Способ получения гидрированных 1,2-полибутадиенов


 


Владельцы патента RU 2538956:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул гидрированные группы. Предложен способ получения гидрированных 1,2-полибутадиенов, заключающийся во взаимодействии полимера с гидрирующим агентом, отличающийся тем, что дополнительно перед стадией гидрирования проводят алюминирование 1,2-полибутадиена, где в качестве алюминирующего агента используют смесь диизобутилалюминийгидрида в присутствии ZrCl4 при мольном соотношении 1,2-полибутадиен:диизобутилалюминийгидрид=1:0,2-4; 1,2-полибутадиен:ZrCl4=1:0,01-0,02; при температуре 10-55°C в течение 12-26 ч, затем гидрирование алюмопроизводного 1,2-полибутадиена проводят действием гидрирующего агента, в качестве которого используют 5%-ный раствор хлористого водорода, гидрирование проводят при комнатной температуре в отсутствие катализатора в течение 2 ч. Используют атактический или синдиотактический 1,2-полибутадиен со среднечисловой молекулярной массой Mn от 1000 до 150000 и содержанием в макромолекулах звеньев 1,2-полимеризации 70-85 мол.%. Технический результат - улучшение качества целевого продукта, исключение из процесса получения гидрированных 1,2-полибутадиена пожаровзрывоопасных веществ. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 18 пр.

 

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов на основе 1,2-полибутадиенов, содержащих в составе макромолекул гидрированные группы.

Гидрированные полимерные продукты характеризуются высоким комплексом физико-механических свойств, хорошими адгезионными свойствами и могут использоваться в составе клеевых композиций, герметиков, лакокрасочных покрытий, в качестве модификаторов в составе различных композиций термопластов и эластомеров.

Гидрированные 1,2-полибутадиены могут быть получены химической модификацией 1,2-полибутадиенов, содержащих в макромолекулах основной и боковых цепей двойные углерод-углеродные связи, которые синтезируют в промышленности полимеризацией 1,3-бутадиена на комплексных катализаторах [Патент РФ 2072362, кл. C08F 136/06, C08F 36/06, C08F 136/00, C08F 36/00; опубл. 27.01.1997. Патент РФ 2177008, кл. C08F 136/06, C08F 36/06, C08F 36/04, C08F 4/70; опубл. 20.12.2001. Патент РФ 2283850, кл. C08F 36/06, C08F 136/06; опубл. 20.09.2006. Патент США 4182813, кл. C08F 136/06, C08F 36/00, C08F 4/00; опубл. 08.01.1980. Патент РФ 2139299, кл. C08F 136/06; опубл. 10.10.1999].

Известны способы получения гидрированных производных 1,2-полибутадиенов, газообразным водородом в присутствии металлокомплексов: патент США 7176262, кл. С08С 19/02; В60С 1/00; C08F 8/04; С08С 19/00; В60С 1/00; C08F 8/00; опубл. 13.02.2007, патент США 5206301, кл. C08L 23/02; C08F 8/04; C08F 8/46; C08F 2 97/04; C08L 53/00; C08L 53/02; C08L 101/00; опубл. 27.03.1993, патент Европа 19800104471, кл. C08F 8/00; С08С 19/02; C08F 8/04; C08F 8/00; С08С 19/00; опубл. 26.09.1984, патент США 5945485, кл. С08С 19/02; C08F 8/04; C08F 36/00; C08F 36/04; C08F 136/06; C08F 297/02; C08F 297/04; C08L 53/00; С10М 143/12; опубл. 31.08.1999. Недостатком указанных методов является высокие энергетические затраты, из-за необходимости проведения процесса при высоком давлении и при повышенной температуре. Использование пожаровзрывоопасного водорода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ гидрирования 1,2-полибутадиена, заключающийся во взаимодействии раствора 1,2-полибутадиена в циклогексане с водородом в присутствии титанового катализатора [Патент США 7960481, кл. C08F 8/04; С08С 19/02; опубл. 14.06.2011]. Использовали полибутадиен с молекулярной массой 1000 г/моль, содержащий 85% 1,2-звеньев, 15% 1,4-звеньев полимеризации. Полибутадиен, бис(η5-циклопентадиенил) титан ди-n-толуил в циклогексане помещают в реактор, снабженный механической мешалкой. Мольное соотношение полимер: бис(η5-циклопентадиенил) титан ди-n-толуил 1:0,014. Реакцию проводили при 60-90°C и давлении 0,7 МПа. По окончании синтеза отделяли органическую фазу и дважды промывали водой. Полимер сушили в вакууме. Степень гидрирования 1,2-полибутадиена составляет >95%.

Недостатками данного метода являются высокие энергетические затраты, из-за необходимости проведения процесса при высоком давлении. Использование пожаровзрывоопасного водорода.

Технической задачей данного изобретения является разработка способа получения гидрированных 1,2-полибутадиенов, способствующего улучшению качества целевого продукта, снижению энергетических затрат, исключению из процесса получения гидрированных 1,2-полибутадиена пожаровзрывоопасных веществ.

В предложенном способе получения гидрированных 1,2-полибутадиенов указанная техническая задача достигается путем взаимодействия полимера с гидрирующим агентом, где дополнительно перед стадией гидрирования проводят алюминирование 1,2-полибутадиена, где в качестве алюминирующего агента используют смесь диизобутилалюминийгидрида в присутствии ZrCl4 при мольном соотношении 1,2-полибутадиен: диизобутилалюминийгидрид=1:0,2-4; 1,2-полибутадиен: ZrCl4=1:0,01-0,02; при температуре 10-55°C в течение 12-26 ч, гидрирование алюмопроизводного 1,2-полибутадиена проводят действием гидрирующего агента, в качестве которого используют 5%-ный раствор хлористого водорода, гидрирование проводят при комнатной температуре в отсутствие катализатора в течение 2 ч. В качестве исходного 1,2-полибутадиена используют атактический или синдиотактический полимер со среднечисловой молекулярной массой Mn от 1000 до 150000 и содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 70-85 мол.% и 15-30 мол.% соответственно.

При реализации предлагаемого способа использовали промышленные образцы 1,2-полибутадиена производства ОАО «Ефремовский завод СК» и полимеры марки JSR RB производства «Japan Synthetic Rubber Co.» (Япония). Образец 1,2-полибутадиена очищали переосаждением в системе хлороформ-этанол, далее полимер дважды промывали спиртом и сушили под вакуумом при 60°C до постоянной массы. В качестве исходных компонентов применяли ДИБАГ (Aidrich), ZrCl4 (Aidrich).

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Использовали очищенный синдиотактический 1,2-полибутадиен со среднечисловой молекулярной массой Mn=150000, содержащий звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 86 и 14 мол.% соответственно. В стеклянный реактор, снабженный перемешивающим устройством, обратным холодильником и капельной воронкой, загружали 3г (0,056 моль) синдиотактического 1,2-полибутадиена, добавляли 114,3 мл толуола и перемешивали до полного растворения. К полученному раствору прибавляли 12,77 г ДИБАГ (0,112 моль) и 0,235 г ZrCl4 (0,799 ммоль). Мольное соотношение синдиотактический 1,2-полибутадиен: ДИБАГ=1:2; синдиотактический 1,2-полибутадиен: ZrCU=1: 0,015. Реакционную массу перемешивали в инертной атмосфере при комнатной температуре в течение 20 ч. После окончания синтеза реакционную массу обрабатывают 5%-ным раствором хлористого водорода. Полимер высаждали из реакционной массы этанолом, очищали переосаждением в системе хлороформ-этанол и сушили в вакууме при температуре 40°C. Получили 3,89 г гидрированного синдиотактического 1,2-полибутадиена со степенью функционализации 76,8%.

Пример 2. Использовали очищенный 1,2-полибутадиен со среднечисловой молекулярной массой Mn=82000, содержащий звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 59 и 41 мол.% соответственно. В стеклянный реактор, снабженный перемешивающим устройством, обратным холодильником и капельной воронкой, загружали 3г (0,056 моль) 1,2-полибутадиена, добавляли 114,3 мл толуола и перемешивали до полного растворения. К полученному раствору прибавляли 12,77 г ДИБАГ (0,112 моль) и 0,235 г ZrCl4 (0,799 ммоль). Мольное соотношение 1,2-полибутадиен: ДИБАГ=1:2; 1,2-полибутадиен: ZrCl4=1:0,015. Реакционную массу перемешивали в инертной атмосфере при комнатной температуре в течение 14 ч. После окончания синтеза реакционную массу обрабатывают 5%-ным раствором хлористого водорода. Полимер высаждали из реакционной массы этанолом, очищали переосаждением в системе хлороформ-этанол и сушили в вакууме при температуре 40°C. Получили 3,22 г гидрированного 1,2-полибутадиена со степенью функционализации 67,5%.

Примеры 3-18. Все операции процесса проводили в соответствии с примером 1-2. Результаты экспериментов приведены в табл.1.

Для проведения процесса гидрирования мольное соотношение 1,2-полибутадиен: ДИБАГ 1:0,2-4 является наиболее оптимальным. При снижении мольного соотношения 1,2-полибутадиен: ТЭА ниже 1:0,2 имеет место снижение степени гидрирования (пример 3). При увеличении мольного соотношения 1,2-полибутадиен: ДИБАГ выше 1:4 приводит к нецелевому расходу ДИБАГ (пример 6). Мольное соотношение 1,2-полибутадиен: ZrCL4 1:0,01-0,02 является наиболее оптимальным. При снижении мольного соотношения 1,2-полибутадиен: ZrCl4 1:0,01 имеет место снижение степени гидрирования (пример 7). При увеличении мольного отношения 1,2-полибутадиен: ZrCl4 1:0,02 наблюдаются побочные реакции перегруппировки макроцепи полидиена (пример 10). Температура процесса в пределах 10-55°C позволяет получать модифицированный продукт с наибольшим выходом и высокого качества. Уменьшение температуры ниже 10°C уменьшает скорость гидрированния и приводит к снижению выхода целевого продукта (пример 11). Увеличение температуры выше 55°C приводит к ухудшению качества целевого продукта (пример 14). Время алюминирования для всех экспериментов составляет 12-26 ч. Уменьшение времени реакции ниже 12 ч приводит к снижению степени гидрирования конечного продукта (пример 14). Увеличение времени реакции более 26 ч приводит к увеличению энергоемкости процесса (пример 18).

В предложенном методе получения гидрированных 1,2-полибутадиенов указанная техническая задача достигается путем гидрирования промежуточных алюмопроизводных 1,2-полибутадиенов 5%-ным раствором хлористого водорода. В качестве алюминирующего агента используют смесь ДИБАГ в присутствии ZrCl4. Процесс алюминирования проводится при температуре 10-55°C в течение 12-26 ч, тем самым достигается снижение энергетических затрат и увеличивается степень функционализации конечного продукта.

Таким образом, предлагаемый метод дает возможность целенаправленного получения полимерных продуктов, содержащих гидрированные группы, на основе 1,2-полибутадиенов с заданной степенью функционализации (содержанием гидрированных групп) от 16,0 до 96,8%, молекулярной массой 1000-150000 и содержанием в макромолекулах звеньев 1,2-полимеризации 70-85 мол.% в зависимости от требований, предъявляемых к полимеру.

Таблица 1
Результаты экспериментов по синтезу гидрированных полибутадиенов
1,2-ПБ Условия процесса Примечание
м.с. 1,2-ПБ: ДИБАГ м.с. 1,2-ПБ: ZrCl4 t, °C τреак, ч α, %
1 а. 1:2 1:0,015 25 20 76,8
2 с. 1:2 1:0,015 25 20 67,5
3 а., с. 1:0,1 1:0,015 25 20 16,0 Снижение с.г.
4 а., с. 1:0,2 1:0,015 25 20 38,2
5 а., с. 1:4 1:0,015 25 20 93,7
6 а., с. 1:4,1 1:0,015 25 20 96,8
7 а., с. 1:2 1:0,005 25 20 23,4 Снижение с.г.
8 а., с. 1:2 1:0,01 25 20 68,6
9 а., с. 1:2 1:0,02 25 20 69,7
10 а., с. 1:2 1:0,025 25 20 73,9 Побочные р-ии
11 а., с. 1:2 1:0,015 5 20 37,2 Снижение с.г.
12 а., с. 1:2 1:0,015 10 20 80,9
13 а., с. 1:2 1:0,015 55 20 64,6
14 а., с. 1:2 1:0,015 60 20 21,1 Побочные р-ии
15 а., с. 1:2 1:0,015 25 10 34,2 Снижение с.г.
16 а., с. 1:2 1:0,015 25 12 61,5
17 а., с. 1:2 1:0,015 25 26 70,3
18 а., с. 1:2 1:0,015 25 28 85,9
а. - атактический 1,2-полибутадиен
с.- синдиотактический 1,2-полибутадиен
τреак - продолжительность реакции алюминирования

1. Способ получения гидрированных 1,2-полибутадиенов, заключающийся во взаимодействии полимера с гидрирующим агентом, отличающийся тем, что дополнительно перед стадией гидрирования проводят алюминирование 1,2-полибутадиена, где в качестве алюминирующего агента используют смесь диизобутилалюминийгидрида в присутствии ZrCl4 при мольном соотношении 1,2-полибутадиен : диизобутилалюминийгидрид = 1:0,2-4; 1,2-полибутадиен : ZrCl4 = 1:0,01-0,02; при температуре 10-55°C в течение 12-26 ч, затем гидрирование алюмопроизводного 1,2-полибутадиена проводят действием гидрирующего агента, в качестве которого используют 5%-ный раствор хлористого водорода, гидрирование проводят при комнатной температуре в отсутствие катализатора в течение 2 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют атактический или синдиотактический 1,2-полибутадиен со среднечисловой молекулярной массой Mn от 1000 до 150000 и содержанием в макромолекулах звеньев 1,2-полимеризации 70-85 мол.%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул гидрированные группы.
Изобретение относится к покрытиям на поверхностях панелей транспортных средств или строений, обеспечивающим гашение звука и/или вибрации. Покрытие включает частицу латекса, содержащую продукт взаимодействия итаконовой кислоты и/или итаконового ангидрида и одноатомного спирта или моноэпоксида, или моноамина.

Изобретение относится к производству рутениевого катализатора селективного гидрирования ненасыщенных полимеров. .

Изобретение относится к способу гидрирования статистических сополимеров винилароматических соединений и сопряженных диенов. .

Изобретение относится к технологии получения каучуков, в частности к гидрированному или негидрированному нитрильному каучуку, к способу его получения, к полимерному композиционному материалу, к способу его получения и к способу производства формованных деталей.

Изобретение относится к блоксополимерам, состоящим в основном из винилциклогексана. .

Изобретение относится к каталитической композиции, которая может быть использована для гидрирования ненасыщенных соединений, содержащих олефиновые двойные связи, в частности для селективного гидрирования полимеров и сополимеров сопряженных диенов.

Изобретение относится к чувствительным к давлению клеям, которые применяют предпочтительно в косметологии, в пищевом секторе промышленности, в медицинских пластырях, а также в трансдермальных терапевтических системах.

Изобретение относится к получению гидрированных каучуков. .
Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул гидрированные группы.

Изобретение относится к области синтеза галогеносодержащих полимеров с использованием металлосодержащих катализаторов. .
Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул гидрированные группы.
Изобретение относится к гомогенному катализатору для гидрирования ненасыщенных соединений. Катализатор представлен общей формулой: (R1Cp)(R2Cp)Ti(PhOR3)2, где Ср относится к циклопентадиенилу; R1 и R2 являются идентичными или различными алкильными группами (С3-С10); Ph относится к фенильной группе, OR3 является алкоксильной группой (C1-C4).

Изобретение относится к способу гидрирования статистических сополимеров винилароматических соединений и сопряженных диенов. .

Изобретение относится к производству гидрированных каучуков, в частности к способу селективного гидрирования двойных углерод-углеродных связей бутадиен-нитрильного каучука.

Изобретение относится к технологии получения каучуков, в частности к гидрированному или негидрированному нитрильному каучуку, к способу его получения, к полимерному композиционному материалу, к способу его получения и к способу производства формованных деталей.
Наверх