ES2301353A1 - Composicion catalizadora y procedimiento para hidrogenar un polimero que tiene un diseño conjugado. - Google Patents

Composicion catalizadora y procedimiento para hidrogenar un polimero que tiene un diseño conjugado. Download PDF

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Abstract

Composición catalizadora y procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado.
Se proporcionan una composición catalizadora así como un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado basado en el uso de la misma. La composición catalizadora incluye (a) una primera composición que tiene uno de un compuesto de bis(ciclopentadienil, fluorenil, indenil y derivados de los mismos)titanio y una mezcla de los mismos; (b) una segunda composición que tiene uno seleccionado del grupo constituido por un primer compuesto de fórmula (II), un segundo compuesto de fórmula (III) y una mezcla de los mismos en las que la fórmula (II) tiene una estructura de cadena, la fórmula (III) tiene una estructura cíclica, R es alquilo C_{1}\simC_{12}, X^{1} y X^{2} se seleccionan del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}, arilo, alquil C_{1}\simC_{12}-arilo y carbonilo, n>1 y m>2; y (c) una tercera composición que tiene un compuesto organometálico.

Description

Composición catalizadora y procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado, y más particularmente a un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado con el uso de una composición catalizadora especial.
Antecedentes de la invención
Generalmente, los polímeros obtenidos polimerizando o copolimerizando dienos conjugados se utilizan ampliamente con fines comerciales. Estos polímeros tienen dobles enlaces insaturados residuales en sus cadenas poliméricas. Estos dobles enlaces insaturados se utilizan ventajosamente para vulcanización, y sin embargo tienen una desventaja porque carecen de estabilidad para resistir las condiciones meteorológicas, la oxidación y el ozono debido a la gran cantidad de dobles enlaces insaturados. Dicha desventaja es más grave para copolímeros de dienos conjugados e hidrocarburos aromáticos vinílicos utilizados como elastómeros termoplásticos. Dicha desventaja es aún más grave cuando se utilizan los copolímeros de dienos conjugados e hidrocarburos aromáticos vinílicos como modificadores y materiales transparentes resistentes a impactos para resinas estirénicas y resinas olefínicas. En el campo de los materiales exteriores, en el que dichas propiedades son indispensables, los copolímeros encuentran una utilidad limitada debida a este inconveniente.
Esta deficiencia de estabilidad podría mejorarse notablemente mediante la hidrogenación de dichos polímeros diénicos conjugados y posterior eliminación de los dobles enlaces insaturados persistentes en la cadena polimérica de los mismos. Se han propuesto hasta ahora numerosos procedimientos para hidrogenar polímeros diénicos conjugados en presencia de catalizadores de hidrogenación adecuados y eficaces. Los catalizadores de hidrogenación típicos podrían clasificarse en dos tipos:
(1) catalizadores heterogéneos que tienen compuestos de níquel, platino o paladio depositados sobre soportes tales como carbón activo, sílice, alúmina o carbonato de calcio;
(2) catalizadores homogéneos, por ejemplo, catalizadores de tipo Ziegler obtenidos haciendo reaccionar una sal de ácido orgánico de níquel, cobalto, hierro o cromo con un agente reductor tal como un compuesto orgánico de aluminio y compuestos organometálicos tales como compuestos de Ru, Rh, Ti o La.
Aunque ampliamente utilizados en la industria, los catalizadores heterogéneos tienen menor actividad que los catalizadores homogéneos. Por lo tanto, se requiere una gran cantidad de catalizador heterogéneo y la hidrogenación debe realizarse a mayor temperatura y presión. En contraposición, se necesita menos catalizador homogéneo y la hidrogenación podría realizarse a temperatura y presión moderadas.
La hidrogenación utilizando un catalizador heterogéneo se describe a continuación. En primer lugar, se disuelve el polímero a hidrogenar en un disolvente adecuado. Después, se pone en contacto el polímero con hidrógeno en presencia de un catalizador heterogéneo. Cuando se hidrogena el polímero, el contacto entre el polímero y el catalizador es difícil debido a la influencia de la viscosidad del sistema de reacción y a la influencia del impedimento estérico del polímero. Además, la hidrogenación requiere mayores temperatura y presión y, por tanto, tienden a ocurrir la descomposición del polímero y la gelificación del sistema de reacción. También, en la hidrogenación de un copolímero de un dieno conjugado con un hidrocarburo aromático vinílico, tiene lugar incluso la hidrogenación de la porción de anillo aromático debido a la alta temperatura y presión, y ha sido difícil hidrogenar selectivamente sólo los dobles enlaces en la porción de dieno conjugado. Además, puesto que el polímero está fuertemente adsorbido sobre el catalizador heterogéneo, es imposible retirar completamente el catalizador de la solución de polímero hidrogenado.
Por otro lado, con el catalizador homogéneo, la hidrogenación procede normalmente en un sistema homogéneo. Por lo tanto, comparado con el catalizador heterogéneo, el catalizador homogéneo tiene generalmente una alta actividad, y una pequeña cantidad de catalizador posibilita efectuar una hidrogenación satisfactoria a baja temperatura y baja presión. Además, cuando se seleccionan condiciones de hidrogenación apropiadas, es posible hidrogenar preferiblemente la porción de dieno conjugado de un copolímero de un dieno conjugado con un hidrocarburo aromático vinílico, sin hidrogenar la porción de anillo aromático. Sin embargo, el catalizador no podría retirarse del producto fácilmente, puesto que la cantidad de catalizador utilizada en el sistema homogéneo es mayor (lo que necesita una concentración mayor del catalizador), haciendo así al producto inestable y agotando la energía para retirar el catalizador.
Se resumen a continuación los procedimientos convencionales para hidrogenación de un polímero diénico conjugado utilizando un catalizador homogéneo.
La patente de EE.UU. nº 4.980.421 da a conocer un procedimiento para hidrogenar un polímero diénico conjugado utilizando un catalizador de hidrogenación que incluye un compuesto de bis(ciclopentadienil)titanio (+4), un compuesto de alcoxilitio y un compuesto organometálico (tal como un compuesto de aluminio, cinc o magnesio). Este catalizador de hidrogenación tiene una alta actividad y podría utilizarse en condiciones moderadas.
La patente de EE.UU. nº 5.270.274 da a conocer una composición catalizadora de hidrogenación que incluye un compuesto de bis(ciclopentadienil)titanio (+4), un compuesto que contiene un grupo carbonilo o grupo epoxi polarizado y un compuesto organolítico. Los dobles enlaces insaturados en el polímero diénico conjugado podían hidrogenarse preferiblemente. El polímero hidrogenado tiene propiedades físicas superiores y resistencia a la intemperie.
La patente de EE.UU. nº 5.244.980 da a conocer un procedimiento de hidrogenación que incluye terminar un polímero diénico conjugado vivo con hidrógeno, y añadir después un compuesto organometálico alcalino y un catalizador de Tebbe.
La patente de EE.UU. nº 5.886.108 da a conocer la hidrogenación de un polímero diénico conjugado vivo utilizando un catalizador de Tebbe preparado mediante la reacción de un compuesto de bis(ciclopentadienil)titanio (+4) y trimetilaluminio.
La patente de EE.UU. nº 5.985.995 da a conocer un procedimiento para producir un caucho hidrogenado que permite una desactivación fácil y eficaz del polímero vivo antes de la etapa de hidrogenación. La desactivación del polímero vivo se lleva a cabo utilizando haluro de alquilsilicio o haluro de alquilestaño. El catalizador utilizado en la hidrogenación del polímero desactivado podría ser bis(ciclopentadienil)Ti(PhOCH_{3})_{2}.
La patente de EE.UU. nº 5.948.869 da a conocer una composición catalizadora eficaz en la hidrogenación selectiva de un polímero diénico conjugado, que incluye un compuesto de bis(ciclopentadienil)titanio (+4), un alquilcinc o alquilmagnesio y un modificador de éteres o compuestos hidrocarburos aromáticos.
La patente europea nº 0434469 A2 da a conocer una composición catalizadora para hidrogenar un polímero diénico conjugado, que incluye un compuesto de bis(ciclopentadienil)titanio, un compuesto de organoaluminio o compuesto de organomagnesio y un compuesto polar de éter o cetona.
La patente europea nº 0544304A da a conocer una composición catalizadora que incluye un compuesto de bis(ciclopentadienil)metal de transición, un compuesto polarizado de un compuesto que contiene un grupo carbonilo o de un compuesto que contiene un grupo epoxi, un compuesto organolítico y un compuesto organometálico reductor tal como un compuesto de aluminio, un compuesto de cinc o un compuesto de magnesio, por ejemplo trietilaluminio.
La patente de EE.UU. nº 6.313.230 y la patente P. R. C. nº 00107660.4 dan a conocer una composición catalizadora eficaz en la hidrogenación selectiva de un polímero diénico conjugado, que incluye un compuesto de bis(ciclopentadienil)titanio (+4) y un compuesto con grupo funcional Si-H, y que podía mejorar adicionalmente la eficacia de hidrogenación. La temperatura más alta para la reacción de hidrogenación en las realizaciones de estas dos técnicas anteriores es de 60ºC, y por tanto la actividad de la composición catalizadora se reduciría. Por lo tanto, tiene que retirarse una gran cantidad de calor de reacción mientras se hidrogena para que se mejore la eficacia de hidrogenación. Además, la composición catalizadora no podría almacenarse en nitrógeno durante un periodo de tiempo largo, y la actividad de la composición catalizadora declinaría. La composición catalizadora debe utilizarse en un periodo muy corto de tiempo después de la combinación para controlar bien la eficacia de hidrogenación. Por tanto, la composición catalizadora no es adecuada para procedimientos de producción continua.
Según lo anterior, aunque se han utilizado muchas composiciones catalizadores para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado, la presente invención proporciona además una composición catalizadora estable y fácil de almacenar y un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado. El polímero podría hidrogenarse exitosamente utilizando una cantidad pequeña de la composición catalizadora con una actividad relativamente alta a mayor temperatura. Por lo tanto, la composición catalizadora de la presente invención es adecuada para producción en serie y aumenta en gran medida la eficacia económica.
Para superar las desventajas citadas de las técnicas anteriores, se proporcionan en la presente invención una composición catalizadora y un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado.
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Breve descripción de la invención
El aspecto principal de la presente invención es proporcionar una composición catalizadora y un procedimiento para la hidrogenación exitosa de un polímero diénico conjugado utilizando una cantidad pequeña de una composición catalizadora de hidrogenación de actividad relativamente alta. Puesto que la concentración de catalizador es muy baja, no hay necesidad de retirar el catalizador del polímero hidrogenado, lo que potencia en gran medida la eficacia económica. Además, la hidrogenación de la presente invención es muy rápida y exhibe una buena reproducibilidad en un amplio intervalo de temperaturas y presiones.
Como anteriormente, la presente invención ha de proporcionar una composición catalizadora estable y fácil de almacenar y un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado.
Según un primer aspecto de la presente invención, la composición catalizadora para hidrogenación de un polímero que tiene un dieno conjugado incluye:
(a) una primera composición que tiene uno de un compuesto de titanio de fórmula (I) y una mezcla de los mismos:
1
en la que:
R^{1} y R^{2} son idénticos o diferentes y se seleccionan del grupo constituido por hidrógeno, halógeno, alquilo C_{1}\simC_{8}, alcoxi C_{1}\simC_{8}, cicloalquilo C_{6}\simC_{12}, fenilo, fenoxi, aril C_{7}\simC_{10}-alcoxi, aril C_{7}\simC_{10}-alquilo, carboxi, -CH_{2}P(fenilo)_{2}, -CH_{2}Si(alquilo C_{1}\simC_{5})_{3} y -P(fenilo)_{2}; y
A es uno seleccionado del grupo constituido por ciclopentadienilo, fluorenilo, indenilo y derivados de los mismos;
(b) una segunda composición que tiene uno seleccionado del grupo constituido por un primer compuesto de fórmula (II), un segundo compuesto de fórmula (III) y una mezcla de los mismos:
2
en las que la fórmula (II) tiene una estructura de cadena, la fórmula (III) tiene una estructura cíclica, R es alquilo C_{1}\simC_{12}, X^{1} y X^{2} son aquellos seleccionados del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}, arilo, alquil C_{1}\simC_{12}-arilo y carbonilo, y n>1 y m>2; y
(c) una tercera composición que tiene un compuesto organometálico.
El compuesto organometálico incluye R^{4}Li, R^{4}R^{5}Mg, R^{4}R^{5}R^{6}Al, una mezcla de R^{4}Li y R^{4}R^{5}Mg y una mezcla de R^{4}Li y R^{4}R^{5}R^{6}Al, en los que R^{4} es uno seleccionado del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, alcoxi C_{1}\simC_{12}, arilo C_{6}\simC_{12}, alcoxi C_{6}\simC_{12} e hidrógeno, y R^{5} y R^{6} son idénticos o diferentes y son aquellos seleccionados del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, arilo C_{6}\simC_{12}, hidrógeno y halógeno; pero R^{4}, R^{5} y R^{6} no son metilo al mismo tiempo.
Preferiblemente, la relación molar de la segunda composición a la primera composición y la relación molar de la tercera composición a la primera composición son de 0,1 a 50.
La composición catalizadora de la presente invención es una composición catalizadora estable y fácil de almacenar. La segunda composición de fórmula (II) o de fórmula (III) podría combinarse con la primera composición y la tercera composición para aumentar la eficacia de hidrogenación global y estabilizar la actividad de otros catalizadores. Por lo tanto, cuando la composición catalizadora de la presente invención se añade al polímero diénico conjugado, podría almacenarse durante un largo periodo de tiempo y mantener una buena actividad catalítica, estabilidad y reproducibilidad.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado. El procedimiento incluye la etapa de hidrogenación disolviendo el polímero en uno de un disolvente orgánico inerte y un disolvente orgánico inerte que incluye una porción de compuesto polar éter y amina para hacer reaccionar con hidrógeno en presencia de una composición catalizadora de hidrogenación, para así hidrogenar selectivamente un doble enlace insaturado en el polímero.
Preferiblemente, el polímero de la presente invención es uno de un homopolímero diénico conjugado y un copolímero diénico conjugado, y la hidrogenación se realiza a una temperatura en el intervalo de 0ºC a 250ºC, y a una presión de hidrógeno en el intervalo de 98 kPa a 14,7 MPa. Además, la primera composición está presente en una cantidad de 0,001 a 50 milimoles basada en 100 g del polímero.
Los contenidos y ventajas anteriores de la presente invención resultarán más fácilmente evidentes para los expertos en la técnica después de revisar las siguientes descripciones detalladas y dibujos adjuntos, en los que:
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es el espectro de IR que muestra esquemáticamente el copolímero SBS del ejemplo 2 de la presente invención antes y después de hidrogenación; y
la Fig. 2 es el espectro de IR que muestra esquemáticamente el copolímero SBS del ejemplo comparativo 1 antes y después de hidrogenación.
Descripción detallada de la realización preferida
La presente invención se describirá ahora más específicamente con referencia a las siguientes realizaciones. Ha de observarse que las siguientes descripciones de realizaciones preferidas de esta invención se presentan en la presente memoria sólo con fines de ilustración y descripción; no se pretende ser exhaustivos o limitarse a la forma precisa dada a conocer.
La presente invención proporciona las composiciones catalizadoras (a), (b) y (c) para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado, y la composición catalizadora (a) es una primera composición que tiene uno de un compuesto de titanio de fórmula (I) y una mezcla de los mismos:
3
en la que:
R^{1} y R^{2} son idénticos o diferentes y son aquellos seleccionados del grupo constituido por hidrógeno, halógeno, alquilo C_{1}\simC_{8}, alcoxi C_{1}\simC_{8}, cicloalquilo C_{6}\simC_{12}, fenilo, fenoxi, aril C_{7}\simC_{10}-alcoxi, aril C_{7}\simC_{10}-alquilo, carboxi, -CH_{2}P(fenilo)_{2}, -CH_{2}Si(alquilo C_{1}\simC_{5})_{3} y -P(fenilo)_{2}; y
A es uno seleccionado del grupo constituido por ciclopentadienilo, fluorenilo, indenilo y derivados de los mismos.
Por ejemplo, A podría ser C_{5}R^{7}R^{8}R^{9}R^{10}R^{11} (ciclopentadienilo y derivados del mismo), en la que R^{7}, R^{8}, R^{9}, R^{10} y R^{11} podrían ser iguales o diferentes y son aquellos seleccionados del grupo constituido por hidrógeno, halógeno, alquilo, arilo, carboxi, -CH_{2}P(fenilo)_{2}, -CH_{2}Si(alquilo C_{1}\simC_{5})_{3} y -P(fenilo)_{2}.
Según la composición catalizadora (a) de fórmula (I), podrían seleccionarse un haluro de bis(ciclopentadienil)titanio y un derivado del mismo utilizados adecuadamente en la presente invención del grupo constituido por difluoruros de bis(ciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis(ciclopentadienil)titanio, difluoruros de bis-[(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)]titanio, difluoruros de bis-[(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)]titanio, dicloruros de bis-[(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)]titanio, dicloruros de dimetoxibis(ciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis-[(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)]titanio, dibromuros de bis(ciclopentadienil)titanio, dibromuros de bis-[(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)]titanio, dibromuros de bis-[(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)]titanio, dicloruros de bis(etilciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis(n-propilciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis(n-butilciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis-(2-etilhexilciclopentadienil)titanio, (dimetilsililen)-bis(\eta^{5}-2,4-ciclopentadien-1-ilideno) y (etilen)-bis(\eta^{5}-2,4-ciclopentadien-1-ilideno).
Según la composición catalizadora (a) de fórmula (I), podrían seleccionarse un carbohidrato orgánico de un bis(ciclopentadienil)titanio y un derivado del mismo utilizados adecuadamente en la presente invención del grupo constituido por dimetilbis(ciclopentadienil)titanio, dimetoxibis(ciclopentadienil)titanio, dimetoxibis-(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)titanio, dimetoxibis-(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)titanio, dietoxibis(ciclopentadienil)titanio, dietoxibis-(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)titanio, dietoxibis-(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)titanio, difenoxi-
bis-(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)titanio y difenoxibis-(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)titanio.
Según la composición catalizadora (a) de fórmula (I), podrían seleccionarse un haluro de bifluoreniltitanio, un haluro de biindeniltitanio y un derivado de los mismos utilizados adecuadamente en la presente invención del grupo constituido por dicloruros de bis-(1-fluorenil)titanio, dicloruros de bis-(1-indenil)titanio, dicloruros de bis(dimetoxilfluorenil)titanio, difluoruros de bis(fluorenil)titanio, difluoruros de bis(indenil)titanio, difluoruros de bis(dimetoxilfluorenil)titanio, dibromuros de bis(fluorenil)titanio, dibromuros de bis(indenil)titanio, dibromuros de bis(dimetoxilfluorenil)titanio y bis(indenil)titanio.
Según la composición catalizadora (a) de fórmula (I), podrían seleccionarse un carbohidrato orgánico seleccionado del grupo constituido por bifluoreniltitanio, biindeniltitanio y un derivado de los mismos utilizados adecuadamente en la presente invención del grupo constituido por dimetilbis(fluorenil)titanio, dimetoxibis(fluorenil)titanio, dimetoxibis(indenil)titanio, dimetoxibis(dimetoxilfluorenil)titanio, dimetoxibis(indenil)titanio, dimetanolbis-(fluorenil)titanio, dimetanolbis(indenil)titanio, dimetanolbis-(dimetoxilfluorenil)titanio, dimetanolbis(indenil)titanio, difenoxibis(fluorenil)titanio, difenoxibis(indenil)titanio, difenoxibis(dimetoxilfluorenil)titanio y difenoxibis(indenil)titanio.
Derivado indica aquí que hay un sustituyente en el anillo de indenilo, fluorenilo o ciclopentadienilo, y el sustituyente podría ser uno o más de metilo, metoxi, p-terc-butilfenilo, pentafluorofenilo, trifluorofenilo, difluorofenilo o 3,5-(terc-butil)-4-metoxifenilo. Es un ejemplo preferido de composición catalizadora (a) el dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio.
Una segunda composición (b) tiene uno seleccionado del grupo constituido por un primer compuesto de fórmula (II), un segundo compuesto de fórmula (III) y una mezcla de los mismos:
4
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en la que la fórmula (II) tiene una estructura de cadena, la fórmula (III) tiene una estructura cíclica, R es alquilo C_{1}\simC_{12}, X^{1} y X^{2} son iguales o diferentes y son aquellos seleccionados del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}, arilo, alquil C_{1}\simC_{12}-arilo y carbonilo, y n>1 y m>2.
Según la presente invención, la segunda composición (b) es un compuesto de fórmula (II), y al menos uno de X^{1} y X^{2} es uno de alquilo C_{1}\simC_{12} y cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}. Por ejemplo, la segunda composición (b) cuyos X^{1} y X^{2} son alquilo C_{1}\simC_{12} podría ser uno seleccionado del grupo constituido por poli(dimetil)siloxano, poli(dietil)siloxano, poli(dipropil)siloxano, poli(dibutil)siloxano, poli(diamil)siloxano, poli(dihexil)siloxano, poli(diheptil)siloxano, poli(dioctil)siloxano, poli(dinonil)siloxano, poli(didecil)siloxano, poli(metiletil)siloxano, poli(metilpropil)siloxano, poli(metilbutil)siloxano, poli(metilamil)siloxano, poli(metilhexil)siloxano, poli(metilheptil)siloxano, poli(metiloctil)siloxano, poli(metilnonil)siloxano, poli(metildecil)siloxano, poli(etilpropil)siloxano, poli(etilbutil)siloxano, poli(etilamil)siloxano, poli(etilhexil)siloxano, poli(etilheptil)siloxano, poli(etiloctil)siloxano, poli(etilnonil)siloxano, poli(etildecil)siloxano, poli(propilbutil)siloxano, poli(propilamil)siloxano, poli(propilhexil)siloxano, poli(propilheptil)siloxano, poli(propiloctil)siloxano, poli(propilnonil)siloxano, poli(propildecil)siloxano, poli(butilamil)siloxano, poli(butilhexil)siloxano, poli(butilheptil)siloxano, poli(butiloctil)siloxano, poli(butilnonil)siloxano, poli(butildecil)siloxano, poli(amilhexil)siloxano, poli(amilheptil)siloxano, poli(amiloctil)siloxano, poli(amilnonil)siloxano, poli(amildecil)siloxano, poli(hexilheptil)siloxano, poli(hexiloctil)siloxano, poli(hexilnonil)siloxano, poli(hexildecil)siloxano, poli(heptiloctil)siloxano, poli(heptilnonil)siloxano, poli(heptildecil)siloxano, poli(octilnonil)siloxano, poli(octildecil)siloxano, poli(nonildecil)siloxano, poli(metilepoxil)siloxano, poli(etilepoxil)siloxano, poli(propilepoxil)siloxano, poli(butilepoxil)siloxano, poli(amilepoxil)siloxano, poli(hexilepoxil)siloxano y poli(heptilepoxil)siloxano.
Por ejemplo, la segunda composición (b) cuyos X^{1} y X^{2} son alquilo C_{1}\simC_{12} y cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}, respectivamente, podría ser uno seleccionado del grupo constituido por poli(dimetilepoxil)siloxano, poli(diepoxiletil)siloxano, poli(diepoxilpropil)siloxano, poli(diepoxilbutil)siloxano, poli(diepoxiiamil)siloxano, poli(diepoxilhexil)siloxano, poli(diepoxilheptil)siloxano, poli(diepoxiloctil)siloxano, poli(diepoxilnonil)siloxano, poli(diepoxildecil)siloxano, poli(metilepoxilmetil)siloxano, poli(etilepoxilmetil)siloxano, poli(propilepoxilmetil)siloxano, poli(butilepoxilmetil)siloxano, poli(amilepoxilmetil)siloxano, poli(hexilepoxilmetil)siloxano, poli(heptilepoxilmetil)siloxano, poli(octilepoxilmetil)siloxano, poli(nonilepoxilmetil)siloxano, poli(decilepoxilmetil)siloxano, poli(metilepoxiletil)siloxano, poli(etilepoxiletil)siloxano, poli(propilepoxiletil)siloxano, poli(butilepoxiletil)siloxano, poli(amilepoxiletil)siloxano, poli(hexilepoxiletil)siloxano, poli(heptilepoxiletil)siloxano, poli(octilepoxiletil)siloxano, poli(nonilepoxiletil)siloxano, poli(decilepoxiletil)siloxano, poli(metil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(etil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(propil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(butil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(amil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(hexil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(heptil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(octil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(nonil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(decil-1-epoxilpropil)siloxano, poli(metil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(etil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(propil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(butil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(amil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(hexil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(heptil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(octil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(nonil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(decil-2-epoxilpropil)siloxano, poli(metil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(etil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(propil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(butil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(amil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(hexil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(heptil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(octil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(nonil-1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(decil- 1-epoxil-n-butil)siloxano, poli(metil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(etil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(propil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(butil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(amil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(hexil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(heptil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(octil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(nonil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(decil-2-epoxil-n-butil)siloxano, poli(metil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(etil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(propil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(butil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(amil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(hexil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(heptil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(octil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(nonil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(decil-1-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(metil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(etil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(propil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(butil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(amil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(hexil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(heptil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(octil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(nonil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(decil-2-epoxil-sec-butil)siloxano, poli(metil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(etil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(propil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(butil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(amil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(hexil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(heptil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(octil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(nonil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(decil-1-epoxilisobutil)siloxano, poli(metil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(etil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(propil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(butil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(amil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(hexil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(heptil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(octil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(nonil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(decil-2-epoxilisobutil)siloxano, poli(metilepoxil-terc-butil)siloxano, poli(etilepoxil-terc-butil)siloxano, poli(propilepoxil-terc-butil)siloxano, poli(butilepoxil-terc-butil)siloxano, poli(amilepoxil-tert-butil)siloxano, poli(hexilepoxil-terc-butil)siloxano, poli(heptilepoxil-terc-butil)siloxano, poli(octilepoxil-terc-butil)siloxano, poli(nonilepoxil-terc-butil)siloxano y poli(decilepoxil-tert-butil)siloxano.
Además, la segunda composición (b) de fórmula (II) cuyos X^{1} y X^{2} son alquilo C_{1}\simC_{12} y arilo C_{1}\simC_{12}, podría ser uno seleccionado del grupo constituido por poli(metilfenil)siloxano, poli(etilfenil)siloxano, poli(propilfenil)siloxano, poli(butilfenil)siloxano, poli(amilfenil)siloxano, poli(hexilfenil)siloxano, poli(heptilfenil)siloxano, poli(octilfenil)siloxano, poli(nonilfenil)siloxano y poli(decilfenil)siloxano. Y la segunda composición (b) de fórmula (II) cuyos X^{1} y X^{2} son alquilo C_{1}\simC_{12} y alquil C_{1}\simC_{12}-arilo, respectivamente, podría ser uno seleccionado del grupo constituido por poli(metilbencil)siloxano, poli(etilbencil)siloxano, poli(propilbencil)siloxano, poli(butilbencil)siloxano, poli(amilbencil)siloxano, poli(hexilbencil)siloxano, poli(heptilbencil)siloxano, poli(octilbencil)siloxano, poli(nonilbencil)siloxano, poli(decilbencil)siloxano, poli(metilfenetil)siloxano, poli(etilfenetil)siloxano, poli(propilfenetil)siloxano, poli(butilfenetil)siloxano, poli(amilfenetil)siloxano, poli(hexilfenetil)siloxano, poli(heptilfenetil)siloxano, poli(octilfenetil)siloxano, poli(nonilfenetil)siloxano, poli(decilfenetil)siloxano, poli(metil-1-fenpropil)siloxano, poli(etil-1-fenpropil)siloxano, poli(propil-1-fenpropil)siloxano, poli(butil-1-fenpropil)siloxano, poli(amil-1-fenpropil)siloxano, poli(hexil-1-fenpropil)siloxano, poli(heptil-1-fenpropil)siloxano, poli(octil-1-fenpropil)siloxano, poli(nonil-1-fenpropil)siloxano, poli(decil-1-fenpropil)siloxano, poli(metil-2-fenpropil)siloxano, poli(etil-2-fenpropil)siloxano, poli(propil-2-fenpropil)siloxano, poli(butil-2-fenpropil)siloxano, poli(amil-2-fenpropil)siloxano, poli(hexil-2-fenpropil)siloxano, poli(heptil-2-fenpropil)siloxano, poli(octil-2-fenpropil)siloxano, poli(nonil-2-fenpropil)siloxano, poli(decil-2-fenpropil)siloxano, poli(metil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(etil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(propil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(butil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(amil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(hexil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(heptil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(octil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(nonil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(decil-1-fen-n-butil)siloxano, poli(metil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(etil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(propil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(butil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(amil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(hexil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(heptil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(octil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(nonil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(decil-2-fen-n-butil)siloxano, poli(metil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(etil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(propil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(butil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(amil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(hexil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(heptil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(octil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(nonil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(decil-1-fen-sec-butil)siloxano, poli(metil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(etil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(propil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(butil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(amil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(hexil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(heptil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(octil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(nonil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(decil-2-fen-sec-butil)siloxano, poli(metil-1-fenisobutil)siloxano, poli(etil-1-fenisobutil)siloxano, poli(propil-1-fenisobutil)siloxano, poli(butil-1-fenisobutil)siloxano, poli(amil-1-fenisobutil)siloxano, poli(hexil-1-fenisobutil)siloxano, poli(heptil-1-fenisobutil)siloxano, poli(octil-1-fenisobutil)siloxano, poli(nonil-1-fenisobutil)siloxano, poli(decil-1-fenisobutil)siloxano, poli(metil-2-fenisobutil)siloxano, poli(etil-2-fenisobutil)siloxano, poli(propil-2-fenisobutil)siloxano, poli(butil-2-fenisobutil)siloxano, poli(amil-2-fenisobutil)siloxano, poli(hexil-2-fenisobutil)siloxano, poli(heptil-2-fenisobutil)siloxano, poli(octil-2-fenisobutil)siloxano, poli(nonil-2-fenisobutil)siloxano, poli(decil-2-fenisobutil)siloxano, poli(metilfen-terc-butil)siloxano, poli(etilfen-terc-butil)siloxano, poli(propilfen-terc-butil)siloxano, poli(butilfen-terc-butil)siloxano, poli(amilfen-terc-butil)siloxano, poli(hexilfen-terc-butil)siloxano, poli(heptilfen-terc-butil)siloxano, poli(octilfen-terc-butil)siloxano, poli(nonilfen-terc-butil)siloxano y poli(decilfen-terc-butil)siloxano.
La segunda composición (b) es un compuesto de fórmula (III), y al menos uno de X^{1} y X^{2} es uno de alquilo C_{1}\simC_{12} y cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}. Por ejemplo, la segunda composición (b) cuyos X^{1} y X^{2} son alquilo C_{1}\simC_{12} podría ser uno seleccionado del grupo constituido por policiclo(dimetil)siloxano, policiclo(dietil)siloxano, policiclo(dipropil)siloxano, policiclo(dibutil)siloxano, policiclo(diamil)siloxano, policiclo(dihexil)siloxano, policiclo(diheptil)siloxano, policiclo(dioctil)siloxano, policiclo(dinonil)siloxano, policiclo(didecil)siloxano, policiclo(metiletil)siloxano, policiclo(metilpropil)siloxano, policiclo(metilbutil)siloxano, policiclo(metilamil)siloxano, policiclo(metilhexil)siloxano, policiclo(metilheptil)siloxano, policiclo(metiloctil)siloxano, policiclo(metilnonil)siloxano, policiclo(metildecil)siloxano, policiclo(etilpropil)siloxano, policiclo(etilbutil)siloxano, policiclo(etilamil)siloxano, policiclo(etilhexil)siloxano, policiclo(etilheptil)siloxano, policiclo(etiloctil)siloxano, policiclo(etilnonil)siloxano, policiclo(etildecil)siloxano, policiclo(propilbutil)siloxano, policiclo(propilamil)siloxano, policiclo(propilhexil)siloxano, policiclo(propilheptil)siloxano, policiclo(propiloctil)siloxano, policiclo(propilnonil)siloxano, policiclo(propildecil)siloxano, policiclo(butilamil)siloxano, policiclo(butilhexil)siloxano, policiclo(butilheptil)siloxano, policiclo(butiloctil)siloxano, policiclo(butilnonil)siloxano, policiclo(butildecil)siloxano, policiclo(amilhexil)siloxano, policiclo(amilheptil)siloxano, policiclo(amiloctil)siloxano, policiclo(amilnonil)siloxano, policiclo(amildecil)siloxano, policiclo(hexilheptil)siloxano, policiclo(hexiloctil)siloxano, policiclo(hexilnonil)siloxano, policiclo(hexildecil)siloxano, policiclo(heptiloctil)siloxano, policiclo(heptilnonil)siloxano, policiclo(heptildecil)siloxano, policiclo(octilnonil)siloxano, policiclo(octildecil)siloxano y policiclo(nonildecil)siloxano.
La segunda composición (b) cuyos X^{1} y X^{2} son alquilo C_{1}\simC_{12} y cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}, respectivamente, podría ser uno seleccionado del grupo constituido por policiclo(metilepoxil)siloxano, policiclo(etilepoxil)siloxano, policiclo(propilepoxil)siloxano, policiclo(butilepoxil)siloxano, policiclo(amilepoxil)siloxano, policiclo(hexilepoxil)siloxano, policiclo(heptilepoxil)siloxano, policiclo(octilepoxil)siloxano y policiclo(nonilepoxil)siloxano.
Además, la segunda composición (b) es un compuesto de fórmula (II), y uno de X^{1} y X^{2} es carbonilo. La segunda composición (b) podría ser uno seleccionado del grupo constituido por poli(metilcarbonil)siloxano, poli(etilcarbonil)siloxano, poli(propilcarbonil)siloxano, poli(butilcarbonil)siloxano, poli(amilcarbonil)siloxano, poli(hexilcarbonil)siloxano, poli(heptilcarbonil)siloxano, poli(octilcarbonil)siloxano, poli(nonilcarbonil)siloxano y poli(decilcarbonil)siloxano.
La tercera composición (c) de la presente invención es un compuesto organometálico que incluye R^{4}Li, R^{4}R^{5}Mg, R^{4}R^{5}R^{6}Al, una mezcla de R^{4}Li y R^{4}R^{5}Mg y una mezcla de R^{4}Li y R^{4}R^{5}R^{6}Al, en los que R^{4} es uno seleccionado del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, alcoxi C_{1}\simC_{12}, arilo C_{6}\simC_{12}, alcoxi C_{6}\simC_{12} e hidrógeno, y R^{5} y R^{6} son idénticos o diferentes y son aquellos seleccionados del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, arilo C_{6}\simC_{12}, hidrógeno y halógeno; pero R^{4}, R^{5} y R^{6} no son metilo al mismo tiempo.
Según la tercera composición (c) de la presente invención, cualquiera de R^{4}R^{5}R^{6}Al y mezclas de los mismos es uno seleccionado del grupo constituido por trietilaluminio, tri-n-propilaluminio, triisopropilaluminio, tributilaluminio, tri(sec-butil)aluminio, tri(isobutil)aluminio, tri(n-pentil)aluminio, tri(isopentil)aluminio, tri(n-hexil)aluminio, tri(isohexil)aluminio, tri(1-metilpentil)aluminio, tri-(2,5-dimetiloctil)aluminio, tri(2,6-dimetiloctil)aluminio, tri-(2-etilhexil)aluminio, trifenilaluminio, cloruro de dietilaluminio, dicloruro de etilaluminio, cloruro de tripropilaluminio, cloruro de dibutilaluminio, cloruro de diisobutilaluminio, dicloruro de butilaluminio y composiciones de los mismos. R^{4}R^{5}R^{6}Al y la mezcla de los mismos utilizados adecuadamente en la presente invención es uno seleccionado del grupo constituido por trietilaluminio, triisopropilaluminio, tri(butil)aluminio, tri(isobutil)aluminio y cloruro de dietilaluminio.
Según la tercera composición (c) de la presente invención, cualquiera de R^{4}Li y la mezcla de los mismos es uno seleccionado del grupo constituido por n-propil-litio, isopropil-litio, n-butil-litio, isobutil-litio, terc-butil-litio, n-pentil-litio, fenil-litio, tolil-litio y un dilitiohidrocarburo seleccionado del grupo constituido por 1,4-dilitio-n-butano, 1,5-dilitiopentano, 1,2-dilitiodifeniletano, 1,4-dilitio-1,1,4,4-tetrafenilbutano, 1,3- o 1,4-bis(1-litio-3-metilpentil)benceno y una combinación de los mismos.
Según la tercera composición (c) de la presente invención, el organomagnésico de la tercera composición (c) es uno de un compuesto de Grignard y un compuesto de dialquilmagnesio. Para aplicación comercial, hay muchos compuestos de magnesio existentes en un tipo de uso de un compuesto organomagnésico para disolver en un hidrocarburo alifático inerte. Cualquiera de R^{4}R^{5}Mg y la mezcla de los mismos es uno seleccionado del grupo constituido por bis-n-butilmagnesio, bis-terc-butilmagnesio, bisisobutilmagnesio, bis-n-propilmagnesio, bisisopropilmagnesio, bisoctilmagnesio, bisciclohexilmagnesio, bis-2-etilhexilmagnesio, n-butilisobutilmagnesio, n-butiloctilmagnesio, n-butil-2-etilhexilmagnesio y una combinación de los mismos.
La hidrogenación de la presente invención implica poner en contacto el polímero diénico conjugado en uno de un disolvente orgánico inerte y un disolvente orgánico inerte que incluye una porción de compuesto polar éter y amina con hidrógeno en presencia de una composición catalizadora de hidrogenación de la presente invención. Por tanto, los dobles enlaces insaturados en las unidades de dieno conjugado del polímero diénico conjugado se hidrogenan selectivamente. La composición catalizadora de hidrogenación de la presente invención incluye las composiciones catalizadoras de hidrogenación (a), (b) y (c) como se citaron anteriormente. Específicamente, por ejemplo, se introduce hidrógeno gaseoso en el polímero diénico conjugado. Después, se realiza una agitación para poner en contacto completamente e 1 hidrógeno y el polímero diénico conjugado. La hidrogenación podría realizarse mediante procedimientos por lotes o continuos.
La manera de adición de las composiciones catalizadoras de hidrogenación (a), (b) y (c) no está limitada. Por ejemplo, la composición catalizadora (b) podría añadirse primero a la solución polimérica cuya actividad se haya terminado, y después se añade una solución mixta de las composiciones catalizadoras (a) y (c). Como alternativa, podría añadirse primero la composición catalizadora (b) a la solución polimérica cuya actividad no se haya terminado, seguido de una solución de composición catalizadora (a) y una solución de composición catalizadora (c), respectivamente. Además, las composiciones catalizadoras (b) y (c) podrían añadirse primero también a la solución polimérica después de reaccionar, y después se añade un reactivo de las composiciones catalizadoras (a) y (c). Después de añadir todos los catalizadores al polímero, se mantiene el polímero en atmósfera de gas inerte. La composición catalizadora tiene todavía una actividad relativamente buena incluso después de almacenamiento durante un largo tiempo. Por lo tanto, la composición catalizadora de la presente invención es muy adecuada para el requisito de producción en serie
industrial.
Según la presente invención, el disolvente inorgánico inerte para disolver los catalizadores de hidrogenación y el polímero diénico conjugado podría ser un compuesto hidrocarburo lineal o ramificado tal como pentano, hexano, heptano, octano y similares; o un compuesto hidrocarburo cíclico tal como ciclohexano, cicloheptano y metilheptano. Ciclohexano y n-hexano son los ejemplos más adecuados. Como alternativa, el disolvente orgánico inerte podría ser un hidrocarburo aromático tal como benceno, tolueno, xileno y etilbenceno.
La preparación de las composiciones catalizadoras (a), (b) y (c) debería realizarse en un gas inerte y con bajo contenido de agua. El gas inerte se refiere a helio, neón, nitrógeno y similares, que no participarán en la hidrogenación. Aire, oxígeno o una atmósfera de alto contenido de agua oxidará o descompondrá los catalizadores de hidrogenación, causando una actividad reducida en los catalizadores. En la condición en la que se premezcla el catalizador, la temperatura está preferiblemente en el intervalo de 0ºC a 250ºC. La actividad del catalizador se reduciría a una temperatura mayor, pero la capacidad de hidrogenación desaparecería, puesto que la actividad del catalizador es menor a menor temperatura.
Según la presente invención, los polímeros diénicos conjugados para utilizar en la presente invención se producen mediante cualquiera de los procedimientos conocidos en la técnica tales como, por ejemplo, polimerización aniónica, polimerización catiónica, polimerización de radicales libres, polimerización de complejo, polimerización en solución y polimerización en emulsión. Es preferible utilizar un compuesto organolítico para servir como iniciador catalizador, obteniéndose así un polímero vivo. El polímero vivo contiene un ión carbono-litio en el extremo terminal de la cadena molecular. Se elimina la actividad del polímero con un desactivador. El desactivador incluye al menos uno seleccionado del grupo constituido por agua, alcohol, ácido orgánico, cetona y haluros orgánicos. Por lo tanto, cuando se añade monómero, la polimerización podría proseguir adicionalmente para alargar la cadena molecular. Son ejemplos de dichos compuestos organolíticos compuestos monolíticos tales como n-propil-litio, isopropil-litio, n-butil-litio, isobutil-litio, terc-butil-litio, n-pentil-litio, fenil-litio, tolil-litio y un dilitiohidrocarburo seleccionado del grupo constituido por 1,4-dilitio-n-butano, 1,5-dilitio-pentano, 1,2-dilitiodifeniletano, 1,4-dilitio-1,1,4,4-tetrafenilbutano, 1,3- o 1,4-bis(1-litio-3-metilpentil)benceno y una combinación de los mismos. La cantidad de dicho compuesto organolítico puede seleccionarse adecuadamente dependiendo del peso molecular deseado del polímero.
El término "polímero diénico conjugado", como se utiliza en la presente invención, describe tanto un homopolímero como un copolímero de un dieno conjugado. Los polímeros anteriores contienen un radical activo o un radical no activo en el extremo terminal de la cadena molecular. El radical activo es uno seleccionado del grupo constituido por radical libre de carbono, radical aniónico de carbono ión metálico alcalino y radical catiónico de carbono. El copolímero de un dieno conjugado podría ser copolímeros aleatorio, de bloques, de injerto y en gradiente de dos o más dienos conjugados, o copolímeros aleatorio, de bloques, de injerto y en gradiente de al menos un monómero diénico conjugado y al menos un hidrocarburo aromático vinílico.
El monómero diénico conjugado adecuado para uso en la presente invención podría ser un dieno conjugado que tiene 4 a 12 átomos de carbono. Los ejemplos representativos incluyen 1,3-butadieno, isopreno, 2,3-dimetil-1,3-butadieno, 1,3-pentadieno, 2-metil-1,3-pentadieno, 1,3-hexadieno, 4,5-dietil-1,3-octadieno, 3-butil-1,3-octadieno y una mezcla de los mismos. Butadieno, isopreno y una mezcla de butadieno e isopreno son adecuados para uso en la presente invención.
El copolímero de estireno-butadieno adecuado utilizado en la presente invención se hidrogena a un copolímero de bloques de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS). El copolímero de estireno-isopreno adecuado utilizado en la presente invención se hidrogena a un copolímero de bloques de estireno-etileno-propileno-estireno (SEPS). El copolímero de estireno-(butadieno/isopreno) adecuado utilizado en la presente invención se hidrogena a un copolímero de bloques de estireno-etileno-etileno-propileno-estireno (SEEPS).
El polímero diénico conjugado podría tener un peso molecular numérico medio de 1.000 a 1.000.000.
Cuando se hidrogena el copolímero diénico conjugado/hidrocarburo aromático vinílico, se obtiene un elastómero termoplástico de alto valor. Los monómeros hidrocarburos aromáticos adecuados para uso en la presente invención incluyen estireno, terc-butilestireno, \alpha-metilestireno, o-metilestireno, p-metilestireno, divinilbenceno, 1,1-difeniletileno, vinilnaftaleno, N,N-dimetil-p-aminoetilestireno y N,N-dietil-p-aminoetilestireno, preferiblemente estireno. Los ejemplos representativos de copolímero de dieno conjugado/hidrocarburo aromático vinílico incluyen (1) copolímero de butadieno/estireno, (2) copolímero de isopreno/estireno y (3) copolímero de butadieno/isopreno/estireno.
Además, podría añadirse un compuesto amina terciaria o compuesto éter al sistema polimérico diénico conjugado para aumentar el contenido de estructura vinílica del dieno conjugado. Dichos compuestos adecuados para uso incluyen compuestos amina terciaria generales, tetrahidrofurano y dietiléter.
Son suficientes 0,001 a 50 mmol de la composición catalizadora de hidrogenación (a), basada en 100 g del polímero diénico conjugado. Si se utilizan más de 50 mmol, el resultado de hidrogenación perderá eficacia económica, y los procedimientos de retirada de catalizador serán más complicados. Preferiblemente, la composición catalizadora de hidrogenación (a) está presente en una cantidad de 0,002 a 10 mmol, basada en 100 g del polímero diénico conjugado.
Preferiblemente, la relación molar de composición catalizadora de hidrogenación (b) a composición catalizadora de hidrogenación (a) es de 0,1 a 50. Si la relación molar es menor de 0,1, el catalizador de hidrogenación no podría aumentar eficazmente la actividad de hidrogenación, y por tanto, la hidrogenación se detiene y el objetivo ideal no podría conseguirse. Si la relación molar es mayor de 50, debe retirarse el catalizador y aparecen fácilmente reacciones secundarias innecesarias que obstaculizan la hidrogenación. Lo más preferiblemente, la relación molar de composición catalizadora de hidrogenación (b) a composición catalizadora de hidrogenación (a) es de 1
a 15.
Preferiblemente, la relación molar de composición catalizadora de hidrogenación (c) a composición catalizadora de hidrogenación (a) es de 0,1 a 50, y preferiblemente mayor de 1. Si la relación molar es menor de 0,1, la composición catalizadora (c) no podría activar la composición catalizadora (a) y la conversión de hidrogenación sería pobre. Si la relación molar es mayor de 50, los productos secundarios innecesarios reducirían rápidamente la conversión de la hidrogenación. Además, el catalizador debe retirarse, lo que hace los procedimientos posteriores más
complicados.
La reacción de hidrogenación de la presente invención podría realizarse a una temperatura de 0ºC a 250ºC. Si la temperatura de reacción es menor de 0ºC, la velocidad de reacción es demasiado baja y la cantidad de composición catalizadora (a) debe aumentarse, afectando a la eficacia económica. Si la temperatura de reacción es mayor de 250ºC, el catalizador se desactivará, reduciendo así la actividad catalítica. Además, ocurren fácilmente reacciones secundarias que, a su vez, descomponen el polímero formando gel. Preferiblemente, la temperatura de hidrogenación es de 40ºC a 200ºC.
La hidrogenación podría realizarse preferiblemente a una presión de hidrógeno de 98 kPa a 14,7 MPa, y lo más preferiblemente a 98 kPa a 4,9 MPa. Cuando la presión de hidrógeno es menor de 98 kPa, la velocidad de reacción puede no ser obvia. Cuando la presión de hidrógeno es mayor de 14,7 MPa, la hidrogenación parará rápidamente. La cantidad de catalizador podría reducirse aumentando la presión de hidrógeno. Para reducir la cantidad de catalizador, es preferible realizar la hidrogenación a mayor presión de hidrógeno.
Según la presente invención, el tiempo de hidrogenación podría ser de varios segundos a 40 horas. El intervalo adecuado podría ajustarse mediante las condiciones de reacción, tales como relación de los catalizadores, presión de hidrógeno y temperatura de hidrogenación.
Según la presente invención, la cantidad de composición catalizadora, la presión de hidrógeno y la temperatura de hidrogenación podrían ajustarse para conseguir la conversión de hidrogenación deseada de dobles enlaces en el polímero diénico conjugado. Utilizando la composición catalizadora de la presente invención para hidrogenar el copolímero de dieno conjugado/hidrocarburo aromático vinílico, se hidrogenan al menos un 50%, incluso al menos un 90% de los dobles enlaces insaturados en las unidades dieno conjugado. En contraposición, se hidrogenan menos de un 30%, e incluso menos de un 10% de los dobles enlaces del anillo aromático (tal como anillo benceno) en las unidades hidrocarburo aromático vinílico. Es decir, la composición catalizadora de la presente invención tiene una selectividad catalítica relativamente buena. La conversión de hidrogenación para las unidades dieno conjugado podría detectarse mediante análisis del espectro IR, y la conversión de hidrogenación para los dobles enlaces de anillo aromático en las unidades hidrocarburo aromático vinílico podría detectarse mediante análisis del espectro UV, que podría referirse a la patente de EE.UU. nº 4.501.857.
La solución polimérica obtenida a partir de la hidrogenación utilizando la composición catalizadora de hidrogenación de la presente invención podría coagularse añadiendo un disolvente polar. Dicho disolvente polar es un mal disolvente para el polímero hidrogenado, tal como metanol o acetona. O bien, como alternativa, la solución polimérica hidrogenada podría verterse en agua caliente, agitarse y después destilarse para separación. O bien, la solución polimérica hidrogenada podría calentarse directamente para evaporar el disolvente para separación.
Según la presente invención, el polímero diénico conjugado podría hidrogenarse exitosamente utilizando una pequeña cantidad de una composición catalizadora de hidrogenación con una actividad relativamente alta. Puesto que la concentración de la composición catalizadora es muy baja, la mayoría del catalizador se separa del polímero o se descompone durante el procedimiento de separación polimérica. Por lo tanto, no hay necesidad de lavar o retirar el catalizador del polímero hidrogenado, potenciando en gran medida la eficacia económica.
Es un rasgo de la composición catalizadora de la presente invención que la composición catalizadora (b) podría combinarse con otros catalizadores para estabilizar otros catalizadores y potenciar la actividad catalítica de los mismos. Por lo tanto, cuando se añade la composición catalizadora de la presente invención al polímero diénico conjugado, podría almacenarse durante un periodo de tiempo en una atmósfera de gas inerte, generalmente más de 1 hora, manteniendo todavía una buena actividad catalítica y reproducibilidad. Es otro rasgo que la composición catalizadora de la presente invención tiene una alta actividad de hidrogenación a una temperatura mayor. Además, la composición catalizadora de la presente invención no perderá la actividad catalítica debido a un alto calor de la reacción de hidrogenación. Por lo tanto, es muy adecuada para producción en serie comercial.
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Ejemplo 1
Preparación de copolímero SBS
Se cargaron 5.400 g de ciclohexano, 7,4 mmol de n-butil-litio y 252 mmol de tetrahidrofurano (THF) en un calentador de 10 1 equipado con un agitador. Después, se añadieron 96 g de estireno y se realizó la polimerización a 45ºC. Después, se añadieron 400 g de butadieno y 96 g de estireno al sistema de reacción y se polimerizó adicionalmente la mezcla de reacción hasta un copolímero tribloque de SBS (estireno-butadieno-estireno) (contenido de sólidos = 9,7%, Pm=230.000).
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Ejemplo 2
Se transfirieron 1.000 g de la solución polimérica de copolímero tribloque de SBS preparada en el ejemplo 1 a un recipiente de hidrogenación resistente a la presión y se mantuvieron en atmósfera de nitrógeno. Se disolvieron 0,11 mmol de poli(dimetil)siloxano en 10 ml de ciclohexano a temperatura ambiente, se mezclaron 0,11 mmol de poli(dimetil)siloxano y 0,16 mmol de n-butil-litio en 10 ml de ciclohexano en una caja con guantes y se mezclaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio y 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 20 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC.
La Fig. 1 muestra los espectros de IR del copolímero de SBS antes y después de la hidrogenación. Pudo observarse que en el espectro del copolímero tribloque de SBS antes de hidrogenación, el doble enlace trans está presente a los picos de longitud de onda de 968 cm^{-1} y 995 cm^{-1}, y el doble enlace del grupo 1,2-vinilo está presente al pico de longitud de onda de 912 cm^{-1}. Después de 1 hora de hidrogenación, pudo observarse que los picos anteriores desaparecen obviamente; se midió la conversión de hidrogenación (la conversión de hidrogenación del doble enlace insaturado de la unidad de butadieno) a un 98%. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 3
Se transfirieron 1.000 g de la solución polimérica de copolímero tribloque de SBS preparada en el ejemplo 1 a un recipiente de hidrogenación resistente a la presión y se mantuvieron en atmósfera de nitrógeno. Se disolvieron 0,11 mmol de poli(dimetil)siloxano en 10 ml de ciclohexano a temperatura ambiente, se disolvieron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentado hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 76% después de 30 minutos y alcanzando un 96% después de 1 hora. Se resumen los datos de hidrogenación en la Tabla 1.
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Ejemplo 4
Se transfirieron 1.000 gramos de la solución polimérica de copolímero tribloque de SBS preparada en el ejemplo 1 a un recipiente de hidrogenación resistente a la presión y se mantuvieron en atmósfera de nitrógeno. Se disolvieron 0,11 mmol de poli(dietil)siloxano en 10 ml de ciclohexano a temperatura ambiente, se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano, y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 85% después de 30 minutos y alcanzando un 95% después de 1 hora. Se resumen los datos de hidrogenación en la Tabla 1.
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Ejemplo 5
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 4, excepto porque se cambió el poli(dietil)siloxano a 0,165 mmol de poli(metilepoxil)siloxano disuelto en 10 ml de ciclohexano. Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 90% después de 30 minutos y alcanzando un 96% después de 1 hora. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 6
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,2 mmol de poli(metilfenil)siloxano disuelto en 10 ml de ciclohexano. Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 65% después de 30 minutos, alcanzando un 86% después de 1 hora y alcanzando un 95% después de 1,5 horas. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 7
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,2 mmol de policiclo(dimetil)siloxano disuelto en 10 ml de ciclohexano, Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 65% después de 30 minutos, alcanzando un 86% después de 1 hora y alcanzando un 95% después de 1,5 horas. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 8
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,275 mmol de poli(metilfenmetil)siloxano disuelto en 10 ml de ciclohexano. Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 65% después de 30 minutos, alcanzando un 76% después de 1 hora y alcanzando un 9 5% después de 2 horas. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 9
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,275 mmol de poli(metilcarbonil)siloxano disuelto en 10 ml de ciclohexano, Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 65% después de 30 minutos, alcanzando un 76% después de 1 hora y alcanzando un 95% después de 2 horas. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 10
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,25 mmol de poli(propilfenil)siloxano disuelto en 10 ml de ciclohexano, Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 65% después de 30 minutos, alcanzando un 86% después de 1 hora y alcanzando un 95% después de 1,5 horas. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 11
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,25 mmol de policiclo(dietil)siloxano disuelto en 10 ml de ciclohexano, Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 65% después de 30 minutos, alcanzando un 86% después de 1 hora y alcanzando un 95% después de 1,5 horas. Los datos de hidrogenación se resumen en la Tabla 1.
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Ejemplo 12
Se transfirieron 1.000 g de la solución polimérica de copolímero tribloque de SBS preparada en el ejemplo 1 a un recipiente de hidrogenación resistente a la presión y se mantuvieron en atmósfera de nitrógeno. La etapa de adición del catalizador es igual que en el ejemplo 2. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS y se mantuvieron en atmósfera de nitrógeno durante 48 horas. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentado hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 62% después de 30 minutos, alcanzando un 85% después de 1 hora y alcanzando un 95% después de 1,5 horas. Se resumen los datos de hidrogenación en la Tabla 1.
Los siguientes son ejemplos comparativos utilizados para comparar las realizaciones de la presente invención y que describen los rasgos y ventajas de las composiciones catalizadoras. Merece la pena observar que las composiciones catalizadoras utilizadas en los ejemplos comparativos no incluyen la composición catalizadora (b) existente en la presente invención.
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Ejemplo comparativo 1
Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque no se añadió poli(dimetil)siloxano. Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano y se disolvieron 0,33 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC.
La Fig. 2 muestra espectros IR del copolímero de SBS antes y después de la hidrogenación. Pudo observarse que en el espectro del copolímero tribloque de SBS antes de hidrogenación, el doble enlace trans está presente a los picos de longitud de onda de 968 cm^{-1} y 995 cm^{-1}, y el doble enlace del grupo 1,2-vinilo está presente al pico de longitud de onda de 912 cm^{-1}. Después de 1 hora de hidrogenación, pudo observarse que los picos de 995 cm^{-1} y 912 cm^{-1} tienen una absorción reducida, pero la absorción del pico de 968 cm^{-1} casi no tiene cambios. En ese momento, se midió la conversión de hidrogenación de butadieno a un 23%. Se resumen los datos de hidrogenación en la Tabla 1.
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Ejemplo comparativo 2
Se transfirieron 1.000 g de la solución polimérica de copolímero tribloque de SBS preparada en el ejemplo la un recipiente de hidrogenación resistente a la presión. Se alimentó el copolímero de SBS con hidrógeno y se agitó durante 30 minutos. Se repitieron 1 os mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,22 mmol de n- butil-litio. Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano, y se disolvieron 0,44 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 15% después de 30 minutos y alcanzando un 24% después de 1 hora.
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Ejemplo comparativo 3
Se transfirieron 1.000 g de la solución polimérica de copolímero tribloque de SBS preparada en el ejemplo 1 a un recipiente de hidrogenación resistente a la presión. Se alimentó el copolímero de SBS con hidrógeno y se agitó durante 30 minutos. Se repitieron los mismos procedimientos descritos en el ejemplo 3, excepto porque se cambió poli(dimetil)siloxano a 0,22 mmol de 1,1,3,3-tetrametildisiloxano (compuesto Si-H). Se dispersaron 0,055 mmol de dicloruro de bis(ciclopentadienil)titanio en 10 ml de ciclohexano, y se disolvieron 0,44 mmol de triisobutilaluminio en 10 ml de ciclohexano. Se añadieron las soluciones anteriores al copolímero de SBS. Se alimentó hidrógeno a una presión de 2,45 MPa, experimentando hidrogenación a 100ºC. Se midió la conversión de hidrogenación de butadieno, alcanzando un 55% después de 30 minutos, alcanzando un 57% después de 1 hora y alcanzando un 57% después de 2 horas. La composición catalizadora perderá la actividad catalítica debido a la alta temperatura de la reacción de hidrogenación. Se resumen los datos de hidrogenación en la Tabla 1.
TABLA 1
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Los datos de hidrogenación resumidos en la Tabla 1 se obtienen utilizando espectrometría infrarroja FT (Perkin Elmer) para medir en las composiciones catalizadoras la hidrogenación de un polímero que tiene un dieno conjugado. A partir de la Tabla 1, los porcentajes de dobles enlaces trans residuales y de dobles enlaces de 1,2-vinilo residuales son menores de un 5%, y el porcentaje de conversión de hidrogenación de 1,3-butadieno es mayor de un 9 5%. Por otro lado, los porcentajes de dobles enlaces trans residuales y dobles enlaces 1,2-vinilo residuales son mucho mayores, puesto que las composiciones catalizadoras de los ejemplos comparativos 2 y 3 no incluyen la composición catalizadora (b), y el porcentaje de conversión de hidrogenación de 1,3-butadieno de los mismos es menor de un 25%. La fórmula de cálculo de los ejemplos 1-12 es:
El porcentaje de dobles enlaces trans residuales (%) =
\tfrac{Log(T_{700 \ cm^{-1} \ antes \ de \ hidrogenación)}/T_{0(700 \ cm^{-1} \ antes \ de \ hidrogenación)})}{Log(T_{700 \ cm^{-1} \ antes \ de \ hidrogenación)}/T_{0(700 \ cm^{-1} \ antes \ del \ hidrogenación)})} \times \tfrac{Log(T_{967 \ cm^{-1} \ después \ de \ hidrogenación)}/T_{0(967 \ cm^{-1} \ después \ de \ hidrogenación)})}{Log(T_{967 \ cm^{-1} \ después \ de \ hidrogenación)}/T_{0(967 \ cm^{-1} \ después \ de \ hidrogenación)})} \times 100%
en la que T se nombra después de hidrogenación y T_{0} se nombra antes de hidrogenación. El porcentaje de conversión de hidrogenación de butadieno es: 100-el porcentaje de dobles enlaces trans residuales.
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Ejemplos 13-18
Las composiciones catalizadoras para hidrogenar y las cantidades de las mismas se preparan en el ejemplo 3, pero la temperatura de hidrogenación, la presión de hidrogenación y el tiempo de reacción utilizados en los ejemplos 13-18 son diferentes de los utilizados en el ejemplo 3. Se resumen las conversiones de hidrogenación de butadieno de los mismos (%) en la Tabla 2.
TABLA 2
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En consecuencia, la presente invención proporciona una composición catalizadora para la hidrogenación exitosa de un polímero diénico conjugado utilizando una pequeña cantidad de una composición catalizadora de hidrogenación de actividad relativamente alta. La composición catalizadora podría almacenarse durante un largo periodo de tiempo y mantener buena actividad catalítica, estabilidad y reproducibilidad, lo que potencia en gran medida la eficacia económica. Además, el procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado podría realizarse en un amplio intervalo de temperaturas, puesto que la composición catalizadora tiene una actividad de hidrogenación mayor en un amplio intervalo de temperaturas. Además, la composición catalizadora de la presente invención no perderá la actividad catalítica debido al alto calor de la reacción de hidrogenación. Por lo tanto, es muy adecuada para los requisitos operativos de la producción continua industrial.
Aunque la invención se ha descrito en términos de lo que se considera actualmente la realización más práctica y preferida, ha de entenderse que la invención no necesita estar limitada a la realización dada a conocer. Por el contrario, se pretende que cubra diversas modificaciones y disposiciones similares incluidas en el espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas, que han de considerarse con la interpretación más amplia para abarcar todas dichas modificaciones y estructuras similares.

Claims (49)

1. Una composición catalizadora para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado, en la que dicho polímero es uno de un homopolímero diénico conjugado y un copolímero de un hidrocarburo aromático vinílico, caracterizada porque comprende:
(a) una primera composición que tiene uno de un compuesto de titanio de fórmula (I) y una mezcla de los mismos:
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en la que:
R^{1} y R^{2} son idénticos o diferentes y se seleccionan del grupo constituido por hidrógeno, halógeno, alquilo C_{1}\simC_{8}, alcoxi C_{1}\simC_{8}, cicloalquilo C_{6}\simC_{12}, fenilo, fenoxi, aril C_{7}\simC_{10}-alcoxi, aril C_{7}\simC_{10}-alquilo, carboxi, -CH_{2}P(fenilo)_{2}, -CH_{2}Si(alquilo C_{1}\simC_{5})_{3} y -P(fenilo)_{2}; y
A es uno seleccionado del grupo constituido por ciclopentadienilo, fluorenilo, indenilo y derivados de los mismos;
(b) una segunda composición que tiene uno seleccionado del grupo constituido por un primer compuesto de fórmula (II), un segundo compuesto de fórmula (III) y una mezcla de los mismos:
11
en las que dicha fórmula (II) tiene una estructura de cadena, dicha fórmula (III) tiene una estructura cíclica, R es alquilo C_{1}\simC_{12}, X^{1} y X^{2} son aquellos seleccionados del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}, arilo, alquil C_{1}\simC_{12}-arilo y carbonilo, y n>1 y m>2; y
(c) una tercera composición que tiene un compuesto organometálico.
2. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera composición es una de un haluro de bis(ciclopentadienil)titanio y un derivado del mismo.
3. La composición catalizadora según la reivindicación 2, caracterizada porque la primera composición es uno seleccionado del grupo constituido por difluoruros de bis(ciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis(ciclopentadienil)titanio, difluoruros de bis-[(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)]titanio, difluoruros de bis-[(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)]titanio, dicloruros de bis-[(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)]titanio, dicloruros de dimetoxibis(ciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis-[(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)]titanio, dibromuros de bis(ciclopentadienil)titanio, dibromuros de bis-[(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)]titanio, dibromuros de bis-[(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)]titanio, dicloruros de bis(etilciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis(n-propilciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis(n-butilciclopentadienil)titanio, dicloruros de bis-(2-etilhexilciclopentadienil)titanio, (dimetilsililen)-bis(\eta^{5}-2,4-ciclopentadien-1-ilideno) y (etilen)-bis(\eta^{5}-2,4-ciclopentadien-1-ilideno).
4. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera composición es un carbohidrato orgánico de un bis(ciclopentadienil)titanio y un derivado del mismo.
5. La composición catalizadora según la reivindicación 4, caracterizada porque dicha primera composición es uno seleccionado del grupo constituido por dimetilbis(ciclopentadienil)titanio, dimetoxibis(ciclopentadienil)titanio, dimetoxibis(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)titanio, dimetoxibis(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)titanio, dietoxibis(ciclopentadienil)titanio, dietoxibis(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)titanio, dietoxibis(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)titanio, difenoxibis(2,4-difenilfosfinociclopentadienil)titanio y difenoxibis(2,4-dimetilfosfinociclopentadienil)titanio,
6. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera composición es uno seleccionado del grupo constituido por haluro de bifluoreniltitanio, haluro de biindeniltitanio y un derivado de los mismos.
7. La composición catalizadora según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha primera composición es uno seleccionado del grupo constituido por dicloruros de bis-(1-fluorenil)titanio, dicloruros de bis-(1-indenil)titanio, dicloruros de bis(dimetoxilfluorenil)titanio, difluoruros de bis(fluorenil)titanio, difluoruros de bis(indenil)titanio, difluoruros de bis(dimetoxilfluorenil)titanio, dibromuros de bis(fluorenil)titanio, dibromuros de bis(indenil)titanio, dibromuros de bis(dimetoxilfluorenil)titanio y bis(indenil)titanio.
8. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera composición es un carbohidrato orgánico seleccionado del grupo constituido por bifluoreniltitanio, biindeniltitanio y un derivado de los mismos.
9. La composición catalizadora según la reivindicación 8, caracterizada porque dicha primera composición es uno seleccionado del grupo constituido por dimetilbis(fluorenil)titanio, dimetoxibis(fluorenil)titanio, dimetoxibis(indenil)titanio, dimetoxibis(dimetoxilfluorenil)titanio, dimetoxibis(indenil)titanio, dimetanolbis-(fluorenil)titanio, dimetanolbis(indenil)titanio, dimetanolbis-(dimetoxilfluorenil)titanio, dimetanolbis(indenil)titanio, difenoxibis(fluorenil)titanio, difenoxibis(indenil)titanio, difenoxibis(dimetoxilfluorenil)titanio y difenoxibis(indenil)titanio.
10. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha segunda composición es un compuesto de dicha fórmula (II), y al menos uno de dichos X^{1} y X^{2} es uno de alquilo C_{1}\simC_{12} y cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}.
11. La composición catalizadora según la reivindicación 10, caracterizada porque dicha segunda composición es uno seleccionado del grupo constituido por poli(dimetil)siloxano, poli(dietil)siloxano, poli(dipropil)siloxano, poli(dibutil)siloxano, poli(diamil)siloxano, poli(dihexil)siloxano, poli(diheptil)siloxano, poli(dioctil)siloxano, poli(dinonil)siloxano, poli(didecil)siloxano, poli(metilepoxil)siloxano, poli(etilepoxil)siloxano, poli(propilepoxil)siloxano, poli(butilepoxil)siloxano, poli(amilepoxil)siloxano, poli(hexilepoxil)siloxano y poli(heptilepoxil)siloxano.
12. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha segunda composición es un compuesto de dicha fórmula (II), y al menos uno de dichos X^{1} y X^{2} es uno de arilo y alquil C_{1}\simC_{12}-arilo.
13. La composición catalizadora según la reivindicación 12, caracterizada porque dicha segunda composición es uno seleccionado del grupo constituido por poli(metilfenil)siloxano, poli(etilfenil)siloxano, poli(propilfenil)siloxano, poli(butilfenil)siloxano, poli(amilfenil)siloxano, poli(hexilfenil)siloxano, poli(heptilfenil)siloxano, poli(octilfenil)siloxano, poli(nonilfenil)siloxano, poli(decilfenil)siloxano, poli(metilbencil)siloxano, poli(etilbencil)siloxano, poli(propilbencil)siloxano, poli(butilbencil)siloxano, poli(amilbencil)siloxano, poli(hexilbencil)siloxano, poli(heptilbencil)siloxano, poli(octilbencil)siloxano, poli(nonilbencil)siloxano, poli(decilbencil)siloxano, poli(metilfenetil)siloxano, poli(etilfenetil)siloxano, poli(propilfenetil)siloxano, poli(butilfenetil)siloxano, poli(amilfenetil)siloxano, poli(hexilfenetil)siloxano, poli(heptilfenetil)siloxano, poli(octilfenetil)siloxano.
14. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha segunda composición es un compuesto de dicha fórmula (II) y uno de dicho X^{1} y dicho X^{2} es carbonilo.
15. La composición catalizadora según la reivindicación 14, caracterizada porque dicha segunda composición es uno seleccionado del grupo constituido por poli(metilcarbonil)siloxano, poli(etilcarbonil)siloxano, poli(propilcarbonil)siloxano, poli(butilcarbonil)siloxano y poli(amilcarbonil)siloxano.
16. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha segunda composición es un compuesto de dicha fórmula (III), y dicho X^{1} y dicho X^{2} son idénticos o diferentes y son alquilo C_{1}\simC_{12} y cicloalcoxi C_{1}\simC_{12}.
17. La composición catalizadora según la reivindicación 16, caracterizada porque dicha segunda composición es uno seleccionado del grupo constituido por policiclo(dimetil)siloxano, policiclo(dietil)siloxano, policiclo(dipropil)siloxano, policiclo(dibutil)siloxano, policiclo(diamil)siloxano, policiclo(dihexil)siloxano, policiclo(diheptil)siloxano, policiclo(dioctil)siloxano, policiclo(dinonil)siloxano, policiclo(didecil)siloxano, policiclo(metiletil)siloxano, policiclo(metilpropil)siloxano, policiclo(metilbutil)siloxano, policiclo(metilamil)siloxano, policiclo(metilepoxil)siloxano, policiclo(etilepoxil)siloxano, policiclo(propilepoxil)siloxano, policiclo(butilepoxil)siloxano, policiclo(amilepoxil)siloxano y policiclo(hexilepoxil)siloxano.
18. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha tercera composición incluye uno seleccionado del grupo constituido por R^{4}Li, R^{4}R^{5}Mg, R^{4}R^{5}R^{6}Al y una mezcla de los mismos, en los que R^{4} es uno seleccionado del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, alcoxi C_{1}\simC_{12}, arilo C_{6}\simC_{12}, alcoxi C_{6}\simC_{12} e hidrógeno, y dichos R^{5} y R^{6} son idénticos o diferentes y se seleccionan del grupo constituido por alquilo C_{1}\simC_{12}, arilo C_{6}\simC_{12}, hidrógeno y halógeno; pero dichos R^{4}, R^{5} y R^{6} no son metilo al mismo tiempo.
19. La composición catalizadora según la reivindicación 18, caracterizada porque dicha mezcla es una de una mezcla de R^{4}Li y R^{4}R^{5}Mg y una mezcla de R^{4}Li y R^{4}R^{5}R^{6}Al.
20. La composición catalizadora según la reivindicación 18, caracterizada porque cualquiera de dicho R^{4}R^{5}R^{6}Al y dicha mezcla de los mismos es uno seleccionado del grupo constituido por trietilaluminio, tri-n-propilaluminio, triisopropilaluminio, tributilaluminio, tri(sec-butil)aluminio, tri(isobutil)aluminio, tri(n-pentil)aluminio, tri(isopentil)aluminio, tri(n-hexil)aluminio, tri(isohexil)aluminio, tri-(1-metilpentil)aluminio, tri-(2,5-dimetiloctil)aluminio, tri-(2,6-dimetiloctil)aluminio, trifenilaluminio, cloruro de dietilaluminio, dicloruro de etilaluminio, cloruro de tripropilaluminio, cloruro de dibutilaluminio, cloruro de diisobutilaluminio, dicloruro de butilaluminio y composiciones de los mismos.
21. La composición catalizadora según la reivindicación 20, caracterizada porque dicha tercera composición es uno de triisobutilaluminio y trietilaluminio.
22. La composición catalizadora según la reivindicación 18, caracterizada porque cualquiera de dichos R^{4}Li y dicha mezcla de los mismos es uno seleccionado del grupo constituido por n-propil-litio, iso-propil-litio, n-butil-litio, iso-butil-litio, terc-butil-litio, n-pentil-litio, fenil-litio, tolil-litio y un dilitiohidrocarburo seleccionado del grupo constituido por 1,4-dilitio-n-butano, 1,5-dilitiopentano, 1,2-dilitiodifeniletano, 1,4-dilitio-1,1,4,4-tetrafenilbutano, 1,3- o 1,4-bis(1-litio-3-metilpentil)benceno y una combinación de los mismos.
23. La composición catalizadora según la reivindicación 22, caracterizada porque dicha tercera composición es uno de n-butil-litio e isobutil-litio.
24. La composición catalizadora según la reivindicación 18, caracterizada porque cualquiera de dichos R^{4}R^{5}Mg y dicha mezcla de los mismos es uno seleccionado del grupo constituido por bis-n-butilmagnesio, bis-terc-butilmagnesio, bisisobutilmagnesio, bis-n-propilmagnesio, bisisopropilmagnesio, bisoctilmagnesio, bisciclohexilmagnesio, bis-2-etilhexilmagnesio, n-butilisobutilmagnesio, n-butiloctilmagnesio, n-butil-2-etilhexilmagnesio y una combinación de los mismos.
25. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque la relación molar de dicha tercera composición a dicho compuesto de titanio es mayor de 1.
26. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha mezcla incluye R^{4}R^{5}R^{6}Al y R^{4}Li.
27. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho polímero tiene un par iónico carbono-litio en un extremo del mismo.
28. La composición catalizadora según la reivindicación 27, caracterizada porque se elimina una actividad de dicho polímero que tiene dicho par fónico carbono-litio activo en dicho extremo del mismo con un desactivador.
29. La composición catalizadora según la reivindicación 28, caracterizada porque dicho desactivador comprende al menos uno seleccionado del grupo constituido por agua, alcohol, ácido orgánico, cetona y haluros orgánicos.
30. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho polímero se obtiene mediante una polimerización aniónica, una polimerización de radical libre, una polimerización por coordinación y una polimerización catiónica.
31. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha segunda composición se añade primero a una solución de dicho polímero, y después se añade una mezcla de dicha primera composición y tercera composición a la misma.
32. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque se añade primero una mezcla de dicha segunda composición y tercera composición a una solución de dicho polímero, y después se añade una mezcla de dicha primera composición y tercera composición a la misma.
33. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera composición, dicha segunda composición y dicha tercera composición se añaden respectivamente a una solución de dicho polímero al mismo tiempo o aleatoriamente.
34. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera composición está presente en una cantidad de 0,001 a 50 mmol, basada en 100 g de dicho polímero.
35. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera composición está preferiblemente presente en una cantidad de 0,002 a 10 mmol, basada en 100 g de dicho polímero.
36. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque la relación molar de dicha segunda composición a dicha primera composición es de 0,1 a 50.
37. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque una unidad de dicho polímero tiene un peso molecular de 1.000 a 1.000.000.
38. Un procedimiento para hidrogenar un polímero que tiene un dieno conjugado, en el que dicho polímero es uno de un homopolímero diénico conjugado y un copolímero de un hidrocarburo aromático vinílico, caracterizado porque comprende una etapa de hidrogenación disolviendo dicho polímero en un disolvente orgánico inerte para reaccionar con hidrógeno en presencia de una composición catalizadora de hidrogenación, para así hidrogenar selectivamente un doble enlace insaturado en dicho polímero.
39. El procedimiento según la reivindicación 38, caracterizado porque dicha hidrogenación se realiza a una temperatura en el intervalo de 0ºC a 250ºC, y a una presión de hidrógeno en el intervalo de 98 kPa a 14,7 MPa.
40. El procedimiento según la reivindicación 38, caracterizado porque se hidrogenan al menos un 50% de dichos dobles enlaces insaturados en dicho polímero.
41. El procedimiento según la reivindicación 40, caracterizado porque se hidrogenan al menos un 90% de dichos dobles enlaces insaturados en dicho polímero.
42. El procedimiento según la reivindicación 38, caracterizado porque el porcentaje de doble enlace de anillo aromático que se está hidrogenando en dicho hidrocarburo aromático vinílico es menor de un 30%.
43. El procedimiento según la reivindicación 42, caracterizado porque dicho porcentaje es menor de un 10%.
44. El procedimiento según la reivindicación 38, caracterizado porque dicha composición catalizadora de hidrogenación es una de un homopolímero diénico conjugado y un copolímero de un hidrocarburo aromático vinílico y dicho dieno conjugado.
45. El procedimiento según la reivindicación 44, caracterizado porque dicho copolímero se selecciona del grupo constituido por copolímero de estireno-butadieno, copolímero de estireno-isopreno y copolímero de estireno-(butadieno/isopreno).
46. El procedimiento según la reivindicación 45, caracterizado porque una disposición de dicho copolímero es la seleccionada del grupo constituido por bloque, aleatoria y en gradiente.
47. El procedimiento según la reivindicación 45, caracterizado porque dicho copolímero de estireno-butadieno se hidrogena a un copolímero de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS).
48. El procedimiento según la reivindicación 45, caracterizado porque dicho copolímero de estireno-isopreno se hidrogena a un copolímero de estireno-etileno-propileno-estireno (SEPS).
49. El procedimiento según la reivindicación 45, caracterizado porque dicho copolímero de estireno-(butadieno/
isopreno) se hidrogena a un copolímero de estireno-etileno-etileno-propileno-estireno (SEEPS).
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