JP2014533774A - スチレン重合を制御及び阻害するアミン系添加剤組成物、及びそれを使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害するアミン系添加剤組成物に関する。芳香族ビニルモノマーはスチレンを包含する。
処理中のスチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合は、関心事項である。なぜならば芳香族ビニルモノマーの重合は意図しないポリマーの形成を引き起こし、最終生成物の歩留まりの損失をもたらし、プロセスを非効率にするからである。
発明の必要性:
したがって、効果的な添加剤組成物及びそれを使用する方法、その製造方法、及び前記組成物を利用することによりスチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する方法の必要性が依然として存在する。ここで、前記添加剤組成物は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合の実質的制御及び阻害に適しているだけではなく、ニトロオキシド類(即ちニトロキシル類)及び芳香族ニトロ化合物の低下したもしくは最小化した量を有する。
従って、効果的な添加剤組成物及びそれを使用する方法、並びにその製造方法及び前記組成物を使用することによるスチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する方法を提供することにより、本発明は、上に記載した既存の産業の問題に対する解決策を提供することを目的とする。ここで前記添加剤組成物は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合の実質的制御及び阻害に適しているだけではなく、ニトロオキシド類(即ちニトロキシル類)及び芳香族ニトロ化合物の低下したもしくは最小化した量を有する。
従って、本発明の主たる目的は、効果的な添加剤組成物及びそれを使用する方法、並びにその製造方法及び前記組成物を使用することによるスチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する方法を提供することである。ここで前記添加剤組成物は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合の実質的制御及び阻害に適しているだけではなく、ニトロオキシド類(即ちニトロキシル類)及び芳香族ニトロ化合物の低下したもしくは最小化した量を有する。
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択される。
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択され、従って本発明の組成物は経済的であるだけでなく、環境に優しい。
先行技術の上記の問題を克服すること、及び本発明の上記の課題を達成することを目的として、本発明者は、ある脂肪族アミンをニトロオキシド類(即ちニトロキシル類)及び芳香族ニトロ化合物を有する組成物に添加すると、ニトロオキシド類及び芳香族ニトロ化合物の重合制御及び阻害効率が実質的に向上するだけでなく、驚くべき且つ意外にも、ニトロオキシド類及び芳香族ニトロ化合物の実質的に低下した添加量において、組成物の実質的に低下した添加量において、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合が許容可能なレベルまで制御及び阻害されること、及びそのことは組成物を経済的なものにするとともに環境に優しいものにすることを見出した。
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択されるアミンを、
1個以上のニトロオキシド類(即ちニトロキシル類);及び
1個以上の芳香族ニトロ化合物
を有する組成物に添加すると、ニトロオキシド類及び芳香族ニトロ化合物の重合制御及び阻害効率が実質的に向上するだけでなく、驚くべき且つ意外にも、ニトロオキシド類及び芳香族ニトロ化合物の実質的に低下した添加量、及び前記アミンを有する前記組成物の実質的に低下した添加量において、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合が許容可能なレベルまで制御及び阻害されること、そのことは組成物を経済的なものにするとともに環境に優しいものにすることを見出した。
(a)1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物;及び
(b)1個以上の芳香族ニトロ化合物
を有する、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害するアミン系添加剤組成物であって、前記組成物はさらに1個以上の
(c)アミン類
を有することを特徴とし、
前記アミン類は、
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択される、添加剤組成物に関する。
a)前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)及び芳香族ニトロ化合物及び前記芳香族ニトロ化合物の混合物I) 約50乃至約99.5重量%;
b)前記アミン類II) 約0.5乃至約50重量%;
を有する。
(a)1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物;及び
(b)1個以上の芳香族ニトロ化合物
を有し、前記組成物はさらに1個以上の
(c)アミン類
を有することを特徴とし、
前記アミン類は、
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
からなるグループから選択され、前記組成物はモノマーの流れに添加される。
(a)1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物;及び
(b)1個以上の芳香族ニトロ化合物
を有する前記アミン系添加剤組成物で処理され、前記組成物はさらに1個以上の
(c)アミン類
を有することを特徴とし、前記アミン類は、
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
からなるグループから選択される。
(A)1個以上の前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物及び1個以上の前記芳香族ニトロ化合物を混合するステップ
を有し、前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物と前記芳香族ニトロ化合物との前記混合物は、さらに1個以上の
(B)前記アミン類
と混合されることを特徴とし、前記アミン類は
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択される。
主実験:
以下の実験において、蒸留したスチレンの計量された量及び添加剤を、温度計及び窒素もしくは空気入口を及び出口を備えた反応装置(管式装置もしくは丸底反応装置)内に取り込む。適切な撹拌を確実にするため、十分なN2もしくは空気フローを維持する。選択された持続時間(約2時間)、連続的窒素もしくは空気フロー下、反応装置の内容物を選択された温度(120℃もしくは135℃)に加熱する。その選択された持続時間後、反応装置を砕いた氷で10℃以下に冷却する。次いで反応装置の内容物を、メタノールを収容するビーカー内に注ぐ(メタノール沈殿)。得られた沈殿物を濾過し、メタノールを除去するため乾燥し、重さを量る。約1.5乃至2gの冷却した重合混合物に対して、約80gのメタノールを使用して、スチレン溶液中に形成したポリマーを沈殿させた。以下の表において、沈殿物の重さは、%形成ポリマーとして報告する。
実験1:
120℃で2時間加熱するための10gの蒸留したスチレンを有する管式装置で実施した場合の上記主実験の結果を表に示すが、重量比90:10,80:20,70:30,50:50,30:70及び20:80で使用されるニトロオキシドと芳香族ニトロ化合物との混合物100ppm添加量に関しては表1に、200,300及び400ppm添加量に関しては表2添加量に関しては表2に示す。ここでは、本発明のアミン及び比較目的のアミン1乃至25ppmが添加された。
表1において、100ppmとは、様々な比率90:10,80:20,70:30,50:50,30:70及び20:80におけるDNBP及び4HTの活性添加量であり、1,2,5,10,20及び25ppmの選択されたアミンが、その100ppmのDNBP及び4HTの混合物に添加される。
実験2:
本発明添加剤組成物の上の意外な利点に鑑み、上の主実験のさらなる実験を、連続的な窒素フロー下、2時間135℃に加熱するための10g蒸留スチレンを有する管式反応装置内で行った。その結果は表3に示す。
実験3:
上の主実験を空気下、2時間135℃に加熱するための10g蒸留スチレンを有する管式反応装置内で行った場合の結果を表4に示す。
実験4:
上の主実験を、10g蒸留スチレンを有する丸底反応装置内、及び2時間135℃に加熱するため、撹拌下窒素を連続的に流れさせるメカニカルスターラーを備えた反応装置内で行った場合の結果を表5に示す。この実験において、2時間後反応装置を冷却すると、混合物のほんの一部を試験管に取り、10℃未満に冷却する。上の意外な結果の確認について、比率90:10及び80:20のDNBP及び4HTに関してのみこの実験を行った。
実験5:
上の主実験を、100g蒸留スチレンを有する丸底反応装置内、及び2時間120℃に加熱する、メカニカルスターラーを備えた反応装置内で行った場合の結果を表6に示す。この実験において、2時間後反応装置を冷却すると、混合物のほんの一部を試験管に取り、10℃未満に冷却する。さらに10分間システムからN2をパージさせ、その後いかなるガスフローなしに、撹拌下、重合を実施する。
Claims (20)
- (a)1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物;及び
(b)1個以上の芳香族ニトロ化合物
を有する、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害するアミン系添加剤組成物であって、前記組成物はさらに1個以上の
(c)アミン類
を有することを特徴とし、
前記アミン類は、
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択される、添加剤組成物。 - 前記ヒドロキシアルキル第3アミンは、トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA);N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン)(Quadrol(登録商標));及びN,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン)(THEED)からなるグループから選択される、請求項1に記載の添加剤組成物。
- 前記第3アルキルアミンはトリス[N−ブチルアミン](TBA)である、請求項1もしくは2に記載の添加剤組成物。
- 前記ヒドロキシルアルキル第1アミンはモノエタノールアミン(MEA)である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物及び前記芳香族ニトロ化合物は重量比約99:1乃至約1:99で使用される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記組成物は、
a)前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物及び前記芳香族ニトロ化合物の混合物I) 約50乃至約99.5重量%;及び
b)前記アミン類II)約0.5乃至約50重量%
を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の添加剤組成物。 - モノマーの重量に基づき約0.01乃至約2000ppmの前記組成物を、芳香族ビニルモノマーの流れに添加する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物は、ジ−tert−ブチルニトロキシル、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オール、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オン、及びこれらの誘導体;並びにセバシン酸ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)、コハク酸ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)、アジピン酸ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)及びこれらの混合物を有するジニトロオキシド及び誘導体を有するグループから選択される、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物は、セバシン酸ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)及び1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オールもしくは4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(即ち4−ヒドロキシTempoもしくは4−HT)、及びこれらの混合物を有するグループから選択される、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物は、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オール(即ち4−ヒドロキシTempoもしくは4−HT)である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記芳香族ニトロ化合物は、そのニトロ基とともにフェノール基もしくはその誘導体を含む、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記芳香族ニトロ化合物は、4,6−ジニトロ−2−sec−ブチルフェノール(DNBP)及び4,6−ジニトロ−オルトクレゾールもしくは4,6−ジニトロ−2−ヒドロキシトルエン(DNOC)、及びこれらの混合物を有するグループから選択される、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記芳香族ニトロ化合物は、4,6−ジニトロ−2−sec−ブチルフェノール(DNBP)である、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 前記組成物はトリエタノールアミン(TEA)、N,N’−ジ−sec−ブチル−パラ−フェニレンジアミン(UOP5)、エチレンジアミン(EDA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、ジブチルアミン(DBA)、オクチルアミン、ジプロピルアミン(DPA)、及びジエタノールアミン(DEA)を有しない、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の添加剤組成物。
- 請求項1乃至14のいずれか一項に記載のアミン系添加剤組成物を添加することによる、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する方法であって、前記組成物は
(a)1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物;及び
(b)1個以上の芳香族ニトロ化合物
を有する、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害するアミン系添加剤組成物であって、前記組成物はさらに1個以上の
(c)アミン類
を有することを特徴とし、前記アミン類は、
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択される、方法。 - モノマーの重量に基づき約0.01乃至約2000ppmの前記組成物を、芳香族ビニルモノマーの流れに添加する、請求項15に記載の方法。
- スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害するため請求項1乃至14のいずれか一項に記載のアミン系添加剤組成物を使用する方法であって、前記組成物は
(a)1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物;及び
(b)1個以上の芳香族ニトロ化合物
を有し、前記組成物はさらに1個以上の
(c)アミン類
を有することを特徴とし、前記アミン類は、
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択され、
及び前記組成物はモノマーの流れに添加される、方法。 - モノマーの重量に基づき約0.01乃至約2000ppmの前記組成物を、芳香族ビニルモノマーの流れに添加する、請求項17に記載の方法。
- スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する、請求項1乃至14のいずれか一項に記載のアミン系添加剤組成物を製造する方法であって、当該方法は:
(A)1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物及び1個以上の芳香族ニトロ化合物を混合するステップ
を有し、
前記ニトロオキシド化合物(即ちニトロキシル)と前記芳香族ニトロ化合物との前記混合物はさらに1個以上の
(B)前記アミン類
と混合されることを特徴とし、前記アミン類は
(i)ヒドロキシアルキル第3アミン、
(ii)第3アルキルアミン、
(iii)ヒドロキシルアルキル第1アミン;及び
(iv)これらの混合物
を有するグループから選択される、方法。 - 前記1個以上のニトロオキシド化合物、前記1個以上の芳香族ニトロ化合物、及び前記1個以上のアミン類は個別に混合される、請求項19に記載の方法。
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