JP2001521046A - ラジカル重合の即時停止法およびその装置、防止剤溶液、および該装置を備える船 - Google Patents
ラジカル重合の即時停止法およびその装置、防止剤溶液、および該装置を備える船Info
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Abstract
Description
ラジカル重合は通常著しい発熱により、すなわち熱を強力に発生させて経過し、
この際遊離した重合熱は取り出さない限りラジカル重合を更に促進する。
重合が激しく行われ、制御から外れた重合(例えば、少なくとも1つのエチレン
性不飽和基を有する化合物(モノマー)のラジカル塊状重合、溶液重合、乳化重
合または懸濁重合)に対抗しない限り、重合混合物を含有する容器は爆発する。
そのような有効な対抗措置は、所望せずに開始したラジカル重合の場合にも特に
必要とされる。所望せずに開始するラジカル重合は、熱も光も不所望なラジカル
もモノマーのラジカル重合を開始することが可能であるので、例えば貯蔵におい
ておよび/またはモノマー含有物質の運搬の際に生じることがある。そのような
不所望なラジカル重合に対して、モノマーにわずかな量(一般に1000質量p
pmまで)のラジカル重合防止剤(ラジカル捕捉剤、重合防止剤)を添加するこ
とにより、通常予防的に対抗措置をとることを試みている。しかしながら、その
防止作用は強すぎてはいけない、それというのも強すぎると、ラジカル重合目的
のために後からモノマーを使用する前に再び重合防止剤を分離しなければならな
いためである。例えばヒドロキノンのモノメチルエーテル(MEHQ)が示すよ
うな適当な防止作用は、ラジカル重合開始剤がこの防止作用に対して通常優位で
あり、従ってMEHQはモノマーのために特にしばしば適用される貯蔵安定剤お
よび/または運搬安定剤である。しかしながら、経験は貯蔵安定剤および/また
は運搬安定剤で安定化されたモノマーにおいても不所望なラジカル重合はそれ自
体全く生じないわけではないということを示した。モノマーがラジカル、特に容
易に重合する(メタ)アクリルモノマーおよび/またはスチレンである場合には
、このことは特に当てはまる。
、アクリル酸、メタクリル酸からおよび/または前記の両方の酸のエステルから
なる物質である。(メタ)アクリルはこの明細書においてはアクリル−および/
またはメタクリル−に関する短縮形として使用されている。
チレンからなる物質は不所望なラジカル重合の危険にさらされている(このこと
は予防的重合防止剤添加においても言える)。このことは、特にこのような物質
を運搬する際におよび/または貯蔵の際に過激な外部条件に曝される際に、(例
えば、異なる気候帯域を越えて船で運搬する際に(例えば、赤道を越えて)、例
えばヨーロッパから東南アジアへの運搬におけるような極端に高い温度、または
北欧の国の屋外のタンク中への貯蔵におけるような著しく低い温度)該当する。
特に、低い温度は問題があり、著しい場合には、部分的にまたは完全なモノマー
の結晶化に導くことがある。このことは通常モノマーと安定化剤との分離を引き
起こし(“結晶化精製”)、このことは後の溶融の際に一定の時間の間安定化さ
れていないモノマー領域の存在に導き、そこから非常に高い確率で不所望なラジ
カル重合が開始することがある。
めに、不所望に開始したモノマーのラジカル重合をできるだけ迅速に停止するこ
とのできる方法が必要とされている。同様に、制御から外れた所望のラジカル重
合を即時に停止することのできる方法も必要とされている。
け広く適用可能な方法を提供することであった。
とによりラジカル重合を即時停止するための方法が見いだされ、この方法はこの
防止剤溶液の溶剤が少なくともその質量の50%までN−アルキルピロリドンか
らなることを特徴とする。
たものである: −EP−B64628並びにEP−A200181がラジカル重合の即時停止の
ためにヒドロキノンまたはブチルピロカテキンまたはその誘導体を基礎とする重
合防止剤溶液を添加することを勧めているのに対して、本発明において添加すべ
きフェノチアジン含有防止剤溶液は、著しく効果的でかつ広い適用可能性のラジ
カル重合防止剤を含有する; −Res. Dicl. 1989、300、245 (Eng.) がアクリル酸の不所望なラジカル重合を 即時停止するために、Cu(II)−塩−水溶液を添加することを勧めているの
に対して、N−アルキルピロリドンを基礎とする防止剤溶液は一般に、一方では
水性系および非水性系とも混和可能であり、かつ他方ではそのような系から後に
容易に分離可能である; −Saf. Prog. (1993), 12(2)、111-4、の方法においては、不所望なアクリル酸 のラジカル重合の即時停止のために、フェノチアジンを基礎とする防止剤溶液を
添加することを勧めているが、この公知技術は主にN−アルキルピロリドンから
なる溶剤中にフェノチアジンを溶かすということに関する示唆を全く記載してい
ない。
性であるということにある。更に、N−アルキルピロリドンの沸点は多くのモノ
マーの沸点より高く、このことはモノマーからの後からの分離を容易にし、モノ
マーのその後の使用を可能にする。更に、N−アルキルピロリドンの高沸点は、
熱帯の地域における爆発性の蒸気−/酸素混合物の形成を阻止する。更に、N−
アルキルピロリドンは一般に、低い融点を示し、このことは北欧諸国においても
その適用を可能にする。更に、N−アルキルピロリドンの低い引火点および特に
その低い毒性が利点である。しかしながら、本発明方法において特に有利である
のは、常温(25℃)においてフェノチアジンがN−アルキルピロリドン中に高
い溶解性を有することである。このことは外側温度の変化と直接結びついてフェ
ノチアジンが部分的にまたは完全に溶液から沈殿するという危険性なしに、高い
フェノチアジン含量のフェノチアジン溶液を本発明において適用することを可能
にした。
ることは、フェノチアジンの物質の形で提供できる僅かな分散度が、所望の即時
停止に適さないので、有利ではない。
1〜8個のものである。特に有利であるのは、その中でもアルキル基が1〜6個
の炭素原子を有するものである。殊に有利なN−アルキルピロリドンはN−メチ
ルピロリドンおよびN−エチルピロリドンである。
に、他の溶剤も含有していてよい。そのような溶剤としては、N−アルキルピロ
リドンと混和性の全ての溶剤を考慮することができる。そのような溶剤の例とし
ては、ジフェニル、ジフェニルエーテル、トルエン、キシレン、フタル酸ジメチ
ルエステル、酢酸ブチルまたは酢酸2−エチルヘキシルを挙げることができる。
更に、そのような他の溶剤としてはN,N−ジアルキルカルボン酸アミドを挙げ
ることができ、そのアルキル基が1〜8個の炭素原子を有するものが有利である
。特に有利なアルキル基は、メチル基、エチル基およびn−ブチル基である。更
に、C1〜C3−アルカンカルボン酸のN,N−ジアルキルカルボン酸アミドが特
に有利である。本発明による特に有利なN,N−ジアルキルカルボン酸アミドは
N,N−ジメチルホルムアミドおよびN,N−ジメチルアセトアミドである。
5%、特に有利にその質量の85%および殊に有利には少なくともその質量の9
5%までがN−アルキルピロリドンからなるのが有利である。本発明において、
有利であるのはフェノチアジン溶液の溶剤がN−アルキルピロリドンのみから、
特に有利にはN−メチルピロリドンのみから、またはN−エチルピロリドンのみ
からなる。
防止剤を含有していてもよい。そのようなものとしては、例えば、ヒドロキノン
、ジフェニルアミン、p−フェニレンジアミン、ニトロキシルラジカル(少なく
とも1つの>N−O・−基を有する化合物)、ニトロソ基、すなわち原子群−N
=Oを有する化合物、およびヒドロキシルアミンを挙げることができる。
ては、特にα−C−原子に全く水素原子を有さない第二アミンから誘導されたも
のを挙げることができる(すなわち、N−オキシル基は相応する第二アミノ基か
ら誘導される)。この中でも、特にEP−A−135280、先願DE−A−1
9651307、US−A−5322912、US−A−5412047、US
−A−4581429、DE−A−1618141、CN−A−1052847
、US−A−4670131、US−A−5322960、先願DE−A−19
602539、EP−A−765856および特開平5−320217号公報に
挙げられた全てのN−オキシルラジカルが好適である。
は例えば一般式I
は置換されていてもよいアルキル基であり、かつ R3およびR4=同一または異なる、直鎖または分枝鎖の、非置換または置換され
ていてもよいアルキル基であるか、または R3CNCR4=非置換または置換されていてよい環式構造である]の化合物であ
る。
9651307、US−A5322912、US−A−5412047、US−
A−4581429、DE−A−1618141、CN−A−1052847、
US−A−4670131、US−A−5322960並びに先願DE−A−1
9602539に挙げられた化合物である。
ブチル−またはt−ブチル−、直鎖または分枝鎖のペンチル−、フェニル−また
はこれらの置換した基を表し、およびR3およびR4は(同一または異なる)C1 〜C4−アルキル基、例えばメチル−、エチル−、n−プロピル−、イソプロピ ル−、n−ブチル−、イソブチル−またはt−ブチル、直鎖または分枝鎖のペン
チル−、これらの置換した基を表すか、またはCNCと一緒になって環式構造
れは置換されたこの種の環式構造をも包含する。代表的な例としては、2,2,6
,6−テトラメチル−1−オキシル−ピペリジン、2,2,5,5−テトラメチル−
1−オキシル−ピロリジンおよび4−オキソ−2,2,6,6−テトラメチル−1 −オキシル−ピペリジンを挙げることができる。
水素を用いる酸化により製造することができる。一般に純粋な物質として製造可
能である。
IXのピペリジン−、ピロリジン−N−オキシルおよびジ−N−オキシルを挙げ
ることができる:
立して、R1と同じ基を表し、 R10=C1〜C4−アルキル、−CH=CH2、−C≡CH、−CN、
ドロキシプロピル)または R11、R12=一緒になってカルボニル基の酸素を表し、かつ R13=
H3である。
ジン、 4−カルボキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−オキシル−ピペリジン、 4−カルボキシ−2,6−ジフェニル−2,6−ジメチル−1−オキシル−ピペリ
ジン、 3−カルボキシ−2,2,5,5−テトラメチル−1−オキシル−ピロリジン、 3−カルボキシ−2,5−ジフェニル−2,5−ジメチル−1−オキシル−ピロリ
ジン、 4−アセチル−2,2,6,6−テトラメチル−1−オキシル−ピペリジン、 N,N′−ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4− イル)−N,N′−ビスホルミル−1,6−ジアミノヘキサンおよび ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アジ ペートを挙げることができる。
, JPCH J: Phys. Chem., EN, 93, 1 , 1989, s. 317-322 に記載されている。
7)並びにDE−A−19510184により得ることができる。
他に適用することができる。
ミンまたは芳香族核の炭素原子に直接結合するニトロソ基を有するニトロソ化合
物である。例として挙げることのできるのは、ニトロソフェノール、例えば4−
ニトロソフェノール、ニトロソナフトール、例えば2−ニトロソ−1−ナフトー
ル、ニトロソベンゾール、N−ニトロソ−N−メチル尿素、アルキル基がメチル
、エチル、プロピルおよび/またはブチルであるニトロソ−N,N−ジアルキル
アニリン、N−ニトロソジフェニルアミン、N−ニトロソフェニルナフチルアミ
ン、4−ニトロソジナフチルアミンおよびp−ニトロソジフェニルアミンである
。勿論、フェノチアジンの他に、前記ニトロソ化合物の混合物も使用することが
できる。
ル、アルカリールまたはアラルキル、または水素原子である]の化合物である。
プロピル、イソブチル、sec−ブチル、n−ブチル、ペンチル、フェニルまたは ナフチルである化合物Xが好適である。好適な化合物Xの例としては次の化合物
を挙げることができる:N,N′−ビス−sec−ブチル−p−フェニレンジアミ ン、N−フェニル−N′−イソプロピル−フェニレンジアミン、N−ナフチル−
N′−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N,N′−トリメチル−p −フェニレンジアミン、N,N,N′−トリエチル−p−フェニレンジアミン、
N,N−ジメチル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジエチル−p−フェニレ
ンジアミン、N−フェニル−N′,N′−ジメチル−p−フェニレンジアミン、
N−フェニル−N′,N′−ジエチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル
−N′,N′−ジプロピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′,N
′−ジ−n−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′,N′−ジ
−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−メチル−N′ −エチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−メチル−N′−プロ
ピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−メチル−p−フェニレン
ジアミン、N−フェニル−N′−エチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニ
ル−N′−プロピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−イソプロ
ピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−ブチル−p−フェニレン
ジアミン、N−フェニル−N′−イソブチル−p−フェニレンジアミン、N−フ
ェニル−N′−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−t
ert−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−n−ペンチル− p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N′−n−ヘキシル−p−フェニレン
ジアミン、N−フェニル−N′−(1−メチルヘキシル)−p−フェニレンジア
ミン、N−フェニル−N′−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジア ミン、N−フェニル−N′−(1,4−ジメチルペンチル)−p−フェニレンジ アミンおよびp−フェニレンジアミン。勿論、本発明によりフェノチアジンの他
にp−フェニレンジアミンの混合物も使用することができる。そのような混合物
としては、WO92/01665中で推奨されているp−フェニレンジアミン混
合物を特に挙げることができる。
合物も使用することができる。
、特に有利には少なくとも75質量%および殊に有利には少なくとも90質量%
までフェノチアジンからなるフェノチアジン溶液である。特に有利であるのは、
本発明において添加すべき防止剤溶液中にフェノチアジンの他に、その他の重合
防止剤を含有しない。一般には、本発明において添加すべき防止剤溶液中のフェ
ノチアジンの含量はこの溶液に対して少なくとも10質量%、有利には少なくと
も20質量%、特に有利には少なくとも30質量%である。この溶液に対してフ
ェノチアジン含量が35〜45質量%であることが多い。一般には、本発明にお
いて添加すべき溶液の前記のフェノチアジン含量は粘度の理由から60質量%を
越えない。
ェノチアジンの含量が溶液に対して、35〜50または40〜50質量%である
のが有利である。しばしば、前記の溶液のフェノチアジン含量は45質量%であ
る。
望な、かつ/または制御から外れたラジカル重合の迅速な停止のために好適であ
る。
、または少なくとも99質量%まで、または100質量%まで(メタ)アクリル
モノマーからなる物質の不所望なラジカル重合を挙げることができる。この際、
(メタ)アクリルモノマーとしては、特に(メタ)アクリル酸および(メタ)ア
クリル酸と一価または多価のアルコールとからのエステルが挙げられる。このこ
とは特に、一価または多価のアルコールが1〜20個の炭素原子、または1〜1
2個の炭素原子、または1〜8個の炭素原子を有している場合にあてはまる。そ
のようなエステルの代表的な例は、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、tert−ブチルアクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタ
クリレート、n−ブチルメタクリレートおよびtert−ブチルメタクリレートであ
る。
液の供給をスプレーノズルを介して実施し、ラジカル重合系中へのできるだけ迅
速な均質な分配を達成する。勿論、前記均質化はポンプによる循環および/また
は攪拌によっても補助することができる。しかしながら、そのような機械的な補
助手段は、同時にラジカル重合系中へのエネルギー導入と結びついており、重合
促進の危険性をも有する。供給すべきフェノチアジン溶液は有利に好適な貯蔵容
器中に含有されているのがよい。不所望な塊状重合する(メタ)アクリルモノマ
ーのラジカル重合を迅速に停止するための本発明による方法を適用する場合には
、添加するフェノチアジンの全量は(メタ)アクリルモノマーに対して約0.0 1〜3質量%であるのがよい。一般に、フェノチアジンの添加量は0.01〜0.
05で十分であり、しばしば0.025質量%である。
Q10質量ppmで安定化した2−エチルヘキシルアクリレート500mlを窒
素雰囲気下に供給した。攪拌容器はバルブを介して50mlの貯蔵容器と結合し
ており、この貯蔵容器はN−メチルピロリドン中のフェノチアジンの40質量%
溶液10mlを有しており、かつ9.5バールの過圧下にある。攪拌容器中に浸 した温度検知器を介して攪拌容器と貯蔵容器との間に設けられたバルブを制御し
た。この制御を、攪拌容器中の温度が105℃を越える際にバルブが自動的に開
き、貯蔵容器中に存在するフェノチアジン溶液を攪拌容器中に押しだし、同時に
加熱を中断するように調節した。バルブ制御は2−エチルヘキシルアクリレート
を攪拌容器中に供給した75時間後に開始した。開始した2−エチルヘキシルア
クリレートの重合はすぐに停止した。攪拌容器の内容物はさらさらとしたままで
、容易に容器を完全に空にすることができた。
を有した。バルブ制御の開始は攪拌容器中に2−エチルヘキシルアクリレートを
供給した81時間後であった。0.7時間の間に2−エチルヘキシルアクリレー トは高粘性の塊状に重合した。
す。
Claims (12)
- 【請求項1】 フェノチアジン含有防止剤溶液のラジカル重合系への添加を
包含するラジカル重合の即時停止法において、この防止剤溶液の溶剤が少なくと
もその質量の50%までN−アルキルピロリドンからなることを特徴とする、ラ
ジカル重合の即時停止法。 - 【請求項2】 N−アルキルピロリドンがN−メチルピロリドンおよび/ま
たはN−エチルピロリドンである、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 防止剤溶液のフェノチアジン含量が、防止剤溶液の質量に対
して、少なくとも10質量%である、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 ラジカル重合系がラジカル塊状重合する(メタ)アクリルモ
ノマーである、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 (メタ)アクリルモノマーが(メタ)アクリル酸である、請
求項4記載の方法。 - 【請求項6】 (メタ)アクリルモノマーが(メタ)アクリル酸エステルで
ある、請求項4記載の方法。 - 【請求項7】 フェノチアジン含有防止剤溶液を含有するラジカル重合の即
時停止のための装置において、この防止剤溶液の溶剤が少なくともその質量の5
0%までN−アルキルピロリドンからなることを特徴とする、ラジカル重合の即
時停止のための装置。 - 【請求項8】 フェノチアジンおよびN−アルキルピロリドンを含有する防
止剤溶液。 - 【請求項9】 フェノチアジンおよびN−メチルピロリドンを含有する、請
求項8記載の防止剤溶液。 - 【請求項10】 請求項7記載の装置を有する船。
- 【請求項11】 ラジカル重合性モノマーを積み荷として有する、請求項7
記載の装置を有する船。 - 【請求項12】 (メタ)アクリルモノマーおよび/またはスチレンを積み
荷として有する、請求項7記載の装置を有する船。
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