ES2263988T3 - Esteres de (met)acrilato de glicerina polialcoxilada. - Google Patents

Esteres de (met)acrilato de glicerina polialcoxilada.

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ES2263988T3 ES03740207T ES03740207T ES2263988T3 ES 2263988 T3 ES2263988 T3 ES 2263988T3 ES 03740207 T ES03740207 T ES 03740207T ES 03740207 T ES03740207 T ES 03740207T ES 2263988 T3 ES2263988 T3 ES 2263988T3
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Abstract

Ésteres F de la fórmula Ia en la que AO significa, independientemente entre sí, para cada AO, EO o PO, significando EO O-CH2-CH2-, PO significa, independientemente entre sí, O-CH2- CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2- siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5, R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3, donde al menos un AO significa PO y, al menos, otro AO significa EO.

Description

Ésteres de (met)acrilato de glicerina polialcoxilada.
La presente invención se refiere a nuevos ésteres de (met)acrilato de glicerina polialcoxilada, a un procedimiento simplificado para la obtención de estos ésteres y al empleo de las mezclas de reacción obtenidas de este modo.
Los polímeros hinchables, que forman hidrogel, los denominados superabsorbentes (Super-Absorbing Polymers, SAP), son conocidos por el estado de la técnica. En este caso se trata de redes de polímeros hidrófilos flexibles, que pueden ser de naturaleza tanto iónica como también de naturaleza no iónica. Éstos son capaces de absorber y de enlazar líquidos con formación de un hidrogel y por lo tanto se emplean preferentemente para la fabricación de tampones, de pañales, de compresas femeninas, artículos contra la incontinencia, ropa interior de entrenamiento para niños, plantillas para zapatos y otros artículos higiénicos en la absorción de líquidos corporales. Los superabsorbentes se emplean, además, en otros campos de la industria, en los cuales se absorban líquidos, especialmente agua o soluciones acuosas. Estos campos son, por ejemplo, el almacenamiento, el envasado, el transporte (material de envasado de artículos sensibles al agua, tales como por ejemplo transporte de flores, protección contra los choques); en el sector de los artículos comestibles (transporte de pescado, de carne fresca; absorción de agua, sangre en envases para carne fresca/pescado); en medicina (apósitos para heridas, material absorbente del agua para el vendaje de quemaduras o para otras heridas supurantes), cosmética (materiales de soporte para productos químicos farmacéuticos y medicamentos, apósitos para reuma, gel para ultrasonidos, gel para refrigeración, espesantes para cosméticos, protección contra el sol); espesantes para emulsiones de aceite-en-agua (O/W) o bien emulsiones de agua-en-aceite (W/O); textil (guantes, prendas de vestir para deporte, regulación de la humedad en textiles, plantillas para zapatos); aplicaciones químicoindustriales (catalizador para las reacción orgánicas), inmovilización de grandes moléculas funcionales (enzimas), adhesivo para aglomeraciones, acumuladores de calor, agentes auxiliares para la filtración, componentes hidrófilos en laminados polímeros, agentes dispersantes, agentes para la licuación); en el sector de la ingeniería civil y de la construcción, instalación (colada por inyección de polvo, revoques basados en barro, medio inhibidor de las vibraciones, agentes auxiliares para la perforación de túneles en subsuelo rico en agua, revestimiento para cables); tratamiento del agua, tratamiento e los residuos, separación del agua (agentes anticongelantes, sacos de arena reutilizables); limpieza; industria agrícola (riego, retención del agua de fusión y de las precipitaciones condensadas, aditivos para compostado, protección de los bosques contra el ataque por hongos/insectos, liberación retardada de productos activos en plantas); en la protección contra el fuego (salto de chispas) (cobertura de casas o bien revestimiento de paredes de casas con SAP gel, puesto que el agua tiene una capacidad térmica muy elevada, puede impedirse una inflamación; pulverización de SAP gel en el caso de incendios tal como por ejemplo incendios de bosques); agentes de coextrusión en polímeros termoplásticos (hidrofilación de láminas multicapa); fabricación de láminas y cuerpos moldeados termoplásticos, que puedan absorber agua (por ejemplo láminas para la acumulación de agua de lluvia y de agua de condensación para la agricultura); láminas que contengan SAP para mantener frescas las frutas y las verduras, que puedan ser envasadas en láminas húmedas; el SAP acumula el agua desprendida por las frutas y por las verduras sin formación de gotas de condensación y devuelve el agua en parte a las frutas y a las verduras de tal manera que no puede presentarse ni putrefacción ni marchitamiento; los coextruidos de SAP-poliestireno por ejemplo para el envasado de artículos comestibles tales como carne, pescado, aves, frutas y verduras); substancias de soporte en formulaciones de productos activos (industria farmacéutica, industria de la protección de las plantas). En los artículos de higiene los superabsorbedores se encuentran, por regla general, en el denominado núcleo absorbente, que abarca como otros materiales, entre otros, fibras (fibras de celulosa), que almacenan temporalmente a modo de un depósito para líquidos las cantidades de líquidos desprendidas de manera espontánea y deben garantizar una buena canalización de los líquidos corporales en el núcleo absorbente hasta el superabsorbente.
La tendencia actual para la constitución de los pañales consiste en la fabricación de construcciones delgadas con una proporción reducida de fibras de celulosa y con una mayor proporción de hidrogel. Con la tendencia hacia construcciones de pañales cada vez más delgadas se ha modificado claramente a través de los años el perfil de requisitos exigidos a los polímeros hidrófilos hinchables en agua. Mientras que al principio del desarrollo lo más importante consistía únicamente, en primer lugar, en hidrogeles altamente absorbentes de elevada capacidad de hinchamiento, se ha observado ulteriormente que también tiene un significado decisivo la capacidad del superabsorbente para la conducción y la distribución del líquido. Se ha observado que los superabsorbentes tradicionales se hinchan en la superficie cuando se humedecen con líquido de manera que el transporte del líquido hasta el interior de las partículas se dificulta en gran manera o puede quedar interrumpido. Esta propiedad del superabsorbente se denomina como "bloqueo del gel" (gelblocking). Debido a la mayor carga del artículo higiénico (polímero por unidad de superficie) el polímero no puede formar, en estado hinchado, una capa protectora para los líquidos subsiguientes: cuando el producto presente buenas propiedades de transporte, podrá garantizarse un aprovechamiento óptimo del artículo higiénico en su conjunto. De este modo se elimina el fenómeno del bloqueo del gel que conduce, en caso extremo a la salida de los líquidos, la denominada pérdida del artículo higiénico. La conducción y la distribución de los líquidos tienen, por lo tanto, un significado decisivo en la absorción inicial de los líquidos corporales.
Los hidrogeles, que presenten en estado hinchado una elevada resistencia de gel tienen, por ejemplo, buenas propiedades de transporte. Los geles con una resistencia al gel sólo reducida pueden deformarse cuando se aplique una presión (presión corporal), obstruyen los poros en el cuerpo absorbente de superabsorbente/fibras de celulosa e impiden de este modo una absorción adicional del líquido. Una elevada resistencia de gel se consigue, por regla general, por medio de una elevada reticulación, con lo cual se reduce, desde luego, la retención del producto. Un método elegante para aumentar la resistencia del gel consiste en la reticulación ulterior superficial. En este procedimiento se someten a una reticulación adicional a los superabsorbentes secos con una densidad de reticulación media. Mediante la reticulación superficial aumenta la densidad de reticulación en la vaina de la partícula de superabsorbente, con lo cual se aumenta hasta un nivel mayor la absorción bajo solicitación por presión. Mientras que la capacidad de absorción en la vaina del superabsorbente disminuye, el núcleo de la partícula de superabsorbente presenta una capacidad de absorción mejorada en comparación con la de la vaina debido a la presencia de cadenas polímeras movibles de tal manera que se garantiza una distribución mejorada del líquido por medio de la construcción de la vaina sin que se presente el efecto del bloqueo del gel. También es muy deseable que la capacidad total del superabsorbente no se agote de manera espontánea, sino a lo largo del tiempo. Puesto que los artículos higiénicos entran en contacto varias veces, por regla general, con orina, la capacidad absorbente del superabsorbente no debe agotarse, de manera conveniente, después de la primera disposición.
Los hidrogeles hidrófilos, altamente hinchables, son polímeros especiales constituidos por monómeros hidrófilos (co)polimerizados, (co)polímeros de injerto de uno o varios monómeros hidrófilos sobre una base para el injerto adecuada, éteres de celulosa o de almidón reticulados, carboximetilcelulosa reticulada, óxidos de polialquileno parcialmente reticulados o productos naturales hinchables en líquidos acuosos, tales como por ejemplo derivados de guar. Tales hidrogeles se utilizan como soluciones acuosas de productos absorbentes para la fabricación de pañales, de tampones, de compresas femeninas y otros artículos higiénicos, así como también como agentes para la retención del agua en la jardinería agrícola.
Para mejorar las propiedades de aplicación tales como por ejemplo rehumectación en los pañales y AUL, se someten, en general, a una reticulación final en la superficie o en el gel a los hidrogeles hidrófilos, altamente hinchables. Esta reticulación final es conocida en sí misma por el técnico en la materia y se lleva a cabo, preferentemente, en fase de gel acuosa o como reticulación final superficial de las partículas polímeras molidas y separadas por tamiza-
ción.
La publicación EP 238050 divulga como posibles reticulantes internos para los superabsorbentes, productos de adición de óxido de etileno y/o de óxido de propileno sobre trimetilolpropano esterificados dos hasta tres veces con ácido acrílico o con ácido metacrílico.
La publicación US 5482640 divulga aminoacrilatos, que se forman por adición de grupos amino, enlazados alifáticamente, de monoaminas o de diaminas con un peso molecular desde 31 hasta 300 sobre los dobles enlaces olefínicos de ésteres de acrilato de poliol, que ciertamente contienen unidades de óxido de etileno pero que no contienen unidades de óxido de propileno.
El autor H. C. Miller ha informado en la publicación "Radtec Asia 91", 15.-18.04 1994 (Conference Proceedings, páginas 321-324) sobre los acrilatos trifuncionales, entre ellos los ésteres de acrilato de poliol, que se derivan de glicerina propoxilada, pero sin embargo no se derivan de glicerina etoxilada.
La publicación WO 00/44734 A1 divulga, igualmente, acrilatos trifuncionales a base de glicerina propoxilada, cuyos productos de reacción se emplean con aminas cíclicas secundarias como componentes para lacas endurecibles por irradiación.
Pueden adquirirse en el comercio, por ejemplo en la firma Sartomer (Exton, PA, USA) bajo los nombres comerciales indicados, el triacrilato de trimetilolpropano (SR 351), el triacrilato de trimetilolpropano monoetoxilado tres veces (SR 454), el triacrilato de trimetilolpropano dietoxilado tres veces (SR 499), el triacrilato de trimetilolpropano trietoxilado tres veces (SR 502), el triacrilato de trimetilolpropano pentaetoxilato tres veces (SR 9035) y el triacrilato de trimetilolpropano etoxilato en total 20 veces (SR 415). Los triacrilatos de trimetilolpropano propoxilados pueden ser adquiridos bajo los nombres comerciales SR 492 (tres veces 1 PO por TMP) y CD 501 (tres veces 2 PO por TMP). Como derivados de glicerina se encuentran en el comercio bajo la denominación CD 9021 el triacrilato de glicerina propoxilato y bajo la denominación CD 9020 el triacrilato de tripropoxiglicerina.
Se conocen por la publicación WO 93/21237 (met)acrilatos de hidrocarburos polivalentes con 2 hasta 10 átomos de carbono, alcoxilados, como reticulantes. Se han empleado reticulantes de trimetilpropano, que corresponden a SR 351, SR 454, SR 502, SR 9035 y SR 415. Estos reticulantes presentan 0, 3, 9, 15 o 20 unidades de EO por TMP. Según la publicación WO 93/21237 son ventajosas de 2 a 7 unidades de EO por TMP triples, especialmente desde 4 hasta 6 unidades de EO por TMP triples.
El inconveniente de este procedimiento consiste en que, para la separación, al menos parcial, de las materias primas y de los productos secundarios -los reticulantes empleados en la publicación citada presentan un contenido en ácido acrílico menor que el 0,1% en peso- se requieren operaciones de limpieza costosas.
Los tri(met)acrilatos de trimetilolpropano etoxilados se citan en la literatura siempre como reticulantes internos, habiéndose empleado únicamente el derivado de TMP que puede ser adquirido comercialmente en la firma Sartomer, así, por ejemplo, en la publicación WO 98/47951 triacrilato de trimetilolpropano trietoxilato, en la publicación WO 01/41818 Sartomer #9035 como el denominado triacrilato de trimetilolpropano altamente etoxilado (HeTMPTA) y en la publicación WO 01/56625 SR 9035 y SR-492.
\newpage
Se conoce, en general, la obtención de tales ésteres superiores de los ácidos (met)acrílicos mediante esterificación catalizada con ácidos de los ácidos (met)acrílicos con los correspondientes alcoholes en presencia de un inhibidor/sistema inhibidor así como, en caso dado, de un disolvente, tal como por ejemplo benceno, tolueno, ciclohexano.
Puesto que, como se sabe, la formación del éster a partir de los ácidos (met)acrílicos y de alcohol está basada en una reacción en equilibrio, se empleará, para conseguir conversiones económicas, por regla general una de las materias primas en exceso y/o se eliminará el agua formada durante la esterificación y/o se eliminará el éster final del equilibrio.
Por lo tanto, en el caso de la obtención de los ésteres superiores de los ácidos (met)acrílicos se eliminará, por regla general, el agua de la reacción y se empleará, en la mayoría de los casos, un exceso de ácidos (met)acrílicos.
La publicación US 4 187 383 describe un procedimiento de esterificación de los ácidos (met)acrílicos con polioles orgánicos a una temperatura de reacción de 20 hasta 80ºC con un exceso equivalente de 2 hasta 3 : 1.
El inconveniente de este procedimiento consiste en que los tiempos de reacción son de hasta 35 horas debido a la baja temperatura de reacción y el exceso de ácido en la mezcla de la reacción se elimina con una neutralización con subsiguiente separación de las fases.
Las publicaciones WO 2001/14438 (Derwent-Abstract Nr. 2001-191644/19) y WO 2001/10920 (Chemical Abstracts 134:163502) describen procedimientos para la esterificación de los ácidos (met)acrílicos con polialquilenglicolmonoalquiléteres en la proporción de 3 : 1 - 50 : 1 en presencia de ácidos y de inhibidores de la polimerización y, tras desactivación del catalizador ácido, copolimerización del residuo constituido por ésteres de los ácidos (met)acrílicos y por los ácidos (met)acrílicos a pH 1,5 - 3,5, así como su empleo como aditivo para cemento.
El inconveniente de estos procedimientos consiste en la limitación a los polialquilenglicolmonoalquiléteres, en que el catalizador debe ser desactivado y en que tales copolímeros no pueden ser empleados como reticulantes para hidrogeles, puesto que únicamente presentan una funcionalidad.
Existía la tarea de poner a disposición otros compuestos que pudiesen ser empleados como reticulantes por medio de radicales para polímeros, especialmente para superabsorbentes y simplificar el procedimiento de obtención para substancias que puedan ser empleadas como reticulantes por radicales para superabsorbentes.
La tarea se resuelve mediante la puesta a disposición de un éster F de la fórmula Ia:
\vskip1.000000\baselineskip
1
en la que
AO
significa, independientemente entre sí, para cada AO, EO o PO,
\quad
donde EO significa O-CH2-CH2-,
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5,
R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3.
Las unidades EO o bien PO están incorporadas de tal manera que se formen poliéteres y no peróxidos.
Son preferentes los ésteres F anteriores, en los que AO signifique EO.
Además son preferentes los ésteres F anteriores, en los que al menos un AO signifique PO y al menos otro AO signifique EO.
\newpage
Además se resuelve la tarea mediante los ésteres F de la fórmula Ib:
2
en la que
EO
significa O-CH2-CH2-
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo m1 + m2 + m3 + n1 + n2 + n3 3, 4 o 5,
siendo m1 + m2 + m3 1, 2, 3, o 4,
R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3.
O también por medio de los ésteres F de la fórmula Ic:
3
en la que
EO
significa O-CH2-CH2-
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo m1 + m2 + m3 + n1 + n2 + n3 3, 4 o 5,
siendo m1 + m2 + m3 1, 2, 3, o 4,
R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3.
Entre los ésteres anteriores son preferentes los ésteres F, en los cuales m1 + m2 + m3 + n1 + n2 + n3 o p1 + p2 + p3 sea igual a 3.
Entre los ésteres anteriores son preferentes los ésteres F, en los cuales m1 + m2 + m3 + n1 + n2 + n3 o p1 + p2 + p3 sea igual a 5.
Son especialmente preferentes los ésteres F, en los cuales estén presentes, en total, 3 PO.
Son muy especialmente preferentes los ésteres F, en los cuales esté presente 1 PO al menos en cada una de las 3 cadenas alcoxi de la glicerina.
Son muy especialmente preferentes los ésteres F, en los cuales R1, R2 y R3 sean idénticos, especialmente cuando R1, R2 y R3 signifiquen H.
Según la invención pueden emplearse los ésteres F de la fórmula anteriormente indicada con los significados indicados, para la obtención de polímeros que formen hidrogel, absorbente de líquidos acuosos.
La otra tarea se resuelve mediante un procedimiento para la obtención de un éster F de glicerina alcoxilada con los ácidos (met)acrílicos que comprende las etapas de
a)
la reacción de glicerina alcoxilada con ácidos (met)acrílicos en presencia al menos de un catalizador de esterificación C y, al menos, de un inhibidor de la polimerización D así como, en caso dado, de un disolvente E, que forme un azeótropo con agua, con formación de un éster F,
b)
en caso dado, la eliminación, al menos, de una parte del agua formada en a) de la mezcla de la reacción, llevándose a cabo b) durante y/o después de a),
f)
en caso dado, la neutralización de la mezcla de la reacción,
h)
cuando se haya empleado un disolvente E, la eliminación, en caso dado, de este disolvente mediante destilación y/o
i)
el arrastre con un gas inerte bajo las condiciones de la reacción.
Preferentemente en este caso
-
el exceso molar de los ácidos (met)acrílicos, con respecto a la glicerina alcoxilada, es de 3,15 : 1 y
-
permanece el ácido (met)acrílico esencialmente en la mezcla de la reacción, en caso dado neutralizado, contenido en la mezcla de la reacción formada después de la última etapa.
En la presente invención se entenderá por ácidos (met)acrílicos el ácido metacrílico, el ácido acrílico o mezclas del ácido metacrílico y del ácido acrílico. El ácido acrílico es preferente.
Cuando quiera obtenerse el éster F en forma pura, éste podrá purificarse mediante procedimientos de separación conocidos.
El exceso molar de los ácidos (met)acrílicos con respecto a la glicerina alcoxilada toma un valor al menos de 3,15 : 1, preferentemente al menos de 3,3 : 1, de forma especialmente preferente al menos de 3,75 : 1, de forma muy especialmente preferente al menos de 4,5 : 1 y, especialmente, al menos de 7,5 : 1.
En una forma preferente de realización se emplearán los ácidos (met)acrílicos en un exceso, por ejemplo, mayor que 15 : 1, preferentemente mayor que 30 : 1, de forma especialmente preferente mayor que 60 : 1, de forma muy especialmente preferente mayor que 150 : 1 y en particular mayor que 300 : 1.
Los productos de esterificación obtenidos de este modo pueden emplearse esencialmente sin purificación adicional, especialmente sin separación sensible del exceso de los ácidos (met)acrílicos y del contenido en catalizador para la esterificación C, como reticulantes por radicales en hidrogeles.
En esta etapa se entenderá por reticulación, cuando no se diga otra cosa, la reticulación por medio de radicales (reticulación en gel, reticulación interna, reticulación transversal de polímeros lineales o ligeramente ramificados). La reticulación puede llevarse a cabo mediante mecanismos de polimerización por medio de radicales o catiónicos o por medio de otros mecanismos, por ejemplo mediante la adición de Michael por medio de mecanismos de esterificación o de transesterificación, preferentemente mediante polimerización por medio de radicales.
Los polímeros que forman hidrogel, absorbentes de los líquidos acuosos, son preferentemente aquellos con una absorción de agua destilada de al menos el propio peso, preferentemente de 10 veces el propio peso, especialmente de 20 veces el propio peso, alcanzándose esta absorción preferentemente también bajo una presión de 0,7 psi.
Las glicerinas alcoxiladas, empleables según la invención, tienen la estructura como en las fórmulas IIa, IIb o IIc
4
40
donde AO, EO, PO, n1, n2, n3, m1, m2, m3, p1, p2, p3 tienen los significados indicados en el caso de los ésteres.
La reacción de glicerina con un óxido de alquileno es conocida en sí misma por el técnico en la materia. Las posibles forma de realización se encuentran en la publicación Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, 4ª edición, 1975, Thieme Verlag Stuttgart, editor Heinz Kropf, tomo 6/1a, parte 1, páginas 373 hasta 385.
Para la obtención de los compuestos de la fórmula II se hace reaccionar, por ejemplo, en primer lugar la glicerina con EO y a continuación se transforma con PO o en primer lugar se emplea PO y a continuación EO o se emplean simultáneamente PO y EO.
Esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, disponiéndose aproximadamente 77 g de glicerina, con 0,5 g de KOH, al 45% en agua, en un autoclave y eliminándose el agua conjuntamente a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añade, a 120 hasta 130ºC, la cantidad correspondiente de óxido de propileno y, a esta temperatura, se dejan reaccionar bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe ninguna variación de la presión. Entonces se continúa agitando durante 30 minutos a 120ºC. A continuación se dosifica, a presión elevada, durante un período de tiempo prolongado la cantidad correspondiente de óxido de etileno a 145 hasta 155ºC e igualmente se deja reaccionar. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
No se exigen requisitos especiales a la viscosidad de los polialcoholes empleables según la invención, excepto que éstos deben ser bombeables a una temperatura de hasta aproximadamente 80ºC sin problemas, preferentemente deben presentar una viscosidad de 1.000 mPas, preferentemente por debajo de 800 mPas y de forma muy especialmente preferente por debajo de 500 mPas.
Los catalizadores C para la esterificación, empleables según la invención, son el ácido sulfúrico, los ácidos aril- o alquilsulfónicos o mezclas de los mismos. Ejemplos de ácidos arilsulfónicos son el ácido bencenosulfónico, el ácido para-toluenosulfónico o el ácido dodecilbencenosulfónico, ejemplos de ácidos alquilsulfónicos son el ácido metanosulfónico, el ácido etanosulfónico o el ácido triflúormetanosulfónico. También pueden emplearse como catalizadores para la esterificación intercambiadores de iones o zeolitas fuertemente ácidos. son preferentes el ácido sulfúrico y los intercambiadores de iones.
Los inhibidores de la polimerización D, empleables según la invención, son, por ejemplo, fenoles tales como alquilfenoles, por ejemplo el o-, m- o p-cresol (metilfenol), el 2-terc.-butil-4-metilfenol, el 6-terc.-butil-2,4-dimetil-fenol, el 2,6-di-terc.-butil-4-metilfenol, el 2-terc.-butilfenol, el 4-terc.-butilfenol, el 2,4-di-terc.-butilfenol, el 2-metil-4-terc.-butilfenol, el 4-terc.-butil-2,6-dimetilfenol o el 2,2'-metilen-bis-(6-terc.-butil-4-metilfenol), el 4,4'-oxidifenilo, el 3,4-metilendioxidifenol (Sesamol), el 3,4-dimetilfenol, la hidroquinona, la pirocatequina (1,2-dihidroxibenceno), el 2-(1'-metilciclohex-1'-il)-4,6-dimetilfenol, el 2- o el 4-(1'-fenil-et-1'-il)-fenol, el 2-terc-butil-6-metilfenol, el 2,4,6-tris-terc-butilfenol, el 2,6-di-terc.-butilfenol, el 2,4-di-terc.-butilfenol, el 4-terc.-butilfenol, el nonilfenol [11066-49-2], el octilfenol [140-66-9], el 2,6-dimetilfenol, el bisfenol A, el bisfenol F, el bisfenol B, el bisfenol C, el bisfenol S, el 3,3',5,5'-tetrabromobisfenol A, el 2,6-di-terc-butil-p-cresol, el Koresin® de la firma BASF AG, el 3,5-di-terc-butil-4-hidroxibenzoato de metilo, la 4-terc-butilpirocatequina, el alcohol 2-hidroxibencílico, el 2-metoxi-4-metilfenol, el 2,3,6-trimetilfenol, el 2,4,5-trimetilfenol, el 2,4,6-trimetilfenol, el 2-isopropilfenol, el 4-isopropilfenol, el 6-isopropil-m-cresol, el beta-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato de n-octadecilo, el 1,1,3-tris-(2-metil-4-hidroxi-5-terc-butilfenil)butano, el 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)benceno, el isocianurato de 1,3,5,-tris-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencilo), el isocianurato de 1,3,5,-tris-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)-propioniloxietilo, el isocianurato de 1,3,5-tris-(2,6-dimetil-3-hidroxi-4-terc-butilbencilo) o el tetraquis-[beta-(3,5,-di-terc-butil-4-hidroxifenil)-propionato] de pentaeritrita, el 2,6-di-terc.-butil-4-dimetilaminometil-fenol, el 6-sec.-butil-2,4-dinitrofenol, el Irganox® 565, 1141, 1192, 1222 y 1425 de la firma Ciba Spezialitätenchemie, el 3-(3',5'-di-terc-butil-4'-hidroxifenil)propionato de octadecilo, el 3-(3',5'-di-terc.-butil-4'-hidroxifenil)propionato de hexadecilo, el 3-(3',5'-di-terc.-butil-4'-hidroxifenil)propionato de octilo, el bis-[(3',5'-di-terc.-butil-4'-hidroxifenil)propionato] 3-tia-1,5-pentanodiol, el bis-[(3',5'-di-terc.-butil-4'-hidroxifenil)propionato] de 4,8-dioxa-1,11-undecanodiol, el bis-[(3'-terc.-butil-4'-hidroxi-5'-metilfenil)propionato] de 4,8-dioxa-1,11-undecanodiol, el bis-[(3',5'-di-terc.-butil-4'-hidroxifenil)propionato] de 1,9-nonanodiol, la amida del ácido 1,7-heptanodiamin-bis[3-(3',5'-di-terc.-butil-4'-hidroxifenil)propiónico], la amida del ácido 1,1-metanodiamin-bis[3-(3',5'-di-terc.-butil-4'-hidroxifenil)propiónico], la hidrazida del ácido 3-(3',5'-di-terc-butil-4'-hidroxifenil)propiónico, la hidrazida del ácido 3-(3',5'-di-metil-4'-hidroxifenil)propiónico, el bis(3-terc.-butil-5-etil-2-hidroxi-fen-1-il)metano, el bis(3,5-di-terc.-butil-4-hidroxi-fen-1-il)metano, el bis[3-(1'-metilciclohex-1'-il)-5-metil-2-hidroxi-fen-1-il]metano, el bis(3-terc.-butil-2-hidroxi-5-metil-fen-1-il)metano, el 1,1-bis(5-terc.-butil-4-hidroxi-2-metil-fen-1-il)etano, el sulfuro de bis(5-terc.-butil-4-hidroxi-2-metil-fen-1-ilo), el sulfuro de bis(3-terc.-butil-2-hidroxi-5-metil-fen-1-ilo), el 1,1-bis(3,4-dimetil-2-hidroxi-fen-1-il)-2-metilpropano, el 1,1-bis(5-terc.-butil-3-metil-2-hidroxi-fen-1-il)-butano, el 1,3,5-tris[1'-(3'',5''-di-terc-butil-4''-hidroxifen-1''-il)-met-1'-il]-2,4,6-trimetilbenceno, el 1,1,4-tris(5'-terc-butil-4'-hidroxi-2'-metil-fen-1'-il)butano, los aminofenoles, tales como por ejemplo el para-aminofenol, los nitrosofenoles, tales como por ejemplo el para-nitrosofenol, el p-nitroso-o-cresol, los alcoxifenoles, por ejemplo el 2-metoxifenol (Guajacol, pirocatequinamonometiléter), el 2-etoxifenol, el 2-isopropoxifenol, el 4-metoxifenol (hidroquinonamonometiléter), el mono- o el di-terc.-butil-4-metoxifenol, el 3,5-di-terc-butil-4-hidroxianisol, el alcohol 3-hidroxi-4-metoxibencílico, el alcohol 2,5-dimetoxi-4-hidroxibencílico (siringaalcohol), el 4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído (vainillina), el 4-hidroxi-3-etoxibenzaldehído (etilvainillina), el 3-hidroxi-4-metoxibenzaldehído (isovainillina), la 1-(4-hidroxi-3-metoxi-fenil)etanona (acetovanillona), el eugenol, el dihidroeugenol, el isoeugenol, los tocoferoles, tales como por ejemplo el alfa-, el beta-, el gama-, el delta- y el épsilon-tocoferol, el tocol, la alfa-tocoferolhidroquinona, así como el 2,3-dihidro-2,2-dimetil-7-hidroxibenzofurano (2,2-dimetil-7-hidroxicumarona), la quinona y la hidroquinona tal como la hidroquinona o la hidroquinonamonometiléter, la 2,5-di-terc.-butilhidroquinona, la 2-metil-p-hidroquinona, la 2,3-dimetilhidroquinona, la trimetilhidroquinona, la 4-metilpirocatequina, la terc-butilhidroquinona, la 3-metilpirocatequina, la benzoquinona, la 2-metil-p-hidroquinona, la 2,3-dimetilhidroquinona, la trimetilhidroquinona, la 3-metilpirocatequina, la 4-metilpirocatequina, la terc-butilhidroquinona, el 4-etoxifenol, el 4-butoxifenol, el hidroquinonamonobenciléter, el p-fenoxifenol, la 2-metilhidroquinona, la 2,5-di-terc.-butilhidroquinona, la tetrametil-p-benzoquinona, el 1,4-ciclohexanodion-2,5-dicarboxilato de dietilo, la fenil-p-benzoquinona, la 2,5-dimetil-3-bencil-p-benzoquinona, la 2-isopropil-5-metil-p-benzoquinona (Thymochinon), al 2,6-diisopropil-p-benzoquinona, la 2,5-dimetil-3-hidroxi-p-benzoquinona, la 2,5-dihidroxi-p-benzoquinona, el Embelin, la tetrahidroxi-p-benzoquinona, la 2,5-dimetoxi-1,4-benzoquinona, la 2-amino-5-metil-p-benzoquinona, la 2,5-bisfenilamino-1,4-benzoquinona, la 5,8-dihidroxi-1,4-naftoquinona, la 2-anilino-1,4-naftoquinona, la antraquinona, la N,N-dimetilindoanilina, la N,N-difenil-p-benzoquinonadiimina, la 1,4-benzoquinonadioxima, el Coerulignon, la 3,3'-di-terc-butil-5,5'-dimetildifenoquinona, el ácido p-rosólico (aurina), la 2,6-di-terc-butil-4-benciliden-benzoquinona, la 2,5-di-terc.-amilhidroquinona, los N-oxilos tales como el 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil-piperidin-N-oxilo, el 4-oxo-2,2,6,6-tetrametil-piperidin-N-oxilo, el 4-acetoxi-2,2,6,6-tetrametil-piperidin-N-oxilo, el 2,2,6,6-tetrametil-piperidin-N-oxilo, el fosfito de 4,4',4''-tris(2,2,6,6-tetrametil-piperidin-N-oxilo), el 3-oxo-2,2,5,5-tetrametilpirrolidin-N-oxilo, la 2,2,6,6-tetrametil-4-metoxipiperidina de 1-oxilo, el 2,2,6,6-tetrametil-4-trimetilsililoxipiperidina de 1-oxilo, el 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il-2-etilhexanoato de 1-oxilo, el 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il-estearato de 1-oxilo, el 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il-benzoato de 1-oxilo, el 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il-(4-terc-butil)benzoato de 1-oxilo, el succinato de bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), el adipato de bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), el 1,10-decanodiato-bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), el n-butilmalonato de bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), el ftalato de bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), el isoftalato de bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), el tereftalato de bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), el hexahidrotereftalato de bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ilo), la N,N'-bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)-adipinamida, la N-(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)-caprolactama, la N-(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)-dodecilsuccinimida, la 2,4,6-tris-[N-butil-N-(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il]triazina, el N,N'-bis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)-N,N'-bis-formil-1,6-diaminohexano, la 4,4'-etilenbis(1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperazin-3-ona), aminas aromáticas tales como la fenilendiamina, la N,N-difenilamina, la N-nitroso-difenilamina, la nitrosodietilanilina, la N,N'-dialquil-para-fenilendiamina, pudiendo ser los restos alquilo iguales o diferentes y respectivamente, de manera independiente entre sí, están constituidos por 1 hasta 4 átomos de carbono y pueden ser de cadena lineal o de cadena ramificada, por ejemplo la N,N'-di-iso-butil-p-fenilendiamina, la N,N'-di-iso-propil-p-fenilendiamina, el Irganox 5057 de firma Ciba Spezialitätenchemie, la N,N'-di-iso-butil-p-fenilendiamina, la N,N'-di-isopropil-p-fenilendiamina, la p-fenilendiamina, la N-fenil-p-fenilendiamina, la N,N'-difenil-p-fenilendiamina, la N-isopropil-N-fenil-p-fenilendiamina, la N,N'-di-sec-butil-p-fenilendiamina (Kerobit® BPD de la firma BASF AG), la N-fenil-N'-isopropil-p-fenilendiamina (Vulkanox® 4010 de la firma Bayer AG), la N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-p-fenilendiamina, la N-fenil-2-naftilamina, el imoinodibencilo, la N,N'-difenilbencidina, la N-feniltetraanilina, el Acridon, la 3-hidroxidifenilamina, la 4-hidroxidifenilamina, hidroxilaminas tales como la N,N-dietilhidroxilamina, derivados de urea tales como la urea o la tiourea, compuestos fosforados tales como la trifenilfosfina, la trifenilfosfita, ácido hipofosforoso o fosfito de trietilo, compuestos azufrados, tales como sulfuro de difenilo, fenotiazina o sales metálicas, por ejemplo los cloruros, los ditiocarbamatos, los sulfatos, los salicilatos o los acetatos de cobre, de manganeso, de cerio, de níquel, de cromo o mezclas de los mismos. Son preferentes los fenoles y las quinonas citados, siendo especialmente preferentes la hidroquinona, la hidroquinonamonometiléter, el 2-terc.-butil-4-metilfenol, el 6-terc.-butil-2,4-dimetilfenol, el 2,6-di-terc.-butil-4-metilfenol, el 2,4-di-terc.-butilfenol, el fosfito de trifenilo, el ácido hiposfosforoso, el CuCl_{2} y el Guajacol, siendo muy especialmente preferentes la hidroquinona y el hidroquinonamonometiléter.
Son especialmente preferentes el hidroquinonamonometiléter, la hidroquinona y los alquilfenoles, en caso dado en combinación con fosfito de trifenilo y/o con ácido hipofosforoso.
Para favorecer todavía más la estabilización puede estar presente un gas oxigenado, preferentemente aire o una mezcla formada por aire y por nitrógeno (aire diluido).
Entre los estabilizantes indicados son preferentes aquellos que sean aerobios, es decir aquellos que exijan la presencia de oxígeno para desarrollar su efecto inhibidor completo.
Los disolventes E, empleables según la invención, son especialmente, aquellos que sean adecuados, en caso deseado, para la eliminación azeotrópica del agua de la reacción, ante todo los hidrocarburos alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos o mezclas de los mismos.
Preferentemente, se emplearán n-pentano, n-hexano, n-heptano, ciclohexano, metilciclohexano, benceno, tolueno o xileno. Son especialmente preferentes el ciclohexano, el metilciclohexano y el tolueno.
Para la esterificación pueden emplearse los procedimientos de obtención y/o de preparación conocidos por el técnico en la materia de alcoholes polivalentes, por ejemplo los que se han citado al principio o los que se han descrito en las publicaciones DE-A 199 41 136, DE-A 38 43 843, DE-A 38 43 854, DE-A 199 37 911, DE-A 199 29 258, EP-A 331 845, EP 554 651 o US 4 187 383.
En general puede llevarse a cabo la esterificación de la manera siguiente:
La instalación para la esterificación está constituida por un reactor con agitador, preferentemente constituida por un reactor con evaporador de recirculación y por una unidad de destilación dispuesta sobre el reactor con condensador y recipiente para la separación de fases.
El reactor puede estar constituido por ejemplo por un reactor con calefacción por doble pared o/y serpentín de calefacción interno. Preferentemente se emplearán un reactor con intercambiador de calor externo y circulación natural o forzada, es decir con empleo de una bomba, de forma especialmente preferente con circulación natural, en el cual se provoque la circulación en circuito cerrado sin ayuda mecánica.
Evidentemente puede llevarse a cabo la reacción también en varias zonas de reacción, por ejemplo en una cascada de reactores constituida por dos hasta cuatro, preferentemente por dos hasta tres reactores.
Los evaporadores de recirculación adecuados son conocidos por el técnico en la materia y se han descrito, por ejemplo, en la publicación R. Billet, Verdampfertechnik, HTB-Verlag, Bibliographisches Institut Mannheim, 1965, 53. Ejemplos de evaporadores con recirculación son los intercambiadores de calor de haces tubulares, los intercambiadores de calor de placas, etc.
Evidentemente pueden estar presentes en el circuito varios intercambiadores de calor.
La unidad de destilación es de un tipo de construcción en sí conocida. En este caso puede tratarse de una simple destilación que esté equipada, en caso dado, con una protección contra el salpicado, o puede tratarse de una columna de rectificación. Como apliques para la columna entran en consideración en principio todos los apliques usuales, por ejemplo platos, empaquetaduras y/o cargas a granel. Entre los platos son preferentes los platos de campana, los platos de tamiz, los platos de válvulas, los platos de Thormann y/o los platos de doble flujo, entre las cargas a granel son preferentes aquellas con anillos, hélices, cuerpos en forma de sillas de montar o tela metálica.
Por regla general, son suficientes desde 5 hasta 20 platos teóricos.
El condensador y el recipiente de separación son de tipo de construcción tradicional.
Los ácidos (met)acrílicos y la glicerina alcoxilada se emplearán en la esterificación a) por regla general en el exceso molar indicado más arriba. El exceso empleado puede ser, en caso deseado, de hasta aproximadamente 3.000 : 1.
Como catalizadores de esterificación C entran en consideración los que se han indicado más arriba.
Por regla general, se emplearán en una cantidad desde un 0,1 hasta un 5% en peso, referido a la mezcla de la esterificación, preferentemente desde un 0,5 hasta un 5, de forma especialmente preferente desde un 1 hasta un 4 y, de forma muy especialmente preferente, desde un 2 hasta un 4% en peso.
En caso necesario podrá retirarse el catalizador para la esterificación de la mezcla de la reacción con ayuda de un intercambiador de iones. El intercambiador de iones puede añadirse en este caso directamente a la mezcla de la reacción y a continuación separarse por filtración o puede hacerse pasar la mezcla de la reacción a través de una carga a granel del intercambiador de iones.
Preferentemente, se dejará en la mezcla de la reacción el catalizador para la esterificación. Sin embargo cuando el catalizador esté constituido por un intercambiador de iones, éste se retirará preferentemente, por ejemplo mediante filtración.
Para favorecer todavía más la estabilización puede estar presente un gas que contenga oxígeno, preferentemente aire o una mezcla formada por aire y por nitrógeno (aire diluido).
Este gas oxigenado se dosificará, preferentemente, en la zona de la cola de una columna y/o en un evaporador de recirculación y/o se conducirá a través de la mezcla de la reacción y/o por encima de la misma.
El inhibidor de polimerización (mezcla) D (como se ha indicado más arriba) se empleará en una cantidad total desde un 0,01 hasta un 1% en peso, referido a la mezcla para la esterificación, preferentemente desde un 0,02 hasta un 0,8, de forma especialmente preferente desde un 0,05 hasta un 0,5% en peso.
El inhibidor de la polimerización (mezcla) D puede emplearse, por ejemplo, como solución acuosa o como solución en un educto o producto.
b) El agua de la reacción, formada durante la reacción, puede eliminarse por destilación durante o después de la esterificación a), pudiéndose favorecer este proceso mediante un disolvente que forme un azeótropo con agua.
Como disolvente E para la eliminación del azeótropo del agua de la reacción, en caso deseado, son adecuados los compuestos anteriormente indicados.
Es preferente la realización de la esterificación en presencia de un disolvente.
La cantidad empleada de disolvente se encuentra comprendida entre un 10 y un 200% en peso, preferentemente entre un 20 y un 100% en peso, de forma especialmente preferente entre un 30 y un 100% en peso, referido a la suma de la glicerina alcoxilada y de los ácidos (met)acrílicos.
Sin embargo puede imaginarse una realización sin agente de arrastre, tal como se ha descrito, por ejemplo, en la publicación DE-A-1 38 43 854, columna 2, línea 18 hasta columna 4 línea 45, sin embargo a diferencia de aquella con los estabilizantes anteriormente indicados.
Cuando el agua formada durante la reacción no se elimine por medio de un disolvente que forme azeótropo, es posible eliminarla mediante arrastre con un gas inerte, preferentemente con un gas oxigenado, de forma especialmente preferente con aire o con aire diluido, por ejemplo, como se ha descrito en la publicación DE-A 38 43 843.
La temperatura de la reacción durante la esterificación a) se encuentra comprendida en general entre 40 y 160ºC, preferentemente entre 60 y 140ºC y, de forma especialmente preferente, entre 80 y 120ºC. La temperatura puede permanecer constante en el transcurso de la reacción o puede aumentar, preferentemente se aumentará en el transcurso de la reacción. En este caso la temperatura final de la esterificación será desde 5 hasta 30ºC mayor que la temperatura inicial. La temperatura de la esterificación puede determinarse y regularse mediante la variación de la concentración del disolvente en la mezcla de la reacción, como se ha descrito en la publicación DE-A 199 41 136 y en la solicitud alemana con el número de expediente 100 63 175.4.
Cuando se utilice un disolvente, éste podrá eliminarse por destilación de la mezcla de la reacción mediante la unidad de destilación que corona el reactor.
El destilado puede eliminarse a elección, o puede conducirse hasta un aparato para la separación de fases, tras la condensación. La fase acuosa, obtenida de este modo, se descarga por regla general, la fase orgánica puede conducirse como reciclo hasta la unidad de destilación y/o puede conducirse directamente hasta la zona de reacción y/o puede conducirse hasta un evaporador de recirculación, como se ha descrito en la solicitud de patente alemana con el número de expediente 100 63 175.4.
Cuando se utilice como reciclo, la fase orgánica, como se ha descrito en la publicación DE-A 199 41 136, podrá emplearse para el control de la temperatura durante la esterificación.
La esterificación a) puede llevarse a cabo sin presión o incluso a sobrepresión o a presión reducida, preferentemente se trabajará a presión normal.
El tiempo de reacción supone, por regla general, desde 2 hasta 20 horas, preferentemente desde 4 hasta 15 y, de forma especialmente preferente, desde 7 hasta 12 horas.
El orden de la adición de los componentes individuales para la reacción no es esencial según la invención. Pueden disponerse mezclados todos los componentes y a continuación calentarse o no pueden disponerse o únicamente pueden disponerse en parte uno o varios de los componentes y añadirse solo después del calentamiento.
Los ácidos (met)acrílicos empleables no están limitados en cuanto a su composición y pueden presentar, por ejemplo, los componentes siguientes:
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ácido (met)acrílico 90 - 99,9% en peso
ácido acético 0,05 - 3% en peso
ácido propiónico 0,01 - 1% en peso
ácido diacrílico 0,01 - 5% en peso
agua 0,05 - 5% en peso
productos que contiene carbonilo 0,01 - 0,3% en peso
inhibidores 0,01 - 0,1% en peso
ácido maleico(-anhídrido) 0,001 - 0,5% en peso
Los ácidos (met)acrílicos en bruto, empleados, están estabilizados por regla general con 200 hasta 600 ppm de fenotiazina o con otros estabilizantes en cantidades que posibiliten una estabilización comparable. Se entenderá por la expresión, que contiene carbonilo, en este caso por ejemplo acetona y aldehídos inferiores, tales como formaldehído, acetaldehído, crotonaldehído, acroleína, 2- y 3-furfural y benzaldehído.
En este caso se entenderá por ácidos (met)acrílicos en bruto la mezcla que contenga ácidos (met)acrílicos, que tras absorción del gas de reacción de la oxidación de propano/propeno/acroleína o bien de isobutano/isobuteno/metacroleí-
na, se obtenga en un agente de absorción y a continuación separación del agente de absorción o bien que se obtenga mediante la condensación fraccionada de los gases de reacción.
Evidentemente pueden emplearse también los ácidos (met)acrílicos puros con la siguiente pureza ejemplificativa:
ácido (met)acrílico 99,7 - 99,99% en peso
ácido acético 50 - 1.000 ppm en peso
ácido propiónico 10 - 500 ppm en peso
ácido diacrílico 10 - 500 ppm en peso
agua 50 - 1.000 ppm en peso
productos que contiene carbonilo 1 - 500 ppm en peso
inhibidores 1 - 300 ppm en peso
ácido maleico(-anhídrido) 1 - 200 ppm en peso
Los ácidos (met)acrílicos puros empleados están estabilizados, por regla general, con 100 hasta 300 ppm de hidroquinonamonometiléter o de otros estabilizantes en cantidades que posibiliten una estabilización comparable.
Se entenderá por ácidos (met)acrílicos puros o bien prepurificados, en general, los ácidos (met)acrílicos cuya pureza sea del 99,5% en peso como mínimo y que esencialmente estén libres de componentes de tipo aldehído, de otros componentes que contengan carbonilo y de elevado punto de ebullición.
La fase acuosa, eliminada por destilación durante la esterificación, del condensado separado a través de la columna sobreasentada, cuando esté presente, que puede contener por regla general desde un 0,1 hasta un 10% en peso del ácido (met)acrílico, se separará y se purgará. Ventajosamente puede extraerse los ácidos (met)acrílicos, contenidos en la misma, con un agente de extracción, preferentemente con el disolvente empleado en caso dado en la esterificación, por ejemplo con ciclohexano, a una temperatura comprendida entre 10 y 40ºC y con una proporción entre la fase acuosa y el agente de extracción de 1 : 5 - 30, preferentemente de 1 : 10 - 20 y reciclarse hasta la esterificación.
Para favorecer, todavía más, la circulación puede hacerse pasar un gas inerte, preferentemente un gas que contenga oxígeno, de forma especialmente preferente aire o una mezcla formada por aire y nitrógeno (aire diluido) en circuito cerrado, a través o por encima de la mezcla de la reacción, por ejemplo en cantidades desde 0,1 hasta 1, preferentemente desde 0,2 hasta 0,8 y, de forma especialmente preferente, desde 0,3 hasta 0,7 m^{3}/m^{3}h, referido al volumen de la mezcla de la reacción.
El transcurso de la esterificación a) puede seguirse mediante la cantidad de agua desprendida y/o mediante la disminución de la concentración en ácido carboxílico en el reactor.
La reacción puede concluirse, por ejemplo, tan pronto como se haya descargado el 90% de la cantidad de agua teóricamente esperable, por medio del disolvente, preferentemente al menos el 95% y, de forma especialmente preferente, al menos el 98%.
El final de la reacción puede fijarse por ejemplo debido a que ya no se elimina esencialmente agua de la reacción a través del agente de arrastre. Cuando se descarguen los ácidos (met)acrílicos junto con el agua de la reacción, su proporción podrá determinarse, por ejemplo, mediante valoración por retroceso de una alícuota de la fase acuosa.
Podrá desistirse, por ejemplo, a una eliminación del agua de la reacción cuando los ácidos (met)acrílicos se hayan empleado en un elevado exceso estequiométrico, por ejemplo de al menos 4,5 : 1, preferentemente de al menos 7,5 : 1 y muy especialmente preferente al menos de 15 : 1. En este caso permanece una parte esencial de la cantidad de agua formada en la mezcla de la reacción. Durante o después de la reacción se retirará simplemente la parte de agua de la mezcla de la reacción, que se determina por medio de la volatilidad a la temperatura aplicada y no se llevarán a cabo, adicionalmente, medidas para la separación del agua formada durante la reacción. De este modo puede permanecer en la mezcla de la reacción por ejemplo al menos un 10% en peso del agua formada durante la reacción, preferentemente al menos un 20% en peso, de forma especialmente preferente un 30% en peso, de forma muy especialmente preferente al menos un 40 y, especialmente, al menos un 50% en peso.
c) Una vez concluida la esterificación podrá enfriarse la mezcla de la reacción, de manera usual, hasta una temperatura desde 10 hasta 30ºC y, en caso dado, podrá ajustarse una concentración final arbitraria mediante la adición de disolvente, que puede ser el mismo disolvente empleado para la eliminación azeotrópica del agua o diferente.
En otra forma de realización puede detenerse la reacción con un diluyente G adecuado y diluirse hasta una concentración de, por ejemplo, un 10 hasta un 90% en peso, preferentemente un 20 hasta un 80%, de forma especialmente preferente un 20 hasta un 60%, de forma muy especialmente preferente un 30 hasta un 50 y, especialmente, hasta un 40% aproximadamente, por ejemplo para reducir la viscosidad.
En este caso lo importante consiste en que tras la dilución se forma una solución esencialmente homogénea.
Esto se lleva a cabo, preferentemente, sólo relativamente poco antes del empleo en la fabricación del hidrogel, por ejemplo no más de 24 horas antes, preferentemente no más de 20, de forma especialmente preferente no más de 12, de forma muy especialmente preferente no más de 6 y, especialmente, no más de 3 horas antes.
El diluyente G se elige entre el grupo constituido por agua, una mezcla de agua con uno o varios disolventes orgánicos solubles y ilimitadamente en agua o una mezcla de agua con uno o varios alcoholes monofuncionales o polifuncionales, por ejemplo, el metanol y la glicerina. Los alcoholes portan, preferentemente, 1, 2 o 3 grupos hidroxi y presentan, preferentemente, entre 1 y 10, especialmente hasta 4 átomos de carbono. Son preferentes los alcoholes primarios y secundarios.
Los alcoholes preferentes son el metanol, el etanol, el isopropanol, el etilenglicol, el 1,2-propanodiol o el 1,3-propanodiol.
d) En caso necesario puede someterse a la mezcla de la reacción a una decoloración, por ejemplo mediante tratamiento con carbón activo o con óxidos metálicos, tales como por ejemplo el óxido de aluminio, el óxido de silicio, el óxido de magnesio, el óxido de circonio, el óxido de boro o mezclas de los mismos, en cantidades de, por ejemplo, 0,1 hasta 50% en peso, preferentemente 0,5 hasta 25% en peso, de forma especialmente preferente 1 hasta 10% en peso, a temperaturas de, por ejemplo, 10 hasta 100ºC, preferentemente 20 hasta 80ºC y, de forma especialmente preferente, 30 hasta 60ºC.
Esto puede llevarse a cabo mediante adición del agente decolorante en estado de polvo o granulado a la mezcla de la reacción y situación subsiguiente o mediante barrido por encima de la mezcla de la reacción por encima de una carga a granel del agente decolorante en forma de cuerpos moldeados arbitrarios, adecuados.
La decoloración de la mezcla de la reacción puede llevarse a cabo en cualquier punto del procedimiento de elaboración, por ejemplo en la etapa de la mezcla en bruto de la reacción o en caso dado, una vez que se ha verificado el lavado previo, la neutralización, el lavado o la eliminación del disolvente.
La mezcla de la reacción puede someterse, además, a un lavado previo e) y/o a una neutralización f) y/o a un lavado final g), preferentemente tan solo a una neutralización f). En caso dado pueden intercambiarse también la neutralización f) y el lavado previo e) en su orden.
A partir de la fase acuosa del lavado previo e) y g) y/o de la neutralización f) pueden recuperarse, al menos en parte, los ácidos (met)acrílicos contenidos y/o el catalizador C mediante acidificación y extracción con un disolvente y emplearse de nuevo.
Para el lavado previo o para el lavado final e) o g) se tratará la mezcla de la reacción en un aparato para el lavado con un líquido para el lavado, por ejemplo agua o con una solución del 5 al 30% en peso, preferentemente del 5 al 20, de forma especialmente preferente del 5 al 15% en peso de sal común, de cloruro de potasio, de cloruro de amonio, de sulfato de sodio o de sulfato de amonio, preferentemente de agua o de sal común.
La proporción cuantitativa entre la mezcla de la reacción : líquido para el lavado toma un valor, por regla general, de 1 : 0,1 - 1, preferentemente de 1 : 0,2 - 8, de forma especialmente preferente de 1 : 0,3 - 0,7.
El lavado o la neutralización puede llevarse a cabo, por ejemplo, en un recipiente con agitador o en otros aparatos tradicionales, por ejemplo en una columna o en un aparato mezclador de Settler.
Desde el punto de vista de la ingeniería del procedimiento, pueden emplearse para un lavado o una neutralización, en el procedimiento según la invención, todos los procedimientos y aparatos conocidos de extracción y de lavado, por ejemplo aquellos que han sido descritos en la publicación Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed, 1999 Electronic Release, Capítulo: Liquid - Liquid Extraction - Apparatus. De manera ejemplificativa pueden ser extracciones en una sola etapa o en varias etapas, preferentemente en una sola etapa, así como aquellos que trabajen con corrientes paralelas o a contracorriente, preferentemente los que trabajen a contracorriente.
Preferentemente se emplearán columnas de platos de tamiz o columnas empaquetadas o bien con cuerpos de relleno, recipientes con agitador o aparatos mezcladores de Settler, así como columnas con propulsión mecánica o aquellas con apliques giratorios.
El lavado previo e) se empleará, preferentemente, cuando se hayan empleado (de manera concomitante) sales metálicas como inhibidores, preferentemente cobre o sales de cobre.
Un lavado final g) puede ser ventajoso para la eliminación de las trazas de bases o de sales de la mezcla de la reacción neutralizada en f).
Para la neutralización f) puede neutralizarse la mezcla de la reacción, sometida en caso dado a un lavado previo, que puede contener todavía pequeñas cantidades de catalizador y la cantidad principal de los ácidos (met)acrílicos en exceso, con una solución del 5 al 25, preferentemente del 5 al 20, de forma especialmente preferente del 5 al 15% en peso acuosa de una base, tal como por ejemplo los óxidos, hidróxidos, carbonatos o bicarbonatos de metales alcalinos o de metales alcalinotérreos, preferentemente con lejía de hidróxido de sodio, con lejía de hidróxido de potasio, con bicarbonato de sodio, con carbonato de sodio, con bicarbonato de potasio, con hidróxido de potasio, con lechada de cal, con amoníaco, con agua amoniacal o con carbonato de potasio, a los que se puede añadir en caso dado desde un 5 hasta un 15% en peso de sal común, de cloruro de potasio, de cloruro de amonio o de sulfato de amonio, de forma especialmente preferente con lejía de hidróxido de sodio o con solución de lejía de hidróxido de sodio-sal común. El grado de neutralización se encuentra comprendido, preferentemente, entre un 5 y un 60% en moles, preferentemente entre un 10 y un 40% en moles, de forma especialmente preferente entre un 20 y un 30% en moles, referido a los monómeros, que contienen grupos ácido. Esta neutralización puede llevarse a cabo antes y/o durante la polimerización, preferentemente antes de la polimerización.
La adición de la base se lleva a cabo de tal manera que la temperatura en el aparato no sobrepase los 60ºC, preferentemente que se encuentre comprendida entre 20 y 35ºC y que el valor del pH esté comprendido entre 4 y 13. La disipación de los calores de neutralización se lleva a cabo, preferentemente, mediante refrigeración del recipiente con ayuda de serpentines de refrigeración internos o por medio de una refrigeración de doble pared.
La proporción entre la mezcla de la reacción : el líquido para la neutralización toma un valor, por regla general, de 1 : 0,1 - 1, preferentemente de 1 : 0,2 - 0,8, de forma especialmente preferente de 1 : 0,3 - 0,7.
En lo que se refiere a la instalación es válido lo que se ha dicho más arriba.
h) Cuando esté contenido un disolvente en la mezcla de la reacción, éste podrá eliminarse esencialmente por destilación. Preferentemente se eliminará de la mezcla de la reacción el disolvente contenido en caso dado en la misma, tras el lavado y/o la neutralización, en caso deseado esto puede llevarse a cabo, sin embargo, también como paso previo al lavado o a la neutralización.
Para ello se combinará la mezcla de la reacción con una cantidad de estabilizante al almacenamiento, preferentemente de hidroquinonamonometiléter tal, que tras la separación del disolvente estén contenidas en el éster final (residuo) desde 100 hasta 500, preferentemente desde 200 hasta 500 y, de forma especialmente preferente, desde 200 hasta 400 ppm del mismo.
La separación por destilación de la cantidad principal del disolvente se lleva a cabo, por ejemplo, en una cuba con agitador con calefacción de doble pared y/o serpentines de calefacción internos bajo presión reducida, por ejemplo a 20 hasta 700 mbares, preferentemente a 30 hasta 500 y, de forma especialmente preferente, desde 50 hasta 150 mbares y a una temperatura de 40 hasta 80ºC.
Evidentemente, la destilación puede llevarse a cabo también en un evaporador de película descendente o de película delgada. Para ello se conducirá la mezcla de la reacción, preferentemente varias veces en circuito cerrado, bajo presión reducida, por ejemplo a 20 hasta 700 mbares, preferentemente a 30 hasta 500 y, de forma especialmente preferente, desde 50 hasta 150 mbares, y a una temperatura de 40 hasta 80ºC, a través del aparato.
Ventajosamente, puede introducirse un gas inerte, preferentemente un gas que contenga oxígeno, de forma especialmente preferente aire o una mezcla formada por aire y por nitrógeno (aire diluido) en el aparato de destilación, por ejemplo desde 0,1 hasta 1, preferentemente desde 0,2 hasta 0,8 y, de forma especialmente preferente, desde 0,3 hasta 0,7 m^{3}/m^{3}h, referido al volumen de la mezcla de la reacción.
El contenido en disolvente residual en el residuo supone, tras la destilación, por regla general una proporción menor que el 5% en peso, preferentemente desde el 0,5 hasta el 5% y, de forma especialmente preferente, desde un 1 hasta un 3%.
El disolvente separado se condensa y, preferentemente, se reutiliza.
En caso necesario puede llevarse a cabo en lugar de o además de la destilación, un arrastre del disolvente i).
Para ello se calentará el éster final, que contiene todavía pequeñas cantidades de disolvente, a 50 hasta 90ºC, preferentemente a 80 hasta 90ºC y se separará la cantidad residual de disolvente con un gas adecuado en un aparato adecuado. Para favorecer la operación puede aplicarse en caso dado también un vacío.
Los aparatos adecuados son, por ejemplo, columnas de tipo de construcción en sí conocido, que presenten los apliques usuales, por ejemplo platos, cargas a granel o empaquetaduras orientadas, preferentemente cargas a granel. Como apliques para las columnas entran en consideración, en principio, todos los apliques usuales, por ejemplo platos, empaquetaduras y/o cuerpos de relleno. Entre los platos son preferentes los platos de campanas, los platos de tamiz, los platos de válvulas, los platos de Thormann y/o los platos de doble flujo, entre las cargas a granel son preferentes aquellas con anillos, con hélices, con cuerpos en forma de silla de montar, con anillos Raschig, con anillos Intos o con anillos Pall, sillas de montar de Barrel o de Intalox, Top-Pak, etc. o telas metálicas.
En este caso puede imaginarse también un evaporador de película descendente, de película fina o de película arrastrada, tal como por ejemplo un evaporador Luwa, Rotafilm o Sambay, que puede estar equipado como protección contra las salpicaduras por ejemplo con un separador por gotas.
Los gases adecuados son los gases inertes bajo las condiciones del arrastre, preferentemente gases que contengan oxígeno, de forma especialmente preferente aire o mezclas formadas por aire y por nitrógeno (aire diluido) o vapor de agua, especialmente aquellos que estén calentados a 50 hasta 100ºC.
La cantidad del gas de arrastre se encuentra comprendida, por ejemplo, entre 5 y 20, de forma especialmente preferente entre 10 y 20 y, de forma muy especialmente preferente entre 10 y 15 m^{3}/m^{3}h, referido al volumen de la mezcla de la reacción.
En caso necesario, puede someterse al éster, en cualquier estadio del procedimiento de elaboración, preferentemente tras el lavado/neutralización y, en caso dado, una vez llevada a cabo la eliminación del disolvente, a una filtración j) para eliminar las trazas de sales precipitadas así como, en caso dado, los agentes decolorantes contenidos.
En una forma de realización imaginable se llevará a cabo la esterificación a) de la glicerina alcoxilada con los ácidos (met)acrílicos en un exceso molar, como el que se ha indicado más arriba, de al menos 15 : 1 en presencia de al menos un catalizador para la esterificación C y, al menos, de un inhibidor de la polimerización D sin un disolvente formador de un azeótropo con agua.
Los ácidos (metacrílicos) empleados en exceso no se separarán esencialmente en una forma preferente de realización, es decir que únicamente se separará una parte de los ácidos (met)acrílicos de la mezcla de la reacción, que está determinada por la volatilidad a la temperatura aplicada y, además, no se llevarán a cabo medidas para la separación de los ácidos carboxílicos, tales como por ejemplo etapas de destilación, de rectificación, de extracción, tal como por ejemplo lavado, de absorción, tal como por ejemplo conducción sobre carbón activo o sobre intercambiadores de iones y/o químicas, tal como por ejemplo captación de los ácidos carboxílicos con epóxidos.
Preferentemente, se descargarán de la mezcla de la reacción, los ácidos (met)acrílicos, contenidos en la mezcla de la reacción, en una proporción no mayor que el 75%, de forma especialmente preferente no mayor que el 50% en peso, de forma muy especialmente preferente no mayor que el 25% en peso, especialmente no mayor que el 10% en peso y, en particular, no mayor que el 5% en peso, referido a los ácidos (met)acrílicos contenidos en la mezcla de la reacción tras el final de la reacción. En una forma de realización especialmente preferente podrá eliminarse la etapa b) de tal manera que únicamente se separe de la mezcla de la reacción la proporción del agua de la reacción y los ácidos (met)acrílicos, que está determinada por la volatilidad a la temperatura aplicada. Esto puede impedirse esencialmente por medio de la condensación completa.
Además, en la mezcla de la reacción permanece también, esencialmente, el catalizador de esterificación C empleado.
La mezcla de la reacción, obtenida de este modo, presenta, preferentemente, un índice de acidez según DIN EN 3682 de, al menos, 25 mg de KOH/g de mezcla de reacción, de forma especialmente preferente desde 25 hasta 80 y, de forma muy especialmente preferente desde 25 hasta 50 mg de KOH/g.
Preferentemente se desistirá a un lavado previo o a un lavado ulterior e) o g), pudiendo ser conveniente únicamente una etapa de filtración j).
A continuación puede diluirse la mezcla de la reacción en la etapa c), en cuyo caso se transformará preferentemente en el transcurso de 6 horas, de forma especialmente preferente en el transcurso de 3 horas para dar el hidrogel. Preferentemente puede neutralizarse en una etapa f).
En este caso es arbitrario el orden de las etapas c), j) y f).
La invención se refiere, además, a una mezcla de productos, que contiene
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al menos un éster F, obtenible según uno de los procedimientos de esterificación anteriormente descritos,
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ácidos (met)acrílicos y
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diluyente G.
Como otros componentes pueden estar contenidos
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el catalizador para la esterificación C en forma protonizada o no protonizada,
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el inhibidor de la polimerización D así como
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en caso dado el disolvente E, cuando haya sido empleado un disolvente en la esterificación.
La mezcla de productos puede neutralizarse en caso dado y presentar un valor del pH tal como se ha indicado más arriba en f).
Cuando la mezcla de productos esté neutralizada, se habrá transformado, al menos una parte de los ácidos (met)acrílicos en sus sales con metales alcalinos, con metales alcalinotérreos o con amonio, solubles en agua.
Las mezclas de productos preferentes contienen
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los ésteres F en la mezcla de productos en un 0,1 hasta un 40% en peso, de forma especialmente preferente en un 0,5 hasta un 20, de forma muy especialmente preferente desde un 1 hasta un 10, especialmente desde un 2 hasta un 5 y, en particular, desde un 2 hasta un 4% en peso,
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en monómeros M desde un 0,5 hasta un 99,9% en peso, de forma especialmente preferente en un 0,5 hasta un 50% en peso, de forma muy especialmente preferente desde un 1 hasta un 25, especialmente desde un 2 hasta un 15 y, en particular, desde un 3 hasta un 5% en peso,
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en catalizador para la esterificación C desde 0 hasta un 10% en peso, de forma especialmente preferente desde un 0,02 hasta un 5, de forma muy especialmente preferente desde un 0,05 hasta un 2,5% en peso y, especialmente, desde un 0,1 hasta un 1% en peso,
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en inhibidor de la polimerización D en un 0 hasta un 5% en peso, de forma especialmente preferente desde un 0,01 hasta un 1,0, de forma muy especialmente preferente desde un 0,02 hasta un 0,75, especialmente desde un 0,05 hasta un 0,5 y, en particular, desde un 0,075 hasta un 0,25% en peso,
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en disolvente E desde 0 hasta un 10% en peso, de forma especialmente preferente desde 0 hasta un 5% en peso, de forma muy especialmente preferente desde un 0,05 hasta un 1,5% en peso y, especialmente, desde un 0,1 hasta un 0,5% en peso, con la condición de que la suma sea siempre el 100% en peso, así como
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en caso dado el diluyente G hasta el 100% en peso.
Las mezclas de la reacción, obtenibles según el procedimiento anterior, y las mezclas de productos según la invención pueden encontrar aplicación
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como reticulantes por radicales de hidrogeles absorbedores del agua,
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como productos de partida para la fabricación de dispersiones polímeras,
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como productos de partida para la fabricación de poliacrilatos (excepto hidrogeles),
-
como materias primas para lacas o
-
como aditivos para el cemento.
Para el empleo como reticulantes por radicales de hidrogeles absorbentes del agua son adecuados, especialmente, aquellas mezclas de producto según la invención, que presenten una solubilidad en agua (a 25ºC en agua destilada) de al menos un 5% en peso, preferentemente de al menos un 10% en peso, de forma especialmente preferente de al menos un 20% en peso, de forma muy especialmente preferente de al menos el 30% en peso y, en particular, de al menos el 50% en peso.
k) La mezcla de la reacción procedente de la esterificación, con inclusión de sus etapas de elaboración, en tanto en cuanto éstas sean recorridas, por ejemplo la mezcla de la reacción procedente de f), o bien cuando se elimine f), procedente de b) o bien, cuando se elimine b), la mezcla de la reacción procedente de a), puede combinarse en caso dado con compuestos N adicionales monoetilénicamente insaturados, que no porten grupos ácido, pero que sean copolimerizables con los monómeros M hidrófilos, puede emplearse entonces para la obtención de hidrogeles absorbedores de agua en presencia de al menos un iniciador por medio de radicales K y, en caso dado, de al menos una base para el injerto L.
Ventajosamente
l) La mezcla de la reacción procedente de k) puede someterse a una reticulación final.
Los monómeros M hidrófilos adecuados para la obtención k) de estos hidrogeles hidrófilos, altamente hinchables son, por ejemplo, ácidos polimerizables tales como el ácido acrílico, el ácido metacrílico, el ácido etacrílico, el ácido \alpha-cloroacrílico, el ácido crotónico, el ácido maleico, el anhídrido del ácido maleico, el ácido vinilsulfónico, el ácido vinilfosfónico, el ácido maleico con inclusión de su anhídrido, el ácido fumárico, el ácido itacónico, el ácido citracónico, el ácido mesacónico, el ácido glutacónico, el ácido aconítico, el ácido alilsulfónico, el acrilato de sulfoetilo, el acrilato de sulfometilo, el acrilato de sulfopropilo, el metacrilato de sulfopropilo, el ácido 2-hidroxi-3-acriloxipropilsulfónico, el ácido 2-hidroxi-3-metacril-oxipropilsulfónico, el ácido arilfosfónico, el ácido estirenosulfónico, el ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, el ácido 2-acrilamido-2-metilpropanofosfónico así como sus amidas, ésteres de hidroxialquilo y ésteres y amidas que contengan grupos amino o que contengan grupos amonio. Los monómeros pueden emplearse solos o en mezcla entre sí. Además N-vinilamidas solubles en agua o incluso cloruro de dialildimetilamonio. Los monómeros hidrófilos preferentes son compuestos de la fórmula V
5
en la que
R^{3}
significa hidrógeno, metilo o etilo,
R^{4}
significa el grupo -COOR^{6}, un grupo sulfonilo o un grupo fosfonilo, un grupo fosfonilo esterificado con alquilalcohol(con 1 hasta 4 átomos de carbono) o un grupo de la fórmula VI
6
en la que
R^{5}
significa hidrógeno, metilo, etilo o un grupo carboxilo,
R^{6}
significa hidrógeno, amino o un grupo hidroxi-alquilo (con 1 a 4 átomos de carbono) y
R^{7}
significa un grupo sulfonilo, un grupo fosfonilo o un grupo carboxi.
Ejemplos de alquilalcohol(con 1 a 4 átomos de carbono) son el metanol, el etanol, el n-propanol o el n-butanol.
Los monómeros hidrófilos especialmente preferentes son el ácido acrílico y el ácido metacrílico, especialmente el ácido acrílico.
Para la optimización de las propiedades puede ser conveniente emplear además compuestos N monoetilénicamente insaturados, que no porten grupos ácido, pero que sean copolimerizables con los monómeros que porten grupos ácido. A éstos pertenecen, por ejemplo, las amidas y los nitrilos de los ácidos carboxílicos monoetilénicamente insaturados, por ejemplo la acrilamida, la metacrilamida y la N-vinilformamida, la N-vinilacetamida, la N-metilvinilacetamida, el acrilonitrilo y el metacrilonitrilo. Otros compuestos adecuados son, por ejemplo, los ésteres de vinilo de los ácidos carboxílicos saturados, con 1 hasta 4 átomos de carbono, tales como el formiato de vinilo, el acetato de vinilo o el propionato de vinilo, los alquilviniléteres con al menos 2 átomos de carbono en el grupo alquilo tales como, por ejemplo, el etilviniléter o el butilviniléter, los ésteres de los ácidos carboxílicos con 3 hasta 6 átomos de carbono, monoetilénicamente insaturados, por ejemplo los ésteres formados por los alcoholes monovalentes con 1 hasta 18 átomos de carbono y el ácido acrílico, el ácido metacrílico o el ácido maleico, los semiésteres del ácido maleico, por ejemplo el éster de monometilo del ácido maleico, las N-vinillactamas tales como la N-vinilpirrolidona o la N-vinilcaprolactama, los ésteres del ácido acrílico y del ácido metacrílico de alcoholes saturados, monovalentes, alcoxilados, por ejemplo de alcoholes con 1 hasta 25 átomos de carbono, que hayan sido transformados con 2 hasta 200 moles de óxido de etileno y/o de óxido de propileno por mol de alcohol, así como monoésteres del ácido acrílico y monoésteres del ácido metacrílico de polietilenglicol o de polipropilenglicol, pudiendo ser el peso molecular (M_{n}) de los polialquilenglicoles por ejemplo de hasta 2.000. Otros monómeros adecuados son el estireno y el estireno substituido por alquilo tal como el etilestireno o el terc.-butilestireno.
Estos monómeros, que no portan grupos ácido, pueden emplearse también en mezcla con otros monómeros, por ejemplo mezclas constituidas por acetato de vinilo y por acrilato de 2-hidroxietilo en cualquier proporción. Estos monómeros, que no portan grupos ácido, se añadirán a la mezcla de la reacción en cantidades comprendidas entre 0 y 50% en peso, preferentemente en una proporción menor que el 20% en peso.
Los (co)polímeros reticulados están constituidos, preferentemente, por monómeros monoetilénicamente insaturados, que portan grupos ácido, que se transforman en caso dado antes o después de la polimerización en sus sales de metales alcalinos o de amonio, y por 0 hasta 40% en peso, referido al peso total de monómeros monoetilénicamente insaturados que no portan grupos ácido.
La obtención, el ensayo y el empleo de los (co)polímeros, que contienen ácido (met)acrílico, de los ácidos poliacrílicos y de los superabsorbentes, se han descrito ya muchas veces y por lo tanto se conocen suficientemente, véase por ejemplo la publicación "Modern Superabsorbent Polymer Technology", F.L. Buchholz and A.T. Graham, Wiley-VCH, 1998 o la publicación de Markus Frank "Superabsorbents" en Ullmann's Handbuch der technischen Chemie tomo 35 2003.
Son preferentes aquellos hidrogeles que se obtienen mediante polimerización o mediante copolimerización por reticulación de los monómeros M monoetilénicamente insaturados, que portan grupos ácidos, o sus sales.
Los polímeros obtenibles se caracterizan por un índice de saponificación mejorado (VSI).
En el procedimiento para la reticulación final se tratará el polímero de partida con un reticulante final y, preferentemente, se llevará a cabo la reticulación final durante o después del tratamiento mediante aumento de la temperatura y secado, estando contenido el reticulante, preferentemente, en un disolvente inerte. Se entenderán por disolventes inertes aquellos que no reaccionen esencialmente durante la reacción ni con el polímero de partida ni con el reticulante final. Son preferentes aquellos disolventes que no reaccionen químicamente ni con el polímero de partida ni con el reticulante final en una proporción mayor que el 90%, preferentemente mayor que el 95%, de forma especialmente preferente mayor que el 99%, especialmente mayor que el 99,5%.
Para la reticulación final l) y para el secado m) es preferente, en este caso, un intervalo de temperaturas comprendido entre 30 y 250ºC, especialmente desde 50 hasta 200ºC, siendo muy especialmente preferente el intervalo comprendido entre 100 y 180ºC. La aplicación de la solución del reticulante superficial se lleva a cabo preferentemente mediante pulverización superficial sobre el polímero en mezcladores por pulverización adecuados. Después de la pulverización superficial se seca térmicamente el polvo del polímero, teniendo lugar la reacción de reticulación tanto antes como durante el secado. Es preferente la pulverización superficial de una solución del reticulante en los mezcladores de la reacción o en las instalaciones de mezcla y secado tales como por ejemplo los mezcladores Lödige, los mezcladores BEPEX, los mezcladores NAUTA, los mezcladores SHUGGI o PROCESSALL. Además pueden emplearse también secadores de lecho fluidificado.
El secado puede llevarse a cabo en el propio mezclador, mediante calentamiento de la camisa o insuflado de aire caliente. Del mismo modo es adecuado un secadero conectado aguas abajo tal como por ejemplo un secadero de Horden, un horno tubular giratorio o un serpentín calentable. Sin embargo puede aprovecharse también, por ejemplo, una destilación azeotrópica como procedimiento de secado. El tiempo de residencia preferente a esta temperatura en el mezclador de la reacción o en el secadero se encuentra por debajo de 60 minutos, de forma especialmente preferente por debajo de 30 minutos.
Son preferentes los procedimientos anteriores en los que el polímero de partida sea un ácido acrílico polímero o un poliacrilato, especialmente un ácido acrílico polímero o un poliacrilato que hayan sido obtenidos mediante polimerización por radicales y en los cuales se haya empleado un reticulante por medio de radicales polifuncional, etilénicamente insaturado.
Serán preferentes aquellos procedimientos en los cuales se utilicen la mezcla de productos, que contiene reticulantes por radicales, es decir el éster F, y el diluyente G en una proporción desde 0,1 hasta 20% en peso, especialmente desde 0,5 hasta 10% en peso, referido a la masa del polímero de partida.
Serán preferentes aquellos procedimientos en los cuales el reticulante por radicales sea empleado en una dosis desde un 0,01 hasta un 5,0% en peso, preferentemente desde un 0,02 hasta un 3,0% en peso, de forma muy especialmente preferente desde un 0,03 hasta un 2,5% en peso, especialmente desde un 0,05 hasta un 1,0 y, en particular, desde un 0,1 hasta un 0,75% en peso, referido al polímero de partida.
El objeto de la invención está constituido, también, por los polímeros, preparados según uno de los procedimientos anteriormente indicados, y su empleo en artículos higiénicos, en materiales para envasado y en artículos no tejidos, así como el empleo de una mezcla de productos, anteriormente citada para la fabricación de polímeros reticulados o reticulables mediante tratamiento térmico, especialmente en lacas y pinturas.
Los hidrogeles altamente hinchables, hidrófilos, empleados en este caso (polímeros de partida) son, especialmente, polímeros formados por monómeros M hidrófilos, (co)polimerizados, (co)polímeros de injerto de uno o varios monómeros M hidrófilos sobre una base para el injerto L adecuada, éteres de celulosa o éteres de almidón reticulados o productos naturales hinchables en líquidos acuosos, tales como por ejemplo derivados de guar. Estos hidrogeles son conocidos por el técnico en la materia y se han descrito, por ejemplo, en las publicaciones US-4 286 082, DE-C-27 06 135, US-4 340 706, DE-C-37 13 601, DE-C-28 40 010, DE-A-43 44 548, DE-A40 20 780, DE-A-40 15 085, DE-A-39 17 846, DE-A-38 07 289, DE-A-35 33 337, DE-A-35 03 458, DE-A-42 44 548, DE-A-42 19 607, DE-A-40 21 847, DE-A-38 31 261, DE-A-35 11 086, DE-A-31 18172, DE-A-30 28 043, DE-A-4418 881, EP-A-0 801 483, EP-A-0 455 985, EP-A-0 467 073, EP-A-0 312 952, EP-A-0 205 874, EP-A-0 499 774, DE-A 2612 846, DE-A-40 20 780 EP-A-0 20 5674, US-5 145 906, EP-A-0 530 438, EP-A-0 670 073, US4 057 521, US-4 062 817, US-4 525 527, US-4 295 987, US-5 011 892, US-4 076 663 o US-4 931 497. También son especialmente adecuados los hidrogeles altamente hinchables procedentes de un procedimiento de fabricación como el que se ha descrito en la publicación WO 01/38402, así como los hidrogeles altamente hinchables híbridos inorgánicos-orgánicos como los que se han descrito en la publicación DE 198 54 575. El contenido de los documentos de patentes, precedentemente citados, especialmente los hidrogeles fabricados según los procedimientos, son parte integrante expresa de la presente divulgación.
Las bases para injerto L adecuadas para los hidrogeles hidrófilos, que pueden obtenerse mediante copolimerización de injerto de ácidos olefínicamente insaturados pueden ser de origen natural o de origen sintético. Ejemplos son almidones, celulosas o derivados de la celulosa así como otros polisacáridos y oligosacáridos, óxidos de polialquileno, especialmente óxidos de polietileno y óxidos de polipropileno, así como poliésteres hidrófilos.
El polímero absorbente del agua puede obtenerse mediante copolimerización de injerto por medio de radicales de ácido acrílico o de acrilato sobre una matriz polímera soluble en agua. Las matrices polímeras solubles en agua adecuadas son, por ejemplo, pero no exclusivamente, los alginatos, el alcohol polivinílico y los polisacáridos tales como los almidones. En el caso de la polimerización por injerto en el sentido de la invención se empleará un reticulante por medio de radicales polifuncional, etilénicamente insaturado.
El polímero absorbente de agua puede ser un polímero híbrido orgánico-inorgánico constituido por un ácido acrílico polímero o por un poliacrilato, por un lado, y por un silicato, aluminato o aluminosilicato, por otro lado. Especialmente pueden emplearse el ácido acrílico polímero o el poliacrilato, que se hayan obtenido mediante polimerización por medio de radicales y en los que se haya empleado un reticulante por medio de radicales polifuncional, etilénicamente insaturado y en cuyo procedimiento de obtención se haya empleado un silicato soluble en agua o un aluminato soluble o mezclas de ambos.
Los hidrogeles preferentes son, especialmente, poliacrilatos, polimetacrilatos así como los polímeros de injerto descritos en las publicaciones US-4 931 497, US-5 011 892 y US-5 041 496. Los hidrogeles muy especialmente preferentes son los polímeros de amasador, descritos en la publicación WO 01/38402 y los hidrogeles a base de poliacrilatos orgánicos-inorgánicos híbridos, descritos en la publicación DE 198 545 75.
Las substancias, fabricadas según la invención, empleables como reticulantes por medio de radicales en hidrogeles, pueden emplearse solas o en combinación con otros reticulantes, por ejemplo con reticulantes internos o superficiales, por ejemplo los siguientes:
Los reticulantes adicionales adecuados son, especialmente, la metilenbisacrilamida o bien la metilenbismetacrilamida, ésteres de ácidos monocarboxílicos o policarboxílicos insaturados de polioles tales como el diacrilato o el triacrilato, por ejemplo el diacrilato o bien el metacrilato de butanodiol o de etilenglicol así como el triacrilato de trimetilolpropano y compuestos alílicos tales como el (met)acrilato de alilo, el cianurato de trialilo, el maleinato de dialilo, los ésteres polialílicos, el tetraaliloxietano, la trialilamina, la tetraaliletilendiamina, los ésteres de alilo del ácido fosfórico así como los derivados del ácido vinilfosfónico, como se han descrito por ejemplo en la publicación EP-A-0 343 427. Sin embargo serán especialmente preferentes en el procedimiento según la invención los hidrogeles que se fabrican mediante el empleo de polialiléteres como reticulantes adicionales y mediante homopolimerización ácida del ácido acrílico. Los reticulantes adecuados son el pentaeritritoltrialiléter y el pentaeritritoltetraaliléter, el polietilenglicoldialiléter, el monoetilenglicol-dialiléter, el gliceroldialiléter y el gliceroltrialiléter, los polialiléteres a base de sorbitol, así como variantes etoxiladas de los mismos. Otros reticulantes especialmente preferentes son el diacrilato de polietilenglicol, los derivados etoxilados del triacrilato de trimetilolpropano, por ejemplo Sartomer SR 9035, así como derivados etoxilados del diacrilato de glicerina y del triacrilato de glicerina. Evidentemente pueden emplearse también mezclas de los reticulantes anteriormente indicados.
Son muy especialmente preferentes aquellos hidrogeles que se fabriquen con un éster F, preparado según la invención, a modo de reticulante por medio de radicales.
El polímero absorbente de agua es, preferentemente, un ácido acrílico polímero o un poliacrilato. La obtención de estos polímeros absorbentes de agua puede llevarse a cabo según uno de los procedimientos conocidos por la literatura. Son preferentes los polímeros que contengan comonómeros reticulantes (desde 0,001 hasta 10% en moles), siendo muy especialmente preferentes, sin embargo, los polímeros que hayan sido obtenidos mediante polimerización por radicales y en los cuales se haya empleado un reticulante por medio de radicales polifuncional, etilénicamente insaturado.
Los hidrogeles altamente hinchables, hidrófilos, pueden fabricarse mediante procedimientos de polimerización en sí conocidos. Es preferente la polimerización en solución acuosa según el procedimiento denominado de polimerización en gel. En este caso se polimerizarán, tal como se ha indicado más arriba, soluciones de diluidas, preferentemente acuosas, de forma especialmente preferente acuosas de un 15 hasta un 50% en peso de uno o varios monómeros hidrófilos y, en caso dado, una base para injerto L adecuada en presencia de un iniciador por medio de radicales, preferentemente sin mezclado mecánico, con aprovechamiento del efecto Trommsdorff-Norrish (Makromol. Chem. 1, 169 (1947)). La reacción de polimerización puede llevarse a cabo en el intervalo de temperaturas comprendido entre 0ºC y 150ºC, preferentemente entre 10ºC y 100ºC, tanto a presión normal como también bajo presión elevada o bajo presión más reducida. De manera usual puede llevarse a cabo la polimerización también en una atmósfera de gas protector, preferentemente bajo nitrógeno. Para iniciar la polimerización pueden emplearse irradiaciones electromagnéticas ricas en energía o los iniciadores de polimerización K químicos usuales, por ejemplo peróxidos orgánicos tales como el peróxido de benzoilo, el hidroperóxido de terc.-butilo, el peróxido de metiletilcetona, el hidroperóxido de cumol, los compuestos azoicos tal como el azodiisobutironitrilo así como los compuestos peroxi inorgánicos tales como (NH_{4})_{2}
S_{2}O_{8}, K_{2}S_{2}O_{8} o H_{2}O_{2}.
En caso dado pueden emplearse en combinación con agentes reductores tales como por ejemplo el ácido ascórbico, el hidrógenosulfito de sodio y el sulfato terroso(II) o sistemas Redox, que contengan como componente reductor un ácido sulfínico alifático o aromático, tal como el ácido bencenosulfínico y el ácido toluenosulfínico o derivados de estos ácidos, tales como por ejemplo los aductos de Mannich constituidos por ácidos sulfínicos, aldehídos y aminocompuestos, como los que se han descrito en la publicación DE-C-1 301 566. Mediante el calentamiento ulterior durante varias horas de los geles del polimerizado en el intervalo de temperaturas desde 50 hasta 130ºC, preferentemente desde 70 hasta 100ºC pueden mejorarse todavía más las propiedades cualitativas de los polímeros.
Los geles obtenidos se neutralizan desde un 0 hasta un 100% en moles, preferentemente desde un 25 hasta un 100% en moles y, de forma especialmente preferente, desde un 50 hasta un 85% en moles, referido a los monómeros empleados. Pudiendo ser empleados los agentes de neutralización usuales, preferentemente los hidróxidos de los metales alcalinos, los óxidos de los metales alcalinos o los carbonatos de metales alcalinos correspondientes, de forma especialmente preferente sin embargo el hidróxido de sodio, el carbonato de sodio y el bicarbonato de sodio.
Usualmente, se consigue la neutralización mediante mezcla del agente de neutralización en estado de solución acuosa o, preferentemente, también en estado de producto sólido. Para ello el gel se desmenuza mecánicamente, por ejemplo por medio de un dispositivo picador de carne, y el agente de neutralización se pulveriza superficialmente, se sobreesparce o se cuela y a continuación se remezcla cuidadosamente. Para ello puede hacerse pasar la masa de gel obtenida aún varias veces a través del dispositivo para picar carne hasta su homogeneización. La masa de gel neutralizada se seca a continuación sobre una cinta o sobre un secadero de cilindros hasta que el contenido residual de humedad sea preferentemente menor que el 10% en peso, especialmente menor que el 5% en peso.
La polimerización en sí misma puede llevarse a cabo sin embargo según cualquiera de los procedimientos descritos en la literatura. Especialmente la neutralización del ácido acrílico puede llevarse a cabo también como paso previo a la polimerización, como se ha descrito anteriormente en la etapa f). La polimerización puede llevarse a cabo entonces en un reactor de cinta, conocido por el técnico en la materia, o en un reactor amasador de manera continua o de manera discontinua. En el caso en que se lleve a cabo la polimerización en un reactor de banda, la iniciación es especialmente preferente por medio de irradiación electromagnética, preferentemente por medio de irradiación UV, o, alternativamente, la iniciación con un sistema iniciador Redox. También es muy especialmente preferente la combinación de ambos métodos de iniciación: irradiación electromagnética y sistema químico iniciador Redox simultáneamente.
n) El hidrogel seco puede molerse a continuación y tamizarse, pudiéndose emplear para la molienda los bancos de cilindros usuales, los molinos de clavijas o los molinos vibrantes. El tamaño preferente de las partículas del hidrogel tamizado se encuentra preferentemente en el intervalo desde 45 hasta 1.000 \mum, preferentemente desde 45 hasta 850 \mum, de forma especialmente preferente desde 200 hasta 850 \mum y de una manera muy especialmente preferente desde 300 hasta 850 \mum. Otro intervalo especialmente preferente se encuentra entre 150 hasta 850 \mum, muy especialmente preferente entre 150 hasta 700 \mum. En estos intervalos se encuentra, preferentemente, el 80% en peso de las partículas, especialmente el 90% de las partículas. La distribución del tamaño puede determinarse con métodos láser establecidos.
El objeto de la presente invención está constituido, además, por hidrogeles reticulados, que contienen, al menos, un monómero M hidrófilo, en forma incorporada por polimerización y que están reticulados con un éster F de glicerina alcoxilada con ácidos (met)acrílicos. El éster puede fabricarse según la invención o por medio de una vía conocida en el estado de la técnica, preferentemente en la forma según la invención.
Como ésteres F pueden emplearse aquellos compuestos que han sido descritos precedentemente.
El valor CRC[g/g] de los polímeros formadores de hidrogel, según la invención, puede medirse según los métodos indicados en la descripción y, preferentemente, es mayor que 15, especialmente toma los valores 16, 18, 20, 22, 24 o mayores que éstos, de forma especialmente preferente toma el valor de 25, especialmente toma los valores de 26, 27, 28, 29, de forma especialmente preferente toma los valores de 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 o mayores que
éstos.
El valor AUL-0,7 psi [g/g] de los polímeros formadores de hidrogel, según la invención, puede medirse según los métodos indicados en la descripción y toma preferentemente un valor mayor que 8, especialmente toma los valores 9, 10, 11, 12, 13, 14 o mayores que éstos, de forma especialmente preferente toma el valor 15, especialmente toma los valores 16, 17, 18, 19 o mayores que éstos, de forma especialmente preferente toma un valor mayor que 20, especialmente toma los valores 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 o mayores que éstos.
El valor AUL-0,5 psi [g/g] de los polímeros formadores de hidrogel, según la invención, puede medirse según los métodos indicados en la descripción y toma preferentemente un valor mayor que 8, especialmente toma los valores 9, 10, 11, 12, 13, 14 o mayores que éstos, de forma especialmente preferente toma el valor 15, especialmente toma los valores 16, 17, 18, 19 o mayores que éstos, de forma especialmente preferente toma un valor mayor que 20, especialmente toma los valores 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 o mayores que éstos.
El índice de saponificación VSI de los polímeros formadores de hidrogel, según la invención, puede medirse según los métodos indicados en la descripción y preferentemente es menor que 11, tomando los valores 10,5 o 10, especialmente toma los valores 9,5, 9 u 8,5 o menores que éstos, de forma especialmente preferente es menor que 8, especialmente toma los valores 7,5, 7, 6,5, 6, 5,5, o menores que éstos, de forma especialmente preferente es menor que 5, especialmente toma los valores 4,5, 4, 3,5 o menores que éstos.
El contenido en reticulante residual de los polímeros formadores de hidrogel, según la invención, puede medirse según los métodos indicados en la descripción y preferentemente es menor que 10 ppm, especialmente toma los valores de 9,5 ppm, de 9 ppm o de 8,5 ppm o menores que éstos, de forma especialmente preferente es menor que 8 ppm, especialmente toma los valores de 7,5 ppm, de 7 ppm, de 6,5 ppm, de 6 ppm, de 5,5 ppm o menores que éstos, de forma especialmente preferente es menor que 5 ppm, especialmente toma los valores de 4,5 ppm, de 4 ppm, de 3,5 ppm o menores que éstos.
Aplicación y empleo de los polímeros formadores de hidrogel según la invención
La presente invención se refiere además al empleo de los polímeros formadores de hidrogel, anteriormente citados, en artículos de higiene, que comprenden
(P)
una cobertura superior permeable a los líquidos,
(Q)
una capa inferior impermeable a los líquidos,
(R)
un núcleo que se encuentra entre (P) y (Q), que contiene
desde un 10 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención
desde 0 hasta 90% en peso de material fibroso hidrófilo,
preferentemente desde un 20 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel, según la invención, desde 0 hasta un 80% en peso de material fibroso hidrófilo,
más preferentemente desde un 30 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, desde 0 hasta un 70% en peso de material fibroso hidrófilo,
de manera más preferente todavía desde un 40 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, desde 0 hasta 60% en peso de material fibroso hidrófilo,
de una manera todavía más preferente desde un 50 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, desde 0 hasta 50% en peso de material fibroso hidrófilo,
de forma especialmente preferente desde un 60 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, desde 0 hasta un 40% en peso de material fibroso hidrófilo,
de manera particularmente preferente desde un 70 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, desde 0 hasta un 30% en peso de material fibroso hidrófilo,
de manera extraordinariamente preferente desde un 80 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, desde 0 hasta 20% en peso de material fibroso hidrófilo,
en el caso más preferente desde 90 hasta 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, desde 0 hasta un 10% en peso de material fibroso hidrófilo,
(S)
en caso dado una capa de papel tisú que se encuentra directamente por encima y por debajo del núcleo (R) y
(T)
una capa absorbente que se encuentra entre (P) y (R).
Las indicaciones en porcentaje deben entenderse de tal manera que en el caso de 10 hasta 100% en peso, son posibles las indicaciones de 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 hasta respectivamente 100% en peso de polímero formador de hidrogel según la invención y todas las indicaciones en porcentaje situadas entremedias (por ejemplo 12,2%) y, de manera correspondiente, son posibles indicaciones en porcentaje para el material fibroso hidrófilo desde 0 hasta respectivamente 89, 88, 87, 86, 85, 83, 82, 81% en peso y las indicaciones en porcentaje comprendidas entremedias (por ejemplo 87,8%). Si se presentan otros materiales en el núcleo, se reducirá correspondientemente el valor en porcentaje del polímero y de las fibras. De manera análoga esto es válido para los intervalos preferentes, de este modo por ejemplo en el caso extraordinariamente preferente puede estar presente un 81, un 82, un 83, un 84, un 85, un 86, un 87, un 88, un 89% en peso para el polímero formador de hidrogel según la invención y, de manera correspondiente, un 19, un 18, un 17, un 16, un 15, un 14, un 13, un 12, un 11% en peso del material fibroso. De este modo puede estar presente en el intervalo preferente un 20, un 21, un 22, un 23, un 24, un 25, un 26, un 27, un 28, un 29 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, en el intervalo más preferente un 30, un 31, un 32, un 33, un 34, un 35, un 36, un 37, un 38, un 39 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, en el caso aún más preferente un 40, un 41, un 42, un 43, un 44, un 45, un 46, un 47, un 48, un 49 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, en el intervalo aún más preferente un 50, un 51, un 52, un 53, un 54, un 55, un 56, un 57, un 58, un 59 hasta un 100% en peso del polímero formador de gel según la invención, en el intervalo especialmente preferente un 60, un 61, un 62, un 63, un 64, un 65, un 66, un 67, un 68, un 69 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención, en el intervalo especialmente preferente un 70, un 71, un 71, un 72, un 73, un 74, un 75, un 76, un 77, un 78, un 79 hasta un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención y el intervalo más preferente un 90, un 91, un 92, un 93, un 94, un 95, un 96, un 97, un 98, un 99 o un 100% en peso del polímero formador de hidrogel según la invención.
Se entenderá por artículos higiénicos en este caso tanto rellenos contra la incontinencia y calzoncillos contra la incontinencia para adultos así como también pañales para niños.
La cobertura (P) permeable a los líquidos está constituida por una capa que está en contacto directo con la piel. El material para esta capa está constituido en este caso por fibras sintéticas o semisintéticas usuales o películas de poliéster, de poliolefina, de rayón o de fibras naturales tal como algodón. En el caso de los materiales no tejidos las fibras están unidas por regla general mediante aglutinantes tales como poliacrilatos. Los materiales preferentes los poliésteres, el rayón y sus mixturas, el polietileno y el polipropileno. Ejemplos de capas permeables a los líquidos están descritas en las publicaciones WO 99/57355 A1, EP 102 388 3 A2.
La capa (Q) impermeable a los líquidos está constituida, por regla general, por una lámina de polietileno o de polipropileno.
El núcleo (R) contiene, además del polímero formador de hidrogel, según la invención, material fibroso hidrófilo. Se entenderá por hidrófilo que los líquidos acuosos se distribuyen rápidamente sobre las fibras. Usualmente el material fibroso es celulosa, celulosa modificada, rayón, poliéster tal como tereftalato de polietileno. Las fibras de celulosa serán especialmente preferentes, tal como la celulosa. Las fibras tienen, por regla general, un diámetro desde 1 hasta 200 \mum, preferentemente desde 10 hasta 100 \mum. Además las fibras tienen una longitud mínima de 1 mm.
La constitución y la forma de los pañales son conocidos en general y se han descrito, por ejemplo, en las publicaciones WO 95/26 209 página 66 línea 34 hasta página 69 línea 11, DE 196 04 601 A1, EP-A-0 316 518 y EP-A-0 202 127. En general se describen pañales y otros artículos higiénicos también en la publicación WO 00/65084, especialmente en las páginas 6 a 15, en la publicación WO 00/65348, especialmente en las páginas 4 a 17, en la publicación WO 00/35502, especialmente en las páginas 3 a 9, en las publicaciones DE 19737434, WO 98/8439. Los artículos higiénicos para la higiene femenina se describen en la siguiente bibliografía. Los polímeros formadores de hidrogel, absorbentes de líquidos acuosos, según la invención, pueden emplearse en los mismos. Bibliografía para higiene femenina: WO 95/24173: Absorption Article for Controlling Odour, WO 91/11977: Body Fluid Odour Control, EP 389023: Absorbent Sanitary Articles, WO 94/25077: Odour Control Material, WO 97/01317: Absorbent Hygienic Article, WO 99/18905, EP 834297, US 5,762,644, US 5,895,381, WO 98/57609, WO 2000/065083, WO 2000/069485, WO 2000/069484, WO 2000/069481, US 6,123,693, EP 1104666, WO 2001/024755, WO 2001/000115, EP 105373, WO 2001/041692, EP 1074233. Los tampones se describen en las siguientes publicaciones: WO 98/48753, WO 98/41179, WO 97/09022, WO 98/46182, WO 98/46181, WO 2001/043679, WO 2001/043680, WO 2000/061052, EP 1108408, WO 2001/033962, DE 200020662, WO 2001/001910, WO 2001/001908, WO 2001/001909, WO 2001/001906, WO 2001/001905, WO 2001/24729. Los artículos contra la incontinencia se describen en las siguientes publicaciones: Disposable Absorbent Article for Incontinent Individuals: EP 311344 descripción de las páginas 3 a 9; Disposable Absorbent Article: EP 850623; Absorbent Article: WO 95/26207; Absorbent Article: EP 894502; Dry Laid Fibrous Structure: EP 850 616; WO 98/22063; WO 97/49365; EP 903134; EP 887060; EP 887059; EP 887058; EP 887057; EP 887056; EP 931530; WO 99/25284; WO 98/48753. Los artículos para la higiene femenina y contra la incontinencia se describen en las siguientes publicaciones: Catamenial Device: WO 93/22998 descripción de las páginas 26 a 33; Absorbent Members for Body Fluids: WO 95/26209 descripción de las páginas 36 a 69; Disposable Absorbent Article: WO 98/20916 descripción de las páginas 13 - 24; Improved Composite Absorbent Structures: EP 306262 descripción de las páginas 3 - 14; Body Waste Absorbent Article: WO 99/45973. Estas referencias y las referencias allí indicadas se incorporan por la presente expresamente en la divulgación de la invención.
Los polímeros formadores de hidrogel, según la invención, son adecuados preferentemente como agentes de absorción para agua y para líquidos acuosos, de tal manera que pueden emplearse ventajosamente como agentes para la retención de agua en la jardinería agrícola, como medios de filtración y especialmente como componentes absorbentes en artículos higiénicos tales como pañales, tampones y compresas femeninas.
Inserción y fijación de los hidrogeles altamente hinchables según la invención
Además de los hidrogeles altamente hinchables, precedentemente descritos están presentes en la composición absorbente según la presente invención composiciones que contienen los hidrogeles altamente hinchables o sobre las cuales están fijados. Dicha composición es adecuada para absorber los hidrogeles altamente hinchables y puede integrar además la capa de absorción. Una pluralidad de tales composiciones se conoce ya y se ha descrito ampliamente en la literatura. Una composición para la constitución de los hidrogeles altamente hinchables puede ser, por ejemplo, una matriz fibrosa, que esté constituida por una mezcla de fibras de celulosa (tela entramada al aire -airlaid web-, tela entramada en húmedo -wet laid web-) o por fibras polímeras sintéticas (tela tejida por fusión e insuflación -meltblown web-, tela no tejida spunbended -spunbonded web-), o por una estructura fibrosa mixta formada por fibras de celulosa y por fibras sintéticas. Los materiales fibrosos posibles se describirán detalladamente en el capítulo siguiente destinado a los mismos. El procedimiento de un air-laid web está descrito por ejemplo en la publicación WO 98/28 478. Además puede servir espumas de poros abiertos o similares para la incorporación de los hidrogeles altamente
hinchables.
Alternativamente una composición de este tipo puede formarse mediante fusión de dos capas individuales, formándose una cámara o mejor aún una pluralidad de cámaras, que contengan los hidrogeles altamente hinchables. Un sistema de cámaras de este tipo está descrito detalladamente en la publicación EP 0 615 736 A1 página 7 línea 26 y siguientes.
En este caso, una de las dos capas debería ser al menos permeable al agua. La segunda capa puede ser o bien permeable al agua o bien impermeable al agua. Como materiales para la capa pueden emplearse papeles de tisú o tejidos similares, espumas de poros cerrados o de poros abiertos, películas perforadas, elastómeros o tejidos de material fibroso. Cuando la composición absorbente esté constituida por una composición de capas, el material estratificado debería presentar una estructura porosa, cuyas dimensiones de los poros tienen que ser suficientemente pequeñas como para mantener las partículas de hidrogel altamente hinchable. Los ejemplos precedentes relativos a la constitución de la composición absorbente abarcan también laminados constituidos por al menos dos capas entre las cuales pueden incorporarse y fijarse los hidrogeles altamente hinchables.
En general existe la posibilidad de fijar las partículas de hidrogel dentro del núcleo absorbente para mejorar la denominada integridad en seco y en húmedo. Se entenderá por integridad en seco y en húmedo la capacidad que tienen los hidrogeles altamente hinchables de incorporarse en la composición absorbente de tal manera que soporten la acción de fuerzas tanto en estado húmedo como también en estado seco y que no se produzca un desplazamiento o una exudación del polímero altamente hinchable. Se entenderá por la acción de fuerzas ante todo las solicitaciones mecánicas como las que se presentan en el transcurso de movimientos cuando se porta el artículo higiénico, o también la solicitación por el peso bajo el cual se encuentra el artículo higiénico ante todo en caso de incontinencia. Para la fijación existe una pluralidad de posibilidades, que son conocidas por el técnico en la materia. Ejemplos del modo en que puede efectuarse la fijación mediante tratamiento térmico, adición de adhesivos, termoplastos, materiales aglutinantes, se han descrito en la publicación WO 95/26 209 página 37 línea 36 hasta página 41 línea 14. Así pues el pasaje indicado constituye parte integrante de esta invención. También se encuentran métodos para aumentar la tensión en húmedo en la publicación WO 2000/36216 A1.
Además, la composición absorbente puede estar constituida por un material de soporte, tal como por ejemplo una película de polímero, sobre la cual se fijan las partículas de hidrogel altamente hinchable. La fijación puede llevarse a cabo tanto por un lado como por ambos lados. El material de soporte puede ser permeable al agua o impermeable al agua.
En el caso de las constituciones precedentes de la composición absorbente se incorporarán los hidrogeles altamente hinchables con una proporción en peso desde un 10 hasta un 100% en peso, preferentemente desde un 20 hasta un 100% en peso, más preferentemente desde un 30 hasta un 100% en peso, todavía de una manera más preferente desde un 40 hasta un 100% en peso, mejor aún preferentemente desde un 50 hasta un 100% en peso, de forma especialmente preferente desde un 60 hasta un 100% en peso, de forma especialmente preferente desde un 70 hasta un 100% en peso, de manera extraordinariamente preferente desde un 80 hasta un 100% en peso y, en el caso más preferente, desde un 90 hasta un 100% en peso basado sobre el peso total de la composición y de los hidrogeles altamente hinchables.
Materiales fibrosos de la composición absorbente
La constitución de la composición absorbente, según la presente invención, esta basada en una pluralidad de materiales fibrosos, que se utilizan en forma de redes fibrosas o de matrices. La presente invención abarca tanto las fibras de origen natural (modificadas o no modificadas) como también las fibras sintéticas.
Una recopilación detallada sobre ejemplos de fibras, que pueden ser empleadas en la presente invención, está dada en la patente WO 95/26 209 página 28 línea 9 hasta página 36 línea 8. El pasaje citado constituye, por lo tanto, parte integrante de esta invención.
Los ejemplos para las fibras de celulosa abarcan aquellas que usualmente se emplean para productos absorbentes, tales como celulosa para frisa y celulosa de tipo algodón. Los materiales (maderas de coníferas o maderas de plantas frondosas), los procedimientos de fabricación, tales como la celulosa química, la celulosa semiquímica, la celulosa quimiotérmica-mecánica (CTMP) y los procedimientos de blanqueo no están limitados de manera especial. De este modo encuentran aplicación por ejemplo las fibras de celulosa naturales tales como el algodón, el lino, la seda, la lana, el yute, la etilcelulosa y el acetato de celulosa.
Las fibras sintéticas adecuadas se fabrican a partir de cloruro de polivinilo, de fluoruro de polivinilo, de politetraflúoretileno, de cloruro de polivinilideno, de compuestos poliacrílicos tal como ORLON®, acetato de polivinilo, acetato de polietilvinilo, alcohol polivinílico soluble o insoluble. Ejemplos de fibras sintéticas con inclusión de las fibras de poliolefina termoplásticas, tales como las fibras de polietileno (PULPEX®), fibras de polipropileno y fibras bicomponentes de polietileno-polipropileno, fibras de poliéster, tales como fibras de tereftalato de polietileno (DAC-RON® o KODEL®), copoliésteres, acetato de polivinilo, acetato de polietilvinilo, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, poliacrilatos, poliamidas, copoliamidas, poliestireno y copolímeros de los polímeros precedentemente citados, así como fibras de dos componentes constituidas por copolímero de tereftalato de polietileno-polietileno-isoftalato, acetato de polietilvinilo/polipropileno, polietileno/poliéster, polipropileno/poliéster, copoliéster/poliéster, fibras de poliamida (nilón), fibras de poliuretano, fibras de poliestireno y fibras de poliacrilonitrilo. Son preferentes las fibras de poliolefina, las fibras de poliéster y sus fibras bicomponentes. Además son preferentes las fibras bicomponentes adhesivas por calor de poliolefina del tipo vaina-núcleo y del tipo lado-sobre-lado debido a su excelente estabilidad dimensional tras la absorción de los líquidos.
Las fibras sintéticas citadas se emplearán preferentemente en combinación con fibras termoplásticas. Durante el tratamiento térmico éstas últimas migran en parte hacia la matriz del material fibroso presente y representan de este modo, durante el enfriamiento, puntos de unión y nuevos elementos de rigidificación. Además la adición de fibras termoplásticas significa una ampliación de las dimensiones presentes de los poros incluso una vez realizado el tratamiento térmico. De este modo es posible aumentar la proporción de las fibras termoplásticas de manera continua hacia la hoja de cobertura mediante la dosificación continua de fibras termoplásticas durante la formación de la capa de absorción, con lo cual resulta igualmente un aumento continuo del tamaño de los poros. Las fibras termoplásticas pueden estar formadas por una pluralidad de polímeros termoplásticos, que presenten un punto de fusión menor que 190ºC, preferentemente comprendido entre 75 y 175ºC. A estas temperaturas no es de esperar todavía un deterioro de las fibras de celulosa.
La longitud y el diámetro de las fibras sintéticas, precedentemente descritas, no quedan sometidos a limitaciones especiales y, en general, puede emplearse preferentemente cualquier tipo de fibra con una longitud desde 1 hasta 200 mm, y con un diámetro desde 0,1 hasta 100 Denier (gramos por cada 9.000 metro). Las fibras termoplásticas preferentes presentan una longitud desde 3 hasta 50 mm, de forma especialmente preferente una longitud desde 6 hasta 12 mm. El diámetro preferente de las fibras termoplásticas se encuentra comprendido entre 1,4 y 10 Decitex, de forma especialmente preferente entre 1,7 y 3,3 Decitex (gramos por cada 10.000 metro). La forma no está sometida a limitaciones especiales y comprende, por ejemplo, formas de tipo tejido, de pequeños cilindros, de hilados cortados/troceados, de fibras troceadas y de fibras continuas.
Las fibras en la composición absorbente según la invención pueden ser hidrófilas, hidrófobas o una combinación de ambas. Según la definición de Robert F. Gould, en la publicación "Kontaktwinkel, Benetzbarkeit und Adhäsion", American Chemical Society (1964), se designará una fibra como hidrófila cuando el ángulo de contacto entre el líquido y la fibra (o bien su superficie) sea menor que 90º, o cuando el líquido tienda a esparcirse de manera espontánea sobre la misma superficie. Ambos procesos son coexistentes por regla general. A la inversa se considerará que una fibra es hidrófoba cuando forme un ángulo de contacto mayor que 90º y no se observe un esparcimiento.
Preferentemente se empleará material fibroso hidrófilo. De forma especialmente preferente se empleará material fibroso que sea débilmente hidrófilo hacia el lado corporal y que tenga una hidrofilia máxima en la región situada alrededor de los hidrogeles altamente hinchables. En el procedimiento de fabricación se generará un gradiente mediante el empleo de capas con hidrofilia diferente, que canalicen el líquido entrante hacia el hidrogel, en el que finalmente se verifica la absorción.
Las fibras hidrófilas, adecuadas para el empleo en la composición absorbente según la invención, son, por ejemplo, fibras de celulosa, fibras de celulosa modificada, rayón, fibras de poliéster tal como por ejemplo tereftalato de polietileno (DACRON®), y nilón hidrófilo (HYDROFIL®). Las fibras hidrófilas adecuadas pueden obtenerse también mediante hidrofilación de fibras hidrófobas, tal como por ejemplo mediante el tratamiento de fibras termoplásticas, obtenidas a partir de poliolefinas (tales como por ejemplo el polietileno o el polipropileno, las poliamidas, los poliestirenos, los poliuretanos, etc.) con tensioactivos o sílice. Por motivos de costes y por motivos de disponibilidad serán preferentes sin embargo las fibras de celulosa.
Las partículas de hidrogel altamente hinchables se incrustan en el material fibroso descrito. Esto puede llevarse a cabo de muchas maneras, por ejemplo construyéndose con el material de hidrogel y con las fibras conjuntamente una capa de absorción en forma de una matriz, o mediante inserción de hidrogeles altamente hinchables en capas constituidas por mezclas de fibras, en las que se fijan finalmente, ya sea por adherencia o por laminación de las capas.
La matriz fibrosa absorbente o distribuidora de los líquidos puede estar constituida en este caso por fibras sintéticas o por fibras de celulosa o por una mezcla formada por fibras sintéticas y por fibras de celulosa, pudiendo variar la proporción de mezcla desde (100 hasta 0) de fibras sintéticas : (0 hasta 100) de fibras de celulosa. Las fibras de celulosa empleadas pueden estar químicamente rigidificadas para aumentar la estabilidad geométrica del artículo higiénico.
La rigidificación química de las fibras de celulosa puede conseguirse de diversas maneras. Por un lado puede conseguirse una rigidificación de las fibras mediante adición de recubrimientos/Coatings adecuados para el material fibroso. Tales aditivos abarcan por ejemplo recubrimientos de poliamida-epiclorhidrina (Kymene® 557 H, Hercoles, Inc. Wilmington Delaware, USA), recubrimientos de poliacrilamida (descritos en la patente norteamericana U.S. 3,556,932 o como producto comercial de la firma Parez® 631 NC, American Cyanamid Co., Stamford, CT, USA), recubrimientos de melamina-formaldehído y recubrimientos de polietilenimina.
La rigidificación química de las fibras de celulosa puede llevarse a cabo también mediante reacción química. De este modo puede provocar por ejemplo la adición de substancias reticulantes adecuadas una reticulación que tenga lugar en el interior de la fibra. Las substancias reticulantes adecuadas son substancias típicas que son empleadas para la reticulación de monómeros. Quedan abarcados, pero sin carácter limitativo, los dialdehídos con 2 a 8 átomos de carbono, los monoaldehídos con 2 a 8 átomos de carbono con funcionalidad ácida y, especialmente, los ácidos policarboxílicos con 2 a 9 átomos de carbono. Substancias específicas de esta serie son, por ejemplo, el glutaraldehído, el glioxal, el ácido glioxílico, el formaldehído y el ácido cítrico. Estas substancias reaccionan con, al menos, 2 grupos hidroxilo dentro de una cadena de celulosa o entre dos cadenas de celulosa contiguas dentro de una fibra individual de celulosa. Mediante la reticulación se verifica una rigidificación de las fibras que reciben por medio de este tratamiento una mayor estabilidad geométrica. Además de su carácter hidrófilo, estas fibras presentan combinaciones unitarias de rigidez y de elasticidad. Esta propiedad física posibilita el mantenimiento de la estructura capilar, incluso en el caso de un contacto con líquidos bajo la acción simultánea de fuerzas de compresión, e impide un colapso prematuro.
Las fibras de celulosa químicamente reticuladas son conocidas y han sido descritas en las publicaciones WO 91/11162, U.S. Patent 3,224,926, U.S. Patent 3,440,135, U.S. Patent 3,932,209, U.S. Patent 4,035,147, U.S. Patent 4,822,453, U.S. Patent 4,888,093, U.S. Patent 4,898,642 y U.S. Patent 5,137,537. La reticulación química provoca una rigidificación del material fibroso, lo cual se expresa finalmente en una estabilidad geométrica mejorada del conjunto del artículo higiénico. Las capas individuales se unen entre sí por medio de los métodos conocidos por el técnico en la materia, tales como por ejemplo la fusión mediante tratamiento térmico, la adición de pegamentos por fusión, los aglutinantes en estado de látex, etc.
Procedimientos de obtención de la composición absorbente
La composición absorbente está constituida por composiciones que contienen hidrogeles altamente hinchables y por los hidrogeles altamente hinchables que están presentes en las composiciones citadas o que están fijados sobre las mismas.
Se conocen ejemplos de procedimientos con los cuales se obtiene una composición absorbente, que está constituida, por ejemplo, por un material de soporte, sobre el cual se han fijado, por uno o por ambos lados hidrogeles altamente hinchables y quedan abarcados por la invención, sin embargo sin carácter limitativo.
Los ejemplos de los procedimientos, con los que puede obtenerse una composición absorbente, que esté constituida, por ejemplo, por hidrogeles (c) altamente hinchables incrustados en un material fibroso constituido por fibras sintéticas (a) y por fibras de celulosa (b), pudiendo variar la proporción de mezcla de (100 hasta 0) fibras sintéticas : (0 hasta 100) fibras de celulosa, abarcan (1) un procedimiento, en el cual (a), (b) y (c) se mezclan simultáneamente, (2) un procedimiento, en el cual se introduce una mezcla formada por (a) y (b) en (c), (3) un procedimiento en el cual se combina una mezcla formada por (b) y por (c) con (a), (4) un procedimiento en el cual se introduce una mezcla formada por (a) y por (c) en (b), (5) un procedimiento, en el cual se mezclan (b) y (c) y se dosifica (a) en continuo, (6) un procedimiento en el cual se mezclan (a) y (c) y se dosifica (b) en continuo, y (7) un procedimiento en el cual se introducen (b) y (c), individualmente, en (a). Entre estos ejemplos son preferentes los procedimientos (1) y (5). El dispositivo, que se emplea en este procedimiento no está especialmente limitado y puede emplearse un dispositivo usual, conocido por el técnico en la materia.
La composición absorbente generada, correspondiente, puede someterse opcionalmente a su tratamiento térmico de tal manera que resulte una capa absorbente con una estabilidad geométrica excelente en estado húmedo. El procedimiento para el tratamiento térmico no está especialmente limitado. Ejemplos abarcan el tratamiento térmico mediante aporte de aire caliente o mediante irradiación con infrarrojos. La temperatura durante el tratamiento térmico se encuentra en el intervalo desde 60ºC hasta 230ºC, preferentemente entre 100ºC y 200ºC, de forma especialmente preferente entre 100ºC y 180ºC.
La duración del tratamiento térmico depende del tipo de la fibra sintética, de su cantidad y de la velocidad de fabricación del artículo higiénico. En general la duración del tratamiento térmico está comprendida entre 0,5 segundos y 3 minutos, preferentemente entre 1 segundo y 1 minuto.
La composición absorbente se dota, en general, por ejemplo con una capa de cobertura permeable a los líquidos y con una capa inferior impermeable a los líquidos. Además, se aplican cierres para las piernas y cintas adhesivas y de este modo se acaba el artículo higiénico. Los materiales y el tipo de la capa de cobertura permeable y de la capa inferior impermeable, así como de los cierres para las piernas y las bandas adhesivas son conocidos por el técnico en la materia y no están sometidos a limitaciones especiales. Ejemplos a este respecto se encuentran en la publicación WO 95/26 209.
La ventaja de la presente invención se basa en que los ésteres F, empleados como reticulantes, no tienen que ser purificados después de su fabricación, especialmente el que no tienen que separarse los ácidos (met)acrílicos, preferentemente el ácido acrílico, puesto que éste representa, por regla general, un monómero para la fabricación de los hidrogeles.
Parte experimental
Las indicaciones en ppm y en porcentaje, empleadas en esta descripción se refieren, en tanto en cuanto no se diga otra cosa, al porcentaje en peso y a ppm en peso.
El procedimiento según la invención se explicará con mayor detalle por medio del ejemplo siguiente.
Ejemplos Obtención de los ésteres en bruto de acrilato como reticulante superabsorbente
La obtención del reticulante superabsorbente se lleva a cabo en los ejemplos por esterificación de glicerina alcoxilada con ácido acrílico, llevándose a cabo la separación del agua en una destilación azeotrópica. En los ejemplos el catalizador para la esterificación es ácido sulfúrico. En los ejemplos se disponen en metilciclohexano a modo de agente de arrastre los reactivos junto con una mezcla estabilizante constituida por hidroquinonamonometiléter, fosfito de trifenilo y por ácido hipofosforoso. La mezcla de la reacción se calienta entonces a 98ºC aproximadamente hasta que se inicie la destilación azeotrópica. Durante la destilación azeotrópica aumenta la temperatura en la mezcla de la reacción. Se determina la cantidad de agua separada. La destilación se interrumpe cuando se haya separado, al menos, la cantidad teórica de agua. A continuación se elimina el agente de arrastre en una destilación en vacío. El producto se enfría y se emplea como reticulante en la fabricación del superabsorbente.
No se determinan exactamente ni la conversión ni el rendimiento de la reacción puesto que en el agua separada durante la esterificación está contenido también ácido acrílico y se elimina también ácido acrílico durante la destilación en vacío del agente de arrastre. Del mismo modo el éster en bruto contiene todavía ácido acrílico libre, que se valora junto con el catalizador (índice de acidez).
Todos los datos cuantitativos son, en tanto en cuanto no se diga otra cosa, partes en peso.
Obtención del éster
El índice de acidez se determinó según DIN EN 3682.
Ejemplo 1
Obtención de la glicerina alcoxilada a) Glicerina - 3 EO
Se disponen en un autoclave 77 g de glicerina con 0,5 g de KOH al 45% en agua, y se liberan del agua conjuntamente a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añaden 110 g de óxido de etileno a 145 hasta 155ºC y se deja proseguir la reacción a esta temperatura bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe variación de la presión. A continuación se continúa agitando durante 30 minutos a 150ºC aproximadamente. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
b) Glicerina - 5 EO
Se disponen en un autoclave 77 g de glicerina con 0,5 g de KOH, al 45% en agua y se liberan del agua conjuntamente a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añaden 184 g de óxido de etileno a 145 hasta 155ºC y se deja proseguir la reacción a esta temperatura bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe variación de la presión. Se continúa agitando durante otros 30 minutos a 150ºC aproximadamente. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
c) Glicerina - 3 PO - 2 EO (polímero bloque)
Se disponen en un autoclave 77 g de glicerina con 0,5 g de KOH, al 45% en agua y se liberan del agua conjuntamente a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añaden 146 g de óxido de propileno a 120 hasta 130ºC y se deja reaccionar a esta temperatura bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe modificación de la presión. A continuación se sigue agitando durante otros 30 minutos a 120ºC aproximadamente. A continuación se dosifican 74 g de óxido de etileno a 145 hasta 155ºC durante un período de tiempo prolongado a presión elevada y se deja igualmente reaccionar. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
d) Glicerina - 2 EO - 3 PO (polímero bloque)
Se disponen en un autoclave 77 g de glicerina con 0,5 g de KOH, al 45% en agua y se liberan del agua conjuntamente a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añaden 74 g de óxido de etileno a 145 hasta 155ºC y se dejan reaccionar a esta temperatura bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe modificación de la presión. A continuación se continúa agitando durante otros 30 minutos a 150ºC aproximadamente. A continuación se dosifican 146 g de óxido de propileno a 120 hasta 130ºC durante un período de tiempo prolongado a presión elevada y se deja igualmente reaccionar. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
e) Glicerina - 2 EO - 3 PO (polímero mixto)
Se disponen en un autoclave 77 g de glicerina con 0,5 g de KOH, al 45% en agua y se liberan del agua conjuntamente a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añaden 74 g de óxido de etileno así como 146 g de óxido de propileno a 120 hasta 130ºC y la temperatura se aumenta lentamente hasta 150ºC aproximadamente. Se deja reaccionar bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe modificación de la presión. A continuación se continúa agitando durante otros 30 minutos a 150ºC aproximadamente. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
Ejemplo comparativo a)
TMP - 3 EO
Se disponen en un autoclave 77 g de trimetilolpropano con 0,5 g de KOH, al 45% en agua, y se liberan conjuntamente del agua a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añaden 76 g de óxido de etileno a 145 hasta 155ºC y se deja reaccionar a esta temperatura bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe modificación de la presión. A continuación se continúa agitando durante otros 30 minutos a 150ºC aproximadamente. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
Ejemplo comparativo b)
TMP - 15 EO
Se disponen en un autoclave 77 g de trimetilolpropano con 0,5 g de KOH, al 45% en agua y se liberan conjuntamente del agua a 80ºC y a presión reducida (aproximadamente 20 mbares). A continuación se añaden 379 g de óxido de etileno a 145 hasta 155ºC y se deja reaccionar a esta temperatura bajo presión elevada. La reacción ha concluido cuando ya no se observe modificación de la presión. A continuación se continúa agitando durante otros 30 minutos a 150ºC aproximadamente. Tras barrido con gas inerte y enfriamiento a 60ºC se separa el catalizador mediante adición de pirofosfato de sodio y a continuación filtración.
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Ejemplo 2
Obtención del éster del ácido acrílico
a)
Se esterifican 183 partes de glicerina etoxilada aproximadamente 3 veces (según el ejemplo 1a) con 216 partes de ácido acrílico y 5 partes de ácido sulfúrico en 345 partes de metilciclohexano. Como productos auxiliares se añaden 3 partes de hidroquinonamonometiléter, 1 parte de fosfito de trifenilo y 1 parte de ácido hipofosforoso. Se separan 44 partes de agua como paso previo a la eliminación del agente de arrastre mediante destilación en vacío. El producto se purifica a través de un filtro K300. Se determina el índice de acidez. La viscosidad se ajusta mediante la adición de 96 partes
de ácido acrílico. La viscosidad del producto casi incoloro (índice de yodo 0-1) es de aproximadamente 330 mPas.
b)
Se esterifican 255 partes de glicerina etoxilada aproximadamente 5 veces (según el ejemplo 1b) con 216 partes de ácido acrílico y 5 partes de ácido sulfúrico en 345 partes de metilciclohexano. Como productos auxiliares se añaden 3 partes de hidroquinonamonometiléter, 1 parte de fosfito de trifenilo y 1 parte de ácido hipofosforoso. Se separan 44 partes de agua como paso previo a la eliminación del agente de arrastre mediante destilación en vacío. El producto se purifica a través de un filtro K300. Se determina el índice de acidez. La viscosidad se ajusta mediante adición de 96 partes
de ácido acrílico. La viscosidad del producto casi incoloro (índice de yodo 0-1) es de aproximadamente 320 mPas.
c)
Se esterifican 290 partes de glicerina 2 veces etoxilada y 3 veces propoxilada (según el ejemplo 1c) con 216 partes de ácido acrílico y 5 partes de ácido sulfúrico en 345 partes de metilciclohexano. Como productos auxiliares se añaden 3 partes de hidroquinonamonometiléter, 1 parte de fosfito de trifenilo y 1 parte de ácido hipofosforoso. Se separan 44 partes de agua como paso previo a la eliminación del agente de arrastre mediante destilación en vacío. El producto se purifica a través de un filtro K300. Se determina el índice de acidez. La viscosidad se ajusta mediante adición de 96 partes de ácido acrílico.
Obtención de los hidrogeles
Para la determinación de la calidad de la reticulación superficial puede ensayarse el hidrogel seco con los siguientes métodos de ensayo.
Métodos de ensayo a) Capacidad de retención por centrifugación (CRC Centrifuge Retention Capacity)
En este método se determina la aptitud libre al hinchamiento del hidrogel en una bolsa para té. Para la determinación del CRC se introducen, mediante pesada por diferencia, en una bolsa para té con unas dimensiones de 60 x 85 mm, 0,2000 +/- 0,0050 g de hidrogel seco (fracción de grano 106 - 850 \mum), que a continuación se cierra por soldadura. La bolsa para el té se introduce durante 20 minutos en un exceso de solución de sal común al 0,9% en peso (al menos 0,83 l de solución de sal común/1 g de polvo polímero). A continuación se centrifuga la bolsa para té durante 3 minutos a 250 g. La determinación de la cantidad de líquido se lleva a cabo mediante pesada de la bolsa para té centrifugada.
b) Absorción bajo presión (AUL Absorbency Under Load) (0,7 psi)
La celdilla de medida para la determinación de la AUL 0,7 psi representa un cilindro de plexiglás con un diámetro interno de 60 mm y con una altura de 50 mm, que tiene en el lado inferior un fondo tamizador de acero inoxidable pegado con una anchura de malla de 36 \mum. A la celdilla de medida pertenece además una placa de plástico con un diámetro de 59 mm y un peso, que puede insertarse en la celdilla de medida junto con la placa de plástico. El peso de la placa de plástico y el peso constituyen conjuntamente 1.345 g. Para la realización de la determinación de la AUL 0,7 psi se determina el peso del cilindro de plexiglás vacío y de la placa de plástico y se anota como W_{0}. A continuación se introducen, mediante pesada por diferencia, 0,900 +/- 0,005 g de polímero formador del hidrogel (distribución del tamaño de grano 150 - 800 \mum) en el cilindro de plexiglás y se distribuyen del modo más homogéneo posible sobre el fondo tamizante de acero inoxidable. A continuación se introduce la placa de plástico cuidadosamente en el cilindro de plexiglás y se pesa el conjunto de la unidad; el peso se anota como W_{a}. Ahora se dispone el peso sobre la placa de plástico en el cilindro de plexiglás. En el centro de la cápsula de Petri con un diámetro de 200 mm y con una altura de 30 mm se dispone una placa filtrante cerámica con un diámetro de 120 mm y con una porosidad 0 y se carga la cantidad de solución de cloruro de sodio al 0,9% necesaria para que la superficie del líquido coincida con la superficie de la placa filtrante sin que se humedezca la superficie de la placa filtrante. A continuación se dispone un papel filtrante redondo con un diámetro de 90 mm y con un tamaño de poros < 20 \mum (S&S 589 Schwarzband de Schleicher & Schüll) sobre la placa cerámica. El cilindro de plexiglás, que contiene el polímero formador de hidrogel, se dispone ahora con la placa de plástico y con el peso sobre el papel de filtro y se deja allí durante 60 minutos. Al cabo de este tiempo se retira el conjunto de la unidad de la cápsula de Petri del papel filtrante y a continuación se retira el peso del cilindro de plexiglás. El cilindro de plexiglás, que contiene el hidrogel hinchado se pesa junto con la placa de plástico y el peso se anota como W_{b}.
La absorción bajo presión (AUL) se calcula de la manera siguiente:
AUL \ 0,7 \ psi [g/g] = [W_{b}-W_{a}]/[W_{a}-W_{0}]
La AUL 0,5 psi se mide de manera análoga a presión más reducida.
c) La determinación de la parte extraíble al cabo de 16 horas (extracto 16 h) se lleva a cabo de manera análoga a la que se ha descrito en la publicación EP-A1 811 636, página 13 línea 1 hasta línea 19.
d) Método para la determinación del contenido residual en reticulante en los hidrogeles
Para la determinación del contenido en reticulante residual no convertido se extrae este reticulante residual en primer lugar por medio de una doble extracción a partir del hidrogel seco. Para ello se pesan por diferencia 0,400 g de hidrogel seco y 40 g de solución de sal común al 0,9% en peso en una ampolla obturable y centrifugable. Para ello se añaden 8 ml de diclorometano, se obtura la ampolla y se sacude a continuación durante 60 minutos. La ampolla se centrifuga inmediatamente a continuación durante 5 minutos a 1.500 revoluciones por minuto de tal manera que la fase orgánica se separe claramente de la fase acuosa.
En una segunda ampolla se introducen mediante pesada por diferencia 50 \mul de monoetilenglicol y se añaden aproximadamente de 5 a 6 ml de extracto de diclorometano, el peso del extracto se detecta aproximadamente en 0,001 g. A continuación se elimina por evaporación el diclorometano a 50 - 55ºC y el residuo se recoge, tras enfriamiento, con 2 ml de una mezcla de metanol - agua (respectivamente 50 partes en volumen). Se sacude durante 10 minutos y a continuación se filtra a través de un filtro PTFE 0,45 \mum.
La muestra, obtenida de este modo, se separa mediante cromatografía en fase líquida y se analiza mediante espectrometría de masas. La cuantificación se lleva a cabo contra una serie de diluciones del mismo reticulante empleado.
Como columna para la cromatografía se emplea una Zorbax Eclipse XDB C-8 (150 x 4,6 mm - 5 \mum) y como columna previa una Zorbax Eclipse XDB C-8 (12,5 x 4,6 mm - 5 \mum). Como eluyente se emplea una mezcla de metanol/agua (75/25).
El desarrollo de los gradientes es el siguiente:
Tiempo (minutos) % de metanol % de agua
0 75 25
3 75 25
4 98 2
8 98 2
9 75 25
14 75 25
El flujo es de 1 ml/min a una presión de 1.600 psi.
El volumen de la inyección es de 20 \mul.
El tiempo típico para el análisis es de 14 minutos para las muestras.
La detección se lleva a cabo mediante espectrometría de masas, por ejemplo en el intervalo desde 800 hasta 1.300 m/z (barrido completo, positivo). El dispositivo trabaja con APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionisation -ionización química a presión atmosférica-, ionización positiva). Para la optimización se ajusta la temperatura del capilar a 180ºC, la temperatura del vaporizador APCI a 450ºC, la corriente de fuente a 5,0 \muA y el flujo de gas a 80 ml/min.
Deben llevarse a cabo especialmente los ajustes individuales para cada reticulante. Para ello se determina, por medio de una solución calibrada adecuada del reticulante, el pico característico relevante para la evaluación ulterior. Por regla general se elegirá el pico principal.
El cálculo de la concentración en reticulante residual se lleva a cabo de la manera siguiente:
\quad
CONC_{muestra} = A_{muestra} x CONC_{patrón} x VF/A_{patrón}
CONC_{muestra}:
es la concentración residual en reticulante buscada en el hidrogel seco en mg/kg
CONC_{patrón}:
es la concentración residual en reticulante buscada en la solución de calibración en mg/kg
A_{muestra}:
es la superficie del pico de la muestra extraída del hidrogel seco
A_{patrón}:
es la superficie del pico de la solución de calibración
VF:
es el factor de dilución:
\quad
VF = M_{DCM} x M_{disolvente}/(M_{muestra} x M_{extracto})
M_{DCM}
es la pesada del diclorometano para la extracción
M_{muestra}
es la pesada del hidrogel seco
M_{disolvente}
es la pesada de la mezcla de metanol-agua + monoetilenglicol
M_{extracto}
es la pesada del extracto de diclorometano.
Mediante la calibración (varios puntos, por ejemplo en el intervalo 0 - 50 ppm) se asegura que la determinación se lleve a cabo en el intervalo lineal.
e) Índice de saponificación VSI
El gel desmenuzado se continúa tratando a continuación por dos vías diferentes.
Método de elaboración 1
El gel desmenuzado se distribuye sobre chapas con fondo tamizador homogéneamente en capa delgada y a continuación se seca en vacío durante 24 horas a 80ºC. Este secado es muy cuidadoso con el producto y por lo tanto es el patrón comparativo óptimo.
El hidrogel seco se muele a continuación y se aísla la fracción de tamizado desde 300 hasta 600 \mum.
Método de elaboración 2
El gel desmenuzado se termostata en primer lugar en una botella cerrada de material sintético a 90ºC durante 24 horas. A continuación se distribuye sobre chapas con fondos tamizadores de manera homogénea en capa delgada y se seca en vacío durante 24 horas a 80ºC. Este secado simula las condiciones para el secado que se presentan en una instalación típica de producción, que limitan usualmente el rendimiento del secado y el caudal debido a la disminución de calidad relacionada con las mismas.
El hidrogel seco se muele y se aísla la fracción de tamizado desde 300 hasta 600 \mum.
Los hidrogeles, obtenidos según ambos métodos de elaboración, se caracterizan mediante la determinación de la capacidad de la bolsa de té (CFC) así como por el contenido en extractables al cabo de 16 horas y en lo que se refiere al contenido en reticulante residual no reaccionado. Además se determina el contenido en humedad y cuando éste sea mayor que el 1% en peso se tendrá en consideración matemáticamente para la determinación de estas propiedades. De manera típica el contenido en humedad es aproximadamente del 5% en peso.
A partir de los valores medidos se determina entonces el índice de saponificación (VSI) del reticulante en el gel, que se calcula de la manera siguiente:
VSI = 0.5 \ x \ (CRC_{2} - CRC_{1}) + 0.5 \ x \ (extractable_{2} - extractable_{1})
Los subíndices se refieren en este caso a los métodos de elaboración 1 o bien 2. El índice de saponificación es por lo tanto mayor cuanto más aumente la capacidad de la bolsa para té mediante el secado llevado a cabo durante el funcionamiento y cuanto más aumente en este caso la proporción de los extractables. Ambas contribuciones tienen la misma importancia.
En general, es ventajoso emplear reticulantes cuyo índice de saponificación sea lo más pequeño posible. El reticulante ideal tiene un VSI de cero. El empleo de tales reticulantes posibilita aumentar la potencia del secadero durante el funcionamiento sin pérdidas de calidad hasta el máximo técnicamente alcanzable. Esto se debe a que la reticulación establecida durante la polimerización -y por lo tanto las propiedades del producto final- ya no se modifican por la hidrólisis durante el secado.
Ejemplo 3
Obtención de superabsorbentes con empleo del éster del ácido acrílico del ejemplo 2a y otros reticulantes internos
Ejemplo a
Se disuelven en una artesa de material sintético, resistente a los ácidos, 305 g de ácido acrílico y 3.204 g de una solución de acrilato de sodio al 37,3% en peso en 1.465 g de agua destilada. Se les añaden 12,2 g de triacrilato de glicerina -3EO como reticulante así como 0,61 g de V-50 (dihidrocloruro de 2,2'-azobisamidinopropano) y 3,05 g de persulfato de sodio como iniciadores. Los iniciadores se disuelven previamente, de manera ventajosa, en una parte del agua de la receta. La receta se agita perfectamente durante algunos minutos.
A continuación se hace pasar en forma de perlas durante aproximadamente 30 minutos nitrógeno gaseoso a través de la solución cubierta con lámina de material sintético en la artesa para retirar el oxígeno así como para distribuir homogéneamente el reticulante. Finalmente se añaden 0,244 g de peróxido de hidrógeno disueltos en 5 g de agua así como 0,244 g de ácido ascórbico disueltos en 5 g de agua. La temperatura inicial al comienzo de la reacción debe ser de 11 - 13ºC. El espesor de capa de la solución de la reacción es aproximadamente de 6 cm. Al cabo de pocos minutos se inicia la reacción, se deja proseguir la reacción en estado adiabático y se deja reposar la artesa, térmicamente aislada, durante un período de tiempo no mayor que 30 minutos antes de efectuar la elaboración del gel.
Para la elaboración del gel se trocea en primer lugar el bloque de gel y a continuación se desmenuza en un dispositivo picador de carne con un disco perforado de 6 mm.
El gel desmenuzado se sigue elaborando a continuación por dos vías diferentes:
Método de elaboración 1
El gel desmenuzado se distribuye sobre chapas con fondos tamizantes de manera homogénea en capa delgada y a continuación se secan en vacío durante 24 horas a 80ºC. Este secado es muy cuidadoso con el producto y por lo tanto es el patrón comparativo óptimo.
El hidrogel seco se muele a continuación y se aísla la fracción de tamizado desde 300 hasta 600 \mum.
Método de elaboración 2
El gel desmenuzado se termostata en primer lugar en una botella de material sintético cerrada a 90ºC durante 24 horas. A continuación se distribuye sobre chapas con fondos tamizantes de manera homogénea en capa delgada y se seca en vacío durante 24 horas a 80ºC. Este secado simula las condiciones de secado que se presentan en las instalaciones de producción típicas, que usualmente limitan el rendimiento del secado y el caudal debido a la pérdida de calidad relacionada con las mismas.
El hidrogel seco se muele y se aísla la fracción desde 300 hasta 600 \mum.
De manera análoga a la del ejemplo a se preparan los otros ejemplos siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1
Ej. Tipo de reticulante Cantidad empleada con relación Cantidad
Nr. al ácido acrílico monómero empleada en g
a Triacrilato de glicerina - 3 EO 1% en peso 12,2 g
b Triacrilato de glicerina - 5 EO 1% en peso 12,2 g
c Polímero bloque de triacrilato de 1% en peso 12,2 g
glicerina - 3 PO - 2 EO
d Polímero bloque de triacrilato de 1% en peso 12,2 g
glicerina - 2 EO - 3 PO
TABLA 1 (continuación)
Ej. Tipo de reticulante Cantidad empleada con relación Cantidad
Nr. al ácido acrílico monómero empleada en g
e Polímero mixto de triacrilato de 1% en peso 12,2 g
glicerina - 3 PO - 2 EO
f Triacrilato de TMP - 3 EO 1% en peso 12,2 g
g Triacrilato de TMP - 15 EO 1% en peso 12,2 g
Las propiedades individuales de estos hidrogeles se han reunido en la tabla 2.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2
Ej CRC 1 Extractable Contenido CRC 2 Extractable Contenido VSI
16 h 1 residual en 16 h 2 residual en
reticulante 1 reticulante 2
[g/g] [% en [ppm] [g/g] [% en [ppm]
peso] peso]
a Gli-3EO 30,9 3,7 6 41,3 13,6 < 5 10,2
b Gli-5EO 30,6 3,3 8 42,5 13,6 < 5 11,1
c Gli-3PO-2EO 31,5 5,2 10 39,7 13,5 < 5 8,3
(Bloque)
d Gli-2EO-3PO 30,8 4,9 8 38,0 12,7 < 5 7,5
(Bloque)
e Gli-3PO-2EO 31,2 3,9 7 41,0 13,0 < 5 9,5
(estadístico)
f TMP-3E0 36,6 4,4 857 70,6 44,2 1302 36,9
g TMP-15E0 29,7 2,8 51 43,1 12,6 20 11,6
Reticulación final
El polímero de base normal, secado, se pulveriza con una solución formada por un 0,06% en peso de etilenglicoldiglicidiléter (firma Nagase, Japón), 3,43% en peso de agua y 1,47% en peso de propanodiol-1,2 -referido respectivamente al polímero empleado- bajo agitación y de manera homogénea.
El polvo húmedo se termostata a continuación en el armario para el secado durante 60 minutos a 150ºC. A continuación se tamiza de nuevo a 850 \mum para eliminar los aglomerados. Se determinan las propiedades de este polímero sometido a reticulación final.

Claims (28)

1. Ésteres F de la fórmula Ia
\vskip1.000000\baselineskip
7
\vskip1.000000\baselineskip
en la que
AO
significa, independientemente entre sí, para cada AO, EO o PO,
\quad
significando EO O-CH2-CH2-,
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5,
R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3,
donde al menos un AO significa PO y, al menos, otro AO significa EO.
2. Ésteres F de la fórmula Ib
\vskip1.000000\baselineskip
8
\vskip1.000000\baselineskip
en la que
EO
significa O-CH2-CH2-
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo m1 + m2 + m3 + n1 + n2 + n3 3, 4 o 5,
siendo m1 + m2 + m3 1, 2, 3, o 4,
R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3,
donde, al menos, un AO significa PO y, al menos, otro AO significa EO.
\newpage
3. Ésteres F de la fórmula Ic
9
en la que
EO
significa O-CH2-CH2-
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo m1 + m2 + m3 + n1 + n2 + n3 3, 4 o 5,
siendo m1 + m2 + m3 1, 2, 3, o 4,
R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3,
donde, al menos, un AO significa PO y, al menos, otro AO significa EO.
4. Ésteres F según una de las reivindicaciones 1 hasta 3, en los que m1 + m2 + m3 + n1 + n2 + n3 o p1 + p2 + p3 es igual que 3 o que 5.
5. Ésteres F según una de las reivindicaciones 1 a 4, en los que están presentes en total 3 PO.
6. Ésteres F según una de las reivindicaciones 1 a 5, en los que en cada una de las tres cadenas alcoxi de la glicerina está presente al menos 1 PO.
7. Procedimiento para la obtención de un éster F según una de las reivindicaciones 1 a 6 de glicerina alcoxilada de la fórmula IIa, IIb o IIc
10
en las que AO, EO, PO, n1, n2, n3, m1, m2, m3, p1, p2, p3 tienen el significado indicado en una de las reivindicaciones 1 a 6,
con ácidos (met)acrílicos, que abarca las etapas de
a)
la reacción de glicerina alcoxilada con ácidos (met)acrílicos en presencia al menos de un catalizador de esterificación C y, al menos, de un inhibidor de la polimerización D así como, en caso dado, de un disolvente E, que forme un azeótropo con agua, con formación de un éster F,
b)
en caso dado, la eliminación, al menos, de una parte del agua formada en a) de la mezcla de la reacción, llevándose a cabo b) durante y/o después de a),
f)
en caso dado, la neutralización de la mezcla de la reacción,
h)
cuando se haya empleado un disolvente E, la eliminación, en caso dado, de este disolvente mediante destilación y/o
i)
el arrastre con un gas inerte bajo las condiciones de la reacción.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque
-
el exceso molar de ácidos (met)acrílicos, con respecto a la glicerina alcoxilada, es, al menos, de 3,15 : 1 y
-
los ácidos (met)acrílicos, en caso dado neutralizados, contenidos en la mezcla de la reacción obtenida después de la última etapa, permanecen esencialmente en la mezcla de la reacción.
9. Procedimiento para la obtención de un éster F según una de las reivindicaciones 1 a 6, de glicerina alcoxilada de la fórmula IIa, IIb o IIc
11
en las que
AO
significa EO o PO independientemente entre sí para cada AO,
\quad
significando EO O-CH2-CH2-,
\quad
significando PO, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
\quad
siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5,
R1, R2, R3 significan, independientemente entre sí, H o CH3,
con ácidos (met)acrílicos, que abarca las etapas de
a)
la reacción de glicerina alcoxilada con ácidos (met)acrílicos en presencia al menos de un catalizador de esterificación C y, al menos, de un inhibidor de la polimerización D así como, en caso dado, de un disolvente E, que forme un azeótropo con agua, con formación de un éster F,
b)
en caso dado, la eliminación, al menos, de una parte del agua formada en a) de la mezcla de la reacción, llevándose a cabo b) durante y/o después de a),
f)
en caso dado, la neutralización de la mezcla de la reacción,
h)
cuando se haya empleado un disolvente E, la eliminación, en caso dado, de este disolvente mediante destilación y/o
i)
el arrastre con un gas inerte bajo las condiciones de la reacción,
caracterizado porque
-
el exceso molar de ácidos (met)acrílicos, con respecto a la glicerina alcoxilada, es, al menos, de 3,15 : 1 y
-
los ácidos (met)acrílicos en caso dado neutralizados, contenidos en la mezcla de la reacción obtenida después de la última etapa, permanecen esencialmente en la mezcla de la reacción.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque los ácidos (met)acrílicos se separan de la mezcla de la reacción, que contiene los ésteres F, obtenida después de la última etapa, en una proporción no mayor que el 75% en peso.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la mezcla de la reacción, que contiene los ésteres F, obtenida después de la última etapa, presenta un índice de acidez medido según DIN EN 3682 de al menos 25 mg de KOH/g.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque la mezcla de la reacción, que contiene los ésteres F, obtenida después de la última etapa, presenta un contenido en ácidos (met)acrílicos del 0,5% en peso como mínimo.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque en la reacción a), la proporción molar entre los ácidos (met)acrílicos y la glicerina alcoxilada es de 15 : 1 como mínimo.
14. Procedimiento para la obtención de un hidrogel reticulado, que comprende las etapas de
k)
la polimerización de un éster F según una de las reivindicaciones 1 a 6, o de un éster F de la fórmula Ia
12
en la que
AO
significa, independientemente entre sí, para cada AO, EO o PO,
\quad
significando EO O-CH2-CH2-,
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5,
R1, R2, R3 significan independientemente entre sí H o CH3,
\quad
con ácidos (met)acrílicos, con, en caso dado, compuestos N adicionales, monoetilénicamente insaturados, así como, en caso dado, al menos con otro monómero M hidrófilo, copolimerizable, en presencia de al menos un iniciador por medio de radicales K y, en caso dado, de al menos una base para el injerto L,
l)
en caso dado, la reticulación final de la mezcla de la reacción obtenida en k),
m)
el secado de la mezcla de la reacción obtenida en k) o en l) y
n)
en caso dado, la molienda y/o el tamizado de la mezcla de la reacción obtenida en k), en l) o en m).
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que en los ésteres F AO significa EO.
16. Procedimiento para la obtención de un hidrogel reticulado, que comprende las etapas a) hasta i) según una de las reivindicaciones 7 a 15 y, además
k)
la polimerización de la mezcla de la reacción procedente de las etapas a) hasta i), en tanto en cuanto hayan sido recorridas, con, en caso dado, compuestos N adicionales, monoetilénicamente insaturados, así como en caso dado, al menos con otro monómero M hidrófilo, copolimerizable en presencia de, al menos, un iniciador por medio de radicales K y, en caso dado, de al menos una base para el injerto L,
l)
en caso dado, la reticulación final de la mezcla de la reacción obtenida en k),
m)
el secado de la mezcla de la reacción obtenida en k) o en l) y
n)
en caso dado, la molienda y/o el tamizado de la mezcla de la reacción obtenida en k), en l) o en m).
17. Polímero, obtenible según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 hasta 16.
18. Hidrogel reticulado, que contiene al menos un monómero M hidrófilo en una forma incorporada por polimerización, reticulado con un éster F según una de las reivindicaciones 1 a 6 o con un éster F de la fórmula Ia
13
en la que
AO
significa, independientemente entre sí, para cada AO, EO o PO,
\quad
significando EO O-CH2-CH2-,
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5,
R1, R2, R3 significan independientemente entre sí H o CH3.
19. Hidrogel reticulado, que contiene al menos un monómero M hidrófilo en forma incorporada por polimerización, reticulado con una mezcla de reacción que contiene un éster F, como el que puede ser obtenido según un procedimiento de las reivindicaciones 7 a 13.
20. Empleo de un polímero según una de las reivindicaciones 17 a 19 en artículos higiénicos, en materiales para envasado y en no tejidos.
21. Mezcla de productos, que contiene
-
desde un 0,1 hasta un 40% en peso al menos de un éster F según una de las reivindicaciones 1 a 6 o de un éster F de la fórmula Ia
14
en la que
AO
significa, independientemente entre sí, para cada AO, EO o PO,
\quad
significando EO O-CH2-CH2-,
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5,
R1, R2, R3 significan independientemente entre sí H o CH3,
y ácidos (met)acrílicos,
-
desde un 0,5 hasta un 99,9% en peso al menos de un monómero M hidrófilo,
-
desde 0 hasta un 10% en peso al menos de un catalizador para la esterificación C,
-
desde 0 hasta un 5% en peso al menos de un inhibidor de la polimerización D y
-
desde 0 hasta un 10% en peso de un disolvente E,
con la condición de que la suma siempre sea el 100% en peso.
22. Mezcla de productos según la reivindicación 21, que contiene, además,
-
diluyentes g) hasta el 100% en peso.
23. Hidrogel reticulado, obtenible a partir de una mezcla de productos según la reivindicación 21 o 22 y, además
l)
en caso dado, la reticulación final de la mezcla de la reacción obtenida,
m)
el secado de la mezcla de la reacción, obtenida directamente u obtenida a partir de l) y
n)
en caso dado, la molienda y/o el tamizado de la mezcla de la reacción obtenida directamente o de la mezcla de la reacción obtenida a partir de l) o de m).
24. Empleo de una mezcla de reacción obtenible según una de las reivindicaciones 7 a 13 o de una mezcla de productos según las reivindicaciones 21 o 22
-
como reticulantes por medio de radicales de hidrogeles absorbentes del agua,
-
como materia de partida para la fabricación de dispersiones polímeras,
-
como materiales de partida para la fabricación de poliacrilatos,
-
como materias primas para lacas o
-
como aditivos para cemento.
25. Hidrogel reticulado con un índice de saponificación menor que 10, preferentemente menor que 8, especialmente menor que 5.
\newpage
26. Hidrogel reticulado según una de las reivindicaciones 17, 18, 19 o 23 con un índice de saponificación menor que 11, preferentemente menor que 10, de forma especialmente preferente menor que 8, especialmente menor que 5.
27. Hidrogel reticulado según una de las reivindicaciones 17, 18, 19, 23, 25 o 26 con un contenido en reticulante residual menor que 10 ppm, preferentemente menor que 8 ppm, de forma especialmente preferente menor que 5 ppm.
28. Empleo de un éster F según una de las reivindicaciones 1 a 6 o de un éster de la fórmula Ia
15
en la que
AO
significa, independientemente entre sí, para cada AO, EO o PO,
\quad
significando EO O-CH2-CH2-,
PO
significa, independientemente entre sí, O-CH2-CH(CH3)- o O-CH(CH3)-CH2-
siendo p1 + p2 + p3 3, 4 o 5,
R1, R2, R3 significan independientemente entre sí H o CH3,
para la fabricación de polímeros formadores de hidrogel, absorbentes de líquidos acuosos.
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