JP2004043600A - Method for producing hydrogenated conjugated diene-based polymer latex - Google Patents

Method for producing hydrogenated conjugated diene-based polymer latex Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simplified production method for hydrogenating a hydrogenated conjugated diene-based polymer, especially a copolymer of a conjugated diene and an α, β-unsaturated nitrile, of the carbon-carbon double bond in a state of a latex, which enables industrial materialization from the aspects of quality and economy. <P>SOLUTION: The method for producing the hydrogenated conjugated diene-based polymer latex comprises at least a process (A) for dissolving or dispersing a platinum group metal-containing hydrogenation catalyst into a conjugated diene-based polymer latex and hydrogenating the carbon-carbon unsaturated bond of the polymer, a process (B) for complexing the platinum group metal with a complexing agent to form a water-insoluble complex and a process (C) for filtering the water-insoluble complex by using a filter having a plurality of filter elements to separate the water-insoluble complex from the hydrogenation reaction mixture. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素化共役ジエン系重合体ラテックスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
共役ジエン系重合体の有用な改質手段として、例えば、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体のように、重合体の炭素−炭素不飽和結合を選択的にあるいは部分的に水素化する方法がしばしば採用されている。
かかる水素化共役ジエン系重合体を製造するための代表的なプロセスとして、(1)共役ジエンを含む単量体を乳化重合し、得られるラテックスを凝固・乾燥して原料重合体を調製する工程、(2)原料重合体を有機溶媒に溶解し、該有機溶媒に不溶な担体に水素化触媒を担持させた担持型(不均一系)触媒を用いて水素化する工程、(3)水素化反応混合物から担持型触媒を分離した後、目的とする水素化重合体を有機溶媒から回収する工程、からなるプロセスが知られている。
【0003】
しかし、上記プロセスは、共役ジエン系重合体のラテックスから一旦回収した原料重合体を再び有機溶媒に溶解し、水素化反応に使用した有機溶媒を反応後に留去するという操作を要する。また、例えば接着剤などの用途にラテックス状態の水素化共役ジエン系重合体を使用することもあるが、上記プロセスでは、そのような状態の水素化重合体を直接製造できない。
【0004】
そこで、共役ジエン系重合体をラテックス状態で水素化するプロセスの開発が強く要請されており、種々の検討がなされている(例えば米国特許第3,898,208号公報、特開平2−178305号公報など)。
【0005】
かかるプロセスにより水素化を行う場合は、水系媒体に溶解又は分散する非担持型触媒を用いると、ラテックス中の重合体と水素化触媒の接触効率が上がり水添活性が向上するが、反応終了後の触媒の分離が極めて困難であり、触媒を回収して再使用できないために触媒コストが著しく上昇するという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記事情に鑑み、共役ジエン系重合体の炭素−炭素不飽和結合をラテックス状態で水素化する簡略化された水素化共役ジエン系重合体ラテックスの製造方法、とりわけ水素化反応に使用した触媒を効率よく分離する工業的な水素化共役ジエン系重合体ラテックスの製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、共役ジエン系重合体ラテックス中に、白金族元素を含有する水素化触媒を溶解又は分散させて、該重合体の炭素−炭素不飽和結合を水素化する製造方法において、白金族元素と水不溶性錯体を形成する錯化剤を水素化反応混合物に加えることにより白金族元素を析出させた。そして、この析出物を特定のろ過装置を用いて分離することにより、工業的規模で水素化触媒を効率的に回収して、残存触媒量が少ない水素化共役ジエン系重合体ラテックスが製造できることを見出し、本発明を完成した。
【0008】
すなわち、本発明は、共役ジエン系重合体のラテックス中に、白金族元素を含有する水素化触媒を溶解又は分散させて該重合体の炭素−炭素不飽和結合を水素化する工程(A);前記白金族元素を錯化剤により錯化して水不溶性錯体を形成する工程(B);前記水不溶性錯体を複数のフィルタエレメントを有するろ過装置を用いてろ過して水素化反応混合物から分離する工程(C);を少なくとも含むことを特徴とする。筒状又は中空の円盤状であるフィルタエレメントが、密閉可能なハウジング内に収納されているのが好ましく、ろ過装置が、フンダバックフィルタ又はリーフフィルタであるのが好ましい。また、フィルタエレメントにはろ過助剤をプレコートしてろ過を行うのが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水素化共役ジエン系重合体ラテックスの製造方法について詳述する。
【0010】
本発明の製造方法は、共役ジエン系重合体のラテックス中に、白金族元素を含有する水素化触媒を溶解又は分散させて該重合体の炭素−炭素不飽和結合を水素化する工程(A);前記白金族元素を錯化剤により錯化して水不溶性錯体を形成する工程(B);前記水不溶性錯体を複数のフィルタエレメントを有するろ過装置を用いてろ過して水素化反応混合物から分離する工程(C);を少なくとも含むことを特徴とする。
【0011】
本方法が適用される共役ジエン系重合体のラテックスは、一般的には、共役ジエン単量体の1種以上、又は共役ジエン単量体と共重合可能な単量体の1種以上を該共役ジエン単量体の1種以上と組み合わせて、乳化重合することにより得ることができる。ラテックスは溶液重合に次ぐ転相法により得ることもできる。
【0012】
共役ジエン単量体は、特に限定されず、例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンなどが挙げられる。これらの中でも1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエンが好ましく、1,3−ブタジエンがより好ましい。
【0013】
共役ジエン単量体と共重合可能な単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトンニトリル、シアン化ビニリデンなどのα,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などのα,β−エチレン性不飽和カルボン酸及びそれらの無水物;アクリル酸メチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸メチル、クロトン酸メチルなどのα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル;アクリルアミド、メタクリルアミドなどのα,β−エチレン性不飽和カルボンアミド;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルピリジンなどのビニル芳香族化合物;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;フルオロエチルビニルエーテルなどのビニルエーテル化合物;などが挙げられる。
【0014】
これらの単量体の中でも、本発明における水素化反応が進行しやすいという観点から、電子吸引性官能基を有する単量体が好ましく、α,β−不飽和ニトリル単量体とりわけアクリロニトリルが好ましく用いられる。
【0015】
乳化重合は、一般的にラジカル重合開始剤を用いて水系媒体中で行われる。重合開始剤は公知のものを使用すればよい。重合反応は回分式、半回分式、連続式のいずれでもよく、重合温度や圧力も特に制限されない。使用する乳化剤も特に限定されず、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などを使用できるが、アニオン性界面活性剤が好ましい。これらの乳化剤は、それぞれ単独で使用しても2種以上を併用してもよい。その使用量は特に限定されない。
【0016】
共役ジエン系重合体における単量体組成比は特に限定されないが、共役ジエン単量体5〜100重量%、これと共重合可能な単量体95〜0重量%であり、好ましくは共役ジエン単量体10〜90重量%、これと共重合可能な単量体90〜10重量%である。また、重量平均分子量(ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー法により測定し標準ポリスチレン換算で計算したもの)も特に限定されないが、通常5,000〜500,000である。
【0017】
このような共役ジエン系重合体のラテックスの固形分濃度は特に限定されないが、通常2〜70重量%、好ましくは5〜60重量%である。その固形分濃度はブレンド法、希釈法、濃縮法など公知の方法により適宜調節することができる。
【0018】
本発明における、共役ジエン系重合体のラテックス中で該重合体の炭素−炭素不飽和結合を水素化する工程(A)は以下のように行われる。
【0019】
工程(A)で使用される、白金族元素を含有する水素化触媒は、水溶性又は水分散性の白金族元素化合物であり、具体的には、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金の化合物である。そのような水素化触媒を担体に担持することなく、前記のラテックス中に溶解又は分散させて水素化反応に供する。水素化触媒としては、パラジウムまたはロジウム化合物が好ましく、パラジウム化合物が特に好ましい。また、2種以上の白金族元素化合物を併用してもよいが、その場合もパラジウム化合物を主たる触媒成分とすることが好ましい。
【0020】
パラジウム化合物は、水溶性又は水分散性であり、好ましくは水溶性であり、水素化触媒活性を有するものであれば特に限定されない。通常、II価またはIV価のパラジウム化合物が用いられ、その形態は塩や錯塩である。
【0021】
パラジウム化合物としては、例えば、酢酸パラジウム、蟻酸パラジウム、プロピオン酸パラジウムなどの有機酸塩;硝酸パラジウム、硫酸パラジウムなどの無機酸塩;フッ化パラジウム、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウムなどのハロゲン化物;酸化パラジウム、水酸化パラジウムなどの無機パラジウム化合物;ジクロロ(シクロオクタジエン)パラジウム、ジクロロ(ノルボルナジエン)パラジウム、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムなどの有機パラジウム化合物;テトラクロロパラジウム酸ナトリウム、ヘキサクロロパラジウム酸アンモニウムなどのハロゲン化塩;テトラシアノパラジウム酸カリウムなどの錯塩;などが挙げられる。
これらのパラジウム化合物の中でも、酢酸パラジウム、硝酸パラジウム、硫酸パラジウムなどの有機酸塩または無機酸塩;塩化パラジウム;テトラクロロパラジウム酸ナトリウム、へキサクロロパラジウム酸アンモニウムなどのハロゲン化塩;が好ましく、酢酸パラジウム、硝酸パラジウムおよび塩化パラジウムがより好ましい。
【0022】
ロジウム化合物としては、塩化ロジウム、臭化ロジウム、ヨウ化ロジウムなどのハロゲン化物;硝酸ロジウム、硫酸ロジウムなどの無機酸塩;酢酸ロジウム、蟻酸ロジウム、プロピオン酸ロジウム、酪酸ロジウム、吉草酸ロジウム、ナフテン酸ロジウム、アセチルアセトン酸ロジウムなどの有機酸塩;酸化ロジウム;三水酸化ロジウム;などが挙げられる。
【0023】
このような白金族元素の化合物は市販のものを入手し、または公知の方法で調製して使用することができる。また、白金族元素の化合物をラテックスに溶解又は分散させる方法も特に限定されず、該化合物を直接ラテックスに添加する方法、該化合物を水に溶解または分散した状態で加える方法などが挙げられる。後者の方法では、例えば、硝酸、硫酸、塩酸、臭素酸、過塩素酸、燐酸などの無機酸;それら無機酸のナトリウム塩、カリウム塩;酢酸などの有機酸;などを共存させると、水への溶解度が向上し、好ましい場合がある。
【0024】
本発明の製造方法は、上記したような水素化触媒を共役ジエン系重合体のラテックス中に溶解又は分散させて用いることにより、ラテックス状態での水素化反応を効率よく進行させるものであるが、該反応を塩基性条件下で行うと、反応効率が一層向上し、触媒使用量を低減できる。かかる塩基性条件としては、pH測定器で測定される水素化反応液(ラテックス)のpHが7超であれば特に限定されず、好ましくは7.2〜13、より好ましくは7.5〜12.5、さらに好ましくは8.0〜12の範囲である。
【0025】
水素化反応液を塩基性にするための塩基性化合物は特に限定されず、例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、アンモニア、アンモニウム塩化合物、有機アミン化合物などが挙げられる。好ましくは、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物である。
【0026】
アルカリ金属化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸塩化合物;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどの炭酸水素塩化合物が好ましく用いられ、より好ましくはアルカリ金属の水酸化物である。
アルカリ土類金属化合物としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩化合物及び炭酸水素塩化合物が好ましく用いられ、より好ましくは水酸化物である。
アンモニウム塩化合物としては、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどが挙げられる。
有機アミン化合物としては、トリエチルアミン、エタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、ピリジン、ヘキサメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、キシリレンジアミンなどが挙げられる。
【0027】
これらの塩基性化合物はそのまま用いても、水またはアルコールなどの有機溶媒で希釈したり、溶解したりして使用することもできる。塩基性化合物は、単独で使用しても2種以上を併用してもよく、その使用量は水素化反応液が塩基性を呈するように適宜選択すればよい。また、塩基性化合物を水素化反応液に添加する方法や時機もとくに制限されず、例えば、水素化触媒を水素化反応液へ加える前に、予めラテックス中に塩基性化合物を添加しておく方法、水素化反応開始後に塩基性化合物を添加する方法などが挙げられる。
【0028】
さらに、ラテックス中での白金族元素化合物の安定性を維持する目的で、触媒安定剤を使用することも可能である。触媒安定剤の具体例としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、ゼラチン、アルブミン、プロタルビン酸、リサルビン酸などがあげられる。これらの中でもポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウムが特に好ましい。
【0029】
水素化反応の温度は、通常0℃〜200℃、好ましくは5℃〜150℃、より好ましくは10〜100℃である。反応温度を過度に高くすると、ニトリル基の水素化のような副反応が起こる場合があるので望ましくない。また、反応温度を過度に低くすると、反応速度が低下して実用的ではない。
水素の圧力は、通常、0.1Mpa〜20MPaであり、好ましくは0.1Mpa〜15MPa、より好ましくは0.1Mpa〜10MPaである。反応時間は特に限定されないが、通常30分〜50時間である。
【0030】
本発明の製造方法、とくに塩基性条件下の水素化反応によれば、ラテックス状態での反応にもかかわらず、水素化反応が速やかに進行する。得られる水素化共役ジエン重合体の水素化率(反応前の重合体中に存在した炭素−炭素二重結合の総計に対する水素化された炭素−炭素二重結合の割合)は、上記した各種の反応条件を適宜変更することにより、1〜100%の範囲で任意に制御することができる。ヨウ素価で表される水素化率は、好ましくは120以下である。
【0031】
本発明における、白金族元素を錯化剤により錯化して水不溶性錯体を形成する工程(B)は以下のように行われる。
【0032】
工程(B)においては、水素化反応終了後の共役ジエン系重合体のラテックスの、水系媒体中又は重合体粒子中に存在する白金族元素化合物中の白金族元素を、錯化剤により錯化して水不溶性の錯体を形成する。錯体は、ラテックス中に析出物として生成する。
【0033】
錯化剤は、粉体、溶液及び分散液などの状態で、水素化反応終了後のラテックスに添加するのが好ましい。具体的には錯化剤と白金族元素化合物とを、攪拌、混合等により接触させて錯体を形成させる。該錯体は、ラテックス中に析出するが、重合体粒子よりも大きな粒子径まで成長させる又は凝集させるには、加温状態での攪拌とそれに続く静置、そして冷却というステップを踏むことが好ましい。また、錯体形成時のラテックスpHは、8〜10.5程度に調整することが好ましい。
【0034】
錯化剤は、白金族元素と水不溶性の錯体を形成するものであれば、とくに制限されないが、凝集性の強い水不溶性錯体を形成するものが好ましい。具体的には、たとえばオキシム化合物が挙げられ、錯体形成力の強さからジオキシム化合物が好ましく、ジメチルグリオキシム、シクロヘキサンジオンジオキシムなどのα,β−アルカンジオンジオキシムがより好ましい。なかでも、ジメチルグリオキシムが最も好ましい。錯化剤の使用量は、通常、使用した触媒中に含まれる白金族元素に対し、通常1倍〜50倍モル、好ましくは2〜30倍モルである。
【0035】
本発明においては、工程(B)の前にまたは同時に、水素化反応終了後の系内にある還元状態の触媒を酸化剤と接触させることにより酸化処理することが好ましい。酸化処理を行うことにより、工程(B)において錯体がより生成しやすくなる。
【0036】
酸化剤は触媒酸化能を有するものであれば、特に限定されず、例えば、空気(酸素);過酸化水素、過酢酸、過安息香酸などの過酸化物;などが挙げられ、好ましくは空気、過酸化水素、より好ましくは過酸化水素である。
これらの酸化剤の使用量は特に限定されず、水素化反応に使用した触媒中に含まれる白金族元素に対して1〜100倍モル、好ましくは3〜50倍モルである。接触温度は、通常0〜100℃、好ましくは50〜95℃、より好ましくは70〜90℃である。接触時間は、通常10分〜20時間、好ましくは30分〜10時間である。
触媒と酸化剤との接触方法は、酸化剤の種類により一様ではないが、酸化剤として空気を用いる場合、開放状態にある反応混合物中へ空気を連続的に吹き込む方法;開放または密閉状態にある反応混合物容器の気相部雰囲気を空気にして、反応混合物を攪拌する方法;などが挙げられる。過酸化水素を使用する場合は、反応混合物へ添加して攪拌すればよい。
【0037】
本発明における、白金族元素の水不溶性錯体を分離する工程(C)は以下のように行われる。すなわち、工程(B)でラテックス中に析出生成した白金族元素の不溶性錯体を含む反応混合物を、複数のフィルタエレメントを有するろ過装置を用いてろ過することにより、該不溶性錯体を反応混合物から分離する。
【0038】
工程(C)で使用するろ過装置は、複数のフィルタエレメントが密閉可能なハウジング内に収納されてなるものである。なお、「フィルタエレメント」とは、ろ材のみの場合、又はろ材及びろ過板からなる場合など、ろ過装置の「ろ過」機能を担う部材全体を指すものである。
【0039】
上記ろ過装置は、フィルタエレメントが筒状又は中空の円盤状であるものが好ましく、その数は好ましくは5個以上、より好ましくは10個以上である。フィルタエレメントの形状が筒状又は円盤状であり、ろ過装置が該フィルタエレメントを上記個数有すると、ろ過面積が増大し、ろ過速度が向上する。
【0040】
本発明に用いるろ過装置のフィルタエレメントは、工程(B)の反応混合物の、水素化された共役ジエン系重合体のラテックスを通過させるが、水不溶性錯体を通過させない構造を有する。具体的には、そのような大きさの細孔を有するろ材が用いられる。材料は天然繊維、合成繊維、金属、合成樹脂、セラミックなどが挙げられる。これらろ材は組み合わせて用いてもよい。
フィルタエレメントのろ過板は、強度等の観点から、金属製や合成樹脂製であるものが好ましい。金属はステンレスが、合成樹脂は強化ポリプロピレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンサルファイド等が好ましい。
【0041】
ろ過装置のハウジングは、被ろ過物質を導入するため、及びろ液をとり出すためのハウジング孔のみで外部に開口しているものが好ましい。ハウジング孔にはハウジング外部からの配管等が直結しているのが好ましい。
上記ろ過装置においては、被ろ過物質である反応混合物が、配管を通してハウジング孔からハウジング内部に充填される。ハウジング内は反応混合物の充填により加圧状態になり、反応混合物はフィルタエレメントを通過する際にろ過されて、ろ液(ラテックス)は外部にとり出される。そして白金族元素の水不溶性錯体は、フィルタエレメント上に捕捉される。
【0042】
以上のようなろ過装置としては、フンダバックフィルタやリーフフィルタなどの、加圧式フィルタとして一般的に知られているろ過装置が挙げられる。
【0043】
本発明においては、目詰まりなく効率よくろ過を行うために、珪藻土等のろ過助剤でフィルタエレメントをプレコートしておくことが好ましい。具体的には、被ろ過物質の供給の前にろ過助剤の懸濁液をハウジング内に充填させ、該懸濁液をろ過することでフィルタエレメント上にろ過助剤のプレコート層を形成する。
【0044】
フィルタエレメント上に捕捉された白金族元素の不溶性錯体は、フィルタエレメントにろ過方向と逆方向でエアー等を通過させることによりフィルタエレメント上から払い落とされ、ろ過助剤とともに回収することができる。
【0045】
本発明の製造方法においては、特に前述のような白金族元素を含有する水素化触媒の分離工程(C)を採用する結果、白金族元素化合物が殆ど除去された水素化共役ジエン系重合体のラテックスを得ることができる。白金族元素の回収率は、水素化反応に使用した白金族元素に対し、90%以上、条件を選択すれば95%以上とすることができる。ラテックス中の白金族元素の含有量(残存量)は、通常200ppm以下である。また、塩基性条件下の反応等で触媒量を減少させれば、重合体当りの白金族元素の含有量が100ppm以下である水素化共役ジエン系重合体ラテックスを得ることができる。
【0046】
また、本発明の製造方法により得られた水素化共役ジエン系重合体ラテックスから、水素化重合体ゴムを分離してゴム製品とするには、工業的に通常用いられる方法を適宜採用すればよい。例えば、重合体ラテックスに硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウムなどの凝固剤を加えてクラムを得、必要に応じて水洗をした後、水切り、熱風乾燥、減圧乾燥あるいは押し出し乾燥等の乾燥工程を経て、水素化共役ジエン系重合体ゴムを得ることができる。
【0047】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて、本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。また、これらの例における部および%は、特に断りのない限り重量基準である。
【0048】
水素化共役ジエン系重合体の水素化率は、プロトンNMRにより測定した。また、水素化共役ジエン系重合体ゴム中のパラジウム量は、該水素化重合体ゴムの一部を600℃で炭化/灰化後、硫酸に溶解して、原子吸光分析法により測定した。なお、パラジウム量を測定した水素化重合体ゴムは、ロータリーエバポレーターを用いて、水素化重合体ラテックスの全量を濃縮・乾固したものであるから、重合体ラテックスおよびゴムに含まれるパラジウム量は同一である。
【0049】
実施例1
オートクレーブに、オレイン酸カリウム2部、イオン交換水180部、アクリロニトリル37部、t−ドデシルメルカプタン0.5部を順次仕込んだ。反応器内部を窒素で置換した後、ブタジエン63部を封入した。反応器を10℃に冷却して、クメンハイドロパーオキサイド0.01部、硫酸第一鉄0.01部を添加した。次に反応器を10℃に保ったまま16時間攪拌し、内容物をよく混合して重合させた。その後、反応器内へ10%のハイドロキノン水溶液を添加して重合停止させた。重合転化率は90%であった。その重合反応液から未反応単量体を除去し、水素化反応に供するアクリロニトリル−ブタジエン共重合体(NBR)ラテックスを得た。
【0050】
酢酸パラジウム(その使用量は、Pd金属/前記NBRの比で800ppm)にパラジウムの5倍モル当量の硝酸を添加して得られたパラジウム触媒酸性水溶液300Lに、重量平均分子量5000のポリビニルピロリドンをパラジウムに対して5重量倍添加した。さらに水酸化カリウム水溶液を添加してpH9.0の触媒水溶液Aを調製した。
【0051】
全固形分濃度を30%に調整した前記NBRラテックス400L(固形分120kg)と触媒水溶液Aの全量を、攪拌機付オートクレーブに投入し、窒素ガスを10分間流してラテックス中の溶存酸素を除去した。系内を2回水素ガスで置換後、3MPaの水素を加圧した。内容物を50℃に加温して6時間反応させ、ラテックス状態の水素化NBR反応混合物を得た。
【0052】
上記ラテックス状態の反応混合物へ30%過酸化水素水24Lを加え、80℃で2時間攪拌(酸化処理)した。次に、上記反応混合物(ラテックス)のpHを9.5に調整し、触媒水溶液Aに含まれるパラジウムの5倍モル量に相当するジメチルグリオキシムを粉末のまま添加した。そして80℃に加温し5時間攪拌したところ、ラテックス中に不溶物が析出した。
【0053】
上記の不溶物を含む反応混合物を、フンダバックフィルタ(石川島播磨重工業社製、商品名:FUNDABAC、図1参照)を用いてろ過した。フンダバックフィルタは、密閉可能なハウジング2内に筒状のフィルタエレメント1を多数本(型式により16〜218本)有する。個々のフィルタエレメント1は、筒状のろ過板がろ布7で覆われており、筒状ろ過板は、ろ液を通すキャンドルピース5とろ液が集まる中心部のライザパイプ6からなっている(図2参照)。
なお、ラジオライト(珪藻土)懸濁液により、フィルタエレメントにラジオライトをプレコートした後に加圧ろ過を行った。
得られた白色ろ液をロータリーエバポレーターで減圧濃縮して固形の水素化NBRを得た。水素化NBRの水素化率は93%であった。水素化NBR中のパラジウム量は40ppmであった。また、ろ過時のリークやハウジング壁面への付着等によりロスしたパラジウムは水素化反応に用いた量の僅か1%であった。
【0054】
実施例2
ろ過装置として、リーフフィルタ(石川島播磨重工業社製)を用いてろ過したこと以外は実施例1同様に操作を行った。リーフフィルタは、円盤状のフィルタエレメントを12枚有し、これらは中央部を通る筒状コアに取り付けられている。筒状コアは、一端が閉塞され、他端がハウジング壁面を貫通して外部へ開放されており、フィルタエレメント取り付け部分にはそれぞれ少なくとも1つのコア孔があって、フィルタエレメントでろ過されたろ液を集めて、外部に取り出せる構造となっている。なお、個々のフィルタエレメントはろ材がステンレス製金網である。ラジオライトによるプレコートも実施例1同様に行った。実施例1と同量のろ液を得るのに要した時間は、実施例1と同様であった。
得られた水素化NBR中のパラジウム量は40ppmであった。また、ろ過時のリークやハウジング壁面への付着等によりロスしたパラジウムは水素化反応に用いた量の3%であった。
【0055】
比較例1
ろ過装置として、ポリテトラフルオロエチレンの膜で覆われたフィルタエレメントを1個のみ有するメンブランフィルタ(ミリポア社製)を用いてろ過したこと以外は実施例1同様に操作を行った。ラジオライトによるプレコートは行わなかった。
得られた水素化NBR中のパラジウム量は40ppmであったが、ろ過中に目詰まりが発生したため、フィルタエレメントを一度交換した。また、実施例1と同量のろ液を得るのに要した時間は、実施例1の2倍であった。その結果、ロスしたパラジウムは水素化反応に用いた量の15%であった。
【0056】
実施例1〜2および比較例1より明らかなように、フィルタエレメントを1個しか有さないメンブランフィルタを用いてろ過を行うと、ろ過スピードが低下し、目詰まりも発生し、触媒のロスも大きい。これに対し、複数のフィルタエレメントを有するろ過装置を用いてろ過を行うと、使用した触媒をロスなく効率よく分離でき、パラジウム残留量も少ないポリマーが得られることが確認された。
【0057】
【発明の効果】
本発明の水素化共役ジエン系重合体ラテックスの製造方法によれば、水中に溶解又は分散した非担持型(均一系)水素化触媒を用いるために、ラテックス中の共役ジエン系重合体への触媒の接触あるいは取り込みが容易となって水素化反応が速やかに進行する。そして、使用した触媒は水不溶性錯体とし、これを複数のフィルタエレメントを有するろ過装置を使用することによって効率的なろ過回収ができて、工業的に実用的価値の高い製造プロセスが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用できる一つのろ過装置の概観図である。
【図2】図1のろ過装置のフィルタエレメントの拡大概観図である。
【符号の説明】
1 フィルタエレメント
2 ハウジング
3 原液入口
4 ろ液出口
5 キャンドルピース
6 ライザパイプ
7 ろ布
8 プレコート層
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer latex.
[0002]
[Prior art]
As a useful modification means of a conjugated diene-based polymer, for example, a method of selectively or partially hydrogenating a carbon-carbon unsaturated bond of a polymer, such as a hydrogenated acrylonitrile-butadiene copolymer, is often used. Has been adopted.
As a typical process for producing such a hydrogenated conjugated diene-based polymer, (1) a step of emulsion-polymerizing a monomer containing a conjugated diene and coagulating and drying the obtained latex to prepare a raw material polymer (2) a step of dissolving the raw material polymer in an organic solvent and hydrogenating it using a supported (heterogeneous) catalyst in which a hydrogenation catalyst is supported on a carrier insoluble in the organic solvent; (3) hydrogenation There is known a process comprising a step of separating a supported catalyst from a reaction mixture and then recovering a target hydrogenated polymer from an organic solvent.
[0003]
However, the above process requires an operation of dissolving the raw material polymer once recovered from the latex of the conjugated diene-based polymer in an organic solvent, and distilling off the organic solvent used in the hydrogenation reaction after the reaction. Further, for example, a hydrogenated conjugated diene-based polymer in a latex state may be used for applications such as adhesives, but the above process cannot directly produce a hydrogenated conjugated polymer in such a state.
[0004]
Therefore, there is a strong demand for the development of a process for hydrogenating a conjugated diene polymer in a latex state, and various studies have been made (for example, U.S. Pat. No. 3,898,208 and JP-A-2-178305). Gazettes).
[0005]
When hydrogenation is performed by such a process, the use of a non-supported catalyst that dissolves or disperses in an aqueous medium increases the contact efficiency between the polymer in the latex and the hydrogenation catalyst and improves the hydrogenation activity. It is extremely difficult to separate the catalyst, and there is a problem that the cost of the catalyst is significantly increased because the catalyst cannot be recovered and reused.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is a method for producing a simplified hydrogenated conjugated diene-based polymer latex in which carbon-carbon unsaturated bonds of a conjugated diene-based polymer are hydrogenated in a latex state, in particular, a hydrogenation reaction. An object of the present invention is to provide an industrial method for producing a hydrogenated conjugated diene-based polymer latex that efficiently separates the catalyst used in the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies and as a result, dissolved or dispersed a hydrogenation catalyst containing a platinum group element in a conjugated diene-based polymer latex to form a carbon-carbon unsaturated bond of the polymer with hydrogen. In the production method, a complexing agent that forms a water-insoluble complex with the platinum group element was added to the hydrogenation reaction mixture to precipitate the platinum group element. By separating this precipitate using a specific filtration device, it is possible to efficiently recover the hydrogenation catalyst on an industrial scale, and to produce a hydrogenated conjugated diene-based polymer latex having a small amount of remaining catalyst. Heading, the present invention has been completed.
[0008]
That is, in the present invention, a hydrogenation catalyst containing a platinum group element is dissolved or dispersed in a latex of a conjugated diene polymer to hydrogenate carbon-carbon unsaturated bonds of the polymer (A); (B) forming a water-insoluble complex by complexing the platinum group element with a complexing agent; and separating the water-insoluble complex from a hydrogenation reaction mixture by filtration using a filtration device having a plurality of filter elements. (C); The filter element in the form of a cylinder or a hollow disk is preferably housed in a sealable housing, and the filtering device is preferably a fundabag filter or a leaf filter. Further, it is preferable that the filter element is precoated with a filter aid to perform filtration.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the method for producing the hydrogenated conjugated diene polymer latex of the present invention will be described in detail.
[0010]
The production method of the present invention comprises the step of dissolving or dispersing a hydrogenation catalyst containing a platinum group element in a latex of a conjugated diene polymer to hydrogenate carbon-carbon unsaturated bonds of the polymer (A). A step (B) of complexing the platinum group element with a complexing agent to form a water-insoluble complex; and separating the water-insoluble complex from a hydrogenation reaction mixture by filtration using a filtration device having a plurality of filter elements. Step (C);
[0011]
The latex of the conjugated diene-based polymer to which the present method is applied generally contains one or more conjugated diene monomers or one or more monomers copolymerizable with the conjugated diene monomer. It can be obtained by emulsion polymerization in combination with one or more conjugated diene monomers. Latex can also be obtained by a phase inversion method following solution polymerization.
[0012]
The conjugated diene monomer is not particularly limited, and for example, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene), 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1 , 3-butadiene, 1,3-pentadiene and the like. Among these, 1,3-butadiene and 2-methyl-1,3-butadiene are preferred, and 1,3-butadiene is more preferred.
[0013]
Examples of monomers copolymerizable with the conjugated diene monomer include α, β-ethylenically unsaturated nitrile monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, crotonitrile, and vinylidene cyanide; acrylic acid, methacrylic acid Α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids such as crotonic acid, fumaric acid, maleic acid and itaconic acid and their anhydrides; methyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, trifluoroacrylate Α, β-ethylenically unsaturated carboxylic esters such as ethyl, methyl methacrylate and methyl crotonate; α, β-ethylenically unsaturated carbonamides such as acrylamide and methacrylamide; styrene, α-methylstyrene, p-methyl Vinyl aromatic compounds such as styrene, divinylbenzene and vinylpyridine ; Vinylether compounds such as fluoroethyl vinyl ether; vinyl acetate, vinyl esters such as vinyl propionate and the like.
[0014]
Among these monomers, from the viewpoint that the hydrogenation reaction in the present invention easily proceeds, a monomer having an electron-withdrawing functional group is preferable, and an α, β-unsaturated nitrile monomer, particularly acrylonitrile, is preferably used. Can be
[0015]
Emulsion polymerization is generally performed in an aqueous medium using a radical polymerization initiator. Known polymerization initiators may be used. The polymerization reaction may be any of a batch system, a semi-batch system, and a continuous system, and the polymerization temperature and pressure are not particularly limited. The emulsifier to be used is not particularly limited, and an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant and the like can be used, and an anionic surfactant is preferable. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more. The amount used is not particularly limited.
[0016]
The monomer composition ratio in the conjugated diene polymer is not particularly limited, but is 5 to 100% by weight of a conjugated diene monomer and 95 to 0% by weight of a monomer copolymerizable therewith, and is preferably a conjugated diene monomer. 10 to 90% by weight of a monomer and 90 to 10% by weight of a monomer copolymerizable therewith. The weight average molecular weight (measured by gel permeation chromatography and calculated in terms of standard polystyrene) is not particularly limited, but is usually 5,000 to 500,000.
[0017]
The solid content concentration of the latex of such a conjugated diene polymer is not particularly limited, but is usually 2 to 70% by weight, preferably 5 to 60% by weight. The solid content concentration can be appropriately adjusted by a known method such as a blending method, a dilution method, and a concentration method.
[0018]
In the present invention, the step (A) of hydrogenating carbon-carbon unsaturated bonds of a conjugated diene polymer latex in a latex of the polymer is performed as follows.
[0019]
The hydrogenation catalyst containing a platinum group element used in the step (A) is a water-soluble or water-dispersible platinum group element compound, and specifically, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum Is a compound of Such a hydrogenation catalyst is dissolved or dispersed in the above-mentioned latex without being supported on a carrier and subjected to a hydrogenation reaction. As the hydrogenation catalyst, a palladium or rhodium compound is preferable, and a palladium compound is particularly preferable. Further, two or more platinum group element compounds may be used in combination, but also in this case, it is preferable to use a palladium compound as a main catalyst component.
[0020]
The palladium compound is not particularly limited as long as it is water-soluble or water-dispersible, preferably water-soluble, and has hydrogenation catalytic activity. Usually, a palladium compound having a valency of II or IV is used, and its form is a salt or a complex salt.
[0021]
Examples of the palladium compound include: organic acid salts such as palladium acetate, palladium formate, and palladium propionate; inorganic acid salts such as palladium nitrate and palladium sulfate; halogens such as palladium fluoride, palladium chloride, palladium bromide, and palladium iodide Inorganic palladium compounds such as palladium oxide and palladium hydroxide; organic palladium compounds such as dichloro (cyclooctadiene) palladium, dichloro (norbornadiene) palladium and dichlorobis (triphenylphosphine) palladium; sodium tetrachloropalladate, hexachloropalladium acid Halogenated salts such as ammonium; complex salts such as potassium tetracyanopalladate; and the like.
Among these palladium compounds, organic or inorganic acid salts such as palladium acetate, palladium nitrate, and palladium sulfate; palladium chloride; halide salts such as sodium tetrachloropalladate and ammonium hexachloropalladate; Palladium, palladium nitrate and palladium chloride are more preferred.
[0022]
Examples of the rhodium compound include halides such as rhodium chloride, rhodium bromide and rhodium iodide; inorganic acid salts such as rhodium nitrate and rhodium sulfate; rhodium acetate, rhodium formate, rhodium propionate, rhodium butyrate, rhodium valerate and naphthenic acid. Organic acid salts such as rhodium and rhodium acetylacetonate; rhodium oxide; rhodium trihydroxide; and the like.
[0023]
Such a compound of the platinum group element can be obtained from a commercial product, or can be prepared and used by a known method. The method for dissolving or dispersing the compound of the platinum group element in latex is not particularly limited, and a method of directly adding the compound to the latex, a method of dissolving or dispersing the compound in water, and the like are exemplified. In the latter method, for example, when an inorganic acid such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, bromic acid, perchloric acid, and phosphoric acid; a sodium salt and a potassium salt of the inorganic acid; an organic acid such as acetic acid; Is improved in some cases, which is preferable.
[0024]
The production method of the present invention uses a hydrogenation catalyst as described above dissolved or dispersed in a latex of a conjugated diene-based polymer to efficiently advance the hydrogenation reaction in a latex state. When the reaction is performed under basic conditions, the reaction efficiency is further improved, and the amount of catalyst used can be reduced. Such basic conditions are not particularly limited as long as the pH of the hydrogenation reaction liquid (latex) measured by a pH meter is more than 7, preferably 7.2 to 13, more preferably 7.5 to 12. 0.5, and more preferably 8.0 to 12.
[0025]
The basic compound for making the hydrogenation reaction solution basic is not particularly limited, and examples thereof include an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, ammonia, an ammonium salt compound, and an organic amine compound. Preferred are alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds.
[0026]
Examples of the alkali metal compound include hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide; carbonate compounds such as lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate; and lithium carbonate, sodium hydrogen carbonate, and potassium hydrogen carbonate. A bicarbonate compound is preferably used, and more preferably an alkali metal hydroxide.
As the alkaline earth metal compound, hydroxides, carbonate compounds and bicarbonate compounds of alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium and barium are preferably used, and more preferably hydroxide.
Examples of the ammonium salt compound include ammonium carbonate and ammonium hydrogen carbonate.
Examples of the organic amine compound include triethylamine, ethanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, pyridine, hexamethylenediamine, dodecamethylenediamine, xylylenediamine, and the like.
[0027]
These basic compounds can be used as they are, or can be used after being diluted or dissolved with water or an organic solvent such as alcohol. The basic compounds may be used alone or in combination of two or more, and the amount used may be appropriately selected so that the hydrogenation reaction solution exhibits basicity. Further, the method of adding the basic compound to the hydrogenation reaction solution is not particularly limited, and for example, a method of adding the basic compound to the latex in advance before adding the hydrogenation catalyst to the hydrogenation reaction solution. And a method of adding a basic compound after the start of the hydrogenation reaction.
[0028]
Further, a catalyst stabilizer can be used for the purpose of maintaining the stability of the platinum group element compound in the latex. Specific examples of the catalyst stabilizer include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, sodium polyacrylate, sodium polyphosphate, gelatin, albumin, protalbic acid, and risalbic acid. Among these, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol and sodium polyacrylate are particularly preferred.
[0029]
The temperature of the hydrogenation reaction is usually 0 ° C to 200 ° C, preferably 5 ° C to 150 ° C, more preferably 10 to 100 ° C. An excessively high reaction temperature is not desirable because side reactions such as hydrogenation of a nitrile group may occur. On the other hand, if the reaction temperature is excessively low, the reaction rate decreases, which is not practical.
The pressure of hydrogen is usually 0.1 Mpa to 20 MPa, preferably 0.1 Mpa to 15 MPa, and more preferably 0.1 Mpa to 10 MPa. The reaction time is not particularly limited, but is usually 30 minutes to 50 hours.
[0030]
According to the production method of the present invention, particularly the hydrogenation reaction under basic conditions, the hydrogenation reaction proceeds rapidly despite the reaction in a latex state. The hydrogenation rate of the obtained hydrogenated conjugated diene polymer (the ratio of hydrogenated carbon-carbon double bonds to the total number of carbon-carbon double bonds present in the polymer before the reaction) is determined by the above-described various types. By appropriately changing the reaction conditions, it can be arbitrarily controlled in the range of 1 to 100%. The hydrogenation rate represented by the iodine value is preferably 120 or less.
[0031]
In the present invention, the step (B) of forming a water-insoluble complex by complexing a platinum group element with a complexing agent is performed as follows.
[0032]
In the step (B), the platinum group element in the platinum group element compound present in the aqueous medium or the polymer particles of the latex of the conjugated diene polymer after the completion of the hydrogenation reaction is complexed with a complexing agent. To form a water-insoluble complex. The complex forms as a precipitate in the latex.
[0033]
The complexing agent is preferably added to the latex after completion of the hydrogenation reaction in the form of a powder, a solution or a dispersion. Specifically, the complexing agent is brought into contact with the platinum group element compound by stirring, mixing, or the like to form a complex. The complex precipitates in the latex, but in order to grow or agglomerate to a particle size larger than the polymer particles, it is preferable to perform steps of stirring under heating, followed by standing, and cooling. The latex pH at the time of complex formation is preferably adjusted to about 8 to 10.5.
[0034]
The complexing agent is not particularly limited as long as it forms a water-insoluble complex with a platinum group element, but a complexing agent which forms a water-insoluble complex having strong cohesion is preferable. Specifically, for example, an oxime compound is mentioned, and a dioxime compound is preferable from the viewpoint of the strength of complex formation power, and α, β-alkanedione dioxime such as dimethylglyoxime and cyclohexanedionedioxime is more preferable. Among them, dimethylglyoxime is most preferred. The amount of the complexing agent to be used is generally 1 to 50 times, preferably 2 to 30 times, the mole of the platinum group element contained in the used catalyst.
[0035]
In the present invention, before or simultaneously with the step (B), the oxidation treatment is preferably carried out by bringing a reduced catalyst present in the system after the completion of the hydrogenation reaction into contact with an oxidizing agent. By performing the oxidation treatment, the complex is more easily generated in the step (B).
[0036]
The oxidizing agent is not particularly limited as long as it has catalytic oxidizing ability, and examples thereof include air (oxygen); peroxides such as hydrogen peroxide, peracetic acid, and perbenzoic acid; and the like. Hydrogen peroxide, more preferably hydrogen peroxide.
The amount of these oxidizing agents to be used is not particularly limited, but is 1 to 100 times, preferably 3 to 50 times the mol of the platinum group element contained in the catalyst used for the hydrogenation reaction. The contact temperature is usually 0 to 100 ° C, preferably 50 to 95 ° C, more preferably 70 to 90 ° C. The contact time is usually 10 minutes to 20 hours, preferably 30 minutes to 10 hours.
The method of contact between the catalyst and the oxidizing agent is not uniform depending on the type of the oxidizing agent, but when air is used as the oxidizing agent, a method of continuously blowing air into the reaction mixture in an open state; A method in which the atmosphere in the gas phase of a certain reaction mixture container is air and the reaction mixture is stirred. When hydrogen peroxide is used, it may be added to the reaction mixture and stirred.
[0037]
In the present invention, the step (C) of separating a water-insoluble complex of a platinum group element is performed as follows. That is, the reaction mixture containing the insoluble complex of the platinum group element precipitated and formed in the latex in the step (B) is filtered using a filtration device having a plurality of filter elements to separate the insoluble complex from the reaction mixture. .
[0038]
The filtration device used in the step (C) includes a plurality of filter elements housed in a sealable housing. The “filter element” refers to the entirety of a member having a “filtration” function of a filtration device, such as a case where only a filter medium is used or a case where a filter medium and a filter plate are used.
[0039]
The filter device preferably has a filter element having a cylindrical or hollow disk shape, and the number thereof is preferably 5 or more, more preferably 10 or more. When the shape of the filter element is cylindrical or disk-shaped, and the filtration device has the above-mentioned number of the filter elements, the filtration area is increased and the filtration speed is improved.
[0040]
The filter element of the filtration device used in the present invention has a structure that allows passage of the hydrogenated conjugated diene polymer latex of the reaction mixture of step (B) but does not allow passage of the water-insoluble complex. Specifically, a filter medium having pores of such a size is used. Examples of the material include natural fibers, synthetic fibers, metals, synthetic resins, and ceramics. These filter media may be used in combination.
The filter plate of the filter element is preferably made of metal or synthetic resin from the viewpoint of strength and the like. The metal is preferably stainless steel, and the synthetic resin is preferably reinforced polypropylene resin, polyvinylidene fluoride resin, polyphenylene sulfide, or the like.
[0041]
It is preferable that the housing of the filtration device is open to the outside only with a housing hole for introducing a substance to be filtered and for extracting a filtrate. It is preferable that a pipe or the like from the outside of the housing is directly connected to the housing hole.
In the above-mentioned filtration device, the reaction mixture, which is a substance to be filtered, is filled into the housing from the housing hole through the pipe. The inside of the housing is pressurized by filling the reaction mixture, the reaction mixture is filtered when passing through the filter element, and the filtrate (latex) is taken out. Then, the water-insoluble complex of the platinum group element is captured on the filter element.
[0042]
Examples of the above-mentioned filtration device include a filtration device generally known as a pressurized filter, such as a fundaback filter or a leaf filter.
[0043]
In the present invention, it is preferable to pre-coat the filter element with a filter aid such as diatomaceous earth in order to perform efficient filtration without clogging. Specifically, a suspension of the filter aid is filled in the housing before the supply of the substance to be filtered, and the suspension is filtered to form a precoat layer of the filter aid on the filter element.
[0044]
The insoluble complex of the platinum group element captured on the filter element is blown off from the filter element by passing air or the like through the filter element in a direction opposite to the filtration direction, and can be recovered together with the filter aid.
[0045]
In the production method of the present invention, in particular, as a result of employing the separation step (C) of the hydrogenation catalyst containing the platinum group element as described above, the hydrogenated conjugated diene-based polymer from which the platinum group element compound is almost completely removed is obtained. Latex can be obtained. The recovery rate of the platinum group element can be 90% or more based on the platinum group element used in the hydrogenation reaction, and can be 95% or more if conditions are selected. The content (residual amount) of the platinum group element in the latex is usually 200 ppm or less. In addition, if the amount of the catalyst is reduced by a reaction under basic conditions or the like, a hydrogenated conjugated diene-based polymer latex having a platinum group element content of 100 ppm or less per polymer can be obtained.
[0046]
Further, in order to separate a hydrogenated polymer rubber from the hydrogenated conjugated diene-based polymer latex obtained by the production method of the present invention into a rubber product, a method generally used in industry may be appropriately employed. . For example, a polymer latex is added with a coagulant such as aluminum sulfate, magnesium sulfate, and calcium chloride to obtain a crumb, and, if necessary, washed with water, and then drained, dried with hot air, dried under reduced pressure, or subjected to a drying step such as extrusion drying. Thus, a hydrogenated conjugated diene polymer rubber can be obtained.
[0047]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Parts and% in these examples are by weight unless otherwise specified.
[0048]
The hydrogenation rate of the hydrogenated conjugated diene polymer was measured by proton NMR. The amount of palladium in the hydrogenated conjugated diene polymer rubber was measured by atomic absorption spectrometry after a part of the hydrogenated polymer rubber was carbonized / ashed at 600 ° C., dissolved in sulfuric acid. Since the hydrogenated polymer rubber whose palladium amount was measured was obtained by concentrating and drying the entire amount of the hydrogenated polymer latex using a rotary evaporator, the amount of palladium contained in the polymer latex and the rubber was the same. It is.
[0049]
Example 1
An autoclave was charged sequentially with 2 parts of potassium oleate, 180 parts of ion-exchanged water, 37 parts of acrylonitrile, and 0.5 part of t-dodecyl mercaptan. After the inside of the reactor was replaced with nitrogen, 63 parts of butadiene were sealed. The reactor was cooled to 10 ° C., and 0.01 part of cumene hydroperoxide and 0.01 part of ferrous sulfate were added. Next, the reactor was stirred for 16 hours while maintaining the reactor at 10 ° C., and the contents were thoroughly mixed and polymerized. Thereafter, a 10% aqueous solution of hydroquinone was added into the reactor to terminate the polymerization. The polymerization conversion was 90%. Unreacted monomers were removed from the polymerization reaction solution to obtain an acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR) latex to be subjected to a hydrogenation reaction.
[0050]
Polyvinylpyrrolidone having a weight average molecular weight of 5,000 was added to 300 L of a palladium catalyst acidic aqueous solution obtained by adding 5-fold molar equivalent of nitric acid to palladium acetate (the used amount is 800 ppm in the ratio of Pd metal / NBR) to palladium. 5 times by weight. Further, a potassium hydroxide aqueous solution was added to prepare a catalyst aqueous solution A having a pH of 9.0.
[0051]
The total amount of 400 L of the NBR latex (solid content: 120 kg) and the total amount of the aqueous catalyst solution A adjusted to a total solid concentration of 30% were charged into an autoclave equipped with a stirrer, and nitrogen gas was flown for 10 minutes to remove dissolved oxygen in the latex. After the inside of the system was replaced with hydrogen gas twice, 3 MPa of hydrogen was pressurized. The contents were heated to 50 ° C. and reacted for 6 hours to obtain a hydrogenated NBR reaction mixture in a latex state.
[0052]
24 L of 30% hydrogen peroxide solution was added to the reaction mixture in the latex state, followed by stirring at 80 ° C. for 2 hours (oxidation treatment). Next, the pH of the reaction mixture (latex) was adjusted to 9.5, and dimethylglyoxime equivalent to 5 times the molar amount of palladium contained in the catalyst aqueous solution A was added as powder. Then, when the mixture was heated to 80 ° C. and stirred for 5 hours, insolubles were precipitated in the latex.
[0053]
The reaction mixture containing the insolubles was filtered using a Fundabac filter (manufactured by Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd., trade name: FUNDABAC, see FIG. 1). The fundaback filter has a large number of tubular filter elements 1 (16 to 218 depending on the model) in a sealable housing 2. Each filter element 1 has a tubular filter plate covered with a filter cloth 7, and the tubular filter plate comprises a candle piece 5 through which filtrate passes and a riser pipe 6 at the center where the filtrate collects. (See FIG. 2).
The filter element was precoated with radiolite (diatomaceous earth) suspension, and then filtered under pressure.
The obtained white filtrate was concentrated under reduced pressure by a rotary evaporator to obtain solid hydrogenated NBR. The hydrogenation rate of the hydrogenated NBR was 93%. The amount of palladium in the hydrogenated NBR was 40 ppm. Further, the amount of palladium lost due to leakage at the time of filtration or adhesion to the housing wall was only 1% of the amount used for the hydrogenation reaction.
[0054]
Example 2
The same operation as in Example 1 was performed except that the filtration was performed using a leaf filter (manufactured by Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd.) as a filtration device. The leaf filter has twelve disc-shaped filter elements, which are attached to a cylindrical core passing through a central portion. One end of the cylindrical core is closed, and the other end is opened to the outside through the wall of the housing. Each of the filter element mounting portions has at least one core hole, and the filtrate filtered by the filter element is used for filtering. It is structured to be collected and taken out. Each filter element has a stainless steel wire mesh as a filter medium. Precoating with radio light was performed in the same manner as in Example 1. The time required to obtain the same amount of filtrate as in Example 1 was the same as in Example 1.
The amount of palladium in the obtained hydrogenated NBR was 40 ppm. In addition, the amount of palladium lost due to leakage at the time of filtration or adhesion to the housing wall surface was 3% of the amount used for the hydrogenation reaction.
[0055]
Comparative Example 1
The same operation as in Example 1 was performed except that the filtration was performed using a membrane filter (manufactured by Millipore) having only one filter element covered with a polytetrafluoroethylene membrane as a filtration device. No pre-coating with radio light was performed.
Although the amount of palladium in the obtained hydrogenated NBR was 40 ppm, the filter element was replaced once because clogging occurred during filtration. The time required to obtain the same amount of filtrate as in Example 1 was twice as long as that in Example 1. As a result, the loss of palladium was 15% of the amount used for the hydrogenation reaction.
[0056]
As is clear from Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, when filtration is performed using a membrane filter having only one filter element, the filtration speed decreases, clogging occurs, and catalyst loss also occurs. large. In contrast, it was confirmed that when filtration was performed using a filtration device having a plurality of filter elements, the used catalyst could be efficiently separated without loss, and a polymer having a small residual amount of palladium was obtained.
[0057]
【The invention's effect】
According to the method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer latex of the present invention, since a non-supported (homogeneous) hydrogenation catalyst dissolved or dispersed in water is used, the catalyst for the conjugated diene polymer in the latex is used. And the hydrogenation reaction proceeds rapidly. Then, the used catalyst is a water-insoluble complex, and by using this as a filter having a plurality of filter elements, efficient filtration and recovery can be achieved, and a production process having high practical value in industry can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of one filtering device that can be used in the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic view of a filter element of the filtration device of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filter element 2 Housing 3 Stock solution inlet 4 Filtrate outlet 5 Candle piece 6 Riser pipe 7 Filter cloth 8 Precoat layer

Claims (4)

共役ジエン系重合体のラテックス中に、白金族元素を含有する水素化触媒を溶解又は分散させて該重合体の炭素−炭素不飽和結合を水素化する工程(A);前記白金族元素を錯化剤により錯化して水不溶性錯体を形成する工程(B);前記水不溶性錯体を複数のフィルタエレメントを有するろ過装置を用いてろ過して水素化反応混合物から分離する工程(C);を少なくとも含むことを特徴とする水素化共役ジエン系重合体ラテックスの製造方法。Dissolving or dispersing a hydrogenation catalyst containing a platinum group element in a latex of a conjugated diene polymer to hydrogenate carbon-carbon unsaturated bonds of the polymer (A); (B) forming a water-insoluble complex by complexing with a reagent; and (C) separating the water-insoluble complex from the hydrogenation reaction mixture by filtration using a filtration device having a plurality of filter elements. A method for producing a hydrogenated conjugated diene-based polymer latex, comprising: 筒状又は中空の円盤状であるフィルタエレメントが、密閉可能なハウジング内に収納されている請求項1記載の製造方法。The method according to claim 1, wherein the filter element having a tubular or hollow disk shape is housed in a sealable housing. ろ過装置が、フンダバックフィルタ又はリーフフィルタである請求項1又は2記載の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the filtration device is a fundabag filter or a leaf filter. フィルタエレメントにろ過助剤をプレコートしてろ過を行う請求項1〜3記載の製造方法。The production method according to claim 1, wherein the filtration is performed by pre-coating the filter element with a filter aid.
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