ES2598352T3 - Aparato de producción de polímero y método de producción de polímero - Google Patents

Aparato de producción de polímero y método de producción de polímero Download PDF

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Satoshi Izumi
Taichi Nemoto
Yoko Arai
Yasuo Kamada
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Abstract

Un aparato de producción de polímero, que comprende: una unidad de suministro que contiene una primera unidad de suministro configurada para suministrar materias primas que contienen al menos un monómero, y una segunda unidad de suministro configurada para suministrar un fluido compresivo; una unidad de contacto configurada para poner en contacto entre sí el monómero suministrado desde la primera unidad de suministro y el fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro; y un puerto de salida configurado para descargar el producto de reacción del monómero, en el que la unidad de reacción se proporciona entre la unidad de contacto y el puerto de salida, donde la unidad de reacción se configura para hacer pasar el monómero desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida, mientras se permite que el monómero lleve a cabo una reacción de polimerización en presencia del fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro, y en el que la unidad de reacción contiene al menos una unidad de circulación que contiene un primer conducto y un segundo conducto, donde el primer conducto es un conducto a través del que se hace pasar un fluido que contiene el monómero y el fluido compresivo desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida, y el segundo conducto se configura para devolver el fluido desde un puerto de retorno proporcionado en un lado aguas arriba de una unidad de extrusión a un puerto de entrada proporcionado en un lado aguas arriba del puerto de retorno.

Description

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DESCRIPCION
Aparato de produccion de polimero y metodo de produccion de polimero Antecedentes de la invencion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un aparato de produccion de polimero y a un metodo de produccion de polimero. Descripcion de la tecnica relacionada
Convencionalmente, se producen diversos tipos de polimeros dependiendo del uso de los mismos, y se usan industrialmente. Por ejemplo, un polimero biodegradable se conoce como un material que se descompone en agua y dioxido de carbono mediante microorganismos, y se incorpora al ciclo del carbono en la naturaleza. Por lo tanto, existe una demanda creciente de un polimero biodegradable, ya que ha surgido recientemente un gran interes por la proteccion del medio ambiente. En cuanto al metodo de polimerizacion del polimero, tal como un polimero biodegradable, se conoce un metodo en el que un monomero en estado fundido es polimerizable. Sin embargo, cuando se polimeriza un monomero en estado fundido, existe el problema de que el rendimiento del producto es bajo debido a la influencia del calor.
Uno de los medios propuestos para solucionar el problema mencionado anteriormente es, por ejemplo, un aparato de produccion de poliester, que contiene un tanque de reaccion, un miembro para suministrar un producto fundido condensado de acido hidroxicarboxilico al tanque de reaccion, y un miembro para suministrar un catalizador de polimerizacion al tanque de reaccion, y que se configura para transformar el producto fundido condensado en un dimero ciclico a traves de despolimerizacion causada al ponerse en contacto con el catalizador en el tanque de reaccion para polimerizar de ese modo el dimero a traves de polimerizacion de apertura de anillo (vease el documento de Solicitud de Patente Japonesa Abierto a Inspeccion Publica (JP-A) n.° 2007-100011). De acuerdo con la materia prima de produccion propuesta, se minimiza la descomposicion termica durante la despolimerizacion para generar un monomero de lactida que sirve como materia prima mediante la provision de un evaporador de pelicula delgada equipado con un dispositivo para medir la retencion del producto fundido condensado, y formar el producto fundido condensado en una pelicula delgada mediante este dispositivo y llevar a cabo la despolimerizacion, y por lo tanto se puede obtener un polimero con alto rendimiento.
Sin embargo, cuando se produce un polimero de alto peso molecular que tiene un peso molecular promedio en numero de 80.000 o mayor mediante el aparato de produccion que se desvelan en el documento de Patente JP-A n.° 2007-100011, existe el problema de que la presion interna del aparato aumenta a medida que la viscosidad disminuye debido al alto peso molecular del polimero, y la operacion del aparato se vuelve inestable.
El documento de Patente WO2013/018873 A1 desvela un aparato de produccion de polimero, que comprende: una unidad de suministro para suministrar un monomero y un fluido compresivo; una unidad de contacto configurada para poner en contacto entre si el monomero y el fluido compresivo; una unidad de reaccion para hacer reaccionar los monomeros; y un puerto de salida configurado para descargar el polimero.
Sumario de la invencion
Por lo tanto, la presente invencion tiene como objetivo proporcionar un aparato de produccion de polimero, que pueda producir de forma estable y continua un compuesto de alto peso molecular. El aparato de produccion de polimero de la presente invencion contiene:
una unidad de suministro que contiene una primera unidad de suministro configurada para suministrar materias primas que contienen al menos un monomero,
y una segunda unidad de suministro configurada para suministrar un fluido compresivo;
una unidad de contacto configurada para poner en contacto entre si el monomero suministrado desde la primera unidad de suministro y el fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro; y un puerto de salida configurado para descargar un producto de reaccion del monomero,
en el que la unidad de reaccion se proporciona entre la unidad de contacto y el puerto de salida, donde la unidad de reaccion se configura para hacer pasar el monomero desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida, mientras se permite que el monomero lleve a cabo la reaccion de polimerizacion en presencia del fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro, y
en el que la unidad de reaccion contiene al menos una unidad de circulacion que contiene un primer conducto y un segundo conducto, donde el primer conducto es un conducto a traves del que se hace pasar un fluido que contiene el monomero y el fluido compresivo desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida, y el segundo conducto se configura para devolver el fluido desde un puerto de retorno proporcionado en un lado aguas arriba de una unidad de extrusion hasta un puerto de entrada provisto en un lado aguas arriba del puerto de retorno.
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La presente invencion puede proporcionar un aparato de produccion de polimero, que puede producir de forma estable y continua un compuesto de alto peso molecular, incluso en el caso en el que el compuesto de alto peso molecular sea, por ejemplo, un compuesto que tenga un peso molecular promedio en numero de mas de 80.000.
Breve descripcion de las figuras
La Figura 1 es un diagrama de fase habitual que ilustra el estado de una sustancia con respecto a la temperatura y la presion.
La Figura 2 es un diagrama de fase para definir un intervalo de un fluido compresivo.
La Figura 3A es un diagrama que ilustra un ejemplo del aparato de produccion de polimero de la presente invencion.
La Figura 3B es un diagrama que explica especificamente una unidad de reaccion del aparato de produccion de polimero de la Figura 3A.
La Figura 4A es un diagrama esquematico que ilustra un sistema de produccion complejo usado en el primer metodo.
La Figura 4B es un diagrama esquematico que ilustra un ejemplo especifico de un sistema de produccion complejo usado en el primer metodo.
La Figura 5 es un diagrama esquematico que ilustra un sistema de produccion complejo usado en el segundo metodo.
La Figura 6 es una vista en perspectiva esquematica que ilustra un ejemplo de una unidad de circulacion, donde un segundo conducto se dispone para que sea horizontal.
La Figura 7 es una vista en perspectiva esquematica que ilustra un ejemplo de una unidad de circulacion donde se proporciona un segundo conducto.
La Figura 8 es una vista en perspectiva esquematica que ilustra un ejemplo de una unidad de circulacion espiral donde parte del segundo conducto se dispone espiralmente.
La Figura 9 es un diagrama esquematico que ilustra un aparato de produccion de polimero usado en el tercer metodo.
La Figura 10A es un diagrama esquematico que ilustra un ejemplo de un sistema de produccion complejo usado en el tercer metodo.
La Figura 10B es un diagrama esquematico que ilustra otro ejemplo de un sistema de produccion complejo usado en el tercer metodo.
Descripcion detallada de la invencion
A continuacion en el presente documento se explica una realizacion de la presente invencion. Se ha de observar que la realizacion de la presente invencion no se limita a las descritas posteriormente, siempre que este dentro del ambito de la presente invencion.
[Aparato de produccion de polimero]
El aparato de produccion de polimero de la presente invencion contiene: una unidad de suministro que contiene una primera unidad de suministro configurada para suministrar materias primas que contienen al menos un monomero, y una segunda unidad de suministro configurada para suministrar un fluido compresivo; una unidad de contacto configurada para poner en contacto entre si el monomero suministrado desde la primera unidad de suministro y el fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro; y un puerto de salida configurado para descargar un producto de reaccion del monomero.
Ademas, se proporciona entre la unidad de contacto y el puerto de salida una unidad de reaccion configurada para enviar el monomero desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida con la reaccion del monomero a traves de una reaccion de polimerizacion en presencia del fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro.
La unidad de reaccion contiene al menos una unidad de circulacion, y preferentemente contiene ademas un miembro de extrusion proporcionado adyacente al lado del puerto de salida con respecto a la unidad de circulacion. Ademas, la unidad de circulacion contiene un primer conducto a traves del que se hace pasar un fluido desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida, y un segundo conducto configurado para devolver el fluido desde un puerto de retorno, que se proporciona en el lado aguas arriba del miembro de extrusion, hasta un puerto de entrada, que se proporciona en el lado aguas arriba del puerto de retorno.
Ademas, la unidad de reaccion se caracteriza por que la unidad de reaccion contiene un dispositivo de refrigeracion para refrigerar el fluido que pasa a traves del segundo conducto.
El primer conducto se caracteriza por que el primer conducto se dispone de forma que el fluido que pasa a traves del segundo conducto tiene un componente de vector de direccion vertical.
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El segundo conducto se caracteriza por que el segundo conducto se dispone de forma que el fluido que pasa a traves de segundo conducto tiene un componente de vector de direccion vertical.
[Metodo de produccion de polimero]
El metodo de produccion de polimero de la presente invencion contiene hacer pasar materias primas que contienen un monomero y un fluido compresivo desde un lado aguas arriba a un lado aguas abajo mientras que se ponen contacto entre si continuamente las materias primas que contienen el monomero y el fluido compresivo para hacer reaccionar el monomero a traves de una reaccion de polimerizacion, y hacer pasar al menos una parte de un fluido que contiene las materias primas y el fluido compresivo que fluyen al lado aguas abajo del lado aguas abajo al lado aguas arriba para hacer circular el fluido de ese modo.
A medida que se polimeriza un monomero en presencia de un fluido compresivo, la reaccion de polimerizacion se puede llevar a cabo a una temperatura inferior que la temperatura de reaccion convencional. Por lo tanto, se puede reducir el tinte, o deterioro de un producto de reaccion debido al calor. Dado que se proporciona la unidad de circulacion en la unidad de reaccion, la mezcla del fluido compresivo y el producto de reaccion se acelera previniendo la inclusion no uniforme del producto sin reaccionar, y de ese modo se puede obtener un polimero uniforme con un bajo contenido de producto sin reaccionar con un alto rendimiento. Por otra parte, en el caso en el que no se proporciona la unidad de circulacion, el fluido compresivo y el monomero, o un polimero obtenido por polimerizacion del monomero, se separan y, por lo tanto, la presion interna del aparato puede aumentar debido a un aumento en la viscosidad del fluido. En el caso en el que el fluido se hace circular incluso sin que se proporcione el fluido compresivo a traves de la unidad de circulacion, la viscosidad del fluido puede aumentar debido a generacion del area retenida, o la reaccion se puede llevar a cabo de forma no homogenea, y por lo tanto el rendimiento es por lo general bajo. El metodo de produccion de polimero de la presente invencion exhibe el efecto excelente de que se previene un aumento en la viscosidad del fluido por circulacion del fluido en presencia del fluido compresivo, por lo tanto la reaccion se lleva a cabo uniformemente, y de ese modo mejora el rendimiento del producto de polimero.
(Realizacion 1)
En lo sucesivo en el presente documento, la realizacion de la presente invencion se explica especificamente por referencia a las figuras.
En primer lugar, se explica una realizacion del aparato de produccion de polimero de la presente invencion por referencia a las Figuras 3A y 3B.
El aparato 100 de produccion de polimero contiene una unidad 100a de suministro configurada para suministrar materias primas que contienen un monomero polimerizable de anillo como un ejemplo de un monomero, y un fluido compresivo, y un cuerpo principal 100b de aparato de produccion de polimero configurado para polimerizar el monomero polimerizable por apertura de anillo suministrado por la unidad 100a de suministro. Los productos suministrados, tales como las materias primas, suministradas por la unidad 100a de suministro, se hacen pasar a traves de un conducto 30.
En la unidad 100a de suministro, se proporcionan tanques (1, 3, 5, 7, 11), alimentadores de medicion (2, 4), y bombas de medicion (6, 8, 12). Se ha de observar que el numero y la disposicion de los tanques, los alimentadores de medicion, y las bombas de medicion cambian de forma apropiada dependiendo de las necesidades.
En el cuerpo principal 100b de aparato de produccion de polimero, proporcionado entre una unidad 9 de contacto configurada para poner en contacto entre si las materias primas y el fluido compresivo suministrados, y un puerto de salida 21 configurado para descargar un producto de reaccion del monomero, se proporcionan una unidad 14 de reaccion que contiene la unidad 14a de circulacion y una unidad 14b de extrusion en el lado aguas abajo de la unidad 14a de circulacion. Ademas, como se ilustra en la Figura 3A, se pueden proporcionar de forma apropiada una bomba 10 de alimentacion o una unidad de apertura y cierre, tal como un tapon 15 de extrusion.
En la presente realizacion, se almacena un monomero polimerizable por apertura de anillo en el tanque 1 de la unidad 100a de suministro. El monomero polimerizable por apertura de anillo almacenado puede estar en estado de polvo, o liquido.
El tanque 3 almacena solidos (polvos o particulas) entre los materiales usados como iniciador, mezcla de catalizador, y aditivos. El tanque 5 almacena liquidos entre los materiales usados como iniciador, mezcla de catalizador, y aditivos. Los materiales suministrados almacenados en el tanque 3 y los materiales suministrados almacenados en el tanque 5 se pueden intercambiar. Ademas, los materiales suministrados almacenados en el tanque 3 y el tanque 5 pueden ser ambos solidos, o ambos liquidos. En el caso en el que el iniciador y los aditivos son todos solidos, el aparato 100 de produccion de polimero puede no contener el tanque 5 y la bomba 6 de medicion. En el caso en el que el iniciador y los aditivos son todos liquidos, de forma similar, el aparato 100 de produccion de polimero puede no contener el tanque 3 y el alimentador 4 de medicion. El tanque 7 almacena un fluido compresivo. Se ha de observar que el tanque 7 puede almacenar gas o un solido que se transforma en un
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fluido compresivo tras la aplicacion de calor o presion durante el proceso para el suministro a la unidad 9 de
contacto, o dentro de la unidad 9 de contacto. En este caso, el gas o el solido almacenado en el tanque 7 se
transforma en el estado de (1), (2), o (3) de la Figura 2 en la seccion 9 de contacto tras la aplicacion de calor o
presion. La Figura 2 es un diagrama de fase para definir el intervalo de un fluido compresivo en la presente
realizacion. El fluido compresivo se explica de forma especifica posteriormente.
El alimentador 2 de medicion es un ejemplo de un miembro de suministro proporcionado en la primera unidad de suministro configurado para suministrar materias primas que contienen un monomero, y el alimentador 2 de medicion mide el monomero polimerizable por apertura de anillo almacenado en el tanque 1, y suministra continuamente a la unidad 9 de contacto.
El alimentador 4 de medicion es un ejemplo de un miembro de suministro configurado para medir los solidos almacenados en el tanque 3 y suministrar continuamente a la unidad 9 de contacto.
La bomba 6 de medicion es un ejemplo de un miembro de suministro configurado para medir los liquidos almacenados en el tanque 5 y suministrar continuamente a la unidad 9 de contacto.
La bomba 8 de medicion es un ejemplo de un miembro de suministro proporcionado en la segunda unidad de suministro configurado para suministrar un fluido compresivo, y la bomba 8 de medicion suministra continuamente el fluido compresivo almacenado en el tanque 7 a la unidad 9 de contacto con una presion y un caudal constantes.
En el lado aguas arriba de la unidad 9 de contacto, se puede proporcionar un puerto de entrada 13a para suministro adicional de un fluido compresivo. El area en la que se ponen en contacto entre si el fluido compresivo introducido desde el puerto de entrada 13a y el fluido desde la unidad 9 de contacto se denomina unidad 13 de contacto. Se ha de observar que el fluido compresivo introducido en la unidad 13 de contacto se saca desde el tanque 7 en la Figura 3A, pero el fluido compresivo se puede suministrar desde un miembro de suministro distinto que el tanque 7.
En el aparato 100 de produccion de polimero ilustrado en la Figura 3A, el fluido compresivo suministrado desde el tanque 7 se puede suministrar a la unidad 9 de contacto y la unidad 13 de contacto al mismo tiempo. Alternativamente, el fluido compresivo se puede suministrar selectivamente desde la unidad 9 de contacto o la unidad 13 de contacto. Aunque no se ilustran, se proporcionan valvulas capaces de medir y ajustar el caudal respectivamente en la unidad 9 de contacto y la unidad 13 de contacto en vista del control del caudal.
Se ha de observar que, en la presente memoria descriptiva, la expresion "suministrar continuamente" se usa como el concepto contrario a un suministro por lotes, y significa suministrar de una forma tal que el polimero generado se obtiene continuamente desde el puerto de salida, sin detener el flujo de fluido suministrado al sistema reaccion y que pasa a traves del conducto mientras se lleva a cabo la reaccion de polimerizacion. Especificamente, cada material se puede suministrar intermitentemente.
La unidad 9 de contacto esta compuesta por un dispositivo o conducto resistente a la presion, que se configura para poner en contacto continuamente las materias primas, tales como el monomero polimerizable por apertura de anillo, el iniciador, y los aditivos, suministrados desde los tanques (1, 3, 5, 11) con el fluido compresivo suministrado desde el tanque 7. En la unidad 9 de contacto, las materias primas se mezclan o se disuelven al poner en contacto las materias primas con el fluido compresivo.
En la presente realizacion, "fundir" indica un estado en el que las materias primas o el polimero generado se plastifican con hinchamiento, o se licuan al ponerse en contacto con un fluido compresivo. Ademas, "disolver" indica un estado en el que las materias primas se disuelven en un fluido compresivo. En el caso en el que el monomero polimerizable por apertura de anillo se disuelve, se forma una fase de fluido. En el caso en el que el monomero se funde, se forma una fase de fundido. Es preferente que se forme una fase de cualquiera de la fase de fundido o la fase de fluido con el fin de llevar a cabo uniformemente la reaccion. Ademas, con el fin de llevar a cabo la reaccion con una elevada proporcion de materias primas con respecto al fluido compresivo, el monomero esta preferentemente fundido. Se ha de observar que, en la presente realizacion, las materias primas, tales como el monomero polimerizable por apertura de anillo, y el fluido compresivo se pueden poner en contacto entre si continuamente con una proporcion de concentracion constante en la unidad 9 de contacto, al suministrar continuamente las materias primas y el fluido compresivo. Como resultado, las materias primas se pueden disolver, o fundir, de forma eficaz.
La unidad 9 de contacto puede estar compuesta por un dispositivo en forma de tanque o en forma de tubo, pero la unidad 9 de contacto es preferentemente un dispositivo en forma de tubo (vaso de contacto) desde un extremo del cual se suministran las materias primas, y desde el otro extremo del cual se saca la mezcla, tal como una fase de fundido, o una fase de fluido. Ademas, se puede proporcionar un dispositivo de agitacion configurado para agitar las materias primas y el fluido compresivo en la unidad 9 de contacto. En lo que respecta al dispositivo de agitacion, son preferentes un tanque equipado con anillos de agitacion, un dispositivo de agitacion de husillo individual, un dispositivo de agitacion de husillo doble donde los husillos engranan entre si, una mezcladora biaxial que contiene una pluralidad de elementos de agitacion que engranan o se solapan entre si, una amasadora que contiene
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elementos de agitacion espirales que engranan entre si, o una mezcladora estatica.
Particularmente, es preferente el dispositivo de agitacion de husillo doble o husillos multiples donde los husillos engranan entre si, ya que se producen menos deposiciones de producto de reaccion en el dispositivo de agitacion o el vaso, y tiene una funcion de autolimpieza. En el caso en el que la unidad 9 de contacto no contiene un dispositivo de agitacion, la unidad 9 de contacto esta compuesta por parte del conducto 30 resistente a presion. En el caso en el que la unidad 9 de contacto esta compuesta por el conducto 30 como en la presente realizacion, el monomero polimerizable por apertura de anillo que se suministra a la unidad 9 de contacto se licua con antelacion preferentemente con el fin de mezclar de forma segura todos los materiales en la unidad 9 de contacto.
La unidad 9 de contacto este equipada con un puerto de entrada 9a, que es un ejemplo de un puerto de entrada de fluido compresivo configurado para introducir el fluido compresivo suministrado desde el tanque 7 mediante la bomba 8 de medicion, un puerto de entrada 9b, que es un ejemplo de un puerto de entrada de monomero configurado para introducir el monomero polimerizable por apertura de anillo suministrado desde el tanque 1 mediante el alimentador 2 de medicion, un puerto de entrada 9c configurado para introducir el polvo suministrado desde el tanque 3 mediante el alimentador 4 de medicion, un puerto de entrada 9d configurado para introducir el liquido suministrado desde el tanque 5 mediante la bomba 6 de medicion, y un puerto de entrada 9e configurado para introducir el liquido suministrado desde el tanque 11 mediante la bomba 12 de medicion.
En la presente realizacion, cada puerto de entrada (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) esta compuesto por un miembro de conducto, tal como una parte de un cilindro o el conducto 30 para suministrar las materias primas en la unidad 9 de contacto, y un conector configurado para conectar los conductos para transportar cada una de las materias primas o el fluido compresivo. El conector se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin destinado sin ninguna limitacion, y algunos ejemplos del mismo incluyen un reductor, un acoplamiento, un conector de tipo Y, un conector de tipo T, y un puerto de salida. Ademas, en la unidad 9 de contacto se proporciona un calentador 9 para calentar las materias primas o el fluido compresivo suministrados.
La bomba 10 de alimentacion alimenta la mezcla formada a la unidad 9 de contacto, tal como una fase de fundido, y una fase de fluido, en el lado aguas abajo.
El tanque 11 almacena un catalizador. El catalizador almacenado en el tanque 11 se mide mediante un miembro de suministro, tal como una bomba 12 de medicion, y a continuacion se suministra el catalizador a la unidad 9 de contacto y/o la unidad 13 de contacto. Se ha de observar que, en la presente realizacion, se explica un sistema en el que el catalizador se introduce desde el tanque 11 a la unidad 9 de contacto a traves del puerto de entrada 9e, y el catalizador se introduce a la unidad 13 de contacto desde el puerto 13b, como se ilustra en la Figura 3A, y el catalizador se suministra a la unidad 9 de contacto y/o la unidad 13 de contacto. Sin embargo, el catalizador se puede suministrar a otras ubicaciones, distintas de la unidad 9 de contacto y/o la unidad 13 de contacto. Por ejemplo, el monomero y el catalizador se pueden mezclar en el tanque 1 con antelacion.
La unidad 13 de contacto se puede proporcionar con un dispositivo de agitacion configurado para agitar las materias primas, y el fluido compresivo. En cuanto al dispositivo de agitacion, son preferentes un tanque equipado con palas de agitacion, un dispositivo de agitacion de husillo individual, un dispositivo de agitacion de husillo doble donde los husillos engranan entre si, una mezcladora biaxial que contiene una pluralidad de elementos de agitacion que engranan o solapan entre si, una amasadora que contiene elementos de agitacion espiral que engranan entre si, o una mezcladora estatica. Particularmente, es preferente la mezcladora estatica, ya que la estructura de la misma es sencilla y no incluye ninguna unidad de movimiento, y se producen menos deposiciones del producto de reaccion en el area interna del dispositivo de agitacion. En el caso en el que la unidad 13 de contacto no contiene ningun dispositivo de agitacion, la unidad 13 de contacto esta compuesta por parte del conducto 30 resistente a la presion. Se ha de observar que, en el caso en el que la unidad 13 de contacto esta compuesta por el conducto 30, el monomero polimerizable por apertura de anillo que se suministra a la unidad 13 de contacto se licua preferentemente con antelacion con el fin de mezclar de forma segura todos los materiales en la unidad 13 de contacto. Ademas, la unidad 13 de contacto esta equipada preferentemente con un calentador 13d para calentar las materias primas alimentadas.
A continuacion, se explica la unidad 14 de reaccion por referencia a la Figura 3B. La Figura 3B es un diagrama que ilustra una estructura especifica de la unidad 14 de reaccion de la Figura 3A.
La unidad 14 de reaccion contiene una unidad 14a de circulacion, y una unidad 14b de extrusion proporcionada en el lado aguas abajo (el lado del puerto de salida 21 del producto de reaccion) de la unidad 14a de circulacion. La unidad 14a de circulacion contiene una unidad de circulacion, que contiene un primer conducto 31a donde se hace pasar el fluido que fluye desde la unidad 9 de contacto y/o la unidad 13 de contacto a un lado aguas abajo a traves del conducto 30, y un segundo conducto 31b configurado para devolver el fluido que fluye desde el primer conducto a un puerto de entrada 20b proporcionado en el lado aguas arriba de un puerto de retorno 20a proporcionado en el lado aguas arriba de la unidad 14b de extrusion.
Preferentemente, la unidad de circulacion esta equipada de forma apropiada con un dispositivo de agitacion, o una
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bomba de fluido. Ademas, la unidad de circulacion esta equipada ademas preferentemente con un calentador para calentar el fluido que pasa a traves del primer conducto 31 a, y un dispositivo de refrigeracion para reducir el calor de reaccion del fluido que pasa a traves del segundo conducto 31b para prevenir de ese modo la descomposicion termica. En cuanto al dispositivo de refrigeracion, se puede usar solo, por ejemplo, un dispositivo de refrigeracion, tal como un intercambiador de calor de multiples tubos, y un intercambiador de calor de doble conducto, o se puede usar un dispositivo de refrigeracion compuesto, en el que un dispositivo de agitacion se equipa con cualquiera de los dispositivos de refrigeracion enumerados anteriormente. Mediante el uso del dispositivo de agitacion y el dispositivo de refrigeracion en combinacion, la descomposicion termica debido al calor de reaccion se inhibe asi como se acelera la reaccion con la agitacion. En cuanto al dispositivo de refrigeracion compuesto, es preferente, por ejemplo, un dispositivo de refrigeracion en el que se proporciona una mezcladora estatica en el interior de un conducto de transferencia de calor de un intercambiador de calor de multiples tubos.
En la Figura 3B, el puerto de entrada 20b se proporciona en el lado aguas arriba del Dispositivo A, pero el puerto de entrada 20b se puede proporcionar en el lado aguas abajo del Dispositivo A. Ademas, en la Figura 3B, el puerto de retorno 20a se proporciona en el lado aguas abajo del Dispositivo B, pero el puerto de retorno 20a se puede proporcionar en el lado aguas arriba del Dispositivo B. Se ha de observar que la bomba 16 de fluido se proporciona preferentemente entre el puerto de retorno 20a y el puerto de entrada 20b, ya que esta configuracion puede conseguir una excelente circulacion de fluido.
El fluido que pasa a traves del conducto 30 y que fluye a la unidad 14 de reaccion tiene el problema de que el componente de fluido compresivo y otro componente (un componente que contiene el monomero y el producto de reaccion del mismo) contenidos en el fluido se separan facilmente en dos fases, por ejemplo, una fase superior, y una fase inferior, debido a la diferencia en la densidad relativa de las mismas. Cuando se lleva a cabo una reaccion de polimerizacion de un monomero separandose el fluido en dos fases, la viscosidad aumenta junto con un aumento en el peso molecular del producto de reaccion. Como resultado, se puede ocasionar un fallo, tal como una oclusion. La separacion de fase del fluido se puede presentar proporcionando una unidad de circulacion, como en la presente invencion. Como resultado, se exhibe un efecto de plastificacion suficiente del fluido compresivo, y el aumento en la viscosidad del fluido se puede suprimir. Se ha de observar que la unidad de circulacion es un sistema en el que el flujo del fluido tiene un componente de vector de direccion vertical. En el primer conducto y/o el segundo conducto, la parte del conducto se dispone preferentemente de modo que el fluido fluye en la direccion vertical (por ejemplo, 0 = 90° en la Figura 7), la direccion diagonal superior (por ejemplo, 0° < 0 < 90° en la Figura 7), o la direccion diagonal inferior (por ejemplo, 0° < 0 < -90° en la Figura 7). Se ha de observar que, en la Figura 7, 0 es preferentemente 30° < |0| < 90°, mas preferentemente 45° < |0| < 90°. Ademas, en el primer conducto y/o el segundo conducto, por ejemplo, se puede proporcionar una parte de conducto en zigzag en la que el fluido fluye en la direccion vertical en forma de zigzag, o una parte de conducto espiral (por ejemplo, una realizacion como se ilustra en la Figura 8). El diametro del conducto no se limita de forma particular, el conducto tiene un diametro uniforme, o un diametro que puede variar en el conducto.
En la unidad 14b de extrusion, distinta de una extrusora de bomba, tal como una bomba de jeringa, y una bomba de engranaje, se proporciona un miembro de extrusion, tal como una extrusora especial (por ejemplo, una extrusora monoaxial, una extrusora multiaxial, y una extrusora de husillo). Entre estos dispositivos de extrusion, son preferentes una bomba de engranaje, una extrusora monoaxial, y una extrusora multiaxial, ya que permiten una expulsion estable, y dan una baja fuerza de cizalladura al polimero despues de la reaccion de polimerizacion. Ademas, se puede proporcionar un miembro de agitacion, distinto de un miembro de extrusion, en la unidad 14b de extrusion.
Algunos ejemplos del miembro de agitacion proporcionado en la unidad 14a de circulacion y/o la unidad 14b de extrusion incluyen agitadores di o multiaxiales que tienen husillos que engranan entre si, elementos de agitacion de dos vuelos (rectangulo), elementos de agitacion de 3 vuelos (triangulo), o palas de agitacion con forma circular o de multiples hojas (forma de trebol). Estos son preferentes en vista de las propiedades de autolimpieza de los mismos. Ademas, se puede usar como elemento de agitacion una mezcladora inmovil, que divide y compone (recombina) el flujo en multiples etapas mediante un dispositivo de guiado.
Algunos ejemplos de la mezcladora inmovil incluyen una mezcladora estatica, y un dispositivo de mezcla que no tiene ninguna parte movil similar a los enumerados anteriormente. Se pueden usar como mezcladora inmovil, distintos de los anteriores, por ejemplo, las mezcladoras discontinuas de flujo multiple que se desvelan en los documentos de publicacion de solicitud de patente examinada Japonesa (JP-B) con numeros 47-15526, 47-15527, 47-15528, y 47-15533; y una mezcladora de tipo Kenics desvelada en el documento de Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspeccion Publica (JP-A) n.° 47-33166. Se ha de observar que las descripciones de los mismos se incorporan en el presente documento por referencia.
En la unidad 14 de reaccion, se puede proporcionar una pluralidad del dispositivo de agitacion, el dispositivo de refrigeracion, y/o el dispositivo de extrusion. Las realizaciones aplicables con numeros 1 a 12 de la disposicion del dispositivo de agitacion, el dispositivo de refrigeracion, y el dispositivo de extrusion se presentan en la Tabla 1. Se ha de observar que, en la Tabla 1, el Dispositivo A al Dispositivo E se corresponden con las referencias A a E de la Figura 3A cada uno dado en la unidad 14a de circulacion, y la unidad 14b de extrusion. En la unidad 14 de reaccion
que no contiene el Dispositivo C, el Dispositivo C se reemplaza con un conducto para formar la unidad 14a de circulacion.
Se ha de observar que, como para la combinacion del dispositivo de agitacion, el dispositivo de refrigeracion, y el 5 dispositivo de extrusion de la unidad 14 de reaccion, se puede usar cualquier combinacion seleccionada de forma apropiada, distinta de las combinaciones que se presentan en la Tabla 1, siempre que este dentro del ambito de la presente invencion.
Tabla 1
Dispositivo A Dispositivo B Dispositivo C Dispositivo D Dispositivo E
n.°1
dispositivo de agitacion impulsado dispositivo de refrigeracion con circulacion
n.° 2
agitador de doble husillo dispositivo de refrigeracion con circulacion
n.° 3
mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion con circulacion
n.° 4
Dispositivo de agitacion impulsado mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion
n.° 5
agitador de doble husillo mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion
n.° 6
mezcladora estatica mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion
n.° 7
mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion dispositivo de reaccion de tubo de diametro ancho bomba de engranaje dispositivo de agitacion impulsado
n.° 8
mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion dispositivo de reaccion de tubo bomba de engranaje agitador de doble husillo
n.° 9
mezcladora estatica Dispositivo de reaccion de amasado biaxial dispositivo de refrigeracion bomba de engranaje mezcladora estatica
n.° 10
agitador de doble husillo mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion extrusora de husillo individual
n.° 11
mezcladora estatica mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion extrusora de doble husillo
n.° 12
con circulacion
* En la Tabla 1, el "dispositivo de agitacion impulsado" es una mezcladora/dispositivo de agitacion de tanque.
* En la Tabla 1, el "dispositivo de refrigeracion" es un intercambiador de calor de doble conducto.
* En la Tabla 1, el "dispositivo de reaccion de tubo" es un dispositivo de reaccion, que no tiene particularmente ninguna funcion de agitacion ni funcion de extrusion, y esta compuesto por un conducto, y puede ser, por ejemplo, un conducto espiral, o un conducto lineal.
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Como se presenta en la Tabla 1, el dispositivo de refrigeracion se puede proporcionar en el lado aguas arriba del dispositivo de refrigeracion en la unidad 14a de circulacion, o el dispositivo de agitacion se puede proporcionar en el lado aguas arriba del dispositivo de refrigeracion. Ademas, los dispositivos de refrigeracion y los dispositivos de agitacion se pueden proporcionar de forma alternante.
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En el caso en el que la mezcladora inmovil se usa como dispositivo de agitacion, es preferente que el dispositivo de agitacion se proporcione en el lado aguas abajo de la bomba 16 de circulacion debido a que la perdida de presion debida a la disposicion de la mezcladora inmovil se compensa mediante la bomba 16 de circulacion. Al disponer el dispositivo de agitacion en el lado aguas arriba del dispositivo de extrusion, la mezcla se agita antes de que la 20 reaccion de polimerizacion se lleve a cabo localmente, y por lo tanto existe la ventaja de que se puede mejorar la uniformidad del polimero.
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En la Figura 3B, se ilustra un ejemplo en el que hay una unidad 14a de circulacion en el aparato 100 de produccion de polfmero, pero el aparato 100 de produccion de polfmero puede tener dos o mas unidades 14a de circulacion. En el caso en el que se proporciona una pluralidad de unidades 14a de circulacion, las condiciones de reaccion (polimerizacion) por unidad 14a de circulacion, es decir, temperatura, concentracion de fluido compresivo, concentracion de catalizador, presion, tiempo de retencion promedio, y velocidad de agitacion, pueden ser identicas, pero es preferente que se seleccionen condiciones optimas para cada unidad de circulacion dependiendo del progreso de la polimerizacion. Se ha de observar que no es muy buena idea que se conecte un numero excesivamente grande de unidades 14a de circulacion para dar numerosas etapas, ya que puede prolongar el tiempo de reaccion, o puede complicar la estructura del aparato. El numero de etapas es preferentemente de 1 a 4, mas preferentemente de 1 a 3. En el caso en el que las unidades 14a de circulacion se conectan para dar numerosas etapas, el fluido compresivo o el catalizador se pueden anadir en la segunda etapa o posteriormente.
En el caso en el que la polimerizacion se lleva a cabo con una sola unidad 14 de reaccion, por lo general, el grado de polimerizacion del polfmero resultante o la cantidad de polfmero residual es inestable y varfa facilmente, y por lo tanto no es adecuado para la produccion industrial. Se considera que la inestabilidad del mismo esta causada debido a que estan presentes conjuntamente las materias primas que tienen una viscosidad en estado fundido de unos pocos poises a varias decenas de poise y el polfmero polimerizado que tiene una viscosidad en estado fundido de aproximadamente 1000 poise (100 Pa.s). Por otra parte, la diferencia de viscosidad en el interior de la unidad 14a de circulacion y la unidad 14b de extrusion (unidad 14 de reaccion, tambien denominada sistema de polimerizacion) se puede reducir por fusion (licuefaccion) de las materias primas y el polfmero generado en la presente realizacion, y por lo tanto se puede producir de forma estable un polfmero con un numero reducido de etapas en comparacion con un aparato de produccion de polfmero convencional.
La tapa 15 de extrusion es un ejemplo de una unidad de descarga configurada para descargar el polfmero obtenido a traves de una reaccion de polimerizacion en la unidad 14b de extrusion. Se ha de observar que se puede descargar un producto de polfmero P de la unidad 14b de extrusion utilizando la diferencia de presion entre el interior y el exterior de la unidad 14b de extrusion. En este caso, se puede proporcionar una valvula de control de presion o una bomba de medicion en el lado aguas arriba de la tapa 15 de extrusion con el fin de controlar la cantidad de descarga desde la tapa 15 de extrusion.
En la presente realizacion, el canal de transporte del monomero o el polfmero generado desde el alimentador 2 de medicion (primera unidad de suministro) hasta la tapa 15 de extrusion (unidad de descarga) esta preferentemente comunicado. Como resultado de esto, la reaccion de polimerizacion se puede llevar a cabo de forma continua, y por lo tanto se puede prevenir la formacion de un producto irregular debido al progreso local de la reaccion de polimerizacion.
(Realizacion 2)
A continuacion en el presente documento se explica una realizacion de la produccion de polfmero que usa el aparato de produccion de polfmero de la presente invencion.
<Materias primas>
En la presente realizacion, las materias primas son los materiales a partir de los que se produce el polfmero, y los materiales que seran los componentes constituyentes del polfmero. Las materias primas contienen al menos un monomero, contienen ademas preferentemente un catalizador, y pueden contener ademas otros componentes, tales como un iniciador, y aditivos, segun se requiera.
En cuanto al monomero, se usa de forma adecuada un monomero polimerizable.
«Monomero polimerizable»
El monomero polimerizable para su uso en la presente realizacion es preferentemente un monomero polimerizable de apertura de anillo, aunque depende de la combinacion del monomero polimerizable de apertura de anillo y el fluido compresivo para su uso. Entre los monomeros polimerizables por apertura de anillo, es preferente un monomero polimerizable por apertura de anillo que contiene un esqueleto de carbonilo, tal como un enlace ester, en un anillo del mismo. En el esqueleto de carbonilo, un oxfgeno que tiene una alta electronegatividad se une a un carbono con un doble enlace y los electrones del enlace n se encuentran fuertemente atrafdos por el oxfgeno, y de ese modo el oxfgeno esta polarizado negativamente, y el carbono esta polarizado positivamente. Por lo tanto, la reactividad del mismo es elevada. Ademas, en el caso en el que el fluido compresivo es dioxido de carbono, se supone que la afinidad entre el dioxido de carbono y el polfmero generado es elevada, ya que el esqueleto de carbonilo tiene una estructura similar a la del dioxido de carbono. El efecto de plastificacion del polfmero generado con el fluido compresivo es elevado debido a los factores mencionados anteriormente.
Algunos ejemplos del monomero polimerizable por apertura de anillo incluyen ester cfclico, y carbonato cfclico.
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El ester ciclico se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, pero es preferente un dimero ciclico obtenido a traves de deshidratacion-condensacion de una forma L y/o una forma D de un compuesto representado por la siguiente formula general (1).
R-C*-H(-OH)(-COOH) Formula General (1)
En la formula general (1), R es un grupo alquilo C1 -C10, y C* representa un carbono asimetrico.
Algunos ejemplos especificos de compuesto representado por la formula general (1) incluyen los enantiomeros del acido lactico, los enantiomeros del acido 2-hidroxibutanoico, los enantiomeros del acido 2-hidroxipentanoico, los enantiomeros del acido 2-hidroxihexanoico, los enantiomeros del acido 2-hidroxiheptanoico, los enantiomeros del acido 2-hidroxioctanoico, los enantiomeros del acido 2-hidroxinonanoico, los enantiomeros del acido 2- hidroxidecanoico, los enantiomeros del acido 2-hidroxiundecanoico, y los enantiomeros del acido 2- hidroxidodecanoico. Estos se pueden usar solos, o en combinacion. Entre ellos, son preferentes los enantiomeros del acido lactico dado que son altamente reactivos y facilmente disponibles.
El ester ciclico para uso, que es distinto del compuesto representado por la formula general (1), se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion. Algunos ejemplos del mismo incluyen p- propiolactona, p-butirolactona, Y-butirolactona, Y-hexanolactona, Y-octanolactona, 5-valerolactona, 5-hexanolactona, 5-octanolactona, £-caprolactona, 5-dodecanolactona, a-metil-Y-butirolactona, p-metil-5-valerolactona, glicolido y lactida. Entre ellos, es particularmente preferente £-caprolactona dado que es altamente reactiva y facilmente disponible.
El carbonato ciclico se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, y algunos ejemplos del mismo incluyen carbonato de etileno, y carbonato de propileno.
«Catalizador»
En la presente realizacion, se usa preferentemente un catalizador. El catalizador usado en la presente realizacion se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido, y puede ser un catalizador metalico que contiene un atomo metalico, o un catalizador organico exento de un catalizador metalico.
El catalizador metalico se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, y algunos ejemplos del mismo incluyen: un compuesto de estano, tal como octilato de estano, dibutilato de estano, y sal de estano de bis(acido 2-etilhexanoico); un compuesto de aluminio, tal como acetilacetonato de aluminio, y acetato de aluminio un compuesto de titanio, tal como titanato de tetraisopropilo, y titanato de tetrabutilo; un compuesto de circonio, tal como isopropoxido de circonio; y un compuesto antimonio, tal como trioxido de antimonio.
En el caso en el que el uso del polimero que se obtiene requiere seguridad y estabilidad, se usa preferentemente como catalizador un compuesto organico (catalizador organico) exento de un atomo metalico para el uso de la presente realizacion. El uso de un catalizador organico exento de un atomo metalico como el catalizador en la presente realizacion es preferente debido a que la duracion de la reaccion de polimerizacion se puede acortar en comparacion con el caso en el que el monomero polimerizable por apertura de anillo se polimeriza por apertura de anillo usando un catalizador organico exento de un atomo metalico de acuerdo con un metodo de produccion convencional, y se puede proporcionar un metodo de produccion de polimero que da una excelente tasa de polimerizacion. En la presente realizacion, el catalizador organico no se limita de forma particular, siempre que contribuya a la reaccion de polimerizacion de apertura de anillo de un monomero polimerizable por apertura de anillo, y se puede liberar y regenerar a traves de una reaccion con alcohol despues de formar un producto intermedio activo con el monomero polimerizable por apertura de anillo.
El catalizador organico es preferentemente un compuesto que tiene basicidad y que sirve como agente nucleofilo, mas preferentemente un compuesto basico que contiene un atomo de nitrogeno nucleofilo, y mas preferentemente un compuesto ciclico basico que contiene un atomo de nitrogeno nucleofilo. Se ha de observar que un agente nucleofilo (o nucleofilo) es una especie quimica (o caracteristica de la misma) que reacciona con un electrofilo.
El compuesto mencionado anteriormente se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, y algunos ejemplos del mismo incluyen monoamina ciclica, diamina ciclica (por ejemplo, un compuesto de diamina ciclica que tiene un esqueleto de amidina), un compuesto de triamina ciclica que tiene un esqueleto de guanidina, un compuesto aromatico heterociclico que contiene un atomo de nitrogeno, y carbino N- heterociclico. Se usa un catalizador organico cationico para la reaccion de polimerizacion por apertura de anillo, pero el catalizador organico cationico retira hidrogeno (transferencia de cadena) de una cadena principal de un polimero. Por lo tanto, la distribucion de peso molecular del producto de polimero resultante se vuelve amplia y es dificil obtener un producto de polimero que tenga un alto peso molecular.
Algunos ejemplos de la monoamina ciclica incluyen quinaclidona.
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Algunos ejemplos de la diamina ciclica incluyen 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano (DABCO) y 1,5- diazabiciclo(4,3,0)noneno-5.
Algunos ejemplos de compuesto de diamina ciclica que tiene un esqueleto de diamina incluyen 1,8- diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU) y diazabiciclononeno.
Algunos ejemplos del compuesto de triamina ciclica que tiene un esqueleto de guanidina incluyen 1,5,7- triazabiciclo[4.4.0]dec-5-eno (TBD) y difenilguanidina (DPG).
Algunos ejemplos del compuesto aromatico heterociclico que contiene un atomo de nitrogeno incluyen N,N-dimetil-4- aminopiridina (DMAP), 4-pirrolidinopiridina (PPY), pirrocolina, imidazol, pirimidina y purina.
Algunos ejemplos del carbino N-heterociclico incluyen 1,3-di-terc-butilmidazol-2-ilideno (ITBU).
Entre ellos, son preferentes DABCO, DBU, DPG, TBD, DMAP, PPY, e ITBU, ya que tienen una alta capacidad nucleofila sin estar fuertemente afectados por impedimento histerico, o tienen tales puntos de ebullicion que se pueden retirar en condiciones de presion reducida.
Entre estos catalizadores organicos, por ejemplo, DBU es liquido a temperatura ambiente, y tiene un punto de ebullicion. En el caso en el que al catalizador organico se selecciona para uso, el catalizador organico se puede retirar de forma basicamente cuantitativa del polimero obtenido por tratamiento del polimero a presion reducida. Se ha de observar que el tipo de disolvente organico, o de si se lleva a cabo un tratamiento de retirada o no, se determina dependiendo del fin pretendido de un producto de polimero generado.
El tipo y la cantidad del catalizador organico para uso no se puede determinar incondicionalmente ya que puede variar dependiendo de la combinacion del fluido compresivo y el monomero polimerizable por apertura de anillo para uso, pero la cantidad del mismo es preferente de un 0,01 % de moles a un 15 % en moles, mas preferentemente de un 0,1 % en moles a un 1 % en moles, e incluso mas preferente de un 0,3 % en moles a un 0,5 % en moles, con respecto a un 100 % en moles del monomero polimerizable por apertura de anillo. Cuando la cantidad del mismo es menor de un 0,01 % en moles, el catalizador se desactiva antes de la finalizacion de la reaccion de polimerizacion, y como resultado no se puede obtener en algunos casos un polimero que tiene un peso molecular objetivo de un polimero. Cuando la cantidad del mismo es mayor de un 15 % en moles, puede ser dificil controlar la reaccion de polimerizacion.
«Otros componentes»
Se pueden usar opcionalmente otros componentes, tales como un iniciador, y diversos aditivos, en el metodo de produccion de polimero de la presente realizacion.
-Iniciador-
En la presente realizacion, se usa preferentemente un iniciador para controlar el peso molecular del polimero que se va a obtener.
En lo que respecta al iniciador, se puede usar cualquiera de los iniciadores convencionales sin ninguna limitacion. En el caso en el que el iniciador es un iniciador basado en alcohol, el iniciador puede ser monoalcohol alifatico, o dialcohol, o alcohol polihidrico, y puede estar saturado o insaturado.
Algunos ejemplos del iniciador incluyen: monoalcohol, tal como etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, nonanol, decanol, alcohol laurilico, alcohol miristilico, alcohol cetilico, y alcohol estearilico; dialcohol, tal como etilenglicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, hexanodiol, nonanodiol, tetrametilenglicol, y polietilenglicol; alcohol polihidrico, tal como glicerol, sorbitol, xiitol, ribitol, eritritol, y trietanol amina; lactato de metilo; y lactato de etilo.
Ademas, tambien se puede usar como el iniciador un polimero que tiene un resto de alcohol en un extremo terminal del mismo, tal como policaprolactonadiol y politetrametilenglicol. El uso de tal polimero permite sintetizar copolimeros en dibloque o copolimeros en tribloque.
La cantidad del iniciador para uso se puede ajustar de forma apropiada dependiendo del peso molecular objetivo del polimero, y la cantidad del mismo es preferentemente de un 0,03 % en moles a un 5 % en moles, mas preferentemente de un 0,03 % en moles a un 0,1 % en moles, con respecto a un 100 % en moles de un monomero. Con el fin de prevenir un inicio de polimerizacion irregular, preferentemente el monomero y el iniciador se mezclan suficientemente antes de que el monomero se ponga en contacto con el catalizador.
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-Aditivos-
Se pueden anadir opcionalmente aditivos para la polimerizacion por apertura de anillo. Algunos ejemplos de los aditivos incluyen un tensioactivo, un antioxidante, un estabilizante, un agente antienturbiamiento, un absorbente de rayos UV, un pigmento, un colorante, particulas inorganicas, diversas cargas, un estabilizador termico, un retardante de llama, un agente de nucleacion cristalina, un agente antiestatico, un agente que mejora la humedad superficial, un adyuvante de incineracion, un lubricante, un producto natural, un agente de liberacion, un plastificante, y otros agentes similares.
Si fuera necesario, se puede usar un terminador de polimerizacion (por ejemplo, acido benzoico, acido clorhidrico, acido fosforico, acido metafosforico, acido acetico y acido lactico) despues de la finalizacion de la reaccion de polimerizacion.
La cantidad de aditivo varia dependiendo del fin pretendido para la adicion del aditivo, o del tipo de los aditivos, pero es preferentemente de 0 partes en masa a 5 partes en masa, con respecto a 100 partes en masa del producto de polimero.
En tensioactivo para uso es preferentemente un tensioactivo que se funde en el fluido compresivo, y tiene compatibilidad tanto por el fluido compresivo como por el monomero polimerizable por apertura de anillo. El uso de un tensioactivo puede producir los efectos de que la reaccion de polimerizacion se pueda llevar a cabo de forma uniforme, y el copolimero resultante tenga una distribucion de peso molecular definida, y se pueda producir facilmente en forma de particulas. Cuando se usa el tensioactivo, el tensioactivo se puede anadir al fluido compresivo, o se puede anadir al monomero polimerizable por apertura de anillo. En el caso en el que se usa dioxido de carbono como el fluido compresivo se puede usar, por ejemplo, un tensioactivo que tiene grupos que tienen afinidad por el dioxido de carbono y grupos que tienen afinidad por el monomero en una molecula del mismo. Algunos ejemplos de tal tensioactivo incluyen un fluorotensioactivo, y un tensioactivo de silicona.
Algunos ejemplos del estabilizador incluyen aceite de haba de soja epoxidado, y carbodiimida.
Algunos ejemplos del antioxidante incluyen 2,6-di-t-butil-4-metil fenol, y butilhidroxianisol.
Algunos ejemplos del agente antienturbiamiento incluyen ester de acido graso de glicerina, y citrato de monoestearilo.
Algunos ejemplos de la carga incluyen arcilla, talco, y silice, que tienen efectos como agente absorbente de rayos UV, estabilizador termico, retardante de llama, agente de liberacion de molde interno, y agente de nucleo cristalino.
Algunos ejemplos del pigmento incluyen oxido de titanio, negro de humo, y azul ultramarino.
<Fluido compresivo>
El fluido compresivo que se usa en el metodo de produccion de la presente realizacion se explica a continuacion por referencia a las Figuras 1 y 2. La Figura 1 es un diagrama de fases que ilustra el estado de una sustancia con respecto a temperatura y la presion. La Figura 2 es un diagrama que define el intervalo del fluido compresivo en la presente realizacion. En la presente realizacion, la expresion "fluido compresivo" significa un fluido de una sustancia, que esta en un estado que esta en cualquiera de las regiones (1), (2), y (3) de la Figura 2 en el diagrama de fase de la Figura 1.
En tales regiones, se conoce que la sustancia tiene una densidad extremadamente alta y muestra comportamientos diferentes de los que muestra a temperatura normal y presion normal. Se ha de observar que la sustancia es un fluido supercritico cuando esta en la region (1). El fluido supercritico es un fluido que existe como un fluido de alta densidad no condensable a temperatura y presion que exceden los puntos criticos correspondientes, que son puntos limitantes en los que pueden coexistir gas y liquido. Cuando una sustancia esta en la region (2), la sustancia es un liquido. Sin embargo, en la presente realizacion, la sustancia es un gas licuado obtenido por compresion de una sustancia que existe como gas a la temperatura normal (25 °C) y presion ambiente (1 atm (101,3 kPa)). Cuando una sustancia esta en la region (3), la sustancia esta en estado gaseoso. Sin embargo, en la presente realizacion, la sustancia es un gas a alta presion cuya presion es 1/2 o mayor que la presion critica (Pc), es decir 1/2 Pc o superior.
Algunos ejemplos de la sustancia que constituye el fluido compresivo incluyen monoxido de carbono, dioxido de carbono, oxido de dinitrogeno, nitrogeno, metanol, etanol, propano, 2,3-dimetilbutano, y etileno. Estos se pueden usar solos, o en combinacion. Entre ellos, es preferente el dioxido de carbono debido a que la presion critica y la temperatura critica del dioxido de carbono son respectivamente aproximadamente 7,4 MPa y aproximadamente 31 °C, y de ese modo el estado supercritico del dioxido de carbono se forma facilmente. Ademas, el dioxido de carbono no es inflamable, y por lo tanto se manipula facilmente.
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En el caso en el que se usa el dioxido de carbono como disolvente, se ha considerado convencionalmente que el dioxido de carbono no es adecuado para la polimerizacion anionica viva, y puede reaccionar con sustancias basicas y nucleofilas. Sin embargo, los presentes inventores han descubierto que, desestimando el conocimiento convencional, una relacion de polimerizacion progresa cuantitativamente durante un corto periodo de tiempo al coordinar de forma estable un catalizador organico basico y nucleofilo con un monomero de apertura de anillo incluso en dioxido de carbono supercritico, para abrir de ese modo la estructura de anillo del mismo y, como resultado, la reaccion de polimerizacion progresa de forma viva. En la presente memoria descriptiva, el termino "vivo" significa que la reaccion progresa cuantitativamente sin ninguna reaccion secundaria tal como una reaccion de transferencia o reaccion de terminacion, de un modo tal que la distribucion de peso molecular del polimero obtenido es relativamente definida, y es monodispersable.
<Metodo de polimerizacion>
A continuacion, se explica el metodo de polimerizacion de un monomero polimerizable por apertura de anillo por medio del aparato 100 de produccion de polimero por referencia a las Figuras 3A y 3B. En la presente realizacion, el monomero polimerizable por apertura de anillo y el fluido compresivo se suministran de forma continua, y se ponen en contacto entre si para polimerizar el monomero polimerizable por apertura de anillo a traves de una polimerizacion de apertura de anillo, para obtener de ese modo de forma continua el polimero.
En primer lugar, se operan cada alimentador (2, 4) de medicion, la bomba 6 de medicion, la bomba 8 de medicion, y la bomba 12 de medicion, y el monomero polimerizable por apertura de anillo, el iniciador, los aditivos, y el fluido compresivo de los tanques (1, 3, 5, 7, 11) se suministran de forma continua. Como resultado, las materias primas y el fluido compresivo se introducen de forma continua en el conducto de la unidad 9 de contacto desde los puertos de entrada (9a, 9b, 9c, 9d, 9e). El orden de operacion de los alimentadores (2, 4) de medicion, la bomba 6 de medicion, la bomba 8 de medicion, y la bomba 12 de medicion no se limita de forma particular, pero es preferente que la bomba 8 de medicion se opere en primer lugar, ya que las materias primas se pueden solidificar debido a la reduccion de la temperatura, cuando las materias primas iniciales se envian a la unidad 9 de contacto sin estar en contacto con el fluido compresivo. Se ha de observar que las materias primas solidas (polvo o particulas) pueden tener una baja exactitud en la medicion en comparacion con las materias primas liquidas. En este caso, las materias primas solidas se pueden almacenar en el tanque 5 en un estado licuado con antelacion, y a continuacion las materias primas se pueden introducir en la unidad 9 de contacto mediante la bomba 6 de medicion. En este caso, las materias primas se pueden alimentar mediante la bomba 10 de alimentacion ya que estan licuadas, y por lo tanto el fluido compresivo se puede suministrar desde el puerto de entrada 13a de la unidad 13 de contacto, o suministrar continuamente de forma dividida desde el puerto de entrada 9a y el puerto de entrada 13a.
La velocidad de alimentacion de cada materia prima mediante cada uno de los alimentadores (2, 4) de medicion y la bomba 6 de medicion se ajusta para que sea constante basandose en la proporcion cuantitativa predeterminada del monomero polimerizable por apertura de anillo, el iniciador, y los aditivos. La masa total de las materias primas suministradas por unidad de tiempo mediante los respectivos alimentadores (2, 4) de medicion y la bomba 6 de medicion (la velocidad de alimentacion de las materias primas en g/min) se ajusta basandose en las propiedades fisicas deseadas del polimero, o el tiempo de reaccion. De forma similar, la masa del fluido compresivo suministrada por unidad de tiempo mediante la bomba 8 de medicion (la velocidad de alimentacion del fluido compresivo en g/min) se ajusta basandose en las propiedades fisicas deseadas del polimero, o el tiempo de reaccion. La proporcion de la velocidad de alimentacion de las materias primas con respecto a la velocidad de alimentacion del fluido compresivo (velocidad de alimentacion de materias primas/velocidad de alimentacion del fluido compresivo, que tambien se denomina proporcion de alimentacion) es preferentemente 1 o mayor, mas preferentemente 3 o mayor, incluso mas preferentemente 5 o mayor, y de forma particularmente preferente de 10 a 20. Ademas, el limite superior de la proporcion de alimentacion es preferentemente 1000 o menor, mas preferentemente 1000 o menor, y de forma particularmente preferente 50 o menor.
Mediante el ajuste de la proporcion de alimentacion a 1 o mayor, la reaccion se lleva a cabo con una alta concentracion de las materias primas y el polimero generado (es decir, contenido de solidos), a medida que las materias primas y el fluido compresivo se alimentan a la unidad 13 de contacto. En este caso, el contenido de solidos del sistema de polimerizacion es totalmente diferente del contenido de solidos de un sistema de polimerizacion en el que se disuelve una pequena cantidad del monomero polimerizable por apertura de anillo en una cantidad significativa de un fluido compresivo para llevar a cabo la polimerizacion de acuerdo con un metodo de produccion convencional. De acuerdo con el metodo de produccion de la presente realizacion, la reaccion de polimerizacion se lleva a cabo de forma eficaz y estable incluso con un sistema de polimerizacion de alto contenido de solidos. Se ha de observar que, en la presente realizacion, la proporcion de alimentacion se puede ajustar a menos de 1. En ese caso, no existe ningun problema en la calidad del producto de polimero que se obtiene, pero la eficacia de coste puede ser baja. Cuando la proporcion de alimentacion es mayor de 1000, el efecto del fluido compresivo para fundir el monomero polimerizable por apertura de anillo puede ser insuficiente, y por lo tanto la reaccion pretendida puede no llevarse a cabo de forma uniforme.
Las materias primas y el fluido compresivo se introducen de forma continua en el conducto de la unidad 9 de contacto y por lo tanto se ponen en contacto entre si de forma continua. Como resultado, las materias primas, tales
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como el monomero polimerizable por apertura de anillo, el iniciador, y los aditivos, se disuelven o se funden cada uno en la unidad 9 de contacto. En el caso en el que la unidad 9 de contacto esta equipada con un dispositivo de agitacion, las materias primas y el fluido compresivo se pueden agitar. Con el fin de evitar que el fluido compresivo introducido se convierta en un gas, la temperatura y la presion en el interior del conducto de la unidad 14 de reaccion se controlan para que la temperatura y la presion sean iguales o mayores que el punto triple del fluido compresivo. Este control se lleva a cabo ajustando la salida del calentador 9f de la unidad 9 de contacto, o la cantidad suministrada del fluido compresivo. En la presente realizacion, la temperatura a la que se funde el monomero polimerizable por apertura de anillo puede ser una temperatura igual o menor que el punto de fusion del monomero polimerizable por apertura de anillo a presion atmosferica. Esto es debido a que la presion interna de la unidad 9 de contacto se vuelve alta en presencia del fluido compresivo, y por lo tanto el punto de fusion del monomero polimerizable por apertura de anillo es menor que el punto de fusion del mismo a la presion atmosferica. Por lo tanto, el monomero polimerizable por apertura de anillo se funde en la unidad 9 de contacto, incluso cuando la cantidad del fluido compresivo es relativamente pequena con respecto al monomero polimerizable por apertura de anillo.
Con el fin de fundir cada una de las materias primas de forma eficaz, se puede ajustar el ritmo de aplicacion de calor a o de agitacion de las materias primas y el fluido compresivo en la unidad 9 de contacto. En este caso, el calentamiento o la agitacion se pueden llevar a cabo despues de poner en contacto entre si las materias primas y el fluido de contacto, o el calentamiento o la agitacion se pueden llevar a cabo mientras se ponen en contacto entre si las materias primas y el fluido compresivo. Para hacer la fusion de los materiales incluso mas cierta, por ejemplo, el monomero polimerizable por apertura de anillo y el fluido compresivo se pueden poner en contacto entre si despues de calentamiento del monomero polimerizable por apertura de anillo a una temperatura igual o mayor que el punto de fusion del mismo. En este caso, cuando la unidad 9 de contacto esta compuesta por un dispositivo de mezcla biaxial, por ejemplo, cada uno de los aspectos mencionados anteriormente se puede llevar a cabo mediante el ajuste apropiado de la alineacion de husillos, la disposicion de los puertos de entrada (9a, 9b, 9c, 9d, 9e), y la temperatura del calentador 9f.
En la presente realizacion, los aditivos se suministran a la unidad 9 de contacto separadamente del monomero polimerizable por apertura de anillo, pero los aditivos se pueden suministrar conjuntamente con el monomero polimerizable por apertura de anillo. Ademas, los aditivos se pueden suministrar despues de la finalizacion de la reaccion de polimerizacion. En este caso, los aditivos se pueden anadir con amasado con un producto de polimero despues de retirar el producto de polimero obtenido de la unidad 14b de extrusion.
Las materias primas disueltas o fundidas en la unidad 9 de contacto se envian mediante la bomba 10 de alimentacion, y se suministran a la unidad 13 de contacto desde el puerto de entrada 13b. Mientras tanto, se mide el catalizador del tanque 11 mediante la bomba 12 de dosificacion, y la cantidad predeterminada del mismo se suministra a la unidad 13 de contacto desde el puerto de entrada 13c. El catalizador puede funcionar incluso a temperatura ambiente y, por lo tanto, en la presente realizacion, el catalizador se anade despues de fundir las materias primas en el fluido compresivo. En la tecnica convencional, no se ha discutido el ritmo de adicion del catalizador en la polimerizacion por apertura de anillo del monomero polimerizable por apertura de anillo usando el fluido compresivo. En la presente realizacion, en el curso de la polimerizacion por apertura de anillo, el catalizador se anade a la mezcla de las materias primas, tal como el monomero polimerizable por apertura de anillo, y el iniciador, que estan suficientemente disueltos o fundidos en el fluido compresivo, y se anade a la unidad 9 de contacto o la unidad 13 de contacto, debido a la alta actividad del catalizador. El lugar donde se anade el catalizador no se limita a un lugar, y el catalizador se puede anadir de forma dividida a la unidad 9 de contacto y la unidad 13 de contacto.
Las materias primas enviadas mediante la bomba 10 de alimentacion y el catalizador suministrado mediante la bomba 12 de medicion se agitan lo suficiente mediante un dispositivo de agitacion de la unidad 13 de contacto, o se calientan a temperatura predeterminada mediante el calentador 13d cuando se transportan. Como resultado, el monomero polimerizable por apertura de anillo se polimeriza a traves de polimerizacion por apertura de anillo en presencia del catalizador en la unidad 14 de reaccion (etapa de polimerizacion).
El limite inferior de la temperatura (temperatura de reaccion de polimerizacion) para la polimerizacion por apertura de anillo del monomero polimerizable por apertura de anillo no se limita de forma particular, pero es preferentemente 40 °C, mas preferentemente 50 °C, e incluso mas preferentemente 60 °C. Cuando la temperatura de reaccion de polimerizacion es inferior a 40 °C, el monomero polimerizable por apertura de anillo puede tardar mucho tiempo en fundirse con el fluido compresivo dependiendo del tipo de monomero polimerizable por apertura de anillo que se usa, la fusion puede ser insuficiente, o la actividad del catalizador puede ser baja. Como resultado, se puede reducir la velocidad de reaccion durante la polimerizacion y, por lo tanto, la reaccion de polimerizacion puede no ser capaz de realizarse cuantitativamente.
El limite superior de la temperatura de reaccion de polimerizacion no se limita de forma particular, pero el limite superior de la misma es 100 °C, o una temperatura mayor que el punto de fusion del monomero polimerizable por apertura de anillo en 30 °C, la que sea mayor. El limite superior de la temperatura de polimerizacion es mas preferentemente 80 °C, o una temperatura mayor que el punto de fusion del monomero polimerizable por apertura de anillo en 20 °C, la que sea mayor. Cuando a temperatura de reaccion de polimerizacion es mayor que una temperatura mayor que el punto de fusion del monomero polimerizable por apertura de anillo en 30 °C, tiende a
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producirse equilibradamente la reaccion de despolimerizacion, que es la reaccion inversa a la polimerizacion por apertura de anillo, y por lo tanto es diffcil que la reaccion de polimerizacion transcurra cuantitativamente. En el caso en el que se usa un monomero polimerizable por apertura de anillo tiene un punto de fusion bajo, tal como un monomero polimerizable por apertura de anillo que es lfquido a temperatura ambiente, la temperatura de reaccion de polimerizacion se puede ajustar a una temperatura mayor que el punto de fusion del mismo en 30 °C, con el fin de mejorar la actividad del catalizador. Incluso en este caso, la temperatura de reaccion de polimerizacion es preferentemente 100 °C o inferior. Se ha de observar que la temperatura de reaccion de polimerizacion se controla mediante un dispositivo de refrigeracion equipado en la unidad 14 de reaccion y el calor aplicado externamente a la unidad 14 de reaccion. El producto de reaccion se suministra al dispositivo de refrigeracion y el dispositivo de agitacion mediante la bomba 16 de circulacion proporcionada en el interior de la unidad 14 de reaccion, y a continuacion se hace circular. A medida que la refrigeracion y la agitacion mejoran mediante el caudal de la circulacion, la salida de la bomba 16 de circulacion se ajusta para dar un caudal que pueda dar el rendimiento de refrigeracion y agitacion predeterminado.
En un metodo de produccion de polfmero convencional que usa dioxido de carbono supercrftico, el monomero polimerizable por apertura de anillo se polimeriza usando una gran cantidad de dioxido de carbono supercrftico, ya que el dioxido de carbono supercrftico tiene una baja capacidad de disolver el polfmero. De acuerdo con el metodo de polimerizacion de la presente realizacion, el monomero polimerizable por apertura de anillo se polimeriza a traves de polimerizacion por apertura de anillo a una alta concentracion, que no se ha conseguido en la tecnica convencional, mediante un metodo de produccion de polfmero que usa un fluido compresivo. En este caso, la presion interna de la unidad 14 de reaccion se hace alta en presencia del fluido compresivo, y por lo tanto la temperatura de transicion vftrea (Tg) del polfmero generado se reduce. Como resultado, la reaccion de polimerizacion por apertura de anillo se lleva a cabo uniformemente incluso en un estado en el que la concentracion del producto de polfmero es alta, ya que la viscosidad del polfmero generado es baja.
En la presente realizacion, el tiempo de reaccion de polimerizacion (el tiempo de retencion promedio en la unidad 14 de reaccion) se ajusta de forma apropiada dependiendo del peso molecular objetivo del producto de polfmero que se va a producir, pero el tiempo de reaccion de polimerizacion esta preferentemente dentro de 1 hora, mas preferentemente dentro de 45 minutos, e incluso mas preferentemente dentro de 30 minutos. De acuerdo con el metodo de produccion de la presente realizacion, el tiempo de reaccion de polimerizacion se puede establecer dentro de 20 minutos. Este tiempo de reaccion de polimerizacion es corto, y no se ha realizado antes en la polimerizacion de un monomero polimerizable por apertura de anillo en un fluido compresivo.
La presion para la polimerizacion, es decir, la presion del fluido compresivo, puede ser la presion a la que el fluido compresivo suministrado mediante el tanque 7 se vuelve un gas lfquido ((2) en el diagrama de fases de la Figura 2), o gas a alta presion ((3) en el diagrama de fases de la Figura 2), pero es preferentemente la presion a la que el fluido compresivo se vuelve un fluido supercrftico ((1) en el diagrama de fases de la Figura 2). Al hacer que el fluido compresivo este en estado de fluido supercrftico, la fusion del monomero polimerizable por apertura de anillo se acelera para llevar a cabo una reaccion de polimerizacion de forma uniforme y cuantitativa. En el caso en el que se usa dioxido de carbono como fluido compresivo, la presion del mismo es preferentemente 3,7 MPa o mayor, mas preferentemente 5 MPa o mayor, e incluso mas preferentemente 7,4 MPa o mayor, que es la presion crftica o mayor, en vista de la eficacia de la reaccion y la tasa de polimerizacion. Ademas, en el caso en el que se usa dioxido de carbono como el fluido compresivo, la temperatura del mismo es preferentemente 25 °C o mayor por las mismas razones.
Contenido de humedad de la unidad 14 de reaccion es preferentemente un 4 % de moles o menos, mas preferentemente un 1 % en moles o menos, e incluso mas preferentemente un 0,5 % en moles o menos, con respecto a un 100 % en moles del monomero polimerizable por apertura de anillo. Cuando el contenido de humedad es mayor que un 4 % en moles, puede ser diffcil controlar el peso molecular del producto resultante ya que la propia humedad actua como iniciador. Con el fin de controlar el contenido de humedad en el sistema de polimerizacion, se puede proporcionar opcionalmente una operacion para retirar la humedad contenida en el monomero polimerizable por apertura de anillo y las demas materias primas como pretratamiento.
El producto de polfmero P obtenido despues de completar la reaccion de polimerizacion de apertura de anillo en la unidad 14b de circulacion de la unidad 14 de reaccion se descarga fuera de la unidad 14b de circulacion mediante la bomba 16 de circulacion. La velocidad de descarga del producto de polfmero P es preferentemente constante con el fin de operar con una presion constante del sistema de polimerizacion lleno con el fluido compresivo, para obtener ese modo un producto de polfmero uniforme. Para este fin, se controla la tasa de alimentacion de la bomba 10 de alimentacion para dar una presion de expulsion constante de la bomba 16 de circulacion. Con el fin de mantener la presion de retorno de la bomba 10 de alimentacion constante, de forma similar, se controlan las velocidades de alimentacion del sistema de alimentacion de la unidad 9 de contacto, y los alimentadores (2, 4) de medicion, y las bombas (6, 8) de medicion. El sistema de control puede ser un sistema de control de encendido-apagado, es decir, un sistema de alimentacion intermitente, pero en la mayorfa de los casos es preferentemente un sistema de control continuo o por etapas donde la velocidad racional de la bomba o similar se aumenta o disminuye gradualmente. Cualquiera de estos controles se lleva a cabo para proporcionar de forma estable un producto de polfmero uniforme.
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El catalizador remanente en el producto de polimero obtenido en la presente realizacion se retira opcionalmente. El metodo de retirada se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, y algunos ejemplos del mismo incluyen destilacion al vacio en el caso de un compuesto que tenga un punto de ebullicion, un metodo en el que el catalizador se extrae mediante el uso de un compuesto capaz de disolver el catalizador tal como un disolvente para retirar de ese modo el catalizador, y un metodo para retirar el catalizador por absorcion del catalizador con una columna.
El sistema para retirar el catalizador puede ser un sistema discontinuo donde el catalizador se retira despues de que el producto de polimero se retire de la unidad 14b de extrusion, o un sistema de proceso continuo donde el sistema en el interior de la unidad 14b de extrusion se procesa de forma continua como tal. En el caso de destilacion al vacio, las condiciones de vacio se establecen basandose en el punto de ebullicion del catalizador. Por ejemplo, la temperatura de vacio es de 100 °C a 120 °C, y el catalizador se puede retirar a una temperatura inferior a la temperatura a la que el producto de polimero se despolimeriza. En el caso en el que se usa un disolvente organico en el proceso de extraccion, puede ser necesario proporcionar un proceso para retirar el disolvente organico despues de la extraccion del catalizador. Por lo tanto, se usa preferentemente el fluido compresivo como disolvente en el proceso de extraccion. En lo que respecta a tal proceso de extraccion, se puede aplicar una tecnica convencional, tal como extraccion de perfume.
«Producto de polfmero»
El producto de polimero de la presente realizacion es un producto de polimero obtenido mediante el metodo de produccion mencionado anteriormente, y es preferentemente un producto de polimero que tiene una cantidad de residuo de monomero polimerizable por apertura de anillo de menos de un 2 % en moles, y un peso molecular promedio en numero de 80.000 o mayor.
De acuerdo con el metodo de produccion de polimero de la presente realizacion, la reaccion del polimero se puede llevar a cabo a baja temperatura como se ha descrito anteriormente mediante el uso del fluido compresivo. Por lo tanto, la reaccion de despolimerizacion se puede suprimir significativamente en comparacion con la polimerizacion convencional en estado fundido. Por lo tanto, en la presente realizacion, se puede conseguir una tasa de polimerizacion de un 96 % en moles o mayor, preferentemente un 98 % en moles o mayor. Cuando la tasa de polimerizacion es menos de un 96 % en moles, las caracteristicas termicas del polimero resultante pueden ser insuficientes como producto de polimero, y puede ser necesario proporcionar ademas un proceso para retirar el monomero polimerizable por apertura de anillo del producto de polimero.
La tasa de polimerizacion significa la proporcion de la cantidad del monomero polimerizable por apertura de anillo que contribuye a la generacion del polimero con respecto a la cantidad total de monomero polimerizable por apertura de anillo como materia prima. La cantidad del monomero polimerizable por apertura de anillo que contribuye a la generacion del polimero se puede determinar descontando la cantidad del monomero polimerizable por apertura de anillo sin reaccionar (la cantidad de residuo de monomero polimerizable por apertura de anillo) de la cantidad de polimero generado.
El peso molecular promedio en numero del producto de polimero obtenido en la presente realizacion se puede ajustar con la cantidad del iniciador, y es preferentemente 80.000 o mayor, mas preferentemente de 80.000 a
250.000, y mas preferentemente de 120.000 a 250.000. Cuando el peso molecular promedio en numero del mismo es mayor de 250.000, puede no ser economico ya que la productividad se deteriora debido al aumento en la viscosidad. Cuando el peso molecular promedio en numero del mismo es menor de 80.000, tal polimero puede no ser preferente, ya que la resistencia del mismo es insuficiente.
El valor (Mw/Mn) obtenido por division del peso molecular promedio en peso Mw del producto de polimero obtenido en la presente realizacion por el peso molecular promedio en numero Mn del mismo es preferentemente de 1,0 a 2,5, es mas preferentemente de 1,0 a 2,0. Cuando este valor (Mw/Mn) es mayor de 2, 5, es muy posible que la reaccion de polimerizacion se haya llevado a cabo de forma no homogenea, y por lo tanto no es preferente ya que es dificil controlar las propiedades fisicas del polimero resultante.
El peso molecular del polimero se puede medir mediante cromatografia de permeacion en gel (GPC).
El polimero obtenido en el metodo de produccion tiene un valor bajo de indice de amarillo (YI). El valor de YI del polimero se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, pero el valor de YI del mismo es preferentemente 5,0 o menos, mas preferentemente 2,0 o menos. Cuando el valor de YI es mayor de
5.0, existe un problema en el aspecto del polimero.
El valor del indice de amarillo (YI) se puede determinar, por ejemplo, preparando un microgranulo de resina de 2 mm de grosor, y midiendo el microgranulo por medio de una computadora de color SM (fabricada por Suga Test Instruments Co., Ltd.) de acuerdo con la norma JIS-K7103.
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El producto de polimero obtenido en la presente realizacion se produce mediante un metodo que no usa un catalizador metalico ni un disolvente organico, y por lo tanto esta basicamente exento de un atomo metalico y un disolvente organico. Ademas, la cantidad de residuo de monomero polimerizable por apertura de anillo en el mismo es extremadamente baja, es decir, preferentemente menos de un 4 % en moles (tasa de polimerizacion de un 96 % en moles o mayor), mas preferentemente menos de un 2 % en moles (tasa de polimerizacion de un 98 % en moles o mayor), e incluso mas preferentemente menos de un 0,1 % en moles (tasa de polimerizacion de un 99,9 % en moles o mayor). Por lo tanto, el producto de polimero tiene una seguridad y una estabilidad excelentes.
Por lo tanto, las particulas formadas mediante el polimero de la presente realizacion se usan ampliamente como productos basicos, productos farmaceuticos, productos cosmeticos, y toner electrofotografico. Se ha de observar que, en la presente realizacion, el catalizador metalico es un catalizador que se usa para la polimerizacion de apertura de anillo y contiene un metal. Ademas, la expresion "basicamente exento de un atomo metalico" significa que no esta contenido el atomo metalico que deriva del catalizador metalico. Especificamente, se puede decir que el producto de polimero no contiene ningun atomo metalico, cuando el atomo metalico que deriva del catalizador metalico en el producto de polimero se detecta mediante un metodo de analisis convencional, tal como espectrometria por emision atomica-ICP, espectrofotometria de absorcion atomica, y colorimetria, y el resultado es menor o igual que el limite de deteccion. El catalizador metalico se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, y algunos ejemplos del mismo incluyen: un compuesto de estano, tal como octilato de estano, dibutilato de estano, y sal de estano de bis(acido 2-etilhexanoico); un compuesto de aluminio, tal como acetilacetonato de aluminio, y acetato de aluminio; un compuesto de titanio, tal como titanato de tetraisopropilo, y titanato de tetrabutilo; un compuesto de circonio, tal como isopropoxido de circonio; y un compuesto antimonio, tal como trioxido de antimonio. Algunos ejemplos del atomo metalico que deriva del catalizador metalico incluyen estano, aluminio, titanio, circonio, y antimonio.
Ademas, en la presente realizacion, la expresion "disolvente organico" es un compuesto organico que se usa para la polimerizacion de apertura de anillo y disuelve el polimero obtenido mediante la reaccion de polimerizacion de apertura de anillo. Cuando el polimero obtenido por reaccion de polimerizacion de apertura de anillo es acido polilactico (100 % de forma L), algunos ejemplos del disolvente organico incluyen un disolvente halogenado (por ejemplo, cloroformo, y cloruro de metileno) y tetrahidrofurano. La expresion "basicamente libre de un disolvente organico" significa que la cantidad de disolvente organico en el producto de polimero medida mediante el siguiente metodo de medicion es el limite de deteccion o inferior.
<Metodo de medicion de disolvente organico residual>
A 1 parte en masa del producto de polimero que es objeto de la medicion, se anaden 2 partes en masa de 2- propanol, y la mezcla resultante se dispersa durante 30 minutos por aplicacion de ondas ultrasonicas, seguido de almacenamiento del producto resultante durante 1 dia o mas en un refrigerador (5 °C) para extraer de ese modo el disolvente organico en el producto de polimero. El liquido sobrenadante obtenido de ese modo se analiza mediante cromatografia de gases (GC-14A, SHIMADZU CORPORATION) para determinar las cantidades del disolvente organico y los residuos de monomero en el producto de polimero, para medir de ese modo la concentracion del disolvente organico. Las condiciones de medicion para el analisis son las que siguen a continuacion.
Dispositivo: GC-14A (SHIMADZU CORPORATION)
Columna: CBP20-M 50-0,25 Detector: FID
Cantidad de inyeccion: 1 gl a 5 gl Gas vehiculo: He, 2,5 kg/cm2 Caudal de hidrogeno: 0,6 kg/cm2 Caudal de aire: 0,5 kg/cm2 Velocidad de grafico: 5 mm/min Sensibilidad: intervalo 101 x Atten 20 Temperatura de la columna: 40 °C Temperatura de inyeccion: 150 °C
«Uso del producto de polfmero»
El producto de polimero obtenido mediante el metodo de produccion de la presente realizacion se produce mediante el metodo que no usa un catalizador metalico ni un disolvente organico, tiene una cantidad de monomero residual pequena, y de ese modo tiene una seguridad y una estabilidad excelentes. Por lo tanto, el producto de polimero obtenido mediante el metodo de produccion de la presente invencion se puede usar en diversos tipos de uso tales como un revelador electrofotografico, una tinta de impresion, una pintura para edificios, productos cosmeticos, y materiales medicos. En el momento del uso, se pueden anadir diversos aditivos al producto de polimero con el fin de mejorar la capacidad de moldeado, calidad de fabricacion, degradabilidad, resistencia a la traccion, resistencia termica, estabilidad de almacenamiento, cristalinidad, y resistencia a la intemperie.
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(Realizacion 3)
La Realizacion 3 se explica como un ejemplo aplicado de la Realizacion 1. En el metodo de produccion de la Realizacion 1, se lleva a cabo una reaccion cuantitativamente casi sin dejar residuos de monomero. Por lo tanto, en la Realizacion 3, se sintetiza un producto complejo mediante el uso del producto de polimero producido en el metodo de produccion de la Realizacion 1, y se ajusta de forma apropiada el ritmo de adicion de una pluralidad de monomeros polimerizables por apertura de anillo. Se ha de observar que, en la presente realizacion, producto complejo significa un copolimero que tiene dos o mas segmentos de polimero obtenidos mediante polimerizacion separada de un monomero en una pluralidad de sistemas, o una mezcla de dos o mas polimeros obtenidos mediante polimerizacion separada de un monomero en una pluralidad de sistemas. Como ejemplo del producto complejo, se explica a continuacion en el presente documento el metodo de sintesis de un estereocomplejo.
<Primer metodo>
En primer lugar, se explica el primer metodo por referencia a las Figuras 4A y 4A. Las Figuras 4A y 4A son diagramas esquematicos que ilustran cada uno un sistema de produccion de complejo usado en el primer metodo. En el primer metodo, se genera un polimero en el sistema 1 en el sistema 200 de produccion de complejo de la Figura 4A de acuerdo con el metodo de produccion de la Realizacion 1, y se produce un producto complejo PP (un producto de polimero final) poniendo en contacto entre si en el sistema el producto de polimero P y un segundo monomero polimerizable por apertura de anillo, que se introduce ademas, para mezclar continuamente de ese modo el producto de polimero P y el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo en presencia de fluido compresivo. Se ha de observar que se puede obtener un producto complejo PP que tiene tres o mas segmentos por repeticion de sistemas iguales que el sistema 2 en serie en el sistema 200 de produccion de complejo de la Figura 4A.
Posteriormente, se explica un ejemplo especifico del sistema 200 de produccion de complejo por referencia a la Figura 4B. El sistema 200 de produccion de complejo contiene el mismo aparato 100 de produccion de polimero que se uso en la Realizacion 1, los tanques (121, 127), un alimentador 122 de medicion, una bomba 128 de medicion, una unidad 29 de contacto, una unidad 33 de reaccion, y una valvula 34 de control de presion.
En el sistema 200 de produccion de complejo, el puerto de entrada 33a de la unidad 33 de reaccion esta conectado al puerto de salida 131d del aparato 100 de produccion de polimero a traves del conducto 131 resistente a la presion. Por lo tanto, el producto de polimero P generado en el aparato 100 de produccion de polimero se puede suministrar a la unidad 33 de reaccion en estado fundido sin volver a la presion normal.
El tanque 121 almacena el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo. En el primer metodo, el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo es un isomero optico del monomero polimerizable por apertura de anillo almacenado en el tanque 121. El tanque 127 almacena el fluido compresivo. El fluido compresivo almacenado en el tanque 127 no se limita de forma particular, pero puede ser identico al fluido compresivo almacenado en el tanque 7 con el fin de llevar a cabo una reaccion de polimerizacion uniformemente. Se ha de observar que el tanque 127 puede almacenar gas o un solido que se transforma en un fluido compresivo tras aplicacion de calor o presion durante el proceso de suministro a la unidad 29 de contacto, o dentro de la unidad 29 de contacto. En este caso, el gas o el solido almacenado en el tanque 127 se transforma en el estado de (1), (2), o (3) de la Figura 2 en la seccion 29 de contacto tras la aplicacion de calor o presion.
El alimentador 122 de medicion se configura para medir el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo almacenado en el tanque 121 y suministrar continuamente a la unidad 29 de contacto. La bomba 128 de medicion se configura para suministrar continuamente el fluido compresivo almacenado en el tanque 127 a la unidad 29 de contacto a una presion y un caudal constantes.
La unidad 29 de contacto es un dispositivo que contiene un vaso resistente a la presion configurado para poner en contacto entre si continuamente el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo suministrado desde el tanque 121 y el fluido compresivo suministrado desde el tanque 127 para fundir la materia prima. El vaso de la unidad 29 de contacto esta equipado con un puerto de entrada 29a para introducir el fluido compresivo suministrado desde el tanque 127 mediante la bomba 128 de medicion, y un puerto de entrada 29b para introducir el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo suministrado desde el tanque 121 mediante el alimentador 22 de medicion. En lo que respecta a la unidad 29 de contacto, en la presente realizacion, se usa una identica a la unidad 9 de contacto mencionada anteriormente.
La unidad 33 de reaccion es un vaso resistente a la presion configurado para polimerizar el producto de polimero P, que se obtiene a traves de la polimerizacion en el aparato de produccion de polimero, y se obtiene como un producto intermedio fundido con el fluido compresivo, con el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo fundido con el fluido compresivo en la unidad 29 de contacto. La unidad 33 de reaccion esta equipada con un puerto de entrada 33a para introducir el producto de polimero P fundido como compuesto intermedio en el vaso, y un puerto de entrada 33b para introducir el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo fundido en la unidad 33 de reaccion. La valvula 34 de control de presion se configura para descargar el producto complejo PP, que se
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polimeriza en la unidad 33 de reaccion, utilizando la diferencia de presion entre el interior y exterior de la unidad 33 de reaccion.
Se ha de observar que, en la presente realizacion, la unidad 33 de reaccion incluye la unidad 13 de contacto y la unidad 14 de reaccion mencionadas anteriormente.
En el primer metodo, se polimeriza un monomero polimerizable por apertura de anillo (por ejemplo, L-lactida) en la unidad 14 de reaccion, y despues de completar la reaccion cuantitativamente, se anade el monomero polimerizable por apertura de anillo isomero optico (por ejemplo, D-lactida), que es un ejemplo del segundo monomero polimerizable por apertura de anillo, a la unidad 33 de reaccion, y se lleva a cabo una reaccion de polimerizacion adicional. Como resultado, se obtiene un copolimero en estereobloque. Este metodo es muy eficaz, debido a que la reaccion se puede llevar a cabo a una temperatura menor o igual que el punto de fusion del monomero polimerizable por apertura de anillo con una pequena cantidad de residuos de monomero polimerizable por apertura de anillo, de modo que casi nunca se produce la racemizacion, y el producto de polimero se puede obtener a traves de una reaccion en una etapa.
<Segundo metodo>
Posteriormente, se explica el segundo metodo por referencia a la Figura 5. La Figura 5 es un diagrama esquematico que ilustra el sistema 300 de produccion de complejo usado en el segundo metodo. En el segundo metodo, se produce un producto complejo PP por mezcla continua de una pluralidad de productos de polimero producidos cada uno mediante el metodo de produccion de la Realizacion 1, en presencia del fluido compresivo. Las pluralidades de los productos de polimero son productos de polimero obtenidos mediante polimerizacion de monomeros polimerizables por apertura de anillo que son isomeros opticos entre si. El sistema 300 de produccion de complejo contiene una pluralidad de los aparatos 100 de produccion de polimero, un dispositivo 41 de mezcla, y una valvula 42 de control de presion. En el sistema 300 de produccion de complejo, se conecta un puerto de entrada 41a del dispositivo 41 de mezcla a los puertos de entrada 131b y 131c de los aparatos 100 de produccion de polimero con el conducto 131 resistente a la presion. Por lo tanto, el producto de polimero P generado en cada aparato 100 de produccion de polimero se puede suministrar al dispositivo 41 de mezcla en estado fundido como tal, sin volver a la presion normal. Como resultado, la viscosidad de cada producto de polimero P se puede reducir en presencia del fluido compresivo, y por lo tanto se pueden mezclar dos o mas productos de polimero P a una temperatura inferior en el dispositivo 41 de mezcla.
La Figura 5 ilustra un ejemplo en el que se proporcionan dos aparatos 100 de produccion de polimero en paralelo mediante la provision de un conector 131a en el conducto 131, pero se pueden proporcionar tres o mas aparatos 100 de produccion de polimero en paralelo.
El dispositivo 41 de mezcla se selecciona de forma apropiada dependiendo del fin pretendido sin ninguna limitacion, siempre que sea capaz de mezclar la pluralidad de productos de polimero suministrados desde los aparatos 100 de produccion de polimero. Algunos ejemplos del dispositivo 41 de mezcla incluyen un dispositivo equipado con un dispositivo de agitacion. En lo que respecta al dispositivo de agitacion, son preferentes, por ejemplo, un dispositivo de agitacion de husillo individual, un dispositivo de agitacion de doble husillo donde los husillos engranan entre si, una mezcladora biaxial que contiene una pluralidad de elementos de agitacion que engranan o se solapan entre si, una amasadora que contiene elementos de agitacion espirales que engranan entre si, y una mezcladora estatica.
La temperatura para mezclar los productos de polimero en el dispositivo 41 de mezcla (temperatura de mezcla) se puede ajustar de forma similar a la temperatura de reaccion de polimero en la unidad (14, 33) de reaccion. Se ha de observar que el dispositivo 41 de mezcla se puede equipar con un sistema para suministrar por separado el fluido compresivo a los productos de polimero que se mezclan. La valvula 42 de control de presion es un dispositivo para controlar el caudal del producto complejo PP obtenido por mezcla de los productos de polimero en el dispositivo 41 de mezcla.
En el segundo metodo, se polimerizan con antelacion los monomeros de forma L y forma D (por ejemplo, lactida) en el fluido compresivo en el respectivo dispositivo 100 de reaccion de polimerizacion. Ademas, los productos de polimero obtenidos a traves de la polimerizacion se mezclan en el fluido compresivo para obtener un copolimero en estereobloque. El polimero, tal como acido polilactico, a menudo se descompone por lo general cuando se calienta nuevamente y se funde, incluso en el caso en el que la cantidad de residuos de monomero polimerizable por apertura de anillo sea extremadamente baja. El segundo metodo es eficaz, debido a que se puede evitar la racemizacion o el deterioro termico de forma similar al primer metodo, mediante la mezcla del acido polilactico de baja viscosidad, que se ha fundido en el fluido compresivo, a una temperatura menor o igual que el punto de fusion.
Se ha de observar que, en el primer metodo y el segundo metodo, en los ejemplos se produce un estereocomplejo mediante polimerizacion de cada uno de los monomeros polimerizables por apertura de anillo, que son isomeros opticos entre si. Los monomeros polimerizables por apertura de anillo para el uso en la presente realizacion no son necesariamente isomeros opticos entre si. Ademas, tambien es posible mezclar copolimeros en bloque formando cada uno un estereocomplejo, por combinacion del primer metodo y el segundo metodo.
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El aparato de produccion de polimero de la Realizacion 3 puede llevar a cabo una reaccion de polimerizacion de un monomero con la unidad de reaccion que contiene la bomba de circulacion, despues de poner en contacto entre si las materias primas que incluyen el monomero y el fluido compresivo. Como resultado, se obtiene un producto de polimero uniforme con una cantidad muy pequena de productos sin reaccionar y con un alto rendimiento por mezcla del monomero, el polimero generado mediante la reaccion de polimerizacion, y el fluido compresivo, incluso cuando el producto de polimero tiene un peso molecular elevado.
(Realizacion 4)
La Realizacion 4 es una realizacion en la que se produce un producto de polimero por retirada de un monomero por medio de un aparato de produccion de polimero que contiene una unidad de retirada de monomero. Como resultado, la cantidad de residuos de monomero en el producto de polimero puede ser extremadamente baja.
La Realizacion 4 se lleva a cabo preferentemente por medio del aparato de produccion de polimero que se ilustra en la Figura 9. El aparato de produccion de polimero de la Figura 9 es identico al aparato 100 de produccion de polimero de la Realizacion 1 ilustrado en las Figuras 3A y 3B, siempre que se proporcione un dispositivo 400 de separacion de monomero como la unidad de retirada de monomero en el aparato 100 de produccion de polimero.
El dispositivo 400 de separacion de monomero es un dispositivo para separar un componente de monomero del producto de polimero descargado desde la tapa 15 de extrusion, y se usa cuando es necesario retirar el componente de monomero del producto de polimero debido al uso pretendido del mismo.
El producto de polimero descargado de la tapa 15 de extrusion aumenta rapidamente la viscosidad del mismo debido a la separacion del fluido compresivo, y a la reduccion en la temperatura del mismo causada por la expansion adiabatica en el momento de la separacion.
Cuando el producto de polimero en estado de alta viscosidad se transporta o se agita con el fin de separar un monomero, se aplica una gran energia de cizalladura en el mismo que corta la cadena molecular del mismo y descompone el producto de polimero.
En el dispositivo 400 de separacion de monomero, el monomero se separa por corte de la resina (producto de polimero) descargada desde la tapa 15 de extrusion por medio de un peletizador 18 en estado de vacio para conformar la resina en microgranulos, evitando la descomposicion del polimero. El monomero separado se recoge mediante un dispositivo 19 de recogida de monomero.
En el caso en el que no se lleva a cabo la separacion del monomero (Realizacion 1), la cantidad del monomero polimerizable por apertura de anillo residual en el producto de polimero es menos de un 4 % en moles (40.000 ppm). En la Realizacion 4, la cantidad de monomero polimerizable por apertura de anillo residual se puede reducir a menos de un 0,5 % en moles (5000 ppm) llevando a cabo la separacion del monomero. El grado de vacio en el momento de la retirada del monomero es preferentemente 10 Torr (1,3 kPa) o inferior, mas preferentemente 1 (0,13 kPa) Torr o inferior.
La cantidad del monomero residual se puede determinar mediante un metodo de medicion de la cantidad de lactida descrito en "Voluntary standard associated with food packaging formed of a synthetic resin, such as polyolefine", 3s edicion revisada, suplemento de junio de 2004, Parte 3, Hygienic test method, pag. 13.
Ejemplos
En lo sucesivo en el presente documento, la presente realizacion se explica mas especificamente a traves de Ejemplos. Sin embargo, no se deberia interpretar que los Ejemplos limitan el alcance de la presente invencion de ningun modo.
Se ha de observar que el peso molecular del polimero obtenido en los Ejemplos y los Ejemplos Comparativos, la tasa de polimerizacion del monomero en los mismos, la cantidad de monomero residual en el polimero obtenido los mismos, la proporcion de alimentacion los mismos, la productividad continua y el valor de indice de amarillo del polimero obtenido en los mismos, se determinaron de las siguientes formas.
<Medicion del peso molecular del polimero>
El peso molecular del polimero se midio mediante cromatografia de permeacion en gel (GPC) en las siguientes condiciones.
Aparato: GPC-8020 (producto de TOSOH CORPORATION)
Columna: TSK G2000HXL y G4000HXL (producto de TOSOH CORPORATION)
Temperatura: 40 °C Disolvente: tetrahidrofurano (THF)
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Caudal: 1,0 ml/min
Se inyecto un polimero (1 ml) que tiene una concentracion de un 0,5 % en masa para medir la distribucion de peso molecular del polimero en las condiciones anteriores. El peso molecular promedio en numero Mn y el peso molecular promedio en peso Mw del polimero se calcularon a partir de la distribucion de peso molecular del polimero medida en las condiciones mencionadas anteriormente usando una curva de calibracion de peso molecular preparada con una muestra convencional de poliestireno monodisperso. La distribucion de peso molecular es el valor obtenido por division de Mw por Mn.
<Productividad continua>
Despues de operar continuamente el aparato de produccion de polimero como se ilustra en las Figuras 3A y 3B, la extrusora se desmantelo, y se evaluaron si se habia depositado producto de gelificacion o no en el husillo, el tubo individual, o las partes de los engranajes, y se evaluaron basandose en los siguientes criterios. Se ha de observar que en el caso en el que la uniformidad del polimero es mala, se depositaron sustancias de gel en el interior del dispositivo, y por lo tanto el aparato no se pudo operar de forma continua.
[Criterios de evaluacion]
A: No existe ninguna deposicion por gelificacion despues de una operacion continua durante 24 horas o mas.
B: No existe ninguna deposicion por gelificacion despues de una operacion continua durante 12 horas o mas pero menos de 24 horas.
C: Existe deposicion por gelificacion despues de una operacion continua de menos de 12 horas.
<Tasa de polimerizacion de monomero>
La tasa de polimerizacion del monomero se determino mediante la siguiente formula. Tasa de polimerizacion de monomero (% en moles) = 100 -cantidad de monomero sin reaccionar (% en moles).
En el caso de acido polilactico, la cantidad de monomero sin reaccionar (% en moles) se determino calculando la proporcion del area de pico del cuadruplete atribuido a la lactida (4,98 ppm a 5,05 ppm) con respecto al area de pico del cuadruplete atribuido al acido polilactico (5,10 ppm a 5,20 ppm) por medio de un aparato de resonancia magnetica nuclear (JNM-AL300, de JEOL Ltd.) en cloroformo deuterado, y multiplicando el valor calculado por 100.
En el caso de policaprolactona, la cantidad de monomero sin reaccionar (% en moles) se determino calculando la proporcion del area de pico del triplete atribuido a la caprolactona (4,22 ppm a 4,25 ppm) con respecto al area de pico del triplete atribuido a la policaprolactona (4,04 ppm a 4,08 ppm) por medio de un aparato de resonancia magnetica nuclear (JNM-AL300, de JEOL Ltd.) en cloroformo deuterado, y multiplicando el valor calculado por 100.
En el caso de policarbonato, la cantidad de monomero sin reaccionar (% en moles) se determino calculando la proporcion del area de pico del single que atribuido al carbonato de etileno (4,54 ppm) con respecto al area de pico del cuadruplete atribuido al policarbonato (4,22 ppm a 4,25 ppm) por medio de un aparato de resonancia magnetica nuclear (JNM-AL300, de JEOL Ltd.) en cloroformo deuterado, y multiplicando el valor calculado por 100.
<Proporcion de alimentacion>
La proporcion de alimentacion (proporcion de mezcla) es una proporcion (velocidad de alimentacion de las materias primas/velocidad de alimentacion del fluido compresivo) de la velocidad de alimentacion de la materia prima con respecto a la velocidad de alimentacion del fluido compresivo. Por ejemplo, en el aparato 100 de produccion de polimero que se ilustra en la Figura 3A, se midieron la cantidad de alimentacion de las materias primas desde la bomba 10 de alimentacion por minuto y la del fluido compresivo desde la bomba 8 de medicion por minuto usando balanzas, para determinar de ese modo la cantidad de alimentacion por tasa de suministro por cada velocidad de rotacion. La velocidad de rotacion de la materia prima que suministra la bomba y la del fluido compresivo que suministra la bomba se ajustaron con inversores para dar de ese modo una proporcion de alimentacion predeterminada.
<Cantidad de monomero residual>
La cantidad de monomero residual en la composicion de poliester alifatico obtenida, tal como una composicion de acido polilactico, se midio de acuerdo con el metodo de medicion de la cantidad de lactida que se describe en "Voluntary standard associated with food packaging formed of a synthetic resin, such as polyolefine", 3s edicion revisada, suplemento de junio de 2004, Parte 3, Hygienic test method, pag. 13. Especificamente, la composicion de poliester alifatico, tal como una composicion de acido polilactico, se disolvio homogeneamente en diclorometano. A la solucion resultante, se anadio una solucion mixta de acetona y ciclohexano, para redepositar la composicion. El liquido sobrenadante que se obtuvo se proporciono a un cromatografo de gases (GC) equipado con un detector por ionizacion de llama (FID) para separar los residuos de monomero (por ejemplo, lactida y glicolido). Los residuos de
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monomero separados se sometieron a determinacion cuantitativa mediante un metodo de referenda interna, para medir de ese modo la cantidad de residuos de monomero en la composicion de poliester alifatico, tal como la composicion de acido polilactico. Se ha de observar que la medicion de la cromatografia de gases (GC) se puede llevar a cabo en las siguientes condiciones. El termino "ppm" representado en cada tabla indica una fraccion en masa.
[Condiciones de medicion de GC]
Columna: columna capilar (Agilent J&W GC Column-DB-17ms, fabricada por Agilent Technologies, 30 m (longitud) x 0,25 mm (diametro interno), espesor de pelicula: 0,25 pm)
Referencia interna: 2,6-dimetil-Y-pirona Caudal de la columna: 1,8 ml/min
Temperatura de la columna: 50 °C durante 1 minuto, calentamiento a una velocidad de calentamiento constante de 25 °C/min hasta 320 °C, reteniendo la temperatura a 320 °C durante 5 minutos Detector: ionizacion de llama (FID)
<Valor de indice de amarillo (YI)>
Se preparo un microgranulo de resina de 2 mm de grosor del producto de polimero obtenido, y se midio el valor de YI del mismo por medicion del microgranulo por medio de una computadora de color SM (fabricada por Suga Test Instruments Co., Ltd.) de acuerdo con la norma JIS-K7103. El resultado se evaluo basandose en los siguientes criterios.
[Criterios de evaluacion]
A: el valor de YI fue 2,0 o menos
B: el valor de YI fue mayor de 2,0 pero 5,0 o menos
C: el valor de YI fue mayor de 5,0
Ejemplo 1
Se llevo a cabo la polimerizacion por apertura de anillo de L-lactida por medio del aparato 100 de produccion de polimero que se ilustra en las Figuras 3A y 3B. Se explica la estructura del aparato de produccion de polimero. Tanque 1, Alimentador 2 de dosificacion:
Bomba de embolo NP-S462, fabricada por Nihon Seimitsu Kagaku Co., Ltd.
El tanque 1 se cargo con L-lactida (fabricante: Purac, punto de fusion: 100 °C).
Tanque 3, Alimentador 4 de Dosificacion:
Bomba de HPLC inteligente (PU-2080), fabricada por JASCO Corporation
El tanque 3 se cargo con alcohol laurilico como iniciador.
Tanque 5, Bomba 6 de Dosificacion: no se usa en el Ejemplo 1 Tanque 7: cilindro de gas de acido carbonico Tanque 11, Bomba 12 de Dosificacion:
Bomba de HPLC inteligente (PU-2080), fabricada por JASCO Corporation
El tanque 11 se cargo con 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU, fabricante: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)(catalizador organico). Unidad 9e de Introduccion: no se usa en el Ejemplo 1.
Unidad 14 de reaccion
Dispositivo A: mezcladora/dispositivo de agitacion en tanque (dispositivo de agitacion impulsado)
Diametro interno del tanque: 100 mm Longitud del tanque: 200 mm Temperatura del tanque: 100 °C Velocidad rotacional: 30 rpm
Dispositivo B: dispositivo de refrigeracion/intercambiador de calor de doble conducto
Diametro interno: 14,3 mm
Diametro interno de la camisa: 43,0 mm
Longitud del intercambiador de calor: 150 mm
El Dispositivo A y el Dispositivo B se conectan con conductos (un primer conducto 31a y un segundo conducto 31b) de modo que se pueda hacer circular el fluido, y el Dispositivo A, el Dispositivo B, y los conductos constituyen la
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unidad 14a de circulacion (Dispositivo C en la Tabla 2: con circulacion).
Dispositivos C a E: no se usan en el Ejemplo 1.
En el Ejemplo 1, el dispositivo de agitacion impulsado (Dispositivo A de la Figura 3) y el dispositivo de refrigeracion (Dispositivo B de la Figura 3) se operaron en las condiciones de ajuste descritas anteriormente (n.° 1 de Tabla 2).
En primer lugar, el alimentador 2 de medicion se opero para suministrar L-lactida en estado fundido en el tanque 1 a la unidad 9 de contacto a una tasa constante. El alimentador 4 de medicion se opero para suministrar alcohol laurilico en el tanque 3 a la unidad 9 de contacto a una tasa constante de forma que la cantidad suministrada de alcohol laurilico fuera de 0,15 mol con respecto a 99,85 mol de la cantidad suministrada de L-lactida. La bomba 8 de medicion se opero para suministrar acido carbonico gaseoso (dioxido de carbono) que sirvio como fluido compresivo desde el tanque 7 de forma que la tasa de alimentacion fuera de 10. La valvula de la tapa 15 de extrusion se ajusto de modo que la presion interna del vaso de la unidad 9 de contacto fuera de 15 MPa. Posteriormente, la bomba 12 de medicion se opero para suministrar el catalizador organico (DBU) en el tanque 11 desde el puerto de entrada 13c a una tasa constante de forma que el catalizador organico fuera 0,1 mol con respecto a 99,9 mol de la L-lactida. Como resultado, las materias primas tales como la L-lactida, y el alcohol laurilico, el fluido compresivo, y el DBU suministrados cada uno desde el tanque respectivo se pusieron en contacto entre si continuamente, y se mezclaron con una pala de agitacion, para iniciar ese modo la polimerizacion por apertura de anillo de la L-lactida.
Posteriormente, el polimero (acido polilactico en el Ejemplo 1) que se habia empezado a polimerizar en el puerto de entrada 13c se envio a la unidad 14a de circulacion mediante la bomba 10 de alimentacion. En la unidad 14a de circulacion, se continuo polimerizando el polimero con circulacion. El exceso de calor generado durante la reaccion se refrigero mediante el dispositivo de refrigeracion. Despues de hacer circular el polimero durante un periodo predeterminado, el polimero se descargo desde el puerto de salida 21 de la tapa 15 de extrusion. En este caso, el tiempo de retencion promedio de las materias primas desde el puerto de entrada 13c hasta la descarga se ajusto a aproximadamente 60 minutos. El producto de polimero obtenido se sometio a las mediciones de propiedades fisicas (Mn, Mw/Mn, y tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y la evaluacion de la productividad continua y el indice amarillo mediante los metodos mencionados anteriormente. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplos 2 a 12 y Ejemplos Comparativos 1 a 4
Los productos de polimero de los Ejemplos 2 a 12 se obtuvieron de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la combinacion del Dispositivo A al Dispositivo E (un dispositivo de agitacion, un dispositivo de refrigeracion, una extrusora) proporcionada en la unidad 14 de reaccion se cambiaron como representan los numeros 2 a 12 de la Tabla 2, respectivamente.
Los productos de polimero de los Ejemplos Comparativos 1 a 4 se obtuvieron de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la combinacion del Dispositivo A al Dispositivo E (un dispositivo de agitacion, un dispositivo de refrigeracion, una extrusora) proporcionada en la unidad 14 de reaccion se cambiaron como representan los numeros 13 a 16 de la Tabla 2, respectivamente.
Ejemplo Comparativo 5
El producto de polimero del Ejemplo Comparativo 5 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la combinacion del Dispositivo A al Dispositivo E (un dispositivo de agitacion, un dispositivo de refrigeracion, una extrusora) proporcionada en la unidad 14 de reaccion se cambio como representa el n.° 17 de la Tabla 2, y la proporcion de alimentacion se cambio a 1.500.
Ejemplo 13
El producto de polimero del Ejemplo 13 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la unidad 14a de circulacion se cambio por la unidad 14a de circulacion espiral ilustrada en la Figura 8 (Realizacion D de la unidad de circulacion descrita posteriormente).
A continuacion, las realizaciones de la unidad 14 de reaccion se resumen en la Tabla 2. Se ha de observar que el Dispositivo A al Dispositivo E de la Tabla 2 corresponden al Dispositivo A al Dispositivo E de la Figura 3B, respectivamente. La unidad 14 de reaccion en la que el Dispositivo C no se uso fue la unidad 14 de reaccion en la que la parte del Dispositivo C fue un conducto para formar una unidad de circulacion.
Dispositivo A Dispositivo B Dispositivo C Dispositivo D Dispositivo E
n.° 1
dispositivo de agitacion impulsado dispositivo de refrigeracion con circulacion
n.° 2
agitador de doble husillo dispositivo de refrigeracion con circulacion
n.° 3
mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion con circulacion
n.° 4
dispositivo de agitacion impulsado mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion
n.° 5
agitador de doble husillo mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion
n.° 6
mezcladora estatica mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion
n.° 7
mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion dispositivo de reaccion de tubo de diametro ancho bomba de engranaje dispositivo de agitacion impulsado
n.° 8
mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion dispositivo de reaccion de tubo bomba de engranaje agitador de doble husillo
n.° 9
mezcladora estatica dispositivo de reaccion de amasado biaxial dispositivo de refrigeracion bomba de engranaje mezcladora estatica
n.° 10
agitador de doble husillo mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion extrusora de husillo individual
n.° 11
mezcladora estatica mezcladora estatica dispositivo de refrigeracion extrusora de doble husillo
n.° 12
con circulacion
n.° 13
dispositivo de reaccion de tubo de diametro ancho dispositivo de refrigeracion
n.° 14
dispositivo de agitacion impulsado dispositivo de refrigeracion sin circulacion
n.° 15
mezcladora estatica sin circulacion
n.° 16
dispositivo de agitacion impulsado sin circulacion bomba de engranaje dispositivo de agitacion impulsado
n.° 17
dispositivo de agitacion impulsado sin circulacion
Las estructuras especificas de los Dispositivos A a E son las que siguen a continuacion:
5 Dispositivo de agitacion impulsado: dispositivo identico al Dispositivo A del Ejemplo 1 Dispositivo de refrigeracion: dispositivo identico al Dispositivo B del Ejemplo 1 Bomba de engranaje: SBJ50, fabricada por Shimadzu Mectem, Inc.
Cantidad de expulsion: 50 cc/rev
Velocidad rotacional: ajustada de modo que la presion en el puerto de entrada de la bomba fuera de 15 MPa 10 Extrusora de doble husillo: TEX30, fabricada por The Japan Steel Works, Ltd. Los husillos engranan cada uno entre si
Diametro de cilindro: 30 mm Direcciones rotacionales biaxiales identicas Velocidad rotacional: 100 rpm
15 Extrusora de husillo individual: extrusora MFC, fabricada por Kawata Mfg Co., Ltd.
Diametro de cilindro: 30 mm Velocidad rotacional: 100 rpm
Agitador de doble husillo: los husillos engranan entre si
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Diametro de cilindro: 30 mm Direcciones rotacionales biaxiales identicas Velocidad rotacional: 30 rpm
Mezcladora estatica: mezcladora N10, fabricada por Noritake Co., Limited Numero de elementos: 12
Dispositivo de reaccion de amasado biaxial: amasadora KRC, fabricada por KURIMOTO, LTD.
Los husillos engranan entre si Diametro de cilindro: 25 mm Direcciones rotacionales biaxiales opuestas Velocidad rotacional: 60 rpm Dispositivo de reaccion de tubo:
Diametro interno: 14,3 mm
Dispositivo de reaccion de tubo de diametro ancho:
Diametro interno: 32,9 mm
A continuacion, la realizacion de la unidad 14a de circulacion se describe posteriormente.
<Realizacion de la unidad de circulacion>
A: el segundo conducto 31b se proporciono para conseguir 0 = 90° en la Figura 7.
B: como en la Figura 6, el segundo conducto 31b se proporciono para conseguir 0 = 0° en la Figura 7.
C: el segundo conducto 31b se proporciono para conseguir 0 = 45° en la Figura 7.
D: como se ilustra en la Figura 8, parte del segundo conducto 31 b se dispuso de forma espiral.
Se ha de observar que en las Figuras 6 a 8, las descripciones del Dispositivo A, el Dispositivo B, y el Dispositivo C de la Figura 3B se omiten. Sin embargo, en realidad, el Dispositivo A, el Dispositivo B, y el Dispositivo C se proporcionan en las mismas basandose en la Tabla 2.
A continuacion, cada uno de los productos de polimero obtenido en los Ejemplos 2 a 13 se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 a 5.
Ademas, cada uno de los productos de polimero obtenido en los Ejemplos Comparativos 1 a 5 se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 12.
Ejemplo 14
El producto de polimero del Ejemplo 14 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que el catalizador y el monomero se midieron y se mezclaron en el tanque de monomero. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 6.
Ejemplo 15
El producto de polimero del Ejemplo 15 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la temperatura de reaccion se cambio como se representa en la Tabla 6. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 6.
Ejemplo 16
El producto de polimero del Ejemplo 16 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la presion de reaccion se cambio como se representa en la Tabla 6. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 6.
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El producto de polimero del Ejemplo 17 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que el catalizador para uso y la temperatura de reaccion se cambiaron como se representa en la Tabla 6. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 6.
Ejemplo 18
El producto de polimero del Ejemplo 18 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que el monomero para uso se cambio como se representa en la Tabla 6. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 6.
Ejemplo 19
El producto de polimero del Ejemplo 19 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que el monomero para uso se cambio como se representa en la Tabla 6. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 6.
Ejemplo 20
El producto de polimero del Ejemplo 20 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la unidad 14a de circulacion se cambio por la unidad 14a de circulacion que incluye el vector de direccion horizontal (Realizacion B de la unidad de circulacion) ilustrada en la Figura 6. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 7.
Ejemplo 21
El producto de polimero del Ejemplo 21 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que la unidad 14a de circulacion se cambio por la unidad 14a de circulacion (Realizacion C de la unidad de circulacion) que incluye el vector de direccion de 0 = 45° ilustrada en la Figura 7.
El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 7.
Ejemplo 22
El producto de polimero del Ejemplo 22 se sintetizo retirando el monomero residual por medio del aparato de produccion de polimero equipado con el dispositivo 400 de retirada de monomero ilustrado en la Figura 9.
A continuacion se describe la estructura del dispositivo 400 de retirada de monomero.
Peletizador 18: peletizador de corte en caliente aereo
Dispositivo de recuperacion de monomero: intercambiador de calor de placas de 2,0 m2 Bomba de vacio: bomba de vacio rotatoria de aceite
y su inicial para refrigerar el dispositivo de recuperacion de monomero, se uso refrigeracion con agua a 10 °C. El grado de vacio del peletizador se confirmo que fuera 1,0 Torr (0,13 kPa) o inferior por medio de un manometro de mercurio.
El producto de polimero se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que se uso el dispositivo 400 de retirada de monomero mencionado anteriormente conectado a la tapa 15 de extrusion. El producto de polimero obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 7.
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Se produjo un producto complejo por medio del sistema 300 de produccion de complejo ilustrado en la Figura 5. Uno de los aparatos 100 de produccion de polimero del sistema 300 de produccion de complejo se denomina aparato 100 de produccion de polimero del Sistema 1, y el otro se denomina aparato 100 de produccion de polimero del Sistema 2.
A continuacion se describe la estructura del sistema 300 de produccion de complejo.
Aparato 100 de produccion de polimero (Sistema 1, 2): se uso un aparato de produccion de polimero identico al usado en el Ejemplo 1.
Dispositivo 41 de mezcla: dispositivo de agitacion biaxial equipado con husillos engranados entre si Diametro interno de cilindro: 40 mm Direcciones rotacionales biaxiales identicas Velocidad rotacional: 30 rpm
Se polimerizo L-lactida en el aparato 100 de produccion de polimero del Sistema 1 de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que el monomero para uso y la tasa de alimentacion de monomero se cambiaron como se representa en la Tabla 8. Se ha de observar que la tasa de alimentacion de monomero es una velocidad de suministro con la que el monomero se suministra desde el tanque 1 a la unidad 9 de contacto. Al mismo tiempo, se polimerizo D-lactida en el aparato 100 de produccion de polimero del Sistema 2 de la misma forma que en el Ejemplo 1, con la condicion de que el monomero para uso y la tasa de alimentacion de monomero se cambiaron como se representa en la Tabla 8. Cada producto de polimero (poli L-lactida, poli D-lactida) obtenido en cada aparato 100 de produccion de polimero se suministro de forma continua directamente al dispositivo 41 de mezcla mediante la respectiva bomba de medicion en estado fundido en presencia de fluido compresivo. Los productos de polimero se mezclaron de forma continua en el dispositivo 41 de mezcla en las condiciones que se representan en la Tabla 8, para obtener ese modo un producto complejo PP (acido polilactico formando un estereocomplejo).
El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 8.
Ejemplo 24
El producto complejo del Ejemplo 24 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 23, con la condicion de que el monomero para uso y la velocidad de alimentacion de monomero se cambiaron como se representa en la Tabla 8.
El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 8.
Ejemplo 25
El producto complejo del Ejemplo 25 se obtuvo de la misma forma que en el Ejemplo 23, con la condicion de que el catalizador para uso y la temperatura de reaccion se cambiaron como se representa en la Tabla 9.
El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 9.
Ejemplo 26
El producto complejo del Ejemplo 26 se obtuvo por medio del sistema de produccion de complejo que se ilustra en la Figura 10B de la misma forma que en el Ejemplo 25, con la condicion de que el monomero se retiro por medio del mismo dispositivo 400 de retirada de monomero que el usado en el Ejemplo 22.
El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 9.
Ejemplo 27
El complejo se produjo por medio del sistema 200 de produccion de complejo que se ilustra en las Figuras 4A y 4B. El sistema 200 de produccion de complejo de la Figura 4A tiene una estructura en la que los aparatos de produccion de polimero de la Figura 3A estan conectados en serie, y el aparato 100 de produccion de polimero de la Figura 4B
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es el aparato de produccion de polimero de la Figura 3A. A continuacion se describe la estructura del sistema 200 de produccion de complejo.
Tanque 1, Alimentador 2 de medicion:
Bomba de embolo NP-S462, fabricada por Nihon Seimitsu Kagaku Co., Ltd.
El tanque 1 se cambio con una mezcla que contenia L-lactida, que sirvio como monomero polimerizable por apertura
de anillo, en estado fundido, y alcohol laurilico que sirvio como iniciador en una proporcion molar de 99,85:0,15.
Tanque 3, Alimentador 4 de medicion: no se usa en el Ejemplo 27
Tanque 5, Bomba 6 de medicion: no se usa en el Ejemplo 27
Tanque 7: cilindro de acido carbonico gaseoso
Tanque 127: cilindro de acido carbonico gaseoso
Tanque 121, Alimentador 122 de medicion: bomba de embolo NP-S462, fabricada por Nihon Seimitsu Kagaku Co., Ltd.
El tanque 121 se cargo con D-lactida en estado fundido como segundo monomero polimerizable por apertura de anillo.
Tanque 11, Bomba 12 de medicion: bomba de HPLC inteligente (PU-2080), fabricada por JASCO Corporation El tanque 11 se cargo con DBU (catalizador organico).
Unidad 9 de contacto: dispositivo de agitacion biaxial equipado con husillos engranados entre si Diametro interno de cilindro: 30 mm Direcciones rotacionales biaxiales identicas Velocidad rotacional: 30 rpm
Unidad 29 de contacto: dispositivo de agitacion biaxial equipado con husillos engranados entre si
Diametro interno de cilindro: 30 mm
Direcciones rotacionales biaxiales identicas
Velocidad rotacional: 30 rpm
Puerto de entrada 9e: no se usa en el Ejemplo 27
Unidad 14 de reaccion: se uso una unidad identica a la usada en el Ejemplo 1.
Unidad 33 de reaccion: se uso una unidad identica a la unidad 14 de reaccion del Ejemplo 1.
El alimentador 2 de medicion se opero para suministrar la mezcla de L-lactida y alcohol laurilico en el tanque 1 al vaso de la unidad 9 de contacto con un caudal de 4 g/min (tasa de alimentacion de monomero). La bomba 8 de medicion se opero para suministrar continuamente el acido carbonico gaseoso en el tanque 7 a la unidad 9 de contacto de una forma tal que la proporcion de alimentacion fuera de 10. Como resultado, las materias primas, tales como la L-lactida y el alcohol laurilico, y el fluido compresivo se pusieron en contacto entre si de forma continua en la unidad 9 de contacto, y se fundieron las materias primas.
Las materias primas fundidas en la unidad 9 de contacto se enviaron a la unidad 14a de circulacion de la unidad 14 de reaccion mediante la bomba 10 de alimentacion. Mientras tanto, la bomba 12 de medicion se opero para suministrar el catalizador de polimerizacion (DBU) almacenado en el tanque 11 a la unidad 14 la reaccion de una forma tal que la cantidad del mismo fuera de 99,9:0,1 (proporcion molar) con respecto a la cantidad suministrada de la L-lactida. Como resultado, la L-lactida se polimerizo a traves de polimerizacion por apertura de anillo en presencia de DBU en la unidad 14 de reaccion.
Ademas, el alimentador 122 de medicion se opero para suministrar constantemente D-lactida que sirvio como el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo en el tanque 121 al vaso de la unidad 29 de contacto con una tasa de 4 g/min (tasa de alimentacion de monomero). Ademas, la bomba 128 de medicion se opero para suministrar de forma continua el acido carbonico gaseoso en el tanque 127 al vaso de la unidad 29 de contacto de una forma tal que la cantidad de acido carbonico gaseoso fuera de 5 partes en masa con respecto a 100 partes en masa de la cantidad suministrada de la D-lactida. Como resultado, la D-lactida y el fluido compresivo se pusieron en contacto entre si de forma continua en la unidad 29 de contacto, para fundir la D-lactida.
El producto de polimero (acido L-polilactico) en estado fundido, que fue un producto intermedio, y se obtuvo a traves de la polimerizacion en la unidad 14 de reaccion, y la D-lactida fundida en la unidad 29 de contacto se introdujeron en la unidad 33 de reaccion. Como resultado, el producto de polimero (acido L-polilactico) que sirvio como producto intermedio, y el segundo monomero polimerizable por apertura de anillo (D-lactida) se polimerizaron en la unidad 33 de reaccion.
Se ha de observar que, en el Ejemplo 27, la presion interna se ajusto a 15 MPa por ajuste de la apertura y el cierre de la valvula 34 de control. La temperatura del vaso de la unidad (9, 29) de contacto fue 100 °C en el puerto de entrada de la misma, y 100 °C en el puerto de salida de la misma. La temperatura de la unidad (14, 33) de reaccion fue 100 °C tanto en el puerto de entrada como en el puerto de salida. Ademas, el tiempo de retencion promedio de cada material en la unidad (9, 29) de contacto, o la unidad (14, 33) de reaccion se ajusto a 60 minutos mediante el ajuste del sistema de conductos de la unidad (9, 29) de contacto o la unidad (14, 33) de reaccion y la longitud del
5
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35
mismo.
La valvula 34 de control de presion se proporciono en el margen de la unidad 33 de reaccion. El producto complejo PP (acido polilactico que forma un estereocomplejo) se descargo de forma continua desde la valvula 34 de control de presion.
El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 10.
Ejemplo 28
El producto complejo del Ejemplo 28 se obtuvo como producto de polimero final de la misma forma que en el Ejemplo 27, con la condicion de que el monomero para uso se cambio como se representa en la Tabla 10. El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 10.
Ejemplo 29
El producto complejo del Ejemplo 29 se obtuvo como producto de polimero final de la misma forma que en el Ejemplo 27, con la condicion de que el catalizador para uso y la temperatura de reaccion se cambiaron como se representa en la Tabla 11. El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 11.
Ejemplo 30
El producto complejo del Ejemplo 30 se obtuvo como producto de polimero final de la misma forma que en el Ejemplo 29, con la condicion de que se uso el sistema de produccion de complejo que se ilustra en la Figura 10A, y el monomero se retiro por medio del mismo dispositivo 400 de retirada del monomero que el del Ejemplo 22.
El producto complejo obtenido se sometio a la medicion de las propiedades fisicas del mismo (Mn, Mw/Mn, tasa de polimerizacion) y la cantidad de monomero residual, y las evaluaciones de la productividad continua y el indice de amarillo de la misma forma que en el Ejemplo 1. Los resultados se presentan en la Tabla 11.
Tabla 3
Ej.1 Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. 5 Ej. 6
Monomero
Lactida Lactida Lactida Lactida Lactida Lactida
Catalizador
DBU DBU DBU DBU DBU DBU
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
100 100 100 100 100 100
Presion de reaccion (MPa)
15 15 15 15 15 15
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60 60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1 2 3 4 5 6
Realizacion de unidad de circulacion
A A A A A A
Mn
80.000 80.000 82.000 82.000 82.000 84.000
Mw/Mn
1,7 1,8 1,7 1,6 1,6 1,5
Ej.1 Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. 5 Ej. 6
Cantidad de monomero residual (ppm)
21.000 20.000 13.000 9.000 10.000 4.000
Tasa de polimerizacion (%)
98 98 99 99 99 100
Productividad continua
B B B B B B
indice de amarillo
B B B B B A
Retirada de monomero
No No No No No No
Tabla 4
Ej. 7 Ej. 8 Ej.9 Ej. 10 Ej. 11 Ej. 12
Monomero
Lactida Lactida Lactida Lactida Lactida Lactida
Catalizador
DBU DBU DBU DBU DBU DBU
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
100 100 100 100 100 100
Presion de reaccion (MPa)
15 15 15 15 15 15
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60 60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
7 8 9 10 11 12
Realizacion de unidad de circulacion
A A A A A A
Mn
84.000 81.000 82.000 85.000 88.000 82.000
Mw/Mn
1,5 1,5 1,5 1,4 1,4 1,5
Tasa de polimerizacion (%)
99 100 100 99 100 99
Cantidad de monomero residual (ppm)
14.000 4.500 4.500 9.000 4.000 13.000
Productividad continua
B B B B A B
Indice de amarillo
B A B A A B
Retirada de monomero
No No No No No No
Tabla 5
Ej. 13
Monomero
Lactida
Catalizador
DBU
Iniciador
Alcohol
laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15
Proporcion de alimentacion
10
Temp. de reaccion (°C)
100
Presion de reaccion (MPa)
15
Ej. 13
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1
Realizacion de unidad de circulacion
D
Mn
80.000
Mw/Mn
1,6
Tasa de polimerizacion (%)
100
Cantidad de monomero residual (ppm)
4.000
Productividad continua
B
Indice de amarillo
B
Retirada de monomero
No
Tabla 6
Ej. 14 Ej. 15 Ej. 16 Ej. 17 Ej. 18 Ej.19
Monomero
Lactida Lactida Lactida Lactida £-caprolactona Carbonato de etileno
Catalizador
DBU DBU DBU Estano DBU DBU
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
100 80 100 150 100 100
Presion de reaccion (MPa)
15 15 10 15 15 15
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60 60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1 1 1 1 1 1
Realizacion de unidad de circulacion
A A A A A A
Mn
81.000 80.000 80.000 81.000 80.000 82.000
Mw/Mn
1,6 1,6 1,7 1,6 1,5 1,5
Tasa de polimerizacion (%)
98 98 99 98 99 98
Cantidad de monomero residual (ppm)
19.000 20.000 12.000 17.500 8.000 17.000
Productividad continua
B B B B B B
indice de amarillo
B B A B B B
Retirada de monomero
No No No No No No
Ej. 20 Ej. 21 Ej. 22
Monomero
Lactida Lactida Lactida
Catalizador
DBU DBU DBU
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
100 100 100
Presion de reaccion (MPa)
15 15 15
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1 1 1
Realizacion de unidad de circulacion
B C A
Mn
80.000 80.000 80.000
Mw/Mn
1,7 1,6 1,7
Tasa de polimerizacion (%)
95 96 100
Cantidad de monomero residual (ppm)
51.000 38.000 400
Productividad continua
B B B
Indice de amarillo
B B B
Retirada de monomero
No No Si
Tabla 8
Ej.23 Ej.24
Sistema 1
Sistema 2 Sistema 1 Sistema 2
Monomero
Lactida (L-) Lactida (D-) Lactida (L-) £-caprolactona
Etapa de polimerizacion
Catalizador DBU DBU DBU DBU
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
100 100 100 100
Presion de reaccion (MPa)
15 15 15 15
Velocidad de alimentacion de monomero (g/min)
200 200 600 200
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1 1 1 1
Realizacion de unidad de circulacion
A A A A
Ej.23 Ej.24
Sistema 1
Sistema 2 Sistema 1 Sistema 2
Monomero
Lactida (L-) Lactida (D-) Lactida (L-) £-caprolactona
Etapa de mezcla
Temp. de mezcla (°C) 100 100 100 100
Presion interna de cilindro (MPa)
15 15
Tiempo de retencion promedio (min)
10 10
Mn
80.000 81.000
Mw/Mn
1,8 1,7
Tasa de polimerizacion (%)
100 100
Cantidad de monomero residual (ppm)
4.500 4.000
Productividad continua
B B
Indice de amarillo
B B
Retirada de monomero
No No
Tabla 9
Ej.25 Ej.26
Sistema 1
Sistema 2 Sistema 1 Sistema 2
Monomero
Lactida (L-) Lactida (D-) Lactida (L-) £-caprolactona
Etapa de polimerizacion
Catalizador Estano Estano Estano Estano
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
150 150 150 150
Presion de reaccion (MPa)
15 15 15 15
Velocidad de alimentacion de monomero (g/min)
200 200 200 200
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1 1 1 1
Realizacion de unidad de circulacion
A A A A
Etapa de mezcla
Temp. de mezcla (°C) 150 150 150 150
Presion interna de cilindro (MPa)
15 15
Tiempo de retencion promedio (min)
10 10
Ej.25 Ej.26
Sistema 1
Sistema 2 Sistema 1 Sistema 2
Monomero
Lactida (L-) Lactida (D-) Lactida (L-) £-caprolactona
Mn
81.500 81.000
Mw/Mn
1,7 1,8
Tasa de polimerizacion (%)
98 100
Cantidad de monomero residual (ppm)
22.000 400
Productividad continua
B B
indice de amarillo
B B
Retirada de monomero
No Si
Tabla 10
Ej.27 Ej.28
Sistema 1
Sistema 2 Sistema 1 Sistema 2
Monomero
Lactida (L-) Lactida (D-) Lactida (L-) £-caprolactona
Etapa de polimerizacion
Catalizador DBU DBU DBU DBU
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
100 100 100 100
Presion de reaccion (MPa)
15 15 15 15
Velocidad de alimentacion de monomero (g/min)
4 4 4 4
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1 1 1 1
Realizacion de unidad de circulacion
A A A A
Mn
82.000 80.000
Mw/Mn
1,7 1,8
Tasa de polimerizacion (%)
100 100
Cantidad de monomero residual (ppm)
3.500 4.500
Productividad continua
B B
Indice de amarillo
B B
Retirada de monomero
No No
Ej.29 Ej.30
Sistema 1
Sistema 2 Sistema 1 Sistema 2
Monomero
Lactida (L-) Lactida (D-) Lactida (L-) £-caprolactona
Etapa de polimerizacion
Catalizador Estano Estano Estano Estano
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10
Temp. de reaccion (°C)
150 150 150 150
Presion de reaccion (MPa)
15 15 15 15
Velocidad de alimentacion de monomero (g/min)
4 4 4 4
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
60 60 60 60
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
1 1 1 1
Realizacion de unidad de circulacion
A A A A
Mn
80.000 80.000
Mw/Mn
1,7 1,8
Tasa de polimerizacion (%)
98 100
Cantidad de monomero residual (ppm)
19.000 600
Productividad continua
B B
indice de amarillo
B B
Retirada de monomero
No Si
Tabla 12
Ej. Comp. 1 Ej. Comp. 2 Ej. Comp. 3 Ej. Comp. 4 Ej. Comp. 5
Monomero
Lactida Lactida Lactida Lactida Lactida
Catalizador
DBU DBU DBU DBU DBU
Iniciador
Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico Alcohol laurilico
Cantidad de iniciador (% en moles)
0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Proporcion de alimentacion
10 10 10 10 1500
Temp. de reaccion (°C)
100 100 100 100 100
Presion de reaccion (MPa)
10 a 20 10 a 20 15 10 a 20 10 a 20
Tiempo de retencion de reaccion promedio (min)
50 a 70 50 a 70 60 50 a 70 50 a 70
n.° de Realizacion de unidad de reaccion (Tabla 2)
13 14 15 17 16
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Ej. Comp. 1 Ej. Comp. 2 Ej. Comp. 3 Ej. Comp. 4 Ej. Comp. 5
Realizacion de unidad de circulacion
No No No No No
Mn
60.000 67.000 74.000 71.000 70.000
Mw/Mn
3,2 1,9 1,7 2,1 2,1
Tasa de polimerizacion (%)
72 78 86 87 87
Cantidad de monomero residual (ppm)
383.000 317.000 136.000 129.000 131.000
Productividad continua
C C C C C
Indice de amarillo
C C C C C
Retirada de monomero
No No No No No
En los Ejemplos Comparativos 1 a 5, la perdida de presion aumento junto con un aumento en el peso molecular del producto de reaccion, y por lo tanto la presion de reaccion y el tiempo de retencion no se pudieron controlar de forma apropiada. Como resultado, la tasa de polimerizacion se volvio un 90 % por inferior, o se produjo un fallo, tal como obstruccion, de modo que las condiciones de produccion no se pudieron llevar a cabo de forma excelente, ya que se uso el aparato que no tenia una unidad de circulacion.
Se descubrio, a partir de los resultados representados en las Tablas 3 a 12, que los Ejemplos 1 a 30 pudieron producir un excelente polimero con menos deposicion, y menos tintado, en comparacion con los Ejemplos Comparativos 1 a 5. Como se ha descrito anteriormente, el uso del aparato de produccion de polimero de la presente invencion realizo una operacion estable del aparato y mejoras en la tasa de polimerizacion y la productividad continua sin aumentar la presion interna del aparato debido al aumento en la viscosidad causado por el aumento de peso molecular, incluso cuando se produjo un polimero de alto peso molecular que tenia un peso molecular promedio en numero de 80.000 o mayor.
Las realizaciones de la presente invencion son, por ejemplo, como siguen a continuacion:
<1> Un aparato de produccion de polimero, que contiene:
una unidad de suministro que contiene una primera unidad de suministro configurada para suministrar materias primas que contienen al menos un monomero,
y una segunda unidad de suministro configurada para suministrar un fluido compresivo;
una unidad de contacto configurada para poner en contacto entre si el monomero suministrado desde la
primera unidad de suministro y el fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro; y
un puerto de salida configurado para descargar el producto de reaccion del monomero,
en el que la unidad de reaccion se proporciona entre la unidad de contacto y el puerto de salida, donde la
unidad de reaccion se configura para hacer pasar el monomero desde el lado de la unidad de contacto al lado
del puerto de salida, mientras se permite que el monomero lleve a cabo una reaccion de polimerizacion en
presencia del fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro, y
en el que la unidad de reaccion contiene al menos una unidad de circulacion que contiene un primer conducto
y un segundo conducto, donde el primer conducto es un conducto a traves del que se hace pasar un fluido
que contiene el monomero y el fluido compresivo desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de
salida, y el segundo conducto se configura para devolver el fluido desde un puerto de retorno proporcionado
en un lado aguas arriba de una unidad de extrusion a un puerto de entrada proporcionado en un lado aguas
arriba del puerto de retorno.
<2> El aparato de produccion de polimero de acuerdo con <1>, en el que la unidad de reaccion contiene la unidad de extrusion proporcionada mas adyacente al puerto de salida que la unidad de circulacion.
<3> El aparato de produccion de polimero de acuerdo con <1> o <2>, en el que se proporciona un dispositivo de refrigeracion configurado para refrigerar el fluido que pasa a traves del segundo conducto.
<4> El aparato de produccion de polimero de acuerdo con una cualquiera de <1> a <3>, en el que el primer conducto se dispone de una forma tal que el fluido que pasa a traves del segundo conducto tiene una componente de vector de direccion vertical.
<5> El aparato de produccion de polimero de acuerdo con una cualquiera de <1> a <4>, en el que el segundo conducto se dispone de una forma tal que el fluido que pasa a traves del segundo conducto tiene una componente de vector de direccion vertical.
<6> El aparato de produccion de polimero de acuerdo con una cualquiera de <1> a <5>, en el que se proporciona una unidad de retirada de monomero en un lado aguas abajo del puerto de salida, donde la unidad de retirada de monomero esta compuesta por un peletizador al vacio.
<7> Un metodo de produccion de polimero, que contiene:
hacer pasar un fluido compresivo y materias primas que incluyen un monomero, poniendose en contacto entre si de forma continua el fluido compresivo y las materias primas, desde un lado aguas arriba a un lado 5 aguas abajo, mientras se permite que el monomero lleve a cabo una reaccion de polimerizacion, y hacer
pasar desde el lado aguas abajo al lado aguas arriba, al menos una parte de un fluido que contiene las materias primas y el fluido compresivo, que se hace fluir hacia abajo al lado aguas abajo, para hacer circular de ese modo el fluido.
10 <8> El metodo de produccion de polimero de acuerdo con <7>, que contiene ademas retirar un monomero del
producto de polimero obtenido por medio de un peletizador al vacio.

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato de produccion de polimero, que comprende:
    una unidad de suministro que contiene una primera unidad de suministro configurada para suministrar materias primas que contienen al menos un monomero,
    y una segunda unidad de suministro configurada para suministrar un fluido compresivo;
    una unidad de contacto configurada para poner en contacto entre si el monomero suministrado desde la primera unidad de suministro y el fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro; y un puerto de salida configurado para descargar el producto de reaccion del monomero,
    en el que la unidad de reaccion se proporciona entre la unidad de contacto y el puerto de salida, donde la unidad de reaccion se configura para hacer pasar el monomero desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida, mientras se permite que el monomero lleve a cabo una reaccion de polimerizacion en presencia del fluido compresivo suministrado desde la segunda unidad de suministro, y
    en el que la unidad de reaccion contiene al menos una unidad de circulacion que contiene un primer conducto y un segundo conducto, donde el primer conducto es un conducto a traves del que se hace pasar un fluido que contiene el monomero y el fluido compresivo desde el lado de la unidad de contacto al lado del puerto de salida, y el segundo conducto se configura para devolver el fluido desde un puerto de retorno proporcionado en un lado aguas arriba de una unidad de extrusion a un puerto de entrada proporcionado en un lado aguas arriba del puerto de retorno.
  2. 2. El aparato de produccion de polimero de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la unidad de reaccion contiene la unidad de extrusion proporcionada mas adyacente al puerto de salida que la unidad de circulacion.
  3. 3. El aparato de produccion de polimero de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que se proporciona un dispositivo de refrigeracion configurado para refrigerar el fluido que pasa a traves del segundo conducto.
  4. 4. El aparato de produccion de polimero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el primer conducto se dispone de una forma tal que el fluido que pasa a traves del segundo conducto tiene una componente de vector de direccion vertical.
  5. 5. El aparato de produccion de polimero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el segundo conducto se dispone de una forma tal que el fluido que pasa a traves del segundo conducto tiene una componente de vector de direccion vertical.
  6. 6. El aparato de produccion de polimero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que se proporciona una unidad de retirada de monomero en un lado aguas abajo del puerto de salida, donde la unidad de retirada de monomero esta compuesta por un peletizador al vacio.
  7. 7. Un metodo de produccion de polimero, que comprende:
    hacer pasar un fluido compresivo y materias primas que incluyen un monomero, poniendose en contacto entre si de forma continua el fluido compresivo y las materias primas, desde un lado aguas arriba a un lado aguas abajo, mientras se permite que el monomero lleve a cabo una reaccion de polimerizacion, y hacer pasar desde el lado aguas abajo al lado aguas arriba, al menos una parte de un fluido que contiene las materias primas y el fluido compresivo, que se hace fluir hacia abajo al lado aguas abajo, para hacer circular de ese modo el fluido.
  8. 8. El metodo de produccion de polimero de acuerdo con la reivindicacion 7, que comprende ademas retirar un monomero del producto de polimero obtenido por medio de un peletizador al vacio.
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