MXPA03000704A - Inhibidor de polimerizacion para materiales que contienen vinilo. - Google Patents
Inhibidor de polimerizacion para materiales que contienen vinilo.Info
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Abstract
Esta invencion se refiere a un procedimiento de inhibir la polimerizacion de materiales que contienen vinilo, mediante el uso de una cantidad efectiva de un inhibidor de polimerizacion que comprende quinondiimida y un radical libre estable de nitroxilo bajo varias condiciones; esta invencion se refiere tambien a la composicion inhibidora de polimerizacion.
Description
INHIBIDOR DE POLIMERIZACION PARA MATERIALES QUE CONTIENEN VINILO
CAMPO DE LA INVENCION
Esta invención se refiere a métodos y composiciones para retardar o inhibir la polimerización no deseada de compuestos que contienen funcionalidad de vinilo. Más particularmente, la presente invención se refiere a métodos y composiciones para inhibir la polimerización de monómeros de vinilo durante el procesamiento, transporte o almacenamiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Algunos métodos industriales comunes para producir varios compuestos que contienen funcionalidad de vinilo, tal como estireno o acrilonitrilo, incluyen típicamente procedimientos de separación y purificación, tales como destilación, para eliminar las impurezas no deseadas. Desafortunadamente, los procedimientos de purificación llevados a cabo a temperaturas elevadas resultan en una velocidad incrementada de polimerización no deseada. Se lleva a cabo generalmente la destilación al vacío para reducir al mínimo la pérdida de monómero. La presencia de oxígeno, aunque se excluye virtualmente en procedimientos tales como destilación de estireno, promoverá también la polimerización del monómero estireno. Estas polimerizaciones no deseadas dan por resultado no solamente la pérdida de productos finales monomóricos deseados, sino también la pérdida de la eficiencia de producción causada por la formación de polímero y/o la aglomeración de polímero en el equipo de procedimiento. El documento EP 0708080 expone la preparación de compuestos de p-quinondiimida N.N'-disustituida útiles para estabilizar los compuestos de silano acrílico. El documento EP 0765856 expone una composición estabilizada de ácido acrílico que comprende ácido acrílico, un radical hidroxilo estable tal como 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi y benceno y hetero-sustituido tal como el éter monometílico de hidroquinona. El documento US 4,166,169 expone un material obturante polimerizador anaeróbico que comprende una mezcla polimerizable de monómeros de áster poliacrílico, un iniciador de sal inorgánica, un acelerador de polimerización, una N-nitroamina y un inhibidor de polimerización del tipo de la quinona. El documento US 4,722,807 expone un estabilizador para inhibir la polimerización que comprende 2,5-di-t-butilhidroquinona y un alcohol. El documento EP 0708081 expone un procedimiento para preparar p-quinondiimidas ?,?'-disustituidas y su uso con grupos metacrílicos o acriloxi que contienen organosilanos. El documento US 5,470,440 expone un método de inhibir la polimerización de monómeros aromáticos de vinilo que comprende añadir un 2,6-di-ter-butil-4-metilfenol y una benzoquinondiimida sustituida.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un inhibidor de polimerización con funcionalidad viniio que comprende un compuesto de quinondiimida y por lo menos uno de un compuesto de radical libre estable de hidroquinona. El compuesto de radical libre estable puede comprender un compuesto de nitroxilo. Algunos ejemplos del compuesto de radical libre estable incluyen 2,2,4 ,4-tetrametil-4-hidroxi-1-piperidiniloxi (OH-TEMPO) y 2,2,4,4-tetrametil-4-oxo-1 -piperidiniloxi (OXO-TEMPO). El compuesto de quinondiimida de la presente invención comprende un compuesto de benzoquinondiimida. El compuesto de benzoquinondiimida tiene típicamente la fórmula general:
en que Ri y f¾ son iguales o diferentes y son grupos alquilo, arilo, alcarilo o aralquilo. Preferiblemente, se selecciona el compuesto de benzoquinondiimida del grupo que consta de N,N'-dialquil-p-benzoquinondiimidas y N-fenil-N'-alquil-p-benzoquinondiimidas. Se puede seleccionar también el compuesto de benzoquinondiimida del grupo que consta de ?,?'-di-sec-butil-p- benzoquinondümida, N-fenil-N'-metil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-etil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-propil-p-benzquinondiimida, N-fenil-N'-n-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-isobutil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-sec-butil-p-benzoquinondümida, N-fenil-N'-ter-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-n-pentil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-(1 -met¡lhexil)-p-benzoquinondiimida y N-fenil-N'-(1 ,3-dimetilhexil)-p-benzoquinondiimida. Un compuesto de benzoquinondümida preferido comprende N-{4-[(1,3-dimetilbutil)imino]-2,5-ciclohexadien-1-ilidina} también llamada [4-(1 ,3-dimetilbutil¡mino)-ciclohexa-2,5-dieniliden]-fenil-amina, y que también es obtenible de Flexsys con los nombres de producto Q-Flex QDI y 6-QDI. En el inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo de la presente invención, la relación de la quinondiimida por lo menos con uno del compuesto de radical libre estable y la hidroquinona puede variar en peso en una relación de aproximadamente 1 :20 a aproximadamente 20:1 , preferiblemente de aproximadamente 1 :10 a aproximadamente 10:1 , más preferiblemente de aproximadamente 1 :3 a aproximadamente 3:1 , muy preferiblemente de aproximadamente 1 :1. La presente invención se refiere también a un método para inhibir la polimerización de composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo, que comprende añadir a las composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo una cantidad efectiva del inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo. Se pueden seleccionar las composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo del grupo que consta de cloruro de vinilo, acetato de vinilo, metilmetacrilato, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, ácido acrílico, ácido metacrflico, estireno, a-metilestireno y viniltolueno. La presente invención se refiere también a composiciones que comprenden las composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo y el inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un método para inhibir la polimerización no deseada de composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo. Las composiciones que comprenden funcionalidades de vinilo están caracterizadas por tener un grupo CH2=CH- y son altamente reactivas y se polimerizan fácilmente. Algunos ejemplos de tales composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo incluyen monómeros de vinilo tales como cloruro de vinilo, acetato de vinilo y ésteres insaturados similares; metilmetacrilato, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, ácido acrílico, ácido metacrflico y sus ásteres y amidas, estireno, a-metilestireno, viniltolueno. Preferiblemente, las composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo comprenden monómeros de vinilo seleccionados del grupo que consta de cloruro de vinilo, acetato de vinilo, metilmetacrilato, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, ácido acrílico, ácido metacrflico, estrireno, -metilestireno y viniltolueno. Preferiblemente, la invención se refiere a un procedimiento para inhibir la polimerización de monómeros que comprenden funcionalidad de vinilo, tales como acrilonitrilo o estireno. Las composiciones pueden ser una composición que contiene funcionalidad de vinilo tal como un oligómero o, más preferiblemente, la composición que contiene funcionalidad de vinilo es un monómero de vinilo. Para los propósitos de la invención, el término "cantidad efectiva" se refiere a la cantidad de inhibidor de polimerización de vinilo necesaria para retardar o inhibir la polimerización de la composición que contiene funcionalidad de vinilo, según se determina mediante un incremento de la duración del período de inducción para la presencia de polímero bajo un conjunto de condiciones que serían típicamente conducentes a la polimerización. Esta cantidad variará de acuerdo con las condiciones bajo las cuales la composición que contiene funcionalidad de vinilo está sujeta durante su procesamiento, manejo y/o almacenamiento. La quinondiimida de uso en los inhibidores de polimerización de vinilo de la presente invención pueden ser cualquier quinondiimida. Preferiblemente, la quinondiimida de la presente invención es un compuesto de benzoquinondiimida. El compuesto de benzoquinondiimida de uso en la presente invención se describe en la patente de E.U.A. No. 5,562,863, cuya exposición se incorpora en su totalidad por referencia. La benzoquinondiimida tiene la fórmula general:
en que Ri y R2 son iguales o diferentes y son grupos alquilo, arilo, alcarilo o aralquilo. Preferiblemente, estos grupos tienen de 1 a aproximadamente 20 átomos de carbono y los grupos alquilo pueden ser de cadena recta, de cadena ramificada o grupos cíclicos. Se puede seleccionar el compuesto de benzoquinondiimida del grupo que consta de N.N'-dialquil-p-benzoquinondiimidas y N-fenil-N'-alquil-p-benzoquinondiimidas. Se puede seleccionar también el compuesto de benzoquinondiimida del grupo que consta de N,N'-di-sec-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-metil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-etil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-propil-p-benzquinondiimida, N-fenil-N'-n-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-isobutil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-sec-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-ter-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-n-pentil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-(1 -metilhexil)-p-benzoquinondiimida y N-fenil-N'-( ,3-dimetilhexil)-p-benzoquinondiim¡da. Un compuesto de benzoquinondiimida preferido comprende N- {4-[(1 ,3-dimetilbutil)imino]-2,5-ciclohexadien-1-ilidina} también llamada [4-(1 ,3-dimetilbutilimino)-ciclohexa-2,5-dieniliden]-fenil-amina, y que también es obtenible de Flexsys con los nombres de producto Q-Flex QDI y 6-QDI. Además de la quínondiimida, el inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo comprende también una cantidad por lo menos de uno de un compuesto de radical libre estable, tal como nitroxilos o hidroquinona. Se ha determinado que el uso por lo menos de uno del compuesto de radical libre estable o hidroquinona tiene un efecto sinórgico en la inhibición de polimerización de vinilo de la quinondiimida. El compuesto de radical libre estable comprende compuestos de nitroxilo. Entre los compuestos de nitroxilo de uso con la quinondiimida se selecciona del grupo que consta de 2,2,4,4-tetrametil-4-hidroxi-1-piperidiniloxi (OH-TE PO) y 2,2,4 ,4-tetrametil-4-oxo-1-piperidiniloxi (OXO-TEMPO). La relación de la quinondiimida por lo menos con uno del compuesto de radical libre estable y la hidroquinona puede variar en peso en una relación de aproximadamente 1:20 a aproximadamente 20:1 , preferiblemente de aproximadamente 1 :10 a aproximadamente 10:1 , más preferiblemente de aproximadamente 1 :3 a aproximadamente 3:1 , muy preferiblemente de aproximadamente 1 :1. Preferiblemente, se añade una cantidad efectiva del inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo que comprende quinondiimida y por lo menos uno del compuesto de radical libre estable y/o hidroquinona a la composición que contiene funcionalidad de vinilo para retardar o inhibir la polimerización no deseada de los grupos vinilo contenidos en la composición que contiene funcionalidad de vinilo. Se puede añadir el inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo a la composición que contiene funcionalidad de vinilo de un intervalo en peso de aproximadamente 0.5 partes de inhibidor de polimerización de vinilo a aproximadamente 10,000 partes por millón a la composición que contiene funcionalidad de vinilo. Más preferiblemente, la cantidad de inhibidor de polimerización de vinilo añadida a la composición que contiene funcionalidad de vinilo varía de aproximadamente 1 parte a aproximadamente 500 partes por millón de la composición que contiene funcionalidad de vinilo. Se puede añadir el inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo a los compuestos que contienen funcionalidad de vinilo directamente, como dispersión o como solución usando un vehículo o solvente líquido adecuado, cualquier vehículo o solvente líquido que sea compatible con la composición que contenga funcionalidad de vinilo y el inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo. Las composiciones de la presente invención resultan efectivas para inhibir la polimerización de compuestos que contienen funcionalidad de vinilo, conforme se someten estos compuestos a pasos típicos de procesamiento, tales como destilación y purificación. Los siguientes ejemplos están previstos con propósitos ilustrativos solamente y no se deben interpretar como limitantes de la presente invención de manera alguna.
EJEMPLOS
Todas las cantidades listadas en los siguientes ejemplos están en peso, a no ser que se especifique de otra manera.
EJEMPLO 1
Se puso acrilonitrilo no inhibido (10 mi) en tubos de vidrio a presión de 50 mi, equipados con tapones. Se añadieron las varias dosificaciones del inhibidor de polimerización de vinilo al acrilonitrilo no inhibido y se cerraron y sumergieron los tubos de vidrio en un baño de aceite calentado a 110°C. cada 30 minutos, se inspeccionaron los tubos en cuanto a turbidez por la presencia de polímero. Se registró el tiempo cuando se observó la presencia de polímero. OH-TEMPO: 2,2,4 ,4-tetrametil-4-hidroxi-1-plperidiniloxi. BQDI: Benzamina, N-{4-[(1 ,3-dimetilbutil)imino]-2,5-ciclohexadien-1-ilidina} Se encuentran los resultados en los cuadros 1 y 2 a continuación en la presente.
CUADRO 1
CUADRO 2
Los resultados, según se encuentran en los cuadros 1 y 2, indican que se encontró que la benzoquinondiimida (BQDI) tiene un efecto sinérgico de radical libre estable y con la hidroquinona (HQ), respectivamente, para inhibir la polimerización térmica del acrilonitrilo.
EJEMPLO 2
Se puso estireno no inhibido (5 mi) en tubos de ensaye y se añadieron varias cantidades de inhibidor de polimerización de vinilo a los varios tubos de ensaye. Se taparon los tubos con septos de hule y se sometió a burbujas gas argón a través del contenido de los tubos de ensaye a una velocidad de 10 ml/min durante un período de 3 minutos. Se pusieron luego los tubos en un baño de aceite calentado a una temperatura de 110°C durante un periodo de dos horas. OXO-TEMPO: 2,2,4,4-tetrametil-4-oxo-1 -piperidiniloxi. Se determinó la cantidad de poliestireno formado en el tubo de ensaye, usando precipitación de metanol. Se encuentran los resultados de este experimento en el cuadro
3.
CUADRO 3
Los resultados, según se encuentran en el cuadro 3, indican que se encontró que OXO-TEMPO: 2,2,4,4-tetrametil-4-oxo-1-piperidin¡lox¡ y benzoquinondiimida (BQDI) y OH-TEMPO: 2,2,4,4-tetrametil-4-hidroxi-1-piperidiniloxi son efectivos para inhibir la polimerización térmica del estireno y que se encontró que la combinación de BQDI y OXO-TEMPO tienen efecto sinérgico en la inhibición de la polimerización térmica del estireno. No se pretende que se deba interpretar que los efectos dados limiten la invención, sino que más bien se presentan para ilustrar algunas de las modalidades específicas de la invención. Se pueden hacer varias modificaciones y variaciones de la presente invención conocidas por los expertos de la técnica, sin desviarse del alcance de la invención.
Claims (14)
1.- Un método para inhibir la polimerización de composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo, caracterizado porque comprende añadir a las composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo una cantidad efectiva de inhibidor de polimerización con funcionalidad de vinilo que consta de un compuesto de quinondümida e hidroquinona.
2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque las composiciones que comprenden funcionalidad de vinilo comprenden monómeros de vinilo seleccionados del grupo que consta de cloruro de vinilo, acetato de vinilo, metilmetacrilato, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, ácido acrílico, ácido metacrílico, estireno, a-metilestireno y viniltolueno.
3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el compuesto de quinondümida comprende un compuesto de benzoquinondiimida.
4. - El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el compuesto de benzoquinondiimida tiene la fórmula general: en que Ri y R2 son ¡guales o diferentes y son grupos alquilo, arilo, alcarilo o aralquilo.
5.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque se selecciona el compuesto de benzoquinondiimida del grupo que consta de N.N'-di-sec-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-metil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-etil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-propil-p-benzquinondiimida, N-fenil-N'-n-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-isobutil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-sec-butil-p-benzoquinondlimida, N-fenil-N'-ter-butil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-n-pentil-p-benzoquinondiimida, N-fenil-N'-(1-metilhexil)-p-benzoquinondiimida y N-fenil-N'-(1 ,3-dimetilhexil)-p-benzoquinondiimida.
6.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el compuesto de benzoquinondiimida comprende N-(4-[(1 ,3-dimetilbutil)imino]-2,5-ciclohexadien-1 -ilidina).
7. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la relación de la quinondiimida con la hidroquinona puede variar en peso en una relación de 1 :20 a 20:1.
8. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque la relación de la quinondiimida con la hidroquinona puede variar en peso en una relación de 1 :10 a 10:1.
9. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la relación de la quinondiimida con la hidroquinona puede variar en peso en una relación de 1 :3 a 3:1.
10. - El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la relación de la quinondiimida con la hidroquinona puede variar en peso en una relación de 1:1.
11. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque se añade el inhibidor de polimerización de vinllo a la composición que contiene funcionalidad de vinilo en un intervalo en peso de 0.5 partes de inhibidor de polimerización de vinilo a 10,000 partes por millón a la composición que contiene funcionalidad de vinilo.
12. - El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque se añade el inhibidor de polimerización de vinilo a la composición que contiene funcionalidad de vinilo en un intervalo en peso de un parte de inhibidor de polimerización de vinilo a 500 partes por millón de la composición que contiene funcionalidad de vinilo.
13. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque se añade el inhibidor de polimerización de vinilo a la composición que contiene funcionalidad de vinilo como dispersión.
14.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque se añade el inhibidor de polimerización de vinilo a la composición que contiene funcionalidad de vinilo como solución.
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