DE10110241A1 - Determining water content of solutions of Group IIIb and lanthanide compounds involves comparing areas under spectral absorption bands - Google Patents
Determining water content of solutions of Group IIIb and lanthanide compounds involves comparing areas under spectral absorption bandsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts in den Salzen Seltener Erden, die als Katalysatorkomponenten für die Polymerisation von Dienen einsetzbar sind.The invention relates to a method for determining the water content in the Rare earth salts used as catalyst components for the polymerization of Can be used.
Für die Homo- und Copolymerisation von Dienen wie Butadien, Isopren, 1,3- Pentadien und insbesondere für die Herstellung von Polybutadien mit hohem 1,4-cis- Gehalt (<95%) verwendet man Katalysatorsysteme auf der Basis von Selten Erden (Elemente des Periodensystems mit der Ordnungszahl 21, 39 bzw. 57-71, im Rahmen dieser Erfindung abgekürzt mit SE), insbesondere Neodym (US-A-3,297,667, US-A-4,444,903, EP-B1-0 007 027; EP-B1-0 011 184; US-A-5,484,897; EP-A1-1 055 659). Um eine gute Löslichkeit der SE-Salze in aliphatischen Lösungsmitteln wie Hexan und Cyclohexan zu erzielen, sind spezielle SE-Carboxylate und spezielle SE-Chloride bevorzugt. Beispiele sind: Neodymnaphtenat, Neodymversatat, Neodym-2-ethyl-hexanoat, Neodymdecanoat, sowie die Chloride des Typs NdCl3*nL, wobei L Liganden mit Donoreigenschaften wie Tetrahydrofuran, i-Pro panol, Trialkylphosphate, Sulfoxide, Sulfone etc. sind. Technisch bedeutend sind Katalysatorsysteme bestehend aus: 1. Nd-Carboxylaten/Aluminiumalkylen/Alu minium-alkylhalogeniden bzw. Nd-Carboxylaten/Aluminiumhydridoalkylen7Alumi niumalkylhalogeniden (US-A-4,461,883) sowie 2. Neodymcarboxylate/Aluminium alkylen/Chlorspendern (EP-B 1-0 011 184) und 3. Neodymchlorid/Triethylhexyl phosphat/Aluminiumalkyl (S.U.-726110 und S.U.-730710).For the homo- and copolymerization of dienes such as butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene and in particular for the production of polybutadiene with a high 1,4-cis content (<95%), catalyst systems based on rare earths (elements of the periodic table with the atomic number 21, 39 or 57-71, in the context of this invention abbreviated with SE), in particular neodymium (US-A-3,297,667, US-A-4,444,903, EP-B1-0 007 027; EP-B1- 0 011 184; US-A-5,484,897; EP-A1-1 055 659). In order to achieve good solubility of the RE salts in aliphatic solvents such as hexane and cyclohexane, special RE carboxylates and special RE chlorides are preferred. Examples are: neodymnaphtenate, neodymium versatate, neodymium 2-ethyl-hexanoate, neodymium decanoate, and the chlorides of the type NdCl 3 * nL, where L are ligands with donor properties such as tetrahydrofuran, i-propanol, trialkyl phosphates, sulfoxides, sulfones etc. Technically important are catalyst systems consisting of: 1. Nd carboxylates / aluminum alkyl / aluminum alkyl halides or Nd carboxylates / aluminum hydridoalkylene 7 aluminum alkyl halides (US-A-4,461,883) and 2. Neodymium carboxylates / aluminum alkylene / chlorine donors (EP-B 1-0 011 184) and 3. Neodymium chloride / triethylhexyl phosphate / aluminum alkyl (SU-726110 and SU-730710).
Für die Herstellung der SE-Carboxylate geht man beispielsweise von den Chloriden (EP-A1-0 599 096, GB-2,140,435), von den Oxiden bzw. den Carbonaten (EP-A1-0 968 992; EP-A1-1 055 659) oder von den Nitraten (EP-B1-0 512 346 und WO-98/39 283-A1) aus. The chlorides are used, for example, to produce the SE carboxylates (EP-A1-0 599 096, GB-2,140,435), of the oxides or the carbonates (EP-A1-0 968 992; EP-A1-1 055 659) or of the nitrates (EP-B1-0 512 346 and WO-98/39 283-A1).
Bei dieser Vorgehensweise erhält man zunächst die wasserhaltigen Lösungen der SE- Salze in organischen Lösungsmitteln wie Cyclohexan, n-Hexan bzw. Toluol. Wasser wird üblicherweise durch azeotrope Destillation entfernt. Insbesondere bei der chargenweisen Herstellung der SE-Salze werden bei den Wassergehalten der ver schiedenen Chargen teilweise signifikante Unterschiede gefunden.With this procedure, the water-containing solutions of the SE- Salts in organic solvents such as cyclohexane, n-hexane or toluene. water is usually removed by azeotropic distillation. Especially with the Batch production of the SE salts are in the water content of the ver found significant differences in different batches.
Die Chloride der Seltenen Erden stellt man üblicherweise nach der Ammonium chloridmethode von Taylor und Carter her (M. D. Taylor, C. P. Carter, J. Inorg. Nucl. Chem., 24, 387, (1962)). Hierbei überführt man die SE-III-Oxide durch Kochen mit konzentrierter Salzsäure in die entsprechenden SE-Trichlorid-Oligohydrate. Dann gibt man eine wässrige Lösung von Ammoniumchlorid (1 Mol auf 5-6 Mol Oligo hydrat) zu und engt bis zur Trockene ein. Zur Herstellung des wasserfreien Neodym chlorids erhitzt man das SE-Trichlorid-Oligohydrat/Ammoniumchlorid-Gemisch unter Hochvakuum in einen Rohr innerhalb von 30-40 h stufenweise von 130°-220°C. Hierbei sublimiert Ammoniumchlorid aus der Mischung, wobei dieser Verfahrensschritt auch unter einem Stickstoffstrom ausgeführt werden kann.The rare earth chlorides are usually made after ammonium chloride method from Taylor and Carter (M.D. Taylor, C.P. Carter, J. Inorg. Nucl. Chem., 24, 387, (1962)). The SE-III oxides are transferred by boiling concentrated hydrochloric acid in the corresponding SE trichloride oligohydrates. Then an aqueous solution of ammonium chloride (1 mol to 5-6 mol oligo hydrate) and evaporates to dryness. For the production of the anhydrous neodymium chloride, the SE trichloride oligohydrate / ammonium chloride mixture is heated under high vacuum in a tube within 30-40 h gradually from 130 ° -220 ° C. Here, ammonium chloride sublimes from the mixture Process step can also be carried out under a stream of nitrogen.
Die Herstellung von wasserfreiem SECl3 nach der beschriebenen Methode ist sehr aufwändig und nicht unbedingt für die technische Durchführung geeignet. Außerdem ist die Bildung der SE-Oxide nicht sicher auszuschließen. Wasserfreies SECl3 ist praktisch unlöslich in Lösungsmitteln wie Hexan, Cyclohexan, Toluol etc. Durch Zu gabe von Liganden wie z. B. Tetrahydrofuran (S.U.-730710), Ethanol (S.U.-675866), Trialkylphosphaten (S.U.-675866, S.U.-26110 und S.U.-730710) sowie von Sulf oxidgemischen (S.U.-675866 und S.U.-726110) stellt man SECl3*nL her, die in den entsprechenden Lösungsmitteln löslich sind.The production of anhydrous SECl 3 using the described method is very complex and is not necessarily suitable for technical implementation. In addition, the formation of SE oxides cannot be excluded with certainty. Anhydrous SECl 3 is practically insoluble in solvents such as hexane, cyclohexane, toluene etc. By adding ligands such as. B. tetrahydrofuran (SU-730710), ethanol (SU-675866), trialkyl phosphates (SU-675866, SU-26110 and SU-730710) and sulf oxide mixtures (SU-675866 and SU-726110) are SECl 3 * nL which are soluble in the corresponding solvents.
Einfacher herzustellen ist SECl3*nL wenn man von wasserhaltigen SE-Chloriden ausgeht. Hierfür löst man das wasserhaltige SE-Chlorid in Toluol und gibt zu der toluolischen Lösung einen Donor wie z. B. Triethylhexylphosphat oder eine Mischung von Sulfoxiden und entfernt einen Teil des Wassers durch azeotrope Destillation. Um wasserfreie Komplexe der SE-Chloride zu erhalten, werden die teildehydrierten Komplexe in absolutem Toluol gelöst und 3-4 Tage über Zeolith getrocknet (Y. Murinov, Y. B. Monakov, Z. G. Shamaeva, N. G. Marina, V. S. Kolosnitsyn, Y. E. Nikitin and S. R. Rafikov, Izv. Akad. Nauk. SSSR, Ser. Chim., 12, 2790, 1977).SECl 3 * nL is easier to produce if you start with water-containing SE chlorides. For this you dissolve the water-containing SE chloride in toluene and add a donor to the toluene solution such as. B. triethylhexyl phosphate or a mixture of sulfoxides and removes part of the water by azeotropic distillation. To obtain anhydrous complexes of the SE chlorides, the partially dehydrated complexes are dissolved in absolute toluene and dried over zeolite for 3-4 days (Y. Murinov, YB Monakov, ZG Shamaeva, NG Marina, VS Kolosnitsyn, YE Nikitin and SR Rafikov, Izv Akad. Nauk. SSSR, Ser. Chim., 12, 2790, 1977).
Wenn bei der Herstellung von SECl3*nL wässriges SECl3* × H2O eingesetzt wird, muss das Wasser vor der Verwendung der SE-Salze als Katalysatorbestandteil mehr oder weniger vollständig entfernt werden. Die Wasserentfernung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung mit wasserentziehenden Substanzen, z. B. SOCl2, wobei sich verschiedene Chargen der SE-Salze (wie bei der Herstellung der SE- Carboxylate) teilweise signifikant im Wassergehalt unterscheiden können. Außerdem ist bei dieser Vorgehensweise die Bildung von SE-Oxiden nicht sicher auszu schließen.If aqueous SECl 3 * × H 2 O is used in the production of SECl 3 * nL, the water must be removed more or less completely before using the RE salts as a catalyst component. The water is usually removed by reaction with dehydrating substances, e.g. B. SOCl 2 , whereby different batches of the SE salts (as in the production of the SE carboxylates) can sometimes differ significantly in their water content. In addition, the formation of SE oxides cannot be safely ruled out with this procedure.
Der Wassereinfluss ist bei neodymkatalysierten Systemen wenig untersucht (R. P. Quirk et al. Polymer 41, 5903-5908, (2000)) und es gibt in der Literatur sich widersprechende Angaben bezüglich des Wassereinflusses. Nach A. Pross et al. (Angew. Makromol. Chem. 211, 89, (1993)) werden reproduzierbare Ergebnisse nur bei niedrigen Wassergehalten in den verwendeten Lösungsmitteln (< 5 ppm) gefunden, wobei der Wassergehalt in der Lösung des Neodymversatats (25-700 ppm) ohne Einfluss ist. Dagegen finden Carbonaro et al. (US-A-4,736,001), dass Wasserzusätze bis zu einem molaren Verhältnis Al/H2O=2/1 günstig sind.The influence of water has hardly been investigated in neodymium-catalyzed systems (RP Quirk et al. Polymer 41, 5903-5908, (2000)) and there is conflicting information in the literature regarding the influence of water. According to A. Pross et al. (Angew. Makromol. Chem. 211, 89, (1993)), reproducible results are only found at low water contents in the solvents used (<5 ppm), the water content in the solution of the neodymium versatate (25-700 ppm) having no influence , In contrast, Carbonaro et al. (US-A-4,736,001) that water additions up to a molar ratio Al / H 2 O = 2/1 are favorable.
Üblicherweise bestimmt man den Wassergehalt nichtwässrige Lösungen durch Titration nach Karl Fischer (E. Scholz, "Karl-Fischer-Titration. Methode zur Wasser bestimmung." Berlin Springer Verlag 1984). Diese Titrationsmethode kann zu un reproduzierbaren Ergebnissen führen, insbesondere wenn keine frisch angesetzten Lösungen eingesetzt werden und wenn die Titration nicht immer von derselben Person ausgeführt wird. Außerdem kann die Karl-Fischer-Titration in bestimmten Fällen nicht eingesetzt werden, da manche Zusätze stören. Dies ist beispielsweise bei Alkylphosphaten und Alkylsulfoxiden, die als Liganden in Kombination mit NdCl3 eingesetzt werden, der Fall. Aus diesen Gründen ist die Wasserbestimmung durch Titration nach Karl-Fischer in der Praxis nur unter bestimmten Voraussetzungen oder überhaupt nicht einsetzbar und wegen der schlechten Reproduzierbarkeit der Ergeb nisse unbefriedigend. Außerdem ist die Titration nach Karl-Fischer nicht als Methode zur on-line-Bestimmung geeignet.The water content of non-aqueous solutions is usually determined by titration according to Karl Fischer (E. Scholz, "Karl Fischer titration. Method for water determination." Berlin Springer Verlag 1984). This titration method can lead to unreproducible results, especially if no freshly prepared solutions are used and if the titration is not always carried out by the same person. In addition, the Karl Fischer titration cannot be used in certain cases because some additives interfere. This is the case, for example, with alkyl phosphates and alkyl sulfoxides, which are used as ligands in combination with NdCl 3 . For these reasons, water determination by titration according to Karl Fischer can only be used in practice under certain conditions or not at all and is unsatisfactory because of the poor reproducibility of the results. In addition, the Karl Fischer titration is not suitable as a method for online determination.
Eine IR-spektroskopische Wasserbestimmung im Wellenzahlbereich 3200-3600 cm-1 wird in folgenden Publikationen erwähnt: (Yu. I. Murinov, Yu. B. Monakov, Z. G. Shamaeva, N. G. Marina, V. S. Kolosnitsyn, Yu. E. Nikitin and S. R. Rafikov Bulletin of the Academy of Science of the USSR, Division of Chemical Sciences pages 2581-2582 (1978), Original submitted in Izvestiya Akademii Nauk. SSSR, Seriya Khimicheskaya Nr. 12, pp. 2790-2792, (1977), und (A. V. Kanyakin A. V. Petrov, E. E. Senderov und A. I. Sukhanovskaya, Zh. Anal. Kim. 21, 840 (1966)). In dieser Literaturstelle wird aber nicht gezeigt, daß die beschriebene Methode auch für die Wasserbestimmung von SE-Salzen geeignet ist. Es wird nur die IR-spektros kopische Wasserbestimmung von Lösungsmitteln wie Methylethylketon, Amyl acetat, Tributylphosphat und Pyridin im Wellenzahlbereich 3200-3600 cm-1 be schrieben. In einigen Fällen gelingt dies nur, wenn als Hilfslösungsmittel Tetrachlor kohlenstoff eingesetzt wird. Diese Methode birgt den Nachteil, dass für eine Aus wertung der Spektren gemäss des Lambert-Beer'schen Gesetzes neben den genauen Geometrien der Probenapparatur/-küvette der molare Absorptionskoeffizient und die Konzentration der Seltenen Erden bekannt sein.An IR spectroscopic water determination in the wavenumber range 3200-3600 cm -1 is mentioned in the following publications: (Yu. I. Murinov, Yu. B. Monakov, ZG Shamaeva, NG Marina, VS Kolosnitsyn, Yu. E. Nikitin and SR Rafikov Bulletin of the Academy of Science of the USSR, Division of Chemical Sciences pages 2581-2582 (1978), Original submitted in Izvestiya Akademii Nauk. SSSR, Seriya Khimicheskaya No. 12, pp. 2790-2792, (1977), and (AV Kanyakin AV Petrov, EE Senderov and AI Sukhanovskaya, Zh. Anal. Kim. 21, 840 (1966). However, this reference does not show that the method described is also suitable for the water determination of RE salts IR spectroscopic water determination of solvents such as methyl ethyl ketone, amyl acetate, tributyl phosphate and pyridine in the wavenumber range 3200-3600 cm -1 in some cases this is only possible if carbon tetrachloride is used as auxiliary solvent. This method has the disadvantage that f For an evaluation of the spectra according to the Lambert-Beer law, in addition to the exact geometries of the sample apparatus / cuvette, the molar absorption coefficient and the concentration of the rare earths must be known.
Es bestand daher die technische Aufgabe, für die Bestimmung von Wasser in den Salzen Seltener Erden eine einfache, vielseitig einsetzbare Methode zu finden, die reproduzierbare Ergebnisse liefert und sich außerdem zur on-line-Analytik eignet. Vorzugsweise sollte diese Methode von den Konzentrationen der SE-Verbindungen unabhängig sein. Außerdem sollten bei dieser Methode keine Lösungen von Chemikalien verwendet werden, die nicht lagerstabil oder karcinogen sind. There was therefore the technical task for the determination of water in the Salting rare earths to find a simple, versatile method that provides reproducible results and is also suitable for online analysis. Preferably this method should depend on the concentrations of the SE compounds be independent. In addition, this method should not have solutions from Chemicals are used that are not stable in storage or carcinogenic.
Es wurde jetzt gefunden, dass die Absorption von Neodymverbindungen, insbe sondere deren Salzen im UV-VIS-Wellenlängenbereich 400-900 nm in organischen Lösungsmitteln wie Hexan, Cyclohexan, Alkohol und Toluol von geringen Wasser gehalten beeinflusst wird und dass das Absorptionsverhältnis bei zwei Wellenlängen dazu benutzt werden kann die Wasserbestimmung unabhängig von der Konzentration der SE-Salze durchzuführen.It has now been found that the absorption of neodymium compounds, esp especially their salts in the UV-VIS wavelength range 400-900 nm in organic Solvents such as hexane, cyclohexane, alcohol and toluene from low water is influenced and that the absorption ratio at two wavelengths the water determination can be used regardless of the concentration of the SE salts.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes von Lösungen von Verbindungen der Elemente des Periodensystems mit der Ordnungszahl 57-71, dadurch gekennzeichnet, dass man das Flächenver hältnis von zwei durch Wasser beeinflussten Absorptionsbanden im Wellenbereich 400 bis 900 nm in einem UV/VIS-Spektrum besagter Lösung ermittelt und der Wassergehalt mit Hilfe wenigstens einer vorher ermittelten Eichkurve bestimmt.The present invention therefore relates to a method for determining the Water content of solutions of compounds of elements of the periodic table with the atomic number 57-71, characterized in that the area ver ratio of two absorption bands influenced by water in the wave range 400 to 900 nm determined in a UV / VIS spectrum of said solution and the Water content determined using at least one previously determined calibration curve.
Die Methode zur Wasserbestimmung ist bevorzugt anwendbar für SE-Salze, d. h. für Salze der Elemente mit der Ordnungszahl 21, 39 und 57 bis 71, besonders bevorzugt für Carboxylate, wie Naphthenat, Versatat, 2-Ethylhexanoat, Neodecanoat sowie für gegebenenfalls mit Ethern wie Tetrahydrofuran, Alkoholen wie i-Propanol, Phos phorsäureestern, Estern der phosphorigen Säure, Sulfoxiden komplexierte Halo genide, insbesondere Verbindungen des Typs SECl3*nL, wobei L ein Ether wie Tetrahydrofuran, ein Alkohol wie i-Propanol, ein Phosphorsäureester, ein Ester der phosphorigen Säure, ein Sulfoxide ist.The method for water determination can preferably be used for RE salts, ie for salts of the elements with atomic numbers 21, 39 and 57 to 71, particularly preferably for carboxylates such as naphthenate, versatate, 2-ethylhexanoate, neodecanoate and for optionally with ethers such as tetrahydrofuran , Alcohols such as i-propanol, phosphoric acid esters, esters of phosphorous acid, sulfoxide-complexed halogenides, in particular compounds of the SECl 3 * nL type, where L is an ether such as tetrahydrofuran, an alcohol such as i-propanol, a phosphoric acid ester, an ester of phosphorus Acid, which is a sulfoxide.
Für die Bestimmung setzt man Lösungen der SE-Verbindungen in geeigneten Lö sungsmitteln ein. Geeignete Lösungsmittel sind alle dem Fachmann bekannten Lösungsmittel, die UV-VIS-Strahlen im Bereich der entsprechenden Banden nicht absorbieren, wie Ethanol, Propanol, Cyclohexan, Toluol, Methylethylketon, Aceton sowie die entsprechenden Lösungsmittelgemische. Die Eignung eines Lösungsmittels lässt sich durch wenige Vorversuche leicht ermitteln. For the determination, solutions of the SE compounds are used in suitable solutions agents. Suitable solvents are all known to the person skilled in the art Solvents that do not have UV-VIS rays in the area of the corresponding bands absorb, such as ethanol, propanol, cyclohexane, toluene, methyl ethyl ketone, acetone as well as the corresponding solvent mixtures. The suitability of a solvent can be easily determined by a few preliminary tests.
Für die Interpretation werden insbesondere die beiden Banden bei 580 nm und 800 nm eingesetzt. Dem Fachmann ist hierbei klar, dass es durch die Wahl ver schiedener SE-Metalle, der Lösungsmittel und der Liganden der Verbindungen zu geringfügigen Verschiebungen dieser Banden um einige Wellenzahlen kommen kann. In der Regel befinden sich die durch Wasser beeinflussten Banden im Bereich von 500-650, insbesondere 550-620 nm, und 720-880, insbesondere 770-830 nm. Durch die Bildung des Verhältnisses der beiden Banden wird der Einfluss der Konzentration an SE-Verbindung auf die Wasserbestimmung ausgeschaltet. Dies ist besonders vorteilhaft.For the interpretation, the two bands at 580 nm and 800 nm used. It is clear to the person skilled in the art that the choice ver different RE metals, the solvents and the ligands of the compounds there are slight shifts in these bands by a few wavenumbers can. As a rule, the bands influenced by water are in the area from 500-650, in particular 550-620 nm, and 720-880, in particular 770-830 nm. By forming the ratio of the two bands, the influence of the Concentration of SE compound on water determination switched off. This is particularly advantageous.
Jedoch wird dem Fachmann klar, dass sich bei bekannten Konzentrationen an SE- Verbindung auch eine einzelne Bande in diesem Bereich für die Bestimmung des Wassergehaltes eignet. Dies soll ausdrücklich mit im Schutzumfang der hier offen barten Erfindung liegen.However, it is clear to the person skilled in the art that at known concentrations of SE- Connection also a single band in this area for the determination of the Water content is suitable. This is expressly intended to be open within the scope of protection here beard invention lie.
Die Banden werden gemäss ihrer Fläche ausgewertet, indem die Fläche der einzelnen Bande oder bevorzugt das Flächenverhältnis der beiden Banden mit einer oder mehreren vorher aufgestellten Eichkurven verglichen wird. Zur Aufstellung dieser Eichkurve/Eichkurven wird eine wasserfreie Lösung der SE-Verbindung mit be kannten Mengen an Wasser versetzt und UV-VIS-spektroskopisch untersucht. Die Fläche der Banden ändert sich hierbei definiert mit dem Wassergehalt, so dass in der Regel eine stetige Gerade erhalten wird, welche als Eichkurve dient.The bands are evaluated according to their area by the area of each Band or preferably the area ratio of the two bands with one or several previously established calibration curves are compared. To list this Calibration curve / calibration curves is a water-free solution of the SE connection with be known amounts of water were added and examined by UV-VIS spectroscopy. The The area of the bands changes in a defined manner with the water content, so that in the As a rule, a continuous straight line is obtained, which serves as a calibration curve.
Mit der vorliegenden Erfindung ist eine on-line Messung problemlos möglich, wobei entweder Durchflussküvetten oder Eintauchsonden verwendet werden, die von der zu analysierenden Lösung durchflossen werden.With the present invention, an on-line measurement is easily possible, whereby either flow cells or immersion probes are used, which depend on the flowing through the analyzing solution.
Weiterhin ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in parallelen Versuchsanordnungen ein Gegenstand der Erfindung. Hierbei werden gleichzeitig mehrere Versuche auf einem Substrat oder in einer Apparatur parallel durchgeführt und analysiert. Dieses Prinzip ist beispielsweise in US-A-5,985,356 S. 3, Z. 12 bis S. 4, Z. 59 und in US-A-6,004,617 S. 3, Z. 18 bis S. 5, Z. 32 beschrieben. Beide Dokumente werden hiermit für die Zwecke der US-Patentpraxis als Referenz in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.Furthermore, the use of the method according to the invention is in parallel Experimental arrangements are an object of the invention. Here, at the same time several tests carried out in parallel on a substrate or in an apparatus and analyzed. This principle is described, for example, in US-A-5,985,356 p. 3, lines 12 to P. 4, line 59 and in US-A-6,004,617 p. 3, line 18 to page 5, line 32. Both Documents are hereby incorporated by reference for the purposes of U.S. patent practice present application added.
SE-Verbindungen, insbesondere SE-Salze werden in der Technik häufig als Katalysatoren in Polymerisationsverfahren von Dienen eingesetzt. Hierbei ist der Wassergehalt eine entscheidende Größe.RE compounds, especially RE salts, are often used in technology as Catalysts used in the polymerization process of dienes. Here is the Water content is a crucial factor.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Homo- und Co- Polymerisation von Dienen und gegebenenfalls Olefinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfahrstrom des SE-Katalysators on-line auf seinen Wassergehalt geprüft wird.Another object of the invention is a method for homo- and co- Polymerization of dienes and optionally olefins, characterized in that that the intake flow of the SE catalytic converter is checked online for its water content becomes.
Bevorzugt wird ein Verfahren zur Homo- und Co-Polymerisation von Dienen und gegebenenfalls Olefinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfahrstrom des SE- Katalysators on-line auf seinen Wassergehalt geprüft wird, wobei man das Flächenverhältnis von zwei durch Wasser beeinflussten Absorptionsbanden im Wellenbereich 400 bis 900 nm in einem UV/VIS-Spektrum besagter Lösung ermittelt und der Wassergehalt mit Hilfe wenigstens einer vorher ermittelten Eichkurve bestimmt.A process for the homopolymerization and co-polymerization of dienes and optionally olefins, characterized in that the inlet stream of the SE Catalyst on-line is checked for its water content, which one Area ratio of two absorption bands influenced by water in the Wavelength range 400 to 900 nm determined in a UV / VIS spectrum of said solution and the water content using at least one previously determined calibration curve certainly.
Bevorzugt werden konjugierte Diene der Formel CH2=CRa-CRb=CH-Rc polymeri siert, worin Ra, Rb und Rc gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkoxy-, Hydroxy, Alkylhydroxy-, Aldehyd-, Carbonsäure- oder Carbonsäureestergruppe oder einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasser stoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere 1-10 C-Atomen bedeuten, der mit einer Alkoxy-, Hydroxy, Alkylhydroxy-, Aldehyd-, Carbonsäure- oder Carbonsäure estergruppe substituiert sein kann, oder Ra, Rb und Rc mit den sie verbindenden Atomen einen oder mehrere Ringe bilden. Beispiele für solche konjugierte Diene sind 1,3-Butadien, Isopren, 2-Phenyl-1,3-butadien, 1,3-Pentadien, 2-Methyl-1,3- pentadien, 4-Methyl-1,3-pentadien und/ oder 2,4-Hexadien. Weiterhin können bei der Polymerisation der konjugierten Diene gegebenenfalls ein oder mehrere 1- Olefin(e) zugesetzt werden, wie z. B. Ethylen, Propen, 1-Buten, 1-Hexen, 1-Octen, Styrol, Methylstyrol. Weiterhin kann die Polymerisation natürlich auch in Gegenwart von weiteren Verbindungen durchgeführt werden, die z. B. der Regelung des Mole kulargewichts dienen können, wie z. B. Wasserstoff oder 1,2-Butadien.Conjugated dienes of the formula CH 2 = CR a -CR b = CH-R c are polymerized, in which R a , R b and R c are identical or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy, hydroxyl, alkylhydroxy , Aldehyde, carboxylic acid or carboxylic acid ester group or a saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, in particular 1-10 carbon atoms, with an alkoxy, hydroxy, alkylhydroxy, aldehyde, carboxylic acid or carboxylic acid ester group may be substituted, or R a , R b and R c form one or more rings with the atoms connecting them. Examples of such conjugated dienes are 1,3-butadiene, isoprene, 2-phenyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 4-methyl-1,3-pentadiene and / or 2,4-hexadiene. Furthermore, one or more 1-olefin (s) can optionally be added in the polymerization of the conjugated dienes, such as. As ethylene, propene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, styrene, methyl styrene. Furthermore, the polymerization can of course also be carried out in the presence of further compounds which, for. B. can regulate the molecular weight, such as. B. hydrogen or 1,2-butadiene.
Insbesondere werden folgende Ausgangstoffe polymerisiert:
In particular, the following starting materials are polymerized:
- - 1,3-Butadien oder Isopren werden homopolymerisiert.- 1,3-butadiene or isoprene are homopolymerized.
- - 1,3-Butadien oder Isopren werden comopolymerisiert.- 1,3-butadiene or isoprene are co-polymerized.
- - 1,3-Butadien wird mit einem oder mehreren C3-C20-1-Olefinen, insbesondere Styrol, copolymerisiert.- 1,3-butadiene is copolymerized with one or more C 3 -C 20 -1 olefins, especially styrene.
- - Isopren wird mit einem oder mehreren C3-C20-1-Olefinen, insbesondere Styrol, copolymerisiert.- Isoprene is copolymerized with one or more C 3 -C 20 -1 olefins, especially styrene.
- - 1,3-Butadien wird mit Isopren und einem oder mehreren C3-C20-1-Olefinen, insbesondere Styrol, copolymerisiert.- 1,3-butadiene is copolymerized with isoprene and one or more C 3 -C 20 -1 olefins, especially styrene.
Häufig wird zusätzlich zu dem SE-Katalysator ein Co-Katalysator eingesetzt. Diese Co-Katalysatoren sind in der Regel Aluminiumalkyle und dem Fachmann bekannt. Wir verweisen auf das Dokument EP-B1-0 011 184, welches gleichzeitig für die Zwecke der US-Patentpraxis als Referenz in die vorliegende Anmeldung aufge nommen wird.A co-catalyst is often used in addition to the SE catalyst. This As a rule, cocatalysts are aluminum alkyls and are known to the person skilled in the art. We refer to document EP-B1-0 011 184, which also applies to the For purposes of U.S. patent practice, reference is made in the present application is taken.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen verdeutlicht.The invention is illustrated in the following examples.
Die Bestimmung der UV/VIS-Absorption im Wellenlängenbereich S00 bis 900 nm wird mit einem UV/VIS Spektralphotometer (Lambda 16 des Herstellers Perkin Eimer) durchgeführt. Basis des Messprinzips ist die Abhängigkeit des Absorptions spektrums von SE-Salzen im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 900 nm vom Wassergehalt. Exemplarisch ist in Fig. 1 das Spektrum von NdCl3 in Ethanol bei zwei Wassergehalten dargestellt.The UV / VIS absorption in the wavelength range S00 to 900 nm is determined using a UV / VIS spectrophotometer (Lambda 16 from Perkin Elmer). The measurement principle is based on the dependence of the absorption spectrum of RE salts in the wavelength range from 500 nm to 900 nm on the water content. 1, the spectrum of NdCl is exemplarily shown in Fig. In ethanol at two water contents. 3
Die wasserfreie ethanolische Lösung von NdCl3 weist bei ca. 580 nm eine höhere Absorption auf als die wasserhaltige, während bei ca. 800 nm die wasserfreie Probe weniger stark absorbiert als die wasserhaltige.The anhydrous ethanolic solution of NdCl 3 has a higher absorption at approx. 580 nm than the water-containing one, while at approx. 800 nm the water-free sample absorbs less strongly than the water-containing one.
Durch Bestimmung des Flächenverhältnisses der Absorptionsbanden bei 580 nm und 800 nm werden in Abhängigkeit des Wassergehalts Eichkurven ermittelt, wodurch Schwankungen des SE-Gehaltes innerhalb gewisser Grenzen eliminiert werden.By determining the area ratio of the absorption bands at 580 nm and 800 nm calibration curves are determined depending on the water content, whereby Fluctuations in the SE content can be eliminated within certain limits.
Analog zu Beispiel 1 lassen sich Eichkurven für die Bestimmung des Wassergehalts in SE-Salzen erstellen.Analogously to Example 1, calibration curves can be used for the determination of the water content create in SE salts.
Zur Ermittlung der Eichkurven wurden elf Lösungen von 0,1 m wasserfreiem NdCl3 in Ethanol hergestellt und mit definierten Wassermengen (0-10 Mol Wasser/Mol Neodym) versetzt. To determine the calibration curves, eleven solutions of 0.1 m anhydrous NdCl 3 in ethanol were prepared and mixed with defined amounts of water (0-10 mol water / mol neodymium).
Für die Probenherstellung wurden jeweils Rollrandflaschen mit Septumdeckel benutzt. Zuerst wurden die Rollrandflaschen im Trockenschrank bei 130°C eine Stunde ausgeheizt, im heißen Zustand mit einem Septumdeckel verschlossen und unter Argon gekühlt. Unter Argon wurde in jede Rollrandflasche 0,5 mMol (0,125 g) wasserfreies NdCl3 (Fa. Aldrich) eingewogen und in 5 ml absolutem Ethanol (Fa. Aldrich) unter Schütteln gelöst. Danach wurden die Proben mit einer Mikro literspritze mit destilliertem und entgastem Wasser versetzt, so dass Lösungen mit Wassergehalten mit 0-10 Mol Wasser/Mol Neodym erhalten wurden.Rolled-edge bottles with a septum lid were used for the sample production. First, the rolled rim bottles were baked in the drying cabinet at 130 ° C for one hour, sealed with a septum lid when hot and cooled under argon. 0.5 mmole (0.125 g) of anhydrous NdCl 3 (from Aldrich) was weighed into each crimp bottle under argon and dissolved in 5 ml of absolute ethanol (from Aldrich) with shaking. Afterwards, the samples were mixed with distilled and degassed water with a micro liter syringe, so that solutions with water contents with 0-10 mol water / mol neodymium were obtained.
Von diesen Proben wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, die Absorptionsspektren gemessen und in Abhängigkeit des Verhältnisses der Peakflächen bei 580 und 800 nm vom molaren Wasseranteil aufgetragen.The absorption spectra of these samples were, as described in Example 1, the absorption spectra measured and depending on the ratio of the peak areas at 580 and 800 nm from the molar water content.
Das Ergebnis ist in Fig. 2 dargestellt.The result is shown in Fig. 2.
Zur Ermittlung der Eichkurven wurden vier Lösungen von 0,1 m wasserfreiem NdCl3*3Triethylhexylphosphat (NdCl3*3TEHP) in Ethanol hergestellt und mit definierten Wassermengen (0-10 Mol Wasser/Mol Neodym) versetzt. NdCl3*3TEHP wurde hergestellt nach der Methode von Y. Murinov, Y. B. Monakov, Z. G. Shamaeva, N. G. Marina, V. S. Kolosnitsyn, Y. E. Nikitin and S. R. Rafikov, Izv. Akad. Nauk. SSSR, Ser. Chim., 12, 2790, 1977.To determine the calibration curves, four solutions of 0.1 m anhydrous NdCl 3 * 3 triethylhexyl phosphate (NdCl 3 * 3TEHP) in ethanol were prepared and mixed with defined amounts of water (0-10 mol water / mol neodymium). NdCl 3 * 3TEHP was manufactured according to the method of Y. Murinov, YB Monakov, ZG Shamaeva, NG Marina, VS Kolosnitsyn, YE Nikitin and SR Rafikov, Izv. Akad. Nauk. SSSR, Ser. Chim., 12, 2790, 1977.
Die Proben wurden in vergleichbarer Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Die Eichkurve ist in Fig. 3 abgebildet. The samples were prepared in a manner comparable to that described in Example 1. The calibration curve is shown in Fig. 3.
Zur Ermittlung der Eichkurven wurden 10 Lösungen von 0,1 m wasserfreiem NdCl3*2Triethylhexylphosphat (NdCl3*2TEHP) in Ethanol hergestellt und mit definierten Wassermengen (0-10 Mol Wasser/Mol Neodymchlorid) versetzt. Für die anderen Katalysatoren (NdCl3*3,5TEHP, NdCl3*4TEHP und NdCl3*7,5TEHP) wurden die Proben in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Katalysatoren wurden nach der Methode von Y. Murinov, Y. B. Monakov, Z. G. Shamaeva, N. G. Marina, V. S. Kolosnitsyn, Y. E. Nikitin and S. R. Rafikov, Izv. Akad. Nauk. SSSR, Ser. Chim., 12, 2790, 1977, hergestellt.To determine the calibration curves, 10 solutions of 0.1 m anhydrous NdCl 3 * 2 triethylhexyl phosphate (NdCl 3 * 2TEHP) in ethanol were prepared and mixed with defined amounts of water (0-10 mol water / mol neodymium chloride). For the other catalysts (NdCl 3 * 3.5TEHP, NdCl 3 * 4TEHP and NdCl 3 * 7.5TEHP), the samples were prepared in the same manner as in Example 1. The catalysts were prepared using the method of Y. Murinov, YB Monakov, ZG Shamaeva, NG Marina, VS Kolosnitsyn, YE Nikitin and SR Rafikov, Izv. Akad. Nauk. SSSR, Ser. Chim., 12, 2790, 1977.
Die Kurven sind in Fig. 4 wiedergegeben.The curves are shown in Fig. 4.
Zur Ermittlung der Eichkurven wurden 11 Lösungen von 0,05 Mol/l wasserfreiem NdCl3*3Triethylhexylphosphat (TEHP) in Ethanol/Cyclohexan-Mischungen (Volumenverhältnis: 1/1) hergestellt und mit definierten Wassermengen (0-10 Mol Wasser/Mol Neodym) versetzt.To determine the calibration curves, 11 solutions of 0.05 mol / l anhydrous NdCl3 * 3 triethylhexyl phosphate (TEHP) in ethanol / cyclohexane mixtures (Volume ratio: 1/1) and with defined amounts of water (0-10 mol Water / mol of neodymium).
Die Proben wurden in vergleichbarer Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, wobei Cyclohexan (Fa. Aldrich, bidestilliert) eingesetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 wiedergegeben. The samples were prepared in a manner comparable to that described in Example 1, using cyclohexane (Aldrich, bidistilled). The results are shown in FIG. 5.
Zur Ermittlung der Eichkurven wurden 12 Lösungen von 0,05 m wasserfreiem Neodymversatat der Fa. Rhôn Poulenc (NdV3) in Ethanol/Cyclohexan-Mischungen (Volumenverhältnis: 1/1) hergestellt und mit definierten Wassermengen (0-10 Mol Wasser/Mol Neodym) versetzt.To determine the calibration curves, 12 solutions of 0.05 m anhydrous neodymium versatate from Rhôn Poulenc (NdV 3 ) in ethanol / cyclohexane mixtures (volume ratio: 1/1) were prepared and with defined amounts of water (0-10 mol water / mol neodymium ) offset.
Die Proben wurden in vergleichbarer Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, her gestellt.The samples were prepared in a manner comparable to that described in Example 1 posed.
Die Ergebnisse sind in Fig. 6 wiedergegeben.The results are shown in FIG. 6.
Mit Hilfe der in Fig. 2-6 dargestellten Eichkurven wurde der Wassergehalt verschiedener nichtwässriger Lösungen von Nd-Salzen mit Hilfe des Verfahrens aus Beispiel 1 bestimmt. Hierzu wurde eine definierte Wassermenge zu den entspre chenden wasserfreien Lösungen zugegeben und die Probe 2mal unabhängig voneinander vermessen. So weit möglich, wurde der Wassergehalt auch 3mal unab hängig voneinander mit Hilfe der Karl-Fischer-Titration bestimmt. Die Ergebnisse beider Methoden sind in nachfolgender Tabelle 1 gegenübergestellt: With the help of the calibration curves shown in Fig. 2-6, the water content of various non-aqueous solutions of Nd salts was determined using the method from Example 1. For this purpose, a defined amount of water was added to the corresponding anhydrous solutions and the sample was measured twice independently. As far as possible, the water content was determined 3 times independently using the Karl Fischer titration. The results of both methods are compared in Table 1 below:
In Tabelle 1 wird gezeigt, dass die UV/VIS-Spektroskopie zur Bestimmung des Wassergehalts von SE-Salzen geeignet ist und im Gegensatz zur Karl-Fischer- Titration auch bei SE-Salzen des Typs NdCl3*3TEHP anwendbar ist. In den Fällen, in denen die Karl-Fischer-Titration anwendbar ist, liefert die erfindungsgemäße Methode Ergebnisse, die so gut sind, wie die durch Karl-Fischer-Titration unter optimalen Bedingungen erzielten (frische Lösungen, jeweils dieselbe Person).Table 1 shows that UV / VIS spectroscopy is suitable for determining the water content of RE salts and, in contrast to Karl Fischer titration, can also be used for RE salts of the NdCl 3 * 3TEHP type. In cases in which the Karl Fischer titration can be used, the method according to the invention provides results which are as good as those achieved by Karl Fischer titration under optimal conditions (fresh solutions, in each case the same person).
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Cited By (2)
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WO2010032256A1 (en) * | 2008-09-17 | 2010-03-25 | Arch Pharmalabs Limited | Process for preparing anhydrous rare earth metal halides |
CN101493404B (en) * | 2008-01-21 | 2011-08-10 | 安徽帝元生物科技有限公司 | Method for detecting loss-controlling rate of fertiliser nutrient loss-controlling agent agent |
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2001
- 2001-02-27 DE DE10110241A patent/DE10110241A1/en not_active Withdrawn
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