Brevet FR2237916A1 — publié le 19750214

la présente invention concerne un procédé de fabrication des sels solubles dans liteau de l'acide poly-2-hydroxyacrylique ou de ses dérivés alkylés. On a déjà proposé diverses méthodes de synthèse de ces polyélectrolytes, utilisables comme séquestrants des ions métalliques et comme builders dans les détergents (brevet belge 776 705 du 15.12.1971 au nom de la Demanderesse). C.S. MARVET;L et al (j, Am. Chem, Soc., 1940, 62, p. 3495-498) ont proposé une méthode de synthèse au départ d'acryiate de méthyle, matière première fort conteuse. Dans le brevet belge 786 464 du 19.7.1972, la Demanderesse a décrit un procédé plus économique de fabrication des sels de l'acide poly-ahydroxyacrylique au départ d'acide acrylique. Ce procédé, bien que plus économique, nécessite toutefois plusieurs étapes intermédiaires et une consommation en réactifs assez élevée. la demande de brevet allemand DOS 2 061 584 du 15.12.1970 au nom de EENKEL u. Co vise à couvrir un procédé de synthèse de ces polyélectrolytes par traitement, au moyen d'un alcali, diacide a, -dihalogénopropionique et conversion du produit obtenu en sel soluble dans l'eau. Ce procédé présente, lui aussi, le désavantage de nécessiter un emploi assez important de réactifs, notamment de soude caustique. Le but de la présente invention est une méthode de synthèse des sels solubles dans l'eau de l'acide poly-x-hydroxyacrylique ou de ses dérivés alkylés qui ne nécessite qu'une quantité réduite de réactifs, en particulier de soude caustique. la présente invention concerne donc un procédé de fabrication des sels solubles dans liteau de l'acide poly-&alpha;-hydroxyacrylique ou de ses dérivés alky lés caractérisés en ce qu'on transforme de l'acide a, B-dichloropropionique ou ses dérivés alkylés en l'acide a-chloroacrylique correspondant par déshydrochloration thermique en phase gazeuse en présence d'un catalyseur, en ce qu'on condense ensuite l'acide a-chloroacrylique obtenu et qu'on le traite par de l'eau en présence d'un catalyseur de polymérisation et en ce qu'on fait réagir le produit solide résultant de ce traitement avec une solution aqueuse d'un hydroxyde de-métal alcalin ou d'ammonium. Avantageusement, les dérivés alkylés de l'acide a, -dichloropropionique comportent des groupes aikylés ayant de 1 à 3 atomes de carbone ; on obtient alors le sel de l'acide poly-a-hydroxyacrylique correspondant. L'acide a, 5-dichloropropionique de départ peut être introduit dans le réacteur où se fait la transformation en acide a-chloroacrylique soit à l'état pur, soit dilué par un inerte ou par un solvant. Dans ce dernier cas, on choisira un solvant inerte dans les conditions de réaction,- par exemple un hydrocarbure chloré tel que le perchloréthylène, le tétrachlorure dé carbone, etc. ou encore de lieau. -La déshydrochloration de l'acide a, ss-dichloropropionique se fait en présence d'un catalyseur adéquat, tel qu'un ou plusieurs halogénures et/ou oxydes de cuivre, plomb, calcium, zinc, cadmium, fer, cobalt, bismuth, titane, manganèse, baryum, aluminium ou d'autres substances semblables à action desurface telles-que le silicagel, le charbon activé, l'oxyde d'aluminium activé et équivalents. On utilisera de préférence de l'oxyde d'aluminium calciné (corindon) ou du fluorure d'aluminium. La température de pyrolyse est de préférence comprise entre 200 et 4000 C. A des températures inférieures à 200 C, le taux de conversion de 1 'acide a,ss-dichloropropionique en acide a-chloroacrylique diminue, tandis qu'à des températures supérieures à 4000 C,.on voit apparaître de-l'acide acrylique à c6té de l'acide a-chloroacrylique. Le traitement de l'acide a-chloroacrylique par de l'eau se fait en présence d'un catalyseur de polymérisation à une température cpmprise entre 40 et 1000 C, de préférence comprise entre 60 et 800 C. Tous les catalyseurs de polymérisation à action radicalaire sont utilisables, par exemple les peroxydes organiques tels que le peroxyde de benzoyle, de dibenzoyle, l'hydroperoxyde de cumyle, etc., les percomposés inorganiques tels que le peroxyde d'hydrogène, le perborate de sodium, le persulfate de potassium, etc., les initiateurs redox et les composés diazoïques. On peut se référer, par exemple, à l'ouvrage de D.A. SMITH, "Addition polymers, Formation and Characterization", Butterworth, Dondon, 196nô, p. 22-25. On utilisera, par exemple, le persulfate de potassium comme catalyseur de polymérisation dans un rapport molaire K2S208jacide W-chloroacrylique compris entre- 0,1 et 10 %, de préférence entre 0,5 et 5 %. les exemples suivants illustrent la présente invention. Ils ne sont toutefois aucunement limitatifs. Exemple 1 a) Transformation de l'acide a, B-dichloropropionique en acide a-chloroacrylique Le réacteur utilisé consiste en un tube en acier inoxydable ayant un diamètre de -2,54 cm et une longueur de 120 cm chauffé extérieurement. le catalyseur a été préparé par calcination d'alumine Ketjen pendant 10 h à 12000C. I1 se présente sous forme de cylindres de 3 mm de diamètre et de 4 mm de long. On place 500 ml de ce. catalyseur dans le réacteur. On introduit dans le réacteur garni de catalyseur et porté à une température d'environ 3009 C de l'acide a, -dichloropropionique à raison de 1,36 moleXh et -de- l'azote de dilution à raison de 4,02 mole/h. Le produit déshydrochloré sortant du réacteur est constitué de 100 % d'acide a-chloroacrylique et le chlorure d'hydrogène produit au cours de la réaction sort à raison de 1,39 mole/h. Le melange acide a-chloroacrylique et chlorure dthydro- gène est séparé par simple-condensation de l'acide &alpha;-chloroacrylique. b) Traitement de l'acide a-chloroacrylique par l'eau On dissout 20 g (0,188 mole) d'acide a-chloroacrylique exempt de chIorure d'hydrogène obtenu en (a) dans 200 g d'eau. On introduit 0,0094 mole de per sulfate de potassium dans le milieu réactionnel et on porte la température à 600 C pendant 2 h. On recueille 10,9 g d'un produit solide. Ce produit est ensuite introduit dans une solution d'hydroxyde de sodium. On précipite alors letpoly-a-hydroxyacrylate de sodium obtenu par du méthanol. On recueille 17,1 g de produit final. Exemple 2 a) Transformation de l'acide a, -dichloropropionique en acider a-ohloro- acrylique On introduit dans le même réacteur qu'à l'exemple 1 de l'acide a, -dichla- ropropionique à raison de 0,8 mole/h, du perchloréthylène à raison de 0,5 mole/h et de l'azote à raison de 4,02 mole/h. On recueille, de la même manière qu'à l'exemple 1 un produit de déshydrochloration comprenant 100 % d'acide &alpha;-chloroacrylique. b) Traitement de l'acide a-chloroacrylique par lteau On procède comme à l'exemple 1. R E V E N D 1 C ss T I O N S 1 - Procédé de fabrication des sels solubles dans l'eau de l'acide poly a-hydroxyacrylique ou de ses dérivés alkylés, caractérisé en ce qu'on transforme de l'acide a, B-dichloropropionique ou ses dérivés alkylés en l'acide a-chloroacrylique correspondant par déshydrochloration thermique en phase gazeuse en présence d'un catalyseur, en ce qu'on condense ensuite l'acide a-chloroacrylique obtenu et qu'on le traite par de l'eau en présence d'un catalyseur de polymérisation et en ce qu'on fait réagir le produit solide résultant de ce traitement avec une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin ou d'ammonium. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transformation de l'acide a, ss-dichloropropionique en acide a-chloroacrylique se fait en présence d'alumine calcinée comme catalyseur et à une température comprise entre 200 et 400" C. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'acide a, -dichloropropionique de départ se trouve dilué par un salvant inerte dans les conditions opératoires, de préférence un hydrocarbure chloré ou de l'eau. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de l'acide a-chloroacrylique par de l'eau se fait en présence de persulfate de potassium comme catalyseur de polymérisation. 5 - Procédé selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que le rapport molaire persulfate de potassium/acide a-ehloroaerylique est compris entre 0,1 et 10 %, de préférence entre 0,5 et 5 XJ 6 - Procédé selon les revendications 1, 4 et 5,- caractérisé en ce que le traitement de l'acide a-chloroacrylique par l'eau se fait à une température comprise entre 40 et 1000 C, de préférence comprise entre 60 et 800 C.