BR112012031355A2 - Processo para a produção de pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno, processo para a produção de produto de acrilonitrilo-butadieno-estireno e pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno - Google Patents

Processo para a produção de pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno, processo para a produção de produto de acrilonitrilo-butadieno-estireno e pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno Download PDF

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Abstract

processo para a produção de pó de acrilonitrilo-butadieno- estireno, processo para a produção de produto de acrilonitrilo-butadieno-estireno e pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno a presente invenção trata de um processo para produzir pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno (abs) à base de borracha natural. o processo compreende introduzir uma porção de borracha natural, misturar divinilbenzeno (dvb) com a porção de borracha natural para a produção de borracha natural vulcanizada, misturar borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para produzir borracha natural enxertada, misturar uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com a borracha natural enxertada para a produção de uma batelada master de látex e misturar um coagulante em uma porção da batelada master de látex para a produção de pó de abs à base de borracha natural. ao misturar o dvb com a porção de borracha natural, pode ser eliminada uma etapa intermediária, que é necessária nos métodos convencionais, antes do processo de polimerização. o pó de acrilonitrilobutadieno- estireno(abs) à base de borracha natural produzido pelo processo é também descrito.

Description

SISTEMA E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO, PREPARAÇÃO, OU FABRICAÇÃO DE COMPOSIÇÕES, PÓS, SUBSTÂNCIAS E/OU ADITIVOS DE ABS À BASE DE BORRACHA NATURAL
Campo Técnico
A presente invenção refere-se genericamente a um método para produção, preparação ou fabricação de composições, pós, substâncias e/ou aditivos de ABS à base de borracha natural.
Arte Anterior
O acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) é um termoplástico, que é usado principalmente para fazer produtos moldados leves e rígidos tais como tubos, instrumentos musicais, peças de carroceria automotiva, caiaques, utensílios de cozinha e brinquedos. O ABS é um composto orgânico de elevado peso molecular, que inclui átomos de nitrogênio. O ABS é derivado do polibutadieno, acrilonitrilo e estireno. Os acrilonitrilos são os monômeros sintéticos produzidos a partir de propileno e de amoníaco, e butadieno é um hidrocarboneto de petróleo obtido a partir de butano. Os monômeros de estireno, derivados de carvão, são obtidos comercialmente a partir de benzeno e etileno de carvão. ABS é um copolímero fabricado através da polimerização de estireno e acrilonitrilo na presença de polibutadieno. As proporções típicas podem variar de 15 a 35% de acrilonitrilo, 5 a 30% de polibutadieno e 40 a 60% de estireno.
O ABS também tem boas propriedades elétricas que permanecem bastante consistentes em uma ampla faixa de frequências. Estas propriedades são pouco afetadas por temperatura e umidade relativa do ar na faixa aceitável de temperatura de operação.
O ABS oferece muitas vantagens. Uma das vantagens do ABS é que este material combina a resistência e rigidez de polímeros de acrilonitrilo e estireno com a dureza da borracha de polibutadieno. O ABS pode ser feito por mistura de borrachas de butadieno-acrilonitrilo com resinas de estireno-acrilonitrilo. Por meio da variação do processo envolvido e/ou da composição de cada componente, consequentemente, as propriedades do ABS podem ser variadas. Uma variedade de modificações pode ser feita para melhorar a resistência ao impacto, dureza e resistência ao calor. Por exemplo, a resistência de impacto pode ser ampliada aumentando-se a proporção de polibutadieno em relação ao estireno e acrilonitrilo, embora isto provoque alterações em outras propriedades.
Existem vários métodos e técnicas para a preparação de ABS. Por exemplo, na patente US 5.278.253, é descrito um processo para a preparação contínua de polímeros de ABS por polimerização iniciada por radicais livres de estireno e de acrilonitrilo na presença de polibutadieno. A patente descreve métodos para a preparação de ABS, na presença ou na ausência de solvente, e inclui a utilização de pelo menos 60 a 90% em peso de ao menos um monômero vinilaromático, pelo menos 10 a 40% em peso de ao menos um monômero etilenicamente insaturado e 5 a 30% em peso (com base no total de monômeros) de polibutadieno. Uma cascata de reatores que compreende pelo menos três reatores com agitadores são utilizados e, pelo menos, alguns contêm tubos de resfriamento interno para dissipar o calor de polimerização, de 50 a 180 °C. A vantagem do processo da presente patente é que é conseguido um grau razoavelmente alto de enxertia da borracha sem quaisquer problemas de dissipação de calor, de depósitos nos reatores ou de reticulação prematura.
Existem vários outros diferentes métodos, processos e técnicas para preparação ou produção de compostos de ABS ou de produtos baseados em ABS. No entanto, existem vários inconvenientes ou limitações associadas com os atuais métodos, processos e técnicas. Em particular, esses métodos, processos e técnicas existentes envolvem uma série de etapas complicadas. Quanto mais etapas envolvidas, menor a eficiência do produto resultante (por exemplo, o ABS ou produtos ou compostos baseados em ABS) . Além disso, o uso de polibutadieno (ou quaisquer outros tipos de borrachas sintéticas), em métodos convencionais de produção de composições de ABS ou produtos baseados em ABS, tem efeitos adversos ao meio ambiente. Isto é principalmente devido às grandes quantidades de poluentes químicos produzidos como resultado da síntese de polibutadieno. Além disso, a síntese de polibutadieno envolve altos custos de produção, principalmente associada com altos custos de material, aparelhos e mão de obra.
É, portanto, desejável proporcionar uma solução para resolver, pelo menos, um dos problemas precedentes associados com os métodos convencionais, processos e técnicas para a preparação ou a produção de compostos de ABS ou produtos baseados em ABS.
Sumário
Um dos objetivos de um aspecto exemplar da presente invenção é o de fornecer solução para os problemas acima mencionados e/ou superar as deficiências exemplificadas comumente associadas com a arte anterior, conforme aqui descrito. Deste modo, por exemplo, são aqui fornecidos e descritos certos exemplos de realizações de métodos exemplares, processos e técnicas para preparação ou produção de composições ou produtos baseados em ABS ou ABS.
De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um processo para a produção de pó de acrilonitrilobutadieno-estireno (ABS) à base borracha natural. O processo compreende misturar divinilbenzeno (DVB) com uma porção de borracha natural para a produção de borracha natural vulcanizada, misturar a borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para produzir borracha natural enxertada, misturar uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com a borracha natural enxertada para produzir uma batelada máster de látex e misturar um coagulante a uma porção da batelada máster de látex para a produção de pó de ABS à base de borracha natural.
processo inclui a introdução de cerca de 90 a 100 partes em peso de borracha natural e misturar cerca de 0,1 a 1 partes em peso de divinilbenzeno (DVB).
Em outro aspecto, é provido um processo para a produção de um produto de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural. O processo compreende misturar divinilbenzeno (DVB) com uma porção de borracha natural para a produção de borracha natural vulcanizada, introduzir borracha natural vulcanizada, misturar borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para produzir borracha natural enxertada, misturar uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com borracha natural para produzir uma batelada máster de látex, misturar um coagulante em uma porção da batelada máster de látex para a produção de pó de ABS à base de borracha natural e misturar uma porção do pó de ABS à base de borracha natural com uma pluralidade de lubrificantes para produzir produtos de ABS à base de borracha natural.
O processo inclui a introdução de cerca de 90 a 100 partes em peso de borracha natural e misturar cerca de 0,1 a 1 partes em peso de divinilbenzeno (DVB).
Em outro aspecto, é provido um pó de acrilonitrilobutadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural. O pó compreende borracha natural, em que o pó de acrilonitrilobutadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural é produzido pela mistura de divinilbenzeno (DVB) com uma porção de borracha natural para produzir borracha natural vulcanizada, misturar borracha vulcanizada natural com uma solução de monômeros para produzir borracha natural enxertada, misturar uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com borracha natural enxertada para produzir uma batelada máster de látex e misturar um coagulante a uma porção da batelada máster de látex para a produção de pó de ABS à base borracha natural.
O pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural inclui entre cerca de 90 a 100 partes em peso de borracha natural e entre cerca de 0,1 a 1 partes em peso de divinilbenzeno (DVB).
Breve Descrição dos Desenhos
São descritas a seguir realizações da invenção com referência aos seguintes desenhos, no qual:
FIG. 1 é um fluxograma de um processo para a produção, preparação ou fabricação de composições, pós, substâncias e/ou aditivos de ABS à base de borracha natural, de acordo com algumas realizações da presente invenção.
Descrição Detalhada
As realizações da presente invenção referem-se a novos métodos, processos ou técnicas para a produção, preparação ou fabricação de composição, pós, substâncias e/ou aditivos de ABS à base de borracha natural. Mais especificamente, a maioria das realizações da presente invenção refere-se a métodos, processos e técnicas para a produção, a preparação ou fabricação de composições ou pós incluindo ABS à base de borracha natural. Composições ou pós fabricados de acordo com as realizações da presente invenção podem ser referidos como pós de ABS à base de borracha natural.
Os pós de ABS à base de borracha natural, como discutido por esta invenção, podem reduzir substancialmente os impactos ambientais adversos. Isto é principalmente atribuído ao uso de borracha natural em vez de borrachas sintéticas, que cria grandes quantidades de poluentes químicos durante o seu processo de fabricação. Em muitas realizações da presente invenção, a borracha natural utilizada não necessita de qualquer tratamento prévio para o processo de vulcanização. Isso resulta em menores custos de produção e reduz a produção de poluentes químicos. Além disso, os pós de ABS à base de borracha natural fornecidos por várias realizações da presente invenção têm compatibilidade muito boa, boa, ou relativamente boa com outros polímeros e/ou compostos plásticos, composições ou materiais.
O método, processo ou técnica da maior parte das realizações desta invenção inclui um processo de vulcanização que envolve divinilbenzeno (DVB) como agente de reticulação para a produção de borracha vulcanizada, antes de um processo de polimerização envolvendo estireno e acrilonitrilo para produzir pó de ABS à base de borracha natural bruto. Usando DVB durante o processo de vulcanização, a borracha vulcanizada produzida é substancialmente sob a forma líquida que pode existir como uma solução líquida, uma suspensão ou emulsão. Por resultado, uma etapa intermediária que é necessária nos métodos convencionais antes do processo de polimerização, pode ser eliminada. Em seguida ao processo de polimerização, um processo de floculação ou reação se dá para produzir um pó de ABS à base de borracha natural, como produto final ou resultante.
O processo de vulcanização envolve a mistura, interação, reação, combinação, junção ou mistura de uma porção de uma mistura de uma pluralidade de emulsificantes e um catalisador, com borracha natural, um agente de reticulação e de pelo menos um desoxidante. 0 processo de vulcanização facilita a formação de um produto intermediário, ou, mais especificamente, borracha natural· vulcanizada.
Num processo de polimerização sucessivo, a borracha vulcanizada é misturada em um reator com um estabilizador, pelo menos um desoxidante, uma solução de monômero de estireno e acrilonitrilo, um agente de transferência, uma solução catalisadora e uma solução emulsificante. 0 processo de polimerização pode produzir, fornecer, coletar ou dar origem a borracha natural enxertada.
processo de floculação compreende a produção, coleta ou fornecimento de uma batelada máster de látex antes de se misturar uma porção da batelada máster de látex com um coagulante e água para produzir, coletar ou fornecer o pó ABS à base de borracha natural bruto. As fases subsequentes do processo de floculação incluem filtragem e secagem para produzir, fornecer, resultar ou dar origem ao produto resultante ou final, o pó de ABS à base de borracha natural. O pó de ABS à base de borracha natural das realizações da presente invenção se encontra no estado sólido ou, por exemplo, em forma de pó. Portanto, o pó ABS à base de borracha natural pode ser facilmente misturado com outros plásticos ou pós de plástico para fabricação de produtos de plástico. Consequentemente, pode haver uma boa uniformidade ou homogeneidade conseguida ou estabelecida entre o pó de ABS à base de borracha natural das muitas realizações da presente invenção e o plástico comum ou outro plástico à base de pó. Isto facilita ou permite que o pó de ABS à base de borracha natural seja utilizado e/ou aplicado com pós de plástico ou plásticos existentes. A utilização do pó de ABS à base de borracha natural provido nas várias realizações da presente invenção pode produzir, fornecer ou dar origem a produtos de plástico com resistência mecânica aumentada e/ou propriedades físicas melhoradas.
Em seguida ao processo de floculação, o pó de ABS à base de borracha natural deve passar por um processo de composição para eventualmente produzir, fornecer, coletar ou dar origem a produtos de ABS à base de borracha natural.
As realizações representativas da invenção são dirigidas para métodos, processos e/ou técnicas de preparação, produção e/ou fabricação produto de ABS à base de borracha natural incluindo pós, substâncias, compostos e/ou aditivos, e são descritos em detalhes a seguir com referência à FIG. 1. Isto, contudo, não exclui várias realizações da invenção de outras aplicações onde os princípios fundamentais predominantes sejam necessários entre as várias realizações da invenção tai como características operacionais, funcionais ou de desempenho.
Aspectos das Realizações do Método ou Processo 100
A FIG. 1 é um fluxograma de processo para a produção, preparação ou fabricação de composições, pós, substâncias e/ou aditivos de ABS à base de borracha natural, de acordo com algumas realizações da presente invenção.
Processo de vulcanização da borracha
Inicialmente é realizado o processo de vulcanização 110. Tal como será entendido pelo homem da técnica, os processos de vulcanização são comumente associados com o fortalecimento e/ou a aplicação de tensão e/ou da resistência física da borracha, por exemplo, a borracha natural. Borracha natural não possui reticulações e é fisicamente macia e fraca em relação às borrachas sintéticas, tais como polibutadieno. Especificamente, a vulcanização é um processo pelo qual as moléculas de borracha são reticuladas entre si para reforçar as propriedades físicas da borracha. Em particular, a reticulação aumenta a elasticidade e a resistência da borracha em cerca de dez vezes.
Os métodos convencionais de vulcanização da
borracha envolvem o aquecimento borracha líquida com
enxofre ou compostos contendo enxofre. Exemplos de tais
práticas estão descritas no livro Hand book of Plastic Elastomer&composites (4a Edição. Editado por Charles A. Harper e publicado pelas empresas Mc Graw-Hill) e Advanced Rubber Composites (Editado por G. Heinrich e publicado pela springer). 0 enxofre ou compostos contendo enxofre são utilizados como agentes de reticulação ou agentes de vulcanização. No entanto, em muitas realizações desta invenção, o divinilbenzeno (DVB) é usado como o agente de reticulação ou vulcanização. O uso de DVB como um agente de vulcanização ou reticulação produz, coleta ou fornece borracha natural vulcanizada que está substancialmente sob a forma de líquido e que pode existir como uma solução líquida, suspensão ou emulsão. Isto elimina a necessidade de uma etapa intermediária antes da etapa 120 de polimerização. Usando DVB como um agente de vulcanização ou reticulação, o produto como resultado do processo de vulcanização, por exemplo, borracha natural vulcanizada, pode ser usada diretamente na etapa de polimerização subsequente. Isto evita a necessidade ou a exigência de se ter uma etapa adiciona'1 antes da etapa de polimerização.
Para o processo de vulcanização 110 de acordo com esta invenção, é necessário ou utilisado um número ou um conjunto de diferentes materiais de partida, reagentes ou reatantes. Em muitas realizações, o conjunto de materiais de partida, reagentes e/ou reatantes inclui borracha natural, uma pluralidade de emulsificantes, um catalisador, ao menos um desoxidante, um agente de reticulação. Na discussão que se segue sobre a vulcanização, as quantidades de um conjunto de materiais de partida, reagentes e/ou reatantes, incluindo a borracha natural, uma pluralidade de emulsificantes, um catalisador, pelo menos um desoxidante um agente de reticulação, são expressos em partes em peso, em relação à borracha natural pré-vulcanizada.
Em algumas realizações, uma pluralidade de agentes emulsificantes, incluindo hidróxido de potássio (KOH) e ácido oleico podem ser utilizados para o processo de vulcanização 110. Além disso, os peróxidos orgânicos, tais como hidroperóxido de terc-butil(TBHP) podem ser usados como um catalisador no processo de vulcanização 110. Além disso, pode ser usado um agente de reticulação tal como divinilbenzeno (DVB). 0 pelo menos um desoxidante inclui ao menos um desoxidante de lactose, hepta hidratado sulfato de ferro (FeSO4.7H2O) e tetra pirofosfato de sódio (TSPP).
Em várias realizações, o número ou o conjunto de materiais de partida, reagentes ou reatantes incluem entre cerca de 90 a 100 partes em peso, por exemplo, cerca de 100 partes em peso de borracha natural, entre cerca de 0,1 a 0,4 partes em peso, por exemplo cerca de 0,2 partes em peso de KOH, entre cerca de 0,5 a 2 partes em peso, por exemplo cerca de 0,85 partes em peso de ácido oleico, entre cerca de 1 a 3 partes em peso, por exemplo cerca de 2 partes em peso de TBHP, entre cerca de 0,1 a 1 partes em peso, por exemplo, 0,5 partes em peso de DVB, entre cerca de 0,07 a 0,42 partes em peso, por exemplo, 0,28 partes em peso de lactose, entre cerca de 0,001 a 0,006 partes em peso, por exemplo, 0, 004 partes em peso de FeSO4.7H2O e entre cerca de 0,04 a 0,24 partes em peso, por exemplo, 0,16 partes em peso de TSPP.
Dependendo dos detalhes das realizações, as quantidades relativas e/ou concentrações do número ou o conjunto do material de partida, reagente e/ou reatante podem ser variados. Por exemplo, a proporção molecular dos emulsificantes, catalisadores, pelo menos um desoxidante e/ou agentes de reticulação podem ser variados de acordo com a resistência desejada da borracha vulcanizada requerida.
O processo de vulcanização 110 pode ser realizado, conduzido ou executado em um reator, por exemplo, em um reator de 20 litros. No entanto, deve ser entendido por um homem da técnica que outros reatores de diferentes volumes, formas e tamanhos podem também ser utilizados para o processo de vulcanização.
O processo de vulcanização 110 pode incluir o aumento, alteração e/ou mantenção da temperatura do reator de vulcanização, que pode ser por meio de um sistema de aquecimento, por exemplo, aquecedores. Alternativamente, os fornos de aquecimento, revestimentos térmicos ou qualquer outro equipamento de aquecimento conhecido na técnica podem ser usados para aumentar, alterar e/ou manter a temperatura do reator.
Em várias realizações, é preparada ou produzida uma mistura de uma pluralidade de agentes emulsificantes e de um catalisador. Uma pluralidade de emulsificantes incluindo KOH e ácido oleico são misturadas para formar uma emulsão de mistura antes do catalisador, tal como TBHP ser adicionado à mistura da emulsão para formar uma mistura de uma pluralidade de emulsificante e catalisador. Uma primeira porção da mistura de uma pluralidade de agentes emulsificantes e de um catalisador é então introduzida em um reator de vulcanização, que opera à temperatura ambiente, cerca de entre 20 e 30 °C. A primeira porção da mistura de uma pluralidade de agentes emulsificantes e de um catalisador inclui cerca de 5% do total ou do volume final da quantidade preparada.
A borracha natural é depois introduzida no reator de vulcanização. A borracha natural inclui borracha de látex e é de natureza substancialmente líquida. Após a adição dentro do reator de vulcanização da primeira porção da mistura de uma pluralidade de agentes emulsificantes, e um catalisador e de borracha natural, o conteúdo do reator de vulcanização pode ser agitado para misturar e/ou homogeneizar por meio de um misturador, um misturador magnético ou agitador. Subsequentemente são introduzidos no reator de vulcanização um agente de reticulação incluindo DVB, e ao menos um desoxidante incluindo pelo menos FeSO4.7H2O e TSPP, e misturados. O KOH e ácido oleico, que foram previamente adicionados como porção da mistura de emulsificantes e catalisador, servem para estabilizar a mistura de DVB e borracha natural, e o TBHP serve para acelerar o processo de vulcanização 110. Ao introduzir pelo menos um desoxidante no reator de vulcanização a temperatura de operação ou reação do processo de vulcanização 110 pode ser baixada, reduzida ou diminuída.
Em sequencia à introdução de pelo menos um desoxidante, a temperatura do reator de vulcanização é aumentada ou elevada para cerca de 65 a 75 °C, por exemplo entre cerca de 69 e 71 °C. O aumento da temperatura é executado durante um período de cerca de 25 a 35 minutos, por exemplo, ao longo de um período de cerca de 30 minutos.
Quando a temperatura tiver sido aumentada para cerca de 69 a 71 °C, uma segunda porção ou a parte restante do volume total ou final, ou uma quantidade de mistura de uma pluralidade de agentes emulsificantes e um catalisador preparado anteriormente, por exemplo 95% do volume total ou final ou quantidade preparada, é introduzido no reator de vulcanização, durante um período de cerca de 1 hora. Após a introdução completa da segunda porção do volume total da mistura de uma pluralidade de agentes emulsificantes e um catalisador, o conteúdo do reator de vulcanização ou o reator vulcanização é deixado ou mantido por cerca de 7 horas para facilitar e efetuar a conclusão do processo de vulcanização 110.
Em muitas realizações da presente invenção, a primeira parte do processo ou o processo de vulcanização 110, produz um produto intermediário, ou, mais especificamente, a borracha natural vulcanizada. A borracha natural vulcanizada de acordo com muitas realizações da presente invenção é de natureza substancialmente líquida e pode existir como uma solução líquida, suspensão ou emulsão. Isto é diferente de e ao contrário das técnicas convencionais de vulcanização de borracha, onde a borracha vulcanizada resultante está sob a forma sólida.
A presente invenção inclui um processo de polimerização para a fabricação ou produção de pó (isto é, o produto final ou resultante) de ABS à base de borracha natural. A existência de uma borracha vulcanizada natural como uma solução liquida, suspensão ou emulsão facilita o seguinte processo de polimerização 120 ao eliminar um processo intermediário anterior ao processo de polimerização 120.
Processo de polimerização
Subsequentemente é realizado um processo de polimerização 120. Tal como será entendido por um homem da técnica, a polimerização é um processo em que as moléculas de monômero reagem quimicamente para formar cadeias poliméricas. Cadeias poliméricas podem consistir de uma ou mais espécies monoméricas. A polimerização por enxerto é um processo criado especificamente para descrever um processo 5 para a produção de polímeros em que as cadeias laterais são estruturalmente distintas da cadeia principal.
Para o processo de polimerização 120 de acordo com esta invenção, é requerido ou utilizado um número ou um conjunto de diferentes matérias primas, reagentes ou 10 reatantes. Em muitas realizações, o conjunto de matérias primas, reagentes e/ou reatantes inclui borracha natural vulcanizada, um estabilizador, pelo menos um desoxidante, monômeros, um agente de transferência, um catalisador e uma pluralidade de agentes emulsificantes. Na discussão que se 15 segue sobre a polimerização, as quantidades de um conjunto de materiais de partida, reagentes e/ou reatantes, incluindo borracha natural vulcanizada, um estabilizador, pelo menos um desoxidante, monômeros, um agente de transferência, um catalisador e uma pluralidade de agentes 20 emulsificantes são expressos em partes em peso, em relação a borracha natural de látex enxertado com estireno e copolímero de acrilonitrilo.
Em várias realizações, é usado no processo de polimerização 120 um estabilizador incluindo hidróxido de 25 amónio (NH4OH) . O pelo menos um desoxidante inclui pelo menos um de lactose, sulfato de ferro hepta hidratado (FeSO4.7H2O) e tetra pirofosfato de sódio (TSPP) . Além disso, os monômeros incluindo estireno e acrilonitrilo podem ser utilizados no processo de polimerização 120. O 30 agente de transferência utilizado no processo de polimerização 120 inclui terc-dodecilmercaptano (TDM). O catalisador inclui peróxido orgânico, por exemplo, hidroperóxido de terc-butil (TBHP) . O TBHP pode ser hidroperóxido de terc-butil(TBHP). O TBHP pode ser fornecido como uma solução aquosa 69-70%. A pluralidade de emulsificantes para o processo de polimerização 120 inclui hidróxido de potássio (KOH) e ácido oleico.
Em muitas realizações, o número ou o conjunto de materiais de partida, reagent.es ou reatantes inclui cerca de 50 a 70 partes em peso, por exemplo, cerca de 60 partes em peso da borracha vulcanizada natural, cerca de 1 a 6% de partes em. peso, por exemplo, cerca de 3% de partes em peso de hidróxido de amónio (NHfOH) , cerca de O, 2 a O, 4 partes em peso, por exemplo, 0,3 partes em peso de lactose, cerca de 0,0005 a 0,0015 partes em peso, por exemplo, 0,001 partes em peso de FeS04.7H20, entre cerca de 0,05 a 0,15 partes em peso, por exemplo, O, 1 partes em peso de TSPP, entre cerca de 25 a 35 partes em peso, por exemplo 30 partes em peso de estireno, entre cerca de 5 a 15 partes em peso, por exemplo 10 partes em peso de acrilonitrilo, entre cerca de 0,1 a 0,3 partes em peso, por exemplo, 0,2 partes em peso de TDM, entre cerca de 0,1 a 0,2 partes em peso, por exemplo, 0,136 partes em peso de TBHP, entre cerca de
0,15 a 0,25 partes em peso, por exemplo 0,203 partes em peso de KOH e entre cerca de 0,5 a 1,5 partes em peso, por exemplo, 1,0 partes em peso de ácido oleico.
processo de polimerização 120 pode ser executao, conduzido ou realizado em um reator, por exemplo, em um reator de 20 litros. No entanto, deve ser entendido por um homem da técnica que outros reatores de diferentes volumes, formas e tamanhos podem também ser utilizados para o processo de polimerização 120.
processo de polimerização 120 pode incluir o aumento, a alteração e/ou a manutenção da temperatura do reator de polimerização, que pode ser por meio de um. sistema de aquecimento, por exemplo, aquecedores.
térmicos ou qualquer outro equipamento de aquecimento conhecidos na arte podem ser usados para aumentar, alterar e/ou manter a temperatura do reator de polimerização.
Em realizações representativas desta invenção, a borracha natural vulcanizada é introduzida num reator de polimerização, que está operando à temperatura ambiente, entre cerca de 20 e 30 °C. A borracha natural vulcanizada está substancialmente em forma líquida e inclui uma solução líquida, em suspensão ou emulsão. Em seguida, um estabili zante tal como o NH4OH é adicionado ao reator de polimerização. 0 papel do estabilizador é atrasar, impedir ou retardar qualquer forma de degradação, por exemplo, a degradação térmica da borracha natural vulcanizada de modo que um produto intermediário possa ser formado antes que se deteriore.
Após a adição ou introdução do estabilizador, a temperatura do reator de polimerização é aumentada ou elevada para cerca de 60 a 70 °C, por exemplo, entre cerca de 64 a 66 °C. 0 aumento da temperatura é executado durante um período de cerca de 25 a 35 minutos, por exemplo, ao longo de um período de cerca de 30 minutos.
Quando a temperatura tiver sido elevada e mantida a cerca de entre 64 e 66 °C, ao menos um desoxidante incluindo pelo menos lactose, FeSO4.7H2O e TSPP é introduzido no reator de polimerização. 0 pelo menos um desoxidante desempenha um papel na diminuição da temperatura de operação da reação. Não é necessário adicionar estes desoxidantes em qualquer ordem específica. Por exemplo, a lactose pode ser introduzida antes do FeSO4.7H2O e do TSPP. Em algumas outras realizações, o FeSO4.7H2O é introduzido antes da lactose e então TSPP.
Posteriormente, é preparada uma solução de monômero de estireno e acrilonitrilo. Em algumas realizações, um agente de transferência, tal como o TDM pode ser introduzido na solução de monômero. Dependendo dos detalhes das realizações, um ou mais solventes orgânicos podem ser utilizados com o estireno e/ou acrilonitrilo e/ou TDM. Os solventes orgânicos podem incluir acetona, éter dietilico, acetato de etila, etanol, éter de petróleo e diclorometano. TDM facilita o processo de polimerização e, em muitas realizações, acelera o processo de polimerização. A solução de monômero com ou sem TDM é então introduzida no reator de polimerização e misturada, o qual é mantida a cerca de 64 a 66 °C.
Em seguida, uma solução de catalisador de TBHP e uma solução emulsificante compreendendo uma pluralidade de emulsificantes incluindo KOH e ácido oleico, pode ser introduzida no reator de polimerização. 0 TBHP serve para iniciar o processo de polimerização. Para muitas realizações da presente invenção, não é necessário que a solução de TBHP e a solução emulsificante de ácido oleico e de KOH sejam adicionadas em uma ordem qualquer. Em muitas realizações, o conteúdo do reator de polimerização pode ser agitado para misturar e/ou homogeneizar por meio de um misturador, um misturador magnético ou agitador.
Após a introdução da solução de catalisador e a solução de agente emulsificante, o conteúdo do reator de polimerização é agitado durante cerca de 4-5 horas, por exemplo, 4,5 horas. Em seguida, a temperatura do reator de polimerização é aumentada para cerca de 65 a 75 °C, por exemplo 70 °C, durante um período de, cerca de, 25 a 35 minutos, por exemplo 30 minutos.
Quando a temperatura do reator de polimerização é mantida a cerca de 70 °C, a reação ou os conteúdos do reator de polimerização são deixados durante cerca de 2,5 a 3,5 horas, por exemplo 3 horas para facilitar e efetuar a conclusão do processo de polimerização 120. O reator de polimerização pode ser então resfriado e é obtido um produto intermediário.
Em muitas realizações da presente invenção, a segunda parte do processo ou o processo de polimerização 120, produz um produto intermediário que é substancialmente em forma de látex, que foi enxertada e tem borracha natural como um constituinte. O produto intermediário obtido a partir deste processo de polimerização inclui borracha natural enxertada.
Processo de floculação
Seguindo o processo de polimerização 120, é realizado um processo de floculação 130. Tal como será entendido por um homem da técnica, a floculação refere-se a separação de uma solução. É um processo através do qual os colóides são formados em suspensão líquida e durante a floculação, finas partículas aglomeram-se ou se aglutinam em flocos. O floco pode flutuar ou acumular na parte superior do líquido em suspensão ou se depositar no fundo do líquido em suspensão, o qual pode, então, ser facilmente separado ou colhido por meio de um processo de filtração.
Em uma forma de realização representativa desta invenção, o processo de floculação 130 inclui a fase de fabricar, colher ou produzir uma batelada master de látex.
Para o processo de floculação 130 de acordo com vários aspectos da presente invenção, é requerido ou utilizado um número ou um conjunto de diferentes materiais de partida, reagentes ou reatantes. Em muitas realizações, o conjunto de materiais de partida, reagentes e/ou reatantes incluem borracha natural enxertada, uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas, uma emulsão de resina, um desativador de metal, e pelo menos um estabilizador de cor, antioxidante e coagulante. Dependendo dos detalhes da forma de realização, a pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas inclui uma primeira borracha de polibutadieno enxertada e uma segunda borracha de polibutadieno enxertada. Na discussão que se segue sobre a flocuiação, as quantidades de um conjunto de materiais de partida, reagentes e/ou reatantes, incluindo borracha natural enxertada, uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas, emulsão de resina, desativador de metal, pelo menos um estabilizador de cor, antioxidante e coagulante são expressas em partes em peso, em relação ao pó de borracha natural.
Em algumas realizações, borrachas de polibutadieno enxertadas incluindo borracha de polibutadieno enxertada de pequeno tamanho de partícula (cerca de 0,1-0,2 μπι) e borracha de polibutadieno enxertada de tamanho médio de partículas (cerca de 0,3-0,4 pm) podem ser usadas para o processo de flocuiação 130. A primeira e/ou segunda borracha de polibutadieno enxertada pode ser a de tamanho pequeno de partículas e/ou a de tamanho médio de partículas de borracha de polibutadieno enxertada. A emulsão de resina compreende uma emulsão de mistura de estireno-acrilonitrilo (E SAN). Adicionalmente o desativador de metal inclui hidróxido de potássio (KOH), pelo menos um estabilizador de cor inclui tetra pirofosfato de sódio (TSPP), dodecilsulfato de sódio (SDS) e hidróxido de potássio (KOH), o antioxidante inclui antioxidantes fenólicos tais como Octolite 1219 e o antioxidante fenólico Wingstay Leo coagulante inclui um sulfato de metal, por exemplo, sulfato de magnésio hepta hidratado e/ou mistura de magnésio hepta hidrato de sulfato (MgSO4.7H2O) e ácido sulfúrico (H2SO4) .
Nas realizações representativas desta invenção, o número ou o conjunto de materiais de partida, reagentes ou reatantes incluem entre cerca de 10 a 20 partes em peso, por exemplo, cerca de 16,4 partes em peso da borracha natural enxertada, entre cerca de 20 a 30 partes em peso, por exemplo cerca de 24,6 partes em peso de uma primeira borracha de polibutadieno enxertada, entre cerca de 35 a 45 partes em peso, por exemplo de cerca de 41 partes em peso, de uma segunda borracha de polibutadieno enxertada, cerca de 15 a 25 partes em peso, por exemplo 18 partes em peso de uma emulsão de mistura de estireno-acrilonitrilo (E SAN) , entre cerca de 0,25 a 0,75 partes em peso, por exemplo, 0,5 partes em peso de KOH, entre cerca de 0,05 a 0,5 partes em peso, por exemplo, 0,1 partes em peso de TSPP, entre cerca de 0,05 a 0,5 partes em peso, por exemplo, 0,1 partes em peso de SDS e cerca de 0,1 a 1 partes em peso, por exemplo, 0,21 partes em peso de KOH, entre cerca de 0,1 a 1 partes em peso, por exemplo, 0,5 partes em peso de antioxidante fenólico Wingstay L, entre cerca de 3 a 8 partes em peso, por exemplo, 4,2 partes em peso de MgSO4.7H2O.
O processo de floculação 130 pode ser realizado, conduzido ou fabricado em um reator, por exemplo, um reator de 20 litros. No entanto, deve ser entendido por um homem da técnica que outros reatores de diferentes volumes, formas e tamanhos podem também ser utilizados para o processo de floculação 130. Em algumas realizações são utilizados um conjunto de reatores de floculação, incluindo um primeiro reator de floculação e um segundo reator de floculação.
O processo de floculação 130 detalhado abaixo pode envolver um aumento, alteração e/ou manutenção das temperaturas do conjunto de reatores de floculação, que pode ser por meio de um sistema de aquecimento, por exemplo por aquecedores. Alternativamente, fornos de aquecimento, revestimentos térmicos ou qualquer outro equipamento de aquecimento conhecido na técnica podem ser usados para aumentar, alterar e/ou manter a temperatura do conjunto de reatores de floculação.
De acordo com as várias realizações da presente invenção, a borracha natural enxertada pelo processo de polimerização 120 é introduzida em um primeiro reator de floculação que opera à temperatura ambiente, cerca de entre 20 e 30 °C. A borracha natural enxertada é substancialmente em forma líquida tal como uma solução líquida, suspensão ou emulsão. Dependendo dos detalhes das realizações, a quantidade de borracha natural enxertada pode ser alterada, variada ou mudada para fabricar o produto final, o pó à base de borracha natural, com diferentes caracter!sticas. Por exemplo, uma elevada quantidade de borracha natural enxertada produz pó à base de borracha natural com elevada resistência ao impacto e elevado alongamento, enquanto uma pequena quantidade de borracha natural resulta em um pó à base de borracha natural com elevada resistência à tração e alongamento moderado.
Em seguida, uma pluralidade de borrachas de polibutadieno é introduzida no primeiro reator de floculação. A pluralidade de borrachas de polibutadieno inclui uma primeira borracha de polibutadieno e uma segunda borracha de polibutadieno. As quantidades da primeira e/ou segunda borracha de polibutadieno enxertada podem afetar, alterar, variar ou modificar as características físicas do produto resultante de ABS à base de borracha natural. Por exemplo, a elevada quantidade da primeira borracha de polibutadieno enxertada com partícula de tamanho grande afeta a resistência a alto impacto do produto final, enquanto que, uma grande quantidade da segunda borracha de polibutadieno enxertada com partícula de tamanho pequeno afeta o alto brilho do produto final. Através da variação das quantidades da primeira e/ou segunda borrachas de polibutadieno enxertadas, as propriedades do pó de ABS à base de borracha natural resultante podem ser alteradas, variadas ou modificadas. Dependendo do tipo e/ou quantidade da primeira e/ou segunda borrachas de polibutadieno enxertadas, as propriedades do pó de ABS à base de borracha natural resultante podem ser alteradas, variadas ou modificadas.
Após a adição da primeira borracha de polibutadieno enxertada e de segunda borracha de polibutadieno enxertada são adicionados no primeiro reator de floculação o E-SAN, o KOH (desativador de metal) , pelo menos um estabilizador de cor incluindo pelo menos um dentre TSPP, SDS e KOH e antioxidante. 0 conteúdo do primeiro reator de floculação pode ser agitado para misturar e/ou homogeneizar por meio de um misturador, um misturador magnético ou agitador.
O KOH (desativador de metal) desempenha um papel na estabilização dos fluidos desativando os ions metálicos e, em particular, quaisquer ions de ferro na mistura da reação. No processo de polimerização, originam-se ions de ferro a partir da reação entre FeSO4.7H2O e lactose e podem permanecer na mistura da reação. O estabilizador de cor desempenha um papel para evitar a degradação da presença do catalisador (TBHP) remanescente do processo de polimerização que pode resultar na alteração da cor da mistura de reação. Os antioxidantes são úteis para prevenir a degradação do pó de ABS à base de borracha natural resultante. Isto pode aumentar a vida útil do pó de ABS à base de borracha natural resultante.
Não é necessário introduzir o SAN E, o KOH, o estabilizador de cor e o antioxidante, na ordem tal como descrito acima. Por exemplo, o KOH pode ser adicionado antes do SAN E, seguido pelo antioxidante e o pelo menos um estabilizador de cor. Em algumas realizações, o SAN E, o
KOH, e o pelo menos um estabilizador de cor e o antioxidante podem ser adicionados ao primeiro reator de floculação todos ao mesmo tempo. Em muitas realizações leva-se cerca de uma hora para completar a reação.
Após à adição do SAN E, do KOH, dos estabilizadores de cor e o antioxidante, o conteúdo do primeiro reator de floculação é mantido a temperatura ambiente, por exemplo entre cerca de 20 e 40 °C, durante um período de cerca de 30 minutos para produzir uma batelada master de látex. Em muitas realizações da presente invenção, a batelada master de látex é de natureza substancialmente líquida e pode existir na forma de uma suspensão, gel, emulsão ou solução.
Posteriormente é introduzido num segundo reator de floculação entre cerca de 10 e 15 litros, por exemplo, 12 litros de água. O segundo reator de floculação opera à temperatura ambiente, por exemplo, entre cerca de 20 e 30 °C. A água pode incluir pelo menos uma porção de água destilada e água deionizada. Em seguida é introduzido no segundo reator de floculação o coagulante incluindo MgSO4.7H2O antes da temperatura do segundo reator de floculação ser aumentada para entre cerca de 90 e 100 °C, por exemplo entre cerca de 94 a 97 °C.
Quando o segundo reator de floculação é mantido a uma temperatura de cerca de 94 e 97 °C durante cerca de 10 a 15 minutos, uma porção da batelada master de látex é introduzida no segundo reator de floculação. A batelada master de látex pode ser introduzida no segundo reator de floculação a uma taxa controlada.
Durante a adição da batelada master de látex no segundo reator de floculação, a temperatura do segundo reator de floculação é mantida entre cerca de 80 a 90 °C, por exemplo, entre cerca de 84 a 86 °C. Por exemplo, a introdução da porção de látex de batelada master é conduzida, enquanto o segundo reator de floculação está a uma temperatura entre cerca de 84 a 86 °C. Subsequente à adição completa da batelada master de látex, a temperatura do segundo reator de floculação é aumentada ou alterada para cerca de 92 a 94 °C. 0 aumento ou alteração da temperatura para cerca de 92 a 94 °C, facilita, permite ou acelera o processo de floculação. A variação de temperatura, antes, durante e após a adição da batelada master de látex pode afetar o tamanho de partícula resultante do produto final.
Mediante o aumento ou a alteração da temperatura do segundo reator de floculação entre cerca de 92 a 94 °C, o segundo reator de floculação é deixado ou mantido entre cerca de 92 e 94 °C durante cerca de 15 a 30 minutos, para um dentre facilitar e efetivar a conclusão da floculação da batelada master de látex. Através da mistura do coagulante e da batelada master de látex, ocorre a reação de floculação no segundo reator de floculação. Mais especificamente, a floculação da batelada master de látex ocorre no reator com a ajuda ou a assistência do coagulante. O tamanho de partícula do pó resultante é de cerca de 500 jim.
O processo de floculação 130 produz, colhe ou gera um produto resultante, que inclui pó de ABS à base de borracha natural bruto. O pó de ABS à base de borracha natural bruto é produzido como uma substância, um produto, ou um pó suspenso água.
Subsequentemente, o pó de ABS à base de borracha natural bruto é coletado ou separado da água e/ou de quaisquer reagentes residuais que não tenham reagido e/ou sub-produtos presentes no segundo reator de floculação. Isto pode ser feito ou realizado por meio de um processo de filtração onde o processo de floculação 130 inclui a filtragem do pó de ABS à base de borracha natural bruto. Em uma realização representativa, é usado um equipamento filtragem de grande escala, por exemplo, uma correia transportadora. Este pode remover cerca de entre 40 e 60% de humidade do pó de ABS à base de borracha natural bruto.
Em seguida ao processo de filtração, o retido, resíduo ou filtrado é seco. A secagem do retido, resíduo ou filtrado pode ser realizada por meio de um processo de cozimento ou aquecimento em uma estufa, em um secador tipo Flash Drier ou em um secador tornesh a uma temperatura de cerca de 70 a 100 °C, por exemplo, 80 °C, por um período de tempo predeterminado, por exemplo, cerca de 24 horas. 0 resíduo, retido ou filtrado seco inclui o produto final, o pó de ABS à base de borracha natural. O pó de ABS à base de borracha natural fornecido pelas várias realizações da presente invenção será submetido a um processo de composição para a produção de produtos com o pó de ABS à base de borracha natural como um componente ou aditivo.
O pó de ABS à base de borracha natural das realizações da presente invenção se encontra no estado sólido ou na forma, por exemplo, de pó. Por esse motivo, o pó de ABS à base de borracha natural pode ser mais facilmente, ou melhor misturado com outro plástico ou pós à base de plástico para fabricação de produção de produtos de plástico. Consequentemente, pode haver uma boa uniformidade ou homogeneidade conseguida ou estabelecida entre o pó de ABS à base de borracha natural de muitas realizações da presente invenção e outro plástico comum ou pós à base de plástico. Isto facilita ou permite que o pó de ABS à base de borracha natural seja utilizado e/ou aplicado com plástico ou pós de plástico existentes. A utilização do pó de ABS à base de borracha natural fornecido por várias realizações da presente invenção pode fabricar, produzir ou dar origem a produtos de plástico que tenham aumento da resistência mecânica e/ou propriedades físicas melhoradas. O pó à base de borracha natural é fácil de manusear e trabalhar.
Para fabricar, produzir ou dar origem a produtos de plástico que incluam produtos de ABS à base de borracha natural, o pó de ABS à base de borracha natural tem de sofrer um processo de manipulação adicional.
Processo de composição
Um processo de composição 140 é realizado para fabricar, produzir ou dar origem a produtos de plástico, incluindo produto de ABS à base de borracha natural. Tal como será entendido por um homem da técnica, composição é o processo de misturar vários aditivos com uma base em material plástico, por exemplo, pó de ABS à base de borracha natural. A maioria dos materiais plásticos não pode ser processado na sua condição de pós polimerização ou floculação. Material plástico pós polimerizado ou floculado deve ser melhorado, por exemplo, com aditivos compostos para processamento. Materiais plásticos sem aditivos de processo decompõem durante o processamento e produzem produtos fisicamente fracos. A mistura do aditivo tem um papel significativo na modificação das propriedades físicas, conferindo vantagens técnicas e melhora as características de desempenho de materiais plásticos, em todas as aplicações do produto. O processo de composição 140 facilita o fortalecimento de qualquer produto resultante de plástico.
Para o processo de composição 140 de acordo com esta descrição, é requerido ou utilizado um número ou um conjunto de diferentes materiais de partida, reagentes ou reatantes. Em muitas realizações, o conjunto de matérias primas, reagentes e/ou reagentes inclui o pó de ABS à base de borracha natural, resina de estireno acrilonitrilo (SAN) e lubrificantes. Na discussão que se segue sobre o processo de composição, as quantidades de um conjunto de materiais de partida, reagentes e/ou reagentes, incluindo o pó de ABS à base de borracha natural, resina de acrilonitrilo estireno (SAN) e os lubrificantes são expressas em partes em peso, em relação ao pó de ABS e da SAN.
Em muitas realizações da presente invenção, os lubrificantes utilizados no processo de composição 140 incluem etileno bis estereamida (EBS), estearato de cálcio (Ca-St) e óleo de silicone (Si-Oil) .
Em várias realizações, o número ou o conjunto de materiais de partida, reagentes ou reatantes incluem cerca de 20 a 60 partes em peso, por exemplo, cerca de 40 partes em peso de pó de ABS à base de borracha natural, entre cerca de 40 a 80 partes em peso, por exemplo, cerca de 60 partes em peso de SAN, entre cerca de 0,2 a 3 partes em peso, por exemplo, cerca de 0,5 partes em peso de EBS, entre cerca de 0,05 a 2,0 partes em peso, por exemplo cerca de 0,2 partes em peso de Ca-St, entre cerca de 0,01 a 1 partes em peso, por exemplo, 0,05 partes em peso, de SiOil.
processo de composição 140 pode ser executado, conduzido ou realizado em um misturador ou extrusor de composição, por exemplo, um extrusor de parafuso duplo com 2 6 mm de diâmetro e para uma relação de comprimento para diâmetros C:D de 40 (modelo: LABTECH LTE26-40/15kW). O misturador ou extrusor de composição pode ser totalmente automatizado ou semi automatizado.
Em muitas realizações, o pó de ABS à base de borracha natural do processo de floculação 130 é introduzido em um misturador ou extrusor de composição operando à temperatura ambiente, entre cerca de 20 e 40 °C. Após a adição do pó de ABS à base de borracha natural, o SAN é adicionado ao misturador ou extrusor de composição antes dos lubrificantes, tais como EBS, Ca-St e Si-óleo serem introduzidos no misturador ou extrusor de composição. Os lubrificantes facilitam o processo de composição, permitindo ou tornando flexível o pó de ABS à base de borracha natural.
Após a introdução do pó de ABS à base de borracha natural, do SAN e dos lubrificantes no misturador ou extrusora de composição, os conteúdos são todos misturados e subsequentemente os conteúdos são fundidos a uma temperatura cerca de 190 a 210 °C.
Em seguida, os conteúdos derretidos são forçados para fora através de uma matriz para produzir produtos de plástico nas formas e tamanhos desejados. Os produtos de plástico têm o pó de ABS à base de borracha natural como constituinte. A forma e o tamanho da matriz determina o resultado dos produtos de plástico. Em muitas realizações da presente invenção, o desenho da matriz inclui formas redondas, rectangulares e cilíndricas.
Exemplo 1
Um primeiro exemplo de preparação de pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural, ou composição de acordo com realizações da presente invenção é descrito abaixo.
Um primeiro processo é executado para reforçar a borracha natural. É seguido por um segundo processo para a produção de borracha natural enxertada, a qual existe substancialmente como um liquido, por exemplo, sob a forma de látex. O processo inclui ainda um terceiro processo para a produção do pó de ABS à base de borracha natural antes de sofrer um quarto processo para formar um produto de plástico com ABS à base de borracha natural como um constituinte. O primeiro, o segundo, o terceiro e o quarto processos podem corresponder ao processo de vulcanização 110, o processo de polimerização 120, o processo de floculação 130 e o processo de composição 140 descrito na presente invenção.
Reatantes, reagentes ou materiais de partida para o primeiro processo estão apresentados na Tabela 1 abaixo. As quantidades dos reatantes, reagentes ou materiais de partida da Tabela 1 estão apresentadas em partes em peso, em relação à borracha prévulcanizada.
É preparada primeiro uma mistura de uma pluralidade de agentes emulsificantes e de um catalisador. Os agentes emulsificantes incluem o ácido oleico e KOH e o catalisador inclui o TBHP. Os agentes emulsificantes incluem 0,2 partes em peso de KOH e 0,85 partes em peso de ácido oleico. O catalisador inclui 2 partes em peso de TBHP. O TBHP é adicionado a uma mistura de KOH e de ácido oleico e deixado sob agitação à temperatura ambiente utilizando-se um agitador.
Em seguida, o primeiro processo é realizado em um reator de 20 litros com a introdução de 5% em volume da mistura preparada de emulsificante e catalisador no reator, que opera à temperatura ambiente. São adicionados ao reator 100 partes em peso (100%) da borracha natural e a reação é deixada sob agitação. Um agente de reticulação e três desoxidantes são introduzidos na mistura de reação. O agente de reticulação inclui 0,5 partes em peso de DVB. Os desoxidantes incluem 0,28 partes em peso de lactose, 0,004 partes em peso de FeSO4.7H2O e 0,16 partes em peso de TSPP. A temperatura do reator é então aumentada para 70 °C durante um período de 30 minutos.
Quando a temperatura do reator é mantida a 70 °C, a porção restante da mistura de emulsificante e catalisador é introduzida no reator durante um período de 1 hora. Em seguida, a mistura de reação é deixada sob agitação durante 7 horas.
0 reator é então resfriado. . 0 primeiro processo
produz um produto intermediário ou borracha natural
vulcanizada.
Um segundo processo segue o primeiro processo
descrito acima. Reatantes, reagentes ou materiais de
partida para o segundo processo estão detalhados na Tabela 2 abaixo. A quantidade dos reatantes, dos reagentes ou das materiais de partida da Tabela 2 estão apresentados em partes em peso, em relação a borracha natural de látex enxertada com estireno e copolímero de acrilonitrilo.
O segundo processo começa com a introdução de 60% de borracha natural vulcanizada em um reator de polimerização de 20 litros operando à temperatura ambiente. A borracha vulcanizada é deixada sob agitação no reator utilizando um agitador. Um estabilizador é então introduzido no reator. 0 estabilizador inclui 0,6 partes por cem de resina (phr) de hidróxido de amônio (NH4OH) na concentração de 3-15%. Após a adição de NH4OH, a temperatura do reator é aumentada para 65 °C. O incremento da temperatura é executado ao longo de um período de 30 minutos. Quando a temperatura é mantida a 65 °C, 3 desoxidantes são introduzidos no reator. Os desoxidantes incluem 0,3 partes em peso de lactose, 0,001 partes em peso de FeSO4.7H2O e 0, 1 partes em peso de TSPP.
É então adicionada ao reator uma solução de monômero de estireno e acrilonitrilo em conjunto com um agente de transferência tal como o terc-dodecilmercaptano (TDM). A solução de monômero inclui 30% de estireno, 10% de acrilonitrilo e 0,2 partes em peso de TDM. Em seguida, são introduzidos na reação, uma solução de catalisador e uma solução de emulsificante. A solução de catalisador é 0,136 partes em peso de TBHP, a qual é fornecida como uma solução aquosa 69-70%. A solução emulsificante inclui 0,203 partes em peso de KOH e 1 parte por peso de ácido oleico.
Em seguida, a mistura de reação é deixada em agitação por 4,5 horas a 65 °C antes da temperatura do reator ser aumentada para 70 °C durante 30 minutos,. Quando a temperatura do reator é mantida a 70 °C, a mistura da reação é deixada sob agitação durante 3 horas para completar o segundo processo. O segundo processo produz um produto intermediário que possui a borracha natural como um constituinte. O produto intermediário inclui borracha natural enxertada.
Um terceiro processo segue o segundo processo. Os reatantes, reagentes ou materiais de partida para o terceiro processo estão resumidos na Tabela 3. A quantidade dos reatantes, reagentes ou materiais de partida da Tabela 3 são apresentadas em partes em peso, em relação ao pó de borracha natural.
O terceiro processo inicia pela criação de uma batelada master de látex que envolve uma adição de 16,4% de borracha natural enxertada no reator de floculação à temperatura ambiente. Em seguida, são adicionadas ao reator 24,6% de uma primeira borracha de polibutadieno enxertada, por exemplo, partículas de tamanho pequeno de borracha de polibutadieno enxertada e 41% de uma segunda borracha de polibutadieno enxertada, por exemplo, tamanho médio de partículas de borracha de polibutadieno enxertada. Posteriormente, é introduzida no reator 18% de uma emulsão de mistura de estireno acrilonitrilo. A reação é deixada sob agitação usando um agitador.
Em seguida, são introduzidos na mistura sob reação um desativador de metal, três estabilizadores de cor e um anti-oxidante. O desativador de metal inclui 0,5 partes em peso de KOH, os estabilizadores de cor incluem 0, 1 partes em peso de TSPP, 0,1 partes em peso de SDS e 0,21 partes em peso de KOH e o antioxidante inclui 0,5 partes em peso de antioxidante fenólico Wingstay L. Após deixar a mistura sob reação repousar durante cerca de 30 minutos, é obtido uma batelada master de látex.
Subsequentemente, 12 litros de água deionizada são introduzidos a um reator de 20 litros separado, que opera a temperatura ambiente. É então introduzido no reator um coagulante, MgSO4.7H2O 0 coagulante compreende 4,2 partes em peso de MgSO4.7H2O. A temperatura do reator é aumentada para 95 °C e mantida a uma temperatura de 85 °C, antes de uma porção, de cerca de 9 litros da batelada master de látex ser adicionado ao reator. A temperatura do reator é então aumentada para cerca de 92 a 94 °C e depois deixada por cerca de 30 minutos para completar o terceiro processo. O terceiro processo produz pó de ABS à base de borracha natural.
Um processo de filtração pode ser realizado para a separação ou a coleta do pó de ABS à base de borracha natural a partir dos reagentes residuais e/ou impurezas ainda presentes no reator. O pó de ABS à base de borracha natural é então seco em uma estufa a cerca de 80 °C durante 24 horas.
O processo inclui ainda um quarto processo na sequência do processo de filtração. O quarto processo é empregado para converter o polímero ou base bruta em resina de polímero com uma extrusora de parafuso duplo.
Os reatantes, reagentes ou materiais de partida para o quarto processo encontram-se resumidas na Tabela 4.
As quantidades dos reatantes, dos reagentes ou das matérias primas da Tabela 4 são apresentadas em partes em peso, em relação ao pó de ABS e o SAN.
O quarto processo é iniciado pela introdução de 40% do pó seco de ABS à base de borracha natural em um recipiente misturador à temperatura ambiente. É então introduzida no recipiente misturador 60% de SAN. Isto é seguido pela adição de lubrificantes no recipiente misturador. Os lubrificantes incluem 0,5 partes em peso de EBS, 0,2 partes em peso de Ca-St e 0,05 partes em peso de Si-Oil. O pó de ABS, SAN e os lubrificantes são misturados utilizando um misturador de baixa velocidade, durante 5 minutos, até estar bem misturado antes da mistura alimentar uma extrusora de parafuso duplo para a composição e peletização.
Para o processo de composição é usado um extrusor de parafuso duplo com 2 6 mm de diâmetro e razão de comprimento e diâmetro C:D de 40. O perfil de temperatura e as condições de composição da extrusora de parafuso duplo são apresentados na Tabela 5.
A Tabela 6 apresenta as propriedades físicas dos pós de ABS à base de borracha natural com diferentes compostos de borracha natural (BN).
Tabela 1: Reatantes, reagentes ou material de partida para o primeiro processo
Reatantes / reagentes / Quantidade
materiais de partida
Emulsificante - hidróxido de potássio (KOH) 0,2 partes em peso
Emulsificante - ácido oleico 0,85 partes em peso
Catalisador - terc-butil hidroperóxido (TBHP) 2 partes em peso
Borracha natural 100%
Agente de reticulação divinilbenzeno (DVB) 0,5 partes em peso
Desoxidante - lactose 0,28 partes em peso
Desoxidante - hepta sulfato de ferro hidratado (FeSO4.7H2O) 0,004 partes em peso
Desoxidante - tetra pirofosfato de sódio (TSPP) 0,16 partes em peso
Tabela 2: Restantes, reagentes ou matéria prima para o segundo processo
Reatantes / reagentes / materiais de partida Quantidade
Borracha natural vulcanizada 60%
Estabilizador - concentração de hidróxido de amónio (NH4OH) 3-15% 0,6 partes em peso
Desoxidante - lactose 0,3 partes em peso
Desoxidante - hepta sulfato de ferro hidratado (FeSO4.7H2O) 0,001 partes em peso
Desoxidante - tetra pirofosfato de sódio (TSPP) 0,1 partes em peso
Monômero - estireno 30%
Monômero - acrilonitrila 10%
Agente de transferência - terc-dodecilmercaptan (TDM) 0,2 partes em peso
Catalisador - terc-butil hidroperóxido (TBHP) solução aquosa 69-70% 0,136 partes em peso
Emulsificante - hidróxido de potássio (KOH) 0,203 partes em peso
Emulsificante - ácido oleico 1 partes em peso
Tabela 3: Reatantes, os reagentes ou matéria prima para o terceiro processo
Reatantes / reagentes / materiais de partida Quantidade
Borracha natural enxertada 16,4 %
Primeira borracha de polibutadieno 24,6%
Segunda borracha de polibutadieno 41%
Emulsão da mistura estireno acrilonitrila (E SAN) 18%
Desativador de metal hidróxido de potássio (KOH) 0,5 partes em peso
Estabilizador de cor - tetra pirofosfato de sódio (TSPP) 0,1 partes em peso
Estabilizador de cor dodecilsulfato de sódio (SDS) 0,1 partes em peso
Estabilizador de cor hidróxido de potássio (KOH) 0,21 partes em peso
Antioxidante 0,5 partes em peso
Coagulante - sulfato de magnésio hepta hidratado (MgSO4.7H2O) 4,2 partes em peso
Tabela 4: Reatantes, reagentes ou material de partida para o quarto processo
Reatantes / reagentes / materiais de partida Quantidade
Pó de ABS à base de borracha natural 40%
SAN 60%
Lubrificante - EBS 0,5 partes em peso
Lubrificante - Ca-st 0,2 partes em peso
Lubrificante - Si-Oil 0,05 partes em peso
Tabela 5: Condições de mistura do extrusor de parafuso duplo
Condições Valores Unidade
Temperatura Zona 1-2 : 170 °C
Zona 3-6 : 180
Zona 7-8 : 190
Zona 9-10 : 200
Velocidade da rosca 150-200 Rpm
(parafuso principal)
Velocidade de corte 10-15 Rpm
Saída 5-10 Kg/h
Tabela 6: Propriedades físicas dos pós de MS à base de
borracha natural com diferentes composições de borracha natural (BN)
Item Teste Valor Unidade
0%BN 4%BN 10% BN
MFI (220/10) 19, 2 18,7 18, 8 g/10min
Impacto Izod 26,0 24,4 21,2 kg-cm/cm2
Dureza Rockwell 110 111 105 R-Scale
Resistência à Tração 460 465 392 Kg/cm2
Alongamento 10 13 29 Q, Ό
Resistência à flexão 612 646 553 xlO4 kg/cm2
Módulo de flexão 2,11 2, 29 2,06 X104 kg/cm2
HDT (N) 86, 4 84, 0 82, 7 °C
Na forma anterior, várias realizações da invenção são descritas para tratar, pelo menos, uma das desvantagens acima referidas. Tais realizações destinam-se a ser englobadas pelas reivindicações que se seguem, e não devem 5 ser limitadas às formas especificas ou arranjos de partes assim descrito e será evidente, para um homem da técnica, tendo em conta esta invenção, que várias alterações e/ou modificações podem ser feitas, que também se destinam a ser abrangidas pelas reivindicações seguintes.

Claims (30)

1. Um processo para a produção de pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural, o processo compreendendo:
mistura de divinilbenzeno (DVB), com uma porção de borracha natural para a produção de borracha natural vulcanizada;
mistura da borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para produzir borracha natural enxertada;
mistura de uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com a borracha natural enxertada para produzir uma batelada master de látex; e mistura de um coagulante a uma porção da batelada master de látex para a produção de pó de ABS à base de borracha natural.
2. 0 processo da reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a porção de borracha natural inclui entre cerca de 90 a 100 partes em peso de borracha natural.
3. 0 processo da reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que o divinilbenzeno (DVB) inclui entre cerca de 0,1 a 1 partes em peso de divinilbenzeno (DVB).
4. 0 processo da reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a solução de monômero inclui entre cerca de 25 a 35 partes em peso de estireno e cerca de 5 a 15 partes em peso de acrilonitrilo.
5. 0 processo da reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a mistura de divinilbenzeno (DVB) com porção de borracha natural para a produção de borracha natural vulcanizada é executada num reator de vulcanização.
6. 0 processo da reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a mistura da borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para produzir borracha natural enxertada é executada num reator de polimerização.
7. 0 processo da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura de uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com a borracha natural enxertada para produzir uma batelada master de látex é executada em um primeiro reator de floculação.
8. 0 processo da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura de um coagulante para uma porção da batelada master de látex para a produção de pó de ABS à base de borracha natural é executada em um segundo reator de floculação.
9. 0 processo da reivindicação 5, compreende adicionalmente:
produzir uma mistura de emulsificantes e de um catalisador, a mistura de emulsificantes e um catalisador inclui entre cerca de 0,1 a 0,4 partes em peso de hidróxido de potássio (KOH), cerca de 0, 5 a 2 partes em peso de ácido oleico e 1 a 3 partes em peso de terc-butil-hidroperóxido (TBHP).
10. O processo da reivindicação 5, compreende adicionalmente:
introdução de desoxidantes, os desoxidantes incluem entre cerca de 0, 07 a 0, 42 partes em peso de lactose, cerca de 0,001 a 0,006 partes em peso de sulfato de ferro hepta hidratado (FeSO4.7H2O) e cerca de 0,04 a 0,24 partes em peso de tetra pirofosfato de sódio (TSPP).
11. 0 processo da reivindicação 6, compreende adicionalmente:
introdução de desoxidantes, os desoxidantes incluem entre cerca de 0,2 a 0,4 partes em peso de lactose, cerca de 0,0005 a 0,0015 partes em peso de sulfato de ferro hepta hidratado (FeSO4.7H2O) e cerca de 0,05 a 0,15 partes em peso de tetra pirofosfato de sódio (TSPP).
12. O processo da reivindicação 6, compreende adicionalmente:
a introdução de um estabilizador, o estabilizador inclui entre cerca de 1 a 6% partes em peso de hidróxido de amónio (NH4OH) .
13. O processo da reivindicação 6, compreende adicionalmente:
introdução de uma solução de catalisador, a solução de catalisador inclui entre cerca de 0,1 a 0,2 partes em peso de terc-butil hidroperóxido (TBHP); e introdução de uma solução emulsificante, a solução emulsificante compreende entre cerca de 0,15 a 0,25 partes em peso de hidróxido de potássio (KOH) e, cerca de 0,5 a 1,5 partes em peso de ácido oleico.
14. O processo da reivindicação 7, compreende adicionalmente:
introdução de estabilizadores de cor, estabilizadores de cor incluem cerca de 0, 05 a 0,5 partes em peso de tetra pirofosfato de sódio (TSPP), cerca de 0,05 a 0,5 partes em peso de dodecilsulfato de sódio (SDS) e, cerca de 0,1 a 1 partes em peso de hidróxido de potássio (KOH).
15. O processo da reivindicação 7, compreende adicionalmente:
introdução de uma emulsão de mistura, um desativador de metal e um anti-oxidante, a emulsão de mistura, o desativador de metal e o antioxidante incluem entre cerca de 15 a 25 partes em peso de uma emulsão de mistura de estireno acrylonitirle, entre cerca de 0,25 a 0,75 partes em peso de hidróxido de potássio (KOH) e (o que é o tipo e quantidade de anti-oxidante?).
16. O processo da reivindicação 8, compreende adicionalmente:
introdução de um coagulante, o coagulante inclui entre cerca de 3 a 8 partes em peso de sulfato de magnésio hepta hidratado (MgSO4.7H2O) .
17. Um processo para a produção de produto de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural, o processo compreende:
mistura de divinilbenzeno (DVB), com uma porção de borracha natural para a produção de borracha natural vulcanizada;
mistura de borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para produzir borracha natural enxertada;
mistura de uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com a borracha natural enxertada
para produzir uma batelada master de látex; mistura de um coagulante a uma porção da batelada master de látex para a produção de pó de ABS à base borracha natural; e mistura de uma porção do pó de ABS à base
borracha natural com uma pluralidade de lubrificantes para a produção de um produto de ABS à base borracha natural.
18. O processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a porção de borracha natural inclui cerca de 90 a 100 partes em peso de borracha natural.
19. O processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o divinilbenzeno (DVB) inclui entre cerca de 0,1 a 1 partes em peso de divinilbenzeno (DVB).
20. O processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a solução de monômero inclui cerca de 25 a 35 partes em peso de estireno e cerca de 5 a 15 partes em peso de acrilonitrilo.
21. O processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a porção do pó de ABS à base de borracha natural inclui entre cerca de 20 a 60 partes em peso do pó de ABS à base de borracha natural.
22. 0 processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de lubrificantes inclui entre cerca de 0,2 a 3 partes em peso de etileno bis estereamida (EBS) , cerca de 0,05 a 2 partes em peso de estearato de cálcio (Ca-st) e cerca de 0,01 a 1 partes em peso de óleo de silicone (Si-Oil).
23. 0 processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a mistura de divinilbenzeno (DVB), com uma porção de borracha natural para a produção de borracha natural vulcanizada é executada num reator de vulcanização.
24. O processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a mistura da borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para produzir de borracha natural enxertada é executada num reator de polimerização.
25. O processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a mistura de uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com a borracha natural enxertada para produzir uma batelada master de látex é realizada num primeiro reator de floculação.
26. O processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a mistura de um coaqulante para uma porção da batelada master de látex para a produção de pó de ABS à base de borracha natural é executada num segundo reator de floculação.
27. 0 processo da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a mistura de uma porção do pó de ABS à base de borracha natural com uma pluralidade de lubrificantes para a produção de produto de ABS à base de borracha natural é executada num reator de composição.
28. 0 pó de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural, compreendido por:
borracha natural, onde o pó de acrilonitrilobutadieno-estireno (ABS) à base de borracha natural é produzido por mistura de divinilbenzeno (DVB), com uma porção de borracha natural para a produção de borracha 5 natural vulcanizada, mistura de borracha natural vulcanizada com uma solução de monômeros para a produção de borracha natural enxertada, mistura de uma pluralidade de borrachas de polibutadieno enxertadas com a borracha natural enxertada para produzir uma batelada master de 10 látex e mistura de um coagulante em uma porção da batelada master de látex para produzir pó de (ABS) à base de borracha natural.
29. O pó da reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a porção de borracha natural inclui entre cerca
15 de 90 a 100 partes em peso de borracha natural.
30. O pó da reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o divinilbenzeno (DVB) inclui cerca de 0,1 a 1 partes em peso de divinilbenzeno (DVB).
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