способ осветления практически некристаллических углеводородных смол
Классы МПК: | C08F6/02 нейтрализация продуктов полимеризации, например дезактивация катализатора C08F6/28 очистка |
Автор(ы): | Берревоетс Эрик (NL), Ван Дронгелен Ян (NL) |
Патентообладатель(и): | ГЕРКУЛЕС ИНКОРПОРЕЙТЕД (US) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-02-02 публикация патента:
10.07.2000 |
Описывается новый способ осветления окраски практически некристаллических углеводородных смол, содержащих углерод-углеродные двойные связи и включающих в себя окрашивающие ингредиенты, причем указанный способ включает в основном введение практически некристаллической углеводородной смолы со средневесовой молекулярной массой от примерно 250 до примерно 10000 в контакт с водородом под давлением водорода 1-20 бар (14,5-290 фунтов/дюйм2) в присутствии катализатора, который ускоряет гидрогенизацию окрашивающих ингредиентов практически без изменения температуры размягчения или содержания углерод-углеродных двойных связей в смоле. Технический результат - сохранение при осветлении практически некристаллических углеводородных смол необходимых физических характеристик. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ осветления окраски практически некристаллических углеводородных смол, содержащих углерод-углеродные двойные связи и включающих в себя окрашивающие ингредиенты, причем указанный способ включает в основном введение практически некристаллической углеводородной смолы со средневесовой молекулярной массой от примерно 250 до примерно 10000 в контакт с водородом под давлением водорода 1 - 20 бар (14,5 - 290 фунтов/дюйм2) в присутствии катализатора, который ускоряет гидрогенизацию окрашивающих ингредиентов практически без изменения температуры размягчения или содержания углерод-углеродных двойных связей в смоле. 2. Способ по п. 1, в котором давление водорода составляет 1 - 15 бар (14,5 - 218 фунтов/дюйм2). 3. Способ по п.1 или 2, в котором давление водорода составляет 1 - 10 бар (14,5 - 145 фунтов/дюйм2). 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором в качестве катализатора выбирают по меньшей мере один из группы, состоящей из никеля/цинка, никеля, палладия и их окислов. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором катализатором служит никель/окись цинка. 6. Способ по п.5, в котором катализатор находится на носителе из двуокиси кремния. 7. Способ по п.5 или 6, в котором каталитическая активность в отношении снижения цветности при содержании хлора до 4,2 вес.% остается практически неизменной. 8. Способ по п.1, в котором смола представляет собой алифатическую углеводородную смолу, а цветность по Гарднеру после стадии контактирования составляет менее 3. 9. Способ по п.1, в котором смола представляет собой ароматическую углеводородную смолу, а цветность по Гарднеру после стадии контактирования составляет 5 или менее. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором практически некристаллическая углеводородная смола содержит предшественники окрашивающих ингредиентов, а на стадии контактирования эти предшественники окрашивающих ингредиентов не гидрогенизуются. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором смолу выбирают из группы, состоящей из C5 углеводородных смол, C9 углеводородных смол, смешанных C5/C9-углеводородных смол, дициклопентадиеновых смол, модифицированных винилароматическими компонентами C5-углеводородных смол, модифицированных ароматическими компонентами дициклопентадиеновых смол, терпеновых смол, терпенфенолоформальдегидных смол, смешанных C9/C4 смол и кумароноинденовых смол. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором смолу получают полимеризацией мономеров в растворителе, а стадию контактирования осуществляют до тех пор, пока смола находится в растворенном состоянии в растворителе, который был использован для полимеризации. 13. Способ по п.12, в котором полимеризационный растворитель стадии контактирования выделяют и возвращают в процесс. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадию контактирования осуществляют до тех пор, пока смола находится в расплавленном состоянии (неразбавленная.)15. Смола, полученная по способу по любому из предыдущих пунктов.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способу осветления окраски смол и к получаемым по этому способу смолам. Способы гидроочистки углеводородных смол с целью осветления их окраски хорошо известны, при их осуществлении обычно получают продукт "водяной белизны". Алифатические и/или ароматические ненасыщенные группы, содержащиеся в смоле, частично или полностью удаляют, получая продукт с улучшенными стойкостью к окислению, стойкостью к УФ-излучению и цветостойкостью. Однако, в частности у смол, полученных из ароматического сырья, вследствие гидрогенизации изменяются также физические свойства смолы, из-за чего она может стать менее пригодной для применения в такой продукции, как клеи, уплотнительные составы и герметики, модификаторы для пластиков и каучуков и печатные краски. Были предложены способы улучшения окраски "углеводородных фракций" и углеводородных смол селективной гидрогенизацией окрашивающих ингредиентов и предшественников окрашивающих ингредиентов. Так, например, в заявке на Европейский патент 617053 предлагается способ гидроочистки углеводородных смол в присутствии катализатора, который ускоряет гидрогенизацию окрашивающих ингредиентов без изменения содержания углерод-углеродных двойных связей в смоле или ее физических свойств. Используемое давление водорода составляет 300-1200 фунтов/дюйм2 (21,1-84,4 кг/см2), а предпочтительными катализаторами являются хромит меди и система медь/цинк. В настоящее время все еще существует необходимость разработки дополнительных способов снижения цветности окраски смолы без изменения ее других, необходимых физических характеристик. Предлагаемый по настоящему изобретению способ осветления окраски практически некристаллических углеводородных смол, содержащих углерод-углеродные двойные связи и включающих в себя окрашивающие ингредиенты, в основном включает введение практически некристаллической смолы, средневесовая молекулярная масса которой составляет 250-10000, в контакт с водородом под избыточным давлением водорода 1-20 бар (14,5-290 фунтов/дюйм2) в присутствии катализатора, который ускоряет гидрогенизацию окрашивающих ингредиентов практически без изменения температуры размягчения или содержания углерод-углеродных двойных связей в смоле. Изобретение относится также к смолам, полученным по такому способу. Согласно изобретению предлагается способ гидроочистки обычно окрашенных смолистых материалов для осветления окраски, предпочтительно до водяной белизны (колориметрическая характеристика по Гарднеру менее 1). При этом обычно определяемые свойства, кроме окраски, остаются практически неизменными. Когда для гидроочистки используют катализатор Ni/окись Zn, активность этого катализатора в отношении снижения цветности остается по существу неизменной несмотря на высокое содержание хлора. Продукты, включающие в себя такие более слабоокрашенные смолы, проявляют свойства, практически идентичные свойствам тех продуктов, которые содержат необработанные смолы, хотя имеют более привлекательный внешний вид. При практическом осуществлении способа по настоящему изобретению использование более низкого избыточного давления водорода позволяет уменьшить затраты на оборудование и проведение процесса. Предлагаемый по настоящему изобретению способ введения окрашенной смолы в контакт с водородом в присутствии катализатора в дальнейшем носит название способа "гидроочистки". Этот способ является способом селективной гидрогенизации, поскольку окрашивающие ингредиенты, содержащиеся в смоле, гидрогенизуются, а содержание углерод-углеродных двойных связей в смоле при этом остается практически неизменным. К углерод-углеродным двойным связям относятся как этиленовые, так и ароматически двойные связи. Кроме того, при осуществлении этого способа не подвергаются гидрогенизации предшественники окрашивающих ингредиентов. При осуществлении обычных способов каталитической гидрогенизации окрашивающие ингредиенты, предшественники окрашивающих ингредиентов и углерод-углеродные двойные связи в смоле подвергаются гидрогенизации. Способ по настоящему изобретению можно применять для осветления окраски самых разнообразных углеводородных смол, в частности C9 смол, C5 смол, смешанных C9/C5 смол, модифицированных винилароматическими компонентами C5 смол, дициклопентадиеновых смол, модифицированных ароматическими компонентами дициклопентадиеновых смол, терпеновых смол, терпенфенолоформальдегидных смол, смешанных C9/C4 смол и кумароноинденовых смол. Используемый в данном описании термин "смола" указывает на низкомолекулярный синтетический полимер, полученный полимеризацией ненасыщенных мономеров либо нагреванием, либо в присутствии кислотного катализатора, например, катализатора Фриделя-Крафтса. Средневесовая молекулярная масса (Мw) таких полимеров равна 250-10000, предпочтительно 400-6000, а наиболее предпочтительно 400-2000. Обозначения "C5" и "C9" указывают на то, что мономеры, из которых эти смолы получены, представляют собой преимущественно углеводороды, содержащие соответственно по 4-6 и 8-10 углеродных атомов. Все упомянутые смолы перед обработкой обладают, как правило, желтой или янтарной окраской. Температура размягчения подвергаемой обработке смолы решающего значения не имеет, в отличие от известных способов гидрогенизации, где из смолистого исходного материала до гидрогенизации отгоняют легкие фракции с целью получить смолу с конкретной температурой размягчения. Катализаторы, используемые при осуществлении способа по настоящему изобретению, представляют собой катализаторы гидрогенизации, которые обладают действием, достаточно селективным для гидрогенизации только окрашивающих ингредиентов. Окрашивающими ингредиентами являются полиненасыщенные органические соединения с высоким содержанием сопряженных связей, которые могут также содержать такие полярные атомы, как кислород, сера и азот, например, индолы и хиноны. Углерод-углеродные двойные связи в смоле гидрогенизации по существу не подвергаются. Поэтому также практически не испытывают воздействия такие обычно определяемые свойства смолы, как, например, температура размягчения, температура помутнения, молекулярная масса и теплостойкость. Кроме того, по существу не подвергаются гидрогенизации предшественники окрашивающих ингредиентов. Предшественников окрашивающих ингредиентов определяют как бесцветные материалы, которые после старения становятся окрашенными. Катализаторы с требуемой селективностью действия можно выбрать среди металлов групп VIII, VIB, IB и IIB Периодической таблицы и их окислов. Такие металлы и их окислы можно использовать индивидуально или в сочетании. Металлы или окислы металлов можно применять непосредственно или можно наносить на приемлемый носитель, такой как двуокись кремния, окись алюминия или уголь. Предпочтительными являются никель, никель/цинк и палладий. Наиболее предпочтительна система никель/окись цинка на носителе из двуокиси кремния. Необходимо отметить, что в различных технологических условиях конкретный катализатор проявляет разную селективность. Можно осуществлять такие дополнительные технологические стадии, как отгонка из смолы перед гидроочисткой легких фракций до достижения конкретной температуры размягчения с последующим повторным растворением или отгонкой из смолы легких фракций до достижения конкретной температуры размягчения после гидроочистки. Однако одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что эти стадии необязательны. Можно осуществлять такие стандартные процедуры, как выделение подвергнутой гидроочистке смолы отгонкой легких фракций и барботированием водяным паром или нейтрализация каталитических остатков после полимеризации мономеров, использованных для получения этих смол. Для этого необязательны такие гасящие добавки, как органические фосфиты и реакционноспособные разбавители, в частности олефиновые разбавители. Реакционноспособный разбавитель определяют как разбавитель, который вступает в реакцию с водородом или смолой. Такие разбавители описаны в патенте США 5171793. Температура, давление, время реакции и количество катализатора, используемого при осуществлении способа по настоящему изобретению, зависят от таких различных факторов, как тип обрабатываемой смолы, конечная желаемая окраска и экономичность процесса. Так, например, некоторые катализаторы очень дороги, и в промышленном масштабе их невозможно было бы использовать в больших количествах. В предпочтительном варианте давление водорода составляет 1-20 бар (14,5-290 фунтов/дюйм2), предпочтительно 1-15 бар (14,5-218 фунтов/дюйм2), а наиболее предпочтительно 1-10 бар (14,5-145 фунтов/дюйм2). Предпочтительная температура равна 100-300oC, более предпочтительно 150-300oC, а наиболее предпочтительно 200- 300oC. Продолжительность обработки обычно составляет 1-10 ч. Предпочтительное количество используемого катализатора равно 0,01- 50% от веса смолы, более предпочтительно 0,5-40%, а наиболее предпочтительно 1-35%. Обычно при низком весовом процентном количестве катализатора необходима повышенная реакционная температура или увеличенная продолжительность реакции. Когда смолы получают полимеризацией мономеров в растворителе, способ гидроочистки по настоящему изобретению можно осуществлять в исходном полимеризационном растворителе после нейтрализации смол и удаления остатков полимеризационного катализатора. После обработки растворитель можно рекуперировать и возвращать в процесс. Способ можно также осуществлять в растворе смолы, повторно растворенной в ароматическом или алифатическом растворителе, или же смолу можно обрабатывать в расплавленном состоянии (в неразбавленном виде). Способ можно осуществлять в виде периодического или непрерывного процесса. В реакциях периодического процесса катализатор можно возвращать в процесс несколько раз. В последнее время при гидрогенизации смол, полученных полимеризацией мономеров в присутствии хлорсодержащего катализатора, перед гидрогенизацией для предотвращения дезактивации гидрогенизационного катализатора сырье как правило дехлорируют. Существенное преимущество способа по настоящему изобретению заключается в том, что в случае использования Ni/Zn-оксидного катализатора его каталитическая активность в отношении снижения цветности смол сохраняется практически неизменной несмотря на содержание хлора примерно до 4,2%. При таких же гидрогенизационной температуре и высоком давлении водорода, какие создают в процессах гидрогенизации, столь высокое содержание хлора могло бы привести к отравлению катализатора и потере им своей активности. При выполнении способа по настоящему изобретению окраску алифатических углеводородных смол по Гарднеру предпочтительно осветляют до менее 3, предпочтительно менее 1 ед. Гарднера. Окраску ароматических смол предпочтительно осветляют до 5 ед. Гарднера или меньше, предпочтительно 3 ед. Гарднера или меньше, а наиболее предпочтительно менее 1 ед. Гарднера. Окраску смешанных ароматических/алифатических смол предпочтительно осветляют до 3 ед. Гарднера, более предпочтительно менее 1 ед. Гарднера. После гидроочистки для улучшения тепло- и цветостойкости обычно добавляют антиоксидант, например, бутилированный гидрокситолуол или IRGANOX

В данном примере описана гидроочистка C9 углеводородной смолы. C9 углеводородную смолу Hercures



В данном примере описана гидроочистка C9 углеводородной смолы, которая оставалась в растворенном состоянии в полимеризационном растворителе. Использованное C9 сырье представляло собой углеводородную смолу Hercures


В данном примере описана гидроочистка модифицированной ароматическими компонентами C5 углеводородной смолы, которая оставалась в растворенном состоянии в растворителе, который использовали для полимеризации. Использованная C5 смола представляла собой углеводородную смолу Hercotac


В данном примере описано влияние поглощения хлора на обесцвечивающую активность катализатора. Использованный катализатор представлял собой таблетированный Ni/ZnO на SiO2-носителе, поставляемый фирмой Katalysatorenwerke H




Общая разница цветности (


Активность (k):

где C0 обозначает цветность в момент времени 0 (начало реакции);
Ct обозначает цветность по прошествии t часов,
Wr обозначает вес смолы (г),
Wc обозначает вес катализатора (г);
t обозначает время (часы). Результаты показывают, что несмотря на содержание хлора в катализаторе до 4,2%, его активность в отношении снижения цветности k(

В данном примере описана гидроочистка C5 углеводородной смолы, которая оставалась в растворенном состоянии в растворителе, который использовали для полимеризации. Использованная смола представляла собой углеводородную смолу Hercures


В данном примере описана гидроочистка модифицированной ароматическими компонентами C5 углеводородной смолы. Углеводородную смолу Hercotac


Класс C08F6/02 нейтрализация продуктов полимеризации, например дезактивация катализатора