способ гидрогенизации диенового полимера
Классы МПК: | C08F6/08 удаление остатков катализатора C08F8/04 восстановление, например гидрогенизация C08C19/02 гидрирование |
Автор(ы): | Линда Рэ Чемберлейн (US), Карма Жолин Гиблер (US), Мигель Прадо (CR) |
Патентообладатель(и): | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. (NL) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-05-26 публикация патента:
27.03.1999 |
Изобретение представляет собой усовершенствование процесса гидрогенизации диенового полимера контактированием полимера в присутствии водорода с титановым катализатором гидрогенизации. Усовершенствование состоит в предотвращении изменения цвета гидрогенизированного полимера, обработанного водой, перекисью или спиртом в отсутствие кислорода, и в добавлении к полимеру нефенольного антиоксиданта. 7 з.п.ф-лы, 4 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Способ гидрирования диенового полимера селективным гидрированием полимера с катализатором гидрирования - соединением титана в присутствии водорода с последующей обработкой раствора гидрированного диенового полимера в органическом растворителе, отличающийся тем, что пожелтение полимера предотвращают путем обработки раствора гидрированного полимера в отсутствие кислорода перекисью, водой или спиртом, имеющим от 1 до 8 атомов углерода, причем молярное соотношение воды к катализатору составляет от 1 : 1 до 5000 : 1, молярное соотношение перекиси или спирта к катализатору составляет от 1 : 1 до 1000 : 1, с последующим добавлением после обработки к полимеру нефенольного антиоксиданта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перекись является водорастворимой, используется в виде смеси с водой в таком количестве, что молярное соотношение перекиси к катализатору составляет от 1 : 1 до 1000 : 1. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что концентрация перекиси в воде составляет от 3 до 30 вес.%. 4. Способ по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что в качестве перекиси используют перекись водорода. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве титансодержащего катализатора используют бис-(циклопентадиенил)-титановое соединение. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что спирт выбирают из группы, содержащей метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, 2-этил-1-гексанол, метиленгликоль, этиленгликоль, глицерин, этенол, метилкарбитол и пентаэритрит. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве спирта используют метанол. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве антиоксиданта используют трис-нонилфенил-фосфит.Описание изобретения к патенту
Данное изобретение относится к методу предотвращения окрашивания гидрогенизованных диеновых полимеров. Более конкретно, изобретение относится к методу предотвращения окрашивания в блоксополимерах сопряженных диенов и винильных ароматических углеводородов, которые были подвергнуты гидрогенизированию с использованием катализаторов на основе титана. В настоящее время титановые катализаторы могут быть использованы для гидрогенизации диеновых полимеров, особенно блок-сополимеров сопряженных диенов и винильных ароматических углеводородов, которые требуют селективной гидрогенизации. Эти катализаторы обладают преимуществами по сравнению с никелевыми катализаторами, используемыми ранее, в том, что требуется меньшее количество катализатора для достижений той же степени гидрогенизации. Это облегчает удаление катализатора, и в некоторых случаях остаток катализатора может быть оставлен в полимере вследствие его небольшого количества. Например, патент США 5039755 описывает процесс гидрогенизации сопряженных диолефиновых полимеров, который включает обрыв цепи диолефинового полимера водородом. Затем полимер гидрогенизуется в присутствии, по меньшей мере, одного бис-(циклопентадиенил) титанового соединения формулы
в которой R1 и R2 являются одинаковыми или различными и выбираются из галогеновых групп, C1-C8-алкильных и алкоксильных групп, C6-C8-арилоксильных групп, аралкильных, циклоалкильных групп, силильных групп и карбонильных групп. Стадия гидрогенизации осуществляется в отсутствии литиевого углеводорода и алкоксильных литиевых соединений. Другие титановые каталитические системы, которые могут быть использованы для гидрогенизации таких полимеров, включают системы, описанные в патенте США N 4501857, 4673714 и 4980421. Ближайшим аналогом настоящего изобретения является ЕР 316982, где описан способ обработки раствора или суспензии полимера после гидрирования. В соответствии с этим способом требуется контактирование окисляющего агента, в частности кислорода с неорганической кислотой. В некоторых случаях особенно высокий уровень содержания катализатора приводит к появлению у полимера желтого цвета. Стандартные способы устранения такого пожелтения, такие как глубокая кислотная экстракция, являются нежелательными из-за дороговизны стадии обеззоливания. Таким образом, целью представленного изобретения является создание способа гидрогенизации диеновых полимеров с использованием титанового катализатора гидрогенизации с получением гидрогенизованного полимера, не имеющего желтого цвета. Представленное изобретение представляет способ предотвращения пожелтения, сообщаемый диеновым полимерам титановыми катализаторами гидрогенизации. Особенно блок-сополимерам сопряженных диенов и винильных ароматических углеводородов. Процесс состоит в обработке гидрогенизованного полимера водой, перекисью или спиртом в отсутствие кислорода с последующим добавлением к полимеру, не содержащего фенола антиоксиданта - после гидрогенизации. Хорошо известно, что этиленовые ненасыщенные полимеры и необязательно ароматические ненасыщенные полимеры могут быть получены сополимеризацией одного или нескольких полиолефинов, в частности диолефина друг с другом или с одним или несколькими алкенильными ароматическими углеводородными мономерами. Безусловно, сополимеры могут быть неупорядоченными, переходными, блок-сополимерами или их комбинацией, а также и линейными, звездообразными или радиальными. Полимеры, содержащие этиленненасыщенные группы, или как этиленненасыщенные группы, так и ароматические, могут быть получены при использовании анионных инициаторов или катализаторов полимеризации. Такие полимеры могут быть получены с использованием методов объемной полимеризации, полимеризации в растворе или эмульсионной полимеризации. В любом случае полимер, содержащий, по крайней мере, этиленненасыщенные группы, может быть извлечен в основном в виде твердого вещества, такого как крошка, порошок, таблетки и т.п. Полимеры, содержащие этиленовую ненасыщенность, и полимеры, содержащие как этиленовую ненасыщенность, так и ароматическую и этиленовую ненасыщенность одновременно, являются, разумеется, коммерчески доступными от нескольких поставщиков. Обычно при осуществлении методов анионной полимеризации в растворе сопряженные диолефиновые полимеры и сополимеры сопряженных диолефинов и алкенильных ароматических углеводородов получаются соединением полимеризуемого мономера или мономеров одновременно или последовательно с анионным инициатором полимеризации, таким как металлы группы 1А, их алкилы, амиды, силанолаты, нафталиды, бифенилы и антраценильные производные. Предпочтительным является использование соединения органощелочного металла (такого как натрий или калий) в соответствующем растворителе в интервале температур от -150 до 300oC, предпочтительно в интервале от 0 до 100oC. Особенно эффективными инициаторами анионной полимеризации являются органические соединения лития, имеющие общую формулу
RLin,
где R представляет собой алифатический, циклоалифатический, ароматический или алкилзамещенный ароматический углеводородный радикал, имеющий от 1 до 20 углеродных атомов;
n является целым числом от 1 до 4. Сопряженные диолефины, которые могут подвергаться анионной полимеризации, включают сопряженные диолефины, содержащие от 4 до 12 углеродных атомов, такие как 1,3-бутадиен, изопрен, пиперилен, метилпентадиен, фенилбутадиен, 3,4-диметил-1,3-гексадиен, 4,5-диэтил-1,3-октадиен и т.п. Для использования в таких полимерах предпочтительными являются сопряженные диолефины, содержащие от 4 до 8 углеродных атомов. Алкенильными ароматическими углеводородами, которые могут быть использованы для сополимеризации, являются виниларильные соединения, такие как стирол, различные алкилзамещенные стиролы, алкоксильные замещенные стиролы, 2-винилпиридин, 4-винилпиридин винилнафталин, алкилзамещенные винилнафталины и т.п. Полимеры, которые могут быть использованы в соответствии с процессом данного изобретения, включают все полимеры, описанные в упомянутом выше патенте США N 5039755. При получении всех этих полимеров полимеризация завершается использованием газообразного водорода вместо обычно используемого спиртового завершающего агента. Растущий полимер или, более точно, растущий конец полимерной цепи завершается добавлением к нему водорода. Как отмечено выше, стадия гидрогенизации представленного процесса осуществляется в присутствии соединения титана. Предпочтительно она осуществляется в присутствии бис- (циклопентадиенил) титанового соединения, как описано в названном патенте США 5039755. Гидрогенизация может осуществляться также с использованием катализаторов и в соответствии с процессами, описанными в патенте США 4501857, 4673714 и 4980421. Обычно гидрогенизация осуществляется в соответствующем растворителе в интервале температур от 0 до 120oC, предпочтительно от 60 до 90oC и парциальном давлении водорода в интервале от 1,07 бар до 83,7 бар (1 фунт/кв. дюйм - 1200 фунт/кв. дюйм,


Полистирол-полибутадиен-полистиролблок-сополимеры были синтезированы посредством анионной полимеризации и завершены водородом. Затем полимер был гидрогенизован с использованием дихлорида бис (циклопентадиенил) титана, Cp2TiCl2 при варьировании концентраций Ti 38-150 мил.д., в расчете на полимер. Остаточная ненасыщенность была определена методом ЯМР и было установлено, что > 86% двойных связей в полибутадиеновом блок-сополимере являются насыщенными. Раствор был анаэробно перенесен в сосуд под давлением для использования его в качестве исходного сырья в экспериментах по улучшению цвета. Раствор полимера (20-25 вес.% полимера в смеси циклогексан/диэтиловый эфир) был перенесен без доступа воздуха, если не отмечено особо, в двухлитровый перемешиваемый стеклянный сосуд для проведения экспериментов по улучшению цвета. Скорости перемешивания варьировались от 1500 до 3000 об/мин, если не отмечено другого. Обычно добавление реагентов и барботирование газа для воздействия на цвет осуществлялись в течение 20-60 минут. Температура регулировалась при 70oC, если не обозначено особо. После воздействия с целью устранения цвета раствор полимера был отлит и высушен в вакуумной печи. После высушивания были спрессованы диски толщиной 60-68 мил (

Воздействие нефенольного и фенольного антиоксидантов
Была приготовлена партия блок-сополимера полистирол-полибутадиен-полистирол (S-B-S-Li+) с молекулярной массой 49200 методом анионной полимеризации с использованием в качестве инициатора вторичного бутиллития - в реакторе, работающем под давлением. Полимеризация проводилась в смеси циклогексана и диэтилового эфира. Образующийся полимерный раствор содержал 20% полимера по весу. В конце реакции полимеризации реактор барботировался водородом и содержимое его интенсивно перемешивалось в течение приблизительно 50 минут для завершения "растущего" полимера и образования побочного продукта гидрида лития. Полимерный раствор перемещался под давлением в отсутствие воздуха в сосуд, работающий под давлением. Гидрогенизация S-B-S с образованием блок-сополимера полиэтилен-полибутилен-полистирол (S-EB-S) осуществлялась в форме полунепрерывного процесса. 47,3 литра (12,5 галлонов) полимерного мерного раствора было помещено в реактор. Температура поддерживалась при 70oC и полимерный раствор нагревался при перемешивании. В реактор добавлялся втор-бутиллитий (0,1513 г-мол) и через раствор в течение 30 минут барботировали водород. Для обеспечения полного взаимодействия всего добавленного втор-бутиллития с газообразным водородом, к образцу раствора полимера снова добавлялся стирольный мономер. Отсутствие оранжевого окрашивания (которое имело бы место, если бы втор-бутиллитий реагировал со стиролом) подтвердило, что имеется только LiH, присутствующий в растворе полимера. Далее добавлялось 0,0462 г-мол.бис (циклопентадиенил) титаний дихлорида к раствору полимера и реактор заполнялся водородом до давления 10,7 бар (140 фунтов/дюйм2,

Действие кислорода и метанола
Полимер был синтезирован таким же образом, как в примере 1, но результирующая молекулярная масса была 47.700. Завершение полимера водородом было также осуществлено, как в примере 1. Последующее завершение водородом осуществлялось нагреванием раствора полимера до 70oC и барботированием полимера водородом в течение 80 минут при подготовке гидрогенизации. В реактор добавлялся катализатор гидрогенизации бис (циклопентадиенил) дихлорид титана (0,0757 г-мол. ). Давление водорода поддерживалось между 7,5 бар и 8,7 бар (95 фунтов/кв. дюйм и 112 фунтов/кв. дюйм,

Использование изопропанола и глицерина
Полимер был синтезирован таким же образом, что и в примере 1, но результирующая молекулярная масса составляла 52,300. Полимер был завершен водородом так же, как и в примере 1. Полимерный раствор был анаэробно перенесен выдавливанием в сосуд, находящийся под давлением. Приблизительно 40 галлонов (

Использование перекиси
Полимер был синтезирован таким же методом, как в примере 1, но результирующая молекулярная масса была 46,800. Полимер был также завершен водородом с использованием такого же способа, что и в примере 1. После завершения водородом полимерный раствор был перенесен в реактор, работающий под давлением. Приблизительно 1560 г раствора, содержащего 20% полимера, было перенесено в 4-х литровый реактор. Раствор полимера нагревался до 70oC и давление в реакторе поднимали до 10,7 бар (140 фунтов/кв. дюйм,



Класс C08F6/08 удаление остатков катализатора
Класс C08F8/04 восстановление, например гидрогенизация