MXPA02004706A - Procedimiento para estabilizar compuestos de siloxano. - Google Patents

Abstract

Un metodo para estabilizar solventes de silicon para lavado en seco que contienen impurezas, que comprende poner en contacto el solvente de silicon con un adsorbente, un agente neutralizante o una combinacion de los mismos, para purificar el solvente y evitar el reequilibrio y la polimerizacion, y separar el solvente de silicon.

Description

PROCEDIMIENTO PARA ESTABILIZAR COMPUESTOS DE SILOXANO REFERENCIA CRUZADA Á SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud es una continuación en parte de la serie de E.U.A No. 09/438,069, presentada eMO de noviembre de 1999.

CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un procedimiento, más específicamente, a un procedimiento para estabilizar solventes de sllicón para lavado en seco que contienen impurezas acídicas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La tecnología actual de lavado en seco utiliza percloroetileno ("PERC") o materiales con base de petróleo como solvente de limpieza. El PERC tiene problemas de toxicidad y de olor. Los productos a base de petróleo no son tan efectivos con el PERC en la limpieza de prendas. Los siloxanos volátiles están siendo Introducidos en la industria del lavado en seco como una alternativa para el PERC. Sin embargo, existe la necesidad de estabilizar los solventes de siloxano para evitar la formación y la polimerización no deseadas de siloxano cíclico (D4). Anteriormente se han reportado métodos para purificar organopolisiloxanos, pero no se ha reportado ninguno para la purificación de ciertos siloxanos cíclicos (D5). Se han reportado métodos para purificar organopolisiloxanos utilizando metales elementales (ver el documento E.U.A. 5,245,067). Otras patentes describen la purificación de poliéter silicones poniéndolos en contacto con un ácido acuoso y removiendo los materiales olorosos que se forman (ver el documento E.U.A. 5,118,764), o la reacción con hidrógeno y un catalizador de hidrogenación (ver el documento E.U.A. 5,225,509). Se ha purificado hexametil disiloxano con tratamientos sucesivos con un catalizador de condensación, lavándolo con agua, separando las fases, destilando el siloxano, tratándolo con arcilla acida y después tratándolo con carbono activado (ver el documento E.U.A. 4,774,346). También se han purificado siloxanos poniéndolos en contacto con vapor y destilando las impurezas (ver el documento EP 543 665). Se reportó un método de desodorización utilizando carbono activo al cual se ha fijado un grupo funcional a través de un enlace de silanol (ver el documento E.U.A.5,238,899). Por último, se reportó un método para purificar aceite de silicón agregando al silicón un agente secante y un agente de adsorción, y pasando un gas inerte con bajo contenido de vapor de agua a través del sistema (ver el documento E.U.A.4,661 ,612).

Existe una necesidad de estabilizar el siloxano y suprimir el reequilibrio y la polimerización del siloxano volátil que contiene impurezas acídicas, que se utiliza en las aplicaciones de lavado en seco.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la presente invención describe un método para estabilizar solventes de silicón para lavado en seco, que pueden contener una impureza acídica no deseable capaz de causar la formación de siloxano cíclico, el método comprende poner en contacto el solvente de silicón con un adsorbente, un agente neutralizante o una combinación de los mismos, y separar el solvente de silicón. El procedimiento de la presente invención es efectivo para evitar la formación de ciertos siloxanos cíclicos (i.e., D4) que son indeseables en el solvente de silicón. Como se utiliza en la presente, los términos aD4", "D5" y "De" se refieren a siloxanos cíclicos que tienen la fórmula:-(R2SiO)x- en donde x es 4,5 ó 6 (es decir, es decametilciclopentasiloxano).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De preferencia, la primera modalidad preferida del método de la presente invención, comprende poner en contacto un solvente de silicón para lavado en seco que puede contener una impureza acídica indeseable capaz de causar la formación de siloxano cíclico, con un adsorbente, un agente neutralizante, o combinación de los mismos, y separar el solvente de silicón. De preferencia el solvente de silicón para lavado en seco es un siloxano volátil lineal, ramificado, cíclico o una combinación de los mismos. La cantidad de estas impurezas que pueden estar presentes en el solvente de siloxano sin evitar el reequilibrio, puede ser de hasta 0.1 partes en peso. Las impurezas pueden ser introducidas en los solventes de silicón durante la operación de lavado en seco, y si éstas no son removidas, podría tener lugar el reequilibrio y la polimerización del solvente, y formarse cíclicos indeseables. Los compuestos adecuados como adsorbentes son aquellos que remueven de manera efectiva la impureza acídica y evita la gelificación y la formación de cíclicos indeseables en el solvente de siloxano. Ejemplos de adsorbentes adecuados para utilizarse incluyen, pero no están limitados a, negro de humo, gel de sílice, celita, tierra de batán, carbón vegetal decolorante, filtrol, tamices moleculares, tierra diatomácea, sulfato de magnesio, polvo de olote, arcillas y alumina. En una modalidad preferida, el adsorbente se selecciona de gel de sílice, tierra diatomácea, tierra de batán, arcilla acida, tamices moleculares A, o tamices moleculares ?3X. Los compuestos adecuados como solvente volátil de siloxano, lineal o ramificado de la presente invención, son aquellos que contienen una estructura de polisiloxano que incluye de 2 a 20 átomos de silicio. De preferencia, los siloxanos volátiles, lineales o ramificados, son materiales relativamente volátiles que tienen, por ejemplo, un punto de ebullición de menos de aproximadamente 300°C a una presión de 760 milímetros de mercurio ("mm Hg"). En una modalidad preferida, el siloxano volátil, lineal o ramificado, comprende uno o más compuestos de la fórmula estructural (I): M2+y+2zDxTyQz (I) en donde: M es R13SiO?/2; R1, R2 y R3 son cada uno independientemente un radical de hidrocarburo monovalente; y x y y son cada uno enteros, en donde 0 < x = 10 y 0 < y < 10 y 0 < z 10. Los grupos de hidrocarburo monovalente adecuados incluyen radicales de hidrocarburo acíclico, radicales de hidrocarburo acíclico monovalente, radicales de hidrocarburo monovalente y aromático. Los radicales de hidrocarburo monovalente preferidos son radicales de alquilo monovalente, que contienen de 1 a 6 carbonos por grupo, como por ejemplo, metilo, etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, sec-butilo, ter-butilo, pentilo, hexilo, de preferencia metilo, radicales arilo monovalente, como por ejemplo fenilo, 2,4,6-trimetilfenilo, 2-isopropilmetilfenilo, 1-pentalenilo, naftilo, antrilo, de preferencia fenilo, y radicales aralquilo monovalente como por ejemplo, feniletilo, fenilpropilo, 2-(1-naftil)etilo, de preferencia fenilpropilo, fenioxipropilo, bifeniloxipropilo. En una modalidad preferida, el radical hidrocarburo monovalente es un radical alquilo monovalente que contiene de 1 a 6 carbonos por grupo, más preferiblemente metilo. En una modalidad preferida, el siloxano volátil, lineal o ramificado, comprende uno o más de, hexametildisiloxano, octametiltrisiloxano, decametiltetrasiloxano, dodecametilpentasiloxano, tetradecametilhexasiloxano o hexadecametilheptasiloxano, o metiltris(trimetilsiloxi)silano. En una modalidad mas altamente preferida, el siloxano volátil, lineal o ramificado, de la presente invención comprende octametiltrisiloxano, decametiltetrasiloxano, o dodecametilpentasiloxano o metiltris(trimetilsilox¡)silano. En una modalidad muy preferida, el componente siloxano de la composición de la presente invención consiste esencialmente en decametiltetrasiloxano. Los siloxanos volátiles, lineales o ramificados, adecuados se hacen mediante métodos conocidos, tales como por ejemplo, hidrólisis y condensación de uno o más de: tetraclorosilano, metiltriclorosilano, dimetildiclorosilano, trimetilclorosilano, o mediante el aislamiento de la fracción deseada de una mezcla equilibrada de hexametildisiloxano y octametilciclotetrasiloxano o similares, y se encuentran disponibles comercialmente. Los compuestos adecuados como el componente siloxano cíclico de la presente invención son aquellos que contienen una estructura de anillo de polisiloxano que incluye de 2 a 20 átomos de silicio en el anillo. De preferencia, los siloxanos volátiles lineales y los siloxanos cíclicos son materiales relativamente volátiles que tienen, por ejemplo, un punto de ebullición de menos de aproximadamente 300 °C a una presión de 760 milímetros de mercurio ("mm Hg"). En una modalidad preferida, el componente siloxano cíclico comprende uno o más compuestos de la fórmula estructural (II): en donde: R5, R6, R7 y R8 son cada uno independientemente un grupo hidrocarburo monovalente; y a y b son cada uno enteros, en donde 0 < a < 10 y 0 = b < 10, siempre que 3 < (a+b) < 10.

En una modalidad preferida, el siloxano cíclico comprende uno o más de: octametilciclotetrasiloxano, decametilciclopentasiloxano, dodecametilciclohexasiloxano, tetradecametilcicloheptasiloxano. En una modalidad más altamente preferida, el siloxano cíclico de la presente invención comprende octametilciclotetrasiloxano o decametilciclopentasiloxano. En una modalidad altamente preferida, el componente siloxano cíclico de la composición de la presente invención consiste esencialmente en decametilciclopentasiloxano. Los siloxanos cíclicos adecuados se hacen mediante métodos conocidos, como por ejemplo, hidrólisis y condensación de dimetildiclorosilano y se encuentran disponibles comercialmente. Se cree que aquellos solventes para lavado en seco útiles en la presente invención, a los que les falta un componente siloxano cíclico, serían más estables que los que incluyen un componente siloxano cíclico, en donde se sabe que los siloxanos cíclicos son de anillo abierto y se polimerizan bajo condiciones acídicas y básicas. En una primera modalidad del método de la presente invención, aproximadamente 100 partes en peso ("pep") de solvente de siloxano que pueden tener hasta 0.1 , de preferencia hasta 0.01 , todavía más preferiblemente hasta 0.001 pep de una impureza acídica, hacen contacto con hasta aproximadamente 100, de preferencia hasta aproximadamente 50, todavía más preferiblemente hasta aproximadamente 10 pep de un adsorbente, agente neutralizante o una combinación de los mismos, de aproximadamente 0.0025 a aproximadamente 6 horas, más preferiblemente durante aproximadamente de 0.01 a aproximadamente 2 horas, todavía más preferiblemente de aproximadamente 0.1a aproximadamente 0.5 horas, a una temperatura de aproximadamente 10 a aproximadamente 80°C, más preferiblemente de aproximadamente 20 a aproximadamente 60°C. Después de que el solvente de siloxano ha hecho contacto con el adsorbente durante el tiempo apropiado y ha sido purificado, el solvente de siloxano se puede reciclar en el aparato de lavado en seco. El método de la presente invención reduce de manera efectiva el nivel de impurezas en el solvente de silicón. En una segunda modalidad del método de la presente invención, se trata un fluido de lavado en seco con el método de la presente invención. El método de la presente invención también comprende un procedimiento de lavado en seco que comprende los pasos de: poner en contacto un artículo con un solvente de silicón, y remover el solvente de silicón, después tratar el solvente de silicón que ha sido removido poniéndolo en contacto con un adsorbente, agente neutralizante o combinación de los mismos, y separar el solvente de silicón del adsorbente, después volver a utilizar el solvente de silicón tratado en el procedimiento de lavado en seco. Los siguientes ejemplos ilustran el procedimiento de la presente invención. Éstos son ilustrativos y las reivindicaciones no deberán ser consideradas como limitadas a los ejemplos.

EJEMPLO 1 Se mezcló decametilciclopentasiloxano (D5), que se había usado como solvente para lavado en seco, con un ácido (LPNC) para hacer una solución de almacenamiento que contiene 200 partes por millón ("ppm") de LPNC. Se calentaron alícuotas de la solución de almacenamiento a 100°C para determinar si la mezcla experimentaba el reequilibrio y polimerización (niveles incrementados de D4 y D6 así como viscosidad incrementada). Los resultados de los experimentos de control aparecen en el cuadro 1 a continuación. Sin ningún ácido agregado, el D5 estuvo estable a 100°C por 24 horas. En la presencia de 200 ppm de LPNC, aumentó rápidamente la viscosidad durante 7 horas y no se pudo determinar la composición.

Adsorbentes que se utilizan en los ejemplos Ácidos que se utilizan en los ejemplos Cuadro 1 - Polimerización y reequilibrio de D5 con LPNC La viscosidad estaba demasiado alta para medirla EJEMPLO 2 Se prepararon soluciones de almacenamiento que contenían 200 ppm de ácido (LPNC) en D5, y después se trataron con una variedad de adsorbentes y agentes neutralizantes. Se agregó aproximadamente 0.1 gramo de adsorbente a 10 gramos de solución (carga de 1%) y se agitó durante 1 minuto, y después fue removido el adsorbente. La solución se calentó a 100°C durante 4 horas y se midieron los niveles cíclicos. Siguió el calentamiento durante 24 horas, y se volvieron a medir los niveles cíclicos. El cuadro 2 muestra los resultados de la formación cíclica.

Cuadro 2 - Adsorbente al 1% con 1 minuto de tiempo de contacto El cuadro 2 indica que al utilizar una carga baja (1%) y un tiempo de contacto corto (1 minuto), el gel de sílice, negro de humo, la tierra de batán, los tamices moleculares 13X en polvo y las arcillas acidas, todos evitaron de manera efectiva que ocurriera la polimerización en comparación con la muestra de control tratada con el mismo nivel de ácido.

EJEMPLO 3 Los cuadros 3 y 4 muestran el tipo de ácido y el efecto de la carga de nivel de ácido sobre el equilibrio de D5.

Cuadro 3 - 1000 ppm de ácido en D5 a 120°C Cuadro 4 - 1000 ppm de ácido en D5 (a 120°C después del tratamiento con 1% de adsorbente durante 1 minuto) Para algunos de los ácidos fue necesaria una carga alta para ver la reacción con D5 a temperaturas elevadas. Se ejecutaron los mismos experimentos y controles con un siloxano lineal (MD2M) que contenía ácidos. Los resultados aparecen en los cuadros 5 a 7.

Cuadro 5 - 80 ppm de ácido en MD2M a 100°C.

Cuadro 6 - 1000 ppm de ácido en MD2M a 120°C.

De nuevo, fueron necesarios altos niveles de. ácidos para catalizar la redistribución del MD2M. Los contaminantes ácidos pudieron volverse inactivos o menos activos tratándolos con numerosos agentes como se demuestra en el cuadro 7. Cuadro 7 - 1% de adsorbente con un minuto de contacto a 200 ppm de LPNC en MD2M a 100°C El procedimiento de la presente invención es efectivo para reducir el nivel de impurezas acídicas en un solvente de silicón.

Claims (16)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para estabilizar solventes de silicón para lavado en seco que pueden contener una impureza acídica indeseable capaz de causar la formación de siloxano cíclico, que comprende poner en contacto el solvente de silicón para lavado en seco con un adsorbente, un agente neutralizante, o una combinación de los mismos, y separa el solvente de silicón del adsorbente.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la cantidad de adsorbente, agente neutralizante, o combinación de los mismos que se utiliza es de hasta 100 partes en peso por 100 partes en peso de solvente de silicón.

3.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el solvente hace contacto con el adsorbente, el agente neutralizante o la combinación de los mismos durante aproximadamente 0.0025 a aproximadamente 6 horas.

4.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el solvente hace contacto con el adsorbente, el agente neutralizante o la combinación de los mismos a una temperatura de aproximadamente 10 a aproximadamente 80°C.

5.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el adsorbente que se utiliza se selecciona del grupo que consiste en gel de sílice, tierra diatomácea, tierra de batán, arcilla acida, tamices moleculares .tA, tamices moleculares -¡3X, y carbón vegetal decolorante.

6.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el solvente es un siloxano lineal o ramificado que comprende uno o más compuestos de la fórmula estructural: 2+y+2zD?TyQz en donde: M es R13SiO? 2; D es R2 S¡02/2; T es R3SiO32; y Q es SiO42; R1, R2 y R3 son cada uno independientemente un radical hidrocarburo monovalente; y x y y son cada uno enteros, en donde 0 < x < 10 y 0 = y < 10 y 0 < z < 10.

7.- El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el siloxano volátil, lineal o ramificado, de la presente invención comprende octametiltrisiloxano, decametiltetrasiloxano, o dodecametilpentasiloxano o metiltris(trimetilsiloxi)silano.

8.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el silicón es un siloxano cíclico que comprende uno o más compuestos de la fórmula estructural: en donde: R5, R6, R7 y R8 son cada uno independientemente un grupo hidrocarburo monovalente; y a y b son cada uno enteros, en donde 0 < a < 10 y 0 < b < 10, siempre que 3 < (a + b) < 10.

9.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el siloxano cíclico es octametilciclotetrasiloxano o decametilciclopentasiloxano.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque las impurezas acídicas removidas del solvente son cloruro fosfonitrílico lineal, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido metanosulfónico, ácido dodecilbencenosulfónico, ácido p-toluenosulfónico, ácido acético, ácido sulfúrico o ácido sulfúrico o una combinación de los mismos.

11.- Un fluido de silicón para lavado en seco tratado por el método de la reivindicación 1.

12.- Un adsorbente que se utiliza en el método de la reivindicación 1 , en donde el adsorbente comprende las impurezas removidas del solvente que son cloruro fosfonitrílico lineal, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido metanosulfónico, ácido dodecilbencenosulfónico, ácido p- toluenosulfónico, ácido acético, ácido sulfúrico o ácido sulfúrico o una combinación de los mismos.

13.- Un procedimiento para lavado en seco que comprende: (a) poner en contacto el artículo con un solvente de silicón; y (b) remover el solvente de silicón; y (c) poner en contacto el solvente de silicón removido con un adsorbente, agente neutralizante, o combinación de los mismos; y (d) separar el solvente de silicón del adsorbente.

14.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque también comprende volver a usar el solvente de silicón tratado en el paso (1 ).

15.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el adsorbente utilizado se selecciona del grupo que consiste en gel de sílice, tierra diatomácea, tierra de batán, arcilla acida, tamices moleculares A, tamices moleculares ?3X, y carbón decolorante.

16.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el procedimiento de lavado en seco comprende una pluralidad de ciclos de lavado en seco que comprenden los pasos (a) y (b), y una pluralidad de ciclos de estabilización que comprenden los pasos (c) y (d), en donde el ciclo de lavado en seco se repite una o más veces por cada ciclo de estabilización.