Procedimiento para la obtención de poliamidas.

Procedimiento para la obtención de una poliamida a base de ácidos dicarboxílicos y diaminas con las siguientes etapas:

1) puesta a disposición de una mezcla de monómeros acuosa que está constituida por una mezcla de ácidos dicarboxílicos formada por un 60 a un 88 % en peso de ácido tereftálico y un 12 a un 40 % en peso de ácido isoftálico, en el que se puede substituir también hasta un 20 % en peso de mezcla de ácidos dicarboxílicos por otros ácidos dicarboxílicos, y hexametilendiamina, que puede estar substituida hasta en un 20 % en peso por otras diaminas con 2 a 30 átomos de carbono, presentándose en la mezcla de monómeros cantidades equimolares de ácidos dicarboxílicos y diaminas,

2) traslado de la mezcla acuosa de la etapa 1) a un reactor de evaporación accionado de manera continua, en cuyo caso se trata de un reactor tubular vertical, de circulación descendente, en el que se hacen reaccionar diaminas y ácidos dicarboxílicos a una temperatura en el intervalo de 100 a 370ºC y una presión en el intervalo de 1 a 50 bar,

3) traslado de la mezcla de la etapa 2) a un separador, que se acciona a una temperatura en el intervalo de 100 a 370ºC, bajo separación de componentes gaseosos, separándose en forma gaseosa un 0, 5 a un 15 % en peso de hexametilendiamina empleada en la etapa 1), y presentándose a la salida de la etapa 3) un defecto molar de diaminas de un 1 a un 10 % en moles, referido respectivamente al otro componente,

4) traslado de la mezcla de la etapa 3) junto con hexametilendiamina a una cantidad apropiada para la compensación del defecto molar y para el aumento del contenido en grupos amino terminales en al menos 20 mmoles/kg, en una extrusora que se acciona a una temperatura en el intervalo de 150 a 400ºC, durante un tiempo de residencia en el intervalo de 10 segundos a 30 minutos, bajo eliminación de componentes gaseosos mediante orificios de desgasificación, de modo que el contenido en grupos amino terminales aumenta en al menos 20 mmoles/kg, y en el extremo de la extrusora el contenido en grupos amino terminales en la poliamida obtenida asciende a 70 hasta 220 mmoles/kg.

Procedimiento para la obtención de poliamidas

La invención se refiere a procedimientos para la obtención de una poliamida a base de ácidos dicarboxílicos y diaminas. La invención se refiere en especial a tal procedimiento para la obtención de poliamidas parcialmente aromáticas semicristalinas.

En especial la obtención de poliamidas con índice de viscosidad elevado requiere típicamente la aplicación de temperaturas de reacción elevadas. Estas conducen a su vez al desarrollo acrecentado de reacciones secundarias. La alta viscosidad conduce además a una formación de depósito intensificada en el reactor, y en el peor de los casos a una obturación del reactor. Las consecuencias son tiempos de inactividad y una costosa limpieza del reactor.

La EP-A-0 129 105 se refiere a un procedimiento para la obtención continua de poliamidas, en el que se calienta una disolución acuosa de sales de ácidos dicarboxílicos y diaminas bajo presión elevada, bajo evaporación simultánea de agua y formación de un prepolímero, en una zona del evaporador. Prepolímeros y vapor se separan continuamente, rectificándose los vapores, y recirculándose diaminas arrastradas concomitantemente. El prepolímero se conduce a una zona de policondensación.

Para el aumento del peso molecular, según la DE-A-1 720 349 se puede condensar adicionalmente poliamida 6.6 en un reactor helicoidal provisto de orificios de desgasificación, autolimpiador, de engranaje exacto.

Según la DE-A-195 14 145 es posible además la obtención de un polímero a base de un ácido dicarboxílico y una diamina mediante policondensación en un reactor. En este caso se hace reaccionar una mezcla sólida de monómeros, en primer lugar en una extrusora de doble husillo asincrónica, y a continuación en una extrusora de doble husillo sincrónica.

Habitualmente se obtienen poliamidas termoplásticas parcialmente cristalinas en un proceso discontinuo. Tal procedimiento se describe, a modo de ejemplo, en la EP-A-0 667 367.

La US 5 728 800 se refiere a masas de moldeo de poliamida termoplásticas. Según el ejemplo en el párrafo 12 se hace reaccionar una mezcla de ácido tereftálico, ácido isoftálico, hexametilendiamina y bis (4-aminociclohexil) metano en agua, en primer lugar en un evaporador tubular, que está dispuesto parcialmente en horizontal y parcialmente en vertical. Se une un separador del que se descarga a través de un husillo de salida en forma de productos de extrusión, presentando el husillo de salida una zona de desgasificación.

La US 5 079 307 se refiere a la obtención de poliamida con peso molecular elevado a partir de prepolímero de poliamida terminado en dicarboxi. El prepolímero de poliamida terminado en dicarboxi se hace reaccionar adicionalmente en una extrusora en presencia de un aditivo que contiene una diamina. Para la obtención del prepolímero se indica un procedimiento discontinuo o un procedimiento continuo, efectuándose el procedimiento continuo partiendo de una torta seca de una sal de nylon en una extrusora de doble husillo co-rotativa.

La US 4 963 646 se refiere a la obtención de poliamidas amorías basadas en ácidos dicarboxílicos aromáticos y diaminas alifáticas. La obtención se efectúa en primer lugar mediante obtención de dos prepolímeros no equilibrados, que presentan en cada caso un defecto de diamina, o bien ácido dicarboxílico. Acto seguido se mezclan de manera homogénea ambos prepolímeros no equilibrados y se condensan adicionalmente en una extrusora de desgasificación. La obtención del prepolímero se efectúa discontinuamente en autoclaves, impidiéndose los problemas de fluidez en el vaciado de autoclaves.

Los anteriores procedimientos son muy costosos parcialmente, a modo de ejemplo en el caso de empleo de dos extrusoras, o no permiten el control apropiado del índice de viscosidad en la obtención de poliamidas parcialmente aromáticas semicristalinas, de modo que se pueden impedir un aumento de temperatura y reacciones secundarias, así como formaciones de sedimento.

Típicamente, un aumento de presión en la policondensación conduce a una reducción del índice de viscosidad. No obstante, para poliamidas altamente viscosas, la presión no se puede aumentar con tal intensidad, de modo que el índice de viscosidad de la poliamida se puede reducir a voluntad.

Por lo tanto, es tarea de la presente invención la puesta a disposición de un procedimiento para la obtención de poliamidas a base de ácidos dicarboxílicos y diaminas, que impide los inconvenientes de los procedimientos conocidos, y permite en especial la obtención de poliamidas parcialmente aromáticas semicristalinas con índice de viscosidad elevado, sin llegar a formaciones de depósito en el reactor o a reacciones secundarias dignas de mención.

1) puesta a disposición de una mezcla de monómeros acuosa que está constituida por una mezcla de ácidos dicarboxílicos formada por un 60 a un 88 % en peso de ácido tereftálico y un 12 a un 40 % en peso de ácido isoftálico, en el que se puede substituir también hasta un 20 % en peso de mezcla de ácidos dicarboxílicos por otros ácidos dicarboxílicos, y hexametilendiamina, que puede estar substituida hasta en un 20 % en peso por otras diaminas con 2 a 30 átomos de carbono, presentándose en la mezcla de monómeros cantidades equimolares de ácidos dicarboxílicos y diaminas,

2) traslado de la mezcla acuosa de la etapa 1) a un reactor de evaporación accionado de manera continua, en cuyo caso se trata de un reactor tubular vertical, de circulación descendente, en el que se hacen reaccionar diaminas y ácidos dicarboxílicos a una temperatura en el intervalo de 100 a 370ºC y una presión en el intervalo de 1 a 50 bar,

3) traslado de la mezcla de la etapa 2) a un separador, que se acciona a una temperatura en el intervalo de 100 a 370ºC, bajo separación de componentes gaseosos, separándose en forma gaseosa un 0, 5 a un 15 % en peso de hexametilendiamina empleada en la etapa 1) , y presentándose a la salida de la etapa 3) un defecto molar de diaminas de un 1 a un 10 % en moles, referido respectivamente al otro componente,

4) traslado de la mezcla de la etapa 3) junto con hexametilendiamina a una cantidad apropiada para la compensación del defecto molar y para el aumento del contenido en grupos amino terminales en al menos 20 mmoles/kg, en una extrusora que se acciona a una temperatura en el intervalo de 150 a 400ºC, durante un tiempo de residencia en el intervalo de 10 segundos a 30 minutos, bajo eliminación de componentes gaseosos mediante orificios de desgasificación, de modo que el contenido en grupos amino terminales aumenta en al menos 20 mmoles/kg, y en el extremo de la extrusora el contenido en grupos amino terminales en la poliamida obtenida asciende a 70 hasta 220 mmoles/kg.

El procedimiento según la invención permite la reducción de la viscosidad de la poliamida antes de la policondensación en fase sólida, y permite una reducción del tiempo de residencia a temperatura elevada, mediante lo cual se presentan reacciones secundarias, como formación de triamina, y con ello se mejora la calidad del producto. Según la invención se descubrió que este modo de proceder, en el que la diamina se presenta en defecto en primer lugar, y este defecto se compensa sólo con la entrada en una extrusora para la condensación subsiguiente, permite la obtención de poliamidas parcialmente aromáticas semicristalinas. El procedimiento presenta ventajas si la mezcla de monómeros en la etapa 1) está constituida por una mezcla de ácidos dicarboxílicos constituidas por un 60 a un 88 % en peso de ácido tereftálico y un 12 a un 40 % en peso de ácido isoftálico, en el que también hasta un 20 % en peso de mezcla de ácido dicarboxílico puede estar substituido por otros ácidos dicarboxílicos, y hexametilendiamina, que puede estar substituida hasta en un 20 % en peso por otras diaminas con 2 a 30 átomos de carbono.

El procedimiento según la invención presenta la secuencia reactor evaporador-separador-extrusora, conduciéndose al reactor evaporador una mezcla de monómeros acuosa constituida por ácidos dicarboxílicos y diaminas. En este caso, la proporción molar de ácidos dicarboxílicos respecto a diaminas se ajusta de modo que en la entrada de la siguiente etapa de separación se presenta un defecto molar de diaminas de un 1 a un 10 % en moles, referido respectivamente al otro componente.

En el caso de empleo de la mezcla de monómeros preferente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la obtención de una poliamida a base de ácidos dicarboxílicos y diaminas con las siguientes etapas:

1) puesta a disposición de una mezcla de monómeros acuosa que está constituida por una mezcla de ácidos dicarboxílicos formada por un 60 a un 88 % en peso de ácido tereftálico y un 12 a un 40 % en peso de ácido isoftálico, en el que se puede substituir también hasta un 20 % en peso de mezcla de ácidos dicarboxílicos por otros ácidos dicarboxílicos, y hexametilendiamina, que puede estar substituida hasta en un 20 % en peso por otras diaminas con 2 a 30 átomos de carbono, presentándose en la mezcla de monómeros cantidades equimolares de ácidos dicarboxílicos y diaminas,

2) traslado de la mezcla acuosa de la etapa 1) a un reactor de evaporación accionado de manera continua, en cuyo caso se trata de un reactor tubular vertical, de circulación descendente, en el que se hacen reaccionar diaminas y ácidos dicarboxílicos a una temperatura en el intervalo de 100 a 370ºC y una presión en el intervalo de 1 a 50 bar,

3) traslado de la mezcla de la etapa 2) a un separador, que se acciona a una temperatura en el intervalo de 100 a 370ºC, bajo separación de componentes gaseosos, separándose en forma gaseosa un 0, 5 a un 15 % en peso de hexametilendiamina empleada en la etapa 1) , y presentándose a la salida de la etapa 3) un defecto molar de diaminas de un 1 a un 10 % en moles, referido respectivamente al otro componente,

4) traslado de la mezcla de la etapa 3) junto con hexametilendiamina a una cantidad apropiada para la compensación del defecto molar y para el aumento del contenido en grupos amino terminales en al menos 20 mmoles/kg, en una extrusora que se acciona a una temperatura en el intervalo de 150 a 400ºC, durante un tiempo de residencia en el intervalo de 10 segundos a 30 minutos, bajo eliminación de componentes gaseosos mediante orificios de desgasificación, de modo que el contenido en grupos amino terminales aumenta en al menos 20 mmoles/kg, y en el extremo de la extrusora el contenido en grupos amino terminales en la poliamida obtenida asciende a 70 hasta 220 mmoles/kg.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque a la extrusión sigue una condensación subsiguiente en fase sólida y un paso de granulación.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se alimentan directamente a la extrusora fibras, cargas, colorantes, substancias auxiliares o sus mezclas para el mezclado.