ES2215235T3 - Cristales moleculares a base de colofonia, agente nucleante para resinas poliolefinicas, composicion de resina poliolefinica y moldeados de esta. - Google Patents

Cristales moleculares a base de colofonia, agente nucleante para resinas poliolefinicas, composicion de resina poliolefinica y moldeados de esta.

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ES2215235T3 ES97934711T ES97934711T ES2215235T3 ES 2215235 T3 ES2215235 T3 ES 2215235T3 ES 97934711 T ES97934711 T ES 97934711T ES 97934711 T ES97934711 T ES 97934711T ES 2215235 T3 ES2215235 T3 ES 2215235T3
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Kiyoshi Sadamitsu
Masahide Ishikawa
Toshiaki Kobayashi
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN CRISTAL MOLECULAR RESINA DE TREMENTINA FORMADO A PARTIR DE LOS SIGUIENTES COMPONENTES A Y B: COMPONENTE A: ACIDO DEHIDROABIETICO O UN ACIDO DE RESINA DE TREMENTINA QUE CONTENGA, COMO CONSTITUYENTE PRINCIPAL, ACIDO DEHIDROABIETICO COMPONENTE B: AL MENOS, UNA SAL FORMADA ENTRE EL ACIDO DE LA RESINA DE TREMENTINA Y UN METAL ALCALINO, ELEGIDA ENTRE LAS SALES FORMADAS CON LITIO, SODIO Y POTASIO, Y DICHO COMPONENTE A AGENTE NUCLEANTE PARA RESINA DE POLIOLEFINA, QUE COMPRENDE EL CRISTAL MOLECULAR DE RESINA DE TREMENTINA, UNA COMPOSICION DE RESINA DE POLIOLEFINA QUE COMPRENDE EL AGENTE NUCLEANTE Y, SI SE DESEA, UN COMPUESTO DE CALCIO, Y UN ARTICULO MOLDEADO OBTENIBLE POR MOLDEO DE LA COMPOSICION DE RESINA.

Description

Cristales moleculares a base de colofonia, agente nucleante para resinas poliolefínicas, composición de resina poliolefínica y moldeados de ésta.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a nuevos y útiles cristales moleculares a base de colofonia, a un agente nucleante de resina poliolefínica que contiene dichos cristales moleculares a base de colofonia, a una composición de resina poliolefínica que contiene dicho agente nucleante solo o en combinación con una sal de calcio, y a un moldeado de ésta.
El término "cristal molecular" tal como se utiliza en la presente memoria significa una forma de complejo de diferentes especies moleculares A y B y es un término genérico indicando un cristal de un compuesto molecular formado cuando las respectivas moléculas de los compuestos A y B, que pueden existir independientemente en forma estable, se enlazan en ciertas proporciones moleculares (A/B) mediante fuerzas intermoleculares físicas.
Antecedentes de la técnica
El agente nucleante para resinas poliolefínicas es un aditivo para incrementar la velocidad de cristalización de las resinas poliolefínicas y para mejorar sus propiedades ópticas, tales como la transparencia y brillo, y sus características mecánicas, tales como la rigidez y módulo elástico.
Para la utilización como tal agente nucleante, recientemente se han propuesto múltiples composiciones cada una de ellas predominantemente compuesta de colofonia y/o una sal metalica de un material a base de colofonia (publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº H7-330967, nº H7-331081, nº H8-277343, nº H8-277366).
Sin embargo, los agentes nucleantes de resina poliolefínica descritos en la literatura de patentes anterior, principalmente colofonia y/o sus sales metálicas, necesitan todavía ser mejorados en términos de su resistencia térmica, resistencia a la oxidación, propiedades de barrera contra la humedad y resistencia al bloqueo. Además, debido a su elevada volatilidad y sublimabilidad, dichos agentes nucleantes tienen la desventaja de una pobre estabilidad y de causar un manejo pobre en el procesado de la resina poliolefínica. Además, cuando las colofonias o sus sales metálicas propuestas se utilizan solas, el efecto en la transparencia de las resinas poliolefínicas no es necesariamente totalmente satisfactorio. En el caso de una mezcla de un colofonia y una sal metálica de colofano, su dispersabilidad en la resina no es lo suficientemente buena como para que no se formen manchas aparentemente atribuibles al agente nucleante no dispersado en los productos moldeados de resina.
Por consiguiente, con el propósito de producir el efecto nucleante intrínseco, se han propuesto las siguientes estrategias (publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº H7-330967, nº H7-331081, nº H8-277343, nº H8-277366).
1. El fundido-amasado con la resina poliolefínica se realiza por lo menos dos veces.
2. Se utilizan en combinación dos o más sales metálicas de ácido de colofonia de diferentes especies metálicas.
3. Se añade al agente nucleante por lo menos un compatibilizador seleccionado de entre la clase consistente en ésteres de glicerina de colofonia, agentes antiestáticos, sales metálicas de ácidos grasos superiores, cera poliolefínica o resina de petróleo hidrogenada.
Sin embargo, cualquiera de dichos agentes nucleantes tiene todavía un amplio margen de mejora.
Exposición de la invención
El objetivo de la presente invención es superar las desventajas anteriormente mencionadas y proporcionar un nuevo y útil agente nucleante de resina poliolefínica de tipo colofonia con excelentes efectos que mejoran la trasparencia, el brillo, la rigidez y la moldeabilidad, una composición de resina poliolefínica que contiene dicho agente nucleante y un artículo moldeado, moldeado a partir de dicha composición.
Los inventores realizaron extensas investigaciones sobres las características de múltiples compuestos de colofonia para lograr el objetivo anterior y descubrieron que el procedimiento de separación de fases por cristalización de una solución o de un fundido que contiene un ácido de resina a base de un tipo de colofonia y una sal alcalino metálica de este no solamente comprende los procedimientos hasta ahora conocidos 1) y 2) mencionados más adelante sino también los siguientes procedimientos 3) y 4).
1)
Formación de cristales del ácido de resina a base de colofonia.
2)
Formación de cristales de una sal de metal alcalino del ácido de resina a base de colofonia.
3)
Formación de cristales moleculares cada uno compuesto de ácido de resina a base de colofonia y la sal de metal alcalino del mismo en una proporción molar de 3/1.
4)
Formación de cristales moleculares cada uno compuesto de ácido de resina a base de colofonia y la sal de metal alcalino de éste en una proporción molar de 1/1.
Además, los inventores han tenido éxito en establecer una metodología para controlar selectivamente los procedimientos mencionados de separación de fases 3) y 4), y descubrieron que los cristales moleculares obtenibles en los procedimientos 3) y 4) presentan un excelente efecto nucleante sobre las resinas poliolefínicas.
Por otra parte, ninguna de las publicaciones de patente anteriores enseña o ni siquiera sugiere que exista ninguno de los cuatro procedimientos de separación de fases anteriormente mencionados, que se formen cristales moleculares en los procedimientos anteriores (3) y (4) o, que tales cristales moleculares sean útiles como agentes nucleantes de la resina poliolefínica, ni dan a conocer o sugieren una metodología para controlar selectivamente los procedimientos de separación de fases 3) y 4) anteriores.
Más específicamente, los inventores descubrieron que, bajo condiciones específicas, un ácido de resina específico a base de colofonia y una sal de metal alcalino específica de éste en una proporción específica forman específicamente un cristal molecular. Los inventores además descubrieron que tal cristal molecular no es una sustancia descrita en la literatura y, además, es útil como agente nucleante para las resinas poliolefínicas, que supera las desventajas descritas anteriormente. También se descubrió que cuando se utiliza el cristal molecular en combinación con una sal de calcio, se incrementa notablemente el efecto nucleante. La presente invención se ha logrado sobre la base de los anteriores descubrimientos.
El cristal molecular a base de colofonia según la presente invención, por consiguiente, se caracteriza porque está formado a partir de los siguientes componente A y componente B y los ejemplos de éstos incluyen un cristal molecular con una proporción molar de componente A/componente B de 1/1 (referido en lo sucesivo como "cristal molecular 1:1'') y un cristal molecular con una proporción molar de componente A/componente B de 3/1 (referido en lo sucesivo como "cristal molecular 3/1'').
Compuesto A: ácido deshidroabiético o ácido de resina a base de colofonia que contiene ácido deshidroabiético.
Componente B: por lo menos una sal de metal alcalino de ácido de resina a base de colofonia seleccionada de entre la clase consistente sal de litio, sal de sodio y sal de potasio del componente A.
En la presente solicitud, se puede calcular un mol del ácido de resina a base de colofonia mencionado para el compuesto A como sigue. Así, el ácido de resina a base de colofonia es una mezcla de una multiplicidad de ácidos carboxílicos seleccionados de entre la clase consistente en ácido deshidroabiético, ácido abiético, ácido isopimeríco, ácido levopimerico, ácido dihidroabiético, ácido neoabiético, ácido tetrahidroabiético, ácido elliotinoico, ácido palústrico, ácido pimárico, ácido sandaracopimárico, etc., pero como todos los ácidos carboxílicos constituyentes son ácidos monocarboxílicos (R-COOH), el peso molecular medio del componente ácido de resina a base de colofonia se puede calcular del valor del ácido. Por ejemplo,
1) Un mol de ácido de resina a base de colofonia con un valor ácido de 186 mg KOH/g es (1/(186/56,1) x 1000 = 302 (g).
donde el valor de 56,1 es el peso molecular de KOH.
2) Un mol de la sal de potasio del anterior ácido de resina a base de colofonia de 1) anterior es 302 + 39,1 - 1.0 = 340 (g)
donde el valor de 39,1 y 1.0 son los pesos moleculares del potasio e hidrógeno, respectivamente.
3) Cuando 1 g de ácido de resina a base de colofonia con un valor ácido de 186 mg KOH/g se neutraliza con 46,5 mg (aprox. 186/4) de KOH, se neutralizan 25 moles % de ácido de resina a base de colofonia para formar la sal de potasio de éste, con los restantes 75 moles % quedando sin cambiar como ácido de resina a base de colofonia sin neutralizar. En tal caso, la proporción de ácido de resina (A) a base de colofonia a su sal metálica (sal de potasio) (B) es A/B = 75/25 = 3/1.
La presente invención además proporciona un agente nucleante de resina poliolifínica que contiene el cristal molecular mencionado anteriormente.
La presente invención además proporciona una composición de resina poliolefínica que comprende (i) una resina poliolefínica y (ii), basada en 100 partes en peso de dicha resina poliolefínica, 0,01-2 partes en peso del agente nucleante mencionado anteriormente.
Además, la presente invención proporciona un artículo moldeado que se puede moldear a partir de dicha composición de resina.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra el perfil de difracción de rayos-X de un ácido de resina a base de colofonia con un contenido en ácido deshidroabiético del 75% en peso y su sal de potasio en la fila superior, el perfil de difracción de rayos-X de una mezcla 1:1 de dicho ácido de resina a base de colofonia y su sal de potasio y un cristal molecular 1:1 de la presente invención (Ejemplo 8) en la fila del medio, y los perfiles de difracción de rayos-X de una mezcla 3:1 de dicho ácido de resina a base de colofonia y su sal de potasio y el cristal molecular 3:1 de la presente invención (Ejemplo 9) en la fila inferior.
En referencia a la Figura 1 y al perfil de difracción de rayos-X en la fila inferior, se presenta una vista ampliada en el rango 2\Theta = 4,0-10.0 en la ventana indicada por la línea de puntos y rayas.
Descripción detallada de la invención Cristales moleculares a base de colofonia
La colofonia en general se compone de aproximadamente 90% en peso de un ácido de resina a base de colofonia y aproximadamente 10% en peso de una sustancia neutra. El ácido de resina a base de colofonia mencionado anteriormente comprende una multiplicidad de ácidos monocarboxílicos seleccionados de entre ácido deshidroabiético, ácido abiético, ácido isopimárico, ácido levopimárico, ácido dihidroabiético, ácido neoabiético, ácido tetrahidroabiético, ácido elliotinoico, ácido palústrico, ácido pimérico, ácido sandaracopimárico, etc. La sustancia neutra mencionada antes comprende alcoholes diterpenicos, aldehidos, metilésteres, hidrocarburos, etc. pero dichos compuestos no participan en la formación de cristales moleculares.
El ácido de resina a base de colofonia para ser utilizado como componente A de acuerdo con la presente invención consiste en ácido deshidroabiético solamente o es una mezcla de ácidos de resina conteniendo ácido deshidroabiético. El contenido en ácido deshidroabiético recomendado de dicha mezcla de ácido de resina no es inferior al 30% en peso, preferiblemente no inferior al 60% en peso, y más preferiblemente, no inferior al 90% en peso. Además, la cantidad total recomendada de ácido abiético, ácido levopimárico, ácido neoabiético y ácido palústrico no excede el 30% en peso, preferiblemente no más del 15% en peso, y más preferiblemente, no más del 5% en peso.
Es bastante difícil formar cristales moleculares cuando el contenido en ácido deshidroabiético es inferior al 30% en peso y el contenido total de ácido abiético, ácido levopimárico, ácido neoabiético y ácido palústrico excede el 30% en peso.
Se encuentra comercialmente disponible una multiplicidad de mezclas de ácidos de resina que se pueden utilizar en la presente invención y algunas de ellas se pueden comprar fácilmente. Además, se puede preparar especialmente un ácido de resina de elevada pureza y se puede utilizar como material de partida.
El componente B para ser utilizado en la presente invención es por lo menos un miembro seleccionado de entre la clase consistente en sal de litio, sal de sodio y sal de potasio de dicho componente A. Tal como se describe a partir de aquí, dicho componente B se prepara in situ neutralizando el componente A con el compuesto alcalinometálico correspondiente.
El componente A y el componente B, concurrentes en tal mezcla de reacción neutralizante o en una disolución homogénea o fundido conteniendo el componente B y el componente A por separado, forman un compuesto molecular bajo ciertas condiciones y además cristales moleculares bajo condiciones específicas.
El procedimiento para producir los cristales moleculares a base de colofonia según la presente invención se puede dividir en dos etapas principales. La primera etapa comprende disolver uniformemente el ácido de resina a base de colofonia y una sal de metal alcalino de este en un disolvente orgánico o fundiéndolos juntos uniformemente. La segunda etapa es una etapa en la que se forman selectivamente cristales moleculares, cada uno compuesto de ácido de resina a base de colofonia y la sal de metal alcalino de este, a partir de la disolución homogénea o el fundido homogéneo obtenido en la primera etapa.
El procedimiento para realizar la primera etapa puede comprender, por ejemplo, neutralizar parcialmente el ácido de resina a base de colofonia para dar una disolución homogénea o fundido de acuerdo con un procedimiento de neutralización conocido, tal como el procedimiento de disolvente o el procedimiento de fundido [p.ej. Yoshida et al., "The Properties and Applications of Metal Soaps", Saiwai Shobo (1988)]. Un procedimiento alternativo comprende disolver uniformemente en un disolvente orgánico un ácido de resina a base de colofonia y una sal de metal alcalino del mismo sintetizada por separado para preparar una disolución homogénea o fundir las dos sustancias juntas uniformemente para generar un fundido homogéneo.
Con respecto al procedimiento para realizar la segunda entapa, existen múltiples variables para la formación selectiva de cristales moleculares dependiendo en si en la primera etapa se ha obtenido una disolución o se ha obtenido un fundido. En breve, cuando en la primera etapa se ha obtenido una disolución, el disolvente se destila de la disolución a cierta temperatura para en secuencia formar selectivamente cristales moleculares de la presente invención o se detiene la destilación inmediatamente antes de comenzar la cristalización y se permite al sistema permanecer a cierta temperatura para obtener los cristales moleculares de la presente invención. Cuando se ha obtenido un fundido en la primera etapa, dicho fundido primero se enfría hasta cierta temperatura y a continuación se mantiene a dicha temperatura para obtener los cristales moleculares de la presente invención.
A continuación se describe en más detalle el procedimiento para producir los cristales moleculares de la presente invención.
Material de partida
La colofonia de partida puede ser una colofonia ordinaria conteniendo aproximadamente un 10% en peso de una fracción neutra o un ácido de resina a base de colofonia disponible después de eliminar la fracción neutra de la colofonia. En cualquiera de los casos, el contenido en ácido deshidroadiabiético recomendado no es inferior al 30% en peso, preferiblemente no inferior al 60% en peso y más preferiblemente, no inferior al 90% en peso y el contenido total en ácido abiético recomendado, ácido levopimárico, ácido neoabiétic y ácido palústrico no es superior al 30% en peso, preferiblemente no superior al 15% en peso y más preferiblemente, no superior al 5% en peso. De entre estos, el ácido de resina preferido es el ácido deshidroabiético con pureza del 100%.
El compuesto de metal alcalino para ser utilizado en dicha reacción de neutralización incluye hidróxidos de metales alcalinos tales como hidróxido sódico, hidróxido potásico, hidróxido de litio, etc. y alcoholatos de metal alcalino tales como alcoholato sódico, alcoholato potásico, lacoholato de litio, etc. (la parte alquílica del alcoholato contiene de 1 a 8 átomos de carbono). Entre estos, se recomiendan los hidróxidos de metal alcalino.
La especie metálica es por lo menos un miembro seleccionado de entre el grupo consistente en sodio, potasio y litio. Cuando coexisten dos o más especies metálicas, el cristal molecular tiende a ser más difícil de formar en comparación con el caso en que el sistema contiene solamente una especie metálica. Por consiguiente, es preferible utilizar una especie metálica. De las especies metálicas antes mencionadas, el potasio es la más preferida.
Por conveniencia, a menos que de otro modo se especifique en la presente solicitud, el término "metal alcalino" se utiliza para significar por lo menos una especie metálica seleccionada de entre el grupo que consiste en sodio, potasio y litio.
El disolvente orgánico que se utiliza en la reacción de neutralización por el procedimiento de disolvente descrito más adelante o el disolvente orgánico para disolver uniformemente el componente A y el componente B preparados por separado incluye alcoholes de cadena lineal o ramificada cada uno conteniendo entre 1 y 4 áotmos de carbono, p.ej., metanol, etanol, isopropanol, etc., éteres de glicoles, diglima y otros éteres, y mezclas de dichos disolventes con disolventes de la serie de los hidrocarburos tales como n-hexano, n-heptano, ciclohexano, etc.
La selección del tipo de disolvente que se ha de utilizar se hace en relación con la solubilidad del ácido de resina a base de colofonia y la sal metálica de este en el disolvente orgánico y la facilidad para la formación del cristal molecular según la presente invención. Se recomiendan en particular el metanol y el etanol.
Cuando se utiliza solo un disolvente, que solamente disuelve uno de los componentes A o B, tal como el agua (que solamente disuelve la sal de metal alcalino del ácido de resina a base de colofonia) o los querosenos tales como el n-hexano (que disuelve solamente el ácido de resina a base de colofonia), las fuerzas físicas intermoleculares indispensables para la formación de los cristales moleculares se atenúan o se pierden y el ácido de resina a base de colofonia y/o su sal de metal alcalino, que no participan en la formación de los cristales moleculares, se precipitan, siendo por consiguiente indeseables.
Incluso cuando se utiliza un disolvente que favorece la formación de dichos cristales moleculares, por ejemplo un alcohol, el agua que puede contener tiene una profunda influencia en la formación de los cristales moleculares. Por consiguiente, cuando se utiliza un disolvente con un elevado contenido de agua, el ácido de resina a base de colofonia y/o su sal de metal alcalino, que no participa en la formación de los cristales moleculares, también se precipita. El contenido en agua recomendado del disolvente es no superior al 10% en peso, preferiblemente no superior al 5% en peso, más preferiblemente no superior al 3% en peso, y para resultados todavía mejores, no superior al 1% en peso. Además, la cantidad de agua relativa a 100 partes en peso de la sal de metal alcalino del ácido de resina a base de colofonia en el sistema está también restringido a no ser superior al 10 partes en peso, y más preferiblemente, no superior a 7 partes en peso y más preferiblemente, no superior a 5 partes en peso.
No existe una limitación particular en la cantidad de disolvente orgánico a ser utilizado, pero la cantidad de disolvente recomendada no es superior a 2000 partes en peso, preferiblemente aproximadamente 10 a 500 partes en peso, relativas a 100 partes en peso de los componentes A y B combinados.
Primera etapa
1) Cuando se lleva a cabo la reacción de neutralización
Cuando la reacción de neutralización se adopta en la primera etapa, se puede realizar por el conocido procedimiento del disolvente o por el conocido procedimiento de fundido.
(i) en el procedimiento del disolvente, la temperatura de dicha reacción de neutralización oscila entre la temperatura ambiente y 160ºC, preferiblemente de 40ºC a 100ºC. La utilización de una temperatura inferior a la temperatura ambiente es indeseable, debido a que el ácido de resina a base de colofonia y/o su sal de metal alcalino, que no participen en la formación de cristales moleculares, podría ocasionalmente formar cristales independientemente. El tiempo de reacción no está limitado, pero generalmente, es suficiente un tiempo de reacción de aproximadamente 1 a 120 minutos.
La reacción de neutralización se puede realizar, por ejemplo, disolviendo con calentamiento dicho componente A en el anteriormente mencionado disolvente, añadiendo un compuesto de metal alcalino en tal cantidad que se logre la deseada proporción de neutralización y agitando la mezcla. E generalmente preferible que el compuesto de metal alcalino se añada disuelto o disperso de antemano en el mismo disolvente que el disolvente utilizado para disolver el componente A.
(ii) El procedimiento de fundido es una reacción de neutralización realizada en ausencia de disolvente. No hay particulares limitaciones en la temperatura de la reacción, pero dicha reacción de neutralización se realiza ventajosamente a una temperatura entre el punto de fusión (es decir, 160ºC) del ácido de resina a base de colofonia utilizado y 300ºC, preferiblemente 180 a 300ºC y más preferiblemente, a entre 200ºC y 300ºC. El tiempo de la reacción de neutralización no es tan crítico pero generalmente oscila entre 2 y 180 minutos. Dicha reacción de neutralización se puede realizar, por ejemplo, fundiendo dicho componente A con calor, añadiendo al fundido resultante un compuesto de metal alcalino en una cantidad tal que se logre la proporción de neutralización deseada y agitando la mezcla.
En el anterior procedimiento de disolvente o en el anterior procedimiento de fundido, la reacción se realiza preferiblemente bajo un gas inerte tal como el gas nitrógeno para evitar la descomposición y la coloración del ácido de resina a base de colofonia.
2) Cuando el componente A se mezcla con el componente B que se ha preparado por separado
El compuesto A y el compuesto B que han sido proporcionados por separado se añaden a dicho disolvente y se disuelven en el con calentamiento (procedimiento de disolvente), o por el contrario se funde uniformemente con calor una mezcla del componente A y el componente B que han sido proporcionados por separado (procedimiento de fundido). La temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento que se utilizan en los anteriores procedimientos de disolvente y fundido pueden ser similares a las temperaturas de reacción y tiempos de reacción mencionados para los procedimientos de disolvente y fundido, respectivamente, en la reacción de neutralización mencionada anteriormente.
Segunda etapa
En esta etapa, los cristales moleculares se pueden obtener selectivamente controlando el procedimiento de separación de fases debido a la cristalización.
1) Cuando se utiliza el procedimiento de disolvente
A partir de la disolución homogénea obtenida por la reacción de neutralización en la primera etapa realizada utilizando un disolvente orgánico seleccionado, o a partir de un disolución homogénea obtenida disolviendo el compuesto A y el compuesto B proporcionado por separado en un disolvente orgánico, se evapora el disolvente a presión atmosférica o a presión reducida a la vez que se mantiene la disolución a una temperatura de 30ºC o superior, preferiblemente 40ºC o superior, más preferiblemente 50ºC o superior, pero no superior al punto de ebullición del disolvente, con lo que se forma los cristales moleculares selectivamente.
Como procedimiento alternativo, se detiene la destilación justo antes de comienzo de la cristalización, en lugar de eliminar el disolvente por completo y se concentra la disolución hasta el 30-90% en peso, preferiblemente hasta aproximadamente el 50-70% en peso, en términos de la concentración de la cantidad total de componente A y componente B combinados, se deja reposar a una temperatura de 30ºC o superior, preferiblemente 40ºC o superior, más preferiblemente 50ºC o superior, pero no superior al punto de ebullición del disolvente, con lo que se forman los cristales moleculares selectivamente.
Los cristales moleculares así formados se separan de la disolución por filtración, se enjuagan con el mismo disolvente anterior y se secan.
En cualquiera de los casos, la formación de los cristales moleculares se puede acelerar añadiendo a la disolución pequeñas cantidades de semillas de cristal molecular preparadas de antemano. Cuando se utiliza un alcohol inferior como disolvente, la formación de cristales moleculares procede selectivamente sin implicar la coloración objetable, de forma que la etapa de filtración se puede evitar. Incidentalmente, si el sistema contiene sustancias neutras originadas a partir de la colofonia de partida y se omite la etapa de filtración, se obtiene una mezcla de cristales moleculares y sustancias neutras. De tal mezcla, se pueden aislar selectivamente los cristales moleculares redisolviendo la mezcla en el mismo disolvente que antes, causando la formación de los cristales moleculares bajo las condiciones anteriormente mencionadas, y filtrando el sistema de reacción.
En cualquiera de los procedimientos anteriores, el agua tiene una influencia significativa en el procedimiento de formación de los cristales moleculares. La utilización de un disolvente con un elevado contenido en agua no es preferido, debido a que el ácido de resina a base de colofonia y/o su sal de metal alcalino, que no hubiese participado en la formación de cristales moleculares, sería cristalizado o vitrificado. El contenido en agua recomendado del disolvente mencionado anteriormente no es superior al 10% en peso, preferiblemente no es superior al 5% en peso, más preferiblemente, no es superior al 3% en peso y para resultados todavía mejores, no es superior al 1% en peso. La cantidad de agua en el sistema relativa a 100 partes en peso de la sal de metal alcalino del ácido de resina a base de colofonia está también restringida a no más de 7 partes en peso, y más preferiblemente, no más de 5 partes en peso.
En la publicación de patente relacionada con el agente nucleante de tipo colofonia anteriormente referido en el presente documento (publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº H7-330967, nº H7-331081), no hay información disponible sobre las condiciones de destilación para eliminar el disolvente en la producción de agente nucleante de tipo colofonia por el procedimiento de disolvente. Sin embargo, para eliminar un disolvente orgánico de una disolución en un disolvente orgánico a escala comercial, es una práctica común añadir agua a la disolución y eliminar el agua y el disolvente por destilación al vapor o por destilación aceotrópica, independientemente de si el disolvente implicado es un disolvente hidrófilo o hidrófobo, para asegurar la seguridad de la operación, mejorar la eficacia en la recuperación del disolvente, evitar la coloración del precipitado y suprimir el olor característico del disolvente orgánico (publicación japonesa de patente no examinada (Kokai) nºS57-185288). Además, los cristales moleculares deseados no se pueden obtener con tal práctica.
2) Cuando se utiliza el procedimiento de fundido
A continuación de la reacción de neutralización, en la primera etapa, a una temperatura que oscila entre el punto de fusión (es decir 160ºC) del ácido de resina a base de colofonia y 300ºC, o a continuación del fundido uniforme de una mezcla de componente A y componente B preparados por separado, a una temperatura entre el punto de fusión (por ejemplo 160ºC) del ácido de resina a base de colofonia y 300ºC, la masa fundida resultante se enfría, sin tener en consideración la velocidad de enfriamiento hasta una temperatura específica, específicamente en una región de temperatura que oscila entre aproximadamente el punto de fusión del cristal molecular y la temperatura de superenfriado y se mantiene dicha temperatura durante aproximadamente 10 a 120 minutos para formar los cristales moleculares. La formación de cristales moleculares se puede acelerar añadiendo a la masa inmediatamente después de enfriar una pequeña cantidad de semilla de cristal molecular preparado a parte.
Cuando el sistema contiene sustancias neutras originadas a partir de la colofonia de partida, se obtiene una mezcla de cristales moleculares y sustancias neutras.
Los cristales moleculares se pueden separar de tal mezcla de la misma forma que en el procedimiento de disolvente, es decir, redisolviendo la mezcla en un disolvente orgánico para recristalizar y recogiendo los cristales moleculares recristalizados por filtración.
La publicación de patente anteriormente mencionada sobre el agente nucleante de tipo colofonia (publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº H7-330967 y nº H7-331081) no contiene información sobre la influencia del agua o las condiciones de temperatura a ser utilizadas en la producción de agente nucleante de tipo colofonia por el procedimiento de fundido. Sin embargo, en la producción industrial de jabones metálicos por el procedimiento de fundido, es una práctica común añadir agua al sistema (procedimiento de semifundido) o apagar el fundido para solidificar por el procedimiento de granulación por pulverizado para una mejor eficacia de producción, mejor control sobre la forma y dureza del jabón metálico producido y para evitar su coloración y descomposición (p. ej. Yoshida et al., "The Properties and Application of Metal Soaps", Saiwai Shobo, 1988). Sin embargo, los cristales moleculares deseados no se pueden obtener mediante dicho procedimiento.
Así pues, controlando el contenido en agua, la temperatura, las especies de disolventes y la concentración del sistema durante el procedimiento de separación de fases por cristalización en la segunda etapa, resulta ahora posible inhibir la cristalización independiente de ácido de resina a base de colofonia y su sal de metal alcalino y permitir la formación selectiva de cristales moleculares.
A continuación se describirán con más detalle las formas de realización preferidas para la producción de cristales moleculares 1:1 y/o 3:1.
1) Procedimiento de disolvente
El cristal molecular 1:1 se puede producir típicamente como sigue. El ácido de resina a base de colofonia anteriormente descrito aquí se neutraliza con un hidróxido de metal alcalino en etanol con un contenido en agua de no más de 1% en peso a una proporción de neutralización de 50 moles %, y el etanol se destila a continuación a presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC) hasta inmediatamente antes de comenzar la cristalización. La disolución así concentrada a no menos del 50% en peso en términos de la concentración de la cantidad total del componente A y del componente B combinados se permite reposar a 60ºC para la formación de cristales moleculares y, a continuación, filtrados. El bizcocho obtenido se enjuaga con etano y se seca al vacío a 80ºC.
El cristal molecular 3:1 se puede obtener típicamente de la forma siguiente. El ácido de resina a base de colofonia definido aquí anteriormente se neutraliza con hidróxido de un metal alcalino en etano con un contenido en agua no superior al 1% en peso a una proporción de neutralización de 25 moles %, y el etanol se evapora a presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC) hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización. La disolución así concentrada a no menos del 50% en peso en términos de la concentración de la cantidad total del componente A y del componente B combinados se permite reposar a 60ºC para formar cristales moleculares y, a continuación, se filtra. El bizcocho así obtenido se enjuaga con etanol y se seca al vacío a 80ºC.
Además, modificando la anteriormente mencionada proporción de neutralización (X) oscilando entre 25<X<50 moles % y conduciendo el procedimiento de separación por cristalización en etanol, por ejemplo, se puede obtener una cosecha de cristales moleculares consistente exclusivamente en 1:1 y 3:1. Cuando la proporción de neutralización excede el 25% y se acerca al 50%, aumenta la proporción de cristales moleculares 1:1 en la cosecha de cristales y por el contrario la proporción de cristales moleculares 3:1 decrece. La proporción de neutralización (X) que proporciona una cosecha consistente esencialmente exclusivamente en cristales moleculares 3:1 y/o cristales moleculares 1:1 oscila entre de 25\leqX\leq50. Fuera de tal rango de X, la inclusión de ácido de resina a base de colofonia o su sal de metal alcalino que no participe en la formación de cristales moleculares será inevitablemente cuan ingeniosamente se controlen las condiciones de separación cristalización. En tal caso, se puede purificar la cosecha de cristales por recristalización a partir de etanol, por ejemplo, para proporcionar cristales moleculares solamente.
En la presente solicitud, "proporción de neutralización" significa el porcentaje (%) del número de moles de grupo carboxilo neutralizados (-COOM, donde M = K, Na o Li), relativo a la suma del número de moles de grupo carboxilo (-COOH) y el número de moles de grupos carboxilo neutralizados (-COOM, donde M = K, Na o Li).
2) Procedimiento de fundido
Los cristales moleculares 1:1 se pueden producir también calentando una mezcla (1.1, en moles) de ácido de resina a base de colofonia y su sal de metal alcalino a 280ºC para prepara un fundido homogéneo, enfriando la mezcla a una temperatura generalmente de aproximadamente 140ºC a 240ºC, preferiblemente de aproximadamente 150ºC a 200ºC y más preferiblemente aproximadamente 160ºC y permitiéndola reposar a dicha temperatura durante aproximadamente 10 a 120 minutos para formar cristales.
Los cristales moleculares 3:1 también se pueden producir calentando una mezcla (3:1, en moles) de ácido de resina a base de colofonia y su sal de metal alcalino a 280ºC para preparar un fundido homogéneo, enfriando el fundido a una temperatura de generalmente aproximadamente 120ºC a 220ºC, preferiblemente de 130ºC a 180ºC y más preferiblemente aproximadamente 140ºC y permitiéndola reposar a dicha temperatura durante aproximadamente 10 a 120 minutos para formar cristales.
Se puede obtener una cosecha de cristales consistente esencialmente exclusivamente en cristales moleculares 1:1 y 3:1 modificando la proporción molar de dicho ácido de resina a base de colofonia y la sal de metal alcalino de éste en el rango de 3:1 a 1:1, calentando la mezcla, por ejemplo a 280ºC, para preparar un fundido homogéneo, enfriando el fundido a una temperatura de generalmente aproximadamente 130ºC a 220ºC, preferiblemente de aproximadamente 140ºC a 180ºC y más preferiblemente de aproximadamente 150ºC y permitiéndola reposar a dicha temperatura durante aproximadamente 10 a 120 minutos para formar cristales. Cuando la proporción molar anteriormente mencionada excede 3:1 y ase aproxima a 1:1, la proporción de cristales moleculares 1:1 en la cosecha de cristales aumenta y la proporción de cristales moleculares 3:1 disminuye. El rango de proporciones moleculares que proporciona una cosecha de cristales consistente esencialmente exclusivamente en cristales moleculares 3:1 y/o 1:1 es 3:1 a 1:1. Fuera de este rango, la inclusión de ácido de resina a base de colofonia o la sal de metal alcalino de este que no participa en la formación de cristales moleculares será inevitable cuán ingeniosamente se controlen las condiciones de separación por cristalización. En tales casos, la resultante cosecha de cristales se puede purificar por recristalización a partir de etanol, por ejemplo, para proporcionar solamente los cristales moleculares
diana.
En cualquier caso, la mezcla de ácido de resina a base de colofonia y su sal de metal alcalino (proporción molar 3:1 a 1:1) se calienta hasta la temperatura anteriormente mencionada durante 2 a 180 minutos, preferiblemente 1 a 60 minutos, para preparar un fundido homogéneo, y se enfría dicho fundido a dicha temperatura y se permite reposar a dicha temperatura durante aproximadamente 10 a 120 minutos para efectuar la cristalización. Toda la cosecha de cristales así obtenida es una cosecha de los cristales moleculares deseados (cristales moleculares 3:1, cristales moleculares 1:1, o su mezcla). Sin embargo, debido a que el procedimiento de fundido tiende a implicar la coloración de los cristales moleculares y necesita un procedimiento de purificación por enjuagado con disolvente o por recristalización, el procedimiento de disolvente es preferido.
El cristal molecular 1:1 o el cristal molecular 3:1 proporcionado por el procedimiento anterior no es una mera mezcla del ácido de resina a base de colofonia y su sal de metal alcalino sino un cristal de un compuesto molecular formado cuando las fuerzas intermoleculares físicas actúan entre la molécula de ácido de resina a base de colofonia y la molécula de sal de metal alcalino. Lo anterior es evidente a partir de los siguientes hechos.
(1) En la calorimetría de barrido diferencial (a partir de aquí referida como "DSC"), el cristal molecular según la presente invención muestra un único pico de fusión a una temperatura diferente de la del ácido de resina a base de colofonia. Por otra parte, la sal de metal alcalino del mismo ácido de resina a base de colofonia se descompone sin mostrar un punto de fusión. Además, cualquier mezcla del ácido de resina a base de colofonia y su sal de metal alcalino muestra una multiplicidad de picos de fusión incluyendo el pico del ácido de resina a base de colofonia o no muestra un pico de fusión definido.
(2) En el análisis por espectroscopia infrarroja, los cristales moleculares según la presente invención muestran picos de absorción característicos que están desviados de las bandas de absorción tanto del ácido de resina a base de colofonia como de su sal de metal alcalino y de una mezcla de estos.
(3) En la comparación cristalográfica utilizando un difractómetro de rayos-X, los perfiles de difracción de una mezcla de ácido de resina a base de colofonia y una sal de metal alcalino de este, cada uno de ellos preparado por separado y mezclados en seco a temperatura ambiente, es una superposición de los respectivos perfiles del ácido de resina a base de colofonia y la sal de metal alcalino del ácido de resina a base de colofonia, pero el cristal molecular de la presente invención muestra un perfil de difracción intrínsecamente diferente de la anteriormente mencionada difracción, indicando que el cristal molecular de la presente invención tiene una evidente forma cristalina intrínsecamente diferente de la de la mezcla anterior.
(4) Dicho cristal molecular permanece inalterado en valor ácido y contenido metálico, incluso si se repite dicha recristalización a partir de un disolvente bajo las condiciones específicas anteriores.
(5) El cristal molecular obtenido por el procedimiento de recristalización anterior (4) se trata con dietileter y agua para extraer su componente A en la fase orgánica y su componente B en la fase acuosa para separarlos. A continuación, la capa acuosa conteniendo el componente B se ajusta a pH 4-5 con ácido clorhídrico diluido para recuperar el componente B como ácido de resina a base de colofonia libre. Cuando se analizan por cromatografía de gases, el componente A separado como antes y el ácido de resina a base de colofonia recuperado del componente B como antes dan los mismos valores analíticos.
Además, cuando el cristal molecular de la presente invención se recristaliza, la composición en ácido de resina del componente A después de la recristalización es idéntica a su composición en ácido de resina antes de la recristalización, y la composición en ácido de resina del componente B después de la recristalización es idéntica a su composición en ácido de resina antes de la recristalización.
Agentes nucleantes para resinas poliolefínicas
El cristal molecular 1:1 a base de colofonia y/o el cristal molecular 3:1 según la presente invención es(son) valiosos como agentes nucleantes para resinas poliolefínicas. En comparación con la mezcla convencional de colofonia y su sal de metal alcalino, el cristal molecular es menos higroscópico y superior en resistencia al bloqueo ("bloquear" significa la formación de bizcocho con el polvo debido a la coagulación y, debido a su baja solubilidad y volatilidad, asegura un buen manejo en el moldeo de la resina poliolefínica.
Además, contrariamente a la mezcla convencional de una colofonia y su sal metálica, el cristal molecular según la presente invención es una sustancia cristalina de elevado punto de fusión y, por consiguiente, tiene una superior resistencia a la oxidación y estabilidad térmica y buena estabilidad durante el almacenamiento. Además, tal cristal molecular es altamente dispersable en resina poliolefínica y asegura una velocidad de cristalización de la resina poliolefínica incrementada. Además, los artículos moldeados a partir de una composición de resina poliolefínica conteniendo dicho agente nucleante tienen características mecánicas tales como módulo de elasticidad y características ópticas tales como transparencia y brillo muy satisfactorias.
Además, contrariamente a la mezcla convencional de una colofonia y su sal metálica, este cristal molecular muestra un punto de fusión intrínseco definido en las proximidades de la temperatura de fundido-amasado de rutina (150 a 300ºC) para la poliolefina ordinaria y muestra una dispersabilid ad y solubilidad en resina poliolefínica muy satisfactoria.
Por consiguiente, las características intrínsecas de su comportamiento como agente nucleante se pueden producir con un único mero fundido-amasado de éste con la resina incluso sin la necesidad de añadir ningún compatibilizante.
El tamaño de partícula del agente nucleante de la presente invención, en general, es preferiblemente pequeño desde el punto de vista de la dispersabilidad y solubilidad en la resina poliolefínica y puede por ejemplo ser no superior a 500 \mum, preferiblemente no superior a 300 \mum y más preferiblemente, 200 \mum o inferior pero 1 \mum o superior. Si las partículas son extremadamente pequeñas, por ejemplo inferiores a 1\mum en diámetro, el polvo tiende a sufrir bloqueo, por consiguiente no es preferible. Así pues, para una dispersabilidad y solubilidad mejoradas en las poliolefínas, el agente nucleante es preferiblemente molido o de desmenuzado antes de añadirlo a la resina de poliolefina.
Se puede obtener dicho molido por procedimientos conocidos en la técnica utilizando un molino de agujas, un molino de disco, un molino de martillos o similares. El agente nucleante se puede moler en seco o en húmedo. Sin embargo, el disolvente para ser utilizado en el procedimiento de molido húmedo debe ser seleccionado teniendo en consideración la solubilidad del cristal molecular. Por ejemplo, el disolvente orgánico utilizado para la formación del cristal molecular se puede utilizar con ventajas. Sin embargo, el molido húmedo en un sistema acuoso no es deseable debido a que el cristal molecular se descompondrá en sus constituyentes de ácido de resina a base de colofonia y sal de metal alcalino. La tecnología de microgranulación utilizando un sistema de emulsión comprendiendo agua y un disolvente orgánico también es indeseable, debido a que tal procedimiento también produce la descomposición del cristal molecular en el ácido de resina a base de colofonia y su sal de metal alcalino.
Entretanto, para evitar el espolvoreo cuando se alimenta el agente nucleante para tener un mejor ambiente de trabajo, es preferible granular de antemano al agente nucleante en forma de esferas o cilindros. El tamaño de dichos gránulos no es particularmente crítico solamente si se puede controlar efectivamente el espolvoreo. En términos generales, se obtienen resultados satisfactorios cuando el diámetro de las esferas es aproximadamente de aproximadamente 0,1 a 2,0 mm o cuando el tamaño de los cilindros es de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2,0 en diámetro y aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5,0 mm de alto. En términos generales, la granulación del agente nucleante detrae de su dispersabilidad en la resina poliolefínica. Por consiguiente, cuando se aplica a una resina poliolefínica un agente nucleante granular, la temperatura de moldeo del la resina poliolefínica debe ser fijarse en la zona más elevada (específicamente no inferior a 200ºC, preferiblemente no inferior a 240ºC).
No hay una limitación particular en la cantidad de agente nucleante de la invención relativa a una resina poliolefínica. Además, cuando se tienen en consideración el efecto mejorador y los factores económicos, en general se pueden utilizar los siguientes niveles de adición. Así pues, con base en 100 partes de peso de resina poliolefínica, se utiliza agente nucleante en una proporción de 0,01 a 2 partes en peso, preferiblemente 0,02 a 1,0 partes en peso y más preferiblemente 0,05 a 0,8 partes en peso. Si el nivel de adición es inferior a 0,1 partes en peso, los efectos deseados no se producirán por completo. Por el contrario, la adición de agente nucleante en exceso de 2 partes en peso no es económico.
Utilización en combinación con una sal de calcio
La utilización del agente nucleante de la presente invención en combinación con una sal orgánica o inorgánica de calcio es muy efectiva. Por consiguiente, el agente nucleante de la presente invención y la sal de calcio actúan de forma sinérgica de tal forma que comparado con el caso de añadir solamente un agente nucleante de la presente invención a la resina poliolefínica, el efecto se incrementa notablemente.
La especie recomendada de sal de calcio utilizada en la presente invención incluye las sales de calcio de los ácidos orgánicos carboxílicos con 2 a 50 átomos de carbono, ácidos alifáticos sulfónicos con 2 a 50 átomos de carbono, los mono- o di- ésteres alifáticos del ácido fosfórico con 2 a 50 átomos de carbono, los ácidos carboxílicos aromáticos con 7 a 60 átomos de carbono, los ácidos sulfónicos aromáticos con 6 a 60 átomos de carbono, los mono o diésteres aromáticos del ácido fosfórico con 6 a 60 átomos de carbono, los ácidos carboxílicos alicíclicos con 7 a 60 átomos de carbono, los ácidos sulfónicos alicíclicos co 6 a 60 átomos de carbono, o los mono o diésteres alicíclicos de ácido fosfórico con 6 a 60 átomos de carbono y múltiples sales inorgánicas de calcio. Cada una de dichas sales de calcio se puede utilizar independientemente o como una mezcla adecuada de dos o más especies.
Dichas sales de calcio son conocidas o se pueden preparar fácilmente mediante tecnologías de producción conocidas.
El ácido carboxílico alifático es preferiblemente un ácido carbóxílico alifático conteniendo aproximadamente 8 a 30 átomos de carbono, p.ej., los ácidos alifáticos monocarboxílicos tales como el ácido láctico, ácido butírico, ácido sórbico, ácido levulínico, ácido ácido caproico, ácido caprílico, ácido nonanoico, ácido decanoico, ácido undecanoico, ácido laurico, ácido glucónico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido ricinoleico, ácido linoleico, ácido linolénico, ácido palmítico, ácido behenico, ácido montánico, etc.; los ácidos alifáticos dicarboxílicos tales como ácido malónico, ácido fumárico, ácido maleico, ácido succinico, ácido glutárico, ácido metilglutárico, ácido aspártico, ácido málico, ácido adípico, ácido glutámico, ácido tartárico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido dimérico, etc.; los ácidos alifáticos policarboxílicos tales como el ácido cítrico, ácido butantetracarboxílico, ácido tricarbálico, etc.; y los ácidos carboxílicos de cadena ramificada tales como el ácido isoburtírico, ácido octílico, ácido isoesteárico, etc.,
El ácido alifático sulfónico es preferiblemente un ácido alifático sulfónico con aproximadamente entre 3 y 30 átomos de carbono, tales como los ácido alquil(C_{3-30})etersulfónicos, ácidos alquen(C_{8-30})monosulfónicos y ácidos hidroxialquen (C_{8-24})sulfónicos, entre otros.
El éster fosfórico alifático es preferiblemente un éster alifático fosfórico conteniendo aproximadamente 3 a 30 átomos de carbono, tales como los mon y di ésteres fosfóricos de alquil(C_{2-30})alcoholes.
El ácido carboxílico aromático es preferiblemente un ácido carboxílico aromático de 7 a 30 átomos de carbono, p. ej., ácidos aromáticos monocarboxílicos tales como los ácidos benzóicos, mono-, di-, tri- o tetra-sustituidos sustituidos con grupos hológeno, C_{1-10} alquilo, alquenilo o alcoxi (p.ej., ácido p-t-butilbenzoico, ácido p-isobutilbenzoico, ácido p-toluico, ácido p-clorobenzoico, ácido cumínico, ácido 3,5-dimetilbenzoico, ácido p-etilbenzoico, ácido p-metoxibenzoico, ácido p-etoxibenzoico, ácido p-fenoxibenzoico, ácido salicílico, ácido o-benzoilbenzoico, ácido p-fenilbenzoico etc), ácido á-naftoico, ácido mandélico, ácido p-tolilacético, ácido difenilacético, ácido fenoxiacético, ácido bencílico, etc.; ácidos aromáticos dicarboxílicos tales como el ácido ftálico, ácido naftalendicarboxílico, ácido bifenildicarboxílico, etc.; y ácidos aromáticos policarboxílicos tales como el ácido trimésico, ácido trimelítico, ácido bi-feniltetracarboxílico, ácido bi-feniletertetracarboxílico, ácido piromelítico, ácido difenilsulfonetetracarboxílico, ácido difeniletertetracarboxílico, ácido difenilmetantetracarboxílico, ácido difenilpropantetracarboxílico, etc.
El ácido sulfónico aromático es preferible y los ácidos sulfónicos aromáticos conteniendo aproximadamente 6 a 30 átomos de carbono, incluyendo el ácido bencilsulfónico, ácido alquil(C_{1-18})-bencensulfónico, ácido naftalensulfónico, ácido alquil(C_{1-18})naftalensulfónico, ácido G, ácido C, etc.
El éster fosfórico aromático es preferiblemente un éster fosfórico aromático conteniendo aproximadamente 6 a 30 átomos de carbono, incluyendo mono- y diésteres del ácido fosfórico con alcoholes aromáticos (C_{6-20}).
El ácido carboxílico alicíclico es preferiblemente un ácido carboxílico alicíclico conteniendo aproximadamente 7 a 30 átomos de carbono, p.ej., los ácidos monocarboxílicos alicíclicos tales como el ácido cicloexancarboxílico, ácidos cicloexancarboxílicos mono-, di-,tri- o tetra-sustituidos por grupos C_{1-10} alquilo, alquenilo o acoxi (p. ej., ácido 4-metilcicolhexancarboxílico, ácido 4-etilciclohexancarboxílico, ácido 4-metoxiciclohexancarboxílico, ácido 4-etoxiciclohexancarboxílico, etc.), ácido tetralincarboxílico, ácidos tetralincarboxílicos mono-, di-, tri- o tetra-sustituidos con grupos C_{1-10} alquilo, alquenilo o alcoxi, ácido nafténico, ácido cólico etc., ácidos alicíclicos dicarboxílicos tales como el ácido ciclohexandicarboxílico, ácidos ciclohexandicarboxílicos alquilsustituidos, etc.; y ácidos policarboxílcos alicíclicos tales como el ácido ciclopentantetracarboxílico, ácido ciclohexantetracarboxilico,
etc.
El ácido sulfónico alicíclico es preferible y entre otros los ácidos sulfónicos alicíclicos conteniendo aproximadamente 6 a 30 átomos de carbono, incluyendo el ácido ciclohexansulfónico y ácidos ciclohexansulfónicos alquil(C_{1-18})-sustituidos entre otros.
El éster fosfórico alicíclico es preferiblemente un éster fosfórico alicíclico conteniendo 6 a 30 átomos de carbono, tales como mono-, diésteres del ácido fosfórico con alcoholes alicíclicos(C_{6-20}).
La sal inorgánica de calcio incluye hidróxido de calcio, silicato de calcio, borato de calcio, fosfato de calcio, nitrato de calcio, óxido de calcio, carbonato de calcio y sulfato de calcio.
De entre las múltiples sales de calcio mencionadas anteriormente se pueden utilizar con gran ventaja las sales de calcio de los ácidos carboxílicos alifáticos de 10 a 50 átomos de carbono, preferiblemente las sales de calcio de los ácidos carboxílicos alifáticos C_{10-30}, particularmente el estearato de calcio.
El estearato de calcio se utiliza generalmente como un aceptor neutralizante para el material ácido, específicamente el ácido clorhídrico, contenido en las poliolefinas, o se utiliza como lubricante. Cuando se utiliza dicha sal en combinación con el agente nucleante de la presente invención, no solamente se pueden implementar los efectos del estearato cálcico anteriormente mencionados sino también los efectos sinérgicos proporcionados por la presente invención sin tener que modificar la formulación convencional.
Por ejemplo, cuando se mezclan combinando 0,2 partes en peso del agente nucleante de la presente invención y 0,05 partes en peso de estearato cálcico con 100 partes en peso de resina poliolefínica, los efectos del agente nucleante se mejoran como sigue. Así pues, comparado con el caso en el que solo se añade el agente nucleante de la presente invención a la resina poliolefínica, en particular a la resina de polipropileno, el valor de niebla se mejora de 20% al 15%, la temperatura de cristalización de 125ºC a 127ºC, el módulo de flexión de 106 kg/mm^{2} a 112 kg/mm^{2} y el valor de brillo de 100% a 105% (Ejemplo 23 y Ejemplo 31).
La cantidad de sal de calcio que se puede añadir no está restringida en particular mientras se puedan producir los efectos contemplados, pero la proporción de sal de calcio relativa a 100 partes en peso de resina poliolefínica recomendada es generalmente de 0,005 a 0,5 partes en peso, preferiblemente 0,01 a 0,3 partes en peso y más preferiblemente, 0,01 a 0,1 partes en peso. La proporción recomendada de sal de calcio relativa a 100 partes en peso del agente nucleante de la presente invención es generalmente de 5 a 200 partes en peso, preferiblemente 10 a 100 partes en peso y más preferiblemente, 20 a 50 partes en peso. Si la proporción de sal de calcio es demasiado pequeña o demasiado grande, no se producirá suficiente sinergismo con el agente nucleante de la presente invención.
Composición de resina poliolefínica
La resina poliolefínica a ser utilizada en la presente invención es una resina cristalina con una cristalinidad de 5 a 100%, preferiblemente 15 a 95% e incluye específicamente resinas con base en polietileno, resinas con base en polipropileno y resinas con base en polibutileno.
Las resinas con base en polietileno incluyen polietileno de elevada densidad, polietileno de densidad media, polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad y copolímero de etileno y con un contenido en etileno no inferior al 50% en peso.
La resina con base en polipropileno incluye homopolímero de propileno y copolímeros de propileno con un contenido en propileno no inferior al 50 5 en peso.
La resina con base en polibutileno incluye homopolímero de buteno y copolímero de buteno con un contenido en buteno no inferior al 50% en peso.
Todos los copolímeros anteriormente mencionados pueden ser cualquiera de los copolímeros aleatorios y compolímeros de bloque. La estéreo regularidad de dichas resinas puede ser isotáctica o sindiotáctica.
Los comonómeros que se pueden utilizar para la producción de los copolímeros anteriormente mencionados incluyen á-olefinas, tales como etileno, propileno, buteno, penteno, hexeno, hepteno, octeno, noneno, deceno, undeceno, dodeceno, etc., monómeros de tipo bicíclico tales como 1,4-endometilenciclohexeno etc., ésteres del ácido (met)acrílico tales como el metíl(met)acrilato, etil(met)acrilato, etc., acetato de vinilo y ácido maleico.
Los catalizadores que se pueden utilizar en la producción de tales polímeros incluyen no solamente los catalizadores radicales y los catalizadores Ziegler-Natta que normalmente se utilizan en la técnica, pero también un sistema catalizador comprendiendo una combinación de compuestos de metales de transición (p.ej., haluros de titanio tales como tricloruro de titanio, tetracloruro de titanio, etc.) soportados por un soporte tal como el basado en un haluro de magnesio, p. ej., cloruro de magnesio, con un compuesto de alquilaluminio (p.ej., trietilaluminio, cloruro de dietilaluminio, etc.) y "catalizadores de metaloceno" cada uno de ellos comprendiendo una combinación de ciclopentadieno o derivados de este con un metal del grupo 4 tal como el titanio o zirconio, además con metilalumoxano.
La velocidad de flujo del fundido (a partir de aquí abreviado coo "MFR"; JIS K 7210-1976) de la resina poliolefínica utilizada según la presente invención puede ser adecuadamente seleccionada de acuerdo con la metodología de moldeado utilizada y las propiedades físicas necesarias para los artículos moldeados y es generalmente 0,01 a 200 g/10 minutos y preferiblemente 0,05 a 100 g/10 minutos. No existe limitación particular en la distribución de pesos moleculares (Mw/mn) pero la que oscila entre 1 y 10 se utiliza universalmente.
Se puede utilizar cualquier procedimiento conocido para la adición del agente nucleante de la presente invención a la resina poliolefínica. Por consiguiente, se puede mezclar directamente con la resina, o se puede añadir un lote maestro preparado de antemano utilizando la resina.
En relación con el procedimiento para la adición de la sal de calcio a la resina poliolefínica, la sal de calcio se puede añadir con independencia del agente nucleante, o se puede añadir de antemano a una mezcla seca con el agente nucleante, y la mezcla se incorpora a la resina.
En este último caso, la cantidad prescrita de agente nucleante de la presente invención y la sal de calcio se pueden añadir simultáneamente a la resina en una operación, además de tal conveniencia, la carga electrostática del agente nucleante de la presente invención se puede suprimir para con ello facilitar el manejo.
La composición de resina según la presente invención puede incorporar aditivos conocidos para poliolefinas a menos que sea contrario a los objetivos de la invención.
Como tales aditivos para poliolefinas, se puenden mencionar múltiples aditivos listados en "The Tables of Positive Lists of Additives",("Las Tablas de Listas Positivas de Aditivos") editada por Japan Hygienic Olefin an Styrene Plastic Association (Enero, 1995), por ejemplo. Específicamente, los ejemplos de estos incluyen estabilizadores (p.ej., compuestos metálicos, compuestos epoxi, compuestos de nitrógeno, compuestos de fósforo, compuestos de azufre, etc.), absorbentes del ultravioleta (p.ej, compuestos de la serie de las benzofenonas, compuestos de la serie del benzotriazol, etc.), antioxidantes (p.ej., compuestos fenólicos, ésteres de ácido fosforico, compuestos de azufre, etc.), tensioactivos, lubricantes (p.ej. hidrocarburos alifáticos tales como las parafinas y ceras, ácidos grasos superiores de 8 a 22 átomos de carbono, sales metálicas (Al, Ca, Mg, Zn) de ácidos grasos superiores C_{8-22}, poliglicol, ésteres de ácidos grasos superiores C_{4-22} con alcoholes monohídricos C_{4-18}, amidas de ácidos grasos superiores C_{8-22}, aceite de silicona, derivados de colofonia, etc.), agentes de relleno (p.ej., talco, hidrotalcita, mica, zeolita, perlita, tierra de diatomeas, carbonato cálcico, fibra de vidrio, etc.) agentes de soplado, agentes de soplado auxiliares, aditivos de polímero, agentes entrelazantes, aceleradores del entrelazamiento, retardantes de las llamas, dispersantes, auxiliares para el procesamiento, etc.
Cuando la coloración de la resina moldeada es indeseable, se recomienda la utilización de un estabilizador con base en fosfito. Entre tales estabilizadores se encuentran trisnonilfenilfosfito, diesterarilpentaeritritol difosfito, bis(2,4-di-t-butilfenil)pentaeritritol difosfito, bis(2,6-di-t-butil-4-metilfenil)pentaeritritol difosfito, tris(2,4-di-t-butilfenil) fosfito, tetraquis(2,4-di-t-butilfenil)-4,4!60!-bisfenileno difosfito, etc.
La composición de resina de poliolefina de la presente invención se produce como sigue. Se agita por el procedimiento convencional una mezcla de la resina poliolefínica y el agente nucleante de la presente invención, opcionalmente junto con dicha sal de calcio y los múltiples aditivos, por ejemplo utilizando un mezclador Henschel, y a continuación se extruye entre 150ºC y 300ºC, preferiblemente a entre 170ºC y 280ºC, y más preferiblemente a entre 180 y 260ºC en forma de bolas.
Artículo moldeado
La composición de poliolefina según la presente invención se puede moldear utilizando la tecnología de moldeo conocida, tal como moldeo por inyección, moldeo por extrusión, moldeo por soplado, moldeado por presión de aire, moldeo rotativo, formación de películas, etc.
Cuando se moldea por cualquiera de los procedimientos de moldeo anteriores, el artículo moldeado fabricado con la composición de resina de la presente invención tiene propiedades ópticas muy satisfactorias tales como transparencia y brillo y propiedades mecánicas tales como rigidez y módulo elástico. Por ejemplo, un artículo moldeado de 1 mm de grosor obtenido de la composición de resina (p.ej., composición de polipropileno) de la presente invención por moldeo de inyección a una temperatura de resina fundida de 240ºC y a una temperatura del molde de 40ºC tiene una transparencia y módulo de flexión superiores a los del correspondiente artículo moldeado no conteniendo el agente nucleante de la presente invención (valor de niebla 70%, módulo de flexión 85 kg/mm^{2}), y muestra un valor de niebla de 15% y módulo de flexión de 112 kg/mm^{2} (ver Ejemplo 23 y Ejemplo Comparativo 25).
La temperatura recomendada para la resina fundida para a producción de un artículo moldeado a partir de la composición de resina de la presente invención por cualquiera de los procedimientos anteriores, tal como se recomienda desde el punto de vista de las propiedades ópticas y mecánicas de los productos, es generalmente de 150ºC a 300ºC, preferiblemente de 170ºC a 280ºC y más preferiblemente de 180ºC a 260ºC. Si la temperatura de la resina fundida es inferior a 150ºC o superior a 300ºC, se tienden a sacrificar la claridad el brillo y el módulo de flexión.
El agente nucleante de la presente invención mejora la velocidad de cristalización y reduce el tamaño de esferulitas de las poliolefinas. Como consecuencia, mejoran las propiedades mecánicas tales como el módulo de Yung y la rigidez y propiedades ópticas tales como la transparencia y el brillo del artículo moldeado. Además, se puede ampliar el rango de condiciones óptimas para el moldeo.
Debido a su excelente transparencia y propiedades mecánicas y otras características, los artículos moldeados según la presente invención encuentran aplicaciones en múltiples campos, típicamente en el campo de los contenedores para alimentos, artículos múltiples, partes industriales, materiales de paquetería, etc., así como en múltiples otros campos.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos ilustran la presente invención con mayor detalle. Los procedimientos utilizados para el análisis del cristal molecular y los criterios utilizados para la evaluación de las características nucleantes fueron los siguientes:
Análisis del cristal molecular
(1) Medición del punto de fusión: utilizando un calorímetro diferencial de barrido (Shimadzu Corporation, Modelo "DSC-50"), el pico de temperatura endotérmica de fusión y el calor de fusión se midieron a lo largo del rango desde la temperatura ambiente hasta 300ºC utilizando una velocidad de calentamiento de 10ºC/minuto.
(2) Análisis espectroscópico infrarrojo: Utilizando un espectrómetro infrarrojo (Perkin-Elmer, Modelo "FT-IR 1720-K"), Se determinaron las bandas de absorción características del cristal molecular por procedimiento de difusión reflexión de KBr.
(3) Comparación de las formas cristalinas: La comparación de las formas cristalinas se realizó utilizando un difractómetro de rayos-X (Rigaku Denki, Modelo "RINT-2200").
(4) Determinación del contenido en metal alcalino: el contenido en metal alcalino del cristal molecular se determinó utilizando un espectrofotómetro de absorción atómica y de emisión de llama (Nipón Jarrell Ash, Modelo "AA-845").
Criterios para la evaluación de las características del nucleador
(1) Evaluación de la transparencia: por determinación del valor de niebla (JIS K7105)
(2) Evaluación del brillo: por determinación del valor de brillo (JIS K 7105)
(3) Evaluación de la temperatura de cristalización: la temperatura de cristalización (Tc) se midió por DSC.
Por consiguiente, se mantuvo la muestra a 240ºC durante 5 minutos y a continuación se enfrió con una velocidad de enfriamiento de 20ºC/min. El pico de temperatura exotérmico se consideró como la Tc. Se asumió que cuanto mayor es el valor de Tc, es mayor la velocidad de cristalización y la moldeabilidad es mejor.
(4) Evaluación de la rigidez: Utilizando una pieza de ensayo de un grosor de 4 mm, 100 mm de longitud y 10 mm de ancho preparada por moldeo de inyección, se midió el módulo de flexión (kg/mm^{2} o kg/cm^{2}) según JIS K 7203. Cuanto mayor es el módulo de flexión, mayor es la rigidez.
(5) Evaluación de la dispersibilidad del agente nucleante: se preparo un total de 10 láminas moldeadas por moldeo de inyección, 4,0 cm en longitud, 4,0 cm de ancho y 1 mm de grosor tal como se preparan por moldeo de inyección se inspeccionaron visualmente para detectar agente nucleante no disperso. La ausencia de agente nucleante no disperso se calificó como "o" y la evidencia de agente nucleante no disperso en una o más láminas se calificó como "x".
Ejemplo 1
En 50 ml de etanol conteniendo agua 0,7% en peso se disolvieron 10,0 g de ácido deshidroabiético (valor ácido 187 mg KOH/g) con calentamiento y se añadieron 18,7 g de disolución de hidróxido potásico/etanol al 5% en peso correspondiendo a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A continuación, a presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC) se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para obtener una disolución del 60 al 70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales. A continuación se filtró el sistema y el bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se secó en un secador al vacío a 80ºC para producir cristales blancos con apariencia de agujas. La cosecha de cristales se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para producir 9,5 g (rendimiento 89%) de un agente nucleante comprendiendo cristales moleculares de tipo 1:1 de sal de potasio con una proporción de neutralización del 50% (punto de fusión 270ºC) (agente nucleante nº1).
El rendimiento mencionado anteriormente es el porcentaje (%) del rendimiento real relativo al rendimiento teórico. El rendimiento teórico X1 se puede calcular mediante la siguiente ecuación.
X1 = a + b - c = 10,6 (g)
en la que
a: cantidad de ácido de resina cargado (10,0 g)
b: cantidad de KOH añadido para la preparación del agente nucleante (0,935 g)
c: agua generada (el número de moles de KOH (0,935/56,1) x peso molecular agua (18) = 0,300 g)
En consecuencia, el rendimiento % = (rendimiento real (9,5 g)/x1) x 100 = 89 (%).
El contenido en potasio tal como se determina utilizando el espectrofotómetro de absorción atómica y emisión de llama coincide con un valor teórico (6,1% en peso). En lo que se refiere al valor ácido, también, el valor medido de 87 mg KOH/g estuvo cerca del valor teórico (88 mg KOH/g).
Además, incluso cuando el anterior cristal molecular 1:1 se sometido a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y a filtrado bajo las condiciones mencionadas anteriormente, el cristal permaneció sin cambios en el contenido de potasio y valor ácido.
El valor teórico de contenido en potasio X2 se puede calcular mediante la siguiente ecuación.
X2 = (d/e) x b = 0,65 (g)
donde
d: peso molecular del K (39,1)
e: peso molecular del KOH (56,1)
b: cantidad de KOH añadido (0,935 g)
Por consiguiente, el valor teórico de contenido en potasio X3 (%) se puede calcular utilizando la siguiente fórmula.
X3 = (X2/X1) x 100 = 6,1 (% en peso)
La cantidad teórica de KOH X4 necesaria para neutralizar completamente el agente nucleante preparado se puede calcular utilizando la siguiente ecuación.
X4 = (f x a)/1000 - b = 0,93
donde
f: valor ácido del ácido de resina de partida (187 mg KOH/g)
Por consiguiente, el valor ácido teórico X5 del agente nucleante preparado se puede calcular según la siguiente ecuación
X5 = X4 x 1000/X1 = 88 (mg KOH/g)
En el análisis DSC, la sal de potasio del cristal molecular de tipo 1:1 mostró un único punto de fusión intrínseco al rededor de 270ºC (calor de fusión: 50 a 55 J/g). Por otra parte, el ácido deshidroabiético inicial se fundió a 165-175ºC (calor de fusión: 50 a 55 J/g) y su sal de potasio no mostró un punto de fusión definido pero se descompuso a \geq 300ºC. Además, una mezcla equimolar de ácido deshidroabiético y su sal de potasio mostró una multiplicidad de puntos de fusión además del punto de fusión de ácido deshidroabiético.
En el análisis por espectroscopia infrarroja, dicho cristal molecular mostró picos de absorción a números de onda (1240 cm^{-1} y 1180 cm^{-1}) que están desplazados de aquellos a los que absorben el ácido deshidroabiético, su sal de potasio o una mezcla equimolar de estos tal como se muestra más adelante y dichos picos de absorción no se observaron con el ácido deshidroabiético inicial o su sal de potasio.
Además, la mezcla equimolar mostró vibraciones de tensión C-O (1280 cm^{-1}) debidas a dímeros de ácido deshidroabiético y a vibraciones de deformación de O-H fuera del plano (950 cm^{-1}) debidas al enlace de hidrógeno del dímero, mientras que el cristal molecular de la presente invención no mostró ninguna de ellas.
Las absorciones características del cristal molecular 1:1 (cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1470, 1380, 1240, 1180, 820
Las absorciones características del ácido deshidroabiético (cm^{-1}):
2930, 1700, 1500, 1470, 1380, 1280, 1190, 950, 820
Las absorciones características del dehidroabietato potásico (cm^{-1}):
2930, 1550, 1500, 1470, 1380, 820
Las absorciones características de la mezcla 1:1 (cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1470, 1380, 1280, 1190, 950, 820
La comparación de las formas cristalinas por análisis de difracción de rayos-X reveló que mientras que el perfil de la mezcla de ácido deshidroabiético y su sal de potasio fue una mera superposición de los respectivos perfiles del ácido deshidroabiético y su sal potásica, el cristal molecular mostró un perfil de difracción intrínseco. En particular, el pico a 2\theta = 4,6 grados, tal como se observa con la mezcla equimolar ha desaparecido y se encontraron nuevos picos con una proporción de intensidades relativas de 2:1 a 2\theta = 4,0 grados y 2\theta = 5,0 grados a la zona de ángulo pequeño sugiriendo una diferencia en la forma cristalina entre la mezcla equimolar y el cristal molecular 1:1.
Ejemplo 2
En 50 ml de etanol conteniendo 1% de agua en peso se disolvieron 10,0 g de ácido deshidroabiético (valor ácido = 187 mg KOH/g) con calentamiento y se añadieron 9,4 g de disolución de hidróxido potásico/etanol al 5% en peso, correspondiendo a una proporción de neutralización del 25%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta justo antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se secó en un secador al vacío a 80ºC, para producir agujas blancas. Dicha cosecha de cristales se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para producir 9,0 g (rendimiento 87%) (m.p. 220ºC) de un agente nucleante comprendiendo sal de potasio de cristal molecular de tipo 3:1 con una proporción de neutralización del 25% (agente nucleante nº2).
El contenido en potasio determinado utilizando dicho espectrofotómetro de absorción atómica y emisión de llama fue de 3,1 lo que representó una aproximación cercana al valor teórico (3,2% en peso). El valor ácido de 135 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (136 mg KOH/g).
Cuando se sometió dicho cristal molecular 3:1 a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y a filtración bajo las mismas condiciones de antes, el cristal permaneció inalterado en su contenido de potasio y valor ácido.
En el análisis DSC, la sal de potasio de cristal molecular tipo 3:1 mostró un único punto de fusión intrínseco alrededor de 220ºC (calor de fusión: 50 a 55 J/g).
En el análisis espectroscópico infrarrojo, dicho cristal molecular absorbió a números de onda (1240 cm^{-1} y 1180 cm^{-1}) que estuvieron desplazados de aquellos a los que absorbe el ácido deshidroabiético, su sal potásica o una mezcla de estos (proporción molar 1:1) tal como se muestra más adelante. Dichos picos de absorción no se observaron con el ácido deshidroabiético inicial o su sal potásica. Además, mientras la mezcla anterior mostró una vibración de deformación de O-H fuera del plano (950 cm^{-1}) debido al enlace de hidróngeno del dímero de ácido deshidroabiético, el cristal molecular no mostró la vibración.
Absorciones características del cristal molecular 3:1 (cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1470, 1380, 1280, 1240, 1180, 820
Absorciones características del ácido deshidroabiético (cm^{-1}):
2930, 1700, 1500, 1470, 1380, 1280, 1190, 950, 820
Abosorciones características del dehidroabietato potásico (cm^{-1}):
2930, 1550, 1500, 1470, 1380, 820
Absorciones características de la mezcla de 3:1 (cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1470, 1380, 1280, 1190, 950, 820
La comparación de las formas cristalinas por análisis de difracción de rayos-X reveló que mientras que el perfil de la mezcla de ácido deshidroabiético y su sal potásica (proporción molar 3:1) fue una mera superposición de los respectivos perfiles de ácido deshidroabiético y sus sal metálica, dicho cristal molecular mostró un perfil intrínseco. En particular, el pico a 2\theta = 4,6 grados tal como se observo con la mezcla ha desaparecido y, en su lugar, aparecieron nuevos picos con una razón de intensidad relativa de 3:2 a 2\theta = 4,7 y 5,1 grados, sugiriendo una diferencia en la forma cristalina entre dicha mezcla y el cristal molecular 3:1.
Ejemplo 3
En 50 ml de etanol conteniendo 1% en peso de agua se disolvieron 10,0 de ácido deshidroabiético (valor ácido = 187 mg KOH) con calentamiento y se añadieron 13,1 g de 5% en peso de una disolución de hidróxido potásico/etanol correspondiendo a una proporción de neutralización del 35%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
Se evaporó el etanol a presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC) hasta inmediatamente antes de comenzar la cristalización para preparar una disolución al 60-70% en peso, que se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se secó en un secador al vacío a 80ºC para producir agujas blancas. Dicha cosecha de cristales se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar 9,2 g (rendimiento 88%) del agente nucleante compuesto de sal potásica de cristales moleculares tipo 3:1 y 1:1 (m.p. 220ºC y 260ºC) con una proporción de neutralización del 35% (agente nucleante nº3)
El contenido en potasio determinado utilizando dicho espectrofotómetro de absorción atómica y emisión de llama fue de 4,3 lo que representa una aproximación cercana al valor teórico (4,4% en peso). El valor ácido de 115 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (116 mg KOH/g).
Cuando dicho cristal molecular se sometió a varios ciclos de recristalización a partir de etanol y a filtración bajo las mismas condiciones anteriores, el cristal permaneció inalterado en su contenido en potasio y valor ácido.
En el análisis DSC, el cristal molecular anterior mostró dos picos endotérmicos correspondientes al cristal molecular 3:1 y al cristal molecular 1:1, respectivamente, en la proximidad de 220ºC (calor de fusión: ca 30 J/g) y en la proximidad de 260ºC (calor de fusión: ca 20 J/g). La razón de calores de fusión 30/20 indica que el producto fue una mezcla de cristales moleculares con una proporción de 3:1/1:1 de 3/2.
Ejemplo 4
En 50 ml de etanol conteniendo 1% en peso de agua se disolvieron 10,0 g de ácido deshidroabiético (valor ácido = 187 mg KOH/g) con calentamiento y se añadieron 13,3 g de una disolución de 5% en peso de hidróxido sódico/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución al 60-70% en peso, que se permitió reposar a 60ºc durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se secó en un secador al vacío a 80ºC para producir agujas blancas. Se pulverizó dicha cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar 9,4 g (rendimiento 91%) (m.p. 220ºC) de agente nucleante conteniendo cristales moleculares tipo 1:1 comprendiendo sal de sodio con una proporción de neutralización del 50% (agente nucleante nº4).
El contenido en sodio determinado utilizando dicho espectrofotómetro de absorción atómica y emisión de llama fue del 3,8 representando una cercana aproximación al valor teórico (3,7% en peso). El valor ácido de 89 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (90,2 mg KOH/g).
Cuando se sometió dicho cristal molecular 1:1 a varios ciclos de recristalización a partir de etano y filtración bajo las mismas condiciones de antes, el cristal molecular permaneció inalterado en su contenido en sodio y valor ácido.
En el análisis DSC, la anterior sal sódica del cristal molecular tipo 1:1 mostró un único punto de fusión intrínseco en la proximidad de 220ºC (calor de fusión: 40-50 J/g). Por otra parte, el ácido deshidroabiético inicial tiene un punto de fusión de 165-175ºC (calor de fusión: 50-55 J/g) y su sal sódica no mostró un punto de fusión definido pero se descompuso a \geq 300ºC. Una mezcla equimolar de ácido deshidroabiético y su sal sódica mostró un multiplicidad de puntos de fusión incluyendo el punto de fusión del ácido deshidroabiético.
Ejemplo 5
En 50 ml de etanol conteniendo 1% en peso de agua se disolvieron 10,0 g de ácido deshidroabiético (valor ácido = 187 mg KOH/g) con calentamiento y se añadieron 6,7 g de una disolución del 5% en peso de hidróxido sódico/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 25%. Se agitó la mezcla a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta justo antes de comenzar la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas par permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con cetanol y se secó en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. La cosecha de cristales se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar 9,2 g (rendimiento 90%) (m.p. 200ºC) de agente nucleante comprendiendo sal sódica de cristal molecular de tipo 3:1 con una proporción de neutralización del 25% (agente nucleante nº 5).
El contenido en sodio del cristal anterior fue de 2.0 representando una aproximación cercana al valor teórico (1,9% en peso). El valor ácido de 137 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (138 mg KOH/g). Cuando dicho cristal molecular 3:1 se sometió a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y filtración bajo las mismas condiciones anteriores, el cristal permaneció inalterado en su contenido en sodio y valor ácido.
En el análisis DSC, la sal sódica de cristal molecular tipo 3:1 mostró un único punto de fusión intrínseco próximo a 200ºC (calor de fusión: 40-50 J/g). La mezcla 3:1 (moles) de ácido deshidroabiético y su sal sódica mostró un pluralidad de puntos de fusión incluyendo el punto de fusión del ácido deshidroabiético.
Ejemplo 6
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron 10,0 g de ácido deshidroabiético (valor ácido 187 mg KOH/g) con calentamiento y se añadieron 8,0 g de una disolución de 5% hidróxido de litio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente par proporcionar 8,8 g (rendimiento 87%) (m.p. 200ºC) del agente nucleante comprendiendo la sal de litio del cristal molecular tipo 1:1 con una proporción de neutralización del 50% (agente nucleante nº 6).
En el análisis DSC, la sal de litio de cristal molecular tipo 1:1 mostró un punto de fusión intrínseco único en la proximidad de 200ºC (calor de fusión: 40-50 J/g). Por otra parte, una mezcla equimolar de ácido deshidroabiético y su sal de litio mostró una pluralidad de puntos de fusión incluyendo el punto de fusión del ácido deshidroabiético.
Ejemplo 7
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron 10,0 g de ácido deshidroabiético (valor ácido 187 mg KOH/g) con calentamiento y se añadieron 4,0 g de una disolución de 5% hidróxido de litio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 25%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente par proporcionar 8,8 g (rendimiento 88%) (m.p. 190ºC) del agente nucleante comprendiendo la sal de litio del cristal molecular tipo 3:1 con una proporción de neutralización del 25% (agente nucleante nº 7).
En el análisis DSC, la sal de litio de cristal molecular tipo 3:1 mostró un punto de fusión intrínseco único en la proximidad de 190ºC (calor de fusión: 40-50 J/g). Por otra parte, una mezcla 3:1 (moles) de ácido deshidroabiético y su sal de litio mostró una pluralidad de puntos de fusión incluyendo el punto de fusión del ácido deshidroabiético.
Ejemplo 8
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de un ácido de resina a base de colofonia compuesto de un 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 3% en peso de una fracción de ácido de resina no identificado (valor ácido 186 mg KOH/g) y se añadieron 18,6 g de una disolución de 5% hidróxido de potasio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente par proporcionar 8,9 g (rendimiento 84%) (m.p. 240ºC) del agente nucleante comprendiendo la sal de potasio del cristal molecular tipo 1:1 con una proporción de neutralización del 50% (agente nucleante nº 8).
El contenido medido de potasio del cristal anterior fue del 6,0% en peso representando una cercana aproximación al valor teórico (6,1% en peso). El valor de ácido medido de 88,0 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (87,5 mg KOH/g). Cuando se sometió dicho cristal molecular 1:1 a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y filtración en las mismas condiciones anteriores, los cristales permanecieron inalterados en su contenido en potasio y valor ácido.
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró un pico endotérmico característico de un cristal molecular 1:1 en la proximidad de 240ºC (calor de fusión: ca 40-50 J/g).
En el análisis espectroscópico infrarrojo, dicho cristal molecular absorbió a números de onda (1240 cm^{-1} y 1180 cm^{-1}) que estuvieron desplazados de aquellos a los que el ácido de resina a base de colofonia, su sal potásica y una mezcla equimolar de estos absorben, tal como se muestra más adelante. Dichas absorciones no se observaron en el ácido de resina a base de colofonia y su sal potásica iniciales. Además, mientras que una mezcla equimolar mostró vibraciones de alargamiento C-O (1280 cm^{-1}) debidos al dímero de ácido de resina a base de colofonia y a vibraciones de deformación del O-H fuera del plano (950 cm^{-1}) debidas a los enlaces de hidrógeno del dímero, el cristal molecular de la invención no mostró ninguno de estos. Absorciones características del cristal molecular 1:1
(cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1465, 1385, 1240, 1180, 820
Absorciones características del ácido deshidroabiético (cm^{-1}):
2930, 1700, 1500, 1465, 1385, 1280, 1190, 950, 820
Absorciones características del dehidroabietato potásico (cm^{-1}):
2930, 1550, 1500, 1465, 1385, 820
Absorciones características de la mezcla 1:1 (cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1465, 1385, 1280, 1190, 950, 820
La comparación de las formas cristalinas por análisis de difracción de rayos-X (Figura 1) mostró que mientras que el perfil de difracción de la mezcla equimolar del ácido de resina a base de colofonia y su sal potásica fue una superposición del los respectivos perfiles del ácido de resina a base de colofonia y su sal potásica, dicho cristal molecular mostró un perfil de difracción intrínseco.
En particular, el pico a 2\theta = 4,6 grados tal como se observó con la mezcla equimolar había desaparecido y, en su lugar, aparecieron nuevos picos con intensidades relativas de 42, 22, 11 y 9 a 2\theta = 4,1, 5,1, 6,9 y 8,3 grados, respectivamente, en la zona de ángulo pequeño, sugiriendo un diferencia en la forma cristalina entre dicha mezcla y el cristal molecular 1:1.
Ejemplo 9
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de un ácido de resina a base de colofonia compuesto de un 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 3% en peso de una fracción de ácido de resina no identificado (valor ácido 186 mg KOH/g) y se añadieron 9,3 g de una disolución de 5% hidróxido de potasio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 25%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente par proporcionar 8,9 g (rendimiento 86%) (m.p. 200ºC) del agente nucleante comprendiendo la sal de potasio del cristal molecular tipo 3:1 con una proporción de neutralización del 25% (agente nucleante nº 9).
El contenido de potasio del cristal fue del 3,2% en peso representando una cercana aproximación al valor teórico (3,1% en peso). El valor de ácido de 134 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (135 mg KOH/g). Cuando se sometió dicho cristal molecular 3:1 a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y filtración en las mismas condiciones anteriores, los cristales permanecieron inalterados en su contenido en potasio y valor ácido.
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró un pico endotérmico característico de un cristal molecular 3:1 en la proximidad de 200ºC (calor de fusión: ca 40-45 J/g).
En el análisis espectroscópico infrarrojo, dicho cristal molecular absorbió a números de onda (1240 cm^{-1} y 1180 cm^{-1}) que estuvieron desplazados de aquellos a los que el ácido de resina a base de colofonia, su sal potásica y una mezcla de estos en la (proporción 3:1) absorben, tal como se muestra más adelante.
Además, mientras que dicha mezcla mostró vibraciones de deformación de O-H fuera de plano (950 cm^{-1}) debido a los enlaces de hidrógeno del dímero de ácido de resina a base de colofonia, el cristal molecular no mostró las vibraciones.
Absorciones características del cristal molecular 3:1 (cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1465, 1385, 1280, 1240, 1180, 820
Absorciones características del ácido deshidroabiético (cm^{-1}):
2930, 1700, 1500, 1465, 1385, 1280, 1190, 950, 820
Absorciones características del dehidroabietato potásico (cm^{-1}):
2930, 1550, 1500, 1465, 1385, 820
Absorciones características de la mezcla 3:1 (cm^{-1}):
2930, 1700, 1550, 1500, 1465, 1385, 1280, 1190, 950, 820
La comparación de las formas cristalinas por análisis de difracción de rayos-X (Figura 1) mostró que mientras que el perfil de difracción de la mezcla equimolar del ácido de resina a base de colofonia y su sal potásica (proporción 3:1) fue una superposición del los respectivos perfiles del ácido de resina a base de colofonia y su sal potásica, dicho cristal molecular mostró un perfil de difracción intrínseco.
En particular, el pico a 2\theta = 4,6 grados tal como se observó con la mezcla había desaparecido y, en su lugar, aparecieron nuevos picos con intensidades relativas de 54, 36, 13, 8, 11 y 13 a 2\theta = 4,7, 5,1, 5,5, 5,7, 6,8 y 7,7 grados, respectivamente, sugiriendo un diferencia en la forma cristalina entre dicha mezcla y el cristal molecular 3:1.
Ejemplo 10
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de un ácido de resina a base de colofonia compuesto de un 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 3% en peso de una fracción de ácido de resina no identificado (valor ácido 186 mg KOH/g) y se añadieron 13,0 g de una disolución de 5% hidróxido de potasio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 35%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente par proporcionar 8,9 g (rendimiento 85%) del agente nucleante comprendiendo la sal de potasio del cristal molecular tipo 3:1 con una proporción de neutralización del 35% (agente nucleante nº10).
El contenido medido de potasio del cristal anterior fue dle 4,3% en peso representando una cercana aproximación al valor teórico (4,4% en peso). El valor de ácido medido de 117 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (116 mg KOH/g). Cuando se sometió dicho cristal molecular a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y filtración en las mismas condiciones anteriores, los cristales permanecieron inalterados en su contenido en potasio y valor ácido.
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró dos picos endotérmico correspondientes al cristal molecular 3:1 y 1:1, respectivamente, en la proximidad de 190ºC (calor de fusión: ca 25 J/g) y en la proximidad de 240ºC (calor de fusión: ca 17 J/g). La razón de los calores de fusión de 25/17 indica que el producto era una mezcla de cristales moleculares con una proporción de 3:1/1:1 de aproximadamente 3/2.
Ejemplo 11
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de un ácido de resina a base de colofonia compuesto de un 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 3% en peso de una fracción de ácido de resina no identificado (valor ácido 186 mg KOH/g) y se añadieron 13,3 g de una disolución de 5% hidróxido de potasio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente par proporcionar 9,2 g (rendimiento 89%) (m.p. 210ºC) del agente nucleante comprendiendo la sal de sodio del cristal molecular tipo 1:1 con una proporción de neutralización del 50% (agente nucleante nº 11).
El contenido medido de potasio del cristal anterior fue del 3,6% en peso representando una cercana aproximación al valor teórico (3,7% en peso). El valor de ácido medido de 90,0 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (89,7 mg KOH/g). Cuando se sometió dicho cristal molecular 1:1 a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y filtración en las mismas condiciones anteriores, los cristales permanecieron inalterados en su contenido en potasio y valor ácido.
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró un pico endotérmico característico de un cristal molecular 1:1 en la proximidad de 210ºC (calor de fusión: ca 40-50 J/g).
Ejemplo 12
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de un ácido de resina a base de colofonia compuesto de un 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 3% en peso de una fracción de ácido de resina no identificado (valor ácido 186 mg KOH/g) y se añadieron 6,6 g de una disolución de 5% hidróxido de sodio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 25%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar 9,0 g (rendimiento 88%) m(.p. 190ºC) del agente nucleante comprendiendo la sal de potasio del cristal molecular tipo 3:1 con una proporción de neutralización del 25% (agente nucleante nº 12).
El contenido de sodio determinado estuvo de acuerdo con el valor teórico (1,9% en peso). El valor de ácido medido de 136 mg KOH/g también estuvo cerca del valor teórico (137 mg KOH/g). Cuando se sometió dicho cristal molecular 3:1 a múltiples ciclos de recristalización a partir de etanol y filtración en las mismas condiciones anteriores, los cristales permanecieron inalterados en su contenido en potasio y valor ácido.
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró un pico endotérmico característico de un cristal molecular 3:1 en la proximidad de 190ºC (calor de fusión: ca 40-50 J/g).
Ejemplo 13
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de una colofonia (valor ácido 168 mg KOH/g) compuesto de un 68% en peso de ácido deshidroabiético, 17% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético, 2% en peso de una fracción ácida de resina y 10% en peso de una fracción de sustancia neutra que no participa en la formación de cristales moleculares, y se añadieron 16,8 g de una disolución de 5% hidróxido de potasio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar 7,5 g un agente nucleante comprendiendo la sal de potasio del cristal molecular tipo 1:1 con una proporción de neutralización del 50% (agente nucleante
nº 13).
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró un pico endotérmico característico del cristal molecular 1:1 en la proximidad de 240ºC (calor de fusión: ca 40-45 J/g).
Ejemplo 14
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de una colofonia (valor ácido 168mg KOH/f) compuesto de un 68% en peso de ácido deshidroabiético, 17% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 2% en peso de una fracción de ácido de resina no identificado y 10% en peso de una fracción de sustancia neutra que no participo en la formación de cristales moleculares y se añadieron 8,4 g de una disolución de 5% hidróxido de potasio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 25%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente par proporcionar 7,3 g (rendimiento 71%) del agente nucleante comprendiendo la sal de potasio del cristal molecular tipo 3:1 con una proporción de neutralización del 25% (agente nucleante nº 14).
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró un pico endotérmico característico de un cristal molecular 3:1 en la proximidad de 200ºC (calor de fusión: ca 40-45 J/g).
Ejemplo 15
En 50 ml de etanol con un contenido del 1% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de una colofonia (valor ácido 168 mg KOH/g) compuesta de un 68% en peso de ácido deshidroabiético, 17% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 2% en peso de una fracción de ácido de resina no identificado y 10% en peso de una fracción de sustancia neutra que no participó en al formación de cristales moleculares y se añadieron 11,8 g de una disolución de 5% hidróxido de potasio/etanol correspondiente a una proporción de neutralización del 35%. La mezcla se agitó a 40ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutra-
lización.
A presión atmosférica (temperatura de la disolución 78ºC), se evaporó el etanol hasta inmediatamente antes del comienzo de la cristalización para preparar una disolución del 60-70% en peso, que a continuación se dejó reposar a 60ºC durante 24 horas para permitir la separación de los cristales, seguido de filtración. El bizcocho resultante se enjuagó con etanol y se seco en un secador al vacío a 80ºC para proporcionar agujas blancas. Se pulverizó la cosecha de cristales en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar 7,6 g de un agente nucleante comprendiendo la sal de potasio del cristales moleculares tipo 3:1 y cristales moleculares tipo 1:1 con una proporción de neutralización del 35% (agente nucleante nº 15).
En el DSC, el anterior cristal molecular mostró dos picos endotérmico correspondientes a los cristales moleculares 3:1 y a los cristales moleculares 1:1, respectivamente, en la proximidad de 190ºC (calor de fusión: ca 25 J/g) y en la proximidad de 230ºC (calor de fusión: ca 16 J/g). La razón de calores de fusión 25/16 indica que el producto fue una mezcla de cristales moleculares con una razón 3:1/1:1 de aproximadamente 3/2.
Ejemplo comparativo 1
El mismo ácido de resina a base de colofonia con un contenido en ácido deshidroabiético del 75% en peso que se utilizó en el Ejemplo 8 se utilizó como agente nucleante (agente nucleante nº 16).
Ejemplo compativo 2
Excepto que la reacción de neutralización se realizó a con una proporción de neutralización del 100%, se repitió el procedimiento del Ejemplo 8 para proporcionar una sal de potasio del ácido de resina a base de colofonia (agente nucleante nº 17).
Ejemplo comparativo 3
Excepto que la reacción de neutralización se realizó utilizando hidróxido sódico con una proporción de neutralización del 100%, se realizó el procedimiento del Ejemplo 8 para proporcionar una sal de sodio de ácido de resina a base de colofonia (agente nucleante nº 18).
Ejemplo comparativo 4
Excepto que la reacción de neutralización se realizó utilizando hidróxido de litio con una proporción de neutralización del 100%, se repitió el procedimiento del Ejemplo 8 para proporcionar una sal de litio del ácido de resina a base de colofonia (agente nucleante nº 19).
Ejemplo comparativo 5
Los agentes nucleantes nº 16 y nº 17 se mezclaron en seco en proporciones equimolares a temperatura ambiente para proporcionar una mezcla de agentes nucleantes no conteniendo la sal de potasio de cristal molecular tipo 1:1 (proporción de neutralización del 50%) (agente nucleante nº 20).
Tal como se utiliza en los siguientes ejemplos comparativos, el término "proporción de neutralización" para las mezclas secas significa el porcentaje molar (%) de grupos carboxilos neutralizados (en el Ejemplo 5, -COOK) relativa a todos los grupos carboxilos (-COOH y -COOK en el Ejemplo 5) en la mezcla de agentes nucleates.
Ejemplo comparativo 6
El agente nucleante nº 16 y el agente nucleante nº 17 se mezclaron en seco en una proporción de 3:1 a temperatura ambiente (proporción de neutralización: 25%) para proporcionar una mezcla de agentes nucleantes sin contener la sal de potasio del cristal molecular de tipo 3:1 (agente nucleante nº 21).
Ejemplo comparativo 7
El agente nucleante nº 16 y el agente nucleante nº 18 se mezclaron en seco en una proporción equimolar a temperatura ambiente (proporción de neutralización: 50%) para proporcionar una mezcla de agentes nucleantes no conteniendo la sal sódica del cristal molecular tipo 1:1 (agente nucleante nº 22).
Ejemplo comparativo 8
El agente nucleante nº 16 y el agente nucleante nº 18 se mezclaron en seco en una proporción de 3:1 (proporción de neutralización: 25%) para proporcionar una mezcla de agentes nucleantes que no contiene la sal sódica del cristal molecular tipo 3:1 (agente nucleante nº 23).
Ejemplo comparativo 9
En 10 ml de xileno se disolvieron 10,0 g de una ácido de resina a base de colofonia (valor ácido 186 mg KOH/g) compuesto de 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 3% en peso de una fracción de ácido de resina no identificada con calentamiento, y se añadieron 0,93 g de hidróxido de potasio correspondiente a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 60ºC durante 30 minutos para realizar la reacción de neutralización.
A continuación, se añadieron 50 ml de agua y el xileno y agua se eliminaron del sistema por destilación al vapor a presión reducida. Además, para eliminar el olor del xileno, se añadieron 50ml adicionales de agua y el xileno y el agua en el sistema se eliminaron de nuevo por destilación al vapor a presión reducida para proporcionar una muestra húmeda. Dicha muestra se seco por completo en un secador al vacío a temperatura ambiente y la sustancia vítrea resultante se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar un agente nucleante a base de colofonia (agente nucleante nº 24).
Cuando dicho agente nucleante fue sometido a determinación por DSC y análisis por difracción de rayos-X, no se observaron ni un punto de fusión definido ni un perfil de difracción definido. Cuando se sometió a análisis por FT-IR, se obtuvieron esencialmente los mismos resultados que en el Ejemplo Comparativo 5, indicando que dicho producto era una mezcla equimolar de ácido deshidroabiético y su sal potásica.
Ejemplo comparativo 10
En 10 ml de xileno se disolvieron con calor 10,0 g de un ácido de resina a base de colofonia (valor ácido 186 mg KOH/g) compuesto de 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético y 3% en peso de una fracción ácida de resina no identificada y se añadieron 0,47 g de hidróxido potásico correspondiendo a una proporción de neutralización de 25% molar. Dicha mezcla se agitó a 60ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A continuación, se añadieron 50 ml de agua y el xileno y agua se eliminaron del sistema por destilación al vapor a presión reducida. Además, para eliminar el olor a xileno, se añadieron 50 ml adicionales de agua y el xileno y agua en el sistema se eliminaron de nuevo por destilación al vapor a presión reducida para proporcionar una muestra húmeda. Dicha muestra se secó por completo en un secador al vacío a temperatura ambiente y la sustancia vítrea resultante se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar un agente nucleante a base de colofonia (agente nucleante nº 25).
Cuando dicho agente nucleante se sometió a determinación por DSC y a análisis por difracción de rayos-X, no se observaron ni un punto de fusión definido ni un perfil de difracción de finido. Cuando se sometió a análisis de FT-IR, se obtuvo esencialmente el mismo resultado que en el Ejemplo Comparativo 6, indicando que dicho producto era una mezcla 3:1 (proporción molar) de ácido deshidroabiético y su sal potásica.
Ejemplo comparativo 11
En 50 ml de metiletilcetona conteniendo 50% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de un ácido de resina a base de colofonia (valor ácido 186 mg KOH/g) compuesto de 75% en peso de ácido deshidroabiético, 19% en peso de ácido dihidroabiético, 3% en peso de ácido tetrahidroabiético, 3% en peso de una fracción de ácido de resina no identificada y se añadieron 0,66 g de hidróxido sódico correspondiente a una proporción de neutralización del 50%. La mezcla se agitó a 60ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutrali-
zación.
A continuación, la metiletilcetona y el agua se eliminaron a presión reducida. Además, para eliminar el olor a acetona, se añadieron 50 ml de agua y la metiletilcetona y el agua en el sistema se eliminaron por destilación al vapor a presión reducida para proporcionar una muestra húmeda. Dicha muestra se secó por completo en un secador al vacío a temperatura ambiente y la sustancia vítrea resultante se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar un agente nucleante a base de colofonia (agente nucleante nº 26).
Cuando dicho agente nucleante se sometió a determinación por DSC, no se observó un punto de fusión definido. Cuando se sometió a análisis por FT-IR, se obtuvo esencialmente el mismo resultado que en el Ejemplo Comparativo 7, indicando que dicho producto era una mezcla equimolar de ácido deshidroabiético y su sal sódica.
Ejemplo comparativo 12
En 50 ml de metiletilcetona conteniendo 50% en peso de agua se disolvieron con calentamiento 10,0 g de ácido deshidroabiético (valor ácido 187 mg KOH/g) y se añadieron 0,33 g de hidróxido sódico correspondiente a una proporción de neutralización de 25% molar. La mezcla se agitó a 60ºC durante 30 minutos para realizar una reacción de neutralización.
A continuación, la metiletilcetona y el agua se eliminaron a presión reducida. Además, para eliminar el olor a acetona, se añadieron 50 ml de agua y la metiletilcetona y el agua en el sistema se eliminaron por destilación al vapor a presión reducida para proporcionar una muestra húmeda. Dicha muestra se secó por completo en un secador al vacío a temperatura ambiente y la sustancia vítrea resultante se pulverizó en un mortero a temperatura ambiente para proporcionar un agente nucleante a base de colofonia (agente nucleante nº 27).
Cuando dicho agente nucleante se sometió a determinación por DSC, no se observó un punto de fusión definido. Cuando se sometió a análisis por FT-IR, se obtuvo esencialmente el mismo resultado que en el Ejemplo Comparativo 8, indicando que dicho producto era una mezcla 3:1 (molar) de ácido deshidroabiético y su sal sódica.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA I
1
Ejemplos 16-30
A 100 partes en peso de un polvo isotáctico aleatorio de polipropileno (polímero aleatorio de polipropileno-etileno; contenido en etileno 2,0%, MFR = 15 g/10 min.) se añadieron 0,2 partes cada en peso de cada uno de los agentes nucleantes de la lista en la Tabla I, 0,05 partes en peso de estearato cálcico y 0,05 partes en peso de antioxidante de tipo fósforoso (marca resgistrada " Irgafos 168", Ciba-Geigy) y se mezcló la mezcla en un mezclador Henschel a 750 rpm durante 5 minutos y se extruyó con amasamiento a 240ºC para preparar gránulos.
Los gránulos así obtenidos se moldearon por inyección a una temperatura de resina de 240ºC y se enfrió a 40ºC para preparar una lámina de 1,0 mm de grueso. La transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante se evaluaron para cada una de las tiradas. Los resultados se muestran en la TABLA 2.
Ejemplo 31
Excepto que no se añadió estearato cálcico, se repitió el procedimiento del Ejemplo 23 para preparar una lámina de polpropileno y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 2.
Ejemplo 32
Excepto que se añadió óxido de calcio en lugar de estearato cálcico, se repitió el procedimiento del Ejemplo 23 para preparar una lámina de polpropileno y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y disperasabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 2.
Ejemplo 33
Excepto que se añadió montanato cálcico en lugar de estearato cálcico, se repitió el procedimiento del Ejemplo 23 para preparar una lámina de polipropileno y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 2.
Ejemplo 34
Excepto que se añadió bezoato cálcico en lugar de estearato cálcico, se repitió el procedimiento del 23 para preparar una lámina de polipropileno y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y disperabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestra en la TABLA 2.
Ejemplo 35
Los gránulos obtenidos en el Ejemplo 23 se fundieron de nuevo y se extruyeron con amasamiento a 240ºC para producir gránulos. A parte de ello, se repitió el procedimiento del Ejemplo 23 para preparar una lámina de polipropileno y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 2.
Ejemplos comparativos 13-24
Utilizando los respectivos agentes nucleantes mencionados en la TABLA 1, se prepararon las láminas de polipropileno descritas y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante en cada tirada. Los resultados se muestran en la TABLA 2.
Ejemplo comparativo 25
Se preparó una lámina de polipropileno prescrita sin utilizar ningún agente nucleante y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 2.
TABLA 2
2
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Ejemplos 36-41
A 100 pares en peso de resina lineal de polietileno de baja densidad (MFR = 8) se añadieron 0,3 partes en peso de cada uno de los agentes nucleantes en la lista de la Tabla 1, 0,5 partes en peso de estearato cálcico y 0,05 partes en peso de antioxidante (marca registrada "Irgafos 168", Ciba-Geigy) y la mezcla se mezcló en un mezclador Henschel a 750 rpm durante 5 minutos y se extruyó a 220ºC para preparar gránulos.
Los gránulos así obtenidos se moldearon por inyección a una temperatura de resina de 220ºC y se enfriaron a 40ºC para proporcionar una lámina de 1,0 mm de grueso. Se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 3.
Ejemplo 42
Excepto que no se añadió estearato cálcico, se repitió el procedimiento del Ejemplo 39 para proporcionar una lámina de polietileno y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 3.
Ejemplo 43
Los gránulos del Ejemplo 39 se fundieron de nuevo y se extruyeron con amasamiento a 220ºC para preparar gránulos. Se repitió el procedimiento del Ejemplo 39 para proporcionar una lamina de polietileno y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 3.
Ejemplos comparativos 26-30
Utilizando los respectivos agentes nucleantes mencionados en la TABLA 1, se prepararon las láminas de polietileno prescritas y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 3.
Ejemplo comparativo 31
Se preparó la lámina de polietileno prescrita sin utilizar agente nucleante y se valoraron la transparencia, brillo, temperatura de cristalización, módulo de flexión y dispersabilidad del agente nucleante. Los resultados se muestran en la TABLA 3.
TABLA 3
3
El cristal molecular a base de colofonia según la presente invención es una nueva sustancia no descrita en la literatura y es de gran utilidad como agente nucleante para resinas poliolefínicas.

Claims (19)

1. Cristal molecular a base de colofonia formado por los siguientes componente A y componente B:
Componente A: ácido deshidroabiético o un ácido de resina a base de colofonia que contiene ácido deshidroabiético como un componente esencial.
Componente B: por lo menos una sal de metal alcalino de ácido de resina a base de colofonia seleccionado de entre la clase consistente en sales de litio, sodio y potasio de dicho componente A.
2. Cristal molecular a base de colofonia según la reivindicación 1, con una proporción molar de componente A/componente B de 1/1.
3. Cristal molecular a base de colofonia según la reivindicación 1, con una proporción molar de componente A/componente B de 3/1.
4. Cristal molecular a base de colofonia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho componente A es ácido deshidroabiético.
5. Agente nucleante de resina poliolefínica que comprende un cristal molecular a base de colofonia formado a partir de los siguientes componente A y componente B:
Componente A: ácido deshidroabiético o un ácido de resina a base de colofonia que contiene ácido deshidroabiético como un constituyente esencial.
Componente B: por lo menos una sal de metal alcalino de ácido de resina a base de colofonia seleccionada de entre la clase consistente en sales de litio, sodio y potasio de dicho componente A.
6. Agente nucleante de resina poliolefínica según la reivindicación 5, que comprende el cristal molecular a base de colofonia en el que la proporción molar de componente A/componente B es de 1/1 y/o el cristal molecular a base de colofonia en el que la proporción molar de componente A/componente B es de 3/1.
7. Agente nucleante de resina poliolefínica según las reivindicaciones 5 ó 6, en el que dicho componente A es ácido deshidroabiético.
8. Agente nucleante de resina poliolefínica según la reivindicación 5, que ha sido reducido a un diámetro de partícula de 1 a 500 \mum o granulado.
9. Agente nucleante de resina poliolefínica según la reivindicación 5, que además comprende una sal de calcio, óxido de calcio o hidróxido de calcio en una proporción de 5 a 200 partes en peso relativas a 100 partes en peso del agente nucleante que comprende dicho cristal molecular.
10. Agente nucleante de resina poliolefínica según la reivindicación 9, en el que dicha sal de calcio es por lo menos un miembro seleccionado de entre las sales de calcio de ácidos alifáticos carboxílicos con 2 a 50 átomos de carbono, ácidos sulfónicos alifáticos con 2 a 50 átomos de carbono, mono o diésteres alifáticos del ácido fosfórico con 2 a 50 átomos de carbono, ácidos aromáticos carboxílicos con 7 a 60 átomos de carbono, ácidos sulfónicos aromáticos con 6 a 50 átomos de carbono, mono o diésteres aromáticos del ácido fosfórico con 5 a 60 átomos de carbono, ácidos carboxílicos alicíclicos con 7 a 60 átomos de carbono, ácidos sulfónicos alicíclicos con 6 a 60 átomos de carbono o mono o diésteres alicíclicos del ácido fosfórico con 6 a 60 átomos de carbono, y sales inorgánicas de calcio seleccionadas de entre silicato cálcico, borato cálcico, fosfato cálcico, nitrato cálcico, carbonato cálcico y sulfato cálcico.
11. Agente nucleante de resina poliolefínica según la reivindicación 9, en el que la sal de calcio es una sal de calcio de un ácido alifático carboxílico con 10 a 50 átomos de carbono.
12. Agente nucleante de resina poliolefínica según la reivindicación 9, en el que la sal de calcio es estearato cálcico.
13. Composición de resina poliolefínica, que comprende
(i) una resina poliolefínica y
(ii) 0,01 a 2 partes en peso, por cien partes en peso de dicha resina poliolefínica, de un agente nucleante para la resina poliolefínica,
siendo preparada dicha composición de resina poliolefínica agitando una mezcla que comprende la resina poliolefínica y el agente nucleante y extruyendo la mezcla a una temperatura de 150 a 300ºC en gránulos,
comprendiendo dicha composición de resina poliolefínica un cristal molecular a base de colofonia formado a partir de los siguientes componente A y componente B:
Componente A: ácido deshidroabiético o un ácido de resina a base de colofonia que contiene ácido deshidroabiético como un constituyente esencial.
Componente B: por lo menos una sal de metal alcalino de ácido de resina a base de colofonia seleccionada de entre las sales de litio, sodio y potasio de dicho componente A.
14. Composición de resina poliolefínica según la reivindicación 13, en la que dicho agente nucleante comprende el cristal molecular a base de colofonia en el que la proporción molar de componente A/componente B es de 1/1 y/o el cristal molecular a base de colofonia en el que la proporción molar de componente A/componente B es de 3/1.
15. Composición de resina poliolefínica según la reivindicación 13, que además comprende una sal de calcio, óxido de calcio o hidróxido de calcio en una proporción de 0,005 a 0,5 partes en peso relativas a 100 partes en peso de la resina poliolefínica.
16. Composición de resina poliolefínica según la reivindicación 15, en la que dicha sal de calcio es por lo menos un miembro seleccionado de entre las sales de calcio de los ácidos alifáticos carboxílicos con 2a 50 átomos de carbono, ácidos sulfónicos alifáticos con 2 a 50 átomos de carbono, mono o diésteres alifáticos de ácido fosfórico con 2-50 átomos de carbono, ácidos carboxílicos aromáticos con 7 a 60 átomos de carbono, ácidos aromáticos sulfónicos con 6 a 60 átomos de carbono, mono o diésteres aromáticos de ácido fosfórico con 6 a 60 átomos de carbono, ácidos carboxílicos alicíclicos con 7-60 átomos de carbono, ácidos sulfónicos alicíclicos con 6 a 60 átomos de carbono o mono o diésteres alicíclicos de ácido fosfórico con 6 a 60 átomos de carbono y sales inorgánicas de calcio seleccionadas de entre silicato cálcico, borato cálcico, fosfato cálcico, nitrato cálcico, carbonato cálcico y sulfato cálcico.
17. Composición de resina poliolefínica según la reivindicación 15, en la que la sal de calcio es una sal de calcio de un ácido alifático carboxílico con 10 a 50 átomos de carbono.
18. Composición de resina poliolefínica según la reivindicación 15, en la que la sal de calcio es estearato cálcico.
19. Artículo moldeado susceptible de ser obtenido moldeando la composición de resina poliolefínica reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18.
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