Método para la producción de copolicarbonato/fosfonatos de bloques y composiciones de los mismos.

Un método para preparar copolicarbonato/fosfonatos de bloques,

que comprende:

obtener un oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre en una primeraetapa; y

hacer reaccionar el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre con unéster diarílico de ácido alquilfosfónico a una temperatura elevada bajo presión reducida en un estado fundido parapreparar un copolicarbonato/fosfonato de bloques en una segunda etapa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/061318.

Solicitante: FRX Polymers, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 200 Turnpike Road Chelmsford, MA 01824 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: FREITAG, DIETER, DR..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08L69/00 QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › Composiciones de policarbonatos; Composiciones de los derivados de policarbonatos.

PDF original: ES-2424165_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para la producción de copolicarbonato/fosfonatos de bloques y composiciones de los mismos La solicitud reivindica prioridad de la solicitud provisional de EE.UU. nº 60/741.124 presentada el 1 de diciembre de 2005 titulada “método para la producción de copolicarbonato/fosfonatos de bloques y composiciones de los mismos y la solicitud provisional de EE.UU. nº 60/749.389, presentada el 12 de diciembre de 2005 titulada “método para la producción de copolicarbonato/fosfonatos de bloques y composiciones de los mismos”.

Antecedentes Los policarbonatos (PCs) son productos termoplásticos extraordinarios de ingeniería que tienen una excelente combinación de propiedades como elevadas temperaturas de deformación por calor, color bajo, transparencia, capacidad de tratamiento en estado fundido y una pureza extraordinaria. Estos materiales son usados en una amplia diversidad de aplicaciones y son producidos a una escala enorme en el comercio. Sin embargo, los policarbonatos carecen de resistencia a la inflamación y hay una demanda y necesidad de policarbonatos resistentes a la inflamación. Se ha emprendido una diversidad de concepciones para conferir resistencia a la inflamación a estos materiales, pero estas concepciones han sido ampliamente insatisfactorias porque los PCs resistentes a la inflamación pierden muchas de las propiedades ventajosas que poseen los policarbonatos de forma inherente.

Los polifosfonatos se conocen que exhiben una excelente resistencia a la inflamación (véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU. nº 2.682.522, 2.891.915 y 4.331.614) . Por tanto, parecería razonable combinar policarbonatos y polifosfonatos para intentar combinar sus características y producir material con las propiedades de los policarbonatos y la característica añadida de resistencia a la inflamación. Sin embargo, la realización de estas propiedades de la combinación combinando policarbonatos y polifosfonatos ha mostrado ser extremadamente difícil.

La síntesis de policarbonato/fosfonatos al azar condensando un precursor de carbonato, un dicloruro de ácido arilfosfónico y un diol aromático en un disolvente halogenado como cloruro de metileno se describe en la patente de EE.UU. nº 4.223.104. Usando este procedimiento, son aislados copolicarbonato/fosfonatos al azar a partir de una solución mediante precipitación en metanol o mediante evaporación del disolvente. Sin embargo, este método proporciona copolicarbonato/fosfonatos completamente al azar, usa monómeros caros (dicloruro de ácido arilfosfónico) y disolventes halogenados no deseables.

De una manera similar, han sido sintetizados copolicarbonato/fosfonatos al azar a partir de la reacción de carbonato de diarilo, un bisfenol aromático un éster diarílico de ácido fosfónico en una reacción de condensación en estado fundido usando un catalizador básico y, en algunos casos, un agente de ramificación, como se describe en las patentes de EE.UU. nº 4.322.520, 4.401.802, 4.481.350, 4.508.890 y 4.762.905. Este método sintético proporciona también copolicarbonato/fosfonatos completamente al azar que no exhiben una combinación aceptable de propiedades. Lo más notablemente, estos copolicarbonato/fosfonatos al azar carecen de dureza y su temperatura de deformación por calor es significativamente reducida, por debajo de la del policarbonato.

La patente de EE.UU. nº 4.719.279 describe otro procedimiento en el que se sintetizan en primer lugar oligofosfonatos con grupos terminales fenólicos a través de la reacción de un éster diarílico de ácido fosfónico con un exceso de un bisfenol aromático usando un catalizador básico. Este oligómero se hace reaccionar posteriormente en un procedimiento de contorno de fases con un dicloruro de ácido dicarboxílico aromático o fosgeno, o una mezcla de ambos, para proporcionar un producto con menos de 0, 01% de contenido fenólico en peso. Este método es algo complejo y requiere el uso de disolventes halogenados que no son aceptables para el medio ambiente. Además de ello, los materiales resultantes no exhiben una combinación favorable de propiedades con respecto a la dureza y otras propiedades mecánicas.

Otro método, como se describe en la patente de EE.UU. nº 4.782.123, implica la preparación de copolicarboxilato/carbonato/fosfonatos mediante la extrusión de una mezcla de un poliéster aromático, un policarbonato y un polifosfonato aromático en un disolvente a una temperatura que varía en el intervalo de 150 a 420ºC. Sin embargo, esta concepción utiliza también disolventes halogenados que no son aceptables para el medio ambiente. El documento WO 2007/022008 se refiere a la combinación de un oligofosfato con un policarbonato.

La patente de EE.UU. nº 4.332.921 describe métodos que intentan combinar las características de los policarbonatos y los polifosfonatos preparando combinaciones físicas de los dos a través de una mezcla en estado fundido. Este método proporciona una combinación física de un policarbonato y un polifosfonato con dos temperaturas de transición vítrea distintas diferenciadas, una para PC y una para el polifosfonato. Esta combinación es probable que sea inestable bajo diversas condiciones térmicas y cargas mecánicas, conduciendo a la posterior segregación se fases y los consecuentes cambios de propiedades.

Se han hecho intentos de añadir la resistencia a la inflamación a las propiedades de policarbonatos a través del uso de aditivos, monómeros y polímeros que contienen fósforo. Sin embargo, ninguno ha sido satisfactorio para producir un material que pueda ser preparado de una manera sencilla y fácil a un coste aceptable y que tenga una combinación aceptable de propiedades físicas y mecánicas.

Considerando lo que antecede, hay una necesidad de un método simple, fácil y económico para producir copolicarbonato/fosfonatos que exhiban una combinación favorable de propiedades físicas y mecánicas. Por lo tanto, se describe en la presente invención un método para producir estos materiales. Las composiciones están comprendidas por copolicarbonato/fosfonatos de bloques que exhiben mejoras significativas en la resistencia a la inflamación con relación al policarbonato, con un renuncia mínima a las propiedades de los policarbonatos como una elevada temperatura de deformación por calor, bajo color, dureza elevada, estabilidad hidrolítica y temperatura de transición vítrea (Tg) elevada. Además, los copolicarbonato/fosfonatos de bloques exhiben Tg más elevadas, temperaturas de deformación por calor más elevadas y dureza en comparación con los copolicarbonato/fosfonatos al azar.

Breve sumario La invención presentada en la presente memoria descriptiva incluye generalmente un método para preparar copolicarbonato/fosfonatos de bloques que comprende obtener un oligocarbonato terminado predominantemente con fenol y, opcionalmente, bisfenol libre en una primera etapa; y hacer reaccionar el oligocarbonato terminado predominantemente en fenol y, opcionalmente, bisfenol libre, con un éster diarílico de ácido alquilfosfónico a una temperatura elevada bajo presión reducida en un estado fundido, para preparar copolicarbonato/fosfonatos de bloques en una segunda etapa. El método puede incluir también realizar la segunda etapa bajo temperatura elevada y presión reducida de forma que el fenol se separe sin retirar éster diarílico de ácido alquilfosfónico.

En algunas realizaciones, el método puede incluir adicionalmente, hacer reaccionar un policarbonato con un compuesto fenólico bajo condiciones tales que el compuesto fenólico se lleve a reflujo pero no se separe, para obtener el oligocarbonato predominantemente terminado con fenol y, opcionalmente bisfenol libre. El compuesto fenólico de ciertas realizaciones puede ser fenol y el compuesto fenólico puede ser proporcionado, generalmente, a una relación en moles de aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 5 del policarbonato. En otras realizaciones, la etapa de hacer reaccionar el policarbonato con el compuesto fenólico se puede producir en presencia de éster diarílico de ácido alquil fosfónico.

En otras realizaciones, el método puede incluir adicionalmente hacer reaccionar carbonato de difenilo, un exceso en moles de bisfenol que puede ser de aproximadamente 1, 2 a aproximadamente 6 y un catalizador de transesterificación a temperatura elevada bajo presión reducida en un estado fundido para obtener el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y, opcionalmente, bisfenol libre. El bisfenol de ciertas realizaciones puede ser 2, 2-bis (4-hidroxifenil) propano.

En unas realizaciones, el éster diarílico de ácido alquil-fosfónico puede ser éster difenílico de ácido metilfosfónico y puede ser proporcionado a una relación en moles de aproximadamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para preparar copolicarbonato/fosfonatos de bloques, que comprende:

obtener un oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre en una primera etapa; y

hacer reaccionar el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre con un éster diarílico de ácido alquilfosfónico a una temperatura elevada bajo presión reducida en un estado fundido para preparar un copolicarbonato/fosfonato de bloques en una segunda etapa.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la temperatura elevada y la presión reducida de la segunda etapa son tales que el fenol es separado sin separar éster diarílico de ácido alquilfosfónico.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de obtener el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre comprende hacer reaccionar un policarbonato con fenol bajo condiciones tales que el fenol se lleve a reflujo pero no se separe.

4. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de obtener el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre comprende hacer reaccionar un policarbonato con fenol en presencia del éster diarílico de ácido alquilfosfónico bajo condiciones tales que el fenol se lleve a reflujo pero no se separe.

5. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de obtener el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre comprende hacer reaccionar carbonato de difenilo, un exceso en moles de un bisfenol y un catalizador de transesterificación a temperatura elevada bajo presión reducida en un estado fundido.

6. El método de la reivindicación 1, en el que la relación en moles del éster diarílico de ácido alquilfosfónico respecto a oligocarbonato predominantemente terminado en fenol es de aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 5.

7. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de obtener el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre comprende combinar un policarbonato ramificado o lineal con fenol o fenol sustituido y en el que la relación en moles relativa del fenol o fenol sustituido respecto al policarbonato es de aproximadamente 0, 001 a aproximadamente 10.

8. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente proporcionar un catalizador de transesterificación, opcionalmente seleccionado entre fenolato de sodio, fenolato de tetrafenilfosfonio o sus combinaciones.

9. El método de la reivindicación 1, en el que el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol tiene una viscosidad relativa (ηrel) de aproximadamente 1, 02 a aproximadamente 1, 18.

10. El método de la reivindicación 1, en el que la temperatura elevada y la presión reducida son mantenidas durante aproximadamente 0, 5 a aproximadamente 24 horas.

11. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la etapa de calentar una mezcla de la etapa de hacer reaccionar el oligocarbonato predominantemente terminado en fenol y opcionalmente bisfenol libre con un éster diarílico de ácido alquilfosfónico a una temperatura de aproximadamente 250ºC a aproximadamente 310ºC durante aproximadamente 0, 5 a aproximadamente 10 horas.

12. El método de la reivindicación 1, en el que está presente aproximadamente 0, 1% a aproximadamente 10%, opcionalmente de aproximadamente 0, 1% a aproximadamente 5% en peso de fósforo en el copolicarbonato/fosfonato de bloques.

13. Un copolicarbonato/fosfonato de bloques que puede ser obtenido a partir del método reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Una combinación o mezcla de polímeros, que comprende: al menos un copolicarbonato/fosfonato de bloques como se reivindica en la reivindicación 13 y al menos otro polímero, para preparar una combinación o mezcla de polímeros.

15. La combinación o mezcla de polímeros de la reivindicación 14, en la que el otro polímero se selecciona entre policarbonatos, poliacrilatos, poliacrilonitrilos, poliésteres saturados e insaturados, poliamidas, poliestirenos, poliestirenos de elevada resistencia al impacto, poliuretanos, poliureas, poliepóxidos, poli (acrilonitrilo-butadienoestirenos) , poliimidas, poliarilatos, poli (arileno-éteres) , polietilenos, polipropilenos, poli (sulfuros de fenileno) , poli (ésteres vínilicos) , poli (cloruro de vinilo) , polímeros de bismaleimida, polianhídridos, polímeros cristalinos líquidos, poliéteres, poli (óxidos de fenileno) , polímeros de celulosa y sus combinaciones.


 

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