ES2287717T3 - Procedimiento de preparacion de poli(a-metilestireno). - Google Patents

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Franck Jousse
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Abstract

Procedimiento de preparación de un polímero poli(a-metilestireno) por polimerización aniónica del monómero a-metilestireno, comprendiendo dicho procedimiento sucesivamente las etapas siguientes: a) Una etapa de preparación de una solución que comprende el monómero a-metilestireno y un disolvente apolar aprótico; b) una etapa de neutralización de la solución preparada en a) que comprende la agregación a dicha solución de una cantidad eficaz de al menos un cebador organometálico monofuncional, de forma que se neutralizan las fuentes próticas de la solución preparada en a); c) una etapa de enfriamiento de la solución obtenida en b) a una temperatura inferior a 0ºC; d) una etapa de cebado de la polimerización que comprende la agregación a la solución enfriada obtenida en c) de una cantidad predeterminada de dicho cebador organometálico monofuncional; e) una etapa de propagación de la polimerización que comprende la agregación a la solución obtenida en d) de un disolvente polar aprótico, agregándose dicho disolvente polar aprótico en una cantidad inferior a la del disolvente apolar aprótico; f) una etapa de finalización que comprende la agregación a la solución obtenida en e) de un disolvente polar prótico.

Description

Procedimiento de preparación de poli(\alpha-metilestireno).
Campo técnico
La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento de preparación de poli(\alpha-metilestireno).
El poli(\alpha-metilestireno) es un polímero termoplástico que encuentra su aplicación en numerosos ámbitos, en particular en el ámbito de la elaboración de los materiales destinados a experimentos de fusión por confinamiento inercial, en el ámbito de la elaboración de superficies de depósito o de mandriles despolimerizables.
Estado de la técnica anterior
De forma clásica, el poli(\alpha-metilestireno) (denominado PAMS) en lo sucesivo en la presente descripción) se prepara por polimerización aniónica del monómero metilestireno.
De forma general, la polimerización aniónica corresponde a una polimerización en cadena en el transcurso de la cual se agregan monómeros en una cadena que presenta en su extremo una especie aniónica asociada a una especie catiónica. La particularidad de esta polimerización reside en la posibilidad de preparar polímeros sin las reacciones secundarias observadas habitualmente en polimerización radicalar clásica, a saber, las reacciones de transferencia y de finalización, que intervienen en el transcurso de la etapa de propagación de una polimerización radicalar clásica.
En 1959, los autores Cormick et al., en el artículo "Molecular Weight Distribution of Anionically Polymerized \alpha-Methylestyrene" en el Journal of Polymer Science, vol. XLI, p. 327-331 (1959) [1] describieron un procedimiento de preparación del PAMS por polimerización aniónica que comprendía las etapas siguientes:
- una etapa de iniciación consistente en agregar en una solución que contiene el monómero \alpha-metilestireno y tetrahidrofurano un cebador bifuncional del tipo complejo naftaleno sodio;
- una etapa de propagación engendrada por el enfriamiento de la solución resultante de la anterior etapa a una temperatura inferior a 0ºC;
- una etapa de finalización añadiendo agua y metanol.
No obstante, la puesta en práctica de dicho procedimiento presenta el inconveniente de engendrar polímeros con un índice de polidispersidad elevada (que puede alcanzar el 1,5), y con masas molares relativamente reducidas.
Los autores Tsunashima et al., en el artículo "On the Anionic Preparation of Poly(\alpha-methylestyrene)" en Bull. Inst. Chem. Res., Kyoto Univ., Vol. 46, nº 2, 1968 [2] proponen un procedimiento de polimerización aniónica del monómero \alpha-metilestireno en el tetrahidrofurano, pero esta vez en presencia de un cebador monofuncional (es decir, que posee un solo centro activo), más concretamente en presencia de butilitio. En dicho procedimiento, la velocidad de la etapa de propagación es extremadamente elevada con respecto a la de la etapa de cebado, lo que tiene el efecto de aumentar el índice de polidispersidad, en la medida en que el cebado no se efectúa en el mismo momento en todo el conjunto de las cadenas de polímero.
Según un enfoque totalmente diferente, los autores Abe et al., en el artículo "Dilute Solution Properties of Monodisperse Poly(\alpha-methylstyrene)", en Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol. 41, 2330-2336 (1968) [3], propusieron un procedimiento de preparación de PAMS mediante polimerización aniónica del poli((\alpha-metilestireno) en el THF en presencia de un cebador concreto, constituido por un complejo de naftaleno sodio. Dicho procedimiento conduce a una muestra de polímeros que presenta unas masas molares no homogéneas. Para atenuar la falta de homogeneidad de la muestra, los citados autores proponen fragmentar la muestra en polímeros de masas molares cercanas entre sí, sometiendo dicha muestra a un tratamiento en una aparamenta compleja denominada "columna de Desreux".
Dicho procedimiento necesita, como se deduce del párrafo anterior, tras la polimerización, una etapa de fragmentación compleja y, debido a ello, hace que dicho procedimiento sea difícilmente extrapolable a gran escala.
Así, los procedimientos de preparación de poli(\alpha-metilestireno) de la técnica anterior presentan todos uno o varios de los siguientes inconvenientes:
- debido a que una etapa de propagación se desarrolla a una velocidad superior a la de la etapa de cebado, conducen por lo general a polímeros no homogéneos en longitud de cadena, es decir, a polímeros que presentan un índice de polidispersidad superior a 1,1;
- son difíciles de poner en práctica, ya que implican, en algunos de ellos, una etapa de fragmentación destinada a disminuir la falta de homogeneidad de una muestra de polímeros;
\newpage
- no permiten al mismo tiempo un control del índice de polidispersidad y de la masa molar de los polímeros obtenidos.
El objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento de preparación de PAMS que permita la obtención de un PAMS con un control al mismo tiempo del índice de polidispersidad y de la masa molar de dicho polímero, y que no presente los inconvenientes de los procedimientos descritos en la técnica anterior.
El objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento de preparación de PAMS, que tenga una puesta en práctica simple y de un coste poco elevado.
Exposición de la invención
Este objetivo y otros se alcanzan mediante la presente invención, que consiste en un procedimiento de preparación de un polímero poli(\alpha-metilestireno) por polimerización aniónica del monómero \alpha-metilestireno, comprendiendo dicho procedimiento sucesivamente las etapas siguientes:
a) una etapa de preparación de una solución que comprende el monómero \alpha-metilestireno y un disolvente apolar aprótico;
b) una etapa de neutralización de la solución preparada en a) que comprende la agregación a dicha solución de una cantidad eficaz de al menos un cebador organometálico monofuncional, de forma que se neutralizan las fuentes próticas de la solución preparada en a);
c) una etapa de enfriamiento de la solución obtenida en b) a una temperatura inferior a 0ºC;
d) una etapa de cebado de la polimerización que comprende la agregación a la solución enfriada obtenida en c) de una cantidad predeterminada de dicho cebador organometálico monofuncional;
e) una etapa de propagación de la polimerización que comprende la agregación a la solución obtenida en d) de un disolvente polar aprótico, agragándose dicho disolventa polar aprótico en una cantidad inferior a la del disolvente apolar aprótico;
f) una etapa de finalización que comprende la agregación a la solución obtenida en e) de un disolvente polar prótico.
Así, el procedimiento comporta una primera etapa de preparación de una solución que comprende el monómero \alpha-metilestireno y un disolvente apolar aprótico. Dicha etapa de preparación consiste en agregar, preferentemente en agitación y a temperatura ambiente, a un disolvente apolar aprótico el monómero \alpha-metilestireno o viceversa.
Preferentemente, el disolvente apolar aprótico utilizado en esta etapa es un disolvente que presenta una constante dieléctrica inferior a 4.
Unos disolventes particularmente ventajosos que responden a dicho criterio pueden ser unos hidrocarburos aromáticos que comprendan de 6 a 10 átomos de carbono, como el tolueno, el benceno o hidrocarburos alifáticos.
Preferentemente, el disolvente apolar aprótico utilizado en esta etapa es el tolueno.
El procedimiento de la invención comprende también una etapa de neutralización b) destinado a eliminar cualquier fuente prótica presente en la solución preparada en el momento de la etapa a). Esta etapa de neutralización consiste en el marco de este procedimiento en agregar a la solución preparada en el momento de la etapa a) un cebador organometálico monofuncional, es decir, una molécula preparada para asegurar, gracias a la presencia de un único centro activo o función reactiva, la creación de aniones a partir del monómero en el momento de la etapa de cebado subsiguiente. Este tipo de cebador también puede denominarse de sitio único (correspondiente a la terminología anglosajona "single-site initiator"). En el momento de la etapa de neutralización, el cebador citado tiene como función captar los protones presentes en la solución. Concretamente, la agregación, preferentemente, gota a gota, del cebador monofuncional, con el objetivo de neutralizar la solución preparada en a), se acompaña de un cambio de color de dicha solución y de una estabilización de dicho color, cuando se acaba la neutralización. El avance de la etapa de neutralización puede seguirse por la medida de la absorbencia de la solución, a la que se agrega el cebador monofuncional, manteniéndose dicha agregación hasta la obtención de una solución que presente una absorbencia sensiblemente constante en función del tiempo.
Preferentemente, el avance de la etapa de neutralización se sigue por medio de una célula UV. Dicha célula UV permitirá ventajosamente medir con precisión el seguimiento de la evolución de la absorbencia en el momento de la agregación del cebador multifuncional y detener dicha agregación desde el momento en que se constata una absorbencia sensiblemente constante en función del tiempo. Preferentemente, la etapa de preparación a) y la etapa de neutralización b) se realizan a temperatura ambiente.
Una vez terminada la etapa de neutralización, el procedimiento de la invención comprende también una etapa de enfriamiento de la solución obtenida en b) a una temperatura inferior o igual a 0ºC.
Preferentemente, la etapa de enfriamiento consiste en enfriar la solución obtenida en b) a una temperatura que vaya de -50 a -10ºC, y de forma aún más preferente, que vaya de -50ºC a -25ºC.
La utilización de esa gama de temperatura contribuye ventajosamente a estabilizar los carbaniones que se formarán en el momento de la etapa de cebado subsiguiente.
En la medida en que se trata de un procedimiento de polimerización aniónica, el procedimiento de la invención comprende también una etapa de cebado, es decir, una etapa que consiste en transformar el monómero (\alpha-metilestireno) en centro activo aniónico. Más concretamente, esta etapa de cebado, en el marco de la invención, consiste en agregar a la solución obtenida a la finalización de la etapa b) una cantidad predeterminada del cebador organometálico monofuncional citado (utilizado en el momento de la etapa de neutralización), es decir, la cantidad necesaria de cebador para crear unos monómeros activados destinados a reaccionar en el transcurso de la reacción de polimerización para dar un polímero de una masa molar determinada.
La originalidad de esta etapa reside en que se realiza en un disolvente apolar aprótico.
Durante la etapa de cebado, el monómero (\alpha-metilestireno) se activa por reacción con el cebador monofuncional (simbolizado a continuación por AB) según la reacción siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
100
En la medida en que la etapa de cebado se efectúa en un disolvente apolar aprótico, el monómero activado se encuentra en forma de un par de iones no disociados debido al poder no disociante del disolvente. En consecuencia, en la medida en que el monómero activado existe en forma de par de iones, no puede reaccionar con los demás monómeros activados presentes en solución y de este modo no puede iniciarse la etapa de propagación.
Además, la utilización de un cebador organometálico monofuncional tiene como consecuencia que, en el momento de la etapa de propagación, sólo se producirá la propagación de las cadenas de polímero en un extremo, de ahí la formación de polímeros de poca dispersión en las masas moleculares y, en consecuencia, un bajo índice de polidispersidad.
Preferentemente, el cebador organometálico monofuncional es un compuesto organolítico. Más concretamente, dicho compuesto organolítico puede escogerse entre el grupo constituido por el n-butilitio, el sec-butilitio y el tert-butilitio.
Por último, la etapa de propagación del procedimiento de la invención comprende la agregación a la solución preparada en c) de un disolvente polar aprótico en una cantidad inferior a la del disolvente apolar aprótico. Preferentemente, la cantidad de disolvente polar aprótico corresponde a menos del 10% en volumen del volumen total de disolvente (disolvente apolar aprótico + disolvente polar aprótico).
Así, agregando un disolvente polar aprótico en una cantidad inferior a la del disolvente apolar aprótico, se asegura la disociación de los pares de iones (lo que permite que se inicie la propagación) limitando la velocidad de propagación, que engendraría, si fuese demasiado rápida, un aumento considerable del índice de polidispersidad, que no es el objetivo buscado.
Hay que precisar que, según la invención, en lo que precede y en lo que sigue, se entiende por disolvente polar aprótico un disolvente que presenta ventajosamente una constante dieléctrica superior a 13.
Se entiende que dicho disolvente deberá ser perfectamente miscible en el disolvente apolar aprótico utilizado en la etapa de preparación a) antes citada y deberá ser utilizable a baja temperatura, por ejemplo a temperaturas que se escalonan entre -25 y -50ºC.
Pueden escogerse disolventes particularmente ventajosos que responden a dichos criterios entre el grupo constituido por el tetrahidrofurano y el tetrahidropirano.
La originalidad de esta etapa reside en que se agrega un disolvente polar aprótico a la solución resultante de la etapa de cebado, conteniendo dicha solución únicamente unos pares de iones no disociados. La agregación de dicho disolvente disocia de forma simultánea los pares de iones y libera así los monómeros activados, que de ese modo podrán reaccionar entre sí para formar el polímero adecuado. La agregación de dicho disolvente ofrece de este modo el punto de partida de la etapa de propagación y, con ello, contribuye a que la propagación de la polimerización se efectúe de forma casi simultánea a partir de cada uno de los monómeros activados y permite, en consecuencia, obtener a la finalización de esta etapa una muestra de polímeros muy homogénea, es decir, una muestra constituida por polímeros que presentan unas masas molares en número muy próximas entre sí.
No es ése el caso de los procedimientos descritos en la técnica anterior, en los que la etapa de propagación se inicia antes incluso que acabe la etapa de cebado, lo que tiene como consecuencia que se engendran unas muestras no homogéneas, es decir, una muestra constituida de polímeros que presentan masas molares muy variadas, es decir, un índice de polidispersidad elevado.
Preferentemente, la etapa de preparación a), la etapa de neutralización b), la etapa de cebado d) y la etapa de propagación se realizan en una atmósfera de gas inerte.
Hay que precisar que se entiende por gas inerte un gas constituido de elementos químicamente inactivos. Dicho gas puede ser el argón, el helio o el nitrógeno.
El procedimiento comprende también una etapa de finalización que comprende la agregación a la solución preparada en d) de un disolvente polar prótico como un alcohol anhidro (etanol, hexanol). Esta etapa interviene cuando los monómeros se han consumido por completo para entrar en la constitución del PAMS. El final de la etapa de propagación puede situarse gracias a un estudio cinético realizado previamente a la puesta en práctica del procedimiento, siendo el objetivo de dicho estudio cinético seguir el consumo de monómero en función del tiempo y seguir la linealidad de las masas molares obtenidas en función del rendimiento. Se entiende que dicho estudio cinético está totalmente al alcance del profesional. Preferentemente, la solución obtenida en f) se pone a temperatura ambiente.
Por último, el procedimiento de la invención puede comprender además, tras la etapa de finalización, una etapa de aislamiento del poli(\alpha-metilestireno). Esta etapa de aislamiento se realiza por ejemplo mediante el derrame de la mezcla reactiva resultante de la etapa f) en metanol, seguido de una filtración y de un secado del poli(\alpha-metilestireno) obtenido.
En la práctica, el procedimiento de la invención puede ponerse en práctica de la forma que se describe a continuación.
En un reactor específico, que presenta un volumen de 100 a 1500 mL, preferentemente unido a un criostato y a una célula UV, se introduce, preferentemente en agitación y en una atmósfera de gas inerte, el disolvente apolar aprótico y el monómero \alpha-metilestireno. Preferentemente, el disolvente utilizado se purifica previamente por destilación en atmósfera inerte y sobre desecante (como el sodio). Seguidamente, se realiza la etapa de neutralización agregando el cebador organometálico monofuncional a la mezcla anterior, preferentemente a temperatura ambiente. La agregación se efectúa preferiblemente de forma muy lenta, por ejemplo gota a gota, mientras que paralelamente la célula UV determina la absorbencia de la solución en función del tiempo. Una vez alcanzada la neutralización, se obtiene una ligerísima coloración amarilla y la solución presenta un valor de absorbencia sensiblemente constante en función del tiempo. Seguidamente, la temperatura de la mezcla se rebaja, por ejemplo entre -50 y -25ºC, y después se añade la cantidad teórica de cebador organometálico monofuncional necesaria para la obtención de un polímero con unas masas molares en número deseadas, preferentemente elevadas. Se agita la mezcla a la temperatura fijada anteriormente durante un tiempo que puede escalonarse de 1 a 8 horas. La finalización de la etapa de cebado puede detectarse también mediante una célula UV, finalización que se traduce en una solución que presenta una absorbencia sensiblemente constante en función del tiempo.
Una vez finalizada la etapa de cebado, se agrega una cantidad determinada de disolvente polar aprótico ventajosamente purificado previamente por destilación, por ejemplo en argón, y sobre desecante, siendo el volumen de disolvente polar aprótico añadido inferior al del disolvente apolar aprótico y representando el disolvente polar aprótico, preferentemente, menos del 10% en volumen con respecto al volumen de disolvente (disolvente apolar aprótico + disolvente polar aprótico). La solución se torna roja. La etapa de propagación se efectúa preferentemente en agitación a una temperatura que puede escalonarse preferentemente de -50 a -25ºC durante un tiempo, por ejemplo de 3 a 50 horas de manera que se forme el polímero deseado. Por último, el procedimiento de polimerización acaba con una etapa de finalización mediante la agregación de un disolvente polar prótico como un alcohol anhidro (etanol, hexanol). La mezcla reactiva se pone, preferentemente, a temperatura ambiente y entonces el polímero obtenido se aísla por precipitación en metanol y después por filtración seguida de un secado.
Así, el procedimiento de preparación de PAMS según la invención presenta las ventajas siguientes:
- gracias a la separación de las etapas de cebado y de propagación, en razón del empleo juicioso de dos categorías de disolvente para realizar dichas etapas, este procedimiento permite obtener un control preciso de dichas etapas;
\newpage
- gracias al control preciso de las etapas citadas, el procedimiento de la invención permite un control simultáneo del índice de polidispersidad y de la masa molar del polímero obtenido y permite el acceso a unos polímeros que presentan un índice de polidispersidad (inferior a 1,1) y unas masas molares elevadas (superiores a 300.000 g.mol^{-1} con respecto a una calibración con poliestirenos estándar);
- gracias al control de las distintas etapas que entran en juego en este procedimiento, se accede así a un procedimiento perfectamente reproducible;
- gracias al control de dichas etapas, permite preparar unos lotes de masa superior a 200 g, si se desea.
A continuación se describirá la invención a la vista de los ejemplos particulares siguientes, que se dan a título ilustrativo y no limitativo.
Exposición detallada de modos de realización particulares
Los ejemplos siguientes ilustran la preparación de polímeros conformes a la presente invención.
En cada uno de estos ejemplos se ha medido la masa molar en número y el índice de polidispersidad.
Las masas molares en número y el índice de polidispersidad se han determinado por cromatografía de exclusión estérica. La cromatografía de exclusión estérica se basa en el principio de la cromatografía líquida. En el marco de estos ejemplos, el disolvente de elusión corresponde a THF y el dispositivo cromatográfico comprende cuatro columnas montadas en serie y está equipado con un detector refractométrico (Waters). La calibración se realiza a partir de poliestirenos estándar.
La masa molar en número Mn corresponde a la suma de todas las masas ponderadas por la fracción en número.
La masa molar en peso Mw corresponde a la suma de todas las masas ponderadas por un coeficiente wi, que representa la fracción en peso de las especies presentes (Ewi = 1).
El índice de polidispersidad Ip corresponde a la relación de la masa molar en peso con la masa molar en número y caracteriza la dispersión de las masas alrededor de la masa media.
En cada uno de sus ejemplos, la cantidad de cebador n que hay que agregar para la propagación de la polimerización se predetermina mediante el procedimiento siguiente.
Se considera que se quiere preparar un polímero de masa molar media en número, señalado como "Mn teórica". Después de un estudio cinético previo, se considera un rendimiento de polimerización R.
La fórmula de determinación de la cantidad predeterminada de cebador que hay que agregar es la siguiente:
N = (m/Mn teórica)*R
en la que:
- n corresponde a la cantidad predeterminada de cebador, expresada en moles;
- m corresponde a la masa de monómero que hay que introducir para obtener un polímero de masa Mn teórica deseada, expresada en g;
- Mn teórica corresponde a la masa molar en número deseada del polímero, expresada en g.mol^{-1};
- R corresponde al rendimiento de polimerización, evaluado gracias a un estudio cinético previo.
Ejemplo 1
Este ejemplo ilustra la preparación de poli(\alpha-metilestireno) con una masa molar en número de 312.000 g.mol^{-1} y un índice de polidispersidad próximo a 1.
En un reactor específico de 100 mL unido a un criostato equipado con una célula UV se introducen en atmósfera de argón tolueno anhidro (55 mL) y el monómero \alpha-metilestireno (22 g). La fase de neutralización seguida gracias a la célula UV se efectúa entonces a temperatura ambiente agregando gota a gota s-BuLi. Cuando se alcanza la neutralización, se obtiene una ligera coloración amarilla y la absorción UV es estable. El medio reactivo se sitúa entonces a -25ºC. Se agrega la cantidad predeterminada de s-BuLi (7,3*10^{-5} mol) necesaria para la obtención del polímero previsto. Para determinar esta cantidad predeterminada, se tiene en cuenta un rendimiento cuantitativo.
\newpage
Tras agitarlo a esta temperatura durante 4 horas, se añade el disolvente polar aprótico, el tetrahidrofurano anhidro (10 mL). El medio reactivo se torna entonces rojo intenso. Tras agitarlo durante 24 horas a -25ºC, la solución se vuelve viscosa. Tras el consumo total del monómero, se detiene la polimerización desactivando los sitios aniónicos, se añade 1 mL de alcohol anhidro a baja temperatura y se deja que la mezcla vuelva a temperatura ambiente. La mezcla se derrama lentamente en el metanol. El polímero obtenido se filtra y se seca al vacío a aproximadamente 40ºC. Se obtienen 20 g de poli(\alpha-metilestireno), es decir, un rendimiento del 91%.
La masa molar media en número (Mn) se expresa en equivalente poliestireno.
- Masa molar media en número (Mn) (en g.mol^{-1}) = 312.000;
- Índice de polidispersidad = 1,06.
Ejemplo 2
Este ejemplo ilustra la preparación de poli(\alpha-metilestireno) con una masa molar en número de 336.000 g.mol^{-1} y un índice de polidispersidad próximo a 1.
En un reactor específico de 700 mL unido a un criostato equipado con una célula UV se introducen en atmósfera de argón tolueno anhidro (275 mL) y el monómero \alpha-metilestireno (110 g). La fase de neutralización seguida gracias a la célula UV se efectúa entonces a temperatura ambiente agregando gota a gota s-BuLi. Cuando se alcanza la neutralización, se obtiene una ligera coloración amarilla y la absorción UV es estable. El medio reactivo se sitúa entonces a -25ºC. Se agrega la cantidad teórica de s-BuLi (3,2*10^{-4} mol) necesaria para la obtención del polímero previsto. Tras agitarlo a esa temperatura durante 8 horas, se añade el disolvente polar aprótico, el tetrahidrofurano anhidro (50 mL). El medio reactivo se torna entonces rojo intenso. Tras agitarlo durante 24 horas a -25ºC, la solución se vuelve viscosa. Tras el consumo total del monómero, se detiene la polimerización desactivando los sitios aniónicos, se añaden 3 mL de alcohol anhidro a baja temperatura y se deja que la mezcla vuelva a temperatura ambiente. La mezcla se derrama lentamente en el metanol. El polímero obtenido se filtra y se seca al vacío a aproximadamente 40ºC. Se obtienen 102 g de poli(\alpha-metilestireno), es decir, un rendimiento del 93%.
La masa molar media en número (Mn) se expresa en equivalente poliestireno.
- Masa molar media en número (Mn) (en g.mol^{-1}) = 336.000;
- Índice de polidispersidad = 1,05.
Ejemplo 3
Este ejemplo ilustra la preparación de poli(\alpha-metilestireno) con una masa molar en número de 330.000 g.mol^{-1} y un índice de polidispersidad próximo a 1.
En un reactor específico de 700 mL unido a un criostato equipado con una célula UV se introducen en atmósfera de argón tolueno anhidro (275 mL) y el monómero \alpha-metilestireno (110 g). La fase de neutralización seguida gracias a la célula UV se efectúa entonces a temperatura ambiente agregando gota a gota s-BuLi. Cuando se alcanza la neutralización, se obtiene una ligera coloración amarilla y la absorción UV es estable. El medio reactivo se sitúa entonces a -25ºC. Se agrega la cantidad teórica de s-BuLi (3,2*10^{-4} mol) necesaria para la obtención del polímero previsto. Tras agitarlo a esa temperatura durante 8 horas, se añade el disolvente polar aprótico, el tetrahidrofurano anhidro (50 mL). El medio reactivo se torna entonces rojo intenso. Tras agitarlo durante 24 horas a -25ºC, la solución se vuelve viscosa. Tras el consumo total del monómero, se detiene la polimerización desactivando los sitios aniónicos, se añaden 3 mL de alcohol anhidro a baja temperatura y se deja que la mezcla vuelva a temperatura ambiente. La mezcla se derrama lentamente en el metanol. El polímero obtenido se filtra y se seca al vacío a aproximadamente 40ºC. Se obtienen 100 g de poli(\alpha-metilestireno), es decir, un rendimiento del 91%.
La masa molar media en número (Mn) se expresa en equivalente poliestireno.
- Masa molar media en número (Mn) (en g.mol^{-1}) = 330.000;
- Índice de polidispersidad = 1,05.
Ejemplo 4
Este ejemplo ilustra la preparación de poli(\alpha-metilestireno) que tiene una masa molar en número de 390.000 g.mol^{-1} y un índice de polidispersidad próximo a 1.
En un reactor específico de 1500 mL unido a un criostato equipado con una célula UV se introducen en atmósfera de argón tolueno anhidro (550 mL) y el monómero \alpha-metilestireno (220 g). La fase de neutralización seguida gracias a la célula UV se efectúa entonces a temperatura ambiente agregando gota a gota s-BuLi. Cuando se alcanza la neutralización, se obtiene una ligera coloración amarilla y la absorción UV es estable. El medio reactivo se sitúa entonces a -25ºC. Se agrega la cantidad teórica de s-BuLi (5,5*10^{-4} mol) necesaria para la obtención del polímero previsto. Tras agitarlo a esa temperatura durante 4 horas, se añade el disolvente polar aprótico, el tetrahidrofurano anhidro (100 mL). El medio reactivo se torna entonces rojo intenso. Tras agitarlo durante 24 horas a -25ºC, la solución se vuelve viscosa. Tras el consumo total del monómero, se detiene la polimerización desactivando los sitios aniónicos, se añaden 6 mL de alcohol anhidro a baja temperatura y se deja que la mezcla vuelva a temperatura ambiente. La mezcla se derrama lentamente en el metanol. El polímero obtenido se filtra y se seca al vacío a aproximadamente 40ºC. Se obtienen 190 g de poli(\alpha-metilestireno), es decir, un rendimiento del 90%.
La masa molar media en número (Mn) se expresa en equivalente poliestireno.
- Masa molar media en número (Mn) (en g.mol^{-1}) = 390.000;
- Índice de polidispersidad = 1,05.

Claims (13)

1. Procedimiento de preparación de un polímero poli(\alpha-metilestireno) por polimerización aniónica del monómero \alpha-metilestireno, comprendiendo dicho procedimiento sucesivamente las etapas siguientes:
a) Una etapa de preparación de una solución que comprende el monómero \alpha-metilestireno y un disolvente apolar aprótico;
b) una etapa de neutralización de la solución preparada en a) que comprende la agregación a dicha solución de una cantidad eficaz de al menos un cebador organometálico monofuncional, de forma que se neutralizan las fuentes próticas de la solución preparada en a);
c) una etapa de enfriamiento de la solución obtenida en b) a una temperatura inferior a 0ºC;
d) una etapa de cebado de la polimerización que comprende la agregación a la solución enfriada obtenida en c) de una cantidad predeterminada de dicho cebador organometálico monofuncional;
e) una etapa de propagación de la polimerización que comprende la agregación a la solución obtenida en d) de un disolvente polar aprótico, agregándose dicho disolvente polar aprótico en una cantidad inferior a la del disolvente apolar aprótico;
f) una etapa de finalización que comprende la agregación a la solución obtenida en e) de un disolvente polar prótico.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el disolvente apolar aprótico se escoge entre el grupo constituido por los hidrocarburos aromáticos que comportan de 6 a 10 átomos de carbono, los hidrocarburos alifáticos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que el disolvente apolar aprótico es el touleno.
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el cebador organometálico monofuncional es un compuesto organolítico.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que el compuesto organolítico se escoge entre el grupo constituido por el n-butilitio, el sec-butilitio y el tert-butilitio.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la etapa de neutralización b) se sigue por medio de una célula UV.
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la etapa de preparación a) y la etapa de neutralización b) se realizan a temperatura ambiente.
8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la etapa de enfriamiento consiste en enfriar la solución obtenida en b) a una temperatura que va de -50ºC a -10ºC, que va preferentemente de -50ºC a -25ºC.
9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el disolvente polar aprótico se escoge entre el grupo constituido por el tetrahidrofurano y el tetrahidropirano.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el disolvente polar aprótico es el tetrahidrofurano.
11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la etapa de preparación a), la etapa de neutralización b), la etapa de cebado d) y la etapa de propagación e) se realizan en una atmósfera de gas inerte.
12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende, además, después de la etapa de finalización f), una etapa de aislamiento del poli(\alpha-metilestireno).
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la etapa de aislamiento del poli(\alpha-metilestireno) se efectúa mediante el derrame en metanol de la mezcla reactiva resultante de la etapa f), seguido de una filtración y de un secado del poli(\alpha-metilestireno) obtenido.
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