Tecnología del proceso de recuperación de polímeros estirénicos bromados a partir de mezclas de reacción en las cuales se forman y/o convierten estas mezclas en pellets o en gránulos o pastillas.

Un proceso para la recuperación de un polímero estirénico bromado a partir de una mezcla en un solvente orgánico vaporizable,

proceso que comprende convertir en una extrusora de desvolatilización la mezcla del polímero estirénico bromado en una fusión o flujo del polímero estirénico bromado y una fase de vapor separada compuesta predominantemente de solvente vaporizable, recuperar dicha fusión o flujo del polímero estirénico bromado, mientras que está en la forma de una fusión o flujo a partir de la extrusora de desvolatilización, y permitir o provocar que dicha fusión o flujo se solidifique.

Tecnología del proceso de recuperación de polímeros estirénicos bromados a partir de mezclas de reacción en las cuales se forman y/o convierten estas mezclas en pellets o en gránulos o pastillas.

Antecedentes Las patentes de EE.UU. Nos. 5, 677, 390, 5, 686, 538, 5, 767, 203, 5, 852, 131, 5, 852, 132, 5, 916, 978, 6, 113, 381, 6, 207, 765, 6, 232, 393, 6, 232, 408, 6, 235, 831, 6, 235, 844, 6, 326, 439, y 6, 521, 714 describen la tecnología de proceso muy deseable para la producción de polímeros estirénicos bromados, tales como poliestireno bromado que tiene las propiedades más conocidas de cualquier polímero estirénico bromado conocido anteriormente. En este sentido, los términos "polímero estirénico bromado" y "poliestireno bromado" como se utiliza en la especificación y en las reivindicaciones del presente documento se refieren a un polímero bromado producido por bromación de un polímero estirénico preexistente tal como poliestireno o un copolímero de estireno y al menos otro monómero aromático de vinilo, a diferencia de un oligómero o polímero producido por oligomerización o polimerización de uno o más monómeros estirénicos bromados, las propiedades de los últimos oligómeros o polímeros por lo general son considerablemente diferentes de poliestireno bromado en un número de aspectos. También como se usa en este documento, incluyendo las reivindicaciones, el término "polímero estirénico aniónico" o "poliestireno aniónico", términos comúnmente utilizados por los expertos en la técnica, indica que hace referencia al polímero que ha sido producido mediante el uso de un iniciador de polimerización aniónico, tal como un alquilo de litio. Los términos "polímero estirénico bromado" y "poliestireno bromado" incluyen y son genéricos a los términos "polímero estirénico aniónico bromado" o "de poliestireno aniónico bromado". Estos términos genéricos también incluyen, por ejemplo, polímeros estirénicos bromados producidos por bromación de los polímeros estirénicos o poliestireno hechos por polimerización de radicales libres.

Como se indica en las patentes anteriores, el método común para recuperar el polímero estirénico bromado de la fase líquida de la mezcla de reacción de bromación, involucra la desactivación del catalizador con un medio acuoso de inactivación, la separación de la fase orgánica que contiene el polímero bromado de la fase acuosa, el agotamiento de la fase orgánica de su solvente por lo general por la alimentación de la fase orgánica en agua hirviente, mediante lo cual se precipita el polímero bromado, recuperando el polímero bromado precipitado por una técnica de separación de líquidos-sólidos, tal como filtración o centrifugación, y el secado del resultante polímero estirénico bromado finamente dividido. Sería altamente ventajoso si se puede encontrar una forma para recuperar el polímero estirénico bromado de una manera más eficiente y menos costosa.

Cuando se mezcla un polímero estirénico bromado con un sustrato polímero termoplástico que es retardante de llama, es deseable que el polímero estirénico bromado este en la forma de pellets, gránulos o pastillas. Desafortunadamente, una característica de los polímeros estirénicos aniónicos bromados tal como el poliestireno aniónico bromado, y en menor medida, el polímero estirénico bromado hecho por polimerización por radicales libres también, es una propensión a formar cantidades sustanciales de pequeñas partículas y polvos cuando se hacen intentos para peletizar el producto. Parece que los pellets, a menos unidos por un agente de enlace extraño o similares, tienden durante la formación, manipulación, y/o en el empaque a romperse y volverse en pequeñas partículas y polvo finamente dividido, típicamente denominados "finos". Debido a esta característica, varios procedimientos convencionales de peletización o de compactación son inapropiados para la producción de polímeros estirénicos aniónicos bromados esencialmente libres de finos y que durante el transporte y la manipulación permanecen esencialmente libre de finos. Como se puede apreciar fácilmente, la existencia o la formación de finos en un producto de este tipo no sólo es perjudicial para la apariencia del producto peletizado sino además no es deseado por el consumidor.

Con el fin de utilizar eficazmente los polímeros estirénicos bromados, especialmente polímeros estirénicos aniónicos bromados, como retardantes de llama en ciertos polímeros termoplásticos, el uso de agentes de enlace u otros materiales extraños para mantener la integridad del retardante de llama en forma granulada, se considerará también indeseable por algunos consumidores. Por lo tanto, es deseable que sea capaz de producir polímeros estirénicos bromados peletizados no adulterados, especialmente polímeros estirénicos aniónicos bromados, que no forman cantidades indeseables de finos durante su preparación, envasado, envío y manipulación.

En la producción de polímeros estirénicos bromados peletizados, en especial polímeros estirénicos aniónicos bromados, es importante mejorar la eficiencia de la operación y reducir al mínimo los costos de operación. La recuperación y reciclaje de finos evita el desperdicio del producto y minimiza las consideraciones de eliminación de residuos. Sin embargo, cuanto mayor la cantidad de finos producidos, recuperados y reciclados, menor es la tasa de producción de pellets por cantidad de polímero que se somete a peletización. Sería muy ventajoso, por lo tanto, si se puede encontrar una forma de preparación de los polímeros estirénicos bromados, especialmente polímeros estirénicos aniónicos bromados no adulterados, en forma peletizada de una manera altamente rentable, evitando la formación de cantidades excesivas de finos, de modo que la tasa de producción de pellets de alta calidad no se deteriora materialmente. En el caso de polímeros estirénicos aniónicos bromados, sería especialmente deseable si

una forma se pudo encontrar de producir gránulos o pastillas de los polímeros. Esto permitiría el logro de una serie de ventajas importantes en el proceso, incluyendo el proceso en general, la manipulación y el almacenamiento del producto, y en el transporte del producto, y el uso del producto por el usuario final.

Resumen de la invención De conformidad con un grupo de realizaciones de esta invención los polímeros estirénicos bromados, y especialmente, los polímeros estirénicos aniónicos bromados se pueden recuperar mucho más fácilmente y de manera eficiente, y a un costo menor, de la solución en un solvente, y especialmente de solución en el solvente en el cual se forman, en comparación con el método común para la recuperación mencionada anteriormente.

De conformidad con otro grupo de realizaciones de esta invención los polímeros estirénicos bromados, especialmente los polímeros estirénicos aniónicos bromados, ahora se pueden producir y envasar en forma peletizada no adulterada esencialmente libre de finos. Como se utiliza en este documento, incluyendo las reivindicaciones, los términos "pellets", "peletizado", "peletización" se refieren a una cantidad de partículas que, si se tamizan utilizando prácticas de tamizado convencionales, se encuentran en el rango de tamaño de los que puede pasar a través de un tamiz de aproximadamente tamaño de malla estándar de Estados Unidos 4 y que se retienen en un tamiz de aproximadamente de tamaño malla estándar de Estados Unidos 40. Las partículas en tal rango de tamaño pueden ser de cualquier forma y por lo tanto también pueden ser denominados como gránulos, y por lo tanto, como se usa en el presente documento incluyendo las reivindicaciones los términos "pellets", "peletizado", "peletización", incluyen respectivamente "gránulos", "granular", "granulación". Debido a las cargas electrostáticas, tamizado incompleto, o similares, alguna pequeña cantidad (por ejemplo, menos de aproximadamente 5% en peso basado en el peso total de los pellets, de tal rango de tamaño) de las partículas de tamaño más finos puede permanecer en el producto. Por el término "no adulterado" como se usa en el presente documento incluyendo las reivindicaciones se entiende que no hay ingredientes extraños tales como aglutinantes (por ejemplo, ceras u otras sustancias poliméricas u oligoméricas) , sales inorgánicas, o similares se adicionan al polímero estirénico bromado antes o durante la preparación de los pellets. En cambio, el polímero estirénico bromado contiene solamente impurezas residuales que permanecen en el polímero bromado después de su preparación.

Además, las realizaciones preferidas de esta invención hacen posible de una manera económica los beneficios de evitar la formación de cantidades... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la recuperación de un polímero estirénico bromado a partir de una mezcla en un solvente orgánico vaporizable, proceso que comprende convertir en una extrusora de desvolatilización la mezcla del polímero estirénico bromado en una fusión o flujo del polímero estirénico bromado y una fase de vapor separada compuesta predominantemente de solvente vaporizable, recuperar dicha fusión o flujo del polímero estirénico bromado, mientras que está en la forma de una fusión o flujo a partir de la extrusora de desvolatilización, y permitir o provocar que dicha fusión o flujo se solidifique.

2. Un proceso como en la Reivindicación 1, en donde dicho proceso comprende

> introducir continuamente en la parte de entrada de líquidos de una extrusora de desvolatilización en operación, una mezcla de viscosidad extruible, dicha mezcla que comprende polímero estirénico bromado y un solvente orgánico vaporizable, dicha extrusora que tiene una parte de entrada de líquidos y una parte de salida de fusión del polímero o de flujo del polímero y al menos dos secciones que se pueden operar (a) a temperaturas que difieren entre sí, y (b) bajo presiones que difieren entre sí, estando una de al menos las dos secciones dispuesta aguas arriba de la otra de las al menos dos secciones, la extrusora de desvolatilización que tiene un aparato recolector de vapor adaptado para recoger los volátiles formados en estas al menos dos secciones; y > operar dicha sección dispuesta aguas abajo a condiciones de temperatura mayor y presión más baja que las condiciones de temperatura y presión de dicha sección dispuesta aguas arriba, de modo que (a) un flujo o fusión de dicho polímero se forme dentro de la extrusora de desvolatilización y se libere de la salida de fusión del polímero o de flujo del polímero, y (b) los volátiles compuestos predominantemente del solvente liberados del polímero en dichas al menos dos secciones pueden ser, y son preferiblemente, recolectados por dicho aparato recolector de vapor, la fusión o el flujo de dicho polímero estirénico bromado que ha salido de la parte de salida de la extrusora de desvolatilización que contiene un promedio de menos de 10, 000 ppm (peso/peso) del solvente orgánico en el funcionamiento en estado de equilibrio.

3. Un proceso como en la reivindicación 1 o 2, en donde dicho flujo o fusión solidificado se convierte en pellets.

4. Un proceso como en la Reivindicación 3, en donde se permite o provoca que dicha fusión o flujo solidifique, pasando dicha fusión o flujo a partir de dicha extrusora de desvolatilización a través de una boquilla, produciendo de este modo hebras emergentes de la fusión o el flujo del polímero estirénico bromado, permitiendo o provocando que dichas hebras solidifiquen, y se subdividan las hebras en pellets solidificados del polímero estirénico bromado.

5. Un proceso como en la Reivindicación 4, en donde dichas hebras a las que se les permite o provoca la solidificación están habilitadas y/o provocadas para ser fraccionadas, subdivididas, o de otra manera convertidas en pellets del polímero estirénico bromado; y en donde los pellets son sometidos a clasificación por tamaño para eliminar y recuperar a partir de dicho producto (a) partículas de gran tamaño, si contiene alguna, y (b) finos, si los hubiere, que puedan estar presentes en dicho producto.

6. Un proceso como en la reivindicación 1 o 2, en donde dicho proceso comprende las etapas previas de:

> bromación de un polímero estirénico bajo presión superior a la atmosférica en un solvente vaporizable y en presencia de un catalizador de bromación de ácido Lewis y en un sistema de reacción cerrado en el cual sustancialmente todo el co-producto de haluro de hidrógeno se retiene en la mezcla de reacción;

> inactivar el catalizador para formar de ese modo (i) una fase orgánica que contiene el polímero estirénico disuelto bromado y (ii) una fase acuosa que contiene haluro de hidrógeno;

> separar las fases (i) y (ii) entre sí, y si la fase (i) tiene una viscosidad menor que la viscosidad extruible, concentrar la fase orgánica de (i) para formar una mezcla de viscosidad extruible.

7. Un proceso como en la reivindicación 6, en donde el polímero estirénico que se va a bromar en el proceso es al menos un polímero estirénico aniónico que tiene un peso molecular promedio en peso GPC (Mw) en el intervalo de 2000 a 200, 000 y una polidispersidad GPC en el intervalo de 1 a 2, en donde el polímero estirénico aniónico bromado formado en dicho proceso tiene un contenido de bromo de al menos 50% en peso.

8. Un proceso como en la Reivindicación 7, en donde dicho peso molecular promedio en peso GPC (Mw) está en el intervalo de 3000 a 10, 000 y dicho contenido de bromo es al menos 60% en peso.

9. Un proceso como en la Reivindicación 8, en donde dicho peso molecular promedio en peso GPC (Mw) está en el intervalo de 3000 a 7000 y dicho contenido de bromo es al menos 67% en peso.

10. Un proceso como en la reivindicación 6, en donde el polímero estirénico que se broma en el proceso es al menos un polímero estirénico producido por radicales libres que tiene un peso molecular promedio en peso GPC (Mw) en el intervalo de 30, 000 a 500, 000 y una polidispersidad GPC en el intervalo de 1 a aproximadamente 10, y en donde el polímero estirénico bromado formado en dicho proceso tiene un contenido de bromo de al menos 50% en peso.

11. Un proceso como en la Reivindicación 10, en donde dicho peso molecular promedio en peso GPC (Mw) está en el intervalo de 50, 000 a 300, 000 y dicho contenido de bromo es al menos 60% en peso.

12. Un proceso como en la Reivindicación 11, en donde dicho peso molecular promedio en peso GPC (Mw) está en el rango de 150, 000 a 250, 000 y dicho contenido de bromo es al menos 67% en peso.

13. Un proceso como en cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde dicho polímero estirénico bromado es un polímero estirénico aniónico bromado.

14. Un proceso como en cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde dicho polímero estirénico bromado es un polímero de poliestireno bromado.

15. Un proceso como en cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde dicho polímero estirénico bromado es un 15 polímero de poliestireno aniónico bromado.

16. Un proceso como en la reivindicación 6, proceso que comprende adicionalmente:

> formar a partir de dicha fusión del polímero capaz de fluir o flujo del polímero de dicho polímero un flujo de tapón orientado hacia abajo desde al menos un orificio en un colector o boquilla que está en la proximidad de un elemento plano de desplazamiento enfriado, siendo dicho elemento plano impermeable al líquido refrigerante y que tiene una 20 superficie superior e inferior, por lo que existe una brecha entre la parte inferior del orificio y dicha superficie superior, de modo que al menos una parte de un tapón de polímero estirénico aniónico bromado no adulterado fundido o bien (i) pase dicha brecha y forme un gránulo o pastilla individual separado en la superficie superior de dicho elemento plano, o (ii) caiga libremente desde la parte inferior del orificio y caiga sobre la superficie superior de dicho elemento plano y forme un gránulo o pastilla individual en la superficie superior de dicho elemento plano, 25 estando dicho elemento de desplazamiento enfriado por una niebla o pulverización del líquido de refrigeración en contacto con la superficie inferior de dicho elemento plano.