JP2015508329A - 強酸性触媒組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
%−wは、重量パーセントである;
Cは、摂氏度である;
DIは、脱イオン化である;
DVBは、ジビニルベンゼンである;
DWCは、meq/gでの乾燥重量容量である;
eqは、当量である;
ETBEは、エチルtertブチルエーテルである;
gは、グラムである;
kgは、キログラムである;
Lは、リットルである;
LHSVは、液空間速度である;
meqは、ミリ当量である;
MHCは、水分保有能力である;
MIBCは、メチル−イソブチルカルビノールである;
MIBKは、メチルイソブチルケトンである;
mlは、ミリリットルである;
MPaは、メガパスカルである;
psiは、ポンド毎平方インチである;
rpmは、回転毎分である;
sccmは、標準気体状態での平方センチメートルである;
t−は、tert−である;
TMPは、トリメチルペンタンである;
VCは、meq/mLでの体積容量である;
WCは、重量容量である;
WRCは、%での保水力である;および
WVCは、meq/mLでの湿潤体積容量である。
ガスクロマトグラフィー(GC)を使用して、混合物の揮発成分を分離した。分析すべき少量の試料をシリンジに抜き取った。シリンジ針をガスクロマトグラフの高温のインジェクタ入口に入れ、試料を注入した。インジェクタを成分の沸点より高い温度に設定し、そのためその混合物の成分は、そのインジェクタの内部でガスへと気化した。ヘリウムなどのキャリアガスがインジェクタの中を流れ、試料の気体成分をGCカラム上に押しやった。成分の分離が起こったのは、このカラム内である。そのGCカラム内で分子がキャリアガス(移動相)と高沸点液(固定相)間で分配される。
437.5グラムのDI水と、1.2グラムの50%NaOHと、1.7グラムのホウ酸と、8.0グラムの20%CATFLOC C溶液(Calgon Corp.)溶液と、0.9グラムのゼラチン(CAS番号9000−70−8)との水性懸濁混合物を、40℃の前記DI水に前記ゼラチンを溶解し、前記CATFLOC C溶液、NaOHおよび前記ホウ酸を添加し、そのホウ酸が溶解するまで撹拌することによって製造した。その水溶液のpHを、20重量パーセントNaOHで9.7と10.0の間に調整した。その懸濁混合物をステンレス鋼圧力反応器に投入した。154.5グラムのメチル−スチレンと、64.2グラムの63%DVB(DVB−63)と、219グラムのポロゲン(2,2,4−トリメチルペンタンまたはメチル−イソブチルカルビノールのいずれか)と、3.0グラムの75%過酸化ベンゾイルとの混合物の有機相をその圧力反応器に添加し、その後、それを窒素で7psiに加圧し、密封した。600マイクロメートルの平均粒径を生じさせるように攪拌機速度を調整した。25℃で30分の撹拌後、その反応器を70分にわたって79℃に加熱し、その後、79℃で135分間保持した。79℃で30分後、攪拌速度を25rpmまで増加させ、残りの時間そこで保持した。反応時間が完了し、反応器が室温に冷却した後、それを開封し、内容物をDI水で数回洗浄して懸濁混合物を除去した。オーバーヘッドスターラと蒸留ヘッドを装備した三つ口フラスコの中にそれらのビーズとそれらのビーズの2倍の体積の水とを入れ、その撹拌混合物を97℃に急速に加熱し、その後、その温度をゆっくりと沸点に上昇させ、さらなるポロゲンが留出しなくなるまでその沸点に温度を保つことにより、それらのビーズからポロゲンをストリップした。冷却後、ビーズをパンに注入し、フィルタースティックを使用して過剰な水を除去した。それらのビーズを一晩、50℃の乾燥オーブンに入れて、残存するポロゲンおよび水を除去した。乾いたビーズを篩にかけ、20メッシュと50メッシュの間の画分を保持した。
スチレンがメチル−スチレンの一部またはすべてと置き換わった、実施例1と同様の手法で、ポリマーを製造した。実施例は、a)58.5グラムメチル−スチレンおよび58.5グラムスチレン;b)29.3グラムのメチル−スチレンおよび87.8グラムのスチレン;ならびにc)117グラムのスチレンである。
tert−ブチルスチレンがメチル−スチレンと置き換わった、実施例1と同様の手法で、ポリマーを製造した。実施例は、a)117グラムt−ブチルスチレン、48.8グラムのDVB−63、および166グラムのいずれかのポロゲン;b)89.3グラムのt−ブチルスチレン、27.4グラムのスチレン、48.6グラムのDVB−63、および166グラムのポロゲン;ならびにc)44.8グラムのt−ブチルスチレン、72.2グラムのスチレン、48.6グラムのDVB−63、および166グラムのポロゲンである。
t−ブチルスチレンとスチレンの両方を含有するポリマーのもう1つの実施形態では、838.5グラムのDI水の水性相、160グラムの0.75重量パーセントカルボキシ−メチルメチル−セルロース溶液、および1.6グラムの65重量%重クロム酸ナトリウム溶液をステンレス鋼圧力容器に投入した。264.9グラムのスチレン、88.3グラムのt−ブチルスチレン、146.8グラムのDVB−63、1.25グラムの50重量%tert−ブチルペルオクトエート溶液、0.4グラムのtert−ブチルペルベンゾエート、および500グラムの2,2,4−トリメチルペンタンまたはメチルイソブチルカルビノールのいずれかをその反応器に添加した。3回、反応器を窒素で30psiに加圧して圧力を解放することによりその反応器から空気をパージし、反応器を密封した。600マイクロメートルの平均粒径を生じさせるように攪拌速度を調整した。25℃で30分の撹拌後、その反応器を120分にわたって80℃に加熱し、その後、80℃で720分間保持し、その後、60分にわたって110℃に加熱し、110℃で180分間保持した後、室温に冷却した。得られたビーズをDI水で数回洗浄して懸濁混合物を除去した。洗浄後、それらのビーズをパンに入れ、フィルタースティックを使用して過剰な水を除去し、その後、水およびポロゲンが蒸発してしまうまで数日間、それらのビーズを換気フード内に置いた。乾いたビーズを篩にかけ、20メッシュと50メッシュの間の画分を保持した。
オーバーヘッドスターラと添加漏斗を装備した三つ口フラスコに、50グラムの篩にかけたコポリマーおよび250mLの20%発煙硫酸(104%H2SO4)を室温で入れた。その温度を約60分にわたって120℃に上昇させ、その温度で180分間維持した。反応物を放置して冷却し、その後、水の滴下によって水和した。それらのスルホン化樹脂についての典型的な特性は、表1で見つけられる。
小型ステンレス鋼カラムに乾燥触媒ビーズと小直径の石英の混合物を充填した。触媒の石英に対する比を変化させて、イソブチレンの転化量を10%未満に保持した。そのカラムを60℃で維持した。カラムへのエタノールフローを開始し、温度および圧力が安定したら、イソブチレンをそのエタノールと混合し、ETBEの形成をGCによって追跡した。イソブチレンの相対転化レベルは、表1で見つけられる。
小さい密封ボトルの中で触媒lab転化を行い、その後、それを二次格納容器としてのより大きい二次ボトルの中に密封した。反応物を混合し、一次および二次格納ボトルを密封したら、換気フード内にある熱水浴を伴うオービタルシェーカに試料を入れた。試料を40℃で6時間振盪し、その後、一晩冷却した後、処理した。ボトルをシェーカから取り出し、まだ二次格納ボトル内にある間に漏れまたは破損について点検した。それらが安全な状態にあることが判明したら、二次ボトルを換気フード内で開き、主反応物を点検した。その反応混合物の試料をピペットで試料ボトルに移し、反応混合物のGC分析のためにラベルを貼った。反応後に判明した残留脂肪酸の百分率と比較する積分値、およびエステル化生成物についての転化率が報告された。
水中の樹脂の試料をステンレス鋼ボンベ内に密封し、24時間、205℃に加熱した。室温に冷却した後、樹脂を取り出し、イオン交換容量および含水量について分析した。その試験からの結果は、表4で見つけられる。Amberlyst(商標)35 WetおよびAmberlyst(商標)XE781は、The Dow Chemical Company、ミシガン州ミッドランドから得た。
攪拌機と加熱および冷却用のジャケットとを装備した1ガロンステンレス鋼反応器の中で重合を行った。712g DI水と、305g 1%カルボキシメチルメチルセルロースと、1.6g 60%重クロム酸ナトリウムとの水性相をその反応器に入れた。800g t−ブチルスチレンと、30.3g 63%ジビニルベンゼンと、2.5g t−ブチルペルオクトエートと、t−ブチルペルベンゾエートとのモノマー/開始剤相をその反応器に入れた。モノマー/開始剤相を攪拌機によって一定のサイズにした。反応器を窒素でバージし、密封した。温度プロファイルは、15時間80℃、続いて5時間110℃であった。そのポリマーをDI水で洗浄し、空気乾燥させた。追加の重合は、t−ブチルスチレンのスチレンに対する比を変えていた。ジビニルベンゼン濃度をおおよそ2.4モルパーセントで一定に保ち、80℃反応時間を7時間に短縮した。スルホン化を次のように行った。攪拌機と赤外線加熱ランプとを装備したガラス三つ口フラスコに50gのポリマーを入れた。400mLの96重量%硫酸をそのフラスコに入れ、攪拌機を開始させてポリマーをスラリー化した。20mLの二塩化エチレンをそのフラスコに添加し、30分間放置してポリマーを膨潤させた。その反応器を徐々に115℃に加熱し、115℃で2時間保持した。反応器を室温に冷却し、樹脂を3時間にわたって水で徐々に水和させた。その樹脂をDI水で逆洗し、分析した。表5に示すように、100%t−ブチルスチレン樹脂は、顕微鏡検査での未反応コアによって証明されるように、完全にはスルホン化されなかった。
14%の架橋密度を有する巨大網状t−ブチルスチレン・DVB架橋巨大網状スルホン化樹脂(t−Bu−DVB−Pd)にPdを含浸させた。ICPによって測定したところ樹脂中のPdのレベルは、該樹脂の乾燥ベースで2.0%−wであった。
同じレベルの架橋剤密度での比較強酸性巨大網状スチレン系樹脂に、該樹脂の乾燥ベースで2.0%−w PdまでPdを含浸させた。
実施例10および実施例11からの両方の樹脂を反応器に詰めた。この反応器は、30mLの樹脂を伴う連続フロー型反応器であった。樹脂を水素で24時間、1MPaで、100℃で事前調整して、Pdをゼロ価金属に還元した。2MPaの圧力および80℃の温度で、アセトンを1LHSV(時−1)でおよび水素を200sccmで流すことによって、反応を8時間実行した。ガスクロマトグラフィーを使用して、アセトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)およびイソプロパノール(IPA)分子を定量した。イソプロパノールは、望ましくない反応副生成物であり、MIBKは、反応の主生成物である。アセトン転化率、MIBK収率および選択性を表6に報告する。
Claims (6)
- 0〜98重量%ブチルスチレンと、
0〜80重量%ビニルトルエンと、
1〜98重量%のエチルビニルベンゼンを有する1.5〜25重量%ジビニルベンゼンと、
0〜80重量%スチレンと
を含む触媒。 - 前記ブチルスチレンが、前記触媒の少なくとも10重量%を構成し、前記ビニルトルエンが、前記触媒の0重量%を構成し、および前記ジビニルベンゼンが、前記触媒の1.8〜25重量%を構成する、請求項1記載の触媒。
- 前記ブチルスチレンが、前記触媒の0重量%を構成し、前記ビニルトルエンが、前記触媒の少なくとも10重量%を構成し、および前記ジビニルベンゼンが、前記触媒の1.8〜2.5重量%を構成する、請求項1記載の触媒。
- スルホン化ビーズを含む、請求項1に記載の触媒。
- 金属が含浸されている、請求項1に記載の触媒。
- 前記ブチルスチレンが、t−ブチルスチレンを含み、および前記ビニルトルエンが、パラ−ビニルトルエンを含む、請求項1に記載の触媒。
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