Preparación y suministro de decabromodifeniletano de alto ensayo.

Un proceso para producir producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción de alto ensayo,

procedimiento que comprende alimentar (i) difeniletano o (ii) difeniletano parcialmente bromado que tiene un número de bromo promedio de menos de dos, o (iii) tanto de (i) y (ii), en los confines de líquido de una mezcla de reacción, cuya mezcla de reacción es:

a) formada a partir de componentes que comprenden bromo líquido en exceso y catalizador de bromación de ácido de Lewis basado en aluminio, y en la que al menos se alimenta (i), (ii) o (iii), y

b) mantenida en una, o en más de una, temperatura de reacción elevada en el rango de 45ºC hasta 90ºC, y al menos cuando se necesita la presión elevada con el fin de mantener un estado líquido en la mezcla de reacción a la temperatura utilizada, la mezcla de reacción está en la presión elevada suficiente para mantener un estado líquido en la mezcla de reacción a la temperatura utilizada,

c) para que ocurra la ar-bromación, la alimentación se lleva a cabo a una rata de no más de 0.5 g por minuto a través de cada tubo de inmersión en una escala de reacción de un litro a una temperatura de reacción de 60ºC para formar el producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción de alto ensayo; y

d) en donde la alimentación está en la forma de dos o más alimentaciones espaciadas individuales en los confines de la mezcla de reacción a partir de chorros u orificios dispuestos en uno o más dispositivos de alimentación o tubos de inmersión de tal forma que cada uno de los dos o más flujos individuales resultantes de (i) difeniletano o (ii) difeniletano parcialmente bromado que tiene un número promedio de bromo inferior a dos, o (iii) tanto de (i) y (ii) que emanan o surgen de estos chorros u orificios en la mezcla de reacción entra en contacto con el bromo en exceso y catalizador basado en aluminio en una porción de la mezcla de reacción global lo cual evita la superposición de los flujos de difeniletano y/o difeniletano parcialmente bromado que tiene un número promedio de bromo de menos de dos del uno o más otros chorros u orificios de tal manera que dos o más zonas de reacción localizadas espaciadas individuales se crean y mantienen dentro de los confines de la mezcla de reacción

Preparación y suministro de decabromodifeniletano de alto ensayo Campo técnico

Esta invención se relaciona con la preparación y provisión de productos de decabromodifeniletano derivados de la reacción de alto ensayo y su uso.

Antecedentes

El decabromodifeniletano es un retardante de llama a prueba de tiempo para usos en muchos materiales macromoleculares Inflamables, por ejemplo, termoplástlcos, termoestables, materiales celulósicos y aplicaciones de recubrimiento posteriores de muy alta calidad.

Agencias reguladoras gubernamentales tienden a alejarse de los análogos parcialmente bromados y más hacia compuestos perbromados como se evidencia por la reciente directiva EU RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) (22/95/EC) que se relaciona en parte con óxidos de difenil parcialmente bromados. Incluso con la exención del óxido de decabromodlfenilo de la RoHS por 25/717/EC, las regulaciones no han sido lo suficientemente claras en términos del contenido de óxido de nonabromodifenllo aceptable en los productos eléctricos y electrónicos. Por lo tanto, algunos usuarios finales encuentran Incómodo el uso del óxido de decabromodifenilo comercial en el cual existen cantidades significativas de óxido de nonabromodifenllo como impureza. Con el fin de cumplir con la Interpretación más estricta de RoHS por los usuarios finales, una versión de alto ensayo de óxido de decabromodlfenilo está siendo comercializada por Albemarle Corporation. En vista de la confusión concerniente a la presencia de pequeñas cantidades de Impurezas bromadas Inferiores en los productos retardantes de llamas, hay por lo tanto una necesidad en el mercado para retardantes de llama perbromados de alto ensayo.

El decabromodifeniletano se vende actualmente como un polvo derivado de la bromación de 1,2-difeniletano. Entre los procedimientos anteriores para efectuar tal bromación están los procesos de bromación que se describen en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 6,518,468; 6,958,423; 6,63,49; 6,768,33; y 6,974,887. El decabromodifeniletano ha sido producido comercialmente por el titular de esta solicitud durante muchos años utilizando un proceso estándar. Cada lote de producto se analizó mediante un procedimiento de GC. Una revisión del análisis de GC indicó que el contenido promedio de bromo de más de 4 lotes de producto de decabromodifeniletano era el 97.57 por ciento de área con una precisión 3-sigma de ± 1.4 por ciento de área. El equipo utilizado para estos análisis no incluyó un sistema actual de recopilación de datos que pueda afinar electrónicamente los picos del cromatograma. En algunos casos, el análisis del producto de a partir de una ejecución dada proveyó ensayos de decabromodifeniletano en la región de aproximadamente de 99 por ciento de área y por encima de la misma, y en algunos otros casos se obtuvieron ensayos de GC significativamente más bajos. Las razones de esta variación no se pueden establecer a partir de la información disponible.

Análisis cromatográfico de gases de los productos decabromodifeniletano comerciales disponibles en el mercado de otros fabricantes también han dado, en algunos casos ensayos de un producto de decabromodifeniletano tan alto como 99.6 por ciento en área. En otros casos, análisis de GC de los productos decabromodifeniletano comerciales disponibles en el mercado han indicado la presencia de cantidades mucho más bajas de decabromodifeniletano en el producto. Si hay información sobre el método mediante el cual dichos productos de alto ensayo fueron producidos y los procedimientos de purificación utilizados, en general no está disponible para el público.

Por lo menos desde el punto de vista de proveer tecnología de procesos amigables para el medio ambiente, sería altamente deseable si se pudieran encontrar procesos comercialmente viables que produjeran en forma consistente un producto de decabromodifeniletano que comprenda al menos aproximadamente 99.5 por ciento de área de GC de decabromodifeniletano (BrIODPE), consistiendo el balance esencialmente de nonabromodifeniletano (Br9DPE). Dicho producto se denomina en lo sucesivo a menudo en la especificación y reivindicaciones de la misma como "producto de decabromodifeniletano de alto ensayo". Además, este producto de decabromodifeniletano de alto ensayo es un producto "derivado de la reacción", término que, como se usa aquí incluyendo las reivindicaciones, significa que la composición del producto es reacción determinada y no el resultado de la utilización de técnicas de purificación corriente abajo, tales como recristalización o cromatografía, o como procedimientos que pueden afectar la composición química del producto. La adición de agua o una base acuosa tal como hidróxido de sodio a la mezcla de reacción para inactivar el catalizador, y eliminando por lavado de impurezas enlazadas no químicamente mediante el uso de lavados acuosos tales como con agua o bases acuosas diluidas no están excluidas por el término "derivado de la reacción". En otras palabras, los productos son producidos directamente en el proceso de síntesis sin el uso de cualquier procedimiento subsecuente para retirar o que elimina el nonabromodifeniletano del decabromodifeniletano.

La US 24/11996 Al divulga generalmente un proceso para la manufactura de un producto de decabromodifeniletano, procedimiento que comprende: a) generar una mezcla de al menos bromo y difeniletano

fundido en una relación molar de bromo a difeniletano fundido de al menos 5:1, y b) alimentar dicha mezcla en una masa de reacción agitable que comprende bromo y un catalizador de bromación.

La EP 571 859 divulga un proceso para preparar un producto de decabromodifeniletano alimentando difeniletano a un nivel por debajo del nivel líquido del bromo a un recipiente de reacción que contiene bromo y un catalizador de bromación y haciendo reaccionar el difeniletano y el bromo a una temperatura en el rango de 15°C a reflujo. El difeniletano se pone en contacto con el bromo y catalizador de bromación a una rata suficiente para minimizar las reacciones secundarias, que es 5 a 8 cm/s.

Adicionalmente, la CA 2 94 469 divulga un proceso para preparar un producto predominante en decabromodifeniletano, proceso que comprenden la alimentación de difeniletano en un recipiente de reacción que contiene una mezcla de catalizador de bromación y el bromo líquido, en donde el difeniletano se alimenta (i) por debajo del nivel de líquido de bromo en el recipiente de reacción, (¡i) a través de uno o más tubos de inmersión, teniendo cada uno un diámetro interior de tubo de desde 4.76 mm a 15.87 mm, y (i¡¡) a la rata de alimentación en el rango de 5 a 8 cm/s.

Breve resumen de la invención

Se ha encontrado ahora un proceso que puede producir producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción de alto ensayo que comprende al menos 99.5 por ciento de área de GC de decabromodifeniletano (Br1 ODRE), y que tiene un contenido de nonabromodifeniletano (Br9DPE) de.5 por ciento de área GC o menos, preferiblemente.3% o menos, y más preferiblemente,.1% o menos, siendo obtenidos estos criterios analíticos de GC utilizando la instrumentación analítica actual que afina electrónicamente los picos del cromatograma. En efecto, se ha encontrado que es posible, con conformidad con esta invención, para producir un producto de decabromodifeniletano que tiene un ensayo de al menos 99.8 por ciento de área de GC de decabromodifeniletano (BrIODPE) con el balance del ensayo que consiste esencialmente de nonabromodifeniletano (Br9DPE). Además, los procesos de esta invención para la consecución de dicho producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción de alto ensayo son considerados capaces de producir tales productos de decabromodifeniletano sobre una base consistente.

Otra característica de esta invención es que, en tanto se conoce, no se ha sabido hasta ahora, cómo preparar en una base consistente un producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción de alto ensayo que satisfaga los criterios anteriores. Solamente en unos pocos casos los análisis de ejecuciones previas en planta han generado valores de GC por encima de 99.5 por ciento de área de GC de decabromodifeniletano (Br-ioDPE) y estos resultados analíticos se obtuvieron usando un equipo que no contaba con un sistema actual de recopilación de datos que podría afinar los picos del cromatograma, y con base en los resultados promediados de más de 4 de tales ejecuciones, es razonable concluir que aquellos pocos casos eran artefactos. Y en cualquier caso, incluso si los resultados de GC eran válidos dentro de las capacidades modernas de precisión, se desconocen las condiciones experimentales precisas que podría decirse han sido responsables de lograr tales resultados.... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción de alto ensayo, procedimiento que comprende alimentar (i) difeniletano o (¡i) difeniletano parcialmente bromado que tiene un número de bromo promedio de menos de dos, o (iii) tanto de (i) y (¡i), en los confines de líquido de una mezcla de reacción, cuya mezcla de reacción es:

a) formada a partir de componentes que comprenden bromo líquido en exceso y catalizador de bromación de ácido de Lewis basado en aluminio, y en la que al menos se alimenta (i), (¡i) o (i¡¡), y

b) mantenida en una, o en más de una, temperatura de reacción elevada en el rango de 45°C hasta 9°C, y al menos cuando se necesita la presión elevada con el fin de mantener un estado líquido en la mezcla de reacción a la temperatura utilizada, la mezcla de reacción está en la presión elevada suficiente para mantener un estado líquido en la mezcla de reacción a la temperatura utilizada,

c) para que ocurra la ar-bromación, la alimentación se lleva a cabo a una rata de no más de.5 g por minuto a través de cada tubo de inmersión en una escala de reacción de un litro a una temperatura de reacción de 6°C para formar el producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción de alto ensayo; y

d) en donde la alimentación está en la forma de dos o más alimentaciones espaciadas individuales en los confines de la mezcla de reacción a partir de chorros u orificios dispuestos en uno o más dispositivos de alimentación o tubos de inmersión de tal forma que cada uno de los dos o más flujos individuales resultantes de (i) difeniletano o (ii) difeniletano parcialmente bromado que tiene un número promedio de bromo inferior a dos, o (iii) tanto de (i) y (¡i) que emanan o surgen de estos chorros u orificios en la mezcla de reacción entra en contacto con el bromo en exceso y catalizador basado en aluminio en una porción de la mezcla de reacción global lo cual evita la superposición de los flujos de difeniletano y/o difeniletano parcialmente bromado que tiene un número promedio de bromo de menos de dos del uno o más otros chorros u orificios de tal manera que dos o más zonas de reacción localizadas espaciadas individuales se crean y mantienen dentro de los confines de la mezcla de reacción.

2. Un proceso como en la Reivindicación 1 en donde dicha mezcla de reacción comprende además al menos un solvente o diluyente orgánico inerte.

3. Un proceso como en la Reivindicación 1 en donde dicha temperatura de reacción elevada está en el rango de 55°C a 65°C a presión atmosférica.

4. Un proceso como en la Reivindicación 1 en donde dicha alimentación es a partir de una pluralidad de dispositivos de alimentación espaciados hacia dichos confines líquidos y en donde cada uno de dichos dispositivos de alimentación espaciados están separados están separado al menos lo suficientemente lejos el uno del otro dispositivo de alimentación de tal manera que ningún flujo de cualquiera de dichos dispositivos impacte directamente contra un flujo de cualquier de otros dichos dispositivos antes de que la bromación completa ha tenido lugar.

5. Un proceso como en la Reivindicación 1 en donde dicha alimentación es desde un dispositivo único de alimentación del cual dichas dos o más alimentaciones espaciadas individuales son descargadas en dichos confines líquidos, y en donde cada uno de dichas alimentaciones espaciadas están al menos lo suficientemente lejos la una de la otra de tal manera que ninguno de tales flujos desde el dispositivo de alimentación impacte directamente contra otro flujo de dicho dispositivo de alimentación antes de que la bromación completa haya tenido lugar.

6. Un proceso como cualquiera de las Reivindicaciones 1-5, en donde inmediatamente antes de entrar en contacto con bromo, dicho catalizador de bromación de ácido de Lewis basado en aluminio comprende aluminio o haluro de aluminio en donde los átomos de halógeno son átomos de cloro, átomos de bromo, o una combinación de átomos de cloro y de bromo.

7. Un proceso como en cualquiera de las Reivindicaciones 1-5 en donde (i) el difeniletano o (ii) el difeniletano parcialmente bromado que tiene un número de bromo promedio de menos de dos, o (iii) tanto de (i) y (ii), es/son alimentados en la forma de (1) una solución en un solvente inerte, (2) una masa fundida capaz de fluir, o (3) una mezcla preformada con bromo líquido, cuya mezcla preformada se mantiene en ausencia de luz.

8. Un proceso como en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7 en donde el producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción comprende (i) al menos 99.5% de área de GC de decabromodifeniletano y (ii) nonabromodifenilo etano en una cantidad que no excede de.5% de área de GC.

9. Un proceso como en la Reivindicación 8 en donde el producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción comprende (i) al menos 99.8% de área de GC de decabromodifeniletano y (ii) nonabromodifenilo etano en una cantidad que no excede de.2% de área de GC.

1. Un proceso como en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además la mezcla o la inclusión de una cantidad de retardante de llama del producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción y un material macromolecular inflamable.

11. Un proceso como en la Reivindicación 1 en donde el material macromolecular es un termoplástlco, un 5 termoestable, o un recubrimiento trasero a base de látex.

12. Un proceso como en la Reivindicación 1 en donde el material macromolecular es un polímero termoplástico.

13. Un proceso como en cualquiera de las Reivindicaciones 1-12 en donde la cantidad de nonabromodlfenllo etano en dicho producto de decabromodifeniletano derivado de la reacción antes de la mezcla con o inclusión en dicho material es una cantidad que no excede de.3% de área de GC.

14. Un proceso como en cualquiera de las reivindicaciones 1-12 en donde dicho producto de

decabromodifeniletano derivado de la reacción antes de la mezcla con o Inclusión en dicho material comprende (i) al menos 99.8% de área de GC de decabromodifeniletano y (ii) nonabromodlfenilo etano en una cantidad que no excede de.2 área de GC.