Усовершенствованная композиция добавки на основе амина для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров и способ ее использования
Настоящее изобретение относится к композиции добавки на основе амина для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, содержащей: (A) один или несколько из хинонметида или его производных, (B) одно или несколько из нитроксидных соединений и характеризующейся тем, что указанная композиция дополнительно содержит: (C) один или несколько из алифатических третичных аминов или их смесь, причем указанный алифатический третичный амин содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина, причем указанная композиция не содержит один или несколько из следующих аминов: i) триэтаноламин (TEA); ii) трис[N-бутиламин] (ТВА); iii) моноэтаноламин (МЕА); iv) дибутиламин (DBA); v) диэтаноламин (DEA); vi) дипропил амина (DPA); vii) этилендиамин (EDA); и viii) тетраэтиленпентамин (ТЕРА) и ix) их смесь. Кроме того, изобретение относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, в том числе с использованием указанной композиции, а также к способу получения указанной композиции добавки. Также изобретение относится к композиции, содержащей (i) ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, и (ii) композицию добавки. Техническим результатом является снижение или минимизация количества ароматических и нитроксидных соединений в композиции добавки для получения экономичной и безопасной для человека композиции. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 табл.
Область техники, к которой относится изобретение:
Настоящее изобретение относится к усовершенствованной композиции добавки на основе амина для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, в которой ароматический виниловый мономер включает стирол, отличающейся тем, что усовершенствование включает композицию одного или нескольких третичных аминов со смесью одного или нескольких из ароматических соединений и одного или нескольких нитроксидных (или нитроксильных) соединений.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к использованию усовершенствованной композиции добавки на основе амина по настоящему изобретению для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, отличающейся тем, что усовершенствование включает использование композиции, содержащей один или несколько третичных аминов со смесью одного или нескольких из ароматических соединений и одного или нескольких нитроксидных (или нитроксильных) соединений.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения усовершенствованной композиции добавки по настоящему изобретению для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, отличающейся тем, что усовершенствование включает получение композиции, содержащей один или несколько третичных аминов со смесью одного или нескольких из ароматических соединений и одного или нескольких нитроксидных (или нитроксильных) соединений.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования усовершенствованной композиции добавки по настоящему изобретению, который отличается тем, что усовершенствование включает обработку потока, содержащего ароматические виниловые мономеры, композицией, содержащей один или несколько третичных аминов со смесью одного или нескольких из ароматических соединений и одного или нескольких нитроксидных (или нитроксильных) соединений.
Предпосылки изобретения
Полимеризация ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, в процессе обработки представляет очень важную проблему, поскольку она приводит к образованию нежелательных полимеров и в результате к потере выхода конечного продукта и делает процесс неэкономичным.
Имеются сообщения об использовании в данной области ингибиторов и замедлителей, а также их комбинации для решения проблемы полимеризации стирола.
Проблема использования только ингибиторов состоит в том, что их нужно добавлять непрерывно или через равные интервалы, потому что после их расходования полимеризация начнется снова.
Проблема использования только замедлителей состоит в том, что они не очень эффективны для снижения полимеризации стирола до уровня существенного ингибирования или до приемлемого уровня ингибирования.
В прототипе предложена композиция на основе хинонметида, содержащая хинонметид и 4НТ (4 гидрокси темпо 2,2,6,6-тетраметил-1-оксид) в качестве ингибитора полимеризации стирола. Однако автором изобретения установлено [со ссылками на примеры и соответствующие данные], что главной проблемой использования этой известной композиции хи нонметида (QM) и 4НТ является то, что даже при больших количествах композиции проблема полимеризации не решается до приемлемого уровня.
Следовательно, перед отраслью стоит цель создания композиции добавки, в которой количество ароматических и нитроксидных соединений можно снизить или минимизировать, чтобы получить в результате экономичную и безопасную для человека композицию.
Любые усилия по снижению или минимизации расхода ароматических соединений и/или нитроксидных соединений приведут к уменьшению проблемы, стоящей перед отраслью.
Необходимость изобретения
Таким образом, все еще существует потребность в эффективной композиции добавки и способе ее использования и получения, а также способе контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, включающих стирол, путем использования указанной композиции, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также содержит существенно сниженные или минимизированные количества ароматических и нитроксидных соединений.
Задача, стоящая перед изобретением
Таким образом, целью настоящего изобретения является решение описанных выше имеющихся промышленных проблем путем разработки эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также содержит существенно сниженные или минимизированные количества ароматических и нитроксидных соединений.
Цели изобретения
Соответственно, главной целью настоящего изобретения является создание эффективной и усовершенствованной композиции добавки на основе амина и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также содержит существенно сниженные или минимизированные количества ароматических и нитроксидных соединений.
Другой главной целью настоящего изобретения является создание эффективной и усовершенствованной композиции добавки на основе амина и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки содержит существенно сниженное или минимизированное количество ароматических и нитроксидных соединений и по-прежнему применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и по-прежнему требуется в относительно более низкой дозировке по сравнению с дозировкой комбинации ароматических и нитроксидных соединений для достижения такого же или лучшего приемлемого уровня контроля и ингибирования полимеризации стирола.
Кроме того, целью настоящего изобретения является создание эффективной и усовершенствованной композиции добавки на основе амина и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки содержит один или несколько аминов и сниженное или минимизированное количество одного или нескольких из ароматических и одного или нескольких из нитроксидных соединений, и по-прежнему применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и по-прежнему требуется в относительно более низкой дозировке по сравнению с дозировкой комбинации ароматических и нитроксидных соединений для достижения такого же или лучшего приемлемого уровня контроля и ингибирования полимеризации стирола, и отличающейся тем, что амин представляет собой один или несколько из третичных аминов.
Настоящее изобретение, в частности, направлено на создание эффективной и усовершенствованной композиции добавки на основе амина и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки содержит один или несколько аминов и сниженные или минимизированные количества одного или нескольких из ароматических соединений, включающих хинонметид (QM) и одного или нескольких из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, включающих 1 оксил-2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол (или 4 Гидрокси Темпо или 4НТ) и по-прежнему применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и по-прежнему требуется в относительно более низкой дозировке по сравнению с дозировкой комбинации ароматических и нитроксидных соединений для достижения такого же или лучшего приемлемого уровня контроля и ингибирования полимеризации стирола, и отличающейся тем. что амин представляет собой один или несколько из третичных аминов, и следовательно, композиция по настоящему изобретению не только экономичная, но и экологически чистая.
Целью настоящего изобретения является улучшение характеристик композиций добавки, включающих смесь ароматических соединений и нитроксидных соединений, отличающейся тем, что композиция по настоящему изобретению содержит одно или несколько из ароматических соединений и одно или несколько из нитроксидных соединений, и дополнительно содержит один или несколько из третичных аминов.
Целью настоящего изобретения является улучшение характеристик композиций добавки, включающих смесь ароматических соединений и нитроксидных соединений в более широком диапазоне температуры, включая более высокие значения температуры, отличающейся тем, что композиция содержит одно или несколько из ароматических соединений и одно или несколько из нитроксидных соединений, и дополнительно содержит один или несколько из третичных аминов.
Целью настоящего изобретения является улучшение характеристик композиций добавки, включающих смесь ароматических соединений и нитроксидных соединений в более широком диапазоне температуры, включая более высокие значения температуры и в присутствии воздуха, отличающейся тем, что композиция содержит одно или несколько из ароматических соединений и одно или несколько из нитроксидных соединений, и дополнительно содержит один или несколько из третичных аминов.
Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего описания в сочетании с примерами, которые не направлены на ограничение объема настоящего изобретения.
Описание и предпочтительные варианты осуществления изобретения
В целях решения вышеописанных проблем прототипа и достижения вышеописанных целей настоящего изобретения автором изобретения установлено, что при добавлении одного или нескольких из третичных аминов к композиции, содержащей одно или несколько из ароматических или одно или несколько из нитроксидных соединений, не только существенно повышается эффективность композиции, содержащей ароматические и нитроксидные соединения, по контролю и ингибирования полимеризации, но также, как ни удивительно и неожиданно, контролируется и ингибируется полимеризация ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, до приемлемого уровня при существенно сниженной и минимизированной дозировке ароматических и нитроксидных соединений в композиции, содержащей один или несколько из третичных аминов, и одно или несколько из ароматических соединений и одно или несколько из нитроксидных соединений, что делает композицию по настоящему изобретению экономичной, а также экологически чистой.
В целях решения вышеописанных проблем прототипа и достижения вышеописанных целей настоящего изобретения автором изобретения установлено, что при добавлении одного или нескольких из третичных аминов, выбранных из группы, состоящей из гидроксил алкильного третичного амина и обработанного оксидом амина, предпочтительно алифатического третичного амина, содержащего одну или несколько гидроксильных групп, к композиции, содержащей одно или несколько из ароматических соединений, предпочтительно хинонметид (QM), и одно или несколько из нитроксидных соединений, не только существенно повышается эффективность композиции, содержащей ароматические и нитроксидные соединения, по контролю и ингибированию полимеризации, но, как ни удивительно и неожиданно, также контролируется и ингибируется полимеризация ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, до приемлемого уровня при существенно сниженной и минимизированной дозировке ароматических и нитроксидных соединений в композиции, содержащей одно или несколько из ароматических соединений и одно или несколько из нитроксидных соединений и дополнительно содержащей один или несколько из третичных аминов, выбранных из группы, состоящей из гидроксил алкильного третичного амина и обработанного оксидом амина, предпочтительно алифатических третичных аминов, содержащих одну или несколько гидроксильных групп, что делает композицию по настоящему изобретению экономичной, а также экологически чистой.
Соответственно, настоящее изобретение относится к усовершенствованной композиции добавки на основе амина для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, содержащей:
(A) один или несколько из хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризующейся тем, что указанная композиция дополнительно содержит:
(C) один или несколько из алифатических третичных аминов или их смесь.
В соответствии с настоящим изобретением алифатический амин представляет собой алифатический третичный амин, который содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина, предпочтительно, содержит три или четыре гидроксильные группы в алкильной цепи третичного амина.
В соответствии с настоящим изобретением в алифатическом третичном амине, содержащем одну или несколько гидроксильных групп, гидроксильные группы представляют собой гидроксиалкильные группы.
В соответствии с настоящим изобретением углеводород в алифатическом третичном амине может быть линейным, разветвленным или циклическим.
В соответствии с настоящим изобретением углеводород в алифатическом третичном амине может содержать одну или несколько гидроксиалкильных групп.
В соответствии с наиболее предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения алифатический третичный амин, содержащий три гидроксильные группы, представляет собой три-изопропанол амин или трис(2-гидроксипропил) амин [TIPA].
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения алифатический третичный амин, содержащий гидроксильные группы, представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксиэтил)этилен-диамин) (THEED).
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения алифатический третичный амин, содержащий гидроксильные группы, представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилен-диамин) (Quadrol®).
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения композиция по настоящему изобретению может содержать один или несколько из указанных выше алифатических третичных аминов, содержащих гидроксильные группы или их смесь.
Таким образом, в одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к усовершенствованной композиции добавки на основе амина для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, содержащей:
(A) один или несколько из хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризующейся тем, что указанная композиция дополнительно содержит:
(C) один или несколько из третичных аминов,
отличающихся тем, что указанный третичный амин выбирают из группы, состоящей из:
(i) гидроксил алкильного третичного амина, который представляет собой трис(2-гидроксипропил) амин (TIPA);
(ii) обработанного пропиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилен-диамин) (Quadrol®); и
(iii) обработанного этиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксиэтил)этилен-диамин) (THEED); или
(iv) их смесь.
Автором изобретения установлено, что когда композиция по настоящему изобретению содержит один или несколько из третичных аминов, эффективность ароматических и нитроксидных соединений по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, как ни удивительно и неожиданно, существенно повышается до приемлемого уровня и также при существенно сниженных или минимизированных дозировках ароматических и нитроксидных соединений, что означает тем самым, что композиция по настоящему изобретению относительно более экономичная и экологически чистая.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция по настоящему изобретению содержит:
а) примерно от 40 до примерно 99,9 мас.% I) смеси одного или нескольких из указанного хинонметида или его производных (здесь и далее может именоваться QM) и одного или нескольких из указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и
b) примерно от 0,1 до примерно 60 мас.% II) одного или нескольких из указанных третичных аминов или их смесь.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанный хинонметид или его производные включает бензил хинонметид, предпочтительно 4-бензилиден, 2,6-ди-трет-бутил-циклогекса-2,5-диенон.
Следует отметить, что указанный хинонметид или его производные здесь и далее могут именоваться QM.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанные нитроксидные (т.е. нитроксильные) соединения включают 1 оксил-2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол или 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил (или 4 Гидрокси Темпо или 4НТ).
Следует отметить, что указанные нитроксидные (т.е. нитроксильные) соединения, включающие 1 оксил-2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол (или 4 Гидрокси Темпо или 4НТ), здесь и далее могут именоваться 4НТ.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения в смеси QM и 4НТ, QM берут в количестве от примерно 0,5 до примерно 99,5 мас.%, а 4НТ в количестве от примерно 99,5 до примерно 0,5 мас.% смеси.
В соответствии с настоящим изобретением смесь QM и 4НТ содержит QM и 4НТ в весовом соотношении примерно от 99,5:0,5 до 0,5:99,5, предпочтительно от примерно 95:5 до 5:95, более предпочтительно от примерно 90:10 до примерно 10:90.
В соответствии с настоящим изобретением указанный третичный амин или его смесь берется в количестве примерно от 0,01 до примерно 60 мас.% композиции.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения композиция по настоящему изобретению не содержит:
i) триэтаноламин (TEA);
ii) трис[N-бутиламин] (ТВА);
iii) моноэтаноламин (МЕА);
iv) дибутиламин (DBA);
v) диэтаноламин (DEA);
vi) дипропил амин (DPA);
vii) этилендиамин (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамин (ТЕРА) и
ix) их смеси.
Следует отметить, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, может именоваться потоком мономера или потоком ароматических виниловых мономеров.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения композицию по настоящему изобретению добавляют к потоку, содержащему ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, в количестве от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm, предпочтительно от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm по массе потока мономеров, включающих стирол.
Соответственно, в другом варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу использования указанной усовершенствованной композиции на основе амина по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что поток, содержащий ароматический виниловый мономер, включающий стирол, обрабатывают композицией добавки, содержащей:
(A) один или несколько из указанного хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризующийся тем, что указанная композиция дополнительно содержит:
(C) один или несколько из указанных алифатических третичных аминов или их смесь.
В частности, во втором варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что поток, содержащий ароматический виниловый мономер, включающий стирол, обрабатывают композицией добавки, содержащей:
(A) один или несколько из хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризующийся тем, что указанная композиция дополнительно содержит:
(C) один или несколько из третичных аминов,
отличающиеся тем, что указанный третичный амин выбирают из группы, состоящей из:
i) гидроксил алкильного третичного амина, который представляет собой трис(2-гидроксипропил)амин (TIPA);
(ii) обработанного пропиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилен-диамин) (Quadrol®); и
(iii) обработанного этиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксиэтил)этилен-диамин) (THEED); или
(iv) их смеси.
Следует отметить, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, может именоваться потоком мономера или потоком ароматических виниловых мономеров.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения способ использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению включает обработку указанного потока, содержащего ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm, предпочтительно от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm указанной композиции, исходя из массы мономеров.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения один или несколько из указанного хинонметида или его производных, одно или несколько из указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений и один или несколько из указанных третичных аминов добавляют к потоку мономеров либо отдельно, либо после смешивания.
Следует отметить, что все характеристики композиции по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, считаются включенными в данный способ использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению.
Соответственно, в третьем варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем добавления указанной композиции добавки на основе амина по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, к потоку, содержащему ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, который отличается тем, что композиция добавки содержит:
(A) один или несколько из указанного хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и
характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит:
(C) один или несколько из указанных третичных аминов или их смесь.
В частности, в третьем варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем добавления указанной композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, к потоку мономеров, который отличается тем, что композиция добавки содержит:
(A) один или несколько из указанного хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит:
(C) один или несколько из третичных аминов,
отличающиеся тем, что указанные третичные амины выбирают из группы, состоящей из:
i) гидроксил алкильного третичного амина, который представляет собой трис(2-гидроксипропил)амин (TIPA);
(ii) обработанного пропиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилен-диамин) (Quadrol®); и
(iii) обработанного этиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксиэтил)этилен-диамин) (THEED); или
(iv) их смеси.
Следует отметить, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, может именоваться потоком мономера или потоком ароматических виниловых мономеров.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения способ контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению включает добавление указанной композиции в количестве от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm, предпочтительно от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm к потоку ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, исходя из массы мономеров.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения один или несколько из указанного хинонметида или его производных, одно или несколько из указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений и один или несколько из указанных третичных аминов добавляют к потоку мономеров отдельно или после смешивания.
Следует отметить, что все характеристики композиции по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, считаются включенными в данный способ контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения композицию по настоящему изобретению можно смешивать с потоком, содержащим ароматические виниловые мономеры, либо до того, как поток поступает в систему обработки, либо после того, как поток поступил в систему обработки, но предпочтительно композиция добавляется к потоку, содержащему ароматические виниловые мономеры, до начала его обработки, чтобы исключить или минимизировать полимеризацию ароматических виниловых мономеров.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция по настоящему изобретению может использоваться в широком диапазоне температуры от примерно 50°С до примерно 180°С, предпочтительно от примерно 60°С до примерно 180°С.
Композицию по настоящему изобретению можно получить любым известным способом получения композиций.
Соответственно, в четвертом варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу получения указанной композиции на основе амина по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что одно или несколько из указанных ароматических соединений, одно или несколько из указанных нитроксидных соединений смешивают с одним или несколькими из указанных соединений амина либо отдельно, либо после смешивания.
В частности, в четвертом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что указанный способ включает:
этап смешивания
(A) одного или нескольких из хинонметида или его производных, и
(B) одного или нескольких из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризуется тем, что указанный хинонметид или его производные и указанные нитроксидные (т.е. нитроксильные) соединения или их смесь дополнительно смешивают с
(С) одним или несколькими из третичных аминов,
отличающихся тем, что указанный третичный амин выбирают из группы, состоящей из:
i) гидроксил алкильного третичного амина, который представляет собой трис(2-гидроксипропил) амин (TIPA);
(ii) обработанного пропиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилен-диамин) (Quadrol®); и
(iii) обработанного этиленоксидом амина, который представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксиэтил)этилен-диамин) (THEED); или
(iv) их смеси.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения способ получения композиции добавки по настоящему изобретению включает смешивание одного или нескольких из третичных аминов с одним или несколькими из хинонметида или его производных и одним или несколькими из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений либо отдельно, либо после смешивания.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения полученная композиция может использоваться в широком диапазоне температуры от примерно 50°С до примерно 180°С, предпочтительно от примерно 60°С до примерно 180°С.
Следует отметить, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, может именоваться потоком мономеров или потоком ароматических виниловых мономеров.
Также следует отметить, что все характеристики композиции по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, считаются включенными в данный способ получения композиции добавки по настоящему изобретению.
В одном из вариантов осуществления автором установлено, что когда композиция по настоящему изобретению содержит любой из третичных аминов, выбранных из группы, состоящей из N,N,N',N'-тетракис (2-гидроксиэтил)этилен-диамина) (THEED) и N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилен-диамина) (Quadrol®), эффективность смеси, содержащей хинонметид или его производные и нитроксидные (нитроксильные) соединения, по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, существенно повышается, однако повышение не столь существенное, как для композиции, содержащей трис(2-гидроксипропил)амин (TIPA). Таким образом, в соответствии с наиболее предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения трис(2-гидроксипропил)амин (TIPA) является наиболее предпочтительным амином и в соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения N,N,N',N'-тетракис (2-гидроксиэтил)этилен-диамин) (THEED) и N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилен-диамин) (Quadrol®) являются более предпочтительными аминами по настоящему изобретению.
В другом варианте осуществления автором установлено, что когда композиция по настоящему изобретению включает любой из аминов, выбранных из группы, состоящей из:
i) триэтаноламина (TEA);
ii) трис [N-бутиламина] (ТВА);
iii) моноэтаноламина (МЕА);
iv) дибутиламина (DBA);
v) диэтаноламина (DEA);
vi) дипропил амина (DPA);
vii) этилендиамина (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамина (ТЕР А) и
x) их смеси.
эффективность ароматических нитросоединений по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, как ни удивительно и неожиданно, существенно снижается. Таким образом, в одном варианте осуществления композиция по настоящему изобретению не содержит ни одного из аминов, выбранных из группы, состоящей из:
i) триэтаноламина (TEA);
ii) трис [N-бутиламина] (ТВА);
iii) моноэтаноламина (МЕА);
iv) дибутиламина (DBA);
v) диэтаноламина (DEA);
vi) дипропил амина (DPA);
vii) этилендиамина (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамина (ТЕРА) и
xi) их смеси.
Следует отметить, что некоторые из этих аминов дают очень незначительное повышение эффективности смеси, содержащей хинонметид или его производные и нитроксидные (т.е. нитроксильные) соединения, но это коммерчески не рентабельно.
Другие преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения станут более очевидными из следующих примеров.
Настоящее изобретение описано с помощью следующих примеров, которые не предполагают ограничения объема настоящего изобретения, а были включены для иллюстрации метода и лучшего метода осуществления настоящего изобретения.
Эксперименты
Основной эксперимент
В следующих экспериментах взвешенное количество [навеску] дистиллированного стирола (или потока углеводорода в граммах) и взвешенное количество добавок (в ppm по массе стирола или потока углеводорода) поместили в трубчатый реактор, снабженный термометром и впускным и выпуском отверстиями для азота. В этих экспериментах для обеспечения надлежащего перемешивания поддерживали достаточный поток N2. Реакции выполнялись при 120°C в непрерывном потоке азота в течение 2 часов. По истечении выбранного периода времени реактор охладили до температуры ниже 10°C путем погружения в измельченный лед. Содержимое реактора затем вылили в химический стакан. В этот же стакан для осаждения полимера, образовавшегося в растворе стирола, примерно на 1,5-2 г охлажденной полимеризационной смеси использовали примерно 80 г метанола. Полученный осадок профильтровали, высушили, чтобы удалить метанол, и взвесили. Масса полученного осадка представлена как % образованного полимера.
Следует отметить, что стирол был очищен перед использованием с целью удаления стабилизаторов.
В следующих примерах композиция добавки по прототипу представляет собой композицию, состоящую из ароматического соединения и нитроксидного соединения, в которой ароматическое соединение представляет собой хинонметид (QM); а нитроксидное соединение 1 оксил-2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол (или 4 Гидрокси Темпо или 4-НТ), которые используются в количестве примерно 100, 150, 200, 300 или 400 ppm в различных весовых соотношениях 90:10 [именуемое QM: 4НТ (90:10)], 80:20 [именуемое QM: 4НТ (80:20)], 70:30 [именуемое QM: 4НТ (70:30)], 50:50 [именуемое QM: 4НТ (50:50)], 30:70 [именуемое QM: 4НТ (30:70)] и 20:80 [именуемое QM: 4НТ (20:80)] QM и 4-НТ.
В следующих примерах композиция добавки по настоящему изобретению представляет собой композицию, содержащую хинонметид (QM), являющееся ароматическим соединением, и 1 оксил-2,2,6,6,тетраметилпиперидин-4-ол (или 4 Гидрокси Темпо или 4-НТ), являющееся нитроксидным соединением, и дополнительно содержащую амин, выбранный из группы, состоящей из TIPA, Quadrol® и THEED, отличающуюся тем, что примерно 1, 5, 10, 15 или 20 ppm TIPA, Quadrol® или THEED добавляют к 100, 200, 300 или 400 ppm смеси указанных QM и 4НТ и примерно 2 ppm TIPA добавляют к 200 ppm вышеуказанной смеси QM и 4НТ, использованной в вышесказанных весовых соотношениях 90:10, 80:20, 70:30, 50: 50, 30:70 и 20:80 QM и 4-НТ.
Эксперименты
В Таблице-I, Таблице-II и Таблице-III представлены результаты вышеприведенного основного эксперимента при выполнении с использованием 10 г дистиллированного стирола при нагреве до 120°C в течение 2 часов.
Причины резкого увеличения % образованного полимера для композиции добавки по прототипу, состоящей из QM и 4-НТ в весовом соотношении 50:50, и для композиции добавки по настоящему изобретению, содержащей QM и 4-НТ в весовом соотношении 30:70 с TIP А, не известны в настоящее время. Однако из вышеприведенной Таблицы-I и Таблицы II ясно, что при добавлении лишь 1 ppm или 2 ppm TIP А, соответственно, к 100 ppm или 200 ppm смеси QM и 4-НТ в различных весовых соотношениях (добавка по прототипу), эффективность добавки по прототипу для контроля и ингибирования полимеризации стирола, как ни удивительно и неожиданно, существенно повышается.
Кроме того, из Таблицы-I и Таблицы-II можно видеть, что полимеризация стирола, как ни удивительно и неожиданно, существенно уменьшается лишь при добавлении 1 ppm или 2 ppm TIP А, соответственно, к 100 ppm или 200 ppm смеси QM и 4-НТ в различных весовых соотношениях (добавка по прототипу).
Также очевидно при сравнении результатов в Таблице II с результатами в Таблице III, что лишь при добавлении 2 ppm TIPA в 200 ppm смеси QM и 4-НТ в различных весовых соотношениях (добавка по прототипу), % образованного полимера либо такой же, либо лучше, чем для добавки по прототипу, состоящей из 400 ppm смеси QM и 4-НТ в различных весовых соотношениях, что еще раз подтверждает, что лишь при добавлении 2 ppm TIPA в 200 ppm композиции добавки по прототипу приводит к существенной экономии 200 ppm композиции добавки по прототипу, состоящей из ароматического соединения и нитроксидного соединения при различных весовых соотношениях.
В следующих примерах, относительно вышеприведенного основного эксперимента, композиция добавки по прототипу и композиция добавки по настоящему изобретению использованы в различных весовых соотношениях, как представлено в следующих Таблицах IV-X. Автор также сравнил результаты композиций по настоящему изобретению с композициями добавки, содержащими смесь QM и 4НТ, и вышеописанные амины i)-ix), т.е. ТВА, DBA, МЕА, DEA, DP A, TEA, EDA, ТЕРА для сравнительных целей. Результаты приведены в Таблицах V-X.
В Таблице IV использована композиция по прототипу, состоящая из смеси QM+4НТ в дозировках 100, 150, 200, 300 и 400 ppm в мас.% отношениях 90:10, 80:20, 70:30, 50:50, 30:70 и 20:80 QM и 4НТ.
В Таблице V композиция добавки по прототипу, состоящая из смеси QM+4НТ в дозировке 100 ppm в мас.% соотношениях 90:10, 80:20, 70:30, 50:50, 30:70 и 20:80, соответственно QM и 4НТ, и сравнительные композиции добавки, содержащие 100 ppm смеси QM и 4НТ в мас.% соотношениях 90:10, 80:20, 70:30, 50:50, 30:70 и 20:80, соответственно QM и 4НТ, и 5 ppm сравнительного амина с получением общей дозировки 105 ppm композиции сравниваются с композициями добавки по настоящему изобретению, содержащими 100 ppm смеси QM и 4НТ в мас.% соотношениях 90:10, 80:20, 70:30, 50:50, 30:70 и 20:80, соответственно QM и 4НТ, и 5 ppm амина по настоящему изобретению, выбранного из группы TIPA, Quadrol® и THEED с получением общей дозировки 105 ppm композиции.
В Таблице VI использованы вышеуказанные композиции из Таблицы V, но с 10 ppm сравнительного амина или амина по настоящему изобретению с получением общей дозировки 110 ppm композиции.
В Таблице VII использованы вышеуказанные композиции из Таблицы V, но с 20 ppm сравнительного амина или амина по настоящему изобретению с получением общей дозировки 120 ppm композиции.
В Таблице VIII композиция добавки по прототипу, состоящая из смеси QM+4НТ в дозировке 200, 300 и 400 ppm в мас.% соотношении 90:10, соответственно QM и 4НТ, и сравнительные композиции добавки, содержащие 200, 300 и 400 ppm смеси QM и 4НТ в мас.% соотношении 90:10, соответственно QM и 4НТ, и 10, 15 и 20 ppm сравнительного амина с получением общей дозировки 210, 315 и 420 ppm композиции сравниваются с композициями добавки по настоящему изобретению, содержащими 200, 300 и 400 ppm смеси QM и 4НТ в мас.% соотношении 90:10, соответственно QM и 4НТ, и 10, 15 и 20 ppm амина по настоящему изобретению, выбранного из группы TIPA, Quadrol® и THEED, с получением общей дозировки 210, 315 и 420 ppm композиции.
В Таблице IX использованы вышеуказанные композиции из Таблицы VIII, но с мас.% соотношением 80:20 QM и 4НТ.
В Таблице X использованы вышеуказанные композиции из Таблицы VIII, но с 50 ppm амина по настоящему изобретению или сравнительного амина с получением 150, 250 и 350 ppm композиции.
Все вышеприведенные эксперименты подтверждают, что только композиции добавки по настоящему изобретению, содержащие смесь QM и 4НТ и третичный амин, выбранный из группы, содержащей TIPA, Quadrol® и THEED, дают повышение эффективности ингибирования полимеризации добавок по прототипу.
Вышеприведенные данные подтверждают, что композиция по настоящему изобретению более экономичная и экологически чистая, чем композиция по прототипу, состоящая из смеси ароматических и нитроксидных соединений.
Вышеприведенные данные также подтверждают синергетические, удивительные и неожиданные эффекты композиции по настоящему изобретению.
Вышеприведенные экспериментальные результаты также подтверждают, что предлагаемая в настоящем изобретении композиция намного превосходит композицию по прототипу и, следовательно, имеет технические преимущества и неожиданные эффекты по сравнению с композицией добавки по прототипу.
1. Композиция добавки на основе амина для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, содержащая:
(A) один или несколько из хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из нитроксидных соединений и характеризующаяся тем, что указанная композиция дополнительно содержит
(C) один или несколько из алифатических третичных аминов или их смесь,
причем указанный алифатический третичный амин содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина,
причем указанная композиция не содержит один или несколько из следующих аминов:
i) триэтаноламин (TEA);
ii) трис[N-бутиламин] (ТВА);
iii) моноэтаноламин (МЕА);
iv) дибутиламин (DBA);
v) диэтаноламин (DEA);
vi) дипропил амина (DPA);
vii) этилендиамин (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамин (ТЕРА) и
ix) их смесь.
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанный алифатический амин содержит три или четыре гидроксильные группы в алкильной цепи третичного амина.
3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанный алифатический третичный амин представляет собой трис(2-гидроксипропил)амин (TIPA).
4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанный алифатический третичный амин представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксиэтил)этилен-диамин (THEED).
5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанный алифатический третичный амин представляет собой N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил) этилен-диамин (Quadrol®).
6. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанный алифатический третичный амин содержит один или несколько из группы TIPA, THEED и Quadrol® или их смесь.
7. Композиция по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанная композиция содержит:
a) примерно от 40 до примерно 99,9 мас.% I) смеси одного или нескольких из указанного хинонметида или его производных и одного или нескольких из указанных нитроксидных соединений; и b) примерно от 0,1 до примерно 60 мас.% II) одного или нескольких из указанных аминов или их смеси.
8. Композиция по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанный хинонметид или его производные включает(ют) бензил хинонметид.
9. Композиция по п. 9, отличающаяся тем, что указанный хинонметид представляет собой 4-бензилиден, 2,6-ди-трет-бутил циклогекса-2,5-диенон.
10. Композиция по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанные нитроксидные соединения включают 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ол.
11. Композиция по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанная смесь указанного хинонметида или его производных и указанных нитроксидных соединений содержит указанный хинонметид или его производные в количестве от примерно 0,5 до примерно 99,5 мас.% и указанные нитроксидные соединения в количестве от примерно 99,5 до примерно 0,5 мас.% указанной смеси.
12. Композиция по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанная смесь указанного хинонметида или его производных и указанных нитроксидных соединений содержит указанный хинонметид или его производные и указанные нитроксидные соединения в весовом соотношении, выбранном из группы, содержащей от примерно 99,5:0,5 до 0,5:99,5, от примерно 95:5 до 5:95 и от примерно 90:10 до примерно 10:90.
13. Композиция по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанный третичный амин или его смесь используется в количестве от примерно 0,01 до примерно 60 мас.% композиции.
14. Композиция по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанную композицию добавляют к потоку, содержащему ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, в количестве, выбранном из группы, содержащей от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm и от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm по массе потока мономеров, включающих стирол.
15. Способ использования указанной композиции добавки на основе амина по любому из предшествующих пп. 1-6 для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, отличающийся тем, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, обрабатывают указанной композицией добавки, содержащей:
(A) один или несколько из указанного хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из указанных нитроксидных соединений, и характеризующийся тем, что указанная композиция дополнительно содержит
(C) один или несколько из указанных алифатических третичных аминов или их смесь,
причем указанный алифатический третичный амин содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина,
причем указанная композиция не содержит один или несколько из следующих аминов:
i) триэтаноламин (TEA);
ii) трис[N-бутиламин] (ТВА);
iii) моноэтаноламин (МЕА);
iv) дибутиламин (DBA);
v) диэтаноламин (DEA);
vi) дипропил амина (DPA);
vii) этилендиамин (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамин (ТЕРА) и
ix) их смесь.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанный поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, обрабатывают количеством указанной композиции добавки, выбранным из группы, включающей от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm и от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm, исходя из массы мономеров.
17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанный хинонметид или его производные, указанные нитроксидные (т.е. нитроксильные) соединения и указанные третичные амины добавляют к потоку мономеров либо отдельно, либо после смешивания.
18. Способ контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем добавления указанной композиции добавки на основе амина по любому из предшествующих пп. 1-6 к потоку, содержащему ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, отличающийся тем, что композиция добавки содержит:
(A) один или несколько из указанного хинонметида или его производных,
(B) одно или несколько из указанных нитроксидных соединений, и характеризующийся тем, что указанная композиция дополнительно содержит
(C) один или несколько из указанных алифатических третичных аминов или их смесь,
причем указанный алифатический третичный амин содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина,
причем указанная композиция не содержит один или несколько из следующих аминов:
i) триэтаноламин (TEA);
ii) трис[N-бутиламин] (ТВА);
iii) моноэтаноламин (MEA);
iv) дибутиламин (DBA);
v) диэтаноламин (DEA);
vi) дипропил амина (DPA);
vii) этилендиамин (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамин (ТЕРА) и
ix) их смесь.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что указанную композицию добавки добавляют в количестве, выбранном из группы, содержащей от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm и от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm, к потоку ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, исходя из массы мономеров.
20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что указанный хинонметид или его производные, указанные нитроксидные соединения и указанные третичные амины добавляют к потоку мономеров либо отдельно, либо после смешивания.
21. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанная композиция используется в диапазоне температуры от примерно 50°С до примерно 180°С.
22. Способ по п. 18, отличающийся тем, что указанная композиция используется в диапазоне температуры от 50°С до 180°С.
23. Способ получения композиции добавки по любому из предшествующих пп. 1-6 для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, отличающийся тем, что способ включает этап смешивания
(A) одного или нескольких из указанного хинонметида или его производных и
(B) одного или нескольких из указанных нитроксидных соединений, и характеризующийся тем, что указанный хинонметид или его производные и указанные нитроксидные соединения или их смесь дополнительно смешиваются с
(C) одним или несколькими из указанных алифатических третичных аминов,
причем указанный алифатический третичный амин содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина,
причем указанная композиция не содержит один или несколько из следующих аминов:
i) триэтаноламин (TEA);
ii) трис[N-бутиламин] (ТВА);
iii) моноэтаноламин (МЕА);
iv) дибутиламин (DBA);
v) диэтаноламин (DEA);
vi) дипропил амина (DPA);
vii) этилендиамин (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамин (ТЕРА) и
ix) их смесь.
24. Композиция, содержащая
(i) ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, и
(ii) композицию добавки,
отличающаяся тем, что композиция включает:
(A) один или несколько из хинонметидов или их производных,
(B) одно или несколько из нитроксидных соединений, и характеризующаяся тем, что указанная композиция дополнительно содержит
(C) один или несколько из указанных алифатических третичных аминов или их смесь,
причем указанный алифатический третичный амин содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина,
причем указанная композиция не содержит один или несколько из следующих аминов:
i) триэтаноламин (TEA);
ii) трис[N-бутиламин] (ТВА);
iii) моноэтаноламин (МЕА);
iv) дибутиламин (DBA);
v) диэтаноламин (DEA);
vi) дипропил амина (DPA);
vii) этилендиамин (EDA); и
viii) тетраэтиленпентамин (ТЕРА) и
ix) их смесь.
