DD228551B1 - METHOD FOR THE CATALYTIC SOLUTION POLYMERIZATION OF 1,3-BUTADIENES - Google Patents
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Description
Seit Anfang der 60er Jahre wird Poly-cis-Butadien mittelsZiegler-Natta-Katalysatoren oder Philips-Katalysatoren großtechnisch nach dem Lösungspolymerisationsverfahren hergestellt. Im allgemeinen werden Kombinationen von Aluminiumalkylhalogeniden mit organisch löslichen Schwermetall-Komplexverbindungen eingesetzt (Saltmann, W. M., Kuzma, Ll.: Chem. Techno!., 1973,1055).Since the beginning of the 1960s, poly-cis-butadiene has been produced industrially by the solution polymerization process using Ziegler-Natta catalysts or Philips catalysts. In general, combinations of aluminum alkyl halides with organically soluble heavy metal complex compounds are used (Saltmann, W.M., Kuzma, Ll .: Chem. Techno!., 1973, 1055).
Das gewählte Katalysatorsystem bestimmt überwiegend die stereospezifische Orientierung des Polymerisats. Zur Erreichung eines höchstmöglichen 1,4-cis-Anteils sind insbesondere die Katalysatorkomplexe AIR2-COCI2, TiCIi-AIRg-I2 und Ni-Komplexe geeignet.The chosen catalyst system predominantly determines the stereospecific orientation of the polymer. In order to achieve the highest possible 1,4-cis fraction, the catalyst complexes AIR2-COCl2, TiCl 2 -Ilg-I 2 and Ni complexes are particularly suitable.
Der Einsatz verschiedener Lösungsmittel wird in zahlreichen Patentschriften beschrieben. So werden z. B. in der DE-AS 1420456 als geeignete Lösungsmittel gesättigte Alkane, wie Butan, Hexan, Heptan, einzeln oder im Gemisch, Deobase Kerosin, oder Benzenkohlenwasserstoffe, wie Benzen, Toluen oder Cycloaikane wie Cyclohexan, Methylcyclohexan empfohlen. Aus dieser Auslegeschrift ist ersichtlich, daß die Abwesenheit von Sauerstoff, Wasser, Peroxiden, zweiwertigen Schwefelverbindungen und verschiedener weiterer Verunreinigungen für die Polymerisation sehr wichtig ist.The use of various solvents is described in numerous patents. So z. B. in DE-AS 1420456 as suitable solvents saturated alkanes such as butane, hexane, heptane, individually or in admixture, deobase kerosene, or benzene hydrocarbons such as benzene, toluene or cycloalkanes such as cyclohexane, methylcyclohexane recommended. It is apparent from this application that the absence of oxygen, water, peroxides, dihydric sulfur compounds and various other impurities is very important to the polymerization.
Es ist seit Mitte der 40er Jahre bekannt, daß Butadiendimere und andere hochsiedende Kohlenwasserstoffe die Polymerisation von Butadien verzögern bzw. negativ beeinflussen (Robey, R. F., et al., Ind. Eng. Chem., 36,3,1944). Die Bildung von Dimeren kann u.a. während Lagerung des Butadiens oder während der Rückgewinnungsstufen stattfinden.It has been known since the mid-1940s that butadiene dimers and other high-boiling hydrocarbons retard or negatively affect the polymerization of butadiene (Robey, R.F., et al., Ind. Eng. Chem., 36, 3, 1944). The formation of dimers can i.a. during storage of the butadiene or during the recovery stages.
Zur Zeit wird als effektivster Katalysator für die stereospezifische Butadienpolymerisation ein Dreikomponentenkatalysator z. B.At the present time, the most effective catalyst for the stereospecific butadiene polymerization is a three-component catalyst, e.g. B.
aus Aluminiumtriethyl, Nickelkarboxylat und Bortrifluoridetherat in aromatischen Lösungsmitteln angesehen. Nach Yoshimoto, Komatsu, Sakata, Yamamoto,Takeuchi,Onishi und Uedain Makromolek. Chem. 139(1970), Seite 61 ff. betragen die Molverhältnisse der drei Komponenten je nach gewünschtem Polymerisationsverlauf 0,6 bis 1,0:0,05:0,8 bis6,0mmol/100g 1,3-Butadien.aluminum triethyl, nickel carboxylate and boron trifluoride etherate in aromatic solvents. After Yoshimoto, Komatsu, Sakata, Yamamoto, Takeuchi, Onishi and Uedain Makromolek. Chem. 139 (1970), page 61 et seq., The molar ratios of the three components depending on the desired course of polymerization 0.6 to 1.0: 0.05: 0.8 to 6.0 mmol / 100 g of 1,3-butadiene.
Die Verwendung von Toluen für die Polymerisation von 1,3-Butadien zu 1,4-cis-Polybutadien wird in mehreren japanischen Patentschriften und von G. W. Poehlein und D. I. Dougherty in Rubber Chem. Technol. 50, S. 601-638 (1977) beschrieben.The use of toluene for the polymerization of 1,3-butadiene to 1,4-cis-polybutadiene is described in several Japanese patents and by G.W. Poehlein and D.I. Dougherty in Rubber Chem. Technol. 50, pp. 601-638 (1977).
Die Anforderungen an den höchsten Reinheitsgrad von Toluen sind in der TGL 26812/02 für das sog. Reintoluol 1 enthalten.The requirements for the highest degree of purity of toluene are contained in the TGL 26812/02 for the so-called pure toluene 1.
Folgende Kriterien werden genannt: Schwefelsäurereaktion max. 0,3g/l, Bromverbrauch max. 0,1 g/l, Abdampfrückstand max.The following criteria are listed: Sulfuric acid reaction max. 0,3g / l, bromine consumption max. 0.1 g / l, evaporation residue max.
5mg/100 ml, frei von aktiven Schwefel.5mg / 100ml, free of active sulfur.
Da anhand dieser Kriterien keine Rückschlüsse auf die Eignung des Toluens für die Polymerisation gezogen werden können, ist es üblich, durch eine Labor-Testpolymerisation dies festzustellen. Hierfür eignet sich besonders die sog.Since no conclusions can be drawn on the suitability of the toluene for the polymerization on the basis of these criteria, it is customary to determine this by a laboratory test polymerization. For this purpose, the so-called.
Flaschenpolymerisation. Die Kontrolle erfolgt durch Umsatzbestimmung und liegt dann als betriebliche Spezifikation mit dem geeigneten Lösungsmittel als Standard vor. Obwohl die Ursache von Polymerisationsverzögerungen meist bekannt sind, ist es bis jetzt ungeklärt, warum eine Polymerisation unter scheinbar gleichen Bedingungen mit gleichem Katalysatorsystem und Toluen als Lösungsmittel mit gleichen analytischen Kennziffern manchmal schneller verläuft als die Standardpolymerisation.Flaschenpolymerisation. The control is carried out by sales determination and is then available as an operational specification with the appropriate solvent as standard. Although the cause of polymerization delays is mostly known, it is still unclear why polymerization under identical conditions with the same catalyst system and toluene as a solvent with the same analytical indexes is sometimes faster than the standard polymerization.
Ziel der Erfindung ist es, die Geschwindigkeit der bekannten stereospezifischen Polymerisation von 1,3-Butadien zu cis-Polybutadien im Lösungsmittel Toluen zu erhöhen, ohne die physikalischen Kenndaten des Kautschuks und damit seine Gebrauchswerteigenschaften negativ zu beeinflussen.The aim of the invention is to increase the speed of the known stereospecific polymerization of 1,3-butadiene to cis-polybutadiene in solvent toluene, without adversely affecting the physical characteristics of the rubber and thus its utility properties.
Die Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit soll stets gleich bleiben, die Ökonomie der Herstellung von cis-Polybutadien soll verbessert werden.The increase in the reaction rate should always remain the same, the economics of the production of cis-polybutadiene should be improved.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur katalytischen Lösungspolymerisation von 1,3-Butadien in Toluen mit bekannten Katalysatorsystemen mit Hilfe geeigneter Zusatzstoffe zu entwickeln, wobei die obigen Anforderungen gewährleistet sein sollen.The invention has for its object to develop a process for the catalytic solution polymerization of 1,3-butadiene in toluene with known catalyst systems using suitable additives, the above requirements should be guaranteed.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise 1,3-Butadien inToluen in Gegenwart eines bekannten Katalysatorsystems polymerisiert wird, wobei dem Toluen 0,01 bis 0,05% Cyclooktadien zugesetzt werden.The object is achieved according to the invention by polymerizing, in a manner known per se, 1,3-butadiene in toluene in the presence of a known catalyst system, to which 0.01 to 0.05% cyclooctadiene is added to the toluene.
Es wurde gefunden, daß die genannten Cyclooktadienkonzentrationen so aktivierend auf bekannte Katalysatorsysteme wirken, daß mit gleicher Katalysatormenge bis zu 10% mehr 1,3-Butadien polymerisiert werden können, ohne daß sich die physikalischen — oder Gebrauchswerteigenschaften feststellbar ändern. Die Feststellung, daß diese im Prinzip in Spuren vorhandene Menge Cyclooktadien eine derartige Steuerungswirkung auf die Polymerisationsgeschwindigkeit bzw. die Wirksamkeit des Katalysatorsystems ausübt, ist für den Fachmann überraschend, da Butadiendimere als Polymerisationsverzögerer bekannt sind (Robey, R. F., et. al., Ind. Eng. Chem.,36,3 [1944]). Diese Polymerisationsverzögerung tritt zwar ein, aber erst bei Konzentrationen von über 0,05% Cyclooktadien im Toluol.It has been found that the cyclooctadiene concentrations mentioned act so activating on known catalyst systems that with the same amount of catalyst up to 10% more 1,3-butadiene can be polymerized without the physical or utility properties changing noticeably. The discovery that this amount of cyclooctadiene, which in principle is present in traces, exerts such a control effect on the rate of polymerization or the activity of the catalyst system is surprising to the person skilled in the art, since butadiene dimers are known as polymerization retardants (Robey, RF, et al., Ind. Eng. Chem., 36, 3 [1944]). Although this polymerization delay occurs, but only at concentrations of about 0.05% cyclooctadiene in toluene.
Obwohl der genannte Effekt des Cyclooktadiens bei jedem bekannten Katalysatorsystem der stereospezifischen Butadienpolymerisation mehr oder weniger stark auftritt, ist er beim System der aluminiumorganischen Verbindungen besonders ausgeprägt, bevorzugt beim Dreikomponentenkatalysator aus Aluminiumtriethyl, Nickelnaphthenat und Bortrifluoridätherat.Although the effect of the cyclooctadiene mentioned occurs more or less strongly in any known stereospecific butadiene polymerization catalyst system, it is particularly pronounced in the system of organoaluminum compounds, preferably in the tri-tri-butane, nickel naphthenate and boron trifluoride etherate three-component catalyst.
Ein weiterer überraschender Effekt wurde darin gefunden, daß die zur Erzielung einer optimalen Aktivität erforderliche Alterungszeit der Katalysatorlösung durch den erfindungsgemäßen Cyclooktadienzusatz wesentlich verkürzt wird.A further surprising effect has been found in the fact that the aging time of the catalyst solution required for obtaining an optimal activity is considerably shortened by the addition of cyclooctadiene according to the invention.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sind weder die Polymerisationstemperatur noch der Druck, dem die Katalysatorlösung mit dem Butadien ausgesetzt wird, entscheidend. Drücke von 0,1 MPa und darüber oder darunter liegende sowie Temperaturen zwischen -5O0C bis 1000C können angewendet werden. In einer bevorzugten Durchführungsform wird flüssiges Butadien in Toluen unter Inertgasatmosphäre, wie Stickstoff, gelöst und unter autogenem Druck der vorliegenden Stoffe bei -200C bis +1000C, vorzugsweise 50 bis 900C, polymerisiert.For the process according to the invention, neither the polymerization temperature nor the pressure to which the catalyst solution with the butadiene is exposed are decisive. Pressures of 0.1 MPa and above or below and temperatures between -5O 0 C to 100 0 C can be applied. In a preferred embodiment, liquid butadiene is dissolved in toluene under an inert gas atmosphere, such as nitrogen, and polymerized under autogenous pressure of the present substances at -20 0 C to + 100 0 C, preferably 50 to 90 0 C.
Die Erfindungen sollen nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The inventions will be explained below with reference to exemplary embodiments.
Für die Polymerisationsversuche wurde Toluol gemäß TGL 26812/02—Qualität 1, das nochmals destilliert wurde, verwendet— im weiteren Verlauf Toluol 1 genannt. Toluol 1 mit einem Zusatz von 0,01% Cyclooktadien führt die Bezeichnung Toluol 2, mit 0,05% Cyclooktadien Toluol 3.For the polymerization experiments, toluene according to TGL 26812/02 quality 1, which was distilled again, was used, later called toluene 1. Toluene 1 with an addition of 0.01% cyclooctadiene leads the name toluene 2, with 0.05% cyclooctadiene toluene. 3
Es wurden drei Polymerisationen im Labormaßstab (Beispiel 1 bis 3) und zwei großtechnische kontinuierliche Butadienpolymerisationen (Beispiele 4 und 5) durchgeführt.Three polymerizations on a laboratory scale (Examples 1 to 3) and two large-scale continuous butadiene polymerizations (Examples 4 and 5) were carried out.
Die Polymerisationsgefäße wurden gründlich gereinigt, getrocknet und mit Argon gespült. Zur Beseitigung eventueller Luft- und Feuchtigkeitsreste wurde mit einer Injektionsspritze 1ml einer 10%igen Aluminiumtriäthyllösung in Toluol eingeführt und unmittelbar vor Beginn der Polymerisation entfernt. Als Katalysator wurde Nickelnaphthenat, Bortrifluorätherat und Aluminiumtriäthyl eingespritzt. Nach einer Alterung des Katalysators von 60 Minuten bei 5O0C wurde 1,3-Butadien in Toluol zugegeben und die Polymerisationstemperatur bei 4O0C gehalten. Nach 60,90 und 120 Minuten erfolgten jeweils Umsatzbestimmungen.The polymerization vessels were thoroughly cleaned, dried and purged with argon. To remove any residual air and moisture, 1 ml of a 10% strength aluminum triethylalcohol solution in toluene was introduced with an injection syringe and removed immediately before the beginning of the polymerization. As a catalyst, nickel naphthenate, boron trifluoroetherate and aluminum triethylamine were injected. After aging of the catalyst of 60 minutes at 5O 0 C 1,3-butadiene in toluene was added and held the polymerization temperature at 4O 0 C. After 60.90 and 120 minutes respectively, sales provisions were made.
In Tabelle 1 sind die Umsetzungsgrade der 3 Laborversuche zusammengestellt.Table 1 summarizes the degrees of implementation of the 3 laboratory tests.
Kontrollpolymerisation mitControl polymerization with
Umsatz (%) nach 90Sales (%) after 90
120 Min.120 minutes
Toluol 1 (standard) Toluol 2 Toluol 3Toluene 1 (standard) toluene 2 toluene 3
83 87 9083 87 90
88 92 9488 92 94
Analog den Beispielen 1 bis 3 wurde 1,3-Butadien mit dem Dreikomponentenkatalysatorsystem polymerisiert, das jedoch Nickeloktoat anstelle von Nickelr aphthenat enthielt. Der Umsatz des Butadiens lag in gleichen Größenordnungen wie in Tabelle 1 dargestellt.Analogously to Examples 1 to 3, 1,3-butadiene was polymerized with the three-component catalyst system, which, however, contained nickel octoate instead of nickel aprothiate. The butadiene conversion was of the same order of magnitude as shown in Table 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD26929884A DD228551B1 (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | METHOD FOR THE CATALYTIC SOLUTION POLYMERIZATION OF 1,3-BUTADIENES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD26929884A DD228551B1 (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | METHOD FOR THE CATALYTIC SOLUTION POLYMERIZATION OF 1,3-BUTADIENES |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD228551A1 DD228551A1 (en) | 1985-10-16 |
| DD228551B1 true DD228551B1 (en) | 1988-03-23 |
Family
ID=5562094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DD26929884A DD228551B1 (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | METHOD FOR THE CATALYTIC SOLUTION POLYMERIZATION OF 1,3-BUTADIENES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD228551B1 (en) |
-
1984
- 1984-11-09 DD DD26929884A patent/DD228551B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD228551A1 (en) | 1985-10-16 |
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