Способ агломерации полиэфирных частиц

 

Полиэфирные частицы помещают в воду. Выдерживают частицы при температуре свыше 80°С в течение времени, достаточного для агломерации. Верхнюю границу температуры воды устанавливают ниже температуры плавления полиэфира. Использование изобретения позволяет упростить процесс выделения частиц полиэфира из жидкой среды. 11 з.п. ф-лы, 3 табл.

В производстве полиэфирных полимеров, особенно тех, которые получают микробиологически, размеры частиц полимеров могут быть слишком малы для удобной переработки; например, в ходе способа получения бывает необходимо отделить такие частицы от водных жидких сред. В случае, если частицы слишком малы, такие разделения осуществить более трудно, чем когда они большие.

Неожиданно было установлено, что сложные полиэфиры, особенно получаемые микробиологически, например полимеры и сополимеры гидроксиалкановых кислот, особенно полимеры и сополимеры гидроксимасляной кислоты, способны неожиданно быстро аггломерироваться при температурах, существенно ниже их пика температур плавления, в случае, когда получающиеся в суспензии в жидкой среде частицы хорошо подходят для отделения твердых частиц от жидкости с малой потерей молекулярной массы. (1) Данное изобретение относится к способу, в котором суспензию частиц полиэфира в жидкой среде, в которой, если такая среда содержит получаемое из микробиологических клеток вещество, то такое вещество иное, чем полиэфир по крайней мере частично химически деструктировано, выдерживают при температуре выше 80oC, и предпочтительно выше 90oC, например выше 100oC, и предпочтительно на 30 - 80oC, и более предпочтительно на 40 - 70oC ниже пика температуры плавления полиэфира, определяемой с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, в течение времени, достаточного для существенной агломерации, при этом частицы полиэфира агломерируются. В случае полимеров гидроксимасляной кислоты, например сополимеров гидроксимасляной кислоты и гидроксивалериановой кислоты, содержащих до 25%, например от 5% до 20% остатков гидроксивалериановой кислоты, остальное - остатки гидромасляной кислоты, подходящие температуры находятся в интервале от 120 до 160oC. В общем, для таких веществ значительной агломерации можно достичь за приблизительно одну минуту при 130oC. Большие частицы образуются агломерацией мелкозернистых частиц исходной суспензии. Мелкозернистые частицы, в случае микробиологически получаемых полимеров, обычно имеют диаметр <1 мкм (оцениваемый как диаметр шариков эквивалентного объема. ) В этом случае, особенно в случае полимеров гидроксимасляной кислоты и ее сополимеров с гидроксивалериановой кислотой, дает возможность получить сетку полимерных волокон, образующую в результате высокопористый, механически прочный агломерат с превосходными фильтрационными и моющими характеристиками. Соответственно, получаемые агломераты имеют средневесовой диаметр по крайней мере 50 мкм, и предпочтительно от 100 до 1000 мкм, например от 200 до 500 мкм. Соответственно они имеют высокую пористость, например от 0,7 до 0,8, и предпочтительно по крайней мере 0,6. Скорость фильтрации (в расчете на удельное сопротивление слоя) по сравнению с неагломерированными частицами увеличивается от 100 до 10 000 раз. Агломерации можно достичь при минимальном воздействии на молекулярную массу. При 30 минутах времени выдержки при 130oC получают 30% понижение молекулярной массы, а при 1 минуте потери незаметны .

Следует иметь в виду, что в том случае, когда частицы являются частицами микробиологически полученного полиэфира, необходимо, чтобы остаточное микробиологическое вещество, окружающее частицы, было существенно деструктировано, чтобы частицы полиэфира могли контактировать друг с другом в жидкой среде.

Неожиданно было установлено, что увеличение размеров частиц все же можно достичь несмотря на присутствие растворимых микробиологических компонентов и продуктов деструкции. Желательно, особенно когда первоначально образовавшиеся частицы покрыты микробиологическим веществом или продуктами его разложения, повторно суспендировать их во второй жидкой среде, и/или в дальнейшем обработать их, например, второй жидкой средой, в которой может иметь место дополнительная обработка, например химическая обработка (которая может быть отбеливанием, например, перекисью водорода), и выделить частицы из новой жидкой среды. Способ увеличения размера частиц может иметь место на любой стадии процесса. Такая стадия может иметь место в присутствии жидкой среды, которая в основном свободна от примесей и которая содержит в основном лишь вещества, которые необходимы в конечном полимере, или которые могут быстро отделяться от него жидкостью.

Размеры частиц соответственно увеличиваются при перемешивании, например, в турбулентном потоке, получаемом в нагреваемой перемешиваемой емкости высокого давления, при температуре по крайней мере на 30oC, или более предпочтительно по крайней мере на 40oC, и предпочтительно в лучшем случае на 80oC, и более предпочтительно в лучшем случае на 70oC, ниже точки плавления полиэфира, определенной как пик точки плавления с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии.

Способ можно осуществить путем прямой инжекции пара при подходящей температуре и давлении в текущий поток суспензии.

Преимущество этого способа заключается в том, что в суспензии частицы можно агломерировать непрерывно. Однако неожиданно было установлено, что способ можно проводить с использованием движущихся узлов, например мешалок.

Жидкая среда предпочтительно включает воду, поскольку это дешево, не загрязняет среду и очень эффективно.

Обнаружено, что способ может быть осуществлен при концентрации твердых веществ до 200 грамм на литр и предпочтительно от 40 до 130 грамм на литр. Выше этих уровней среда может становиться, в основном, неподвижной из-за включения жидкости внутрь пористой структуры твердого вещества. Способность частицы полностью отмываться от растворимого клеточного вещества практически не снижается в процессе агломерации.

Пример 1. Агломерация сополимеров полигидроксибутирата-полигидроксивалериата при термической обработке суспензии.

Суспензию полимера гидроксибутирата-валериата (8% мол. гидрокси-валериата, 92% мол. гидроксибутирата) в воде, полученную из Alcaligenes eutrophus и содержащую около 2% клеточного вещества в виде примеси, выдерживают при нагревании до 130oC в течение 30 минут при перемешивании в реакторе. Полученную агломерированную суспензию фильтруют через GFC целлюлозный фильтр (номинальный размер пор 1,5 микрон) в фильтре, работающем под давлением приблизительно 2,5 х 104 паскалей.

В табл. 1 представлены сравнительные результаты фильтрования для суспензии до и после термической агломерационной обработки наряду с данными о размере частиц и цвете омытого плава полимера.

1) Определенный с помощью Malvern лазерного определителя размера частиц.

2) Относительная скорость фильтрации в расчете на удельное сопротивление осадка.

3) Цетрифугированный, отмытый с помощью повторного суспендирования и повторного центрифугирования в неагломерированном случае.

Пример 2. Агломерация в присутствии высоких концентраций клеточных остатков органических веществ Суспензию сополимера гидроксимасляной и гидроксивалериановой кислот (12% мол. гидроксивалериата, 88% мол. гидроксибутирата) в воде, полученную из Alkaligenes eutrophus и содержащую 5% растворимого вещества в виде примеси, выдерживают при нагревании в течение 2 минут при перемешивании в реакторе при 126oC. Полученную агломерированную суспензию фильтруют через 50м фильтровальную ткань в фильтре, работающем под давлением 7000 Pa. Суспензию промывают и анализируют, как указано выше. Результаты даны в табл.2.

Пример 3. Непрерывная термическая агломерация путем прямой инжекции пара Полученная из Alcaligenes Eutrophus суспензия сополимера гидроксимасляной и гидроксивалериановой кислот (8% гидроксивалериата) в воде, содержащая 0,13% вес/вес растворимого вещества в виде примеси, непрерывно термически обрабатывают путем прямой инжекции пара внутрь текущей суспензии.

Была установлена температура 125oC, время выдержки составляло 1 минуту, поддерживали турбулентные условия для того, чтобы достигнуть характеристик, приведенных в табл.3.

Можно видеть, что достигнуто важное усовершенствование способа и тест на желтизну указывает на существенно полное удаление примесей во всех случаях. При желании полимер может быть повторно суспендирован и отфильтрован или при желании отфильтрованный слой может быть промыт на фильтре для удаления клеточного материала. Менее интенсивные методы разделения жидкость/твердое вещество, например фильтрация под давлением, декантационные центрифуги, дают результаты, сравнимые с разделением на центрифуге с высокой силой на неагломерированных частицах.

Каждый полимерный образец сушат и подвергают плавлению при 170oC в течение 4 минут и определяют окраску полимера в терминах индекса желтизны ASTM D 1925-70. При сравнении методики промывания и центрифугирования с методом термической агломерации, фильтрации и промывания никакого вредного влияния на окраску полимера не обнаружено.

Формула изобретения

1. Способ агломерации полиэфирных частиц, включающий обработку частиц полиэфира в жидкой среде, выдергивание при температуре свыше 80oC в течение времени, достаточного для осуществления агломерации частиц полиэфира, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют воду, а процесс проводят при температуре ниже температуры плавления полиэфира, определяемой посредством дифференциальной сканирующей калориметрии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что агломерацию проводят при температуре свыше 90oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что агломерацию проводят при температуре свыше 100oC.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что агломерацию проводят при температуре на 30 - 80oC ниже температуры плавления полиэфира, определенной посредством дифференциальной сканирующей калориметрии.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что агломерацию проводят при температуре на 40 - 70oC ниже температуры плавления полиэфира, определенной посредством дифференциальной сканирующей калориметрии.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что агломерацию подвергают полиэфир, полученный микробиологическим путем.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что агломерации подвергают полиэфир, представляющий сополимер гидромасляной кислоты и гидроксивалериановой кислоты, содержащий до 25% гидроксивалериановой кислоты.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 120 - 160oC.

9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что процесс проводят в турбулентных условиях.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют прямую подачу пара в поток суспензии или во время перемешивания суспензии.

11. Способ по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что агломерированные частицы отделяют путем фильтрации.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что после отделения агломерированные частицы дополнительно промывают путем повторного суспензирования в водной среде химической обработки с последующим выделением.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения неокрашенной полигидроксимасляной кислоты
Изобретение относится к органическому синтезу и касается способа получения эфиров акриловой кислоты и алифатических спиртов C1-C8

Изобретение относится к биохимическому синтезу органических веществ, в частности сложных эфиров жирных кислот

Изобретение относится к тонкому органическому синтезу, в частности к расщеплению рацемического (1SR, 2RS, 5SR, 6RS)-6H4rooio(3.3.0)oKTaH диола ф-лы I НО гас-1 с получением (IS, 2R, 5S, 6R)-2,6-flH- ацетокси-бицикло(3.3.0)октана ф-лы II н3с-(о)с-о н II н о-с(о)-сн3 и (1R, 2S, 5R, 63)-дицикло(3.3.0)-октан-2-диола ф-лы III, нон III н он которые могут быть использованы для синтеза оптически активных простагландинов и их производных
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к новому штамму

Изобретение относится к биотехнологии

Изобретение относится к области биотехнологии и касается нового микробного способа получения соединения формулы (I) из соединения общей формулы (II), (формулы I и II приведены в формуле изобретения), в которой R означает щелочной металл или ион аммония, с помощью погруженной культуры штамма, который способен 6-гидроксилировать соединение формулы (II) при аэробной ферментации и в результате выделения и очистки продукта формулы (I), образованного во время биоконверсии

Изобретение относится к биотехнологии, в частности получению антибиотика правастатина из компактина с использованием метода микробиологической трансформации
Изобретение относится к органическому синтезу и касается способов получения эфиров акриловой кислоты и алифатических спиртов C 2-C8

Способ агломерации полиэфирных частиц, структура агломерации, процесс агломерации, преимущества агломерации, что означает агломерация, агломерация частиц

Наверх