ES2298645T3 - Proceso para la produccion de copoliester de tereftalato de polietileno. - Google Patents
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Abstract
Proceso para la producción de copoliéster de tereftalato de polietileno a partir de ácido tereftálico, ácido isoftálico y etileno glicol, que comprende los pasos de: a) preparar una composición del catalizador que contiene un compuesto de zinc como el único compuesto catalizador estando presente de tal modo que el contenido elemental de zinc esté en un rango de 50 a 500 ppm, basado en el copoliéster, b) colocar la composición del catalizador, el ácido tereftálico, el ácido isoftálico y el etileno glicol en un recipiente, y c) hacer reaccionar el ácido tereftálico, el ácido isoftálico y el etileno glicol en un paso de esterificación y un paso de policondensación en presencia de la composición del catalizador del paso a para obtener copoliéster de tereftafato de polietileno. donde el ácido isoftálico está presente en una cantidad de 0.5 a 5 por ciento en peso, basado en el peso del copoliéster.
Description
Proceso para la producción de copoliéster de
tereftalato de polietileno.
La presente invención está relacionada con un
proceso para la producción de copo1iéster de tereftalato de
polietileno.
El PET es producido en dos pasos por una de dos
formas, llamados procesos DMT y PTA, o rutas de transesterficación
y esterificación directa respectivamente. Las aplicaciones del PET
incluyen fibras y filamentos, películas y gránulos de grado
botella. Las plantas modernas están basadas en el proceso de PTA y
adicionalmente, estas incorporan la formación directa del producto
(fibras y filamentos, películas) extrudiendo el material fundido del
reactor de policondensación final.
Primero debemos contrastar los procesos de DMT y
de PTA. La diferencia principal es el material inicial. El proceso
más antiguo usaba dimetil tereftalato (DMT) y etileno glicol (EG)
como materiales iniciales. Eso era debido a la no disponibilidad
del ácido tereftálico de suficiente pureza en los primeros años de
la producción de poliéster. En el proceso de DMT, en el primer
paso, el DMT es transesterificado con el etileno glicol (EG) para
producir un producto intermedio llamado dietileno glicol tereftalato
(DGT) más una pequeña cantidad de oligómeros bajos. El subproducto
de la reacción es metanol y éste es destilado. El DGT es llamado
alternativamente bis hidroxi etil tereftalato o BHET en la
literatura. El acetato de manganeso (II) o el acetato de zinc (II)
son típicamente usados para este paso de transesterificación, siendo
estos los mejores catalizadores para esta reacción. En el segundo
paso, el DGT es calentado hasta alrededor 280ºC a gran vacío para
realizar la policondensación de la fase de fusión. El principal
elemento volátil eliminado es el EG. Para el segundo paso en la
ruta DMT, el catalizador del primer paso (zinc o manganeso) es
secuestrado o desactivado con ácido fosfórico (ver US Patent
5898059), y es añadido otro catalizador para la policondensación, el
más común que es el triacetato de antimonio o el dióxido de
antimonio es añadido. Esto se debe a que el zinc y el manganeso son
considerados pobres catalizadores de policondensación. La
literatura indica que la reactividad de los metales para la reacción
de policondensación (segundo paso) sigue la tendencia Ti > Sn
> Sb > Ge > Mn > Zn (ver T.H. Shah, J.I. Bhatty, G.A.
Gamlen y D. Dollimore, Polymer, 25, 1333 (1984)). Además, Shah y
otros indican que para el primer paso, a saber, la
transesterificación de DMT con EG, la tendencia de actividad
catalítica sigue el orden inverso, con el zinc estando entre los
más activos. Para la reacción de policondensación, los compuestos
de Sb están comercialmente establecidos (comparados con Sn y Ti)
porque el polímero resultante tiene el balance de propiedades más
favorable. Nótese que en una operación habitual es posible ir del
paso 1 al paso 2 sin aislar el DGT. Sin embargo, de ser deseado, el
DGT y los oligómeros formados en el paso 1 pueden ser aislados y
usados más tarde para la policondensación por fusión (paso 2).
Los métodos industriales más nuevos usan ácido
tereftálico purificado (PTA) en vez de DMT y son llamados procesos
de PTA. En el paso 1, el PTA es eterificado con EG para formar DGT y
oligómeros. El subproducto principal que es destilado es el agua en
vez del metanol. Este paso puede ser autocatalizado - es decir un
catalizador no es necesario. Sin embargo, el catalizador de
policondensación (que desempeña un papel más adelante en el paso 2)
puede ser incluido en este paso. El segundo paso es el mismo que el
del proceso de DMT. Un catalizador de policondensación, otra vez el
más común es el triacetato o trióxido de antimonio, es añadido a
niveles de 200-300 ppm (p/p metal antimonio con
respecto al PET). Otra vez, el DGT fundido es calentado a
\sim280ºC al vacío para causar la policondensación. Después de
que el derretido alcanza una viscosidad intrínseca (V.I.)
conveniente, el polímero es descargado del reactor y puede ser
directamente hilado para formar fibras o puede ser usado para
formar gránulos o extrudido en películas. La V.I está relacionada
con el peso molecular. El contenido metálico del polímero de PTA es
menor que el del polímero de DMT, ya que sólo un catalizador (para
la policondensación) es usado en el paso 2, y por lo tanto la
estabilidad térmica del polímero es más alta.
Como fue mencionado anteriormente, el antimonio
se ha convertido también en el catalizador de policondensación
establecido en el proceso de PTA. A diferencia del proceso de DMT,
donde el zinc es usado para el paso de la transesterificación y
luego es secuestrado antes de la policondensación, no hay razón
alguna para usar el zinc en el proceso de PTA - su actividad de
policondensación simplemente no es lo suficientemente buena como es
descrito por T.H. Shah y otros. [ver Polymer, 25, 1333 (1984)
y K. Tomita [ver K. Tomita, Polymer, 17, 221 (1976)]. Así
pues el catalizador de policondensación establecido en el proceso de
PTA es el antimonio. Los catalizadores basados en el antimonio
representan más del 90% de la producción industrial actual. El
antimonio muestra un buen equilibrio entre la velocidad de
policondensación, las propiedades de los polímeros y la estabilidad
térmica hacia la degradación. Sin embargo, una desventaja del PET
hecho con compuestos de antimonio es el color gris que resulta de
la precipitación del metal antimonio. Además, el antimonio es
relativamente caro y existe la preocupación de que puede ser
peligroso desde el punto de vista medioambiental.
Los catalizadores de germanio son usados
industrialmente como una alternativa al antimonio, pero sobre todo
en Japón debido a la legislación medioambiental. Éste produce un
polímero muy brillante, sin el tono gris. Pero la desventaja es el
alto coste de los compuestos de germanio.
En tiempos recientes, se han estado haciendo
grandes esfuerzos para encontrar catalizadores que no sean de
antimonio. Ha habido un renacimiento del interés en compuestos de
titanio. Los catalizadores de titanio sobre una base de ión metal
molar son los más activos en términos de ritmo de policondensación
(ver T.H. Shah, J.I. Bhatty, G.A. Gamlen y D. Dollimore, Polymer,
25, 1333 (1984)) pero éstos dan un tinte fuerte, amarillo al
polímero que es difícil de compensar en cuanto al color después.
Además, los compuestos de titanio usados para los catalizadores de
PET tienen que ser especialmente sintetizados para este objetivo, lo
que aumenta el coste. Con los catalizadores de titanio, las
velocidades de policondensación muy altas no pueden ser totalmente
utilizadas en la práctica debido al fuerte grado de amarillamiento;
la concentración del catalizador de Ti tiene que ser reducida o su
actividad tiene que ser atenuada por varios medios, de modo que uno
elija una velocidad de policondensación similar a la obtenida
usando el antimonio a niveles de alrededor 200 ppm. Los
catalizadores de titanio son parcialmente comercializados
recientemente. Pero ellos no pueden ser usados para aumentar los
niveles de productividad de los procesos de PET actuales, y en el
mejor de los casos sólo son sustitutos para reproducir la actividad
catalítica correspondiente a alrededor 200 ppm de antimonio.
Es deseado aumentar la productividad de la
producción de PET usando el proceso de PTA. En principio esto es
posible simplemente aumentando las concentraciones de antimonio. Si
el nivel de antimonio es aumentado más allá de 200 ppm, los tiempos
de policondensación son reducidos hasta alrededor de 500 ppm,
después de lo cual no hay reducción en los tiempos de reacción. El
otro problema es que el polímero se hace cada vez más oscuro a
medida que aumenta la concentración del antimonio. En los textiles,
los colores de las telas teñidas tienen una intensidad más alta si
el polímero de base es intrínsecamente brillante y no tiene un molde
gris, opaco. Alrededor de 300 ppm de antimonio es el límite
práctico donde el color puede ser tolerable. Así, en la práctica
industrial actual, 200 a 300 ppm de antimonio es usado.
La causa del color gris encontrado con el PET
basado en el antimonio ha sido atribuida a la reducción del
catalizador a la forma metálica. Ha sido demostrado que en una
atmósfera de etileno glicol, pequeñas cantidades de CO y otros
gases son formadas en el reactor de esterificación debido a la
descomposición térmica del etileno glicol [ver Aharoni, Journal of
Polymer Sci. & Engineering, 38, 1039 (1998)]. El CO es un
agente reductor que reduce el compuesto de antimonio a un antimonio
metálico finamente dividido. Aharoni indica que con los
catalizadores basados en el antimonio, el 10-15% del
catalizador añadido al principio termina como metal antimonio
finamente dividido. Así el incremento del nivel de antimonio más
allá del estándar de alrededor de 200-300 ppm
aumenta automáticamente la cantidad de antimonio metálico depositado
en el polímero, y esto lo hace más oscuro. La reducción química al
antimonio metálico también conduce a la deposición de un sedimento
negro en el reactor provocando tiempo muerto durante las
operaciones de limpieza. Esto es inevitable ya que la descomposición
del EG es imparable y por lo tanto la presencia de CO es también
inevitable. Así, la productividad actual del poliéster no puede ser
aumentada sólo por medio del antimonio.
Los compuestos de antimonio tienen las mejores
propiedades generales entre los catalizadores de PET durante la
polimerización por fusión, trayendo consigo una alta productividad y
polímeros con una buena estabilidad térmica. Desde el punto de
vista industrial, en el proceso de PTA los catalizadores de
antimonio son usados en el rango de 3.19 x 10^{-4} a 4.73 x
10^{-4} moles de metal Sb/moles de PTA (200-300
ppm de metal antimonio, con respecto al PET). Los tiempos de la
policondensación por fusión pueden ser reducidos aumentando el
antimonio más allá de 4.73 x 10^{-4} moles de metal Sb/moles de
PTA (300 ppm de metal antimonio) hasta una concentración de
alrededor de 7.89 x 10^{-4} moles de metal Sb/moles de PTA (500
ppm de metal antimonio), después de lo cual los tiempos de reacción
alcanzan un valor limitante a medida que aumenta la concentración.
Sin embargo, no es práctico realzar la velocidad de
policondensación usando niveles de antimonio superiores a 4.73 x
10^{-4} moles de metal Sb/moles de PTA (300 ppm de metal
antimonio) ya que el polímero se torna demasiado oscuro debido a la
precipitación del antimonio metálico. Por lo tanto, la tecnología
actual no puede aumentar la productividad de polimerización del PET
usando el antimonio como catalizador porque el color oscuro es un
obstáculo. El antimonio adicional es sospechado de ser un material
peligroso desde el punto de vista medioambiental. Así pues, hay
interés en sustituir el antimonio.
A fin de aumentar la productividad, varias
patentes han descrito combinaciones de antimonio con zinc, cobalto,
manganeso y otros elementos (ver las solicitudes de patentes US Ser.
No. 07/355534, patente US 5008230, patente US 5166311, patente US
5153164, patente US 5162488 y la patente europea EP 0399742). Esto
conduce a la reducción de los tiempos de policondensación de hasta
1/3 sin oscurecer el polímero. Sin embargo, todavía éstas son
composiciones con cantidades sustanciales de antimonio.
El PET es usado principalmente para fibras
textiles, filamentos, películas y gránulos de grado botella. La
amplia mayoría de los PET (alrededor el 80%) es destinada a la
producción de fibras y filamentos. Los filamentos son hilos
continuos y son hilados a velocidades de 3500-4000
m/min. Estos son llamados hilos parcialmente orientados de
poliéster (POY). Las fibras de poliéster son hechas a partir de
filamentos hilados a velocidades inferiores
(\sim900-1200 m/min.), que son después estirados y
cortados para hacer fibras cortas (38 mm de longitud media de fibra
cortada). Las especificaciones típicas para la fibra y el filamento
de PET incluyen una V.I. de alrededor 0.6 dL/g. Para fibras cortas
de PET, el homopoliéster es usado por lo general. Para los POY y el
hilado de alta velocidad de filamentos continuos, un inhibidor de
cristalización es incorporado. Típicamente, éste es un comonómero
como el pentaeritritol. El ácido isoftálico (IPA) es usado como
comonómero para hacer PET de grado botella, donde este retrasa la
cristalización, pero no es generalmente usado para PET de grado
fibra y filamento. Sin embargo, el PET modificado por IPA también
puede ser hilado en fibras y filamentos de manera exitosa, y esto
es hecho industrialmente, usando el PET de grado botella reciclado
copolimerizado con IPA.
Es un objetivo de la presente invención superar
las desventajas del modo anterior especialmente para proporcionar
un proceso para la producción de copoliéster de tereftalato de
polietileno utilizando un catalizador ambientalmente más puro,
mientras al mismo tiempo aumenta la productividad de la
policondensación y disminuye los costos respectivos, resultando en
un copoliéster de tereftalato de polietileno que puede ser
ventajosamente utilizado en la producción de fibras textiles,
filamentos, películas o gránulos de grado botella.
Este objetivo es logrado por medio de un proceso
para la producción de copoliéster de tereftalato de polietileno a
partir de ácido tereftálico, ácido isoftálico y etileno glicol, que
comprende los pasos de: a) preparar una composición del catalizador
que contiene un compuesto de zinc como el único compuesto
catalizador estando presente de tal modo que el contenido de zinc
elemental está en un rango de 50 a 500 ppm, basado en el
copoliéster, b) colocar la composición del catalizador, el ácido
tereftálico, el ácido isoftálico y el etileno glicol en un
recipiente, y c) reaccionar el ácido tereftálico, el ácido
isoftálico y el etileno glicol en un paso de esterificación y un
paso de policondensación en presencia de la composición del
catalizador del paso a para obtener el copoliéster de tereftalato
de
polietileno.
polietileno.
El ácido isoftálico está presente en una
cantidad de alrededor de 0.5 a 5 por ciento de peso, preferiblemente
0.1 a 2 por ciento de peso, lo más preferido 0.1 a 0.8 por ciento
de peso, basado en el peso del copoliéster.
El proceso de la invención puede comprender
además, después de la policondensación, la extrusión directa del
copoliéster del recipiente en fibras, filamentos, películas o hebras
para gránulos.
En una realización, el paso de esterificación es
realizado a una temperatura de alrededor de 230a alrededor de
260ºC, preferiblemente bajo presión de nitrógeno, y donde el paso de
policondensación es realizado a una temperatura de alrededor de 270
a alrededor de 290ºC.
El paso de policondensación puede ser realizado
en un proceso por lotes en la fase de fusión a gran vacío, hasta
que una viscosidad intrínseca del copoliéster de alrededor de 0.55 a
alrededor de 0.66 dL/g, preferiblemente 0.60 a 0.65 dL/g sea
obtenida.
En otra realización y la más preferida, los
pasos de esterificación y de policondensación son realizados en un
proceso continuo usando un tren de reactores en serie.
Preferiblemente, el estabilizador de la V.I. del
material fundido, típicamente un compuesto de fósforo, es añadido
al final de la polimerización antes de la extrusión en fibras,
filamentos y películas.
Más preferiblemente, el estabilizador de la V.I.
del material fundido es típicamente el ácido fosfórico, el ácido
polifosfórico; los compuestos organofosforados tales como los
organofosfatos, organofosfitos y organofosfonatos; y los compuestos
de fosfonio cuaternario.
En una realización el estabilizador de la V.I.
del material fundido es añadido al final de la policondensación con
un contenido de fósforo de alrededor de 15 a alrededor de 150
ppm.
El paso de policondensación también puede ser
llevado a cabo en una operación dividida usando primero un paso de
policondensación de fase de fusión a gran vacío y posteriormente un
paso de policondensación en estado sólido, al vacío o flujo de un
gas inerte.
El paso de policondensación en estado sólido
puede ser realizado en una operación continua o por lotes.
Además, es preferido que el ácido fosfórico en
una cantidad de alrededor de 10 a alrededor de 30 ppm sea añadido
al recipiente, basado en el peso del copoliéster.
Más preferiblemente, al menos un agente de
corrección del color, tal como el acetato de cobalto y/o un toner
azul, es añadido al recipiente.
En una realización, la composición del
catalizador es colocada en el recipiente antes, durante o después
del paso de esterificación.
Preferiblemente, el copoliéster obtenible en el
proceso de la invención puede ser usado para producir fibras
textiles, filamentos, películas y gránulos de grado botella.
Lo más preferido es que el copolímero sea usado
para preparar fibras textiles, filamentos y películas.
Más preferiblemente aún, el copoliéster puede
ser usado en un proceso de hilado por fusión directo.
Preferiblemente, el compuesto de zinc es
seleccionado del grupo que consiste de acetato de zinc, óxido de
zinc, peróxido de zinc, carbonato de zinc, sulfuro de zinc,
hidróxido de zinc, haluro de zinc, metal de zinc o mezclas de los
mismos.
Sorprendentemente, fue descubierto que el
proceso de la invención resulta en una reducción de los tiempos de
policondensación de alrededor de la mitad comparada con el
catalizador de antimonio usado industrialmente, mientras que mismo
tiempo ofrece un polímero más brillante comparado con los
copolímeros de tereftalato de polietileno equivalentes hechos con
ese catalizador de antimonio. Además, el copoliéster obtenido
satisface los requerimientos para el hilado directo de filamentos y
fibras de grado textil con una viscosidad intrínseca de alrededor
de 0.63 dL/g.
La característica esencial del proceso de la
invención es el uso combinado del catalizador específico descrito y
la incorporación de pequeñas cantidades del comonómero de ácido
isoftálico.
Los compuestos de zinc son adicionalmente
ventajosos ya que su precio es alrededor de 1/3 del precio de los
respectivos compuestos de antimonio.
Fue mencionado que el zinc es usado como el
catalizador de la transesterificación en el PET hecho por medio de
DMT o ruta de transesterificación; pero para el paso de
policondensación, el zinc es desactivado con compuestos de fósforo
y es reemplazado con antimonio como catalizador de la
policondensación. De acuerdo con el arte anterior mencionado, los
compuestos de zinc no han sido usados solos en el proceso de
esterificación directo porque se creyó que su eficacia de
policondensación era inferior que la de la mayor parte de los otros
catalizadores. Según Tomita, la actividad catalítica y la V.I.
logradas son gobernadas por el coeficiente de propagación para la
despolimerización. El zinc tiene una actividad de despolimerización
más alta comparado con el antimonio, el estaño y el titanio (ver K.
Tomita, Polymer, 17, 221 (1976)).
Nuestros experimentos con el homopoliéster PET
usando el zinc solo como catalizador confirmaron las expectativas
de la literatura. La V.I. requerida de \sim0.63 dL/g simplemente
no pudo ser alcanzada, a tiempos de policondenasación tan largos
como los que le fueron dados al antimonio (más de 2 horas). Sin
embargo, muy sorprendentemente, descubrimos que la adición de
pequeñas cantidades de ácido isoftálico (un isómero de PTA) como
comonómero hizo que el catalizador de zinc resultara efectivo en un
rango muy especificado y la V.I. requerida de 0.63 dL/g pudo ser
lograda en alrededor de la mitad del tiempo comparado con el
catalizador de 200 ppm de antimonio. Un comportamiento similar de
actividad catalítica no es observado con el catalizador de antimonio
en presencia de IPA. Fuera del rango específico del zinc, la V.I.
objetivo no fue obtenida. Del mismo modo, sin el IPA, la V.I.
objetivo no fue alcanzada. Otra característica positiva es que los
polímeros de zinc comparados con el PET hecho con el antimonio
tienen un aspecto más brillante.
El copoliéster obtenido en el proceso de la
invención puede ser ventajosamente utilizado en un proceso de
hilado directo, o sea que el polímero fusionado del reactor de
policondensación final es hilado en fibras directamente, sin
convertirlos en gránulos textiles. La mayoría de las plantas
modernas ahora realizan el hilado directo. El hilado directo reduce
al mínimo el efecto del alto contenido carboxílico y por lo tanto
reduce la degradación hidrolítica. Las características de diseño en
la configuración de la planta continua tal como la reducción de la
distancia entre el punto de descarga del material fundido (del
reactor final) a la cabeza de extrusión/hilado también ayudarán a
reducir al mínimo la disminución de la V.I. que podría ocurrir
debido al alto contenido carboxílico. Además, la estabilidad de la
V.I. del material fundido puede ser aumentada apagando la actividad
del zinc con compuestos de fósforo bien conocidos y disponibles, tal
como el ácido fosfórico o el ácido polifosfórico, compuestos
organofosforados tal como organofosfatos, organofosfitos, y
organofosfonatos y compuestos de fosfonio cuaternario. Normalmente,
una pequeña cantidad de un compuesto de fósforo
(15-25 ppm de P) es añadida en la producción de PET
catalizada por el antimonio con el proceso de PTA, justo al
principio (antes de la esterificación). También, en el antiguo
proceso de DMT, era una práctica común aislar o desactivar el zinc
(usado para el paso de transesterificación) con compuestos de
fósforo, antes del comienzo de la policondensación cuando el
catalizador de antimonio es añadido (ver patent U.S. 5898059). Se
cree que los compuestos de fósforo se asocian con iones metálicos y
los desactivan. En caso del copoliéster PET catalizado por zinc
hecho con el proceso de PTA tratado aquí, es posible hacer
adaptaciones por medio de los cuales un compuesto de fósforo (25 a
alrededor de 150 ppm de P) es introducido al final de la
polimerización por fusión, y la fusión estabilizada es extrudida
entonces en fibras, filamentos y películas.
Aparte de las concentraciones del grupo final
carboxilo, el contenido de dietileno glicol (DEG) en el PET es otra
preocupación importante. El DEG es un subproducto derivado del
etileno glicol fundamentalmente durante la esterificación. El DEG
es un diol y actúa como comonómero que es incorporado en la cadena
de polímeros. El DEG baja el punto de fusión pero aumenta la
teñibilidad de las fibras. Mientras por un lado es aconsejable
evitar el exceso de DEG, el factor más importante es que el nivel de
DEG producido sea constante; la variabilidad en el contenido de DEG
conduce a tonos variables de color en el tinte. Los catalizadores de
zinc usados en el proceso de la invención dan un contenido
ligeramente más alto de DEG en el tereftalato de polietileno que el
encontrado con catalizadores de antimonio, pero el nivel es
constante para una determinada concentración del catalizador. Tanto
el DEG como IPA sin embargo ayudan con la facilidad de
teñibilidad.
Los siguientes ejemplos tienen la intención de
ser ilustrativos de esta invención solamente. No deben, por
supuesto, ser tomados de ningún modo como limitantes del alcance de
esta invención. Numerosos cambios y modificaciones pueden ser
hechos con respecto a la invención.
Varios PET fueron hechos en un reactor a escala
de laboratorio usando el proceso de PTA. Todos los resultados son
resumidos en las Tablas de la 1 a la 5. Primero, los resultados del
catalizador de antimonio (200 ppm de Sb) para el homopoliéster
(Tabla 1) son mostrados. Después el efecto del catalizador de zinc
con el homopoliéster (Tabla 1) es mostrado. Después de esto, el
copoliéster PET con IPA usando el antimonio solo y luego el zinc
como catalizador (Tabla 2) fueron examinados. También examinamos
copolímeros PET con IPA hechos con catalizador de zinc e
ingredientes de corrección del color (Tabla 3). El comportamiento de
la SSP de co PET IPA (copoliéster PET con IPA) hecho con zinc es
mostrado en la Tabla 4. La Tabla 5 muestra algunas propiedades de
los polímeros adicionales del co PET IPA hecha con agentes de
corrección del color.
Todos los polímeros fueron hechos en un reactor
por lotes de forma cónica y que tiene capacidad de 10 litros. Todos
los ingredientes (PTA, EG, IPA, triacetato de antimonio, compuesto
de zinc, acetato de cobalto, toner azul, y ácido fosfórico) fueron
añadidos juntos al principio. La reacción de esterificación fue
realizada a 253ºC bajo presión con nitrógeno. Esto trajo consigo la
formación de DGT fundido. Después de que fue recogida la cantidad
esperada de agua, el recipiente fue calentado a 278ºC y un vacío de
alrededor 1 mbar (100 Pa) fue aplicado para comenzar la
policondensación. El material fundido fue agitado con un agitador.
Cuando la policondensación comienza, el momento de torsión del
agitador se eleva debido a la creciente viscosidad del material
fundido que resulta del aumento del peso molecular. La viscosidad
intrínseca o V.I. es una medida del peso molecular del polímero y
es medida por medio de la viscometría de solución diluida. Por medio
de la calibración previa, era conocido que para la receta de
polímero estándar del ejemplo 2 (véase más adelante), un momento de
torsión del agitador de 13.5 Nm corresponde a una V.I. de \sim
0.63-0.66 dL/g. Todos los polímeros del reactor
fueron descargados cuando el momento de torsión del agitador alcanzó
13.5 Nm. El material fundido fue descargado en forma de una sola
hebra fundida en un baño de agua de enfriamiento rompiendo el vacío
y aplicando presión de nitrógeno. La hebra fue alimentada a un
cortador de gránulos para formar gránulos transparentes y amorfos.
El tiempo de descarga para el reactor fue de alrededor 20
minutos.
Aunque el momento de torsión del agitador de
13.5 Nm fuera establecido como el correspondiente a una V.I. de
0.63-0.66 dL/g, esto se refiere estrictamente al
polímero basado en el antimonio, que es menos sensible a la
disminución de la V.I. durante el tiempo de descarga de 20 minutos
del reactor. Para el polímero de zinc, debido a su alto contenido
carboxílico, fue estimado que la V.I. de los pellets finales podría
ser considerablemente inferiores a 0.63 dL/g, debido a la
degradación durante el período de descarga. Para algunos otros
catalizadores, hemos observado que la V.I. medida en los pellets
podría ser tan baja como 0.55-0.58 dL/g, aunque la
reacción fuera parada a un momento de torsión de 13.5 Nm. De ahí que
la V.I. de los pellets de cada reacción fuera medida.
Las muestras seleccionadas también fueron
sometidas a la polimerización en estado sólido (SSP). En esta, los
gránulos amorfos con una V.I. de alrededor de 0.64 dL/g hechas por
medio de polimerización en fase por fusión fueron polimerizadas aún
más a 210ºC (es decir, en estado sólido). Primero los gránulos
amorfos transparentes fueron calentados a 170ºC durante una hora
para cristalizar los gránulos e impedir que posteriormente se peguen
durante la SSP a 210ºC. Los gránulos cristalizados fueron colocados
entonces en un reactor de SSP a escala de laboratorio a 210ºC.
Nitrógeno seco fue pasado por el lecho de gránulos y este se lleva
los elementos volátiles (EG y agua) de la policondensación. La SSP
fue realizada a 210ºC durante 6 horas, y las V.I. del co PET IPA
estándar con antimonio solamente y con el catalizador de zinc fueron
comparadas.
Como ha sido mencionado la viscosidad intrínseca
o V.I. es una medida del peso molecular del polímero y es medida
por medio de viscometría de solución diluida. La V.I. es influida
predominantemente por el peso molecular del polímero, pero el tipo
de solvente y la temperatura de la solución también tiene un efecto
en su valor numérico. Los valores de la V.I para el mismo polímero
serán diferentes si diferentes solventes y temperaturas son usados.
Todas las V.I. usadas aquí fueron medidas en una mezcla de 3 : 2 de
solución de fenol - 1,2 diclorobenzeno, a 25ºC. El método está
basado en una sola medida a una sola concentración. Típicamente,
alrededor 8-10 gránulos son disueltos para hacer
una solución con una concentración de alrededor de 0.5%. La V.I. fue
obtenida a partir de la medición de la viscosidad relativa
\eta_{r} para una sola concentración de un polímero (0.5%)
usando la ecuación de Billmeyer [ver F.W. Billmeyer, J. of Polymer
Sci. IV, 83 (1949)]; mostrada a continuación:
Los parámetros del color fueron medidos con un
HunterLab ColorFlex Modelo No 45/0, No. de serie CX 0969. Los
gránulos amorfos fueron usados sin moler o cristalizar, en estado
transparente. Generalmente, los cambios medidos también podrían ser
vistos a simple vista. Los valores L* después de la SSP son más
altos debido al blanqueo causado por la cristalización esferúlitica
del polímero.
Inicialmente, un "homopoliéster estándar"
fue hecho usando antimonio. Este polímero usó una concentración de
antimonio estándar de 3.19 x 10^{- 4} moles de Sb/moles de PTA
(200 ppm de Sb). 200 ppm de Sb está en el rango usado en la
producción industrial. La receta consistió en 2287 g de PTA (moles
de PTA), 1100 g de EG, 1.3 g del catalizador de triacetato de
antimonio, (200 ppm de metal antimonio con respecto al polímero), y
0.195 g de ácido fosfórico (19.8 ppm de P). Esta receta produce
2645.4 g de PET en teoría. Todos los materiales fueron añadidos
justo al principio en el reactor por lotes. Además, el ácido
fosfórico fue añadido como estabilizador del material fundido para
aumentar la estabilidad del material fundido hacia la degradación
térmica. Todas las polimerizaciones fueron detenidas cuando un
momento de torsión del agitador de 13.5 Nm fue alcanzado. Por medio
de la calibración, había sido establecido que un momento de torsión
de 13.5 Nm correspondía a una V.I. de alrededor de
0.63-0.66 dL/g (ver la Tabla 1, Ejemplo Comparativo
1). Los parámetros claves son el tiempo de policondensación, el
tiempo total de reacción y las V.I. (Tabla 1). El tiempo de
policondensación fue de 114 minutos para el ejemplo comparativo 1
de la Tabla 1 y el tiempo total fue de 293 minutos. La V.I. fue
0.648 dL/g.
Los Ejemplos Comparativos del 2 al 6 de la Tabla
1 muestran el efecto de usar el catalizador de zinc en vez del de
antimonio para hacer el homopoliéster PET. Incluso el valor más bajo
del zinc (217 ppm, Ejemplo Comparativo 2, Tabla 1) corresponde a más
del doble de la concentración molar en 200 ppm de antimonio. A pesar
de ello, de la Tabla 1, en los Ejemplos Comparativos del 2 al 6,
puede ser observado que el momento de torsión deseado de 13.5 Nm
(es decir, la V.I. de \sim 0.63 y 0.64 dL/g) no fue lograda con
ninguna concentración del compuesto de zinc.
La literatura muestra que el zinc era
considerado como un catalizador de policondensación pobre comparado
con el antimonio. Tomita muestra que el zinc tiene una constante
inferior para la reacción de propagación hacia delante, y una
constante más alta para la reacción de rompimiento de la cadena,
comparado con el antimonio [ver K. Tomita, Polymer, 17, 221
(1976)]. Tomita muestra que si la V.I. es trazada en un gráfico
contra el tiempo para un número de metales catalíticamente activos
(en las mismas concentraciones molares), todas las curvas alcanzan
una V.I. máxima después de un tiempo característico, después del
cual la V.I. comienza a disminuir. Las curvas para el Ti mostraron
la subida más alta y el pico más alto de la V.I., seguido por el
estaño y el antimonio. Para el Ti, después de alrededor de 1.5
horas, la V.I. máxima de alrededor de 1.2 dL/g es alcanzada. Para
el antimonio, la V.I. máxima es alrededor de 1.0 dL/g y es alcanzada
después de 4 horas. El zinc está entre la curva más baja -la V.I.
máxima fue alrededor de 0.8 dL/g y fue alcanzada después de 5 horas
(ver Tomita). Igualmente, Shah y otros realizaron un experimento
similar que examina metales en una concentración molar constante y
la V.I. fue alcanzada en un tiempo de policondensación fijo de 1
hora. Para el Ti, una V.I. de 0.662 dL/g fue alcanzada en 1 hora;
para el estaño, una V.I. de 0.567 dL/g fue alcanzada en 1 hora; para
el Sb, una V.I. de 0.522 dL/g en 1 hora; para el zinc, una V.I. de
sólo 0.440 dL/g fue obtenida en 1 hora [ver a T.H. Shah, J.I.
Bhatty, G.A., Gamlen y D. Dollimore, Polymer, 25, 1333
(1984)]. Así pues, según Shah, la actividad de policondensación
sigue la tendencia Ti > Sn > Sb > Mn > Zn > Pb. El
Ti, el Sn y el Sb dieron las V.I. más altas, y el zinc entre las
más bajas. Así, todos los esfuerzos por encontrar catalizadores de
reemplazo de antimonio se concentran sobre todo en el Ti (ver por
ejemplo la US Patent 6,255,441).
Los Ejemplos Comparativos del 2 al 6 que
aparecen en la Tabla 1 confirman los informes de la literatura de
Tomita así como de Shah y otros, que eran para el homopoliéster PET.
Independiente de la concentración de zinc usada, el momento de
torsión de 13.5 Nm no pudo ser alcanzado en ningún tiempo de
policondensación útil (menor que \sim 130 minutos,
correspondiente a 200 ppm de antimonio). El momento de torsión
contra el tiempo fue trazado gráficamente en tiempo real a medida
que ocurría la policondensación. Las policondensaciones catalizadas
con zinc en la Tabla 1 fueron detenidas cuando se pudo ver que una
meseta es alcanzada pronto en la curva del momento de torsión
contra tiempo, de modo que resultó infructuoso mantener el material
fundido a alta temperatura. En algunos casos como en el Ejemplo
Comparativo 4, con 376 ppm de Zn, la meseta de la V.I. fue
alcanzada después de 70 minutos de policondensación y por lo tanto,
la reacción fue terminada. Se pensaba que esto podía deberse a que
el vacío no era tan bueno en el Ejemplo Comparativo 4 comparado con
el Ejemplo Comparativo 1 (1.52 mbar contra 1.0 mbar). El Ejemplo
Comparativo 5 fue por lo tanto una repetición con 376 ppm de Zn,
pero con un vacío más grande y un tiempo más largo; un vacío de 0.98
mbar fue alcanzado y se permitió que la policondensación continuara
durante 135 minutos, a pesar de que un momento de torsión de sólo
7,2 Nm pudo ser alcanzado. Incluso en los dos casos donde los
momentos de torsión de 12.1 y 12.0 Nm fueron alcanzados en la
meseta, se pudo observar que un tiempo prohibitivamente largo (mucho
mayor que 130 minutos) fue necesario para alcanzar un momento de
torsión de 13.5 Nm, comparado con el ejemplo del antimonio. El uso
de tiempos de policondensación mayores de 130 minutos también fue
considerado como que no valía la pena con el catalizador de zinc,
debido a un tono amarillo pronunciado y a la degradación del
polímero.
Sin embargo, al contrario de la literatura y de
los ejemplos comparativos del 2 al 6, hemos descubierto
sorprendentemente que cuando el catalizador de zinc es usado en
presencia de pequeños niveles del comonómero de IPA, la V.I.
requerida de 0.63-0.64 dL/g es alcanzada en tiempos
más rápidos comparado con los niveles de antimonio estándares de
200 ppm. Estos resultados son mostrados en la Tabla 2. Del Ejemplo
Comparativo 7 (Tabla 2), se puede observar que con IPA de 1.55% y
200 ppm de antimonio, una V.I. de 0.666 dL/g es alcanzada en 133
minutos del tiempo de policondensación. Los ejemplos del 8 al 13 y
los ejemplos comparativos del 14 al 16 de la Tabla 2 usan el zinc
en el rango de 64 ppm a 782 ppm de Zn y un IPA de 1.55%. Del ejemplo
8 (Tabla 2) se puede observar que un momento de torsión de 10.0 Nm
es alcanzado incluso con 64 ppm de zinc. Del Ejemplo 9 (Tabla 2),
se puede observar que con 128 ppm de zinc un momento de torsión de
11.0 Nm fue alcanzado en 95 minutos. Del ejemplo 10 (Tabla 2), con
189 ppm de Zn, un momento de torsión de 13.0 Nm fue alcanzado en 93
minutos para un co PET IPA de 1.55%; la V.I. fue de 0.636 dL/g y por
lo tanto esto será tomado como el objetivo conseguido.
Los ejemplos del 11 al 13 (Tabla 2) son de co
PET IPA del 1.55% hechos con 241, 376 y 439 ppm de zinc,
respectivamente. Puede ser observado que un momento de torsión de
13.5 Nm fue con éxito alcanzado con una V.I. de 0.619, 0.629 y
0.634 dL/g respectivamente. Los tiempos de policondensación son
reducidos enormemente (72, 67 y 75 minutos) comparados con 200 ppm
de antimonio (133 minutos). Los tiempos totales de reacción son
también inferiores comparados con los 200 ppm de antimonio.
\newpage
Los ejemplos comparativos del 14 al 16 en la
Tabla 2 muestran que cuando la concentración del zinc es aumentada
a más allá de 500 ppm, el momento de torsión de 13.5 Nm no es
alcanzado. Así, no hay ninguna ganancia en ir a concentraciones más
altas de Zn. Está claro que la concentración de zinc contra el
tiempo de policondensación pasa por un mínimo. Las concentraciones
más activas están entre 180 y 260 ppm de zinc para el co PET IPA de
1.55% (Tabla 2).
El ejemplo 17 de la Tabla 2 muestra que después
de dividir por la mitad el IPA a 0.775%, el catalizadorde zinc
todavía está activo. Con 376 ppm de Zn, e IPA de 0.775%, un momento
de torsión de 13.5 Nm es alcanzado en 54 minutos de tiempo de
policondensación. De hecho, comparando el ejemplo 12 de la Tabla 2
que es de 376ppm de Zn con IPA de 1.55% con el ejemplo 17 que es
376 ppm de Zn con IPA de 0.775% vemos esta última combinación de
hecho dar policondensación y tiempos de reacción inferiores.
La Tabla 3 muestra los resultados de co PET IPA
de 1.55% hecho con el catalizador de zinc y con aditivos de
compensación del color. El toner azul y el acetato de cobalto (II)
con frecuencia son usados para corregir el amarillamiento. El
Ejemplo Comparativo 18 de la Tabla 3 muestra que con 200ppm de Sb,
un momento de torsión de 13.5 Nm es alcanzado en un tiempo de
policondensación de 128 minutos y en un tiempo total de 305
minutos. La V.I. fue de 0.644 dL/g. El L* = 57.2; a* =-3.5 y b* =
-5.1. El polímero de antimonio con color corregido tiene un tinte
azul (valor b* negativo) pero es un poco oscuro (bajo L*). Los
ejemplos 19 y 20 muestran el co PET IPA de 1.55% hecho con óxido de
zinc y el catalizador de acetato de zinc respectivamente, donde el
contenido de zinc en cada polimerización fue el mismo (171 ppm).
Puede ser observado que los tiempos de policondensación para
alcanzar un momento de torsión de 13.5 Nm son muy inferiores a 200
ppm de antimonio (85 y 82 minutos, contra 128 minutos); de manera
similar los tiempos totales son 235 y 237 minutos respectivamente,
contra 306 minutos para 200 ppm de antimonio. Las V.I. alcanzadas
fueron 0.636 y 0.637 dL/g respectivamente, y son similares al
polímero de antimonio (Ejemplos 19 y 20, Tabla 3). Los valores del
color para los ejemplos 19 y 20 de la Tabla 3 muestran valores L*
más altos (63.6 y 63.2) contra 57.2 para el polímero de antimonio
de la Tabla 3 - es decir, los polímeros de zinc son visiblemente más
brillantes. Los valores de b* son comparables para los polímeros de
antimonio y de zinc. Los valores de a* para el polímero de zinc de
color compensado son un poco más negativos que lo deseado, dando un
tinte verde. Sin embargo, esto puede ser ajustado con precisión.
Otras dos propiedades de polímero, a saber el contenido carboxílico
y el contenido de dietileno glicol (DEG) son mostrados en la Tabla
5. Del Ejemplo 19 y 20 de la Tabla 5, puede ser observado que el
contenido carboxílico (71 mVal/kg) es casi el doble del obtenido a
partir del antimonio (38.8 mVal/kg, Ejemplo Comparativo 18, Tabla
5). Esto significa que el PET hecho a partir de los catalizadores de
zinc sería más propenso a la hidrólisis y la disminución de la V.I.
si se vuelve a fusionar, y por lo tanto debe ser extrudido en
películas y fibras directamente del reactor con un tiempo de
residencia corto en la fusión. Los contenidos de DEG de los
polímeros de zinc en los ejemplos 19 y 20 de la Tabla 5 son más
altos que el del polímero de antimonio del Ejemplo Comparativo 18
en la Tabla 5. Este hace que teñir las fibras y los filamentos
resulte más fácil. Los ejemplos 18y 20 de las Tablas 3 y 5 también
muestran que la fuente de zinc no tiene importancia (óxido o
acetato). Resultados esencialmente equivalentes son obtenidos para
una misma ppm de Zn (o concentración molar del ión Zn^{++}) tanto
para el óxido como para el acetato.
Los Ejemplos 21 y 22 de la Tabla 3 muestran co
PET IPA de 1.55% con los aditivos de compensación del color y 205
ppm de zinc (de óxido de zinc y acetato de zinc respectivamente). En
ambos casos, el tiempo de policondensación (66 minutos) y el tiempo
total (216 minutos) fueron idénticamente reducidos. Estos tienen que
ser comparados con los 200 ppm de antimonio donde tenemos 128
minutos para el tiempo de policondensación y 306 minutos para el
tiempo total (Ejemplo Comparativo 18, Tabla 3). Puede ser observado
que hay una reducción drástica al usar zinc a los niveles
prescritos. Las V.I. alcanzadas en los Ejemplos 21 y 22 (Tabla 5)
fueron de 0.630 dL/g que es aceptable paratejidos. Los valores del
color para los Ejemplos 21 y 22 de la Tabla 3 muestran valores de
L* más altos (62.6 y 63.4) contra 57.2 para el polímero de antimonio
en la Tabla 3. Otra vez los polímeros de zinc son visiblemente más
brillantes. Los valores de b* en los Ejemplos 21 y 22 son
comparables para el polímero de antimonio y zinc. Los valores de a*
para los polímeros de zinc de color compensado en los Ejemplos 21 y
22 de la Tabla 3 son más negativos que lo deseado, dando un tinte
verde. Sin embargo, esto puede ser ajustado con precisión. En el
Ejemplo 21 y 22 de la Tabla 5 puede ser observado que el contenido
carboxílico (\sim66 mVal/kg) es mucho más alto que el obtenido
del antimonio (38.8 mVal/kg). Otra vez, esto significa que el PET
hecho de los catalizadores de zinc sería más propenso a la
hidrólisis y la disminución de la V.I. si es fusionado de nuevo, y
por lo tanto debería ser extrudido en películas y fibras
directamente del reactor con un tiempo de residencia corto en la
fusión. Los contenidos de DEG de los polímeros de zinc en los
Ejemplos 21 y 22 de la Tabla 5 son más altos que el polímero de
antimonio del Ejemplo Comparativo 18 de la Tabla 5. Esto hace el
teñido de las fibras y filamentos más fácil. Los Ejemplos 21 y 22
también demuestran que la fuente de zinc no importa y los tiempos
dependen únicamente del ppm o de los moles de Zn^{++}.
Los Ejemplos 23 y 24 de la Tabla 3 muestran el
uso de 256ppm de zinc (a partir del óxido y el acetato
respectivamente) para hacer el co PET IPA de 1.55% con aditivos de
compensación del color (acetato de cobalto y toner azul). El tiempo
de policondensación para alcanzar el momento de torsión de 13.5 Nm
es reducido aún más a 57 minutos, comparado con los 128 minutos
para los catalizadores de 200 ppm de antimonio. Las V.I. alcanzadas
son 0.621 y 0.613 dL/g respectivamente. Estas son un poco bajas,
aunque cuando la reacción fue detenida, la torsión había alcanzado
13.5 Nm; hubo una disminución de la V.I. durante el tiempo de
descarga del reactor. Fue mencionado que debido a los contenidos
carboxílicos más altos en el polímero de zinc, la retención de la
V.I. del polímero puede ser inferior; esto es observado más con la
concentración más alta de zinc (256 ppm, Ejemplos 23 y 24, Tabla
3). Así pues, par las retenciones de la V.I. es mejor trabajar con
niveles inferiores de Zn (170-205 ppm, Ejemplos del
19 al 22, Tabla 3) donde una combinación conveniente de la reducción
en el tiempo de policondensación es obtenida con suficiente
retención de la V.I. Los valores del color para los Ejemplos 23 y 24
de la Tabla 3 muestran valores de L* más altos (63.7 y 62.9) contra
57.2 para el polímero de antimonio de la Tabla 3, -una vez más, los
polímeros de zinc son visiblemente más brillantes. Los valores de b*
son comparables para los polímeros de antimonio y de zinc. El valor
de a* para el polímero de zinc de color compensado es más negativo
de lo deseado, dando a un tinte verde. Sin embargo, esto puede ser
ajustado con precisión. En los ejemplos 23 y 24 en la Tabla 5,
puede ser observado que el contenido de carboxil (69 y 66 mVal/kg)
es mucho más alto que el obtenido a partir del antimonio (38.8
mVal/kg). Esto significa que el PET hecho a partir de los
catalizadores de zinc sería más propenso a la hidrólisis y a la
disminución de la V.I. si es fusionado de nuevo, y por lo tanto
debería ser extrudido en películas y fibras directamente del reactor
con un tiempo de residencia corto en la fusión. Una vez más, los
contenidos de DEG de los polímeros de zinc en los Ejemplos 23 y 24
de la Tabla 5 son más altos que el polímero de antimonio en el
Ejemplo Comparativo 18 de la Tabla 5. Esto hace el teñido de fibras
y filamentos más fácil. Los Ejemplos 23 y 24 en las Tablas 3 y 5
también demuestran que la fuente de zinc no importa y los tiempos
dependen únicamente de los ppm o los moles de Zn^{++}.
Los ejemplos del 19 al 24 de la Tabla 3 apoyan
los resultados de la Tabla 2 mostrando que el zinc como catalizador
es eficaz con el PET modificado por IPA para lograr una V.I. de
0.63-0.64 dL/g, que son típicamente necesarias para
aplicaciones textiles. Esto contrasta con la síntesis del
homopoliéster PET donde el zinc muestra una actividad baja como
catalizador de policondensación, como ha sido establecido en el arte
anterior y también mostrado en los Ejemplos Comparativos
2-6 de la Tabla 1.
El PET de grado botella es hecho por medio de un
proceso dividido mediante el cual un polímero intermedio con una
V.I. de alrededor de 0.63 dL/g es hecho por medio de la
polimerización por fusión y luego es sometido a la polimerización
en estado sólido para elevar la V.I. hasta alrededor de
0.70-0.85 dL/g; el extremo alto de V.I de este
rango es usado para bebidas carbonatadas donde las botellas son
presurizadas, mientras el extremo bajo de la V.I. es conveniente
para bebidas no carbonatadas. La elevación de la V.I. después de la
SSP depende de la temperatura de la SSP, del tiempo de la SSP, de
la naturaleza del catalizador y su concentración.
A menudo el PET de grado botella es un co PET
IPA. Por lo tanto, los polímeros de IPA de 1.55% (con compensación
del color) hechos por medio de la policondensación por fusión con el
catalizador de zinc fueron sujetos a SSP (210ºC durante6 horas) y
comparados con un equivalente hecho por medio del proceso dividido
con 200 ppm de antimonio. Los resultados son mostrados en la Tabla
4. Puede ser observado que los polímeros de zinc generalmente
muestran un ritmo de SSP más bajo que el polímero de 200 ppm de
antimonio ya que ellos alcanzan una V.I. de \sim0.72 dL/g
(Ejemplos del 2 al 7, de la Tabla 4) mientras que el polímero de
antimonio alcanza \sim0.77 dL/g (Ejemplo 1, Tabla 4). La
concentración de zinc entre 171-256 ppm (Tabla 4) no
pareció ejercer mucha diferencia en la V.I. final alcanzada
(\sim0.72 dL/g). Por lo tanto, el catalizador de zinc puede ser
usado en el proceso divido (es decir, policondensación por fusión
seguida de SSP), pero es más conveniente para producir polímeros de
grado botella donde el requerimiento de la V.I. es relativamente
bajo (\sim0.70-0.75 dL/g). Los catalizadores de
zinc son los más eficaces cuando son usados en la polimerización por
fusión con IPA como comonómero para alcanzar las V.I. necesarias
para fibras de tejido, filamentos y películas
(\sim0.55-0.63 dL/g).
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Las características dadas a conocer en la
descripción anterior o en las reivindicaciones, tanto por separado
como en cualquier combinación de las mismas, pueden ser el material
para realizar la invención en las diversas formas de la misma.
Claims (13)
1. Proceso para la producción de copoliéster de
tereftalato de polietileno a partir de ácido tereftálico, ácido
isoftálico y etileno glicol, que comprende los pasos de:
- a)
- preparar una composición del catalizador que contiene un compuesto de zinc como el único compuesto catalizador estando presente de tal modo que el contenido elemental de zinc esté en un rango de 50 a 500 ppm, basado en el copoliéster,
- b)
- colocar la composición del catalizador, el ácido tereftálico, el ácido isoftálico y el etileno glicol en un recipiente, y
- c)
- hacer reaccionar el ácido tereftálico, el ácido isoftálico y el etileno glicol en un paso de esterificación y un paso de policondensación en presencia de la composición del catalizador del paso a para obtener copoliéster de tereftafato de polietileno.
donde el ácido isoftálico está
presente en una cantidad de 0.5 a 5 por ciento en peso, basado en el
peso del
copoliéster.
2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
que comprende además, después de la policondensación, la extrusión
directa del copoliéster del recipiente en fibras, filamentos,
películas o hebras para gránulos.
3. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el paso de esterificación es
conducido a una temperatura de 230 a 260ºC, y donde el paso de
policondensación es conducido a una temperatura de 270 y 290ºC.
4. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el paso de policondensación es
conducido en un proceso por lotes en la fase de fusión a gran vacío,
hasta que es obtenida una viscosidad intrínseca del copoliéster de
0.55 a 0.66 dL/g, donde la viscosidad intrínseca es medida a 25ºC en
una mezcla 3:2 de una solución de fenol y
1,2-diclorobenzeno que tiene una concentración de
copoliéster de 0.5%.
5. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes de la 1 a la 3, donde los pasos de
esterificación y de policondensación son conducidos en un proceso
continuo usando un tren de reactores en serie.
6. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde un compuesto de fósforo es
añadido al final de la polimerización antes de la extrusión en
fibras, filamentos y películas como estabilizador de la V.I del
material fundido.
7. Proceso de acuerdo a la reivindicación 6,
donde el compuesto de fosforoso es el ácido fosfórico, el ácido
polifosfórico; los compuestos organofosforados tales como los
organofosfatos, los organofosfitos, y los organofosfonatos; o los
compuestos de fosforonio cuaternario, o mezclas de los mismos.
8. Proceso de acuerdo a las reivindicaciones 6 o
7, donde el compuesto fosforado es añadido al final de la
policondensación con un contenido fosforoso de 15 a 150 ppm.
9. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes de la 1 a la 8, donde el paso de
policondensación es conducido en una operación dividida usando
primero un paso de policondensación de fase por fusión a gran vacío
y posteriormente un paso de policondensación en estado sólido, al
vacío o con flujo de gas inerte.
10. Proceso de acuerdo a la reivindicación 9,
donde el paso de policondensación en estado sólido es conducido en
una operación continua o por lotes.
11. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde al menos un agente de corrección
del color, tal como el acetato de cobalto y/o un toner azul, es
añadido al recipiente.
12. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde la composición del catalizador
es colocada en el recipiente antes o durante la esterificación.
13. Proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el compuesto de zinc es
seleccionado del grupo que consiste de acetato de zinc, óxido de
zinc, peróxido de zinc, sulfuro de zinc, carbonato de zinc,
hidróxido de zinc, haluro de zinc, metal de zinc o mezclas de los
mismos.
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