EP4519341A1 - Procédé de fabrication de polyéthercétonecétone - Google Patents

Procédé de fabrication de polyéthercétonecétone

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Publication number
EP4519341A1
EP4519341A1 EP23725630.0A EP23725630A EP4519341A1 EP 4519341 A1 EP4519341 A1 EP 4519341A1 EP 23725630 A EP23725630 A EP 23725630A EP 4519341 A1 EP4519341 A1 EP 4519341A1
Authority
EP
European Patent Office
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equal
mixture
chloride
chosen
bis
Prior art date
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Pending
Application number
EP23725630.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Julien Jouanneau
Guillaume Le
Salomé GRAVELAT
Guillaume VINCENT
Richard Audry
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Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Filing date
Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the field of polyetherketoneketones.
  • the invention relates to a process for manufacturing polyether ketone ketone by precipitant polymerization, carried out electrophilically.
  • the invention also relates to the polymer capable of being obtained by this process.
  • Example 3 of US 4,816,556 includes the use of benzoyl chloride making it possible to control the molecular weight of the polymer obtained.
  • the sticky polymer product is in fact due to the complex formed by a low molecular weight polymer with the Lewis acid formed at the start of the polymerization reaction and which precipitates in the form of a gel which covers the walls of the reactor and agitator.
  • document EP 3 712 193 proposes a process in which an inert gas, in particular dinitrogen, is blown into the reaction medium during the reaction. polymerization. This can in certain cases be detrimental to fine control of the temperature in the reaction medium and therefore to the good repeatability of the process.
  • the present invention proposes such a process preferentially overcoming one or more disadvantages of the processes according to the prior art, as well as the polymers capable of being obtained by this process.
  • An objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to propose a method that is simple to implement and makes it possible to effectively limit clogging of the polymerization reactor.
  • Another objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to increase the yield of the polyether ketone ketone manufacturing process.
  • Another objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to increase the efficiency of the polyether ketone ketone manufacturing process, in particular allowing less frequent cleaning of the reactor.
  • Another objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to propose a method allowing optimal control of the reaction parameters, in particular the temperature inside the reactor.
  • Another objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to propose a process allowing optimal control of the degree of polymerization, which is measured indirectly but in a usual manner by evaluating the viscosity of the polymer manufactured.
  • Another objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to propose a process allowing optimal control of the chemistry of the chain ends of the manufactured polymer.
  • Another objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to obtain polymer particles of more uniform size and/or of smaller size.
  • the invention relates to a process for manufacturing a polyetherketoneketone comprising: - bringing into contact with an aromatic ether or a mixture of aromatic ethers, comprising at least 50% by moles of 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl) )benzene or their mixture, relative to the total number of moles of aromatic ether(s), with an acyl chloride or a mixture of acyl chlorides, and a Lewis acid, in all or part of a reaction solvent, so as to form a reaction mixture.
  • 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene are essentially unsolubilized in the reaction solvent at the end of the contacting step; And,
  • the process is characterized in that it comprises a progressive step of heating the reaction mixture until an acceleration of the polymerization reaction is reached, the progressive heating step being implemented at an average heating speed chosen from a range ranging from 0.65°C/minute to 2.5°C/minute.
  • one or more chain limiting agents can optionally be added.
  • the or, where appropriate, the acyl chlorides are chosen from the group consisting of: terephthaloyl chloride, isophthaloyl chloride, phthaloyl chloride, phosgene, adipoyl dichloride, tetrabromophthaloyl chloride, and compounds having the chemical formula: in which a is an integer ranging from 0 to 3; V is chosen from -O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, or -C((CH3)2)-; Z is chosen from: -C(O)-, -SO2-, -C(O)-C6H4-C(O)-, -O-(CF2)qO-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2) q -, or C-(CH3)2-; and wherein q is an integer ranging from 1 to 20.
  • the reaction solvent is chosen from the group consisting of: ortho-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, ortho-difluorobenzene, and mixtures thereof.
  • the Lewis acid is chosen from the group consisting of: aluminum trichloride, aluminum tribromide, antimony pentachloride, antimony pentafluoride, indium trichloride, gallium trichloride, trichloride of boron, boron trifluoride, zinc chloride, ferric chloride, chloride stannic, titanium tetrachloride, molybdenum pentachloride, and mixtures thereof.
  • At least one chain limiting agent is added during the process.
  • the chain limiting agent may be a nucleophilic chain limiting agent.
  • the latter is preferably chosen from the compounds of the following chemical formula: in which :
  • Xi represents a covalent bond, -O-, or -S-, and
  • X2 represents, CeHsCO, or C6H5SO2; And, in which :
  • X3 represents a halogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms
  • the chain limiting agent may be an electrophilic chain limiting agent.
  • the latter is preferably chosen from the compounds of the following formula: in which :
  • X4 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, CeHsCO or C6H5SO2; or formula:
  • an excess of aromatic ether(s) is reacted with the acyl chloride(s).
  • the molar ratio of aromatic ether(s) relative to the acyl chloride(s) having been introduced in total into the reaction mixture at the end of the contacting step being preferably from: 1.001 to 1.1.
  • the molar ratio of Lewis acid(s) relative to the aromatic ether(s) having been introduced in total into the mixture reaction at the end of the contacting step is: 5.0 to 7.0 and preferably: 5.5 to 6.5.
  • the reaction mixture is maintained during the contacting step at a temperature To less than or equal to 5°C, preferably less than or equal to 0°C, and more preferably less than or equal to at -5°C.
  • the temperature Tp is less than or equal to 120°C; and preferably less than or equal to 100°C.
  • the progressive heating stage and the polymerization are carried out with stirring, preferably using stirring means comprising at least one double-flow mobile.
  • a mixture of aromatic ethers is used to carry out the process.
  • This mixture of aromatic ethers consists of an aromatic ether chosen from: 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene or their mixture; and another aromatic ether chosen from: diphenyl ether, 4,4'-diphenoxybenzophenone, or their mixture.
  • the mixture of aromatic ethers comprises up to 20 mol%, preferably up to 10 mol%, and more preferably up to 5 mol% of said other aromatic ether, relative to the total number of moles of aromatic ethers.
  • the aromatic ether or, where appropriate, the mixture of aromatic ethers consists, or is respectively essentially constituted, of 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene.
  • the acyl chloride(s) are chosen from the group consisting of isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, and their mixture.
  • the Lewis acid is aluminum trichloride.
  • a chain limiting agent is added during the process.
  • This chain limiting agent may be benzoyl chloride, p-fluorobenzoyl chloride, 3,5 difluorobenzene chloride, or their blend.
  • This chain limiting agent may in particular be benzoyl chloride, p-fluorobenzoyl chloride, or their mixture.
  • the progressive heating step is implemented at an average heating speed ranging from 0.70°C/minute to 2.2°C/minute, preferably at an average heating speed ranging from 0. 75°C/minute to 2.0°C/minute, and more preferably at an average heating speed ranging from 0.8°C/min to 1.8°C/min.
  • a mass fraction of reaction solvent at least equal to 0.15 is introduced before the end of the contacting step, the mass fraction being calculated by dividing the weight of reaction solvent having been introduced at the end of the contacting step relative to the total weight of reaction solvent having been introduced at the end of the polymerization.
  • the present invention also relates to a polyetherketoneketone having chain ends controlled by a chain limiter, verifying the following inequality: IV *FDC(LDC) > LIM; (eq.1) in which:
  • IV represents the inherent viscosity of the polymer, expressed in dl/g, as measured according to standard ISO 307-2009 applied to PEKK;
  • FDC(LDC) represents the molar concentration of the group resulting from the chain limiter relative to the total weight of the polymer, expressed in micro equivalent of chain limiter per gram of polymer;
  • LIM is a number equal to at least 40.
  • This polymer can be obtained by an electrophilic process, in particular by the electrophilic process according to the invention.
  • the chain limiter is a nucleophilic chain limiting agent chosen from the compounds of the following chemical formula: in which :
  • Xi represents a covalent bond, -O-, or -S-;
  • X2 represents, CeHsCO, or C6H5SO2; And, in which :
  • X3 represents a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms; or, the chain limiter is an electrophilic chain limiting agent chosen from the compounds of the following formula: in which :
  • X4 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, CeHsCO or C6H5SO2;
  • XN represents n groupings, n being an integer chosen between 2 and 5, each group being independently chosen from: an atom of halogen, an alkyl or alcoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a group Nitro, Cehsco or C6H5SO2.
  • the chain limiter is benzoyl chloride, p-fluorobenzoyl chloride, 3,5-difluoro benzoyl chloride, or a mixture thereof.
  • the chain limiter is benzoyl chloride, p-fluorobenzoyl chloride, or a mixture thereof.
  • the polyetherketoneketone has an inherent viscosity greater than or equal to 0.4 dl/g, preferably greater than or equal to 0.5 dl/g, preferably greater than or equal to 0.6 dl/g and more preferred greater than or equal to 0.7 dl/g, the inherent viscosity being measured at a concentration of 0.0005 g/mL in a 96.00% sulfuric acid solution at 25°C using a Ubbelohde type viscometer with suspended level according to ISO 307-2009.
  • the polyether ketone ketone has an inherent viscosity less than or equal to 2 dl/g, and preferably less than or equal to 1.5 dL/g.
  • the polyetherketoneketone has an inherent viscosity ranging from 0.98 dl/g to 1.4 dL/g.
  • the polyetherketoneketone does not include a dispersing agent.
  • the polyether ketone ketone according to the invention is in the form of a powder characterized in that the mass proportion of particles of size strictly greater than 630 micrometers is less than or equal to 25%, preferably less than or equal to 15 %, and more preferably less than or equal to 10%, as obtained by sieving using a sieve with a mesh size equal to 630 micrometers.
  • the polyether ketone ketone according to the invention is in the form of a powder characterized in that the mass proportion of particles of size strictly greater than 450 micrometers is less than or equal to 75%, preferably less than or equal to 50 %, more preferably less than or equal to 25%, more preferably still less than or equal to 20%, and most preferably less than or equal to 16%, as obtained by sieving using a mesh sieve equal to 450 micrometers.
  • the polyetherketoneketone powder has a packed density, as measured in the examples, greater than or equal to 200 kg/m 3
  • the polyetherketoneketone powder has a BET specific surface area of less than or equal to 4 m 2 /g.
  • polyetherketoneketones also called PEKK, prepared according to the process of the invention comprise at least 25% by moles, relative to the total number of moles of the repeating units of the polymer, of a repeating unit chosen from the group consisting of: also referred to as the isophthalic pattern or by the initial “I”;
  • the polyetherketoneketones manufactured according to the invention may comprise at least 30% by moles, or at least 40% by moles, or at least 50% by moles, or at least 60% by moles, or at least 70% by moles, or at least least 80% by moles, or at least 90% by moles, or 100% of the repeating units of formula (I) and/or of formula (II) relative to the total number of moles of the repeating units of the polymer.
  • the polyetherketoneketone comprises repeating units of formula (I) and of formula (II), these units are considered as a whole in relation to the total number of moles of the repeating units of the polymer.
  • the polyether ketone ketones according to the invention are essentially constituted, that is to say comprise at least 95% by mole, preferably at least 98% by mole, of repeating units of formula (I) and/ or of formula (II), considered where appropriate as a whole, relative to the total number of moles of the repeating units of the polymer.
  • the polyether ketone ketones according to the invention are essentially made up, or made up, of repeating units of formula (I) and/or of formula (II), the proportion of units of formula (II) relative to the patterns of formula (I), denoted T:l ratio being 50:50 to 100:0.
  • T:l ratio can be from 50:50 to 55:45, or from 55:45 to 65:35, or from 65:35 to 75:25, or from 75:25 to 85:15, or from 85 :15 to 95:5, 95:5 to 100:0.
  • the polyether ketone ketones are made up of repeating units of formula (I) and of formula (II), the proportion of units of formula (II) relative to the units of formula (I), denoted ratio T: l being from 55:45 to 95:5.
  • the polyether ketone ketones according to the invention are essentially constituted, or constituted, of repeating units (I) and/or (II), with a T: I ratio of 0:100 to 50:50.
  • the T:I ratio can be from 0:100 to 5:95, or from 5:95 to 10:90, or from 10:90 to 20:80, or from 20:80 to 30:70, or from 30 :70 to 40:60, or from 40:60 to 50:50.
  • the polymerization reaction involved is a polycondensation reaction involving an electrophilic substitution between one or more aromatic ethers with one or more acyl chlorides, in the presence of a Lewis acid and optionally a chain limiting agent in a reaction solvent.
  • the polymerization reaction is also precipitating because the polymer formed precipitates in the reaction mixture. Finally, it is exothermic. Hydrogen chloride is produced during polycondensation.
  • the inventors believe that the implementation of the process according to the invention, in particular the bringing into contact of the reagents so as to form a reaction mixture in which the 1,3-bis (4-phenoxybenzoyl) benzene and/or the 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene remain essentially in suspension, followed by a progressive heating step, making it possible to create a metastable state of the reaction mixture in which the 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl) benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene is found essentially in suspension.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to limit the formation of gels clogging the walls without having to resort to dispersing agents as described in the prior art, in particular in WO 9 523 821 and in US20120263953.
  • essentially “in suspension” or by “essentially unsolubilized” is meant the fact that 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, where appropriate considered as a whole, have a mass fraction of less than 2%, preferably less than 1%, preferably even less than 0.5%, more preferably less than 0.25%, and most preferably less than 0.1% of species solubilized in the reaction solvent relative to the total weight of species in the reaction solvent at a given time and at a given temperature.
  • the acyl chloride is preferably chosen from the group consisting of: terephthaloyl chloride, isophthaloyl chloride, phthaloyl chloride, phosgene, adipoyl dichloride, and compounds having the formula:
  • a is an integer ranging from 0 to 3;
  • V is chosen from: -O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, or -C((CH3)2)-;
  • Z is chosen from: -C(O)-, -SO2-, -C(O)-C6H4-C(O)-, -O-(CF2)qO-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2) q -, or C-(CH3)2-; and in which q is an integer ranging from 1 to 20.
  • acyl chlorides are easily hydrolyzable species and can in particular contain as impurities a certain quantity of hydrolyzed species if they are not stored and/or handled under appropriate conditions.
  • the acyl chlorides must not be brought into contact at any time with water and/or a humid atmosphere before being introduced into the reactor. It may therefore be advantageous to store the acyl chlorides in a sealed container without contact with ambient air, or alternatively in a container containing dry air.
  • the acyl chlorides can be maintained under a dry nitrogen atmosphere before being introduced into the reactor in order to avoid any contact with ambient air.
  • the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides used is preferably such that, 10 minutes after having introduced it at a reference concentration of 6.5% by weight in anhydrous reaction solvent, at a temperature of 20°C, the mixture obtained has a turbidity of less than 500 NTU (nephthalometric turbidity unit). Turbidity values are given in reference to a solvent sample not including acyl chloride.
  • the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides used is preferably such that, 10 minutes after having introduced it at a reference concentration of 6.5% by weight in anhydrous reaction solvent , at a temperature of 20°C, the mixture obtained has a turbidity of minus 200 NTU, preferably less than 100 NTU, very preferably less than 50 NTU, and more preferably less than 20 NTU.
  • the acyl chloride or the acyl chloride mixture essentially consists of, or consists of, terephthaloyl chloride, isophthaloyl chloride or a mixture of terephthaloyl chloride and isophthaloyl chloride.
  • the aromatic ether is 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene or a mixture of aromatic ethers comprising at least 50% by mole of a chosen aromatic ether among: 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene of formula: 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene of formula: or their mixture; relative to the total number of moles of aromatic ether(s).
  • the mixture of aromatic ethers comprises a mixture of 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene
  • the mixture of aromatic ethers comprises at least 50% in moles of 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene considered as a whole relative to the total number of moles of aromatic ethers.
  • the aromatic ether or the mixture of aromatic ethers comprises at least 60%, or at least 70%, or at least 80%, or at least 90%, or at least 95% in moles of 1 ,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, considered as a whole where appropriate, relative to the total number of moles of aromatic ether(s) ).
  • a mixture of aromatic ethers comprising in addition an ether chosen from 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene , another aromatic ether chosen from the list consisting of: diphenyl ether, 4,4'-diphenoxybenzophenone, 3,3'-diphenoxybenzophenone, 3,4'-diphenoxybenzophenone, or the product of the Friedel-Crafts electrophilic substitution reaction of two molecules, in particular two same molecules, chosen from: diphenyl ether, 4,4'-diphenoxybenzophenone, 3,3'-diphenoxybenzophenone, 3,4'-diphenoxybenzophenone with an acyl chloride molecule, the acyl chloride preferably being chosen from the list previously described (apart from isophthaloyl or terephthaloyl chloride in the case of diphenyl ether since the reaction gives 1,3-bis(
  • a mixture of aromatic ethers is used. It consists of: 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, considered as a whole where appropriate, and of: diphenyl ether and/or 4,4 '-diphenoxybenzophenone.
  • the mixture may comprise up to 20 mol%, preferably up to 10 mol% and more preferably up to 5 mol% of diphenyl ether and/or 4,4'-diphenoxybenzophenone, considered where appropriate in their together, relative to the total number of moles of aromatic ethers.
  • diphenyl ether and/or 4,4'-diphenoxybenzophenone in addition to: 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene makes it possible to increase the ratio of ether groups relative to the ketone groups in the polymer, in comparison with the embodiments where only 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoylbenzene are used.
  • a mixture of aromatic ethers is used. It consists of: 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoylbenzene and: diphenyl ether.
  • the mixture can comprise up to 20% by mole, preferably up to 10 mol%, more preferably up to 5 mol%, and most preferably up to 1 mol% of diphenyl ether relative to the total number of moles of aromatic ethers.
  • a mixture of aromatic ethers is used. It consists of 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and 1,4-bis(4-phenoxybenzoylbenzene.
  • a mixture of aromatic ethers is used. It consists of: 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and: diphenyl ether.
  • the mixture can comprise up to 20% by moles, preferably up to 10% by moles, more preferably up to 5% by moles, and so extremely preferred up to 1% by moles of diphenyl ether, relative to the total number of moles of aromatic ethers.
  • the aromatic ether is only 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene.
  • a mixture of aromatic ethers is used. It consists of: 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and: diphenyl ether.
  • the mixture may comprise up to 20 mol%, preferably up to 10 mol%, more preferably up to 5 mol%, and extremely preferably up to 1 mol% of diphenyl ether, relative to to the total number of moles of aromatic ethers.
  • the aromatic ether is only 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene.
  • the aromatic ether is only 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene.
  • a polyetherketoneketone having a T:l ratio of 50:50 to 100:0 can be obtained by mixing isophthaloyl and terephthaloyl chlorides and adjusting the ratio of isophthaloyl chloride/terephthaloyl chloride.
  • the acyl chloride is only terephthaloyl chloride.
  • a polyether ketone ketone having a T:l ratio of 50:50 to 100:0 can be obtained by mixing 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and adjusting the ratio 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene / 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene.
  • the aromatic ether is only 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene (respectively the acyl chloride is only isophthaloyl chloride).
  • a polyetherketoneketone having a T:I ratio of 0:100 to 50:50 can be obtained by adjusting the ratio of isophthaloyl chloride/terephthaloyl chloride (respectively by adjusting the ratio 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene/1 ,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene).
  • the Lewis acid can be chosen from the group consisting of: aluminum trichloride, aluminum tribromide, antimony pentachloride, antimony pentafluoride, indium trichloride, gallium trichloride, boron trichloride, boron trifluoride , zinc chloride, ferric chloride, stannic chloride, titanium tetrachloride, molybdenum pentachloride, and mixtures thereof.
  • only one type of Lewis acid is used in the polymerization reaction.
  • Lewis acids cited above aluminum trichloride, boron trichloride, aluminum tribromide, titanium tetrachloride, antimony pentachloride, ferric chloride, gallium trichloride and pentachloride of molybdenum are preferred.
  • Aluminum trichloride is particularly preferred.
  • the Lewis acid is added in solid form.
  • it can also be added as a suspension or colloid, i.e. as a heterogeneous mixture of solid Lewis acid particles in a solvent, or as a solution, i.e. as a homogeneous mixture in a solvent.
  • the solvent of the suspension/colloid or of the solution is advantageously the reaction solvent.
  • the Lewis acid used in the process according to the invention preferably has a degree of purity such that it comprises less than 0.1% by weight of insoluble material, and more preferably less than 0.05% by weight of material. insoluble, as measured gravimetrically, when introduced with stirring into water at a concentration of 11% by weight at 20°C and substantially dissolved.
  • the reaction solvent can be chosen from the group consisting of: ortho-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, ortho-difluorobenzene, and mixtures thereof.
  • ortho-dichlorobenzene trichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, and ortho-difluorobenzene are preferred.
  • Ortho-dichlorobenzene is particularly preferred.
  • the reaction solvent preferably contains less than 500 ppm by weight of water in order to limit the hydrolysis reaction of the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides.
  • the reaction solvent contains less than 250 ppm by weight of water, preferably less than 150 ppm by weight of water, more preferably less than 100 ppm by weight of water, and more preferably even less than 50 ppm by weight of water.
  • the aromatic ether or mixture of aromatic ethers also preferably contains less than 500 ppm by weight of water in order to limit the hydrolysis reaction of the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides .
  • the same preferred value ranges as for the reaction solvent apply mutatis mutandis to the aromatic ether or mixture of aromatic ethers.
  • the reaction solvent and the aromatic ether or the mixture of aromatic ethers comprise in total less than 500 ppm by weight of water in order to limit the hydrolysis reaction of the acyl chloride or of the mixture. acyl chlorides.
  • the same ranges of preferred values as for the reaction solvent apply mutatis mutandis to the reaction solvent and to the aromatic ether or mixture of aromatic ethers, considered as a whole.
  • the process advantageously comprises a preliminary drying step, that is to say reduction of the water content, of the reaction solvent and/or of: aromatic ether or mixture of aromatic ethers, before bringing them into contact with the acyl chloride or with the mixture of acyl chlorides.
  • Means of implementing this preliminary drying step include, for example, distillation of the chemical compounds, or bringing them into contact with a molecular sieve or even bringing them into contact with a dehydrating agent such as aluminum chloride in a small quantity. .
  • reaction medium The use of one or more chain limiting agents in the reaction medium is optional. Their addition allows better control of the degree of polymerization and therefore the viscosity of the polymer to be manufactured. It also allows better control of the ends of the polymer chains, and if necessary, ensures better stability, in particular better thermal stability, of the polymer.
  • An additional advantage of the process according to the invention compared to the processes of the prior art, in particular compared to those comprising the preparation of a cold pre-mixture and a dispersion of this pre-mixture in of the preheated reaction solvent, is that it makes it possible to obtain a polymer having a higher proportion at the end of polymer chains originating from the chain limiting agent for a given viscosity.
  • chain-limiting agents Two types can be used: a nucleophilic chain-limiting agent or an electrophilic chain-limiting agent.
  • the chain limiting agent is a nucleophilic chain limiting agent.
  • the nucleophilic chain limiting agent may in particular be chosen from the compounds of the following chemical formula: in which :
  • Xi represents: a covalent bond, -O-, or -S-;
  • X2 represents, CeHsCO, or C6H5SO2; or of the following chemical formula: in which :
  • X3 is a halogen, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the nucleophilic chain limiting agent is chosen from the group consisting of: 4-phenoxybenzophenone, 4-phenoxydiphenylsulfone, anisole, fluorobenzene, chlorobenzene, biphenyl, toluene, and their mixture.
  • a particularly advantageous nucleophilic chain limiting agent is 4-phenoxybenzophenone.
  • the chain limiting agent is an electrophilic chain limiting agent.
  • the electrophilic chain limiting agent may in particular be chosen from the compounds of the following formula:
  • the electrophilic chain limiting agent is chosen from the group consisting of: benzoyl chloride, acetyl chloride, 3,5-dichlorobenzoyl chloride, 3,5-difluoro benzoyl chloride, p- fluorobenzoyl, p-chlorobenzoyl chloride, p- methoxybenzoyl chloride, benzene sulfonyl chloride, p- chlorobenzene sulfonyl, p-methylbenzene sulfonyl chloride, 4-benzoyl-benzoyl chloride, and their mixture.
  • the chain limiting agent is an electrophilic chain limiting agent, chosen from benzoyl chloride, p-fluorobenzoyl chloride, 3,5-difluoro benzoyl chloride, or their mixture.
  • chain limiter agents are easy to dose since they are in liquid form at room temperature, have a low cost price and ensure good thermal stability for the polymer.
  • a chain limiting agent being benzoyl chloride is used.
  • a chain limiting agent being p-fluorobenzoyl chloride is used.
  • a chain limiting agent being 3,5-difluoro benzoyl chloride is used.
  • dispersing agent in the reaction medium is optional.
  • the process according to the invention generally makes it possible to avoid the use of such agents since it makes it possible to effectively minimize fouling within the reactor by increased control of the thermal within the reactor.
  • no dispersing agent is added to the reaction medium. This has several advantages in particular: it avoids overconsumption of the Lewis acid introduced and/or facilitates the recovery of the process effluents, in particular the effluent containing the Lewis acid.
  • the polymerization reaction being a polycondensation
  • the aromatic ether or the mixture of aromatic ethers is introduced into the reaction mixture under conditions substantially stoichiometric with respect to the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides.
  • the molar proportion of aromatic ether(s) relative to the acyl chloride(s) having been introduced in total into the reaction mixture at the end of the contacting step is preferably 0 .9: 1.1 to 1.1:0.9.
  • the aromatic ether(s) is/are introduced in excess relative to the acyl chloride(s), preferably with a molar ratio of ether( s) aromatic(s) relative to the acyl chloride(s) from 1.001 to 1.1.
  • a chain limiting agent it is preferentially an electrophilic chain limiting agent, for example, and advantageously, benzoyl chloride or p-fluorobenzoyl chloride or 3,5-difluoro benzoyl chloride.
  • the molar ratio of aromatic ether(s) relative to the reaction solvent(s) having been introduced in total into the reaction mixture at the end of the polymerization is preferably at least equal to 0.005, very preferably greater or equal to 0.008, and more preferably greater than or equal to 0.010.
  • the process according to the invention makes it possible to obtain polymer particles of a generally smaller size and with a generally more homogeneous distribution than the processes of the prior art comprising the preparation of a pre- cold mixing then dispersing this pre-mixture in preheated reaction solvent.
  • a more compact suspension of polymer particles in the reaction solvent can thus be obtained, which allows the process to be carried out in a generally lower quantity of reaction solvent.
  • the molar ratio of aromatic ether(s) relative to the reaction solvent(s) having been introduced in total into the reaction mixture at the end of the polymerization is greater or equal to 0.010, or greater than or equal to 0.011, or greater than or equal to 0.012, or greater than or equal to 0.013, or greater than or equal to 0.014, or greater than or equal to 0.015, or greater than or equal to 0.016, or greater than or equal at 0.17.
  • the molar ratio of aromatic ether(s) to to the reaction solvent(s) having been introduced in total into the reaction mixture at the end of the polymerization is preferably less than or equal to 0.030, very preferably less than or equal to 0.025 and extremely preferably less than or equal to 0.022 .
  • the molar ratio of aromatic ether(s) relative to the reaction solvent(s) introduced in total into the reaction mixture is from 0.005 to 0.030, preferably from from 0.008 to 0.025, and extremely preferably from 0.010 to 0.022.
  • the molar ratio in ether(s) aromatic(s) relative to the reaction solvent(s) introduced in total into the reaction mixture may in particular be from 0.011 to 0.022, from 0.012 to 0.022, from 0.013 to 0.022, from 0.014 to 0.022, from 0.015 to 0.022, 0.016 to 0.022, or 0.017 to 0.022.
  • the molar ratio of Lewis acid relative to the aromatic ether(s) having been introduced in total into the reaction mixture at the end of the contacting step is preferably 5.0 to 7, 0, and very preferably from 5.5 to 6.5.
  • the process according to the invention comprises bringing the chemical compounds into contact for the polymerization reaction. This step includes in particular bringing the reagents into contact: aromatic ether(s), acyl chloride(s), and Lewis acid, in all or part of the reaction solvent.
  • reaction mixture from the moment when all or part of aromatic ether(s), all or part of acyl chloride(s) and all or part of the Lewis acid are brought into contact in all or part of the solvent.
  • reaction mixture begins to exist at the moment when a polymerization could be initiated, that is to say when all or part of the aromatic ether(s), all or part of the chloride(s) acyl and all or part of the Lewis acid were brought into contact.
  • the contacting step ends when all of the aromatic ether or the mixture of aromatic ethers, the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides and the Lewis acid have been brought into contact. contact.
  • the reaction mixture at the end of the contacting step comprises all of the aromatic ether or the mixture of aromatic ethers, all of the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides, all of the Lewis acid, all or part of the reaction solvent, and optionally all or part of the chain limiter or the mixture of chain limiters.
  • the reaction mixture is maintained at a temperature To during the step of contacting the compounds, so as to ensure that 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, considered as a whole where appropriate, are essentially unsolubilized in the reaction solvent at the end of the contacting step.
  • the temperature To is advantageously less than or equal to 5°C. It is preferably less than or equal to 0°C, and very preferably less than or equal to -5°C.
  • all of the reaction solvent is introduced during the contacting step. This is particularly the case when the reaction solvent does not play a direct role in heating the reaction mixture until reaching the temperature T P.
  • the other part of the solvent can be, among other things, added just after the end of the contacting. and before, or at the beginning, of the progressive heating stage.
  • the other part of the solvent can be added during the progressive heating stage to contribute directly to the implementation of this stage.
  • reaction solvent preheated to a temperature higher than the temperature of the reaction mixture can be added to the latter so as to increase its temperature.
  • a mass fraction of 0.15 to 0.95 of solvent can be introduced before the end of the contacting step.
  • a mass fraction of 0.15 to 0.25, or of 0.25 to 0.40, or of 0.40 to 0.55, or of 0.55 to 0.70, or of 0.70 to 0.85, or 0.85 to 0.95 of the reaction solvent can be introduced before the end of the contacting step.
  • from 0.15 to 0.55, and preferably from 0.25 to 0.40, of the reaction solvent is introduced before the end of the contacting step.
  • These embodiments make it possible in particular to ensure that 1,3-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and/or 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, considered as a whole, are indeed essentially in the form of 'a suspension at the end of the contacting stage.
  • the different compounds, in particular the reagents can be added in two phases.
  • a first phase two of the reagents are mixed completely.
  • the third reagent is added entirely to the mixture previously obtained.
  • the medium can then be maintained at a temperature less than or equal to To between at the latest the start of the second phase where the third reagent begins to be added and the end of the second phase where the third reagent finishes being added.
  • said first phase comprises the preparation of a mixture comprising all of the aromatic ether or the mixture of aromatic ethers with all of the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides, in all or part of the reaction solvent.
  • the second phase includes the addition of all of the Lewis acid to the mixture obtained in the first phase.
  • said first phase comprises the preparation of a mixture comprising all of the acyl chloride or the mixture of acyl chlorides with all of the Lewis acid, in all or part of the solvent of reaction.
  • the second phase includes the addition of all of the aromatic ether or mixture of aromatic ethers to the mixture obtained in the first phase.
  • reaction solvent is introduced into the reactor.
  • aromatic ether or mixture of aromatic ethers is added and dispersed within the reaction solvent in the stirred reactor.
  • distillation is carried out as well as inerting of the reactor sky with nitrogen.
  • a dehydrating agent and in particular aluminum chloride in small quantities, can be added in a manner to eliminate the last traces of water.
  • the reaction of aluminum chloride with water forms an aluminum hydroxide and hydrogen chloride (according to this alternative, the medium contains from this stage aluminum chloride in very small quantities, even in the state of traces).
  • the acyl chloride or mixture of acyl chlorides is introduced into the reactor with stirring.
  • Lewis acid is introduced with stirring. Since the complexation of the Lewis acid with the acyl chloride(s) is an exothermic reaction, the Lewis acid is added slowly enough to the reactor so that the reaction mixture can be maintained at a lower temperature. or equal to 5°C.
  • the Lewis acid addition step can typically take anywhere from 15 minutes to 12 hours. On an industrial scale, the step of adding the Lewis acid preferably lasts from 25 minutes to 6 hours, and more preferably from 30 minutes to 4 hours.
  • This optional homogenization step can preferably last less than 15 minutes, or less than 10 minutes, or less than 5 minutes.
  • reaction solvent is introduced into the reactor.
  • distillation is implemented as well as inerting of the reactor sky with nitrogen.
  • a dehydrating agent and in particular a small quantity of aluminum chloride, can be added in order to eliminate the last traces of water.
  • the reaction of aluminum chloride with water forms aluminum hydroxide and hydrogen chloride (according to this alternative, the medium contains aluminum chloride in very small quantities from this stage).
  • the acyl chloride or mixture of acyl chlorides is introduced into the reactor with stirring.
  • Lewis acid is introduced with stirring. Since the complexation of the Lewis acid with the acyl chloride(s) is an exothermic reaction, the Lewis acid is added sufficiently slowly in the reactor so as to be able to maintain the reaction mixture at a temperature less than or equal to 5°C.
  • the Lewis acid addition step can typically take anywhere from 15 minutes to 12 hours. On an industrial scale, the step of adding the Lewis acid preferably lasts from 25 minutes to 6 hours, and more preferably from 30 minutes to 4 hours.
  • the aromatic ether or mixture of aromatic ethers is introduced so as to form the reaction mixture.
  • This optional homogenization step can preferably last less than 15 minutes, or less than 10 minutes, or less than 5 minutes.
  • the process according to the invention also comprises the polymerization of the reaction mixture, the polymerization being carried out, at least in part, at a temperature Tp greater than or equal to 50°C.
  • Tp is greater than or equal to 55°C, or greater than or equal to 60°C, or greater than or equal to 65°C, or greater than or equal to 70°C, or greater than or equal to 75°C, or greater than or equal to 80°C, or greater than or equal to 85°C.
  • the temperature Tp is generally less than or equal to 120°C in order to minimize parasitic reactions competing with the polymerization reaction. Preferably, the temperature Tp is less than or equal to 100°C. The temperature Tp may in particular be less than or equal to 95°C.
  • the temperature Tp can be chosen in a range going from 50°C to 65°C, or from 65°C to 70°C, or from 70°C to 75°C, or from 75°C to 80°C. , or from 80°C to 85°C, or from 85°C to 90°C, or from 90°C to 95°C, or from 95°C to 100°C, or from 100°C to 120° vs.
  • the reaction mixture is maintained, preferably with stirring, for a certain time, at the temperature Tp until the desired degree of polymerization is obtained.
  • the duration of maintaining the reaction mixture at the temperature Tp is shorter as Tp is high. This duration is generally 1 minute to 300 minutes, preferably from 5 minutes to 180 minutes, and extremely preferably from 10 minutes to 100 minutes.
  • the starting mixture is referred to as a product mixture.
  • the invention is characterized by the fact that the process comprises a progressive step of heating the reaction mixture until the polymerization reaction is accelerated, the progressive heating step being implemented at an average heating speed chosen in a range from 0.65°C/minute to 2.5°C/minute.
  • the progressive heating stage is preferably implemented at an average heating speed ranging from 0.70°C/minute to 2.2°C/minute, preferably at an average heating speed ranging from 0.75°C/minute. minute at 2.0°C/minute, and more preferably at an average heating speed ranging from 0.8°C/min to 1.8°C/min.
  • the progressive heating stage is implemented between an initial temperature Ti and a final temperature Tf, the temperatures Ti and Tf being such that: To Ti ⁇ Tf ⁇ T P.
  • T P -45 ⁇ Tf ⁇ T P or T P -35 ⁇ Tf ⁇ T P , or T P -25 ⁇ Tf — T P , or T P -15 ⁇ Tf — T P , or T P -10 ⁇ Tf T P .
  • Tf-Ti 25°C, Tf- > 30°C, or Tf- > 35°C, or Tf-Ti > 40°C.
  • the progressive heating stage can be implemented between To and T P.
  • the acceleration of the polymerization reaction is characteristic of the process according to the invention. It takes place around a temperature T*, which itself depends, at least in part, on the implementation of the progressive heating stage itself.
  • the temperature T* can be evaluated by the fact that the acceleration of the polymerization is marked by a sudden increase in the production of hydrogen chloride.
  • the temperature T* can be evaluated by the fact that the acceleration of the polymerization is marked by a sudden increase in the heat flux emitted by the reaction mixture.
  • Figure 1 represents the temperature of the double jacket (dotted line) for a double jacket reactor, such as that used for the implementation of the examples, as well as the temperature of the reaction mixture within the reactor ( solid curve), as a function of time.
  • a temperature ramp is imposed as a setpoint so as to obtain a temperature ramp within the reactor going from a temperature Ti to a temperature Tf.
  • the temperature T* corresponds to the temperature at which the temperature of the reaction mixture increases more quickly than the temperature imposed by the reactor temperature control means, forcing the reactor to temporarily cool the reaction mixture.
  • the temperature T* generally observable for the processes according to the invention is between 20°C and 80°C.
  • the temperature T* may in particular be from 20°C to 25°C, or from 25°C to 35°C, or from 35°C to 45°C or from 45°C to 55°C, or from 55°C at 65°C, or from 65°C to 75°C, or from 75°C to 80°C.
  • Ti ⁇ T*-10°C preferably Ti ⁇ T*-20°C, and extremely preferably Ti ⁇ T*-25°C.
  • T*+5°C ⁇ Tp preferably T*+10°C ⁇ Tp, and extremely preferably T*+15°C ⁇ Tp.
  • the progressive heating stage can be implemented through a succession of temperature stages, the temperature difference between each stage not exceeding 15°C, and preferably not exceeding 10°C. , and very preferably not exceeding 5°C. Successive levels can be obtained by successive addition of a small fraction of preheated reaction solvent.
  • the progressive heating stage is implemented with one or more temperature ramps at a heating rate ranging from 0.65°C/minute to 2.5°C/minute, preferably with a heating rate ranging from 0.70°C/minute to 2.2°C/minute, preferably with a heating rate ranging from 0.75°C/minute to 2.0°C/minute, and more preferably with a heating rate ranging from 0.8°C/min to 1.8°C/min.
  • Such temperature ramps can be obtained using heating means integrated into the reactor, by adding a fraction of the preheated reaction solvent, or a combination of these two means.
  • the reaction solvent can be preheated to a temperature which may be higher than the temperature Tp and be added to the reaction mixture, continuously or not.
  • the progressive heating step is implemented with a single temperature ramp at a heating rate ranging from 0.65°C/minute to 2.5°C/minute, preferably with a speed of heating ranging from 0.70°C/minute to 2.2°C/minute, preferably with a heating speed ranging from 0.75°C/minute to 2.0°C/minute, and more preferably with a heating rate ranging from 0.8°C/min to 1.8°C/min, between Ti and T f .
  • the progressive heating stage can be implemented with a single temperature ramp between -5°C and 120°C, or between -5°C and 100°C, or between -5°C. C and 95°C, or between -5°C and 90°C, or between - 5°C and 85°C, or between -5°C and 80°C, or between -5°C and 75°C, or between -5°C and 70°C, or between -5°C and 65°C, or between -5°C and 60°C, or between -5°C and 55°C, or between - 5°C and 50°C, or between 5°C and 120°C, or between 5°C and 100°C, or between 5°C and 95°C, or between 5°C and 90°C, or between 5°C and 85°C, or between 5°C and 80°C, or between 5°C and 75°C, or between 5°C and 70°C, or between 5°C and 65°C, or between 5°C and 60°C, or
  • a chain limiting agent In the embodiments where a chain limiting agent is used, it can be introduced before or during the polymerization.
  • the chain limiting agent is introduced in its entirety before reaching the temperature T*. Even more preferably, the chain limiting agent is introduced in its entirety before the implementation of the progressive heating step.
  • the chain limiting agent can be introduced in its entirety during the contacting of the reagents.
  • the chain limiting agent can advantageously be introduced before the introduction of the last reagent.
  • the process can be operated in a reactor or a succession of several reactors.
  • the contacting, the progressive heating step and the polymerization are implemented in a single reactor. According to certain embodiments, the contacting is implemented in a first reactor and the progressive heating step as well as the polymerization are implemented in a second reactor.
  • Reactors which can be used to implement the present invention may for example be glass reactors, enameled reactors or reactors having corrosion-resistant metallurgy.
  • the reactors preferably have means of controlling the temperature and means of measuring the temperature inside them.
  • the reactors may in particular include one or more temperature sensors within them and be configured to cool and/or heat the reaction medium.
  • the reactors which can be used to implement the present invention are preferably provided with a stirring device such as a mechanical stirrer (which may, for example, comprise one or more stirring wheels) or a recirculation loop with a pump.
  • a stirring device such as a mechanical stirrer (which may, for example, comprise one or more stirring wheels) or a recirculation loop with a pump.
  • the reaction mixture is preferably stirred during the contacting of the reagents, the progressive heating stage and the polymerization to allow good homogenization of the chemical compounds as well as homogeneous heat transfer within the reaction mixture.
  • the reactor which can be used to implement the progressive heating stage and the polymerization advantageously comprises a dual-flow stirring system making it possible to keep the reaction mixture moving, particularly at the level of the side walls of the reactor, as well as a turbine. bottom of the tank making it possible to keep the reaction mixture moving, particularly at the end of the tank wall, and thus avoiding accelerated clogging of the reactor.
  • the process of the invention may comprise purification of the polyether ketone ketone from the product mixture, in a manner known per se. This has for example already been described in document EP3655458.
  • the purification makes it possible in particular to separate the solvent, the catalyst, the unreacted reagents, as well as possible reaction by-products from the polymer as such.
  • the purification generally comprises a step of bringing the mixture of products into contact with a protic solvent, so as to recover a first phase comprising Lewis acid and a second phase comprising polyether ketone ketone.
  • the protic solvent may be an aqueous solution.
  • the aqueous solution may simply be water.
  • the aqueous solution may be an acidic solution, such as a hydrochloric acid solution.
  • the pH of the aqueous solution is not greater than 3, or not greater than 2. The dissociation of the polyetherketoneketone-Lewis acid complex is more effective when an acidic solution is used.
  • Solvent mixtures can also be used, such as an aqueous-organic solvent, for example an aqueous solution mixed with methanol, ethanol, isopropanol or acetic acid.
  • an aqueous-organic solvent for example an aqueous solution mixed with methanol, ethanol, isopropanol or acetic acid.
  • a mixture of an aqueous solution and an alcohol in particular methanol, ethanol, or isopropanol, comprising 95 to 60% by weight, preferably 80 to 95% by weight of alcohol, is used.
  • the polyetherketoneketone can then be recovered by solid/liquid separation of the second phase.
  • the solid/liquid separation is carried out by centrifugal filtration.
  • the content of dry solid material in the crude polyether ketone ketone product at the end of the solid/liquid separation step is preferably between 10% by weight and 90% by weight, more preferably between 20% and 80% by weight. and more preferably between 30% and 60% by weight.
  • the liquid effluents, containing the first phase and the second phase, can optionally be separated so as to be recovered separately, preferably by decantation, to possibly be reused.
  • a surfactant can be added to facilitate phase separation.
  • the first phase advantageously contains it in proportions adapted so that it can be directly recycled by use in a water treatment/sludge flocculation process.
  • the crude polyetherketoneketone product at the end of the previous solid/liquid separation step can be further purified by washing with one or more protic solvents.
  • the protic solvent at this stage is preferably water or an aqueous solution.
  • the protic solvent at this stage can also be an organic solvent, optionally mixed with water.
  • Linear or branched aliphatic alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol are particularly preferred organic solvents. These organic solvents can optionally be mixed with each other and/or with water.
  • a centrifugal filtration device is used, so that washing and solid/liquid separation can be carried out concomitantly in the device, without resuspension of the product.
  • the recovered solid is advantageously dried.
  • the drying step can be carried out in a conventional manner, for example at a temperature ranging from 100°C to 280°C, and under atmospheric pressure or, preferably, under reduced pressure, for example at a pressure of 30 mbar.
  • the polyether ketone ketone generally has a proportion of reaction solvent less than or equal to 50 ppm, preferably less than or equal to 25 ppm, and more preferably less than or equal to 15 ppm by weight, relative to the weight of polymer.
  • the polymer manufactured according to the process of the invention generally has an inherent viscosity, measured at a concentration of 0.0005 g/mL in a 96.00% (mass fraction) sulfuric acid solution at 25°C at using an Ubbelohde type viscometer with suspended level (inner diameter of the capillary of 1.03 mm) according to standard ISO 307-2009 applied to PEKK, from 0.4 to 2.0 dL/g, and preferably from 0.7 to 1.5 dL/g.
  • the polyetherketoneketone has an inherent viscosity of 0.4 to 0.5 dL/g, or 0.5 to 0.6 dL/g, or 0.6 to 0.7 dL/g, or from 0.7 to 0.8 dL/g, or from 0.8 to 0.9 dL/g, or from 0.9 to 1.0 dL/g, or from 1.0 dL/g to 1, 1 dL/g, or 1.1 to 1.2 dL/g, or 1.2 to 1.3 dL/g, or 1.3 to 1.4 dL/g, or 1.4 to 1.5 dL/g.
  • the polyetherketoneketone has an inherent viscosity of 0.98 dL/g to 1.4 dL/g.
  • the polyether ketone ketone manufactured according to the invention has the advantage of not containing dispersing agent(s), in particular those described WO 9 523 821 and in US 20120263953, in the form of impurity(s).
  • the polyetherketoneketone according to the invention therefore does not comprise benzoic acid or one of its derivatives, used as a dispersant, as described in US 20120263953.
  • the polyetherketoneketone does not in particular contain one of the following compounds: benzoic acid, acid methylbenzoic acid, sodium benzoate, magnesium benzoate, aluminum benzoate, methyl benzoate and benzene sulfonic acid.
  • polyether ketone ketone does not contain benzoic acid.
  • polyether ketone ketone according to the invention therefore also does not comprise any other polymer, used as a dispersant, such as the polymers described in WO 9 523 821.
  • Polyether ketone ketone in particular does not contain copolymers of aliphatic vinyl compounds and N-vinyl pyrolidone,
  • the polyetherketoneketone has , for a given viscosity, a high proportion at the end of chains originating from the limiting agent, compared to the polymers of the prior art.
  • Polyetherketoneketone preferentially verifies the following inequality:
  • IV represents the inherent viscosity of polyetherketoneketone as measured according to the ISO 307-2009 standard and expressed in dL/g
  • FDC(LDC) represents the molar concentration of the group resulting from the chain limiter relative to the total weight of the polymer, expressed in micro equivalent of limiter per gram of polymer, and
  • LIM is a limit value, equal to at least 40.
  • the value of LIM is equal to 40, or equal to 41, or equal to 42, or equal to 43, or equal to 44, or equal to 45, or equal to 46, or equal to 47, or equal to 48, or equal to 49, or equal to 50.
  • the polyetherketoneketone obtained according to the process of the invention is generally in the form of scales of fairly uniform size.
  • the polymer has few large scales. This is particularly advantageous for carrying out purification in an easier manner. Indeed, the extraction of aluminum chloride and/or impurities resulting from polymerization is simpler and more effective to carry out on particles of reduced size. In addition, drying can also be carried out more quickly.
  • the polyetherketoneketone scales form a powder for which the mass proportion of particles of size strictly greater than 630 micrometers is less than or equal to 25%, preferably less than or equal to 15%, and more preferably less than or equal to 10%, relative to the total weight of powder, as obtained by sieving using a sieve with a mesh size equal to 630 micrometers.
  • the polyetherketoneketone scales form a coarse powder for which the mass proportion of particles of size strictly greater than 450 micrometers is less than or equal to 75%, preferably less than or equal to 50%, more preferably less than or equal to 25%, more preferably still less than or equal to 20%, and most preferably less than or equal to 16%, relative to the total weight of powder, as obtained by sieving using a mesh sieve equal to 630 micrometers.
  • the polyetherketoneketone scales forming a coarse powder, have a packed density, as measured in the examples, greater than or equal to 200 kg/m 3 .
  • Sufficiently packed density high has several advantages depending on the intended uses. In granulation, this reduces the quantity of air introduced into the extruder and improves the melt stability of the polymer. In laser sintering, this allows, after grinding into a fine powder, to improve the cohesion of the powder bed.
  • the packed density generally remains less than 400 kg/ m3 . It may in particular be less than 350 kg/m 3 , or even less than or equal to 300 kg/m 3 .
  • the polyetherketoneketone scales, forming a coarse powder have a BET specific surface area less than or equal to 4 m 2 /g.
  • the specific surface area may in particular be less than or equal to 3 m 2 /g, or less than or equal to 2.5 m 2 /g. It generally remains greater than 0.1 m 2 /g. It may in particular be greater than or equal to 1 m 2 /g.
  • the molar proportion of 1,4-bis (4-phenoxybenzoylejbenzene compared to the mixture of terephthaloyl and isophthaloyl chlorides is equal to 1.03.
  • Benzoyl chloride was also added with stirring as a chain limiter in a molar proportion relative to 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene equal to 0.042.
  • reaction medium in reactor R2 was then cooled to -5°C.
  • Solid aluminum trichloride was added slowly, over approximately 45 minutes, into the reaction medium while stirring to form a reaction mixture, the temperature of the reaction mixture being maintained at a temperature around -5°C throughout. addition step.
  • the molar proportion of aluminum trichloride relative to 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene is equal to 6.3.
  • the temperature in reactor R2 was gradually increased according to a temperature ramp of 0.8°C/min until reaching a temperature of the reaction mixture equal to 90°C. The reaction mixture was then maintained at a temperature of 90°C for a period of 30 minutes.
  • the product mixture was then cooled to a temperature less than or equal to 50°C. It was purified by mixing with an aqueous solution of hydrochloric acid having a pH ⁇ 3 and solid/liquid separation using a filter. The crude polymer was then washed three times by resuspension then filtration, the washing solutions successively used being methanol, a hydrochloric acid solution and water.
  • the purified polymer was finally dried at 180°C for 48 hours under vacuum (30 mbar).
  • Example 2 corresponds to an experiment under the same conditions as those of Example 1, except that the benzoyl chloride was added in a molar proportion relative to 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene equal to 0.029 and that a temperature ramp at 1°C/min was implemented to bring the reaction mixture up to the final polymerization temperature of 90°C.
  • Example 3 corresponds to an experiment under the same conditions as those of example 1, except that a temperature ramp at 1.5°C/min was implemented.
  • Example 4 corresponds to an experiment under the same conditions as those of Example 2, except that a temperature ramp at 1.5°C/min was implemented.
  • Example 5 corresponds to an experiment under the same conditions as those of Example 3, except that the mass proportion 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene/ortho-dichlorobenzene is equal to 0.056 and the benzoyl chloride has was added in a molar proportion relative to 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene equal to 0.049.
  • Example 6 corresponds to an experiment in conditions similar to those of Example 1, except that a temperature ramp at 0.75°C/min was implemented.
  • reaction solvent was added fractionally in two times.
  • the first fraction (approximately 66%) was introduced with 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene and with the acid chlorides then was cooled to -5°C, before proceeding with the introduction of the trichloride aluminum.
  • the second fraction of solvent (approximately 33%) preheated to 125°C was added continuously during the implementation of the temperature ramp.
  • Comparative example 1 corresponds to an experiment under the same conditions as those of example 1 except that a temperature ramp at 0.6°C/min was implemented. Comparative example 2
  • Comparative Example 2 corresponds to an experiment under the same conditions as those of Example 1 except that a temperature ramp at 3.0°C/min was implemented and the benzoyl chloride was added in a molar proportion relative to 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene equal to 0.049.
  • Comparative Example 3 corresponds to an experiment under the same conditions as those of Example 3 except that the reaction medium was cooled and maintained at a temperature of 7°C for the step of bringing into contact with the trichloride of aluminum.
  • 1,4-bis(4-phenoxybenzoyl)benzene, ortho-dichlorobenzene, terephthaloyl and isophthaloyl chlorides, aluminum trichloride and benzoyl chloride were introduced into the reaction medium in the same proportion as in Example 2 but according to a method corresponding to the methods of the prior art consisting of dispersing a cold premix in preheated reaction solvent.
  • a fraction S 0.31 of ortho-dichlorobenzene (molar fraction of ortho-dichlorobenzene expressed relative to the total quantity of ortho-dichlorobenzene used for the polymerization reaction) and 1,4-bis(4- phenoxybenzoyl)benzene were first added with stirring to reactor R1.
  • reaction medium in reactor R1 was then cooled to -5°C.
  • Aluminum trichloride was added to the reaction medium with stirring, to form the reaction mixture, the temperature of the reaction mixture being maintained at a temperature around -5°C throughout the addition step.
  • Comparative Example 5 corresponds to an experiment under the same conditions as those of Comparative Example 4, except that benzoyl chloride was added in a molar proportion relative to 1,4-bis(4-phenoxybenzoylejbenzene equal to 0.035 .
  • R (%) 100 * rripoiymer / [0.996 rriEKKE + 0.651 (rriTci+ mac) +0.748 rriBzci ]; in which: ripolymer is the mass of polymer recovered at the end of the process; rriEKKE, rm-ci, mac. and rriBzci are the masses respectively of 1,4-bis (4-phenoxybenzoylbenzene, terephthaloyl chloride, isophthaloyl chloride and benzoyl chloride introduced into the reaction mixture.
  • the polymer was obtained in the form of porous scales. They were characterized by measuring viscosity, by evaluating the quantity of ends of benzoyl chains, by sieving analysis of their particle size distribution, by measuring their packed density and by measuring their specific surface area. .
  • IV inherent viscosity
  • the molar concentration of benzoyl chain ends (FDCBZ), expressed in microequivalents of benzoyl chain ends per gram of polymer, could be determined by NMR method.
  • the analysis was carried out by proton NMR (Avance 400 III HD, Avance 400 NEO).
  • the samples were solubilized at room temperature in dichloromethane-d2, with the addition of trifluoroacetic acid-d. All of the lines observed between 8.8 ppm and 6.8 ppm correspond to the protons of the polyetherketoneketone patterns. At 7.58 ppm, a line attributable to the b protons at the end of the benzoyl chain is highlighted. From the integration of all the lines of the spectrum and the integration of the line at 7.58 ppm, it is possible to determine the content at the end of the benzoyl chain of the polymer.
  • the particle size distribution of the scales, and in particular the proportion of scales of size strictly greater than 450 micrometers (%>450pm) and the proportion of scales of size strictly greater than 630 micrometers (%>630pm) was evaluated by sieving. More precisely, an AS200 digit CA® vibrating sieve marketed by the company Retsch was used with a sieve with a diameter of 200 mm and meshes adapted to the measured sizes (450 pm to measure the proportion of scales of size strictly greater than 450 micrometers and 630 pm to measure the proportion of scales of size strictly greater than 630 micrometers). The product to be sieved was placed on the upper sieve (approximately 60g) and the machine was set to have an amplitude of 2mm in intermittent mode activated (10s).
  • the sieving time was determined as follows: sieving is activated for a duration of 5 minutes at the end of which the sieve and the receptacle receiving the particles passing through the sieve are weighed. The whole thing is put back on the sieve for a period of 5 minutes. If the mass of the sieve does not change, the sieving is then finished. Otherwise, the sieving is repeated until the weighed masses are stable.
  • the packed density was measured according to the ISO 1068-1975(F) standard, adapted as follows. - Condition the powder for 24 hours at 23°C and 50% RH;
  • Vf corresponding to identical Vi volumes.
  • the packed density is the mass of powder introduced divided by Vf. It is expressed in kg/ m3 .
  • the specific surface area refers to the ratio of the actual surface area of a powder to the quantity of material in this powder. It is expressed in m 2 /g. It was measured by: degassing, adsorption of gaseous dinitrogen on the powder (scales), then determined using the Brunauer-Emmett-Tellery (BET) equation according to the ISO 9277:2022 standard.
  • BET Brunauer-Emmett-Tellery
  • Example 5 shows that the process according to the invention can be implemented at a higher concentration of the chemical compounds in the reaction solvent.
  • Example 4 shows that for a molar concentration at the end of the benzoyl chain added to the reaction mixture, the process according to the invention makes it possible to obtain a polymer having a higher viscosity, the prior art process consisting of preparing a cold reaction premix and dispersing it in preheated solvent.
  • the comparison shows that for a molar concentration at the end of the benzoyl chain added to the reaction mixture, the process according to the invention makes it possible to obtain a polymer having a higher proportion at the end of the chain coming from the chain limiting agent.
  • Example 6 Comparison of Example 6 with Example 1 shows that the reaction solvent can be introduced entirely when the reagents are brought into contact, or on the contrary in a fractional manner, part of the reaction solvent being able to advantageously be used to implement the progressive heating stage.
  • Comparison of Examples 1 to 6 with Comparative Examples 1 and 2 shows that the higher the temperature ramp, the lower the packed density of the scales obtained (Table 2). Furthermore, the comparison of examples 1 to 6, compared to comparative examples 3 and 5 shows that the packed density is higher for the coarse powder according to the invention compared to powders obtained by introducing cold pre-mixture into hot reaction solvent.
  • the initial complex viscosity (first measurement point after placing the sample and stabilization of the oven temperature after 5 minutes), at 380°C, 1 Hz, under dinitrogen, was measured for:
  • polyetherketoneketone according to Example 4 also having an inherent viscosity of 1.13 dl/g.
  • Polyether ketone ketone manufactured by a process using benzoic acid as a dispersing agent has an initial complex viscosity of 5380 Pa.s.
  • the polyetherketoneketone according to Example 4 has an initial complex viscosity of 1320 Pa.s. This shows that the use of a dispersing agent in the polyetherketoneketone manufacturing process and/or its residual presence in the polyetherketoneketone thus manufactured, has harmful consequences on the thermal stability of the polymer. Indeed, this shows a rapid increase in viscosity when the polymer is melted.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un polyéthercétonecétone comprenant : - la mise en contact d'un éther aromatique ou d'un mélange d'éthers aromatiques, comprenant au moins 50% en moles de 1,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, de 1,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène ou de leur mélange, par rapport au nombre total de moles en éther(s) aromatique(s), avec un chlorure d'acyle ou un mélange de chlorures d'acyle, et un acide de Lewis, dans tout ou partie d'un solvant de réaction, de sorte à former un mélange réactionnel, le 1,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène étant essentiellement non solubilisés dans le solvant de réaction à la fin de l'étape de mise en contact; et, - la polymérisation du mélange réactionnel, la polymérisation étant mise en œuvre, au moins en partie, à une température Tp supérieure ou égale à 50 °C; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape progressive de chauffage du mélange réactionnel jusqu'à atteindre une accélération de la réaction de polymérisation, l'étape progressive de chauffage étant mise en œuvre à une vitesse moyenne de chauffe choisie dans une gamme allant de 0,65°C/minute à 2,5°C/minute; un ou plusieurs agents limiteur de chaîne étant optionnellement ajoutés au cours du procédé.

Description

Description
Titre : Procédé de fabrication de polyéthercétonecétone
Domaine technique
L'invention concerne le domaine des polyéthercétonecétones.
Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de fabrication de polyéthercétonecétone par polymérisation précipitante, mis en œuvre par voie électrophile.
L’invention concerne également le polymère susceptible d’être obtenu par ce procédé.
Art antérieur
Il est connu, notamment de US 3,791 ,890, un procédé de fabrication électrophile de polyétheréthercétone à partir d’un mélange de chlorure d’isophtaloyle et de chlorure de téréphthaloyle (chlorures d’acyle), mis à réagir avec du diphényléther (éther aromatique), en présence de chlorure d’aluminium (acide de Lewis), et utilisant l’ortho-dichlorobenzène comme solvant de réaction.
L’exemple 3 de US 3,791 ,890 décrit la préparation d’un pré-mélange comprenant les chlorures d’acyle, le diphényléther et le chlorure d’aluminium dans une faible quantité d’ortho-dichlorobenzène (350 mL) à une température d’environ -5°C. La réaction est ensuite initiée par dispersion de ce pré-mélange dans une grande quantité d’ortho-dichlorobenzène (1250 mL) préchauffée à 100°C.
Cette séquence de préparation premièrement d’un pré-mélange à froid puis d’une dispersion du pré-mélange dans du solvant de réaction préchauffé permet d’effectuer une montée en température du mélange réactionnel extrêmement rapide. Bien que les mécanismes ayant lieu dans le milieu réactionnel ne sont pas entièrement compris, le document US 3,791 ,890 indique que cela permet de : séparer les particules de polymère en cours de formation, faciliter la réaction de polymérisation, et empêcher la coagulation des particules en une masse gélatineuse caractéristique de cette réaction de polymérisation.
Il est également connu, notamment de l’exemple 3 de US 4,816,556 que la séquence de préparation d’un pré-mélange à froid puis de la dispersion de ce dernier dans du solvant de réaction préchauffé peut aussi être mise en œuvre dans un procédé par voie électrophile alternatif de fabrication de polyétheréthercétone, dans lequel du 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène (éther aromatique) est mis à réagir avec un chlorure d’acyle, en présence de chlorure d’aluminium, et utilisant l’ortho-dichlorobenzène comme solvant de réaction.
En outre, l’exemple 3 de US 4,816,556 inclut l’utilisation de chlorure de benzoyle permettant de contrôler le poids moléculaire du polymère obtenu.
En pratique, les procédés des deux documents de brevets ci-dessus ne se sont pas révélés totalement efficaces et n’empêchent que partiellement le dépôt d’une masse gélatineuse au cours de la polymérisation sur les parois du réacteur et sur le système d’agitation, ce qui entraîne plusieurs désavantages.
Premièrement, cela provoque une diminution du rendement du procédé puisque ce gel est difficilement récupérable. Deuxièmement, cela rend le contrôle de la réaction de polymérisation plus compliqué puisque cela peut entraîner une dérive de la stœchiométrie des réactifs. Troisièmement, l’encrassement des parois diminue l’efficacité du transfert thermique entre les moyens de contrôle de température du réacteur et le milieu réactionnel, rendant le contrôle de la température au sein du réacteur plus compliqué. Quatrièmement, cela nécessite de mettre un œuvre un nettoyage souvent fastidieux du réacteur ce qui entraîne une diminution de la productivité des installations tout en générant des effluents liquides et solides à recycler et/ou détruire.
En outre, l’augmentation brusque de la température du milieu réactionnel implique un mauvais contrôle, au moins temporaire, de cette dernière, ce qui rend difficile une bonne répétabilité du procédé.
De plus, comme démontré en partie expérimentale de la présente demande, le polymère obtenu à l’aide de procédés selon les deux documents de brevets ci- dessus, se présente sous forme de grosses particules de tailles assez hétérogènes, ce qui rend notamment les étapes de purification plus compliquées à mettre en œuvre.
Enfin, comme démontré en partie expérimentale de la présente demande, le procédé selon les deux documents de brevets ci-dessus ne permet pas d’obtenir une bonne intégration de l’agent limiteur de chaîne en fin des chaînes polymériques pour une viscosité de polymère donnée. Il est aussi connu, notamment de WO 9 523 821 , l’ajout d’un dispersant du polymère permettant d’éviter la coagulation d’un produit polymérique collant.
Ce document explique que le produit polymérique collant est en fait dû au complexe formé par un polymère de faible poids moléculaire avec l’acide de Lewis formé au début de la réaction de polymérisation et qui précipite sous forme d’un gel qui recouvre les parois du réacteur et de l'agitateur.
Parmi les dispersants, le document de brevet désigne par exemple des composés ayant comme groupe pendant une fraction de formule :
Il est encore connu, notamment de US20120263953, l’utilisation d’agents de contrôle agissant comme dispersants, et notamment l’utilisation d’acide benzoïque et de ses dérivés.
L’ajout d’un dispersant présente néanmoins plusieurs désavantages. L’utilisation de certains dispersants, notamment ceux possédant une fraction de formule (0) comme illustrée ci-dessus, entraîne une surconsommation de l’acide de Lewis dans le procédé, ce dernier formant également un complexe avec le dispersant. En outre, cela complique la gestion des effluents du procédé, et notamment l’exploitation/recyclage de l’effluent contenant l’acide de Lewis. Enfin, le dispersant ne peut totalement être éliminé du polymère fabriqué et peut avoir un effet néfaste pour la stabilité thermique du polymère.
Pour finir, toujours dans le but d’éviter le phénomène de coagulation et d’encrassement du réacteur, le document EP 3 712 193 propose un procédé dans lequel un gaz inerte, notamment du diazote, est insufflé au sein du milieu réactionnel pendant la réaction de polymérisation. Ceci peut dans certains cas être préjudiciable à un contrôle fin de la température dans le milieu réactionnel et donc à la bonne répétabilité du procédé.
Ainsi, il existe actuellement un besoin d’améliorer le procédé de fabrication de polyéthercétonecétone afin de limiter encore davantage l’encrassement provoqué par, selon les connaissances actuelles, la coagulation de complexe oligomère- acide de Lewis. Il existe également un besoin de fournir un procédé de fabrication plus simple et/ou ayant une bonne répétabilité et/ou ayant un meilleur rendement et/ou étant plus efficace.
La présente invention propose un tel procédé palliant préférentiellement un ou plusieurs désavantages des procédés selon l’art antérieur, ainsi que des polymères susceptibles d’être obtenus par ce procédé.
Objectifs de l’invention
Un objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation, de proposer un procédé simple de mise en œuvre et permettant de limiter efficacement l’encrassement du réacteur de polymérisation.
Un autre objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation, d’augmenter le rendement du procédé de fabrication de polyéthercétonecétone.
Un autre objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation, d’augmenter l’efficacité du procédé de fabrication de polyéthercétonecétone, notamment permettant un nettoyage moins fréquent du réacteur.
Un autre objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation, de proposer un procédé autorisant un contrôle optimal des paramètres de réaction, notamment de la température à l’intérieur du réacteur.
Un autre objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation, de proposer un procédé autorisant un contrôle optimal du degré de polymérisation, ce qui est mesuré indirectement mais de manière usuelle par l’évaluation de la viscosité du polymère fabriqué.
Un autre objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation, de proposer un procédé autorisant un contrôle optimal de la chimie des fins de chaîne du polymère fabriqué.
Un autre objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation d’obtenir des particules de polymère de taille plus homogène et/ou de plus faible taille.
Résumé de l'invention
L’invention concerne un procédé de fabrication d'un polyéthercétonecétone comprenant : - la mise en contact d'un éther aromatique ou d’un mélange d’éthers aromatiques, comprenant au moins 50% en moles de 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, de 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène ou de leur mélange, par rapport au nombre total de moles en éther(s) aromatique(s), avec un chlorure d’acyle ou un mélange de chlorures d'acyle, et un acide de Lewis, dans tout ou partie d’un solvant de réaction, de sorte à former un mélange réactionnel. Le 1 ,3-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène sont essentiellement non solubilisés dans le solvant de réaction à la fin de l’étape de mise en contact ; et,
- la polymérisation du mélange réactionnel, la polymérisation étant mise en œuvre, au moins en partie, à une température Tp supérieure ou égale à 50 °C. Le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape progressive de chauffage du mélange réactionnel jusqu’à atteindre une accélération de la réaction de polymérisation, l’étape progressive de chauffage étant mise en œuvre à une vitesse moyenne de chauffe choisie dans une gamme allant de 0,65°C/minute à 2,5°C/minute.
Parmi les espèces chimiques introduites au cours du procédé, notamment pendant l’étape de mise en contact et/ou pendant la polymérisation, et/ou pendant l’étape progressive de chauffage, un ou plusieurs agents limiteur de chaîne peuvent optionnellement être ajoutés.
Selon certains modes de réalisation, le ou, le cas échéant, les chlorures d'acyles sont choisis dans le groupe constitué de : chlorure de téréphtaloyle, chlorure d'isophtaloyle, chlorure de phtaloyle, phosgène, dichlorure d'adipoyle, chlorure de tétrabromophtaloyle, et des composés ayant pour formule chimique : dans lesquelles a est un nombre entier allant de 0 to 3; V est choisi parmi -O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, or -C((CH3)2)-; Z est choisi parmi : -C(O)-, -SO2-, -C(O)-C6H4-C(O)-, -O-(CF2)q-O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, ou C-(CH3)2-; et dans lequel q est un nombre entier allant de 1 à 20. Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé. Ce mélange comprend en plus d’un éther aromatique choisi parmi le groupe constitué de : 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène , 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène, ou leur mélange, au moins un autre éther aromatique choisi parmi le groupe constitué de : diphényléther, 4,4’-diphénoxybenzophénone, 3,3’-diphénoxybenzophénone, 3,4’- diphénoxybenzophénone, les produits de la réaction par substitution électrophile de Friedel-Crafts de deux molécules, notamment deux mêmes molécules, choisies parmi : diphényl éther, 4,4’-diphénoxybenzophénone, 3,3’-diphénoxybenzophénone, 3,4’- diphénoxybenzophénone avec une molécule de chlorure d’acyle choisie parmi : le chlorure de phtaloyle, le phosgène, le dichlorure d'adipoyle, et les composés ayant pour formule chimique : dans lesquelles : a un nombre entier allant de 0 to 3 ;
V est choisi parmi : -O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, or -C((CH3)2)-; Z est choisi parmi : -C(O)-, -SO2-, -C(O)-C6H4-C(O)-, -O-(CF2)q-O-, -S-, -(CF2)q- -(CH2)q-, ou C-(CH3)2-; et dans lequel q est un nombre entier allant de 1 à 20 ; et, les produits de la réaction par substitution électrophile de Friedel-Crafts de deux molécules, notamment deux mêmes molécules, choisies parmi : 4,4’- diphénoxybenzophénone, 3,3’-diphénoxybenzophénone, et 3,4’- diphénoxybenzophénone avec une molécule de chlorure d’acyle choisie parmi : chlorure de téréphtaloyle et chlorure d'isophtaloyle.
Selon certains modes de réalisation, le solvant de réaction est choisi dans le groupe constitué de : ortho-dichlorobenzène, 1 ,2,4-trichlorobenzène, 1 ,2,3- trichlorobenzène, ortho-difluorobenzène, et leurs mélanges.
Selon certains modes de réalisation, l'acide de Lewis est choisi dans le groupe constitué de : trichlorure d'aluminium, tribromure d'aluminium, pentachlorure d'antimoine, pentafluorure d'antimoine, trichlorure d'indium, trichlorure de gallium, trichlorure de bore, trifluorure de bore, chlorure de zinc, chlorure ferrique, chlorure stannique, tétrachlorure de titane, pentachlorure de molybdène, et leurs mélanges.
Selon certains modes de réalisation, au moins un agent limiteur de chaîne est ajouté au cours du procédé.
L’agent limiteur de chaîne peut être un agent limiteur de chaîne nucléophile. Ce dernier est préférentiellement choisi parmi les composés de formule chimique suivante : dans laquelle :
Xi représente une liaison covalente, -O-, ou -S-, et
X2 représente, CeHsCO, ou C6H5SO2; et, dans laquelle :
X3 représente un atome d’halogène, un groupe alkyle, ou un groupe alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone;
Alternativement, ou en complément, l’agent limiteur de chaîne peut être un agent limiteur de chaîne électrophile. Ce dernier est préférentiellement choisi parmi les composés de formule suivante : dans lesquelles :
X4 représente un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2 ; ou de formule :
(XVIII), dans lesquelles :
Xn représente n groupements, n étant un entier choisi entre 2 et 5, chaque groupement étant indépendamment choisi parmi : un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2.
Selon certains modes de réalisation, le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) solvant(s) de réaction ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de la polymérisation est de : 0,005 à 0,030, préférentiellement de : 0,008 à 0,025, et de manière extrêmement préférée de : 0,010 à 0,022.
Selon certains modes de réalisation, un excès d’éther(s) aromatique(s) est mis à réagir avec le(s) chlorure(s) d'acyle. De manière avantageuse, le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) chlorure(s) d'acyle ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de l’étape de mise en contact étant préférentiellement de : 1 ,001 à 1 ,1.
Selon certains modes de réalisation, le ratio molaire en acide(s) de Lewis par rapport au(x) éther(s) aromatique(s) ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de l’étape de mise en contact est de : 5,0 à 7,0 et préférentiellement de : 5,5 à 6,5.
Selon certains modes de réalisation, le mélange réactionnel est maintenu au cours de l’étape de mise en contact à une température To inférieure ou égale à 5°C, préférentiellement inférieure ou égale à 0°C, et de manière davantage préférée inférieure ou égale à -5°C.
Selon certains modes de réalisation, la température Tp est inférieure ou égale à 120°C; et préférentiellement inférieure ou égale à 100°C.
Selon certains modes de réalisation, l’étape progressive de chauffage et la polymérisation sont mises en œuvre sous agitation, préférentiellement à l'aide d’un moyen d’agitation comprenant au moins un mobile à double flux.
Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé pour mettre en œuvre le procédé. Ce mélange d’éthers aromatiques est constitué d’un éther aromatique choisi parmi : 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, 1 ,3- bis(4-phénoxybenzoyl)benzène ou leur mélange; et d’un autre éther aromatique choisi parmi : diphényléther, 4,4’-diphénoxybenzophénone, ou leur mélange. Le mélange d’éthers aromatiques comprend jusqu’à 20% en moles, préférentiellement jusqu’à 10% en moles, et de manière davantage préférée jusqu’à 5% en moles dudit autre éther aromatique, par rapport au nombre total de moles d’éthers aromatiques.
Selon certains modes de réalisation, l’éther aromatique ou le cas échéant le mélange d’éthers aromatiques est constitué, ou est respectivement essentiellement constitué, de 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène.
Selon certains modes de réalisation, le ou les chlorures d’acyles sont choisis dans le groupe constitué de chlorure d'isophtaloyle, chlorure de téréphtaloyle, et leur mélange.
Selon certains modes de réalisation, l'acide de Lewis est le trichlorure d'aluminium.
Selon certains modes de réalisation, le solvant de réaction est l'ortho- dichlorobenzène.
Selon certains modes de réalisation, un agent limiteur de chaîne est ajouté au cours du procédé. Cet agent limiteur de chaîne peut être le chlorure de benzoyle, le chlorure de p-fluorobenzoyle, le chlorure de 3,5 difluorobenzène, ou leur mélange. Cet agent limiteur de chaîne peut notamment être le chlorure de benzoyle, le chlorure de p-fluorobenzoyle, ou leur mélange.
Selon certains modes de réalisation, l’étape progressive de chauffage est mise en œuvre à une vitesse moyenne de chauffe allant de 0,70°C/minute à 2,2°C/minute, préférentiellement à une vitesse moyenne de chauffe allant 0,75°C/minute à 2,0°C/minute, et de manière davantage préférée à une vitesse moyenne de chauffe allant de 0,8°C/min à 1 ,8°C/min.
Selon certains modes de réalisation, une fraction massique de solvant de réaction au moins égale à 0,15 est introduite avant la fin de l’étape de mise en contact, la fraction massique étant calculée en divisant le poids de solvant de réaction ayant été introduit à la fin de l’étape de mise en contact par rapport au poids total de solvant de réaction ayant été introduit à la fin de la polymérisation.
La présente invention concerne également un polyéthercétonecétone ayant des fins de chaînes contrôlées par un limiteur de chaîne, vérifiant l’inégalité suivante : IV *FDC(LDC) > LIM; (eq.1 ) dans laquelle :
IV représente la viscosité inhérente du polymère, exprimée en dl/g, telle que mesurée selon la norme ISO 307-2009 appliquée au PEKK ;
FDC(LDC) représente la concentration molaire du groupement issu du limiteur de chaîne par rapport au poids total du polymère, exprimée en micro équivalent de limiteur de chaine par gramme de polymère ;
LIM est un nombre égal à au moins 40.
Ce polymère est susceptible d’être obtenu par un procédé par voie électrophile, notamment par le procédé par voie électrophile selon l’invention.
Selon certains modes de réalisation, le limiteur de chaîne est un agent limiteur de chaîne nucléophile choisi parmi les composés de formule chimique suivante : dans laquelle :
Xi représente une liaison covalente, -O-, ou -S- ; et
X2 représente, CeHsCO, ou C6H5SO2 ; et, dans laquelle :
X3 représente un atome d’halogène, un groupe alkyle ou un groupe alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone ; ou, le limiteur de chaîne est un agent limiteur de chaîne électrophile choisi parmi les composés de formule suivante : dans lesquelles :
X4 représente un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2 ; et,
(XVII),
(XVIII), dans lesquelles :
Xn représente n groupements, n étant un entier choisi entre 2 et 5, chaque groupement étant indépendamment choisi parmi : un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO OU C6H5SO2.
Selon certains modes de réalisation, le limiteur de chaîne est le chlorure de benzoyle, le chlorure de p-fluorobenzoyle, le chlorure de 3,5-difluoro benzoyle, ou leur mélange.
Selon certains modes de réalisation, le limiteur de chaîne est le chlorure de benzoyle, le chlorure de p-fluorobenzoyle, ou leur mélange.
Selon certains modes de réalisation, le polyéthercétonecétone a une viscosité inhérente supérieure ou égale à 0,4 dl/g, préférentiellement supérieure ou égale à 0,5 dl/g, préférentiellement supérieure ou égale à 0,6 dl/g et de manière davantage préférée supérieure ou égale à 0,7 dl/g, la viscosité inhérente étant mesurée à une concentration de 0,0005 g/mL dans une solution d’acide sulfurique à 96,00% à 25°C à l’aide d’un viscosimètre de type Ubbelohde à niveau suspendu selon la norme ISO 307-2009.
Alternativement, ou de manière complémentaire, le polyéthercétonecétone a une viscosité inhérente inférieure ou égale à 2 dl/g, et préférentiellement inférieure ou égale à 1 ,5 dL/g.
Selon certains modes de réalisation, le polyéthercétonecétone a une viscosité inhérente allant de 0,98 dl/g à 1 ,4 dL/g.
Selon certains modes de réalisation, le polyéthercétonecétone ne comprend pas d’agent dispersant.
Selon certains modes de réalisation, le polyéthercétonecétone selon l’invention se présente sous forme d’une poudre caractérisée en ce que la proportion massique en particules de taille strictement supérieure à 630 micromètres est inférieure ou égale à 25%, préférentiellement inférieure ou égale à 15%, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 10%, telle qu’obtenue par tamisage à l’aide d’un tamis de maille égale à 630 micromètres.
Selon certains modes de réalisation, le polyéthercétonecétone selon l’invention se présente sous forme d’une poudre caractérisée en ce que la proportion massique en particules de taille strictement supérieure à 450 micromètres est inférieure ou égale à 75%, préférentiellement inférieure ou égale à 50%, plus préférentiellement inférieure ou égale à 25%, plus préférentiellement encore inférieure ou égale à 20%, et de manière la plus préférée inférieure ou égale à 16%, telle qu’obtenue par tamisage à l’aide d’un tamis de maille égale à 450 micromètres.
Selon certains modes de réalisation, la poudre de polyéthercétonecétone a une densité tassée, telle que mesurée dans les exemples, supérieure ou égale à 200 kg/m3
Selon certains modes de réalisation, la poudre de polyéthercétonecétone a une surface spécifique BET est inférieure ou égale à 4 m2/g.
Description détaillée de l’invention
Les polyéthercétonecétones, également appelés PEKK, préparés selon le procédé de l'invention comprennent au moins 25% en moles, par rapport au nombre total de moles des motifs de répétition du polymère, d'un motif de répétition choisi dans le groupe constitué de : encore désigné sous le nom de motif isophtalique ou par l’initiale « I » ;
(H), encore désigné sous le nom de motif téréphtalique ou par l’initiale « T » ; et, leur mélange.
Les polyéthercétonecétones fabriqués selon l’invention peuvent comprendre au moins 30% en moles, ou au moins 40% en moles, ou au moins 50% en moles, ou au moins 60% en moles, ou au moins 70% en moles, ou au moins 80% en moles, ou au moins 90% en moles, ou 100% des motifs de répétition de formule (I) et/ou de formule (II) par rapport au nombre total de moles des motifs de répétition du polymère.
Selon les modes de réalisation où le polyéthercétonecétone comprend des motifs de répétition de formule (I) et de formule (II), ces motifs sont considérés dans leur ensemble par rapport au nombre total de moles des motifs de répétition du polymère.
Selon certains modes de réalisation, les polyéthercétonecétones selon l’invention sont essentiellement constitués, c’est-à-dire comprennent au moins 95% en moles, préférentiellement au moins 98% en moles, des motifs de répétition de formule (I) et/ou de formule (II), considérés le cas échéant dans leur ensemble, par rapport au nombre total de moles des motifs de répétition du polymère.
Selon certains modes de réalisation, les polyéthercétonecétones selon l’invention sont essentiellement constitués, ou constitués, d’unités de répétition de formule (I) et/ou de formule (II), la proportion en motifs de formule (II) par rapport aux motifs de formule (I), notée rapport T:l étant de 50:50 à 100:0. Notamment le rapport T:l peut être de 50:50 à 55:45, ou de 55:45 à 65:35, ou de 65:35 à 75:25, ou de 75:25 à 85:15, ou de 85:15 à 95:5, 95:5 à 100 :0. Selon certains modes de réalisation, les polyéthercétonecétones sont constitués d’unités de répétition de formule (I) et de formule (II), la proportion en motifs de formule (II) par rapport aux motifs de formule (I), notée rapport T:l étant de 55:45 à 95 :5. Selon certains modes de réalisation, les polyéthercétonecétones selon l’invention sont essentiellement constitués, ou constitués, d’unités de répétition (I) et/ou (II), avec un rapport T: I de 0:100 à 50:50. Notamment le rapport T: I peut être de 0:100 à 5:95, ou de 5:95 à 10:90, ou de 10:90 à 20:80, ou de 20:80 à 30:70, ou de 30:70 à 40 :60, ou de 40 :60 à 50:50.
La réaction de polymérisation mise en jeu est une réaction de polycondensation impliquant une substitution électrophile entre un ou plusieurs éthers aromatiques avec un ou plusieurs chlorures d'acyles, en présence d'un acide de Lewis et optionnellement d’un agent limiteur de chaîne dans un solvant de réaction. La réaction de polymérisation est en outre précipitante du fait que le polymère formé précipite dans le mélange réactionnel. Elle est enfin exothermique. Du chlorure d’hydrogène est produit au cours de la polycondensation.
Sans être lié à la théorie, les inventeurs pensent que la mise en œuvre du procédé selon l’invention, notamment la mise en contact des réactifs de sorte à former un mélange réactionnel dans lequel le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène restent essentiellement en suspension, suivie par une étape progressive de chauffage, permet de créer un état métastable du mélange réactionnel dans lequel le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène se trouve(nt) essentiellement en suspension. Le maintien suffisamment longtemps du 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou du 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, considérés le cas échéant dans leur ensemble, sous forme non soluble dans le mélange réactionnel, permet que l’accélération de la réaction de polymérisation ait lieu à une température plus élevée que dans des conditions où on laisserait un équilibre thermodynamique s’établir. Ceci permet d’initier la réaction de polymérisation avec une cinétique rapide et donc de limiter la durée pendant laquelle le mélange réactionnel est essentiellement formé de chaînes polymériques de bas poids moléculaire, ces chaînes polymériques étant particulièrement aptes à coaguler et à former un gel encrassant les parois du réacteur et/ou le système d’agitation. Le procédé selon l’invention permet donc de limiter la formation de gels encrassant les parois sans avoir recours à des agents dispersants tels que décrits dans l’art antérieur, notamment dans WO 9 523 821 et dans US20120263953. On entend par essentiellement « en suspension » ou par « essentiellement non solubilisés » le fait que le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène, le cas échéant considérés dans leur ensemble, ont une fraction massique de moins de 2%, préférentiellement moins de 1 %, préférentiellement encore moins de 0,5%, plus préférentiellement moins de 0,25%, et de manière la plus préférée moins de 0,1 % d’espèce solubilisée dans le solvant de réaction par rapport au poids total en espèce dans le solvant de réaction à un moment donné et à une température donnée.
Le chlorure d'acyle est préférentiellement choisi dans le groupe constitué de : chlorure de téréphtaloyle, chlorure d'isophtaloyle, chlorure de phtaloyle, phosgène, dichlorure d'adipoyle, et des composés ayant pour formule :
dans lesquelles : a est un nombre entier allant de 0 to 3 ; V est choisi parmi : -O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, or -C((CH3)2)- ;
Z est choisi parmi : -C(O)-, -SO2-, -C(O)-C6H4-C(O)-, -O-(CF2)q-O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, ou C-(CH3)2- ; et dans lequel q est un nombre entier allant de 1 à 20.
Un certain nombre de mesures peuvent être prises pour garantir que le(s) chlorure(s) d’acyle utilisé(s) possède(nt) un degré de pureté satisfaisant. En effet, les chlorures d’acyle sont des espèces facilement hydrolysables et peuvent notamment contenir comme impuretés une certaine quantité d’espèces hydrolysées s’ils ne sont pas stockés et/ou manipulés dans des conditions appropriées. En particulier, les chlorures d’acyle ne doivent être mis en contact à aucun moment avec de l'eau et/ou une atmosphère humide avant d’être introduits dans le réacteur. Il peut ainsi être avantageux de conserver les chlorures d’acyle dans un récipient étanche sans contact avec l'air ambiant, ou alternativement dans un récipient contenant de l’air sec. Avantageusement, les chlorures d’acyle peuvent être maintenus sous atmosphère d'azote sec avant d’être introduits dans le réacteur afin d’éviter tout contact avec l’air ambiant.
Les formes hydrolysées des chlorures d’acyle sont difficiles à analyser et à quantifier. Il s'est avéré qu'une méthode pratique et rapide permettant de garantir le niveau de pureté des chlorures d’acyle consistait à les dissoudre dans un solvant, notamment un solvant de réaction, par exemple l’ortho-dichlorobenzène, et à analyser la turbidité du mélange. En effet, une valeur élevée de turbidité obtenue par ce test indique une quantité élevée de contaminants insolubles, principalement les formes hydrolysées.
En conséquence, le chlorure d’acyle ou le mélange de chlorures d’acyle utilisé est préférentiellement tel que, 10 minutes après l'avoir introduit à une concentration de référence de 6,5% en poids dans du solvant de réaction anhydre, à une température de 20°C, le mélange obtenu a une turbidité de moins de 500 UTN (unité de turbidité néphtalométrique). Les valeurs de turbidité sont données en référence à un échantillon de solvant ne comprenant pas de chlorure d’acyle.
Selon certains modes de réalisation, le chlorure d’acyle ou le mélange de chlorures d’acyle utilisé est préférentiellement tel que, 10 minutes après l'avoir introduit à une concentration de référence de 6,5% en poids dans du solvant de réaction anhydre, à une température de 20°C, le mélange obtenu a une turbidité de moins 200 UTN, préférentiellement moins de 100 UTN, très préférentiellement moins de 50 UTN, et de manière davantage préférée moins de 20 UTN.
Selon des modes de réalisation où le polyéthercétonecétone est essentiellement constitué, ou constitué, des motifs de répétition de formule (I) et/ou (II), le chlorure d’acyle ou le mélange chlorures d’acyle consiste essentiellement, ou consiste en, du chlorure de téréphtaloyle, du chlorure d'isophtaloyle ou un mélange de chlorure de téréphtaloyle et de chlorure d'isophtaloyle. L’éther aromatique est du 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène ou du 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène ou un mélange d’éthers aromatiques comprenant au moins 50% en moles d’un éther aromatique choisi parmi : le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène de formule : le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène de formule : ou leur mélange; par rapport au nombre total de moles d’éther(s) aromatique(s). Dans la cas où le mélange d’éthers aromatiques comprend un mélange de 1 ,3- bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et de 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, le mélange d’éthers aromatiques comprend au moins 50% en moles de 1 ,3-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène et de 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène considérés dans leur ensemble par rapport au nombre total de moles d’éthers aromatiques. Selon certains modes de réalisation, l’éther aromatique ou le mélange d’éthers aromatiques comprend au moins 60%, ou au moins 70%, ou au moins 80%, ou au moins 90%, ou au moins 95% en moles de 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou de 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, considérés le cas échéant dans leur ensemble, par rapport au nombre total de moles d’éther(s) aromatique(s).
Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé comprenant en plus d’un éther choisi parmi du 1 ,3-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène et/ou du 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, un autre éther aromatique choisi dans la liste constituée de : diphényl éther, 4,4’- diphénoxybenzophénone, 3,3’-diphénoxybenzophénone, 3,4’- diphénoxybenzophénone, ou le produit de la réaction par substitution électrophile de Friedel-Crafts de deux molécules, notamment deux mêmes molécules, choisies parmi : diphényl éther, 4,4’-diphénoxybenzophénone, 3,3’- diphénoxybenzophénone, 3,4’-diphénoxybenzophénone avec une molécule de chlorure d’acyle, le chlorure d’acyle étant préférablement choisi dans la liste précédemment décrite (hormis le chlorure d’isophtaloyle ou de téréphtaloyle dans le cas du diphényléther puisque la réaction donne du 1 ,3-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène et, respectivement, du 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène).
Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé. Il est constitué de : 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou de 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène, considérés le cas échéant dans leur ensemble, et de : diphényléther et/ou 4,4’-diphénoxybenzophénone. Le mélange peut comprendre jusqu’à 20% en moles, préférentiellement jusqu’à 10% en moles et de manière davantage préférée jusqu’à 5% en moles de diphényléther et/ou 4,4’- diphénoxybenzophénone, considérés le cas échéant dans leur ensemble, par rapport au nombre total de moles d’éthers aromatiques.
La présence de diphényléther et/ou de 4,4’-diphénoxybenzophénone en plus de : 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène permet d’augmenter le ratio des groupements éthers par rapport aux groupements cétones dans le polymère, en comparaison avec les modes de réalisation où seuls du 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou du 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyljbenzène sont utilisés.
Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé. Il est constitué de : 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou de 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyljbenzène et de : diphényléther. Le mélange peut comprendre jusqu’à 20% en moles, préférentiellement jusqu’à 10% en moles, de manière davantage préférée jusqu’à 5% en moles, et de manière extrêmement préférée jusqu’à 1 % en moles de diphényléther par rapport au nombre total de moles d’éthers aromatiques.
Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé. Il est constitué de 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et de 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyljbenzène.
Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé. Il est constitué de : 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et de : diphényléther. Le mélange peut comprendre jusqu’à 20% en moles, préférentiellement jusqu’à 10% en moles, de manière davantage préférée jusqu’à 5% en moles, et de manière extrêmement préférée jusqu’à 1 % en moles de diphényléther, par rapport au nombre total de moles d’éthers aromatiques.
Selon certains modes de réalisation, l’éther aromatique est uniquement du 1 ,4- bis(4-phénoxybenzoyl)benzène.
Selon certains modes de réalisation, un mélange d’éthers aromatiques est utilisé. Il est constitué de : 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et de : diphényléther. Le mélange peut comprendre jusqu’à 20% en moles, préférentiellement jusqu’à 10% en moles, de manière davantage préférée jusqu’à 5% en moles, et de manière extrêmement préférée jusqu’à 1 % en moles de diphényléther, par rapport au nombre total de moles d’éthers aromatiques.
Selon certains modes de réalisation, l’éther aromatique est uniquement du 1 ,3- bis(4-phénoxybenzoyl)benzène.
Selon certains modes de réalisation, l'éther aromatique est uniquement du 1 ,4- bis(4-phénoxybenzoyl)benzène. Un polyéthercétonecétone ayant un ratio T:l de 50:50 à 100:0 peut être obtenu grâce à un mélange de chlorures d’isophtaloyle et de téréphtaloyle et en ajustant le ratio chlorure d'isophtaloyle/chlorure de téréphtaloyle.
Selon certains modes de réalisation, le chlorure d'acyle est uniquement du chlorure de téréphtaloyle. Un polyéthercétonecétone ayant un ratio T:l de 50:50 à 100:0 peut être obtenu grâce à un mélange de 1 ,3-bis(4- phénoxybenzoyljbenzène et 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et en ajustant le ratio 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène / 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène.
De manière analogue, selon certains modes de réalisation, l'éther aromatique est uniquement du 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène (respectivement le chlorure d'acyle est uniquement du chlorure d’isophtaloyle). Un polyéthercétonecétone ayant un ratio T: I de 0:100 à 50:50 peut être obtenu en ajustant le ratio chlorure d'isophtaloyle/chlorure de téréphtaloyle (respectivement en ajustant le ratio 1 ,3- bis(4-phénoxybenzoyl)benzène/1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène).
L’acide de Lewis peut être choisi dans le groupe constitué de : trichlorure d'aluminium, tribromure d'aluminium, pentachlorure d'antimoine, pentafluorure d'antimoine, trichlorure d'indium, trichlorure de gallium, trichlorure de bore, trifluorure de bore, chlorure de zinc, chlorure ferrique, chlorure stannique, tétrachlorure de titane, pentachlorure de molybdène, et leurs mélanges. Préférentiellement, un seul type d'acide de Lewis est utilisé dans la réaction de polymérisation.
Parmi les acides de Lewis cités ci-dessus, le trichlorure d'aluminium, le trichlorure de bore, le tribromure d'aluminium, le tétrachlorure de titane, le pentachlorure d'antimoine, le chlorure ferrique, le trichlorure de gallium et le pentachlorure de molybdène sont préférés.
Le trichlorure d'aluminium est particulièrement préféré.
De préférence, l'acide de Lewis est ajouté sous forme de solide. Alternativement, il peut également être ajouté sous forme de suspension ou de colloïde, à savoir sous forme de mélange hétérogène de particules solides d'acide de Lewis dans un solvant, ou sous forme de solution, à savoir sous forme de mélange homogène dans un solvant. Le solvant de la suspension/colloïde ou de la solution est avantageusement le solvant de réaction.
Selon certaines variantes, l'acide de Lewis est ajouté sous une forme particulaire, telle que sous forme de poudre (ayant, par exemple, un Dv80 de moins de 1 mm et de préférence un Dv50 inférieur à 0,5 mm). Les paramètres Dv80 et Dv50 sont respectivement les tailles de particules aux 80ème et 50ème centiles (en volume) de la distribution granulométrique cumulée des particules d'acide de Lewis. Ces paramètres peuvent notamment être déterminés par tamisage.
L'acide de Lewis utilisé dans le procédé selon l'invention a de préférence un degré de pureté tel qu'il comprend moins de 0,1 % en poids de matière insoluble, et plus préférentiellement moins de 0,05 % en poids de matière insoluble, tel que mesuré par gravimétrie, lorsqu'il est introduit sous agitation dans de l’eau à une concentration de 11 % en poids à 20°C et sensiblement dissous.
Le solvant de réaction peut être choisi dans le groupe constitué de : ortho- dichlorobenzène, 1 ,2,4-trichlorobenzène, 1 ,2,3-trichlorobenzène, ortho- difluorobenzène, et leurs mélanges.
Parmi les solvants de réaction cités ci-dessus, l'ortho-dichlorobenzène, le trichlorobenzène, le 1 ,2,3-trichlorobenzene, et l'ortho-difluorobenzene sont préférés. L'ortho-dichlorobenzène est particulièrement préféré.
Le solvant de réaction contient de préférence moins de 500 ppm en poids d'eau afin de limiter la réaction d’hydrolyse du chlorure d’acyle ou du mélange de chlorures d’acyle. Avantageusement le solvant de réaction contient moins de 250 ppm en poids d'eau, de préférence moins de 150 ppm en poids d'eau, plus préférentiellement moins de 100 ppm en poids d'eau, et plus préférentiellement encore moins de 50 ppm en poids d'eau.
Dans des variantes préférées, l’éther aromatique ou le mélange d’éthers aromatiques contient également de préférence moins de 500 ppm en poids d'eau afin de limiter la réaction d’hydrolyse du chlorure d’acyle ou du mélange de chlorures d’acyle. Les mêmes plages de valeurs préférées que pour le solvant de réaction s’appliquent mutatis mutandis à l’éther aromatique ou au mélange d’éthers aromatiques.
Dans des variantes encore préférées, le solvant de réaction et l’éther aromatique ou le mélange d’éthers aromatiques comprennent en totalité moins de 500 ppm en poids d'eau afin de limiter la réaction d’hydrolyse du chlorure d’acyle ou du mélange de chlorures d’acyle. Les mêmes plages de valeurs préférées que pour le solvant de réaction s’appliquent mutatis mutandis au solvant de réaction et à l’éther aromatique ou au mélange d’éthers aromatiques, considérés dans leur ensemble.
Afin de garantir l’absence de traces d’eau dans le réacteur, le procédé comprend avantageusement une étape préliminaire de séchage, c'est-à-dire de réduction de la teneur en eau, du solvant de réaction et/ou de : l’éther aromatique ou du mélange d’éthers aromatiques, avant leur mise en contact avec le chlorure d’acyle ou avec le mélange de chlorures d’acyle. Des moyens de mise en œuvre de cette étape préliminaire de séchage incluent par exemple une distillation des composés chimiques, ou leur mise en contact avec un tamis moléculaire ou encore leur mise en contact avec un agent déshydratant tel que du chlorure d’aluminium en faible quantité.
L’utilisation d’un ou plusieurs agents limiteur de chaîne dans le milieu réactionnel est optionnelle. Leur ajout permet un meilleur contrôle du degré de polymérisation et donc de la viscosité du polymère à fabriquer. Il permet également un meilleur contrôle des fins de chaînes du polymère, et le cas échéant, permet d’assurer une meilleure stabilité, notamment une meilleure stabilité thermique, du polymère.
Un avantage supplémentaire du procédé selon l’invention par rapport aux procédés de l’art antérieur, notamment par rapport à ceux comprenant la préparation d’un pré-mélange à froid et une dispersion de ce pré-mélange dans du solvant de réaction préchauffé, est qu’il permet d’obtenir un polymère ayant une proportion en fin de chaînes polymériques issues de l’agent limiteur de chaîne plus élevée pour une viscosité donnée.
Deux types d’agents limiteur de chaîne peuvent être utilisés : un agent limiteur de chaîne nucléophile ou un agent limiteur de chaîne électrophile.
Selon certains modes de réalisation, l’agent limiteur de chaîne est un agent limiteur de chaîne nucléophile. L’agent limiteur de chaîne nucléophile peut notamment être choisi parmi les composés de formule chimique suivante : dans laquelle :
Xi représente : une liaison covalente, -O-, ou -S- ; et
X2 représente, CeHsCO, ou C6H5SO2 ; ou de formule chimique suivante : dans laquelle :
X3 est un halogène, un groupe alkyle ou un groupe alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone.
Préférentiellement, l’agent limiteur de chaîne nucléophile est choisi parmi le groupe constitué de : 4-phénoxybenzophénone, 4-phénoxydiphénylsulfone, anisole, fluorobenzène, chlorobenzène, biphényle, toluène, et leur mélange.
Un agent limiteur de chaîne nucléophile particulièrement avantageux est la 4- phénoxybenzophénone.
Selon certains modes de réalisation, l’agent limiteur de chaîne est un agent limiteur de chaîne électrophile. L’agent limiteur de chaîne électrophile peut notamment être choisi parmi les composés de formule suivante :
dans lesquelles : X4 représente : un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2 ; ou de formule suivante :
(XVIII), dans lesquelles : Xn représente n groupements, n étant un entier choisi entre 2 et 5, chaque groupement étant indépendamment choisi parmi : un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2. Préférentiellement, l’agent limiteur de chaîne électrophile est choisi parmi le groupe constitué de : le chlorure de benzoyle, le chlorure d’acétyle, le chlorure de 3,5-dichlorobenzoyle, le chlorure de 3,5-difluoro benzoyle, le chlorure de p- fluorobenzoyle, le chlorure de p-chlorobenzoyle, le chlorure de p- méthoxybenzoyle, le chlorure de benzène sulfonyle, le chlorure de p- chlorobenzène sulfonyle, le chlorure de p-méthylbenzène sulfonyle, le chlorure de 4-benzoyl-benzoyle, et leur mélange.
De manière avantageuse, l’agent limiteur de chaine est un agent limiteur de chaîne électrophile, choisi parmi le chlorure de benzoyle, le chlorure de p- fluorobenzoyle, le chlorure de 3,5-difluoro benzoyle, ou leur mélange. Ces agents limiteurs de chaîne sont faciles à doser puisqu’il se présentent sous forme liquide à température ambiante, ont un faible coût de revient et permettent d’assurer une bonne stabilité thermique au polymère.
Selon certains modes de réalisation, un agent limiteur de chaine étant le chlorure de benzoyle est utilisé.
Selon certains modes de réalisation, un agent limiteur de chaine étant le chlorure de p-fluorobenzoyle est utilisé.
Selon certains modes de réalisation, un agent limiteur de chaîne étant le chlorure de 3,5-difluoro benzoyle est utilisé.
L’utilisation d’agent dispersant dans le milieu réactionnel est optionnelle. Le procédé selon l’invention permet généralement de s’affranchir de l’utilisation de tels agents puisqu’il permet de minimiser efficacement l’encrassement au sein du réacteur par un contrôle accru de la thermique au sein du réacteur.
Selon des modes de réalisation préférés, aucun agent dispersant n’est ajouté au milieu réactionnel. Ceci présente notamment plusieurs avantages : cela évite une surconsommation de l’acide de Lewis introduit et/ou facilite la valorisation des effluents du procédé, notamment de l’effluent contenant l’acide de Lewis.
La réaction de polymérisation étant une polycondensation, l’éther aromatique ou le mélange d’éthers aromatiques est introduit dans le mélange réactionnel dans des conditions sensiblement stoechiométriques par rapport au chlorure d’acyle ou au mélange de chlorures d’acyle.
La proportion molaire d’éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) chlorure(s) d’acyle ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de l’étape de mise en contact est préférentiellement de 0,9 : 1 ,1 à 1 ,1 :0,9.
Selon des modes de réalisation avantageux, le(s) éther(s) aromatique(s) est/sont introduit(s) en excès par rapport au(x) chlorure(s) d’acyle, préférentiellement avec un ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) chlorure(s) d’acyle de 1 ,001 à 1 ,1. Dans ces modes de réalisation, si un agent limiteur de chaîne est utilisé, c’est préférentiellement un agent limiteur de chaîne électrophile, par exemple, et de manière avantageuse, du chlorure de benzoyle ou du chlorure de p-fluorobenzoyle ou du chlorure de 3,5-difluoro benzoyle.
Le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) solvant(s) de réaction ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de la polymérisation est préférentiellement au moins égal à 0,005, très préférentiellement supérieur ou égal à 0,008, et de manière davantage préférée supérieure ou égale à 0,010.
Comme détaillé par la suite, le procédé selon l’invention permet d’obtenir des particules de polymère d’une taille généralement plus faible et avec une distribution généralement plus homogène que les procédés de l’art antérieur comprenant la préparation d’un pré-mélange à froid puis une dispersion de ce pré-mélange dans du solvant de réaction préchauffé. Une suspension plus compacte de particules de polymère dans le solvant de réaction peut ainsi être obtenue, ce qui autorise une mise en œuvre du procédé dans une quantité généralement plus faible de solvant de réaction.
Ainsi, selon certains modes de réalisation, le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) solvant(s) de réaction ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de la polymérisation est supérieur ou égal à 0,010, ou supérieur ou égal à 0,011 , ou supérieur ou égal à 0,012, ou supérieur ou égal à 0,013, ou supérieur ou égal à 0,014, ou supérieur ou égal à 0,015, ou supérieur ou égal à 0,016, ou supérieur ou égal à 0,17.
A contrario, étant donné que moins le mélange réactionnel contient de solvant, plus il sera apte à former des encrassements au cours de la polymérisation, surtout en absence d’agent dispersant, le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) solvant(s) de réaction ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de la polymérisation est préférentiellement inférieur ou égal à 0,030, très préférentiellement inférieur ou égal à 0,025 et de manière extrêmement préférée inférieur ou égal à 0,022.
Ainsi, selon certains modes de réalisation, le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) solvant(s) de réaction introduit(s) au total dans le mélange réactionnel est de 0,005 à 0,030, préférentiellement de de 0,008 à 0,025, et de manière extrêmement préférée de 0,010 à 0,022. Le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) solvant(s) de réaction introduit(s) au total dans le mélange réactionnel peut notamment être de 0,011 à 0,022, de 0,012 à 0,022, de 0,013 à 0,022, de 0,014 à 0,022, de 0,015 à 0,022, de 0,016 à 0,022, ou de 0,017 à 0,022.
Le ratio molaire en acide de Lewis par rapport au(x) éther(s) aromatique(s) ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de l’étape de mise en contact est préférentiellement de 5,0 à 7,0, et très préférentiellement de 5,5 à 6,5. Le procédé selon l'invention comprend une mise en contact des composés chimiques pour la réaction de polymérisation. Cette étape comprend notamment la mise en contact des réactifs : éther(s) aromatique(s), chlorure(s) d’acyle, et acide de Lewis, dans tout ou partie du solvant de réaction. Ces différents composés peuvent en théorie être mélangés les uns aux autres dans n’importe quel ordre que ce soit, de telle sorte à ce qu’à la fin de l’étape de mise en contact le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène, considérés le cas échéant dans leur ensemble, soient essentiellement non solubilisés dans le solvant de réaction.
On parle au sens de l’invention de « mélange réactionnel », à partir du moment où tout ou partie d’éther(s) aromatique(s), tout ou partie de chlorure(s) d’acyle et tout ou partie de l’acide de Lewis sont mis en contact dans tout ou partie du solvant. Autrement dit, le « mélange réactionnel » commence à exister au moment où une polymérisation pourrait être initiée, c’est-à-dire quand tout ou partie d’éther(s) aromatique(s), tout ou partie de chlorure(s) d’acyle et tout ou partie de l’acide de Lewis ont été mis en contact.
L’étape de mise en contact prend fin quand l’ensemble de l’éther aromatique ou du mélange d’éthers aromatiques, du chlorure d’acyle ou du mélange de chlorures d’acyle et de l’acide de Lewis ont été mis en contact. Ainsi, le mélange réactionnel en fin d’étape de mise en contact comprend la totalité de l’éther aromatique ou du mélange d’éthers aromatiques, la totalité du chlorure d’acyle ou du mélange de chlorures d’acyle, la totalité de l’acide de Lewis, tout ou partie du solvant de réaction, et optionnellement tout ou partie du limiteur de chaîne ou du mélange de limiteurs de chaîne.
Selon certains modes de réalisation avantageux, le mélange réactionnel est maintenu à une température To au cours de l’étape de mise en contact des composés, de telle sorte à s’assurer que le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, considérés le cas échéant dans leur ensemble, soient essentiellement non solubilisés dans le solvant de réaction à la fin de l’étape de mise en contact.
La température To est avantageusement inférieure ou égale à 5°C. Elle est préférentiellement inférieure ou égale à 0°C, et très préférentiellement inférieure ou égale à -5°C.
Selon certains modes de réalisation, la totalité du solvant de réaction est introduite au cours de l’étape de mise en contact. Ceci est notamment le cas quand le solvant de réaction ne joue pas de rôle direct pour chauffer le mélange réactionnel jusqu’à atteindre la température TP.
Selon d’autres modes de réalisation, une partie seulement du solvant de réaction est introduite au cours de l’étape de mise en contact, l’autre partie du solvant pouvant être, entre autres, ajoutée juste après la fin de la mise en contact et avant, ou au début, de l’étape progressive de chauffage. Alternativement, ou en complément, l’autre partie du solvant peut être ajoutée au cours de l’étape progressive de chauffage pour contribuer directement à la mise en œuvre de cette étape. Autrement dit, du solvant de réaction préchauffé à une température supérieure à la température du mélange réactionnel peut être ajoutée à ce dernier de sorte à en augmenter la température.
Selon certains modes de réalisation, une fraction massique de 0,15 à 0,95 de solvant peut être introduite avant la fin de l’étape de mise en contact.
Selon certains modes de réalisation, une fraction massique de 0,15 à 0,25, ou de 0,25 à 0,40, ou de 0,40 à 0,55, ou de 0,55 à 0,70, ou de 0,70 à 0,85, ou de 0,85 à 0,95 du solvant de réaction peut être introduite avant la fin de l’étape de mise en contact.
Selon des modes de réalisation avantageux, de 0,15 à 0,55, et préférentiellement de 0,25 à 0,40, du solvant de réaction est introduite avant la fin de l’étape de mise en contact. Ces modes de réalisation permettent notamment de s’assurer que le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, considérés dans leur ensemble, sont bien essentiellement sous forme d’une suspension à la fin de l’étape de mise en contact. Selon des modes de réalisation avantageux, les différents composés, notamment les réactifs, peuvent être ajoutés en deux phases.
Dans une première phase, deux des réactifs sont mélangés en totalité. Dans une seconde phase, le troisième réactif est ajouté en totalité au mélange précédemment obtenu. Le milieu peut alors être maintenu à une température inférieure ou égale à To entre au plus tard le début de la deuxième phase où le troisième réactif commence à être ajouté et la fin de la deuxième phase où le troisième réactif finit d’être ajouté.
Selon un premier mode de réalisation, ladite première phase comprend la préparation d’un mélange comprenant la totalité de l’éther aromatique ou du mélange d’éthers aromatiques avec la totalité du chlorure d’acyle ou du mélange de chlorures d’acyle, dans tout ou partie du solvant de réaction. La deuxième phase comprend l’ajout de la totalité de l’acide de Lewis au mélange obtenu à la première phase.
Selon un deuxième mode de réalisation, ladite première phase comprend la préparation d’un mélange comprenant la totalité du chlorure d’acyle ou du mélange de chlorures d’acyle avec la totalité de l’acide de Lewis, dans tout ou partie du solvant de réaction. La deuxième phase comprend l’ajout de la totalité de l’éther aromatique ou du mélange d’éthers aromatiques au mélange obtenu à la première phase.
La section ci-dessous présente de manière détaillée ces deux modes de réalisation particulièrement avantageux de mise en œuvre de l’étape de mise en contact des composés chimiques dans un réacteur. Le procédé selon l’invention ne se limite aucunement à ces modes de réalisation donnés à titre illustratif.
Le premier mode de réalisation avantageux peut être mis en œuvre selon la séquence suivante :
Premièrement, une partie ou la totalité du solvant de réaction est introduite dans le réacteur. Deuxièmement, l’éther aromatique ou le mélange d’éthers aromatiques est ajouté et dispersé au sein du solvant de réaction dans le réacteur sous agitation. Troisièmement, afin de garantir l’absence de traces d’eau dans le réacteur, une distillation est mise en œuvre ainsi qu’un inertage du ciel du réacteur à l’azote. De manière alternative ou en complément, un agent déshydratant, et notamment du chlorure d’aluminium en faible quantité peut être ajouté de manière à éliminer les dernières traces d’eau. La réaction du chlorure d’aluminium avec l’eau forme un hydroxyde d’aluminium et du chlorure d’hydrogène (selon cette alternative, le milieu contient dès cette étape du chlorure d’aluminium en très faible quantité, voire à l’état de traces). Quatrièmement, le chlorure d’acyle ou le mélange de chlorures d’acyle est introduit dans le réacteur sous agitation. Cinquièmement, l’acide de Lewis est introduit sous agitation. La complexation de l’acide de Lewis au(x) chlorure(s) d’acyle étant une réaction exothermique, l’acide de Lewis est ajouté de manière suffisamment lente dans le réacteur de sorte à pouvoir maintenir le mélange réactionnel à une température inférieure ou égale à 5°C. L’étape d’ajout de l’acide de Lewis peut généralement durer de 15 minutes à 12 heures. A l’échelle industrielle, l’étape d’ajout de l’acide de Lewis dure préférentiellement de 25 minutes à 6 heures, et de manière davantage préférée de 30 minutes à 4 heures.
Une fois l’ensemble de l’acide de Lewis totalement introduit, une étape optionnelle d’homogénéisation du mélange réactionnel à une température inférieure ou égale à To peut être observée, le cas échéant. Cette étape optionnelle d’homogénéisation peut durer préférentiellement moins de 15 minutes, ou moins de 10 minutes, ou moins de 5 minutes.
Le deuxième mode de réalisation avantageux peut être mis en œuvre selon la séquence suivante :
Premièrement, une partie ou la totalité du solvant de réaction est introduite dans le réacteur. Deuxièmement, afin de garantir l’absence de traces d’eau dans le réacteur, une distillation est mise en œuvre ainsi qu’un inertage du ciel du réacteur à l’azote. De manière alternative ou en complément, un agent déshydratant, et notamment du chlorure d’aluminium en faible quantité peut être ajouté de manière à éliminer les dernières traces d’eau. La réaction du chlorure d’aluminium avec l’eau forme un hydroxyde d’aluminium et du chlorure d’hydrogène (selon cette alternative, le milieu contient dès cette étape du chlorure d’aluminium en très faible quantité).
Troisièmement, le chlorure d’acyle ou le mélange de chlorures d’acyle est introduit dans le réacteur sous agitation. Quatrièmement, l’acide de Lewis est introduit sous agitation. La complexation de l’acide de Lewis au(x) chlorure(s) d’acyle étant une réaction exothermique, l’acide de Lewis est ajouté de manière suffisamment lente dans le réacteur de sorte à pouvoir maintenir le mélange réactionnel à une température inférieure ou égale à 5°C. L’étape d’ajout de l’acide de Lewis peut généralement durer de 15 minutes à 12 heures. A l’échelle industrielle, l’étape d’ajout de l’acide de Lewis dure préférentiellement de 25 minutes à 6 heures, et de manière davantage préférée de 30 minutes à 4 heures.
Cinquièmement, une fois l’ensemble de l’acide de Lewis totalement introduit, l’éther aromatique ou le mélange d’éthers aromatiques est introduit de sorte à former le mélange réactionnel.
Une étape optionnelle d’homogénéisation du mélange réactionnel peut être observée, le cas échéant. Cette étape optionnelle d’homogénéisation peut durer préférentiellement moins de 15 minutes, ou moins de 10 minutes, ou moins de 5 minutes.
Le procédé selon l’invention comprend également la polymérisation du mélange réactionnel, la polymérisation étant mise en œuvre, au moins en partie, à une température Tp supérieure ou égale à 50°C. Une température de polymérisation suffisamment élevée permet une cinétique rapide de la réaction de polymérisation. Selon certains modes de réalisation, la température Tp est supérieure ou égale à 55°C, ou supérieure ou égale à 60°C, ou supérieure ou égale à 65°C, ou supérieure ou égale à 70°C, ou supérieure ou égale à 75°C, ou supérieure ou égale à 80°C, ou supérieure ou égale à 85°C.
La température Tp est généralement inférieure ou égale à 120°C afin de minimiser des réactions parasites concurrentes à la réaction de polymérisation. Préférentiellement, la température Tp est inférieure ou égale à 100°C. La température Tp peut notamment être inférieure ou égale à 95°C.
Avantageusement, la température Tp peut être choisie dans une gamme allant de 50°C à 65°C, ou de 65°C à 70°C, ou de 70°C à 75°C, ou de 75°C à 80°C, ou de 80°C à 85°C, ou de 85°C à 90°C, ou de 90°C à 95°C, ou de 95°C à 100°C, ou encore de 100°C à 120°C.
Le mélange réactionnel est maintenu, de préférence sous agitation, pendant un certain temps, à la température Tp jusqu’à obtenir le degré de polymérisation souhaité. La durée du maintien du mélange réactionnel à la température Tp est d’autant plus courte que Tp est élevée. Cette durée est généralement de 1 minute à 300 minutes, préférentiellement de 5 minutes à 180 minutes, et de manière extrêmement préférée de 10 minutes à 100 minutes.
Une fois que la réaction a été achevée au degré de polymérisation souhaité, le mélange de départ est désigné comme un mélange de produits.
L’invention se caractérise par le fait que le procédé comprend une étape progressive de chauffage du mélange réactionnel jusqu’à une accélération de la réaction de polymérisation, l’étape progressive de chauffage étant mise en œuvre à une vitesse moyenne de chauffe choisie dans une gamme allant de 0,65°C/minute à 2,5°C/minute.
L’étape progressive de chauffage est préférentiellement mise en œuvre à une vitesse moyenne de chauffe allant de 0,70°C/minute à 2,2°C/minute, préférentiellement à une vitesse moyenne de chauffe allant de 0,75°C/minute à 2,0°C/minute, et de manière davantage préférée à une vitesse moyenne de chauffe allant de 0,8°C/min à 1 ,8°C/min.
L’étape progressive de chauffage est mise en œuvre entre une température initiale Ti et une température finale Tf, les températures Ti et Tf étant telles que : To Ti < Tf < TP.
Selon certains modes de réalisation, To Ti < To+3O°C, ou To T < To+2O°C, ou To < T < To+15°C.
Selon certains modes de réalisation, TP-45 < Tf < TP, ou TP-35 < Tf < TP, ou TP-25 < Tf — TP, ou TP-15 < Tf — TP, ou TP-10 < Tf TP.
Selon certains modes de réalisation, Tf-Ti > 25° C, Tf- > 30°C, ou Tf- > 35°C, ou Tf-Ti > 40°C.
Selon des modes de réalisation particuliers, l’étape progressive de chauffage peut être mise en œuvre entre To et TP.
L’accélération de la réaction de polymérisation est caractéristique du procédé selon l’invention. Elle a lieu autour d’une température T*, qui elle-même dépend, au-moins en partie, de la mise en œuvre de l’étape progressive de chauffage elle- même.
La température T* peut être évaluée par le fait que l’accélération de la polymérisation est marquée par une augmentation soudaine de la production de chlorure d’hydrogène. Alternativement, la température T* peut être évaluée par le fait que l’accélération de la polymérisation est marquée par une augmentation soudaine du flux de chaleur émis par le mélange réactionnel.
Pour illustrer ce dernier point, la Figure 1 représente la température de la double enveloppe (ligne en pointillés) pour un réacteur double enveloppe, tel celui utilisé pour la mise en œuvre des exemples, ainsi que la température du mélange réactionnel au sein du réacteur (courbe pleine), en fonction du temps.
Une rampe de température est imposée en consigne de sorte à obtenir une rampe de températures au sein du réacteur allant d’une température Ti à une température Tf.
La température T* correspond à la température à laquelle la température du mélange réactionnel augmente plus rapidement que la température imposée par les moyens de contrôle de la température du réacteur, obligeant le réacteur à refroidir temporairement le mélange réactionnel.
Une conséquence de l’accélération de la polymérisation est l’augmentation très rapide de la viscosité du mélange réactionnel peu après avoir atteint la température T*
Il est estimé que la température T* généralement observable pour les procédés selon l’invention est entre 20°C et 80°C. La température T* peut notamment être de 20°C à 25°C, ou de 25°C à 35°C, ou de 35°C à 45°C ou de 45°C à 55°C, ou de 55°C à 65°C, ou de 65°C à 75°C, ou de 75°C à 80°C.
Selon certains modes de réalisation, Ti < T*-10°C, préférentiellement Ti < T*- 20°C, et de manière extrêmement préférée Ti < T*-25°C.
Selon certains modes de réalisation, T*+5°C < Tp, préférentiellement T*+10°C < Tp, et de manière extrêmement préférée T*+15°C < Tp.
Selon certains modes de réalisation, l’étape progressive de chauffage peut être mise en œuvre grâce à une succession de paliers de températures, la différence de température entre chaque palier n’excédant pas 15°C, et préférentiellement n’excédant pas 10°C, et très préférentiellement n’excédant pas 5°C. Des paliers successifs peuvent être obtenu par ajout successifs d’une faible fraction en solvant de réaction préchauffé.
Selon certains modes de réalisation, l’étape progressive de chauffage est mise en œuvre avec une ou plusieurs rampes de températures à une vitesse de chauffe allant de 0,65°C/minute à 2,5°C/minute, préférentiellement avec une vitesse de chauffe allant de 0,70°C/minute à 2,2°C/minute, préférentiellement avec une vitesse de chauffe allant de 0,75°C/minute à 2,0°C/minute, et de manière davantage préférée avec une vitesse de chauffe allant de 0,8°C/min à 1 ,8°C/min. De telles rampes en températures peuvent être obtenues grâce à des moyens de chauffage intégrés au réacteur, à l’ajout d’une fraction du solvant de réaction préchauffé, ou une combinaison de ces deux moyens.
Selon certains modes de réalisation, le solvant de réaction peut être préchauffé à une température pouvant être supérieure à la température Tp et être ajouté au mélange réactionnel, de manière continue ou non.
Selon certains modes de réalisation, l’étape progressive de chauffage est mise en œuvre avec une seule rampe de températures à une vitesse de chauffe allant de 0,65°C/minute à 2,5°C/minute, préférentiellement avec une vitesse de chauffe allant de 0,70°C/minute à 2,2°C/minute, préférentiellement avec une vitesse de chauffe allant de 0,75°C/minute à 2,0°C/minute, et de manière davantage préférée avec une vitesse de chauffe allant de 0,8°C/min à 1 ,8°C/min, entre Ti et Tf.
Selon des modes de réalisation particuliers, l’étape progressive de chauffage peut être mise en œuvre avec une seule rampe de températures entre -5°C et 120°C, ou entre -5°C et 100°C, ou entre -5°C et 95°C, ou entre -5°C et 90°C, ou entre - 5°C et 85°C, ou entre -5°C et 80°C, ou entre -5°C et 75°C, ou entre -5°C et 70°C, ou entre -5°C et 65°C, ou entre -5°C et 60°C, ou entre -5°C et 55°C, ou entre - 5°C et 50°C, ou entre 5°C et 120°C, ou entre 5°C et 100°C, ou entre 5°C et 95°C, ou entre 5°C et 90°C, ou entre 5°C et 85°C, ou entre 5°C et 80°C, ou entre 5°C et 75°C, ou entre 5°C et 70°C, ou entre 5°C et 65°C, ou entre 5°C et 60°C, ou entre 5°C et 55°C, ou entre 5°C et 50°C, ou entre 15°C et 120°C, ou entre 15°C et 100°C, ou entre 15°C et 95°C, ou entre 15°C et 90°C, ou entre 15°C et 85°C, ou entre 15°C et 80°C, ou entre 15°C et 75°C, ou entre 15°C et 70°C, ou entre 15°C et 65°C, ou entre 15°C et 60°C, ou entre 15°C et 55°C, ou entre 15°C et 50°C, ou entre 25°C et 120°C, ou entre 25°C et 100°C, ou entre 25°C et 95°C, ou entre 25°C et 90°C, ou entre 25°C et 85°C, ou entre 25°C et 80°C, ou entre 25°C et 75°C, ou entre 25°C et 70°C, ou entre 25°C et 65°C, ou entre 25°C et 60°C, ou entre 25°C et 55°C, ou entre 25°C et 50°C. Selon certains modes de réalisation, l’étape progressive de chauffage peut être mise en œuvre par une combinaison de paliers de températures, et de rampes de température par les moyens précités.
Dans les modes de réalisation où un agent limiteur de chaîne est utilisé, celui-ci peut être introduit avant ou au cours de la polymérisation.
Il peut être introduit en totalité en une fois, ou de manière fractionnée.
Avantageusement, l’agent limiteur de chaîne est introduit dans sa totalité avant d’atteindre la température T* Préférentiellement encore, l’agent limiteur de chaîne est introduit dans sa totalité avant la mise en œuvre de l’étape progressive de chauffage.
Selon certains modes de réalisation, l’agent limiteur de chaîne peut être introduit dans sa totalité au cours de la mise en contact des réactifs.
Notamment, dans les deux modes de réalisation de mise en contact des réactifs décrits de manière détaillée plus haut, l’agent limiteur de chaîne peut avantageusement être introduit avant l’introduction du dernier réactif.
Selon des modes de réalisation avantageux, le chlorure d’hydrogène produit au cours de la réaction de polymérisation est extrait du réacteur pendant la polymérisation de sorte à favoriser la réaction de polymérisation. A cette fin, tout ou partie de la polymérisation peut être mise en œuvre sous pression réduite, à une pression absolue inférieure ou égale à 900 mbar, ou inférieure ou égale à 800 mbar, ou inférieure ou égale à 700 mbar, ou inférieure ou égale à 600 mbar, ou inférieure ou égale à 500 mbar, ou inférieure ou égale à 400 mbar, ou inférieure ou égale à 300 mbar, ou inférieure ou égale à 200 mbar, ou inférieure ou égale à 100 mbar. Alternativement, ou en complément, un bullage d’un gaz inerte, par exemple de l’hélium, de l’argon de du diazote, est mis en œuvre dans le mélange réactionnel. Cette méthode n’est néanmoins pas préférée puisqu’elle crée des turbulences additionnelles dans le mélange réactionnel et rend le contrôle de la température au sein du réacteur plus difficile à contrôler.
Le procédé peut être opéré dans un réacteur ou une succession de plusieurs réacteurs.
Selon certains modes de réalisation, la mise en contact, l’étape progressive de chauffage et la polymérisation sont mises en œuvre dans un seul réacteur. Selon certains modes de réalisation, la mise en contact est mise en œuvre dans un premier réacteur et l’étape progressive de chauffage ainsi que la polymérisation sont mises en œuvre dans un deuxième réacteur.
Des réacteurs utilisables pour mettre en œuvre la présente invention peuvent par exemple être des réacteurs en verre, des réacteurs émaillés ou des réacteurs ayant une métallurgie résistante à la corrosion.
Les réacteurs disposent préférentiellement de moyens de contrôle de la température et de moyens de mesure de la température en leur intérieur. Les réacteurs peuvent notamment comprendre un ou plusieurs capteurs de températures en leur sein et être configurés pour refroidir et/ou chauffer le milieu réactionnel.
Les réacteurs utilisables pour mettre en œuvre la présente invention sont de préférence pourvus d'un dispositif d'agitation tel qu'un agitateur mécanique (qui peut, par exemple, comprendre un ou plusieurs mobiles d’agitation) ou une boucle de recirculation avec une pompe. Le mélange réactionnel est préférentiellement mis sous agitation au cours de la mise en contact des réactifs, de l’étape progressive de chauffage et de la polymérisation pour permettre une bonne homogénéisation des composés chimiques ainsi qu’un transfert thermique homogène au sein du mélange réactionnel.
Le réacteur utilisable pour mettre en œuvre l’étape progressive de chauffage et la polymérisation comprend avantageusement un système d’agitation à double flux permettant de maintenir le mélange réactionnel en mouvement, notamment au niveau des parois latérales du réacteur, ainsi qu’une turbine de fond de cuve permettant de maintenir le mélange réactionnel en mouvement, notamment au niveau de la paroi de fin de cuve, et évitant ainsi un encrassement accéléré du réacteur.
Après que la réaction de polymérisation a été achevée au degré de polymérisation souhaité, le procédé de l'invention peut comprendre une purification du polyéthercétonecétone à partir du mélange de produits, d’une manière connue en soi. Ceci a par exemple déjà été décrit dans le document EP3655458.
Cette purification permet en particulier de séparer le solvant, le catalyseur, les réactifs n'ayant pas réagi, ainsi que d’éventuels sous-produits de réaction du polymère en tant que tel. En particulier, la purification comprend généralement une étape de mise en contact du mélange de produits avec un solvant protique, de manière à récupérer une première phase comprenant l'acide de Lewis et une seconde phase comprenant le polyéthercétonecétone.
Le solvant protique peut être une solution aqueuse. La solution aqueuse peut être simplement de l'eau. Alternativement, la solution aqueuse peut être une solution acide, telle qu'une solution d'acide chlorhydrique. De préférence, le pH de la solution aqueuse n'est pas supérieur à 3, ou pas supérieur à 2. La dissociation du complexe polyéthercétonecétone-acide de Lewis est plus efficace lorsqu'une solution acide est utilisée.
On peut également utiliser des mélanges de solvants, comme un solvant aqueux- organique, par exemple une solution aqueuse mélangée à du méthanol, de l'éthanol, de l'isopropanol ou de l'acide acétique. Préférentiellement, un mélange d’une solution aqueuse et d’un alcool, notamment du méthanol, de l'éthanol, ou de l'isopropanol, comprenant 95 à 60 % en poids, de préférence 80 à 95 % en poids d'alcool, est utilisé.
La mise en contact du mélange de produits avec le solvant protique permet d’obtenir une première phase (contenant le solvant protique) et une seconde phase (contenant le solvant de réaction). L’acide de Lewis est principalement présent sous forme dissoute dans la première phase tandis que le polyéthercétonecétone est principalement présent sous forme précipitée dans la seconde phase.
Le polyéthercétonecétone peut ensuite être récupéré par une séparation solide/liquide de la seconde phase. De manière avantageuse, la séparation solide/liquide est mise en œuvre par filtration centrifuge.
La teneur en matière solide sèche en produit brut de polyéthercétonecétone à l'issue de l'étape de séparation solide / liquide est de préférence comprise entre 10 % en poids et 90 % en poids, de préférence encore entre 20% et 80 % en poids et de manière davantage préférée entre 30% et 60 % en poids.
Les effluents liquides, contenant la première phase et la deuxième phase, peuvent éventuellement être séparés de manière à être récupérés séparément, de préférence par décantation, pour être éventuellement réutilisée. Un agent tensioactif peut être ajouté afin de faciliter la séparation des phases. Quand l’acide de Lewis est le trichlorure d’aluminium, la première phase en contient avantageusement en proportions adaptées de telle sorte à ce qu’elle puisse être directement recyclée par utilisation dans un procédé de traitement des eaux / floculation de boues.
Selon des modes de réalisation préférés, le produit brut de polyéthercétonecétone à l'issue de l'étape de séparation solide / liquide précédente peut être encore davantage purifié par lavage avec un ou plusieurs solvants protiques.
Le solvant protique à ce stade est de préférence l'eau ou une solution aqueuse. Toutefois, dans d'autres variantes, le solvant protique à ce stade peut aussi être un solvant organique, éventuellement mélangé à de l'eau. Les alcools aliphatiques linéaires ou ramifiés tels que le méthanol, l'éthanol et l'isopropanol sont des solvants organiques particulièrement préférés. Ces solvants organiques peuvent éventuellement être mélangés à les uns avec les autres et/ou avec de l'eau.
Après l'étape de lavage ou concomitamment à l'étape de lavage, une autre étape de séparation solide / liquide peut être réalisée.
Selon un mode de réalisation avantageux, on utilise un dispositif de filtration centrifuge, de sorte que le lavage et la séparation solide/liquide puissent être réalisés de manière concomitante dans le dispositif, sans remise en suspension du produit.
Après la dernière séparation solide / liquide, le solide récupéré est avantageusement séché.
L'étape de séchage peut être réalisée de manière classique, par exemple à une température allant de 100°C à 280°C, et sous pression atmosphérique ou, de préférence, sous pression réduite, par exemple à une pression de 30 mbar. Après séchage, le polyléthercétonecétone a généralement une proportion en solvant de réaction inférieure ou égale à 50 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 25 ppm, et de manière davantage préférée inférieure ou égale à 15 ppm en poids, par rapport au poids de polymère.
Le polymère fabriqué selon le procédé de l’invention a généralement une viscosité inhérente, mesurée à une concentration de 0,0005 g/mL dans une solution d’acide sulfurique à 96,00% (fraction massique) à 25°C à l’aide d’un viscosimètre de type Ubbelohde à niveau suspendu (diamètre intérieur du capillaire de 1 ,03 mm) selon la norme ISO 307-2009 appliquée au PEKK, de 0,4 à 2,0 dL/g, et préférentiellement de 0,7 à 1 ,5 dL/g.
Selon certains modes de réalisation, le polyéthercétonecétone a une viscosité inhérente de 0,4 à 0,5 dL/g, ou de 0,5 à 0,6 dL/g, ou de 0,6 à 0,7 dL/g, ou de 0,7 à 0,8 dL/g, ou de 0,8 à 0,9 dL/g, ou de 0,9 à 1 ,0 dL/g, ou de 1 ,0 dL/g à 1 ,1 dL/g, ou de 1 ,1 à 1 ,2 dL/g, ou de 1 ,2 à 1 ,3 dL/g, ou de 1 ,3 à 1 ,4 dL/g, ou de 1 ,4 à 1 ,5 dL/g.
Selon des modes de réalisation particuliers, le polyéthercétonecétone a une viscosité inhérente de 0,98 dL/g à 1 ,4 dL/g.
Le polyéthercétonecétone fabriqué selon l’invention a pour avantage de ne pas contenir d’agent(s) dispersant(s), notamment ceux décrits WO 9 523 821 et dans US 20120263953, sous forme d’impureté(s).
Le polyéthercétonecétone selon l’invention ne comprend donc pas d’acide benzoïque ou l’un de ses dérivés, utilisé comme dispersant, tel que décrit dans US 20120263953. Le polyéthercétonecétone ne contient notamment pas l’un des composés suivants : acide benzoïque, acide méthylbenzoïque, sodium benzoate, benzoate de magnésium, benzoate d'aluminium, méthyl benzoate et acide benzène sulfonique. Le polyéthercétonecétone ne contient en particulier pas d’acide benzoïque.
Le polyéthercétonecétone selon l’invention ne comprend donc pas non plus d’autre polymère, utilisé comme dispersant, tels les polymères décrits dans WO 9 523 821 . Le polyéthercétonecétone ne contient notamment pas de copolymères de composés vinyliques aliphatiques et N-vinyl pyrolidone,
Dans les modes de réalisation où un agent limiteur de chaîne est utilisé dans le procédé de fabrication du polyéthercétonecétone, par exemple le chlorure de benzoyle, le chlorure de p-fluorobenzoyle, ou encore le chlorure de 3,5-difluoro benzoyle, le polyéthercétonecétone a, pour une viscosité donnée, une proportion élevée en fin de chaînes issues de l’agent limiteur, par rapport aux polymères de l’art antérieur.
Le polyéthercétonecétone vérifie préférentiellement l’inégalité suivante :
IV *FDC(LDC) > LIM; dans laquelle :
IV représente la viscosité inhérente du polyéthercétonecétone telle que mesurée selon la norme ISO 307-2009 et exprimée en dL/g,
FDC(LDC) représente la concentration molaire du groupement issu du limiteur de chaîne par rapport au poids total du polymère, exprimée en micro équivalent de limiteur par gramme de polymère, et
LIM est une valeur limite, égale à au moins 40.
Selon certains modes de réalisation la valeur de LIM est égale à 40, ou égale à 41 , ou égale à 42, ou égale à 43, ou égale à 44, ou égale à 45, ou égale à 46, ou égale à 47, ou égale à 48, ou égale à 49, ou égale à 50.
Le polyéthercétonecétone obtenu selon le procédé de l’invention se présente généralement sous forme d’écailles de taille assez homogène. Notamment, et de manière avantageuse, le polymère présente peu d’écailles de grande taille. Ceci est notamment avantageux pour mettre en œuvre la purification de manière facilitée. En effet, l’extraction du chlorure d’aluminium et/ou d’impuretés issues de la polymérisation est plus simple et plus efficace à mettre en œuvre sur des particules de taille réduite. En outre, le séchage peut également être mis en œuvre de manière plus rapide.
Selon certains modes de réalisation, les écailles de polyéthercétonecétone forment une poudre pour laquelle la proportion massique en particules de taille strictement supérieure à 630 micromètres est inférieure ou égal à 25%, préférentiellement inférieure ou égal à 15%, et plus préférentiellement inférieure ou égal à 10%, par rapport au poids total de poudre, telle qu’obtenue par tamisage à l’aide d’un tamis de maille égale à 630 micromètres.
Selon certains modes de réalisation, les écailles de polyéthercétonecétone forment une poudre grossière pour laquelle la proportion massique en particules de taille strictement supérieure à 450 micromètres est inférieure ou égale à 75%, préférentiellement inférieure ou égal à 50%, plus préférentiellement inférieure ou égal à 25%, plus préférentiellement encore inférieure ou égal à 20%, et de manière la plus préférée inférieure ou égale à 16%, par rapport au poids total de poudre, telle qu’obtenue par tamisage à l’aide d’un tamis de maille égale à 630 micromètres.
Selon certains modes de réalisation, les écailles de polyéthercétonecétone, formant une poudre grossière, ont une densité tassée, telle que mesurée dans les exemples, supérieure ou égale à 200 kg/m3. Une densité tassée suffisamment élevée présente plusieurs avantages selon les utilisations envisagées. En granulation, cela permet de diminuer la quantité d’air introduite dans l’extrudeuse et d’améliorer la stabilité en fondu du polymère. En frittage laser, cela permet après broyage en une poudre fine, d’améliorer la cohésion du lit de poudres. La densité tassée reste généralement inférieure à 400 kg/m3. Elle peut notamment être inférieure à 350 kg/m3 , ou encore inférieure ou égale à 300 kg/m3.
En outre, selon certains modes de réalisation, les écailles de polyéthercétonecétone, formant une poudre grossière, ont une surface spécifique BET inférieure ou égale à 4 m2/g. La surface spécifique peut notamment être inférieure ou égale à 3 m2/g, ou inférieure ou égale à 2,5 m2/g. Elle reste généralement supérieure à 0,1 m2/g. Elle peut notamment être supérieure ou égale à 1 m2/g.
Exemples
Exemple 1
Un réacteur (R2) double enveloppe équipé d’une agitation comprenant « 2 mobiles superposés double flux » et d’un système d’inertage sous un flux d’azote dans le ciel a été utilisé.
De l'ortho-dichlorobenzène et du 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyle)benzène ont d'abord été ajoutés sous agitation dans le réacteur R2 dans une proportion massique 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyle)benzène/ortho-dichlorobenzène égale à 0,041.
Une distillation sous vide dynamique (90°C, 150 mbar) ainsi qu’un inertage à l’azote ont été mis en œuvre afin d'éliminer toute trace d’eau résiduelle dans le réacteur.
Un mélange de chlorures de téréphtaloyle et d'isophtaloyle, dans une proportion molaire chlorure de téréphtaloyle par rapport à chlorure d’isophtaloyle égale à 0,45, a ensuite été ajouté sous agitation au milieu réactionnel de sorte à être en quantité sensiblement équimolaire, mais en léger défaut par rapport au 1 , 4-bis(4- phénoxybenzoylejbenzène. La proportion molaire en 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoylejbenzène par rapport par rapport au mélange de chlorures de téréphtaloyle et d'isophtaloyle est égal à 1 ,03. Du chlorure de benzoyle a également été ajouté sous agitation en tant que limiteur de chaîne dans une proportion molaire par rapport au 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyle)benzène égale à 0,042.
Le milieu réactionnel dans le réacteur R2 a ensuite été refroidi à -5°C. Du trichlorure d'aluminium solide a été ajouté lentement, en environ 45 minutes, dans le milieu réactionnel sous agitation pour former un mélange réactionnel, la température du mélange réactionnel étant maintenue à une température autour de -5°C tout au long de l’étape d’ajout. La proportion molaire en trichlorure d’aluminium par rapport au 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyle)benzène est égal à 6,3.
Une fois tout le trichlorure d’aluminium ajouté, la température dans le réacteur R2 a été augmentée progressivement selon une rampe de températures de 0,8°C/min jusqu’à atteindre une température du mélange réactionnel égale à 90°C. Le mélange réactionnel a ensuite été maintenu à la température de 90°C pendant une durée de 30 minutes.
Le mélange de produits a ensuite été refroidi à une température inférieure ou égale à 50°C. Il a été purifié par mélange avec une solution aqueuse d’acide chlorhydrique ayant un pH < 3 et séparation solide/liquide à l’aide d’un filtre. Le polymère brut a ensuite été lavé trois fois par remise en suspension puis filtration, les solutions de lavage successivement utilisées étant du méthanol, une solution d’acide chlorhydrique et de l’eau.
Le polymère purifié a enfin été séché à 180°C pendant 48h sous vide (30 mbar).
Exemple 2
L’exemple 2 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple 1 , sauf que le chlorure de benzoyle a été ajouté dans une proportion molaire par rapport au 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyle)benzène égale à 0,029 et qu’une rampe de températures à 1 °C/min a été mise en œuvre pour amener le mélange réactionnel jusqu’à la température finale de polymérisation de 90°C.
Exemple 3
L’exemple 3 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple 1 , sauf qu’une rampe de températures à 1 ,5°C/min a été mise en œuvre.
Exemple 4
L’exemple 4 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple 2, sauf qu’une rampe de températures à 1 ,5°C/min a été mise en œuvre.
Exemple 5
L’exemple 5 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple 3, sauf que la proportion massique 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyle)benzène/ortho-dichlorobenzène est égale à 0,056 et le chlorure de benzoyle a été ajouté dans une proportion molaire par rapport au 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyle)benzène égale à 0,049.
Exemple 6
L’exemple 6 correspond à une expérience dans des conditions analogues à celles de l’exemple 1 , sauf qu’une rampe de températures à 0,75°C/min a été mise en œuvre.
En outre, le solvant de réaction a été ajouté de manière fractionnée en deux fois. La première fraction (environ 66%) a été introduite avec le 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyle)benzène et avec les chlorures d’acide puis a été refroidie à - 5°C, avant de procéder à l’introduction du trichlorure d’aluminium. Une fois que tout le trichlorure d’aluminium a été ajouté, la deuxième fraction de solvant (environ 33%) préchauffée à 125°C a été ajoutée en continu lors de la mise en œuvre de la rampe de température.
Exemple comparatif 1
L’exemple comparatif 1 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple 1 sauf qu’une rampe de températures à 0,6°C/min a été mise en œuvre. Exemple comparatif 2
L’exemple comparatif 2 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple 1 sauf qu’une rampe de température à 3,0°C/min a été mise en œuvre et le chlorure de benzoyle a été ajouté dans une proportion molaire par rapport au 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyle)benzène égale à 0,049.
Exemple comparatif 3
L’exemple comparatif 3 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple 3 sauf que le milieu réactionnel a été refroidi et maintenu à une température de 7°C pour l’étape de mise en contact avec le trichlorure d’aluminium.
Exemple comparatif 4
Deux réacteurs double enveloppe (R1 ) et (R2) équipés de système d'agitation et d’un système d’inertage sous un flux d’azote dans le ciel ont été utilisés.
Le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyle)benzène, l’ortho-dichlorobenzène, les chlorures de téréphtaloyle et d’isophtaloyle, le trichlorure d’aluminium et le chlorure de benzoyle ont été introduits dans le milieu réactionnel en même proportion que dans l’exemple 2 mais selon un procédé correspondant aux procédés de l’art antérieur consistant à disperser un pré-mélange froid dans du solvant de réaction préchauffé.
Une fraction S = 0,31 de l'ortho-dichlorobenzène (fraction molaire d’ortho- dichlorobenzene exprimée par rapport à la quantité totale d’ortho- dichlorobenzène utilisée pour la réaction de polymérisation) et le 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyle)benzène ont d'abord été ajoutés sous agitation dans le réacteur R1.
Une distillation sous vide dynamique ainsi qu’un inertage à l’azote ont été mis en œuvre afin d'éliminer toute trace d’eau résiduelle dans le milieu réactionnel.
Le mélange de chlorures de téréphtaloyle et d’isophtaloyle et le chlorure de benzoyl ont ensuite été ajoutés sous agitation.
Le milieu réactionnel dans le réacteur R1 a ensuite été refroidi à -5°C. Du trichlorure d'aluminium a été ajouté dans le milieu réactionnel sous agitation, pour former le mélange réactionnel, la température du mélange réactionnel étant maintenue à une température autour de -5°C tout au long de l’étape d’ajout.
Une fois tout le trichlorure d’aluminium ajouté, le contenu du réacteur R1 a été transféré dans le réacteur R2 sous agitation comprenant une fraction 1 -S = 0,69 d'ortho-dichlorobenzène porté et maintenu à une température de 85°C. Le mélange réactionnel a ensuite été maintenu à cette température pendant une heure.
Le même processus de purification du mélange de produits que dans l’exemple 1 a ensuite été mis en œuvre.
Exemple comparatif 5
L’exemple comparatif 5 correspond à une expérience dans les mêmes conditions que celles de l’exemple comparatif 4, sauf que le chlorure de benzoyle a été ajouté dans une proportion molaire par rapport au 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoylejbenzène égale à 0,035.
Résultats
Le rendement de chaque procédé a été calculé selon la formule suivante :
R (%) = 100 * rripoiymère / [0,996 rriEKKE + 0,651 (rriTci+ mici) +0,748 rriBzci ]; dans laquelle : rripoiymère est la masse de polymère récupérée à la fin du procédé; rriEKKE, rm-ci, mici. et rriBzci sont les masses respectivement en 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoylejbenzène, en chlorure de téréphtaloyle, en chlorure d’isophtaloyle et en chlorure de benzoyle introduites dans le mélange réactionnel. Dans les différentes expériences ci-dessus, le polymère a été obtenu sous forme d’écailles poreuses. Elles ont été caractérisées par mesure de viscosité, par évaluation de la quantité en fins de chaînes benzoyle, par analyse par tamisage de leur distribution granulométrique, par mesure de leur densité tassée et par mesure de leur surface spécifique.
Leur viscosité inhérente (IV), exprimée en dl/g, a été mesurée à une concentration de 0,0005 g/mL dans une solution d’acide sulfurique à 96,00% (fraction massique) à 25°C à l’aide d’un viscosimètre de type Ubbelohde à niveau suspendu (diamètre intérieur du capillaire de 1 ,03 mm), selon la norme ISO 307-2009 appliquée au PEKK.
La concentration molaire en fins de chaînes benzoyle (FDCBZ), exprimée en microéquivalent de fin de chaîne benzoyle par gramme de polymère, a pu être déterminée par méthode RMN. L’analyse a été faite par RMN du proton (Avance 400 III HD, Avance 400 NEO). Les échantillons ont été solubilisés à température ambiante dans du dichlorométhane-d2, avec ajout d’acide trifluoroacétique-d. L’ensemble des raies observées entre 8.8 ppm et 6.8 ppm correspond aux protons des motifs du polyéthercétonecétone. A 7.58 ppm, il est mis en évidence une raie attribuable aux protons b de la fin de chaîne benzoyle. A partir de l’intégration de l’ensemble des raies du spectre et de l’intégration de la raie à 7.58 ppm, il est possible de déterminer la teneur en fin de chaîne benzoyle du polymère.
La distribution granulométrique des écailles, et notamment la proportion en écailles de taille strictement supérieure à 450 micromètres (%>450pm) et la proportion en écailles de taille strictement supérieure à 630 micromètres (%>630pm) a été évaluée par tamisage. Plus précisément, une tamiseuse vibrante AS200 digit CA® commercialisée par la société Retsch a été utilisée avec un tamis de diamètre 200 mm et des mailles adaptées aux tailles mesurées (450 pm pour mesurer la proportion en écailles de taille strictement supérieure à 450 micromètres et 630 pm pour mesurer la proportion en écailles de taille strictement supérieure à 630 micromètres). Le produit à tamiser a été placé sur le tamis supérieur (environ 60g) et la machine a été réglée pour avoir une amplitude de 2mm en mode intermittent activé (10s).
Le temps de tamisage a été déterminé comme suit : le tamisage est activé pour une durée de 5mn à l’issue de laquelle le tamis et le réceptacle recevant les particules traversant le tamis sont pesés. L’ensemble est remis sur le tamis pour une durée de 5mn. Si la masse du tamis n’évolue pas, le tamisage est alors terminé. Dans le cas contraire, le tamisage est renouvelé jusqu’à ce que les masses pesées soient stables.
La densité tassée a été mesurée selon la norme ISO 1068-1975(F), adaptée de la façon suivante. - Conditionner la poudre pendant 24 heures à 23°C et 50%HR ;
-Introduire un volume de poudre (écailles) dans une éprouvette de précision en verre de 250 ml graduée;
-Niveler si nécessaire la surface libre de la poudre sans la tasser et noter le volume V0;
- Peser l'éprouvette avec la poudre avec une balance de précision à 0.1 g dont la tare a été précédemment éffectuee;
- Placer l'éprouvette sur le plateau de l'appareil de tassement de type STAV 2003; - Tasser avec 1250 chutes, noter le volume V1 ;
- Tasser avec 1250 chutes, noter le volume V2;
- Répéter l'opération de tassement jusqu'à obtenir deux volumes Vi équivalents.
- Noter Vf correspondant aux volumes Vi identiques. La densité tassée est la masse de poudre introduite divisée par Vf. Elle s'exprime en kg/m3.
La surface spécifique (Specific Surface Area, SSA) désigne le rapport de la superficie de la surface réelle d'une poudre et de la quantité de matière de cette poudre. Elle est exprimée en m2/g. Elle a été mesurée par : dégazage, adsorption de diazote gazeux sur la poudre (écailles), puis déterminée à l’aide de l’équation de Brunauer-Emmett-Tellery (BET) selon la norme ISO 9277:2022.
L’ensemble des résultats est regroupé dans les tableaux ci-dessous :
Tableau 1 - « ND » signifie que la mesure n’a pas été réalisée.
Tableau 2
La comparaison des exemples 1 à 5 par rapport aux exemples comparatifs 4 et 5, montre que le procédé selon l’invention permet d’obtenir un polyéthercétonecétone avec un meilleur rendement (tableau 1 ), en comparaison avec le procédé de l’art antérieur consistant à préparer un pré-mélange à froid et à le disperser dans du solvant préchauffé. Le procédé permet notamment d’obtenir un polymère ayant une viscosité élevée et intégrant en même temps une quantité élevée d’agent limiteur de chaîne comme fonction chimique de fin de chaîne. Le procédé permet également d’obtenir des écailles de plus petite taille.
La comparaison des exemples 1 à 5 par rapport aux exemples comparatifs 1 et 2, montre la sélection nécessaire concernant la vitesse moyenne de chauffe pour l’étape progressive de chauffage. En effet, de mauvais rendements sont obtenus si la vitesse moyenne de chauffe est trop lente ou trop rapide au cours de l’étape progressive de chauffage. Ces mauvais rendements sont même inférieurs à ceux obtenus par le procédé de l’art antérieur consistant à préparer un pré-mélange réactionnel à froid et à le disperser dans du solvant préchauffé (voir exemples comparatifs 4 et 5).
La comparaison des exemples 1 et 3 par rapport à l’exemple comparatif 3, montre que dans le cas où la durée de mise en contact des réactifs est suffisamment longue, le 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoylbenzène) étant par ailleurs introduit dans la totalité du solvant de réaction, une température de mise en contact suffisamment basse est nécessaire de sorte à permettre à ce que le 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoylbenzène) reste en suspension dans le mélange réactionnel suffisamment longtemps, de sorte à permettre une accélération de la réaction de polymérisation tardive, et in fine une augmentation du rendement du procédé.
La comparaison de l’exemple 5 par rapport à l’exemple 3 montre que le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre à une concentration des composés chimiques dans le solvant de réaction plus élevée.
La comparaison de l’exemple 4 par rapport à l’exemple comparatif 4 montre que pour une concentration molaire en fin de chaine benzoyle ajoutée au mélange réactionnel, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un polymère ayant une viscosité plus élevée, le procédé de l’art antérieur consistant à préparer un prémélange réactionnel à froid et à le disperser dans du solvant préchauffé. Par ailleurs, la comparaison montre que pour une concentration molaire en fin de chaine benzoyle ajoutée au mélange réactionnel, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un polymère ayant une plus forte proportion en fin de chaîne issue de l’agent limiteur de chaîne.
La comparaison de l’exemple 6 par rapport à l’exemple 1 , montre que le solvant de réaction peut être introduit en totalité lors de la mise en contact des réactifs, ou bien au contraire de manière fractionnée, une partie du solvant de réaction pouvant avantageusement être utilisée pour mettre en œuvre l’étape progressive de chauffage.
La comparaison des exemples 1 à 6 par rapport aux exemples comparatifs 1 et 2, montre que plus la rampe de température est élevée, plus la densité tassée des écailles obtenue est faible (tableau 2). Par ailleurs, la comparaison des exemples 1 à 6 , par rapport aux exemples comparatifs 3 et 5 montre que la densité tassée est plus élevée pour la poudre grossière selon l’invention par rapport à des poudres obtenues par introduction de pré-mélange froid dans du solvant de réaction chaud.
La comparaison de l’exemple 4 par rapport à l’exemple comparatif 4 montre que les écailles obtenues selon le procédé de l’invention ont une surface spécifique plus faible (tableau 2).
La viscosité complexe initiale (premier point de mesure après mise en place de l’échantillon et stabilisation de la température du four après 5 minutes), à 380°C, 1 Hz, sous diazote, a été mesurée pour :
■ un polyéthercétonecétone fabriqué selon US 20120263953 en utilisant comme agent dispersant de l’acide benzoïque, ayant un ratio T/l de 70/30, une viscosité inhérente de 1 ,13 dl/g, et une proportion massique en acide benzoïque résiduel de 0,6% en poids par rapport au poids de polymère (chromatographie en phase gazeuse),
■ le polyéthercétonecétone selon l’exemple 4, ayant également une viscosité inhérente de 1 ,13 dl/g. Le polyéthercétonecétone fabriqué par un procédé utilisant l’acide benzoïque comme agent dispersant a une viscosité complexe initiale de 5380 Pa.s.
Le polyéthercétonecétone selon l’exemple 4 a une viscosité complexe initiale de 1320 Pa.s. Ceci montre que l’utilisation d’un agent dispersant dans le procédé de fabrication du polyéthercétonecétone et/ou sa présence résiduelle dans le polyéthercétonecétone ainsi fabriqué, a des conséquences néfastes sur la stabilité thermique du polymère. En effet, ceci montre une augmentation de viscosité rapide lorsque le polymère est fondu.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d'un polyéthercétonecétone comprenant :
- la mise en contact d'un éther aromatique ou d’un mélange d’éthers aromatiques, comprenant au moins 50% en moles de 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, de 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène ou de leur mélange, par rapport au nombre total de moles en éther(s) aromatique(s), avec un chlorure d’acyle ou un mélange de chlorures d'acyle, et un acide de Lewis, dans tout ou partie d’un solvant de réaction, de sorte à former un mélange réactionnel, le 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et/ou le 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène étant essentiellement non solubilisés dans le solvant de réaction à la fin de l’étape de mise en contact ; et,
- la polymérisation du mélange réactionnel, la polymérisation étant mise en œuvre, au moins en partie, à une température Tp supérieure ou égale à 50 °C; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape progressive de chauffage du mélange réactionnel jusqu’à atteindre une accélération de la réaction de polymérisation, l’étape progressive de chauffage étant mise en œuvre à une vitesse moyenne de chauffe choisie dans une gamme allant de 0,65°C/minute à 2,5°C/minute; un ou plusieurs agents limiteur de chaîne étant optionnellement ajoutés au cours du procédé.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le ou les chlorures d'acyles sont choisis dans le groupe constitué de : chlorure de téréphtaloyle, chlorure d'isophtaloyle, chlorure de phtaloyle, phosgène, dichlorure d'adipoyle, chlorure de tétrabromophtaloyle, et des composés ayant pour formule chimique : dans lesquelles : a est un nombre entier allant de 0 to 3;
V est choisi parmi : -O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, or -C((CH3)2)-;
Z est choisi parmi : -C(O)-, -SO2-, -C(O)-C6H4-C(O)-, -O-(CF2)q-O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, ou C-(CH3)2-; et dans lequel q est un nombre entier allant de 1 à 20.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel un mélange d’éthers aromatiques est utilisé comprenant en plus d’un éther aromatique choisi parmi le groupe constitué de : 1 ,3-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène , 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène, ou leur mélange, au moins un autre éther aromatique choisi parmi le groupe constitué de : diphényléther, 4,4’-diphénoxybenzophénone, 3,3’-diphénoxybenzophénone, 3,4’- diphénoxybenzophénone, les produits de la réaction par substitution électrophile de Friedel-Crafts de deux molécules, notamment deux mêmes molécules, choisies parmi : diphényl éther, 4,4’-diphénoxybenzophénone, 3,3’-diphénoxybenzophénone, 3,4’- diphénoxybenzophénone avec une molécule de chlorure d’acyle choisie parmi : le chlorure de phtaloyle, le phosgène, le dichlorure d'adipoyle, et les composés ayant pour formule chimique : dans lesquelles : a est un nombre entier allant de 0 to 3;
V est choisi parmi : -O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, or -C((CH3)2)-;
Z est choisi parmi : -C(O)-, -SO2-, -C(O)-C6H4-C(O)-, -O-(CF2)q-O-, -S-, -(CF2)q-, -(CH2)q-, ou C-(CH3)2-; et dans lequel q est un nombre entier allant de 1 à 20; et, les produits de la réaction par substitution électrophile de Friedel-Crafts de deux molécules, notamment deux mêmes molécules, choisies parmi : 4,4’- diphénoxybenzophénone, 3,3’-diphénoxybenzophénone, et 3,4’- diphénoxybenzophénone avec une molécule de chlorure d’acyle choisie parmi : chlorure de téréphtaloyle et chlorure d'isophtaloyle.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le solvant de réaction est choisi dans le groupe constitué de : ortho- dichlorobenzène, 1 ,2,4-trichlorobenzène, 1 ,2,3-trichlorobenzène, ortho- difluorobenzène, et leurs mélanges.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'acide de Lewis est choisi dans le groupe constitué de : trichlorure d'aluminium, tribromure d'aluminium, pentachlorure d'antimoine, pentafluorure d'antimoine, trichlorure d'indium, trichlorure de gallium, trichlorure de bore, trifluorure de bore, chlorure de zinc, chlorure ferrique, chlorure stannique, tétrachlorure de titane, pentachlorure de molybdène, et leurs mélanges.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins un agent limiteur de chaîne est ajouté au cours du procédé, l’agent limiteur de chaîne étant un agent limiteur de chaîne nucléophile choisi parmi les composés de formule chimique suivante : dans laquelle :
Xi représente une liaison covalente, -O-, ou -S-, et
X2 représente, CeHsCO, ou C6H5SO2 ; et, dans laquelle :
X3 représente un atome d’halogène, un groupe alkyle, ou un groupe alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone; ou, l’agent limiteur de chaîne étant un agent limiteur de chaîne électrophile choisi parmi les composés de formule suivante : dans lesquelles : X4 représente un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2 ; ou de formule suivante :
(XVII),
(XVIII), dans lesquelles :
Xn représente n groupements, n étant un entier choisi entre 2 et 5, chaque groupement étant indépendamment choisi parmi : un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) solvant(s) de réaction ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de la polymérisation est de : 0,005 à 0,030, préférentiellement de : 0,008 à 0,025, et de manière extrêmement préférée de : 0,010 à 0,022.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel un excès d’éther(s) aromatique(s) est mis à réagir avec le(s) chlorure(s) d'acyle, le ratio molaire en éther(s) aromatique(s) par rapport au(x) chlorure(s) d'acyle ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de l’étape de mise en contact étant préférentiellement de : 1 ,001 à 1 ,1 .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le ratio molaire en acide(s) de Lewis par rapport au(x) éther(s) aromatique(s) ayant été introduits au total dans le mélange réactionnel à la fin de l’étape de mise en contact est de : 5,0 à 7,0 et préférentiellement de : 5,5 à 6,5.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le mélange réactionnel est maintenu au cours de l’étape de mise en contact à une température To inférieure ou égale à 5°C, préférentiellement inférieure ou égale à 0°C, et de manière davantage préférée inférieure ou égale à -5°C.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la température Tp est inférieure ou égale à 120°C; et préférentiellement inférieure ou égale à 100°C.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , dans lequel l’étape progressive de chauffage et la polymérisation sont mises en œuvre sous agitation, préférentiellement à l'aide d’un moyen d’agitation comprenant au moins un mobile à double flux.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel un mélange d’éthers aromatiques est utilisé, le mélange d’éthers aromatiques étant constitué d’un éther aromatique choisi parmi : du 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène, du 1 ,3-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène ou un mélange de 1 ,4-bis(4-phénoxybenzoyl)benzène et de 1 ,3-bis(4- phénoxybenzoyl)benzène ; et, d’un autre éther aromatique choisi parmi : du diphényléther, de la 4,4’- diphénoxybenzophénone, ou d’un mélange de diphényléther et de 4,4’- diphénoxybenzophénone ; le mélange d’éthers aromatiques comprenant jusqu’à 20% en moles, préférentiellement jusqu’à 10% en moles, et de manière davantage préférée jusqu’à 5% en moles dudit autre éther aromatique, par rapport au nombre total de moles d’éthers aromatiques.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l’éther aromatique, ou le cas échéant le mélange d’éthers aromatiques, est constitué, ou est respectivement essentiellement constitué, de 1 ,4-bis(4- phénoxybenzoyljbenzène.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le chlorure d’acyle est choisi dans le groupe constitué de chlorure d'isophtaloyle, chlorure de téréphtaloyle, et leur mélange.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel l'acide de Lewis est le trichlorure d'aluminium.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel le solvant de réaction est l'ortho-dichlorobenzène.
18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel un agent limiteur de chaîne est ajouté au cours du procédé, l’agent limiteur de chaîne étant le chlorure de benzoyle, le chlorure de p- fluorobenzoyle, le chlorure de 3,5-difluorobenzoyle, ou leur mélange.
19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel l’étape progressive de chauffage est mise en œuvre à une vitesse moyenne de chauffe allant de 0,70°C/minute à 2,2°C/minute, préférentiellement à une vitesse moyenne de chauffe allant 0,75°C/minute à 2,0°C/minute, et de manière davantage préférée à une vitesse moyenne de chauffe allant de 0,8°C/min à 1 ,8°C/min.
20. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel une fraction massique de solvant de réaction au moins égale à 0,15 est introduite avant la fin de l’étape de mise en contact, la fraction massique étant calculée en divisant le poids de solvant de réaction ayant été introduit à la fin de l’étape de mise en contact par rapport au poids total de solvant de réaction ayant été introduit à la fin de la polymérisation.
21. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel le polyéthercétonecétone fabriqué est constitué d’unités de répétition de formule (I) et de formule (II), la proportion en motifs de formule (II) par rapport aux motifs de formule (I) étant de 55:45 à 95 :5, le motif de formule (I) ayant pour formule chimique : et le motif de formule (II) ayant pour formule chimique :
22. Polyéthercétonecétone ayant des fins de chaînes contrôlées par un limiteur de chaîne, vérifiant l’inégalité suivante :
IV *FDC(LDC) > LIM; (eq.1 ) dans laquelle :
IV représente la viscosité inhérente du polymère, exprimée en dl/g, telle que mesurée selon la norme ISO 307-2009 appliquée au PEKK ;
FDC(LDC) représente la concentration molaire du groupement issu du limiteur de chaîne par rapport au poids total du polymère, exprimée en micro équivalent de limiteur de chaine par gramme de polymère ;
LIM est un nombre égal à au moins 40.
23. Polyéthercétonecétone selon la revendication 22, dans lequel le limiteur de chaîne est un agent limiteur de chaîne nucléophile choisi parmi les composés de formule chimique suivante : dans laquelle :
Xi représente une liaison covalente, -O-, ou -S-, et
X2 représente, CeHsCO, ou C6H5SO2 ; et, dans laquelle :
X3 représente un atome d’halogène, un groupe alkyle ou un groupe alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone; ou, le limiteur de chaîne est un agent limiteur de chaîne électrophile choisi parmi les composés de formule suivante : dans lesquelles :
X4 représente un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2 ; ou de formule suivante :
(XVIII), dans lesquelles :
Xn représente n groupements, n étant un entier choisi entre 2 et 5, chaque groupement étant indépendamment choisi parmi : un atome d’halogène, un groupe alkyle ou alcoxy ayant 1 à 10 atomes de carbone, un groupe nitro, CeHsCO ou C6H5SO2.
24. Polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 et
23, dans lequel le limiteur de chaîne est le chlorure de benzoyle, le chlorure de p- fluorobenzoyle, le chlorure de 3,5-difluoro benzoyle, ou leur mélange.
25. Polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 à 24, ayant une viscosité inhérente supérieure ou égale à 0,4 dl/g, préférentiellement supérieure ou égale à 0,5 dl/g, préférentiellement supérieure ou égale à 0,6 dl/g et de manière davantage préférée supérieure ou égale à 0,7 dl/g; et/ou ayant une viscosité inhérente inférieure ou égale à 2 dl/g, et préférentiellement inférieure ou égale à 1 ,5 dL/g; la viscosité inhérente étant mesurée à une concentration de 0,0005 g/mL dans une solution d’acide sulfurique à 96,00% à 25°C à l’aide d’un viscosimètre de type Ubbelohde à niveau suspendu selon la norme ISO 307-2009.
26. Polyéthercétonecétone selon la revendication 25, ayant une viscosité inhérente allant de 0,98 dl/g à 1 ,4 dL/g.
27. Polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 à 26, constitué d’unités de répétition de formule (I) et de formule (II), la proportion en motifs de formule (II) par rapport aux motifs de formule (I) étant de 55:45 à 95 :5, le motif de formule (I) ayant pour formule chimique : et le motif de formule (II) ayant pour formule chimique :
(H).
28. Polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 à 27, ne comprenant pas d’agent dispersant.
29. Poudre de polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 à 28, pour laquelle la proportion massique en particules de taille strictement supérieure à 630 micromètres est inférieure ou égale à 25%, préférentiellement inférieure ou égale à 15%, et plus préférentiellement inférieure ou égal à 10%, telle qu’obtenue par tamisage à l’aide d’un tamis de maille égale à 630 micromètres.
30. Poudre de polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 à 29, pour laquelle la proportion massique en particules de taille strictement supérieure à 450 micromètres est inférieure ou égale à 75%, préférentiellement inférieure ou égale à 50%, plus préférentiellement inférieure ou égale à 25%, plus préférentiellement encore inférieure ou égale à 20%, et de manière la plus préférée inférieure ou égale à 16%, telle qu’obtenue par tamisage à l’aide d’un tamis de maille égale à 450 micromètres.
31. Poudre de polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 à 30, pour laquelle la densité tassée, telle que mesurée dans les exemples, est supérieure ou égale à 200 kg/m3
32. Poudre de polyéthercétonecétone selon l’une quelconque des revendications 22 à 31 , pour laquelle la surface spécifique BET est inférieure ou égale à 4 m2/g.
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