El tetrabromobisfenol A (TBBPA) es uno de los retardantes de llama bromados más utilizados en todo el mundo, esencial para proporcionar resistencia al fuego a los termoplásticos estirénicos y algunas resinas termoestables. Sus mercados principales incluyen las industrias eléctrica, electrónica, automotriz, textil y de muebles. El TBBPA de alta calidad es crucial para los polímeros y plásticos retardantes de llama utilizados en la industria electrónica. La estructura del tetrabromobisfenol A es la siguiente:
(1) La patente de EE. UU. No. 3,536,302 describe la síntesis de TBBPA a través de la reacción de bisfenol A y bromo en metanol, generando una cantidad equivalente de HBr como subproducto. El inconveniente de este método incluye la formación de bromuro de metilo, un químico restringido, complicando el reciclaje del bromuro de hidrógeno.
(2) La patente japonesa 77034620 B4 77/09/05 y las patentes de EE. UU. 3,929,907; 4,180,684; 5,068,463 implican la bromación de bisfenol A en un sistema bifásico que consiste en agua, compuestos orgánicos halogenados inmiscibles y oxidantes. Los oxidantes convierten HBr en Br2, que bromina aún más más bisfenol A y sus componentes subbromados. Estos métodos son criticados por sus largos tiempos de reacción y altos costos de procesamiento.
(3) La patente japonesa 1979-55538 de fecha 2 de mayo de 1979 describe la preparación de TBBPA en presencia de solventes orgánicos y soluciones acuosas, utilizando un surfactante al final de la reacción para mejorar la separación del producto. Sin embargo, este método a menudo produce una calidad de producto inferior.
(4) Las patentes de EE. UU. 4,990,321; 5,008,469; 5,059,726; y 5,138,103 implican la bromación de bisfenol A a bajas temperaturas (0 a 20 °C) en solvente de metanol con una cantidad específica de agua. Se agrega agua adicional al final para precipitar TBBPA. Estos métodos requieren tiempos prolongados de envejecimiento o ebullición después de que se agregan todos los reactivos, además de un tiempo extra de manipulación para la adición final de agua.
(5) La patente de EE. UU. 6,002,050 utiliza bisfenol A saturado con TBBPA en un solvente soluble en agua que contiene H2O2 y un 1-20 % en peso de ácido a temperaturas relativamente altas para la bromación. Las desventajas incluyen altas temperaturas, largos tiempos de reacción, contenido significativo de agua y formación menor de bromuro de metilo.
Actualmente, el proceso de preparación de TBBPA en la mayoría de los campos de sal utiliza el método del clorobenceno. El clorobenceno sirve como solvente donde se a?aden bisfenol A, peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico en el recipiente de reacción. Después de enfriar con agua helada, se agrega bromo gota a gota a 20 °C. Al finalizar, la mezcla se envejece a 85 °C durante 20 minutos. Tras la separación de fases, la fase oleosa se neutraliza con solución de sulfito de sodio a 85 °C, seguida de un lavado con agua. La cristalización de la fase oleosa después del lavado con agua produce el producto sólido Tetrabromobisfenol A, que se filtra. La madre se reutiliza para la bromación, pero requiere destilación debido a impurezas excesivas.
Algunos campos de sal adoptan el método del diclorometano para la producción de TBBPA. El diclorometano actúa como solvente donde se a?aden bisfenol A y ácido sulfúrico al recipiente de reacción. Después de enfriar con agua helada, se agregan bromo y peróxido de hidrógeno gota a gota a 20 °C. Luego, se aumenta la temperatura a reflujo para la maduración. Tras la separación de fases, la fase oleosa se neutraliza con solución de sulfito de sodio, seguida de un lavado con agua. La evaporación y el enfriamiento de la fase oleosa obtenida a partir del lavado producen TBBPA sólido, que se filtra. Este proceso es más conveniente, y el uso de diclorometano como solvente facilita la separación de fases oleosas y acuosas, aunque puede haber un incremento de costos.
El acetato de etilo se utiliza como solvente, donde se a?ade bisfenol A, ácido sulfúrico, bromo y peróxido de hidrógeno al recipiente de reacción. Tras la reacción a reflujo, el producto TBBPA se purifica mediante cristalización y separación. Este método tiene la ventaja de un bajo costo, aunque puede requerir un manejo cuidadoso debido a los riesgos de inflamabilidad asociados con el acetato de etilo.
Este método implica la bromación de bisfenol A utilizando bromo en solución, donde se obtienen productos de TBBPA. Se utilizan varios solventes para facilitar la reacción, y se mantiene un control estricto de las condiciones de reacción para garantizar la pureza del producto final. Sin embargo, este método puede ser menos efectivo en comparación con otros métodos debido a la solubilidad limitada del bromo en algunos solventes.
Este método de síntesis se basa en la bromación de bisfenol A utilizando un soporte sólido que permite una mayor eficacia en la reacción. Este proceso es menos común pero puede ofrecer beneficios en términos de control de la reacción y mejora de la pureza del producto.
Existen diferentes métodos para la síntesis de TBBPA, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. La elección del método depende de varios factores, como el costo de los materiales, el tiempo de reacción, la eficiencia y la pureza del producto final. La búsqueda de métodos más eficientes y sostenibles sigue siendo un objetivo clave en la investigación y desarrollo de productos químicos.
[1] https://patents.google.com/patent/US6245950B1/en
[2] Tianjin Changlu Hangu Salt Field Co., Ltd., Tianjin Tiandi Chuangzhi Technology Development Co., Ltd. A continuous production process for tetrabromobisphenol A. 2023-08-08.
[3] https://www.epa.gov/saferchoice/alternatives-assessment-partnership-evaluate-flame-retardants-printed-circuit-boards
[4] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32933740/
[5] https://www.nist.gov/programs-projects/advanced-gas-phase-fire-retardants-project
|
4YRS
