ES2216860T3 - Emulsiones acuosas de peroxido. - Google Patents
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Abstract
Una emulsión acuosa de peróxido, que contiene opcionalmente anticongelante y/o aditivos adicionales, que contiene un sistema emulsionante específico que comprende un copolímero de un ácido dicarboxílico alfa-beta insaturado y una alfa-olefina de C8-24, cuyos grupos ácido están esterificados con un alcohol etoxilado que tiene un grado de etoxilación de 1-45, caracterizada porque el sistema emulsionante comprende adicionalmente un alcohol graso etoxilado con un valor del HLB mayor de 16.
Description
Emulsiones acuosas de peróxido.
Esta invención se refiere a emulsiones acuosas de
peróxidos, que contienen opcionalmente un anticongelante y/o
aditivos adicionales, que contienen un sistema emulsionante
específico que comprende un copolímero de un ácido dicarboxílico
\alpha, \beta-insaturado y una
\alpha-olefina de C_{8-24},
cuyos ácidos grasos están esterificados con un alcohol etoxilado que
tiene un grado de etoxilación de 1-45.
Tales emulsiones de peróxido son conocidas, por
ejemplo, del documento EP-A-0 492
712. En esta solicitud de patente se describe en los Ejemplos
14-18 como el copolímero de un ácido dicarboxílico
\alpha, \beta-insaturado y una
\alpha-olefina de C_{8-24},
cuyos grupos ácido están esterificados con un alcohol etoxilado que
tiene un grado de etoxilación de 1-45, denominado
de aquí en adelante copolímero esterificado, se usa para fabricar
emulsiones acuosas de peróxido con un pequeño tamaño de gota y una
relativamente baja viscosidad. Con una excepción en la que no se usó
en absoluto anticongelante, las emulsiones contienen metanol como
anticongelante. La solicitud de patente sugiere que se pueden
emplear tensioactivos como los listados en el documento
EP-A-0 106 627 como aditivo
estándar. Sin embargo, el documento
EP-A-0 106 627 describe una
tremendamente amplia variedad de tensioactivos. Por ejemplo,
incluyen tensioactivos aniónicos y catiónicos además de no iónicos.
Además, algunos están basados en azúcar, algunos son poliméricos,
algunos están etoxilados, etc. Incluso los tensioactivos preferidos
cubren una amplia variedad de productos.
Como se afirmó anteriormente, las emulsiones de
la técnica anterior muestran un pequeño tamaño de gota y una
relativamente baja viscosidad. Sin embargo, siguiendo estas
referencias no fuimos capaces de desarrollar emulsiones de peróxido
que fueran completamente satisfactorias. Más particularmente, solo
se podía usar metanol como anticongelante, mientras tampoco se
podían equilibrar apropiadamente varias propiedades físicas, dando a
veces incluso como resultado formulaciones inseguras. Por lo tanto,
hay una necesidad de nuevas emulsiones de peróxido que muestren
propiedades físicas más equilibradas y sean más tolerantes con
respecto al agente anticongelante que se puede usar. Por
consiguiente, se desea una emulsión acuosa de peróxido con las
siguientes propiedades:
- baja viscosidad, preferentemente, más baja de
400 mPa.s,
- pequeño tamaño de gota de peróxido,
preferentemente la d50 es menos de 2 \mum,
- estrecha distribución de tamaño de gota,
preferentemente la d99 es menos de 9 \mum,
- distribución de tamaño de gota estable con el
tiempo, preferente durante seis meses,
- no separación de fase durante el
almacenamiento,
- no formación de capas peligrosas al calentar,
y
- que contenga opcionalmente agentes
anticongelantes, siendo metanol u otros agentes anticongelantes.
Las emulsiones según la invención cumplen la
mayoría, si no todos, de estos requerimientos. Se caracterizan
porque el sistema emulsionante comprende adicionalmente un alcohol
graso etoxilado con un valor del HLB mayor de 16.
Se advierte que los alcoholes grasos etoxilados
han sido usados para producir suspensiones acuosas de peróxido, como
se describe, por ejemplo, en el documento
EP-A-0 517 290. Sin embargo, los
sistemas emulsionantes como se describen en esta solicitud de
patente para suspensiones de peróxido no son apropiados para la
producción de emulsiones aceptables de peróxido. Más
específicamente, dan como resultado emulsiones que son o muy
viscosas o inseguras.
Además, se advierte que las emulsiones acuosas de
peróxido como se describen aquí están limitadas a emulsiones que
permanecen líquidas a la temperatura de almacenamiento recomendada
del peróxido que se está emulsionando. Para los peróxidos que
necesitan almacenamiento refrigerado, esto quiere decir que las
emulsiones según la invención son líquidas a temperaturas tan bajas
como -20ºC.
Los peróxidos que se pueden formular según la
invención pueden ser de cualquier tipo convencional. Sin embargo,
las emulsiones son preferentemente aquellas de peroxiésteres,
peroxidicarbonatos, peroxicarbonatos,
diacil-peróxidos, perácidos o sus combinaciones. Se
comprobó que la invención era preeminentemente apropiada para
emulsiones de perésteres y peroxidicarbonatos. Los ejemplos de
peróxidos apropiados incluyen:
diisobutanoil-peróxido,
2,2-bis(2,2-dimetilpropanoilperoxi)-4-metil-pentano;
peroxineodecanoato de \alpha-cumilo,
peroxineodecanoato de
4-hidroxi-2-metilpentilo,
2-(2,2-dimetilpropanoilperoxi)-2-(2-etilhexanoilperoxi)-4-metil-pentano,
2,4,4-trimetilpentil-2-peroxineodecanoato,
peroxineodecanoato de terc-amilo, peroxidicarbonato
de bis(2-etilhexilo), peroxineodecanoato de
terc-butilo, peroxidicarbonato de dibutilo,
peroxidicarbonato de di-sec-butilo,
peroxidicarbonato de diisopropilo, peroxipivalato de
4-hidroxi-2-metilpentilo,
peroxipivalato de terc-amilo, peroxipivalato de
terc-butilo,
2,2-bis(2-etilhexanoilperoxi)-4-metil-pentano,
bis(3,5,5-trimetilhexanoil)peróxido,
2,5-bis(2-etilhexanoilperoxi)-2,5-dimetilhexano,
ácido perisopropílico,
peroxi-2-etilhexanoato de
4-hidroxi-2-metilpentilo,
peroxi-2-etilhexanoato de
terc-amilo,
peroxi-2-etilhexanoato de
terc-butilo, peroxidietilacetato de
terc-butilo, peroxiisobutanoato de
terc-butilo,
peroxi-3,5,5-trimetilhexanoato de
terc-butilo, carbonato de
4-hidroxi-2-metilpentilperoxi-isopropilo,
carbonato de
terc-butilperoxi-isopropilo,
carbonato de terc-amilperoxi isopropilo, carbonato
de
terc-butilperoxi-2-etilhexilo,
carbonato de
4-hidroxi-2-metilpentilperoxi-2-etilhexilo,
carbonato de
terc-amilperoxi-2-etilhexilo,
peroxiacetato de
4-hidroxi-2-metilpentilo,
peroxiacetato de terc-butilo, peroxiacetato de
terc-amilo, peroxibenzoato de
terc-butilo, peroxibenzoato de
terc-amilo, peroxibenzoato de
4-hidroxi-2-metilpentilo,
peróxido cíclico de metiletilcetona (por ejemplo, Trigonox® 301 de
Akzo Nobel, peróxido cíclico de metilisobutilcetona, peróxido
cíclico de metilisopropilcetona,
2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano,
y peróxido de di-terc-butilo. La
cantidad de peróxido orgánico en la emulsión acuosa está entre 15 y
70% en peso, basado en el peso de la emulsión. Más preferentemente,
hay 40-65% en peso de peróxido y lo más
preferentemente está presente 50-65% en peso de
peróxido. A concentraciones de menos de 15% en peso el coste del
transporte de peróxido se convierte en muy alto y a concentraciones
por encima de 70% en peso los productos no se pueden manejar
fácilmente y a menudo se convierten en intrínsecamente inseguros.
Sin embargo, las emulsiones que contienen 15-40% en
peso de peróxido pueden ser necesarias si el peróxido no se puede
manejar en una forma concentrada. Más específicamente, cuando un
peróxido solo se puede producir en forma de disolución diluida en un
apagador "phlegmatizer", que es lo que ocurre a menudo para los
peróxidos altamente reactivos con una semivida de una hora a
temperatura por debajo de 60ºC cuando se mide en clorobenceno,
entonces solo tal dilución se puede convertir en una emulsión.
Debido a que la cantidad de material orgánico (a la que pertenece el
apagador) que se puede emulsionar está limitada a, típicamente, 70%
en peso o menos, la cantidad de peróxido en la emulsión se reducirá
como corresponde.
El copolímero esterificado es un copolímero por
lo menos de un éster de ácido dicarboxílico \alpha,
\beta-insaturado y por lo menos una
\alpha-olefina de C_{8-24},
estando dicho componente ácido dicarboxílico de dicho copolímero
esterificado por lo menos con un alcohol etoxilado que tiene un
grado de etoxilación de 1-45. Los copolímeros
esterificados tienen generalmente una relación molar de
\alpha-olefina a éster de ácido dicarboxílco
\alpha, \beta-insaturado de
0,5-4. Tales copolímeros, y los métodos para su
fabricación, se describen con detalle en la patente de EE.UU.
4.931.197, cuya descripción se incorpora por ello como referencia.
Los copolímeros de \alpha-olefina y éster de ácido
dicarboxílico se pueden esterificar por lo menos con un alcohol
etoxilado que tiene un grado de etoxilación de 1-45.
Tales alcoholes etoxilados pueden contener también grupos propoxi.
Si además de los grupos etoxi en el alcohol etoxilado están
presentes grupos propoxi, se prefiere que el grado de propoxilación
sea 1-10. Un ejemplo de un copolímero esterificado
apropiado es Dapral® GE202 como se obtiene de Akzo Nobel. El
copolímero esterificado se usa típicamente en una cantidad de 0,05 a
20% en peso, basado en la cantidad de peróxido. Preferentemente, se
usa en una cantidad de 0,10 a 15% en peso, mientras que una cantidad
de 0,20 a 10% en peso, basados todos en la cantidad de peróxido
emulsionado, es la más preferida.
El alcohol graso etoxilado con una valor del HLB
mayor de 16 que forma la otra parte esencial del sistema
emulsionante según la invención se puede seleccionar de los
alcoholes grasos etoxilados convencionales con dicho valor del HLB.
Dicho valor del HLB es el valor del HLB como se acepta generalmente
en la industria, siendo el balance
hidrófilo-lipofilo como se calcula por la Atlas
Powder Company y está publicado en "The Atlas
HLB-System, a time saving guide to emulsifier
selection" en 1963. Los ejemplos de compuestos apropiados
incluyen alcohol laurílico etoxilado, por ejemplo, con un grado de
etoxilación de 23, que tiene un valor HLB de 16,9, y obtenible de
ICI como Brij® 35, alcohol dodecílico etoxilado, tal como Remcopal®
20, alcohol miristílico etoxilado, alcohol cetílico etoxilado,
alcohol oleílico etoxilado, mezclas de alcoholes etoxilados, tales
como Ethylan® CO35 que es el producto etoxilado de una mezcla de
alcohol palmítico y oleílico, alcoholes etoxilados derivados de
aceite de coco, ácido palmítico, y/o sebo, y alcohol estearílico
etoxilado, por ejemplo, con un grado de etoxilación de 80 con un
valor de HLB de 18,5, y obtenible de Akzo Nobel como Berol® 08.
Preferentemente, el alcohol graso etoxilado tiene un valor del HLB
mayor de 16,5, más preferentemente mayor de 17,0. El alcohol graso
etoxilado se usa típicamente en una cantidad de 0,02 a 15% en peso,
basado en la cantidad de peróxido emulsionado. Más preferentemente,
se usa en una cantidad de 0,05 a 10% en peso, lo más preferentemente
de 0,1 a 7,5% en peso, todos basados en el peso del peróxido
emulsionado. Aunque la cantidad de alcohol graso etoxilado se puede
escoger independientemente de la cantidad de copolímero esterificado
usado, se prefiere usar un total de ambos componentes en una
cantidad por lo menos de 0,5% en peso, más preferentemente 0,75% en
peso, basado en el peso de peróxido emulsionado. El HLB del alcohol
graso etoxilado en la práctica estará por debajo de 30.
Preferentemente está por debajo de 25 e incluso más preferentemente
por debajo de 22.
Aunque se prefiere que el sistema emulsionante
tal como se usa en las emulsiones según la invención consista
esencialmente en el copolímero esterificado y el alcohol graso
etoxilado, es posible usar también tensioactivos no iónicos
adicionales en la formulación. Más particularmente, uno puede optar
por usar algún tensioactivo no iónico adicional para mejorar, por
ejemplo, el rendimiento de la emulsión de peróxido en el
procedimiento en el que se usa. Sin embargo, si es así, se prefiere
usar una combinación de tensioactivos en la que el valor del HLB
combinado, en base a un promedio en peso, es mayor de 16,
preferentemente mayor de 16,5, y lo más preferentemente mayor de
17,0.
Especialmente cuando se usan peróxidos que
requieren almacenamiento refrigerado, véase por ejemplo en el
folleto "Initiators for high polymers" publicado por Akzo Nobel
con el código 10737, tales peróxidos incluyen
diisobutanoil-peróxido, peroxineodecanoato de
\alpha-cumilo, peroxineodecanoato de
2,4,4-trimetilpentilo-2,
peroxineodecanoato de terc-amilo, peroxidicarbonato
de bis(2-etilhexilo), peroxineodecanoato de
terc-butilo, peroxidicarbonato de dibutilo,
peroxidicarbonato de di-sec-butilo,
peroxidicarbonato de diisopropilo, peroxipivalato de
terc-amilo, peroxipivalato de
terc-butilo,
bis(3,5,5-trimetilhexanoil)peróxido,
2,5-bis(2-etil-hexanoilperoxi)-2,5-dimetilhexano,
peroxi-2-etilhexanoato de
terc-amilo,
peroxi-2-etilhexanoato de
terc-butilo, peroxidietilacetato de
terc-butilo, y peroxiisobutanoato de
terc-butilo, se prefiere usar un agente
anticongelante distinto de metanol en la emulsión acuosa de
peróxido. Dependiendo del uso de la emulsión de peróxido, se puede
preferir usar un agente anticongelante distinto de metanol. Las
emulsiones de peróxido convencionales a menudo contienen metanol,
dado que este agente típicamente no influye demasiado en la
viscosidad de la emulsión final. Se observó que las emulsiones según
la invención son mucho más tolerantes en lo referente al tipo de
agente anticongelante que se usa y a su efecto sobre la viscosidad
final. La cantidad y tipo de agente anticongelante que se va a usar
depende de la naturaleza y cantidad de peróxido que se está
formulando además del tipo de agente anticongelante, o mezcla de
anticongelantes, que se use. Sin embargo, los inventores encontraron
que era conveniente ajustar la cantidad de agente(s)
anticongelante(s) de tal modo que la mezcla de solo el
anticongelante y agua que se usa para formar la emulsión muestre un
punto de congelación por debajo de la temperatura de almacenamiento
necesaria para manejar el peróxido. Una persona experta no tendrá
dificultades en equilibrar la relación de agua a agente
anticongelante de tal modo que se alcance cierta temperatura de
congelación deseada. Típicamente la cantidad de agente
anticongelante usada en la emulsión será más baja que la cantidad de
agua. Los agentes anticongelantes incluyen, pero no están limitados
a, sales, alcoholes, que incluyen glicoles, y otros agentes que
rompen la estructura de puentes de hidrógeno del agua congelada.
Preferentemente, se hace uso de metanol, etanol, isopropanol,
etilenglicol, propilenglicol, glicerol, y/o sus mezclas, dado que se
sabe que tales compuestos apenas tendrán algún efecto en el
procedimiento de polimerización en el que se usan más tarde las
emulsiones.
La viscosidad de la emulsión final
preferentemente es tal que es fácil de verter y/o bombear.
Típicamente, esto significa que la viscosidad cuando se mide según
Erichsen usando un viscosímetro Erichsen modelo 332 con una
velocidad de cizalladura de alrededor de 200 s^{-1}, a una
temperatura de 0ºC, está por debajo de 300 mPa.s. Más
preferentemente, la viscosidad Erichsen de la emulsión está entre 10
y 200 mPa.s a 0ºC. Lo más preferentemente, la viscosidad de la
emulsión está entre 20 y 100 mPa.s a 0ºC. A esta viscosidad se
prefiere que la d50 de la distribución de gotas de peróxido, cuando
se mide con un Malvern® Easy Sizer, es de 0,1 a 2,0 \mum mientras
que la d99 es de 0,5 a 9,0 \mum, preferentemente de 0,5 a 5,0
\mum. Además, las emulsiones preferidas retienen estas propiedades
durante el almacenamiento. Tales características son obtenibles
usando el sistema emulsionante según la invención y usando un
mezclador de alta cizalladura para dividir finamente el peróxido en
la fase acuosa. Tales mezclas de alta cizalladura pueden ser
cualquiera de las convencionales e incluyen mezcladores
ultrasónicos, homogeneizadores, molinos de bolas, mezcladores de
rotor-estator de alta velocidad, por ejemplo,
Ultra-Turrax®, Dispax®, y similares. El tamaño de
gota final del peróxido está influido, entre otros, por la cantidad
y composición del sistema emulsionante que se usa y la energía de
agitación que se usa. Sin embargo, con la información tal como se
presenta aquí, la persona experta no tendrá dificultad en producir
las emulsiones de peróxido preferidas.
Para que las emulsiones de peróxido sean seguras,
es esencial que no muestren separación en una o más capas peligrosas
al calentar. Preferentemente, el peróxido en la emulsión se
descompone gradualmente y de una manera controlada. Típicamente, el
calor de evaporación del agua de la emulsión y los productos
volátiles de descomposición que se forman son suficientes para
retirar el calor de descomposición.
Para facilidad de referencia; se considera que
una emulsión de peróxido es insegura cuando al calentar una muestra
de la emulsión, a una temperatura 30ºC más alta que la temperatura
de descomposición auto-acelerada (SADT) de la más
concentrada dilución comercialmente aceptable del peróxido en
isododecano en un recipiente de 25 kg (véase, por ejemplo el folleto
de Akzo Nobel titulado "Initiators for high polymers" con el
código 10737 disponible de Akzo Nobel Chemicals, se forma una capa
con un contenido de oxígeno activo de más del 1% en peso. Para
minimizar los riesgos de seguridad, tal ensayo se va a realizar con
una protección apropiada de los operarios. En nuestros laboratorios
llevamos a cabo este ensayo usando un recipiente termostatizado de
200 ml, con un diámetro de 3,2 cm, y que contenía alrededor de 190
ml de la emulsión que se va a avaluar.
Adicionalmente, se pueden incorporar en la
emulsión otros aditivos como los que se usan típicamente cuando se
fabrican emulsiones de peróxidos. Tales aditivos incluyen agentes de
ajuste del pH tales como tampones de fosfato, agentes secuestrantes,
y si se desea, biocidas, por ejemplo, fungicidas, etc. La
concentración de estos aditivos dependerá del efecto deseado y de
los otros ingredientes en la suspensión.
Las emulsiones de peróxido se pueden usar en
varias reacciones de polimerización, que incluyen el curado de
resinas de poliéster insaturado, y reacciones de modificación de
polímeros, que incluyen reacciones de degradación, reticulación e
injerto. Son, sin embargo, apropiados preeminentemente para su uso
en un procedimiento de polimerización como iniciador(es) de
polimerización en la polimerización de cloruro de vinilo solo o
mezclado hasta con 40% en peso de uno o más monómeros etilénicamente
insaturados copolimerizables con él, oligómeros y
(co)polímeros de los monómeros anteriormente mencionados, y
mezclas de dos o más de estos monómeros, oligómeros y polímeros. El
uso de las emulsiones en tales procedimientos se detalla a
continuación.
Los monómeros polimerizables preferidos para el
presente procedimiento de polimerización incluyen haluros de vinilo,
particularmente cloruro de vinilo, y monómeros etilénicamente
insaturados que tienen por lo menos un grupo insaturado terminal.
Los ejemplos de tales monómeros etilénicamente insaturados incluyen
ésteres de ácido acrílico, tales como acrilato de metilo, acrilato
de etilo, acrilato de butilo, acrilato de octilo, acrilato de
cianoetilo, y similares, ésteres de ácido metacrílico, tales como
metacrilato de metilo, metacrilato de butilo y similares, estireno y
derivados de estireno que incluyen
\alpha-metilestireno, viniltolueno, cloroestireno,
y similares, acrilonitrilo, etilvinilbenceno, acetato de vinilo,
vinilnaftaleno, etc., y diolefinas que incluyen, pero no están
limitadas a butadieno, isopreno, cloropreno, y similares, y otros
monómeros etilénicamente insaturados conocidos por los de
experiencia media en la técnica.
Además, los oligómeros y polímeros fabricados con
uno o más de los monómeros anteriormente identificados se pueden
hacer reaccionar también con otros monómeros, polímeros u oligómeros
en el presente procedimiento de polimerización. Por supuesto, se
pueden usar mezclas de dos o más de los materiales polimerizables.
En todos los casos habrá por lo menos el 60% de monómero, oligómero
o polímero de cloruro de vinilo en la mezcla polimerizable.
Generalmente, una composición polimerizable
comprende 0,01-6% en peso de uno o más peróxidos,
basado en los monómeros, como iniciador y cuando se polimeriza
cloruro de vinilo solo, preferentemente habrá
0,01-0,5% en peso del peróxido, basado en el
monómero. Si uno o más de los peróxidos están en forma de una
emulsión según la invención, la cantidad de emulsión se va a escoger
de tal modo que se suministre la cantidad indicada de peróxido puro.
En el caso de uso como agente de transferencia de cadena, por
ejemplo, cuando se emplea un perácido, típicamente se usa una
concentración de entre 0,01 y 10,0% en peso de agente puro de
transferencia de cadena, basado en los materiales polimerizables.
Preferentemente se usa de 0,05 a 1% en peso de estos agentes de
transferencia de cadena.
Una ventaja significativa del presente
procedimiento para la polimerización de cloruro de vinilo es que el
uso de las emulsiones de la presente invención conduce a una mayor
flexibilidad en el procedimiento de polimerización mismo. Más
particularmente, en los procedimientos convencionales de
polimerización de cloruro de vinilo la composición de peróxido se
debe añadir al monómero antes de que la mezcla se lleva a la
temperatura de polimerización para evitar efectos adversos, tales
como los niveles incrementados de ojos de pez, en las propiedades
del polímero resultante. Sin embargo, en el procedimiento de la
presente invención, la emulsión de iniciador de polimerización se
puede añadir al monómero de cloruro de vinilo después de que se ha
calentado hasta la temperatura de polimerización o incluso se puede
dosificar paso a paso o gradualmente durante la reacción de
polimerización. Estas características proporcionan una mayor
flexibilidad en el procedimiento de polimerización además de medios
de ganar mejor control sobre el procedimiento y los productos del
procedimiento.
El procedimiento de polimerización de la presente
invención típicamente es un procedimiento de polimerización en
suspensión en el que una dispersión acuosa de monómero de cloruro de
vinilo y el iniciador de polimerización se calientan para provocar
la polimerización de monómero como resultado de la descomposición de
radicales libres del iniciador de polimerización. Las condiciones de
polimerización empleadas son las condiciones convencionales para la
polimerización de monómero de cloruro de vinilo. Para una
descripción detallada de las condiciones del procedimiento, además
de los tipos de monómeros que se pueden polimerizar por este método,
se hace referencia al documento US 3.825.509, que se incorpora aquí
como referencia.
El presente procedimiento, sin embargo, puede
diferir ligeramente de el del documento US 3.825.509 en que no es
necesario añadir los ingredientes al reactor de polimerización en el
orden agua, dispersante, iniciador de polimerización, y finalmente,
monómero. Aunque esta metodología convencional está dentro del
alcance de la presente invención, la presente invención también
incluye reacciones en las que el agua, el agente dispersante, y los
monómeros se añaden al reactor y se calientan hasta la temperatura
de polimerización previamente a la introducción del iniciador de
polimerización. En tales reacciones el iniciador de polimerización
se añade todo de una vez, gradualmente o paso a paso durante el
procedimiento de polimerización.
Además, se probó que las emulsiones de peróxido
según la invención eran útiles en la polimerización en suspensión de
predominantemente estireno, además de en la modificación de
polipropileno (PP). Con respecto al último uso, dependerá del tipo
de emulsión de peróxido y del procedimiento de modificación si
dominarán las reacciones de degradación o de reticulación de PP.
En un aspecto final, la presente invención se
refiere también a polímeros que contienen cloruro de vinilo
producidos por el procedimiento de la presente invención. Estos
polímeros exhiben diferentes propiedades que otros polímeros que
contienen cloruro de vinilo, que incluyen mejores propiedades
eléctricas, niveles más bajos de ojos de pez, y, en algunos casos,
morfología del polímero mejorada, tal como porosidad.
La invención se ilustra adicionalmente por medio
de los siguientes ejemplos.
Ejemplos 1 y
2
Ejemplos comparativos A y
B
En los Ejemplos 1 y A se produce una emulsión que
contiene:
- -
- 60,0% en peso (% peso/peso) de bis(2-etilhexil)peroxidicarbonato,
- -
- 2,0% peso/peso de Dapral GE 202,
- -
- opcionalmente Berol 08 (véase tabla), y
- -
- siendo el balance una mezcla de agua/metanol con un punto de congelación de -20ºC.
En los Ejemplos 2 y B se produce una emulsión que
contiene:
- -
- 50,0% peso/peso de 2,4,4-trimetilpentil-2-peroxineodecanoato,
- -
- de 0,1 a 0,4% peso/peso de Dapral GE 202 (véase tabla),
- -
- opcionalmente Berol 08 (véase tabla), y
- -
- siendo el balance una mezcla de agua/metanol con un punto de congelación de -20ºC.
Todas las cantidades indicadas están basadas en
el peso de la emulsión final. Un "+" en el encabezamiento
"seguridad" quiere decir que la emulsión no mostró separación
de fases cuando se mantuvo durante 8 horas a una temperatura 30ºC
por encima de la SADT, mientras que "-" quiere decir que se
observó separación de fases y que consecuentemente tales emulsiones
son inseguras.
| Ejemplo | 1 | A | 2 | B |
| Dapral GE 202 (% peso/peso) | 2 | 2 | 0,1 | 0,4 |
| Berol 08 (% peso/peso) | 0,5 | 0 | 0,3 | 0 |
| Viscosidad (mPa.s) | 247 | 75 | 75 | 70 |
| d50 (% peso/peso) | 1,4 | 2,1 | 1,7 | 3,1 |
| d99 (% peso/peso) | 2,6 | 4,4 | 3,3 | 7,0 |
| Seguridad | + | - | + | - |
Estos resultados muestran que se pueden producir
emulsiones por lo menos de dos tipos diferentes de peróxidos, que es
esencial usar un tensioactivo no iónico junto con el copolímero
esterificado, y que la concentración del sistema emulsionante puede
variar entre amplios intervalos mientras conduce aún al efecto
deseado.
Ejemplos comparativos C y
D
Una emulsión que contiene 50% de
2,4,4-trimetilpentil-2-peroxineodecanoato
y 3% peso/peso de un sistema emulsionante (véase tabla), siendo el
resto una mezcla de agua/metanol con un punto de congelación de
-20ºC se usó en la polimerización de VCM en un autoclave Büchi de
acero inoxidable de 1 l con agitador de 3 palas, deflector y sensor
de temperatura. La receta de polimerización era como sigue:
| VCM | 260 g |
| H_{2}O | 520 g |
| KP-08 (PVA) | 0,39 g |
| Emulsión de peroxiéster | 0,26 g (0,05% peso/peso de peróxido puro en VCM) |
| Na_{2}HPO_{4} | 0,1 g |
| NaH_{2}PO_{4} | 0,1 g |
El PVA se disolvió en el agua y se añadió el
tampón de fosfato. El reactor se evacuó y lavó con N_{2} cuatro
veces (a temperatura ambiente). Mientras se agitaba a 735 r.p.m., se
añadió VCM. Subsecuentemente, el reactor se calentó a 53,5ºC en 25
minutos. A continuación se añadió la emulsión de iniciador por
inyección a través de un septo. La polimerización se paró después de
480 minutos separando por ventilación el VCM sin reaccionar y
enfriando. El PVC que se formó se filtró, se lavó con H_{2}O, y se
secó durante la noche a 30ºC en un horno de aire y se analizó. El
número de ojos de pez del PVC resultante se midió como se describe
por O. Leachs en Kunststoffe, vol. 50(4), pp.
227-234.
| Ejemplo | 3 | C | D |
| Dapral GE202 (% peso/peso) | 2,5 | 0 | 3,0 |
| Berol 08 (% peso/peso) | 0,5 | 3,0 | 0 |
| Ojos de pez (dm^{-2}) | 10 | 20 | 1300 |
Esto muestra que las emulsiones de la invención
dan como resultado PVC con muy bajos números de ojos de pez.
Ejemplos 4 y
5
Ejemplos comparativos
E-J
Se prepararon emulsiones que contienen:
- -
- 50,0% en peso (% peso/peso) de peroxineodecanoato de terc-butilio,
- -
- 2,5% peso/peso de Dapral GE 202 ,
- -
- 0,5% peso/peso de un tensioactivo no iónico (véase tabla), y
siendo el balance una mezcla de agua/metanol con
un punto de congelación de
-20ºC.
| Ejemplo | 4 | 5 | E | F | G | H | I | J |
| Tensioactivo | EFOH 1 | EFOH 2 | EFOH 3 | EFOH 4 | EFOH 5 | ESM | ECG | EFA |
| Valor del HLB | 16,0 | 17,2 | 11,5 | 13,5 | 15,4 | 16,7 | 18,0 | 18,0 |
| Viscosidad (mPa.s) | 50 | 55 | 60 | 60 | 60 | 55 | 55 | 60 |
| d50 (% peso/peso) | 1,2 | 1,3 | 1,0 | 0,8 | 1,2 | 1,4 | 0,9 | 1,1 |
| d99 (% peso/peso) | 12.2 | 5,5 | 3,9 | 4,5 | 5,2 | 3,6 | 2,9 | 4,5 |
| Seguridad | + | + | - | - | - | - | - | - |
| EFOH 1 = Remcopal® de CECA = alcohol graso etoxilado | ||||||||
| EFOH 2 = Ethylan® CO de Akcros = alcohol graso etoxilado | ||||||||
| EFOH 3 = Berol® 087 de Akzo Nobel = alcohol graso etoxilado | ||||||||
| EFOH 4 = Berol® 185 de Akzo Nobel = alcohol graso etoxilado | ||||||||
| EFOH 5 = Ethylan® R de Akcros = alcohol graso etoxilado | ||||||||
| ESM = Tween® 20 de ICI = monolaurato de sorbitán etoxilado | ||||||||
| ECG = Softigen® 767 de Hüls = capril/caprílico glicérido etoxilado | ||||||||
| EFA = Cithrol® 10 ML de Croda = ácido graso etoxilado. |
Estos resultados muestran que el sistema
emulsionante según la invención debe contener un alcohol graso
etoxilado del valor del HLB apropiado.
Ejemplos 6 y
7
Ejemplos comparativos K y
L
Se prepararon emulsiones que contienen:
- -
- 50,0% en peso (% peso/peso) de 2,4,4-trimetilpentil-2-peroxineodecanoato,
- -
- 2,7% peso/peso de Dapral GE 202 en los Ejemplos 6 y 7 y 3,0% peso/peso en los Ejemplos K y L,
- -
- 0,3% peso/peso de Berol 08 en los Ejemplos 6 y 7 y nada en los Ejemplos K y L, y
- -
- siendo el balance una mezcla de agua y agente anticongelante según la tabla con un punto de congelación de -20ºC.
\newpage
| Ejemplo | 6 | 7 | K | L |
| Agente anticongelante | Metanol | Etanol | Metanol | Etanol |
| d50 | 1,6 | 0,6 | 1,3 | 39,9 |
| d99 | 3,0 | 1,5 | 3,3 | 110,6 |
| Seguridad | + | + | - | n.r. |
| Viscosidad | 80 | 151 | n.r | n.r |
| n.r. = no relevante |
Estos resultados muestran la más alta tolerancia
de las emulsiones según la invención con respecto al agente
anticongelante que se puede usar.
Ejemplos 8, 9 y
10
Se prepararon emulsiones para los Ejemplos 8 y 9
que contienen:
- -
- 50,0% en peso (% peso/peso) de bis(2-etilhexil)peroxidicarbonato,
- -
- 2,0% peso/peso de Dapral GE 202,
- -
- 0,5% peso/peso de Berol 08, y
- -
- siendo el balance una mezcla de agua y agente anticongelante según la tabla con un punto de congelación de -20ºC.
En el Ejemplo 8 se usó etilenglicol como agente
anticongelante, mientras que en el Ejemplo 9 se usó propilenglicol.
Ambas emulsiones eran aceptables desde un punto de vista de
seguridad y uso.
En el ejemplo 10, se repitió el Ejemplo 1,
excepto que el metanol se substituyó por etanol. También esta
emulsión era aceptable desde un punto de vista de seguridad y
uso.
Ejemplos comparativos
M-P
Se prepararon emulsiones que contienen:
- -
- 50,0% en peso (% peso/peso) de 2,4,4-trimetilpentil-2-peroxineodecanoato,
- -
- 3% peso/peso de un sistema emulsionante, que contiene opcionalmente Berol 08, pero que comprende UMR10M de Unitika, un PVA, en lugar del copolímero esterificado, y
- -
- siendo el balance una mezcla de agua y agente anticongelante según la tabla con un punto de congelación de -20ºC.
Se obtuvieron los siguientes resultados.
| Ejemplo | M | N | O | P |
| UMR10M de Unitika (% peso/peso) | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Berol 08 (% peso/peso) | 0 | 1 | 2 | 3 |
| Viscosidad (mPa.s) | 440 | 430 | 330 | 330 |
El manejo de estas emulsiones era problemático
debido a la alta viscosidad, especialmente cuando se compara con la
emulsión del Ejemplo 6 anterior.
\newpage
Ejemplo comparativo
Q
Se realizó una emulsión que contiene 50%
peso/peso de peroxineodecanoato de \alpha-cumilo,
1% peso/peso de UMR10M (PVA) de Unitika y 1% peso/peso de Alcotex
552P (PVA) de Harco y 0,15% peso/peso de Berol 08. La viscosidad de
la emulsión resultante era de alrededor de 950 mPa.s y era
inaceptable.
Claims (12)
1. Una emulsión acuosa de peróxido, que contiene
opcionalmente anticongelante y/o aditivos adicionales, que contiene
un sistema emulsionante específico que comprende un copolímero de un
ácido dicarboxílico \alpha, \beta-insaturado y
una \alpha-olefina de C_{8-24},
cuyos grupos ácido están esterificados con un alcohol etoxilado que
tiene un grado de etoxilación de 1-45,
caracterizada porque el sistema emulsionante comprende
adicionalmente un alcohol graso etoxilado con un valor del HLB mayor
de 16.
2. Una emulsión según la reivindicación 1, en la
que el sistema emulsionante consiste esencialmente en el copolímero
de un ácido dicarboxílico \alpha,
\beta-insaturado y una
\alpha-olefina de C_{8-24},
cuyos grupos ácido están esterificados con un alcohol etoxilado que
tiene un grado de etoxilación de 1-45 y el alcohol
graso etoxilado.
3. Una emulsión según la reivindicación 1 o 2, en
la que el peróxido se selecciona del grupo que consiste en
peroxiésteres, peroxidicarbonatos, peroxicarbonatos,
diacilperóxidos, peróxidos y sus combinaciones, y en la que dicho
peróxido está presente en una cantidad de 30-70% en
peso, basado en el peso de la emulsión.
4. Una emulsión según la reivindicación 3, que
comprende uno o más peróxidos que requieren almacenamiento
refrigerado y están presentes en una cantidad de
40-65% en peso, preferentemente
50-65% en peso, basado en el peso de la
emulsión.
5. Una emulsión según la reivindicación 4, que
comprende adicionalmente un anticongelante seleccionado del grupo
que consiste en metanol, etanol, isopropanol, etilenglicol,
propilenglicol, y glicerol.
6. Una emulsión según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que el copolímero está presente
en una cantidad de 0,05 a 20% en peso y el alcohol graso etoxilado
está presente en una cantidad de 0,02-15% en peso,
mientras que el peso total de ambos compuestos es por lo menos 0,5%
en peso, basados todos en el peso de los peróxidos en dicha
emulsión.
7. Una emulsión según la reivindicación 6, en la
que el copolímero está presente en una cantidad de
0,1-15% en peso, preferentemente
0,2-10% en peso, basado en el peso del peróxido.
8. Una emulsión según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que el valor del HLB del alcohol
graso etoxilado es mayor de 16,5, preferentemente mayor de 17,0.
9. Una emulsión según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que el tamaño de gota de la
emulsión, cuando se mide usando un Malvern Easy Sizer, está
caracterizado por una d50 de 0,1-2,0 \mum y
una d99 de 0,5-0,9 \mum.
10. Una emulsión según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes con una viscosidad de
10-300 mPa.s
11. El uso de una emulsión según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes en una reacción de
polimerización o de modificación de un polímero, preferentemente una
reacción que implica la polimerización por lo menos de cloruro de
vinilo.
12. El poli(cloruro de vinilo) obtenible
por un procedimiento que implica la reacción por lo menos de un
monómero de cloruro de vinilo y un peróxido que se usó en forma de
emulsión según una cualquiera de las reivindicaciones
1-10.
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