JP2017537189A - 改善された高圧フリーラジカル重合のための潤滑剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2014年11月13日に提出され、かつ参照により本明細書に組み込まれる米国仮出願第62/079,345号の利益を主張するものである。
A)油と、
B)以下の化合物i)〜iv)
iv)化合物1〜3のうちの2つ以上の組み合わせ、
より選択される少なくとも1つの化合物と、を含む組成物であって、
該組成物が、アルコールを除きかつ上記化合物2以外の非芳香族極性化合物を1.0重量パーセント以下(前記組成物の重量に基づいて)含み、非芳香族化合物が1.00デバイ以上の双極子モーメントを有する、組成物を提供する。
A)油と、
B)以下の化合物i)〜iv)
iv)化合物1〜3のうちの2つ以上の組み合わせ、
より選択される少なくとも1つの化合物と、を含む組成物であって、
該組成物が、アルコールを除きかつ上記化合物2以外の非芳香族極性化合物を1.0重量パーセント以下、さらには0.5重量パーセント以下、さらには0.2重量パーセント以下、さらには0.1重量パーセント以下(組成物の重量に基づいて)含み、非芳香族化合物が1.00デバイ以上、さらには1.10以上、さらには1.20以上、さらには1.30以上の双極子モーメントを有する、組成物を提供する。
a)往復運動装置(例えば、加圧ポンプまたは圧縮機)、
b)回転装置(例えば、回転アジテータ)、
c)またはそれらの組み合わせ、
より選択される少なくとも1つの構成要素と、を含む反応器系内で、重合することを含み、発明の組成物が少なくとも1つの構成要素に注入される。
発明の組成物は、少なくとも以下の、
A)油と、
B)以下の化合物i)〜iv)
iv)化合物1〜3のうちの2つ以上の組み合わせ、
とを含み、該組成物は、アルコールを除きかつ上記化合物2以外の非芳香族極性化合物を1.0重量パーセント以下、さらには0.5重量パーセント以下、及びさらには0.2重量パーセント以下、及びさらには0.1重量パーセント以下(組成物の重量に基づいて)含み、非芳香族極性化合物が1.00デバイ以上、さらには1.10以上、さらには1.20以上、さらには1.30以上の双極子モーメントを有する。
より選択される。
より選択される。
より選択される。
「高圧重合プロセス」という用語は、本明細書で使用される場合、単独及びまたは共重合が、典型的には少なくとも100MPa(例えば、100MPa〜500MPa)の高圧かつ高温(例えば、100〜400℃)条件で行われるフリーラジカル重合プロセスを指す。エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸などの不飽和カルボン酸との高分子量の通常固体のコポリマーが良く知られる(例えば、米国特許第3,132,120号を参照されたい)。
本発明のプロセスはフリーラジカル重合プロセスである。一般的に使用されるフリーラジカル開始剤は、パーエステル、パーケタール、パーオキシケトン、過炭酸塩、及び環状多官能過酸化物などの有機過酸化物を含む。これらの有機過酸化物開始剤は、重合可能なモノマーの重量に基づいて、典型的には0.005〜0.2重量パーセントの従来量で使用される。他の好適な開始剤としては、アゾジカルボキシルエステル、アゾジカルボキシルジニトリル、及び1,1,2,2−テトラメチルエタン誘導体、ならびに所望の動作温度範囲においてフリーラジカルを形成することができる他の構成要素が挙げられる。過酸化物は、典型的には、好適な溶媒中、例えば、炭化水素溶媒中の希釈溶液として注入される。
連鎖移動剤またはテロゲンは、重合プロセスにおけるメルトインデックスを制御するために使用される。連鎖移動は、成長するポリマー鎖の終了、故にポリマー物質の最終的な分子量を制限することに関与する。連鎖移動剤は、典型的には、成長するポリマー鎖と反応し、鎖の重合反応を止めて、新しいポリマー分子の成長を開始する水素原子ドナーである。これらの薬剤は、飽和炭化水素または不飽和炭化水素から、アルデヒド、ケトン、またはアルコールまで、多くの異なる種類のものであり得る。選択された連鎖移動剤の濃度を制御することにより、ポリマー鎖の長さ、ひいては分子量、例えば、数平均分子量Mnを制御することができる。Mnに関連しているポリマーのメルトフローインデックス(MFIまたはI2)は、同じように制御される。
一実施形態において、本発明のエチレン系ポリマーは、0.910〜0.960、より典型的には0.915〜0.950、及びさらにより典型的には0.920〜0.940グラム毎立方センチメートル(g/ccまたはg/cm3)の密度を有する。一実施形態において、本発明のエチレン系ポリマーは、190℃/2.16kgで10分当たり0.2〜5000グラム(g/10分)、さらには190℃/2.16kgで10分当たり0.5〜2000グラム(g/10分)、さらには190℃/2.16kgで10分当たり1.0〜1500グラム(g/10分)のメルトインデックス(I2)を有する。
1つ以上の添加剤が、発明のポリマーを含む組成物に添加され得る。好適な添加剤としては、安定剤;粘土、滑石、二酸化チタン、ゼオライト、粉末金属を含む有機または無機粒子、炭素線維、窒化ケイ素線維、鋼ワイヤまたはメッシュ、及びナイロンまたはポリエステルひもなどの有機または無機線維、ナノサイズ粒子、粘土などの充填剤;粘着付与剤、パラフィン系またはナフテレン系(napthelenic)油を含む油増量剤が挙げられる。
別段の記載、文脈からの黙示、または当該技術分野における慣習のない限り、すべての部分及びパーセントは重量に基づき、すべての試験方法は本開示の提出日時点で最新のものである。
密度:密度測定用の試料は、ASTM D 1928に従って調製する。ポリマー試料を、190℃及び30,000psi(207MPa)で3分間、次いで21℃及び207MPaで1分間押圧する。測定は、ASTM D792、方法Bを使用した1時間の試料押圧中に行う。
メルトインデックス:メルトインデックス、即ちI2(グラム/10分またはdg/min)を、ASTM D 1238、条件190℃/2.16kgに従って測定する。I10を、ASTM D 1238、条件190℃/10kgで測定する。
試薬
表1は、以下の研究に使用される試薬、供給元、及び各試薬の純度を列挙する。
清潔な窒素雰囲気ドライボックス内で、アクリル酸(AA)、さらに阻害剤(PTZまたは4−HT)、油もしくは希釈剤を、40mlバイアル中、周囲温度で一緒に混合し、不活性物封止層付きのねじキャップで封止した。次いで、バイアルをドライボックスから取り出し、100℃に設定された加熱シェーカー内に入れた。毎10分、バイアルの内容物を、重合の何らかの徴候がないか観察した。混濁の視覚的外観によりポリマーが認められるとすぐに、実験を停止し、重合の時間を記録した。すべての場合において、阻害剤は、ドライボックス内、周囲温度で、油または希釈剤の添加前にアクリル酸と事前混合された。結果を、表2、3、及び4に示す。
図1は、オートクレーブ反応器、管形反応器、またはオートクレーブ及び管形反応器の両方の組み合わせ(図1内の反応器)を含む反応器系を有する高圧(共)重合プラントの一般的フロースキームを示す。ストリーム(1)は、新鮮なエチレン補給を表し、これは、一次圧縮機(一次)により、ブースター圧縮機(ブースター)の出口と一緒にストリーム(2)へと圧縮される。ストリーム(2)は、高圧セパレータ(HPS)からの高圧リサイクルストリーム(17)と組み合わされ、ハイパー圧縮機(ハイパー)の吸引口(複数可)へ供給される。ハイパーは、エチレンフィードストリームを、高圧反応器(反応器)へ供給するのに十分なレベルに圧縮する。描写はされないが、フロースキームはまた、ハイパー圧縮機の2つ以上の入口にわたるストリーム(2)及びストリーム(17)の部分組み合わせ及び/または分散を含み得る。
超高圧圧縮機(例えば、ハイパー圧縮機)は、酸及び/またはエステル基(例えば、アクリル酸)を含有する1〜4重量%のコモノマーを有するエチレンガスを、高圧リサイクル圧力から≧100MPaの反応器圧力まで圧縮する。超高圧圧縮機の吐出圧力は120MPaである。本明細書に記載されるような発明の組成物を、≧5lbs/時(例えば、25lbs/時)で、高圧で、超高圧圧縮機の各シリンダのパッキン潤滑ポートに継続的にポンプ注入する。圧縮機全体の潤滑速度は、例えば、およそ25lbs/時である。本発明の組成物は、パッキンセット内でコモノマーと密接に接触しており、それらの領域でのコモノマーの自己重合を防ぐ。パッキンセット内のコモノマーのポリマー形成の低減に起因して、シリンダ寿命が増大する。
超高圧反復運動、容積式ポンプを使用して、酸及び/またはエステル基(例えば、アクリル酸)を含有するコモノマーを、反応器圧力≧100MPaでハイパー圧縮機の下流に注入する。本明細書に記載されるような発明の組成物を、≧5lbs/時(例えば、25lbs/時)で、高圧で、容積式ポンプの各シリンダのシールへ継続的にポンプ注入する。本発明の組成物は、ポンプシール内にあるコモノマーと密接に接触しており、シール領域内の自己重合を防ぐ。シール内のポリマー蓄積の低減に起因して、ポンプシール寿命が増大する。
アジテータを使用して、圧力≧100MPaで動作される高圧反応器中の反応器内容物を混合する。アジテータは、モータ、へら付き撹拌シャフト、及び軸受アセンブリからなる。本明細書に記載されるような組成物を、≧5lbs/時(例えば、25lbs/時)で、撹拌シャフト上の軸受ケーシングに継続的にポンプ注入する。本発明の組成物は、酸及び/またはエステル基(例えば、アクリル酸)を含有するコモノマーと密接に接触しており、これらの領域内のポリマー蓄積を防ぐ。軸受内のポリマー蓄積の低減に起因して、軸受寿命が増大する。
Claims (20)
- 少なくとも
A)油と、
B)以下の化合物i)〜iv)
iv)化合物1〜3のうちの2つ以上の組み合わせ、
より選択される少なくとも1つの化合物と、を含む組成物であって、前記組成物が、アルコールを除きかつ上記化合物2以外の非芳香族極性化合物を1.0重量パーセント以下(前記組成物の重量に基づいて)含み、前記非芳香族化合物が1.00デバイ以上の双極子モーメントを有する、組成物。 - 前記化合物が、前記油の重量に基づいて、5〜60,000ppmの量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記油及び化合物が、前記組成物の重量に基づいて、前記組成物の99.0重量パーセント以上を構成する、請求項1または請求項2に記載の組成物。
- エチレン系インターポリマーを調製するためのプロセスであって、前記プロセスが、エチレンと酸及び/またはエステル基を含有する少なくとも1つのコモノマーとを含む混合物を、100MPa以上の圧力で、少なくとも1つのフリーラジカル開始剤の存在下で、かつ少なくとも1つの反応器と、以下
a)往復運動装置、
b)回転装置、
c)またはそれらの組み合わせ、
より選択される少なくとも1つの構成要素と、を含む反応器系内で、重合することを含み、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物が、前記少なくとも1つの構成要素に注入される、プロセス。 - 前記重合の間、前記組成物が前記少なくとも1つの構成要素に継続的に注入される、請求項5のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記組成物が5〜100lbs/時の速度で注入される、請求項6に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つの構成要素が往復運動装置である、請求項5〜7のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記往復運動装置がハイパー圧縮機である、請求項8に記載のプロセス。
- 前記ハイパー圧縮機内の吐出圧力が100MPa〜400MPaである、請求項9に記載のプロセス。
- 前記組成物が1つ以上の注入点で前記ハイパー圧縮機に注入される、請求項5〜10のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記コモノマーが、アクリル酸、エチレンアクリレート、またはそれらの組み合わせより選択される、請求項5〜11のいずれか一項に記載のプロセス。
- エチレンと酸及び/またはエステル基を含有する少なくとも1つのコモノマーとを含む混合物の重合において使用される往復運動装置及び/または回転装置内のポリマー蓄積を低減するためのプロセスであって、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物を前記往復運動装置及び/または回転装置に注入することを含む、プロセス。
- 前記重合の間、前記組成物が前記往復運動装置及び/または回転装置に継続的に注入される、請求項13に記載のプロセス。
- 前記組成物が2〜150lbs/時の速度で注入される、請求項14に記載のプロセス。
- 前記組成物が往復運動装置に注入される、請求項13〜15のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記往復運動装置がハイパー圧縮である、請求項16に記載のプロセス。
- 前記組成物が1つ以上の注入点で前記ハイパー圧縮機に注入される、請求項13〜17のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ハイパー圧縮機内の前記吐出圧力が100MPa〜400MPaである、請求項13〜18のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記コモノマーが、アクリル酸、エチレンアクリレート、またはそれらの組み合わせより選択される、請求項13〜19のいずれか一項に記載のプロセス。
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