Reordenamiento de Beckmann para la obtención del monómero del nylon 6 (caprolactama) empleando como catalizadores materiales mesoporosos B-MCM-41

ELIANA VASCHETTO; JÉSICA PRATTO; E.HERRERO; CASUSCELLI S; EIMER G

Buenos Aires

Congreso; 1º Congreso de Ingeniería de Procesos y Productos; 2013

En este trabajo se desarrollaron catalizadores de estructura mesoporosa modificados con Boro (B), variando las condiciones de síntesis. Estos sólidos se evaluaron en la reacción de reordenamiento de Beckmann en fase vapor a partir de ciclohexanona oxima. El método de síntesis tradicional para la producción ξ-Caprolactama (monómero del Nylon 6, material de partida para una gran variedad de fibras y plásticos), involucra el reordenamiento de Beckmann de la ciclohexanona oxima empleando como catalizador al H2SO4. Esto resulta problemático, debido al uso de un ácido corrosivo y contaminante. Para desarrollar un proceso más eficiente y ambientalmente compatible, el estudio de este reordenamiento en fase vapor empleando catalizadores sólidos del tipo mesoporosos resulta de gran interés. Los materiales se sintetizaron usando tetraetoxisilano y ácido bórico como fuentes de Si y B respectivamente, bromuro de cetil trimetil amonio como surfactante e hidróxido de amonio para ajuste del pH. El gel de síntesis (relaciones molares Si/B= 20 y 60) se trató hidrotermicamente  por 0, 6 y 8 días a 100°C en autoclave. Los catalizadores fueron evaluados en la reacción de reordenamiento de Beckmann en fase vapor a partir de una solución de ciclohexanona oxima en 1-hexanol. Los catalizadores se caracterizaron por difracción de RX, FT-IR y se le realizaron medidas de área superficial. Todos los materiales sintetizados presentaron elevados valores de superficie específica, típicos de estructuras  mesoporosas. Analizando la influencia del tiempo de tratamiento hidrotérmico sobre el área superficial  se encontró que, para ambas relaciones, los valores disminuyen levemente con el tratamiento, aunque continúan siendo altos. En el análisis de RX se observa que en todos los casos existe un patrón de difracción característico de los materiales mesoporosos, que es evidenciado por la presencia de un pico a bajo ángulo, lo cual indica un ordenamiento de la estructura. Los espectros de IR exhiben una banda a 934 cm-1, característica del B tetracoordinado, frecuentemente esta banda se solapa a aquélla asignada a los silanoles; sin embargo, al contrastar las muestras con la de una matriz pura se encontró que la banda incrementa con el aumento del contenido de B, lo cual  evidencia la presencia de B tetracoordinado en la red mesoporosa. Finalmente, los materiales fueron evaluados en la reacción de reordenamiento de Beckmann; los de menor relación (Si/B=20) presentaron mayor conversión de ciclohexanona oxima; además la conversión aumenta para 6 días de tratamiento hidrotérmico (valor máximo de conversión). Estas observaciones pueden ser probablemente atribuidas a la mayor proporción de B incorporado a la red. Es de destacar que la selectividad a caprolactama en todos los casos fue del orden del 100%.