Un procedimiento continuo que comprende: (a) formar una corriente de monómeros que contiene un monómero acrílico y un macromonómero de poliéter,

una corriente de iniciador que contiene un iniciador de radicales libres; y, opcionalmente, una corriente de agente de transferencia de cadena; (b) polimerizar las corrientes en una zona de reacción a una temperatura comprendida en el intervalo de -20ºCa 150ºC; y (c) retirar una corriente de polímero de la zona de reacción.

Procedimiento para preparar polímeros ramificados tipo peine

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un método para preparar polímeros ramificados tipo peine. Más particularmente, la invención se refiere a un procedimiento de polimerización continua para preparar un copolímero de un macromonómero de poliéter y un monómero acrílico. Los copolímeros son apreciados agentes reductores de agua para cementos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los agentes reductores de agua reducen la cantidad de agua necesaria en mezclas de cementos, conservando a su vez una buena capacidad e tratamiento y consistencia. Los condensados de lignin-sulfonatos y naftalen-sulfonatoformaldehído han sido ampliamente usados como agentes reductores de agua. Estos agentes reductores de agua convencionales se encuentran fácilmente disponibles y son relativamente económicos. Sin embargo, éstos compuestos se usan en dosis elevadas.

Por el contrario, los agentes polímeros reductores de agua recientemente desarrollados ofrecen un alto rendimiento pero son más caros de preparar. La Patente de EE.UU. Nº 4.814.014, por ejemplo, explica el injerto de monómeros etilénicamente insaturados en un poliéter. El copolímero de injerto se usa en una dosis baja. Desgraciadamente, dicho copolímero está contaminado con una proporción grande de poliéter no injertado y de homopolímero etilénico. Debido a que estos polímeros no injertados no actúan como agentes reductores de agua, dichos polímeros reducen la efectividad del producto.

Se han usado copolímeros ramificados tipo peine de ácido acrílico y macromonómeros de poliéter como agentes reductores de agua de alto rendimiento (véase la Patente de EE.UU. Nº 5.834.576) . Los copolímeros ramificados tipo peine tienen estructuras más uniformes comparadas con los polímeros de injerto de la Patente de EE.UU. Nº

4.814.014. Como consecuencia, éstos copolímeros tienen una mayor capacidad reductora de agua. Una ventaja añadida de estos copolímeros es la mejor capacidad para conservar el "asentamiento". La retención del asentamiento es el tiempo disponible después de hacerse la mezcla de cemento. Macromonómeros de poliéter comúnmente usados incluyen acrilatos, metacrilatos y alil-éteres de poliéter.

Se conocen métodos para preparar copolímeros ramificados tipo peine de monómeros carboxílicos y macromonómeros de poliéter y dichos métodos son relativamente sencillos. En general, la polimerización por radicales libres de un macromonómero de poliéter con un monómero carboxílico forma un copolímero ramificado tipo peine. Aunque en la bibliografía relacionada se mencionan brevemente procedimientos en tandas, en semi-tandas y continuos (véase la Patente de EE.UU. Nº 5.834.576, y la Solicitud Ser. Pendiente de tramitación Nº 09/074.673) , en ningún sitio se ha sugerido que un procedimiento continuo proporcionaría copolímeros ramificados tipo peine que tienen mejores rendimientos en composiciones de cementos. No se encuentran disponibles instrucciones específicas de cómo realizar un procedimiento continuo para preparar copolímeros ramificados tipo peine. La patente de EE.UU. Nº 5.834.576, por ejemplo, sólo muestra detalles de un procedimiento en tandas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención es un procedimiento continuo para preparar polímeros ramificados tipo peine que comprende:

(a) formar una corriente de monómero que contiene un monómero acrílico y un macromonómero de poliéter, una corriente de iniciador que contiene un iniciador de radicales libres; y opcionalmente una corriente de agente de trasferencia de cadena;

(b) hacer que las corrientes fluyan en una zona de reacción y polimerizar las corrientes en la zona de reacción a una temperatura comprendida en el intervalo de -20°C a 150°C; y

(c) retirar una corriente de polímero de la zona de reacción.

La invención incluye también un procedimiento continuo en múltiples zonas para la preparación de polímeros ramificados tipo peine, que comprende:

(a) formar una corriente de monómero, que contiene un monómero acrílico y un macromonómero de poliéter, una corriente de iniciador que contiene un iniciador de radicales libres; y opcionalmente una corriente de agente de trasferencia de cadena;

(b) hacer que las corrientes fluyan en una primera zona de reacción y polimerizar las corrientes en la primera zona de reacción a una temperatura comprendida en el intervalo de -20°C a 150°C; y

(c) transferir una primera corriente de polímero desde la primera zona de reacción a una segunda zona de reacción en la que prosigue la polimerización a una temperatura comprendida en el intervalo de -20ºC a 150ºC, y

(d) retirar una segunda corriente de polímero de la segunda zona de reacción. El procedimiento en múltiples zonas mejora la conversión del monómero y la eficiencia del procedimiento.

Los inventores de la presente invención han encontrado sorprendentemente que los copolímeros ramificados de tipo peine preparados mediante el procedimiento de la invención actúan significativamente mejor como agentes reductores de agua en cemento comparados con polímeros preparados mediante un procedimiento en tandas. Dichos copolímeros proporcionan un asentamiento y fluidez más altas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El procedimiento continuo de la invención utiliza corrientes de un monómero, un iniciador y, opcionalmente, un agente de transferencia de cadena. La corriente de monómeros contiene un monómero acrílico y un macromonómero de poliéter. Monómeros acrílicos adecuados son los derivados de ácido acrílico y ácido metacrílico. Monómeros acrílicos preferidos incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, sus sales de amonio y de metales alcalinos, sus ésteres de alquilos de C1 a C10 y de arilo de C6 a C12, y sus amidas. Se prefieren ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato amónico, metacrilato amónico, acrilato sódico, metacrilato sódico, acrilato potásico, y metacrilato potásico. Los más preferidos son ácido acrílico y ácido metacrílico.

Los macromonómeros de poliéter adecuados tienen una cadena de poliéter y un único doble enlace carbonocarbono, que puede estar situado o bien en el extremo de la cadena de poliéter o dentro de dicha cadena. Ejemplos incluyen monoacrilatos de poliéter, monometacrilatos de poliéter, monoalil-éteres de poliéter, monomaleatos de poliéter, y monofumaratos de poliéter. El poliéter del macromonómero es un polímero de óxido de alquileno que tiene un peso molecular medio numérico comprendido en el intervalo de 500 a 10.000. Óxidos de alquileno adecuados incluyen, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, y compuestos similares, y sus mezclas. Los macromonómeros de poliéter tienen preferiblemente funcionalidad hidroxilo de 0 a 5. Éstos pueden ser polímeros, homopolímeros o copolímeros o bien lineales o ramificados, copolímeros aleatorios o de bloques, copolímeros de dos bloques o de múltiples bloques.

Ejemplos de macromonómeros de poliéter son acrilatos o metacrilatos de polipropilenglicol, acrilatos o metacrilatos de polietilenglicol, metil-éter-acrilatos o metacrilatos de polietilenglicol, acrilatos o metacrilatos de un copolímero de bloques o aleatorio de oxietileno y oxipropileno, alil-éter de polipropilenglicol, alil-éter de polietilenglicol, monomaleato de polipropilenglicol, y compuestos similares, y sus mezclas. Macromonómeros de poliéter preferidos con acrilatos o metacrilatos de polipropilenglicol, acrilatos o metacrilatos de polietilenglicol, acrilatos o metacrilatos de un copolímero de bloques y aleatorio de oxietileno y oxipropileno. Son más preferidos los acrilatos o metacrilados de un copolímero de bloques o aleatorio de oxietileno y oxipropileno.

La relación de monómero acrílico a macromonómero de poliéter está determinada por muchos factores dentro de la prudencia de los expertos, que incluyen las propiedades físicas requeridas del copolímero ramificado tipo peine, la selección del monómero acrílico, y las propiedades del macromonómero de poliéter . La relación está comprendida generalmente en el intervalo de 1/99 a 99/1 en peso. El intervalo preferido es de 5/95 a 75/25.

Opcionalmente, la corriente de monómeros contiene un tercer monómero. El tercer monómero se selecciona preferiblemente de compuestos vinil-aromáticos, haluros de vinilo, vinil-éteres, ésteres de vinilo, vinil-pirrolidinonas, dienos conjugados, ácidos sulfónicos insaturados, ácidos fosfónicos insaturados, y compuestos similares,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento continuo para la preparación de polímeros ramificados tipo peine que comprende:

(a) formar una corriente de monómeros que contiene un monómero acrílico y un macromonómero de poliéter, una corriente de iniciador que contiene un iniciador de radicales libres; y, opcionalmente, una corriente de agente de transferencia de cadena;

(b) hacer que las corrientes fluyan en una zona de reacción y polimerizar las corrientes en la zona de reacción a una temperatura comprendida en el intervalo de -20°C a 150°C; y

(c) retirar una corriente de polímero de la zona de reacción.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la temperatura de polimerización está comprendida en el intervalo de 20°C a 90°C.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la temperatura de polimerización está comprendida en el intervalo de 40°C a 60°C.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de monómeros contiene además un disolvente.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de iniciador contiene además un disolvente.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de monómeros contiene además un agente de transferencia de cadena.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de iniciador contiene además un agente de transferencia de cadena.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el macromonómero de poliéter se selecciona del grupo que consiste de acrilato de polipropilenglicol, metacrilato de polipropilenglicol, acrilato de polietilenglicol, metacrilato de polietilenglicol, acrilatos y metacrilatos de un copolímero de bloques y aleatorio de oxietileno y oxipropileno, y sus mezclas.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el monómero acrílico se selecciona del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato sódico, metacrilato sódico, acrilato amónico, metacrilato amónico, acrilato potásico, metacrilato potásico, y sus mezclas.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el iniciador es un persulfato.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el agente de transferencia de cadena es un mercaptano.

12. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el disolvente se selecciona del grupo que consiste en agua, alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol butílico, y alcohol isopropílico, y sus mezclas.

13. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el disolvente se selecciona del grupo que consiste en agua, alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol butílico y alcohol isopropílico.

14. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el agente de transferencia de cadena es un mercaptano.

15. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el agente de transferencia de cadena es un mercaptano.

16. Un procedimiento continuo para la preparación de polímeros ramificados tipo peine, que comprende:

(a) formar una corriente de monómero, que contiene un monómero acrílico y un macromonómero de poliéter, una corriente de iniciador que contiene un iniciador de radicales libres; y opcionalmente una corriente de agente de trasferencia de cadena;

(b) hacer que las corrientes fluyan en una primera zona de reacción y polimerizar las corrientes en la primera zona de reacción a una temperatura comprendida en el intervalo de -20°C a 150°C; y

(c) transferir una primera corriente de polímero desde la primera zona de reacción a una segunda zona de reacción en la que prosigue la polimerización a una temperatura comprendida en el intervalo de -20ºC a 150ºC.

(d) retirar una segunda corriente de polímero de la segunda zona de reacción.

17. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que la corriente de monómeros comprende de 5% a 75% en peso del monómero acrílico y de 95% a 25% en peso del macromonómero de poliéter.

18. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que el macromonómero de poliéter es un acrilato de copolímero aleatorio de oxipropileno y oxietileno que tiene un peso molecular medio numérico de 500 a 10.000 y una relación de oxietileno/oxipropileno de 20/80 a 80/20 en peso.

19. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que el monómero acrílico se selecciona del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato sódico, metacrilato sódico, acrilato amónico, metacrilato amónico, acrilato potásico, metacrilato potásico, y sus mezclas.

20. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que el monómero acrílico es ácido acrílico.