JP4123852B2 - Hydrogenation catalyst stabilizer, hydrogenation catalyst solution and preparation method thereof, hydrogenation reaction method - Google Patents

Hydrogenation catalyst stabilizer, hydrogenation catalyst solution and preparation method thereof, hydrogenation reaction method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素化触媒安定化剤、それを含む触媒溶液及びその調製方法、水素化触媒安定化剤を共存させた水素化反応方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
医農薬、石油化学製品、ポリマーなどを製造する化学工業において、各種化合物に含まれる炭素−炭素不飽和結合や炭素−窒素不飽和結合を水素化してその特性を改良等することが広く行われている。
【0003】
例えばポリマー分野では、共役ジエン系重合体の有用な改質手段として、該重合体の炭素−炭素二重結合を選択的にあるいは部分的に水素化する方法が公知であり、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体などの水素化共役ジエン系重合体が工業的規模で生産されている。
【0004】
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、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し、その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白金族元素を含有する触媒を担持させた担持型触媒を用いて水素化反応を行うプロセスが知られている。
【0005】
近年、上記のような担持型触媒を使用することなく有機溶媒可溶性の非担持型触媒を用いるプロセスや、上記のような工程を経ることなく、非担持型触媒を用い、乳化重合して得られるラテックス状態の共役ジエン系重合体を、直接的に水素化するプロセスについても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)。
【0006】
このような非担持型触媒を用いた水素化方法は、少ない触媒量で反応物の水素添加率を高めることができるものの、反応系に溶解又は分散させた水素化触媒が経時的に安定性を失い、反応条件等によっては触媒活性が低下するという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、共役ジエン系重合体の水素化物の製造において、用いる水素化触媒の触媒活性及び触媒溶液の貯蔵安定性を向上させること、ならびに水素化物の水素添加率を向上させることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、共役ジエン系重合体の水素化反応について検討を重ねた結果、水素化触媒溶液の調製の際に、該重合体の溶媒又は分散媒に可溶性又は分散性の特定分子量の特定の高分子化合物を触媒溶液に添加することにより、水素化触媒の触媒活性及び触媒溶液の貯蔵安定性が向上し、少ない触媒量で高水素添加率の水素化共役ジエン系重合体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
本発明によれば、
(1)共役ジエン系重合体の有機溶媒溶液又はラテックスに、白金族元素を含有する水素化触媒および重量平均分子量が1,000〜100,000のポリビニルピロリドン又はポリメチルビニルエーテルからなる水素化触媒安定化剤を含有する水素化触媒水溶液を添加し、該共役ジエン系重合体を水素化することを特徴とする水素化共役ジエン系重合体の製造方法;
(2)白金族元素がパラジウム又はロジウムである上記(1)の水素化共役ジエン系重合体の製造方法;
(3)水素化触媒水溶液が、水素化触媒の酸性水溶液を調製した後、該酸性水溶液に水素化触媒安定化剤を添加し、次いで、塩基性化合物を添加して得られた塩基性の水素化触媒水溶液である上記(1)又は(2)の水素化共役ジエン系重合体の製造方法;
(4)水素化反応を塩基性条件下で行う上記(1)〜(3)のいずれかの水素化共役ジエン系重合体の製造方法;
が提供される。
【0010】
【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の製造方法について詳述する。
【0011】
本発明の水素化触媒安定化剤は、共役ジエン系重合体の溶媒又は分散媒に可溶性又は分散性の高分子化合物からなることを特徴とする。共役ジエン系重合体の溶媒又は分散媒(以下まとめて媒体と略記することがある。)は、水系溶媒又は有機溶媒である。高分子化合物は、前記媒体に可溶性又は分散性(コロイド状のように安定な分散状態であることをいう。)のものであり、媒体中に凝集や析出を起こさせずに水素化触媒を溶解又は分散させる性能を有するものであ、具体的には水溶性高分子化合物である。高分子化合物の具体例は、ポリビニルピロリドン、ポメチルビニルエーテルである。
【0012】
また、これらの高分子化合物の分子量は、重量平均分子量(Mw)で、1,000〜100,000であり、好ましくは2,000〜50,000である。高分子化合物のMwがこの範囲にあると、触媒溶液の貯蔵安定性がより向上し、水素化反応における触媒活性が向上する。
【0013】
本発明の水素化触媒安定化剤は、医薬、農薬、工業薬品、石油、石油化学製品、ポリマー製品、油脂製品、食用油、潤滑剤、香料などの製造分野において、水素化反応を行う場合に広く適用でき、水素化触媒の触媒活性を高めてその使用量の低減をはかることができ、触媒溶液の貯蔵安定性を向上させることができる。
【0014】
上記水素化触媒安定化剤は、水素化触媒の中でも、非担持型の水素化触媒の安定化に好適であり、さらにその中でも、白金族元素を含有する水素化触媒の安定化に好適である。
【0015】
白金族元素としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金が挙げられ、水素化触媒はこれらの白金族元素を含有する化合物である。これらの中でも、触媒活性や入手容易性の観点からパラジウム化合物、ロジウム化合物が好ましく、パラジウム化合物がより好ましい。また、水素化触媒は、2種以上の白金族元素化合物を含んでいてもよいが、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。
【0016】
パラジウム化合物としては、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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
本発明の水素化触媒安定化剤は、水素化触媒と共に、水又は有機溶媒に溶解又は分散させ、予め水素化触媒溶液として調製し、水素化反応に供することができる。この場合において、該触媒溶液中の高分子化合物の濃度は、水素化触媒中の金属元素に対し、好ましくは0.5〜20重量倍、より好ましくは1〜10重量倍である。
【0020】
触媒溶液が水溶液である場合には、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、ナトリウム塩やカリウム塩などの金属塩;酢酸などの有機酸;などを共存させることにより、水素化触媒の水への溶解度が向上することがある。この場合において、触媒水溶液中の酸の濃度は、水素化触媒中の金属元素に対し、好ましくは1〜20倍モル倍、より好ましくは1〜10モル倍である。
【0021】
上記触媒水溶液は、調製後に、25℃にて1時間以上、好ましくは1日以上、より好ましくは14日以上静置しても、水素化触媒の凝集や析出が生じない。
【0022】
特に上記触媒水溶液の調製方法は、水素化触媒の酸性水溶液を調製する工程に次いで、前記水溶液に本発明の水素化触媒安定化剤を添加する工程を含むのが好ましい。
【0023】
本発明の水素化触媒安定化剤を、水素化触媒を溶解又は分散させた媒体中に存在させることにより、水素化対象化合物を高水素添加率で水素化することができる。すなわち、さらなる発明として、水素化触媒を溶解又は分散させた媒体中で、本発明の水素化触媒安定化剤の存在下に水素化対象化合物を水素化する水素化反応方法が提供される。該方法を適用することができる水素化反応としては、例えば、アセチレンのエチレンへの部分水素化、3−ヘキシン−1−オールのシス−3−ヘキセン−1−オールへの部分水素化などに代表されるアセチレン結合の炭素−炭素二重結合への水素化反応;ガソリンの水素化(ガソリンの品質改善)、ジイソブチレンからイソオクタンの製造、不飽和グリセリドから飽和グリセリドの製造、共役ジエン系重合体から水素化共役ジエン系重合体の製造などに代表される炭素−炭素二重結合の飽和結合への水素化反応;シクロペンタノンやシクロヘキサノンから対応するアルコールを製造するカルボニル基の水素化反応;ニトリル基やアゾメチン基(シッフ塩基)をアミノ基へ変換する水素化反応;などが挙げられる。
【0024】
水素化反応に際し、本発明の水素化触媒安定化剤は、反応系に直接添加してもよいが、前述の如く触媒溶液として予め調製しておいてから反応系に添加するのが好ましい。
【0025】
本発明の水素化反応方法は、上記した各種の水素化反応の中でも、水素化共役ジエン系重合体の製造方法に特に好ましく適用できる。
本発明の触媒安定化剤を用いた水素化反応方法の具体的な操作や条件等の具体的態様は、以下に共役ジエン系重合体の水素化反応を例にあげて説明する。
【0026】
共役ジエン系重合体は、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、従来公知の乳化重合法または溶液重合法により、好ましくは乳化重合法により製造される。
【0027】
前記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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
本発明の水素化反応が適用できる共役ジエン系重合体の具体例としては、ブタジエン重合体、イソプレン重合体、ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体、メタアクリロニトリル−ブタジエン共重合体、メタアクリロニトリル−イソプレン共重合体、メタアクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−メタアクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸メチル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体などが挙げられる。
本発明の方法は、上記共役ジエン系重合体の中でも、水素化共重合体の実用性等の観点から、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、メタアクリロニトリル−ブタジエン共重合体により好適に適用でき、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体に最も好適に適用できる。
【0031】
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。
【0032】
共役ジエン系重合体(原料)の調製法として好適な乳化重合法は、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、重合開始剤や分子量調整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。
【0033】
乳化重合により得られる共役ジエン系重合体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。
【0034】
本発明の水素化反応をラテックス状態で行う場合(以下、「ラテックス系水素化」ともいう。)は、反応効率の観点からラテックスの固形分濃度を10〜50重量%の範囲に調整することがより好ましい。
【0035】
本発明の水素化反応は、乳化重合により得られるラテックスを凝固・乾燥して得られる共役ジエン系重合体ゴムを、適当な有機溶媒に溶解した重合体溶液の状態でも行うこと(以下、「溶液系水素化」ともいう。)ができる。
この場合、ラテックスの凝固・乾燥は公知法を採用すればよいが、凝固して得られるクラムと塩基性水溶液とを接触させる処理工程を設けることにより、得られる共役ジエン系重合体ゴムをテトラヒドロフラン(THF)に溶解して測定される重合体溶液のpHが7超を呈するように改質することが好ましい。THFに溶解して測定される重合体溶液のpHは、好ましくは7.2〜12、より好ましくは7.5〜11.5、最も好ましくは8〜11の範囲である。このクラムと塩基性水溶液との接触処理により、溶液系水素化を速やかに進行させることが可能となる。
【0036】
溶液系水素化における共役ジエン系重合体の溶液濃度は、1〜70重量%、好ましくは2〜40重量%である。溶液系水素化に用いられる媒体である有機溶媒としては、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタンなどの鎖状または環状の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソールなどのエーテル類;酢酸エチルなどのエステル類;などが挙げられる。これらの有機溶媒の中でもケトン類が好ましく用いられる。
【0037】
水素化触媒は、ラテックス系水素化および溶液系水素化のいずれにおいても、触媒成分を担体に担持させることなく、反応系の媒体に溶解又は分散させる非担持型触媒を使用する。
【0038】
水素化反応に際し、水素化触媒の反応系への添加方法としては、反応系に直接添加して媒体に溶解又は分散させる方法;水または有機溶媒に予め溶解又は分散させておいて触媒溶液の状態で反応系に加える方法;などが挙げられる。後者の方法が操作性の点でより実際的である。
【0039】
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、水素化対象化合物の分解等が生じたり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。
【0040】
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。なお、水素ガスは、先ず窒素などの不活性ガスで反応系を置換し、さらに水素で置換した後に加圧することが好ましい。
【0041】
共役ジエン系重合体の水素化反応の場合には、ラテックス系および溶液系の水素化反応は、塩基性条件下で行うことによりさらに反応効率が向上し、水素化触媒の使用量を低減できる。該反応を塩基性条件下で行う方法は特に限定されず、ラテックス系水素化および溶液系水素化の反応系それぞれに応じて、適宜選択することができる。
溶液系水素化においては、前述のように水素化反応に供される共役ジエン系重合体ゴム(原料)を調製する段階で、該重合体を塩基性水溶液と接触させておく方法;水素化反応開始後に反応系へ塩基性化合物を添加する方法;などが挙げられる。
さらに、ラテックス系水素化と溶液系水素化ともに、触媒溶液を調製する段階で塩基性化合物を添加しておく方法を採用することができる。なお、触媒の水への溶解を促進するために無機酸などを使用した場合は、それを中和する量以上の塩基性化合物を触媒水溶液へ添加する。
【0042】
水素化反応液や触媒溶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。
【0043】
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、バリウムなどアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩化合物、炭酸水素塩化合物など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、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム;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例示される。
【0044】
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、ケトン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や触媒溶液が塩基性を呈するように適宜選択すればよい。
【0045】
本発明の水素化方法により得られる水素化物の水素添加率は、例えば共役ジエン系重合体の場合には、90%以上、条件により95%以上にすることができる。
また、本発明の方法を用いることにより、使用する水素化触媒の量を低減できるため、得られる水素化物中の残留白金族元素量を低減することができる。本発明の方法により得られる水素化物中の残留白金族元素量は、通常200ppm以下であり、塩基性条件下の反応等で触媒量をさらに減少させれば、100ppm以下にまで低減させることができる。
【0046】
また、本発明の水素化反応方法により得られる反応混合物から、用いた水素化触媒を効率よく回収するためには、反応混合物中の水素化触媒の白金族元素を錯化剤により錯化処理するのが好ましい。錯化処理を行うことにより、生成した錯化物は、例えば共役ジエン系重合体のラテックス系水素化反応の場合は、反応混合物中に析出し、ろ過や遠心分離で分離回収することができ、また、同重合体の溶液系水素化反応の場合は、吸着剤等に吸着しやすくなり、吸着剤に吸着させて分離回収することができる。この錯化処理、分離回収の操作により、水素化物中の残留白金族元素量をさらに低減することができる。
【0047】
このような錯化剤としては、例えば共役ジエン系重合体のラテックス系水素化の場合にはオキシム化合物が挙げられ、溶液系水素化の場合には、アンモニア、酢酸アンモニウムなどが挙げられる。
【0048】
【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。
【0049】
水素化共役ジエン重合体の水素化率は、プロトンNMRにより測定した。また、水素化触媒の分離回収後の水素化共役ジエン重合体中のパラジウム量は、該水素化重合体の一部を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。
また、触媒安定化剤の触媒貯蔵安定化性能の評価は、調製した触媒溶液(実施例においては該安定化剤を含有する)を1時間から14日間25℃にて静置し、触媒の凝集や析出等の有無を目視観察した。
【0050】
参考例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℃に保ったまま内容物を16時間撹拌して重合させた。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。重合反応液から未反応の単量体を除去しラテックスを得た。重合転化率は90%であった。このようにして得られたアクリロニトリル−ブタジエン共重合体(NBR)ラテックスを、ラテックス状態での水素化反応に供した。
【0051】
実施例1
酢酸パラジウム(その使用量はPd金属/前記NBRの比で700ppm)を水に加え、パラジウムに対し5倍モル当量の硝酸を添加して300部のパラジウム酸性水溶液を調製した。その水溶液へ重量平均分子量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。
【0052】
全固形分濃度を30%に調整した前記NBRラテックス400部(固形分120部)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6時間攪拌して水素化反応を行い、ラテックス状態の水素化NBR反応混合物を得た。
【0053】
上記ラテックス状態の反応混合物へ30%過酸化水素水2部を加え、80℃で2時間攪拌(酸化処理)した。次に反応混合物のpHを9.5に調整し、触媒水溶液Aに含まれていたパラジウムの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。その反応混合物を80℃で5時間攪拌(錯化処理)したところ、ラテックス中に不溶物が析出した。そのラテックス全量を吸引ろ過して析出物を分離した。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。なお、水素化に用いた触媒水溶液Aと同一のものの貯蔵安定性を別途評価した結果、25℃にて14日静置しても凝集や析出は全く確認されなかった。
水素化NBR中のパラジウム量は37ppmであった。
【0054】
比較例1
水素化触媒溶液Aにポリビニルピロリドンを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様に水素化反応、水素化重合体の回収の操作を行った。水素化NBRの水素化率は70%にまでしか達しなかった。なお、水素化に用いた触媒水溶液Aの貯蔵安定性を評価した結果、25℃にて1時間静置した時点で、若干の沈殿物が観察された。
【0055】
参考例2
参考例1と同様にして、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体(NBR)ラテックスを調製した。塩化カルシウム(凝固剤)3部を溶解した凝固水300部を50℃で攪拌しながら、上記ラテックスを凝固水へ滴下しラテックスを凝固させた。凝固水からクラムを分取して水洗後、50℃で減圧乾燥した。このクラムをアセトンに溶解して15%重合体溶液を調製した。
【0056】
実施例2
実施例1と同様に、酢酸パラジウム(その使用量はPd金属/前記NBRの比で700ppm)を水に加え、パラジウムに対し5倍モル当量の硝酸を添加して300部のパラジウム酸性水溶液を調製した。その水溶液へ重量平均分子量3,000のポリメチルビニルエーテル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Bを調製した。
前記重合体のアセトン溶液800部(固形分120部)に上記酢酸パラジウム水溶液B(その使用量はPd金属/前記NBRの比で500ppm)を加えて、攪拌機付オートクレーブに投入し、窒素ガスを10分間流して溶存酸素を除去した。系内を2回水素ガスで置換後、5MPaの水素を加圧した。内容物を50℃に加温し6時間攪拌して水素化反応を行った。
【0057】
水素化反応終了後、室温に冷却し系内の水素を窒素で置換した。この反応混合物へ塩化第二鉄1.84部を加え30℃で3時間攪拌(酸化処理)した。次にアンモニア水16部を添加し80℃で5時間攪拌(錯化処理)した。冷却後、活性炭6部を加えて室温で3時間攪拌(吸着処理)した後、活性炭をろ別した。得られたろ液を10倍量の水へ加えて析出したゴムを取り出した。それを真空乾燥機で24時間乾燥して水素化NBRを得た。水素化NBRの水素化率は95%であった。なお、水素化に用いた触媒水溶液Bの貯蔵安定性を評価した結果、25℃にて14日静置しても凝集や析出は全く確認されなかった。この水素化NBR中のパラジウム量は50ppmであった。
【0058】
比較例2
水素化触媒溶液Bにポリメチルビニルエーテルを添加しなかったこと以外は、実施例2と同様に水素化反応、水素化重合体の回収の操作を行った。水素化NBRの水素化率は85%にまでしか達しなかった。なお、水素化に用いた触媒水溶液Aの貯蔵安定性を評価した結果、25℃にて1時間静置した時点で、触媒は完全に析出して沈殿していた。
【0059】
上記の実施例および比較例より明らかなように、水素化反応の際に触媒安定化剤を共存させなかった比較例1及び比較例2においては、水素化共役ジエン系重合体の水素化添加率が90%に達しておらず、また、触媒水溶液を長期間保存すると触媒が沈降したり析出したりした。これに対し、触媒安定化剤を共存させて水素化反応を行った実施例1及び実施例2においては、水素化共役ジエン系重合体の水素化添加率が90%以上に達し、触媒水溶液を長期間保存しても依然として均一に溶解していた。
【0060】
【発明の効果】
本発明の水素化触媒安定化剤を用いて白金族元素を含有する水素化触媒の存在下に水素化反応を行うと、少ない水素化触媒使用量で高水素化率の水素化物を得ることができる。すなわち、水素化触媒の活性を向上させることができ、触媒使用量の低減をはかることができる。また、本発明の水素化触媒安定化剤を用いた水素化触媒溶液は、貯蔵安定性に優れる。よって、触媒溶液を一度に大量に調製し順次水素化反応に用いることができる。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrogenation catalyst stabilizer, a catalyst solution containing the same, a preparation method thereof, and a hydrogenation reaction method in which a hydrogenation catalyst stabilizer coexists.
[0002]
[Prior art]
In the chemical industry that manufactures medical pesticides, petrochemical products, polymers, etc., it is widely practiced to hydrogenate carbon-carbon unsaturated bonds and carbon-nitrogen unsaturated bonds contained in various compounds to improve their properties. Yes.
[0003]
For example, in the polymer field, a method for selectively or partially hydrogenating a carbon-carbon double bond of a conjugated diene polymer is known as a useful modification means of the conjugated diene polymer. Hydrogenated acrylonitrile-butadiene Hydrogenated conjugated diene polymers such as copolymers are produced on an industrial scale.
[0004]
As a typical process for producing such a hydrogenated conjugated diene polymer, a monomer containing a conjugated diene is subjected to emulsion polymerization, and the resulting latex is coagulated and dried to prepare a raw material polymer. A process is known in which a coalescence is dissolved in an organic solvent, and a hydrogenation reaction is performed using a supported catalyst in which a catalyst containing a platinum group element is supported on a carrier insoluble in the organic solvent.
[0005]
In recent years, a process using an organic solvent-soluble unsupported catalyst without using a supported catalyst as described above, or an emulsion polymerization using an unsupported catalyst without undergoing the above-described steps can be obtained. Various studies have also been made on the process of directly hydrogenating a conjugated diene polymer in a latex state (for example, US Pat. No. 3,898,208, JP-A-2-178305, etc.).
[0006]
Although the hydrogenation method using such an unsupported catalyst can increase the hydrogenation rate of the reaction product with a small amount of catalyst, the hydrogenation catalyst dissolved or dispersed in the reaction system becomes stable over time. There was a problem that the catalytic activity was lowered depending on the reaction conditions.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to improve the catalytic activity of the hydrogenation catalyst used and the storage stability of the catalyst solution, and to improve the hydrogenation rate of the hydride in the production of hydrides of conjugated diene polymers. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors have studied the hydrogenation reaction of a conjugated diene polymer, and as a result, when preparing a hydrogenation catalyst solution, the polymer is soluble in the solvent or dispersion medium of the polymer. Alternatively, by adding a specific polymer compound having a specific molecular weight that is dispersible to the catalyst solution, the catalytic activity of the hydrogenation catalyst and the storage stability of the catalyst solution are improved. The inventors have found that a diene polymer can be obtained, and have completed the present invention.
[0009]
According to the present invention,
(1) Stabilization of a hydrogenation catalyst comprising a hydrogenation catalyst containing a platinum group element and polyvinylpyrrolidone or polymethylvinylether having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000 in an organic solvent solution or latex of a conjugated diene polymer. A method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer, comprising adding an aqueous hydrogenation catalyst solution containing an agent and hydrogenating the conjugated diene polymer;
(2) The method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer according to (1), wherein the platinum group element is palladium or rhodium;
(3) After the hydrogenation catalyst aqueous solution prepares an acidic aqueous solution of the hydrogenation catalyst, basic hydrogen obtained by adding a hydrogenation catalyst stabilizer to the acidic aqueous solution and then adding a basic compound A method for producing the hydrogenated conjugated diene polymer according to the above (1) or (2), which is an aqueous solution of a hydrogenation catalyst;
(4) The method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer according to any one of the above (1) to (3), wherein the hydrogenation reaction is carried out under basic conditions;
Is provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the method for producing the hydrogenated conjugated diene polymer of the present invention will be described in detail.
[0011]
Hydrogenation catalyst stabilizers of the present invention is characterized by comprising a soluble or dispersible polymer compound in a solvent or dispersion medium of the conjugated diene polymer. The solvent or dispersion medium of the conjugated diene polymer (hereinafter sometimes abbreviated as “medium”) is an aqueous solvent or an organic solvent. The polymer compound is soluble or dispersible in the medium (refers to a stable dispersion state like a colloid) and dissolves the hydrogenation catalyst without causing aggregation or precipitation in the medium. or all SANYO having the ability to disperse, particularly Ru water-soluble polymer compound der. Specific examples of the polymer compound, polyvinyl pyrrolidone, Po Li methyl vinyl ether.
[0012]
Moreover, the molecular weight of these high molecular compounds is a weight average molecular weight (Mw), and is 1,000-100,000, Preferably it is 2,000-50,000. When the Mw of the polymer compound is within this range, the storage stability of the catalyst solution is further improved, and the catalytic activity in the hydrogenation reaction is improved.
[0013]
The hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention is used when a hydrogenation reaction is performed in the manufacturing field of pharmaceuticals, agricultural chemicals, industrial chemicals, petroleum, petrochemical products, polymer products, fat products, edible oils, lubricants, fragrances, and the like. It can be widely applied, the catalytic activity of the hydrogenation catalyst can be increased to reduce the amount of use thereof, and the storage stability of the catalyst solution can be improved.
[0014]
The hydrogenation catalyst stabilizer is suitable for stabilization of an unsupported hydrogenation catalyst among hydrogenation catalysts, and more preferably for stabilization of a hydrogenation catalyst containing a platinum group element. .
[0015]
Examples of platinum group elements include ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, and platinum, and the hydrogenation catalyst is a compound containing these platinum group elements. Among these, a palladium compound and a rhodium compound are preferable from the viewpoint of catalytic activity and availability, and a palladium compound is more preferable. Moreover, although the hydrogenation catalyst may contain 2 or more types of platinum group element compounds, it is preferable to use a palladium compound as the main catalyst component also in that case.
[0016]
As the palladium compound, a II-valent or IV-valent palladium compound is usually used, and the form thereof is a salt or a complex salt.
[0017]
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;
Among these palladium compounds, organic acid salts or inorganic acid salts such as palladium acetate, palladium nitrate and palladium sulfate; palladium chloride; halide salts such as sodium tetrachloropalladate and ammonium hexachloropalladate; More preferred are palladium, palladium nitrate and palladium chloride.
[0018]
Examples of rhodium compounds 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;
[0019]
The hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention can be dissolved or dispersed in water or an organic solvent together with the hydrogenation catalyst, prepared in advance as a hydrogenation catalyst solution, and subjected to a hydrogenation reaction. In this case, the concentration of the polymer compound in the catalyst solution is preferably 0.5 to 20 times by weight, more preferably 1 to 10 times by weight with respect to the metal element in the hydrogenation catalyst.
[0020]
When the catalyst solution is an aqueous solution, for example, inorganic acids such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, bromic acid, perchloric acid and phosphoric acid; metal salts such as sodium salts and potassium salts of these inorganic acids; organic such as acetic acid The coexistence of acid; etc. may improve the solubility of the hydrogenation catalyst in water. In this case, the concentration of the acid in the catalyst aqueous solution is preferably 1 to 20 times by mole, more preferably 1 to 10 times by mole with respect to the metal element in the hydrogenation catalyst.
[0021]
Even if the catalyst aqueous solution is allowed to stand at 25 ° C. for 1 hour or longer, preferably 1 day or longer, more preferably 14 days or longer after preparation, the hydrogenation catalyst does not aggregate or precipitate.
[0022]
In particular, the method for preparing the catalyst aqueous solution preferably includes a step of adding the hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention to the aqueous solution following the step of preparing an acidic aqueous solution of the hydrogenation catalyst.
[0023]
By allowing the hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention to exist in a medium in which the hydrogenation catalyst is dissolved or dispersed, the compound to be hydrogenated can be hydrogenated at a high hydrogenation rate. That is, as a further invention, a hydrogenation reaction method is provided in which a hydrogenation target compound is hydrogenated in a medium in which a hydrogenation catalyst is dissolved or dispersed in the presence of the hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention. Representative examples of the hydrogenation reaction to which the method can be applied include partial hydrogenation of acetylene to ethylene, partial hydrogenation of 3-hexyn-1-ol to cis-3-hexen-1-ol, and the like. Hydrogenation reaction of acetylene bond to carbon-carbon double bond; gasoline hydrogenation (gasoline quality improvement), production of isooctane from diisobutylene, production of saturated glyceride from unsaturated glyceride, from conjugated diene polymer Hydrogenation reaction of carbon-carbon double bonds to saturated bonds, such as the production of hydrogenated conjugated diene polymers; Hydrogenation reaction of carbonyl groups to produce corresponding alcohols from cyclopentanone and cyclohexanone; Nitrile groups And a hydrogenation reaction for converting an azomethine group (Schiff base) into an amino group.
[0024]
In the hydrogenation reaction, the hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention may be added directly to the reaction system. However, it is preferable to prepare the catalyst solution in advance as described above before adding it to the reaction system.
[0025]
Among the various hydrogenation reactions described above, the hydrogenation reaction method of the present invention is particularly preferably applicable to a method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer.
Specific embodiments of the hydrogenation reaction method using the catalyst stabilizer of the present invention, such as specific operations and conditions, will be described below by taking the hydrogenation reaction of a conjugated diene polymer as an example.
[0026]
The conjugated diene polymer is a combination of one or more conjugated diene monomers or one or more monomers copolymerizable with the conjugated diene monomer with one or more conjugated diene monomers. It is produced by a conventionally known emulsion polymerization method or solution polymerization method, preferably by an emulsion polymerization method.
[0027]
The conjugated diene monomer is not particularly limited. For example, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene), 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro- Examples include 1,3-butadiene and 1,3-pentadiene. Among these, 1,3-butadiene and 2-methyl-1,3-butadiene are preferable, and 1,3-butadiene is more preferable.
[0028]
Examples of the monomer copolymerizable with the conjugated diene monomer include α, β-ethylenically unsaturated nitrile monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, crotonnitrile, vinylidene cyanide; acrylic acid, methacrylic acid , Crotonic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid and other α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids and their anhydrides; methyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, trifluoroacrylate Α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid esters such as ethyl, methyl methacrylate and methyl crotonic acid; 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.
[0029]
Among these monomers, from the viewpoint of facilitating the hydrogenation reaction in the present invention, a monomer having an electron-withdrawing functional group is preferable, and an α, β-unsaturated nitrile monomer, particularly acrylonitrile is preferably used. It is done.
[0030]
Specific examples of the conjugated diene polymer to which the hydrogenation reaction of the present invention can be applied include butadiene polymer, isoprene polymer, butadiene-styrene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, acrylonitrile-isoprene copolymer, acrylonitrile. -Butadiene-isoprene copolymer, methacrylonitrile-butadiene copolymer, methacrylonitrile-isoprene copolymer, methacrylonitrile-butadiene-isoprene copolymer, acrylonitrile-methacrylonitrile-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene-acrylic acid Examples thereof include a methyl copolymer and an acrylonitrile-butadiene-acrylic acid copolymer.
Among the conjugated diene polymers, the method of the present invention can be suitably applied to acrylonitrile-butadiene copolymer and methacrylonitrile-butadiene copolymer from the viewpoint of practicality of hydrogenated copolymer. It can be most suitably applied to an acrylonitrile copolymer.
[0031]
The monomer composition ratio in the conjugated diene polymer is not particularly limited, but it is 5 to 100% by weight of the conjugated diene monomer, and 95 to 0% by weight of the monomer copolymerizable therewith. It is 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.
[0032]
An emulsion polymerization method suitable as a method for preparing a conjugated diene polymer (raw material) is generally carried out in an aqueous medium using a radical polymerization initiator, and known polymerization initiators and molecular weight regulators can be used. That's fine. The polymerization reaction may be any of batch, semi-batch and continuous, 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.
[0033]
The solid content concentration of the conjugated diene polymer latex obtained by emulsion polymerization 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, or a concentration method.
[0034]
When the hydrogenation reaction of the present invention is carried out in a latex state (hereinafter also referred to as “latex hydrogenation”), the solid content concentration of the latex can be adjusted to a range of 10 to 50% by weight from the viewpoint of reaction efficiency. More preferred.
[0035]
The hydrogenation reaction of the present invention is also performed in the state of a polymer solution in which a conjugated diene polymer rubber obtained by coagulating and drying a latex obtained by emulsion polymerization is dissolved in an appropriate organic solvent (hereinafter referred to as “solution”). Also called "system hydrogenation").
In this case, the latex can be coagulated and dried by a known method, but by providing a treatment step for bringing the crumb obtained by coagulation into contact with a basic aqueous solution, the resulting conjugated diene polymer rubber is treated with tetrahydrofuran ( It is preferable to modify so that the pH of the polymer solution measured by dissolving in THF) exceeds 7. The pH of the polymer solution measured by dissolving in THF is preferably in the range of 7.2 to 12, more preferably 7.5 to 11.5, and most preferably 8 to 11. By this contact treatment between the crumb and the basic aqueous solution, the solution-based hydrogenation can be rapidly advanced.
[0036]
The solution concentration of the conjugated diene polymer in the solution hydrogenation is 1 to 70% by weight, preferably 2 to 40% by weight. Examples of the organic solvent that is a medium used for solution hydrogenation include linear or cyclic aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, cyclohexane, and n-heptane; aromatic carbons such as benzene, toluene, xylene, and chlorobenzene. Hydrogen; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isopropyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, cyclopentanone, cyclohexanone; ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, anisole; esters such as ethyl acetate And so on. Of these organic solvents, ketones are preferably used.
[0037]
As the hydrogenation catalyst, in both latex hydrogenation and solution hydrogenation, a non-supported catalyst in which a catalyst component is dissolved or dispersed in a reaction medium without supporting a catalyst component on a carrier is used.
[0038]
In the hydrogenation reaction, the hydrogenation catalyst can be added to the reaction system by directly adding it to the reaction system and dissolving or dispersing it in a medium; preliminarily dissolved or dispersed in water or an organic solvent, and the state of the catalyst solution And the method of adding to the reaction system. The latter method is more practical in terms of operability.
[0039]
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. If the reaction temperature is excessively high, decomposition of the compound to be hydrogenated or a side reaction may occur, which is not desirable. On the other hand, when the reaction temperature is excessively lowered, the reaction rate is lowered, which is not practical.
[0040]
The pressure of hydrogen is usually 0.1 MPa to 20 MPa, preferably 0.1 MPa to 15 MPa, more preferably 0.1 MPa to 10 MPa. Although reaction time is not specifically limited, Usually, it is 30 minutes-50 hours. The hydrogen gas is preferably pressurized after first substituting the reaction system with an inert gas such as nitrogen and further substituting with hydrogen.
[0041]
In the case of a hydrogenation reaction of a conjugated diene polymer, the reaction efficiency is further improved by performing the latex and solution hydrogenation reactions under basic conditions, and the amount of hydrogenation catalyst used can be reduced. The method for carrying out the reaction under basic conditions is not particularly limited, and can be appropriately selected according to each reaction system of latex hydrogenation and solution hydrogenation.
In solution-based hydrogenation, as described above, in the step of preparing a conjugated diene polymer rubber (raw material) to be subjected to a hydrogenation reaction, the polymer is brought into contact with a basic aqueous solution; hydrogenation reaction And a method of adding a basic compound to the reaction system after initiation.
Furthermore, a method of adding a basic compound at the stage of preparing the catalyst solution can be employed for both latex hydrogenation and solution hydrogenation. Note that when an inorganic acid or the like is used to promote dissolution of the catalyst in water, a basic compound in an amount equal to or more than neutralizing it is added to the catalyst aqueous solution.
[0042]
The basic compound for making the hydrogenation reaction solution or the catalyst solution basic is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, ammonia, ammonium salt compounds, and organic amine compounds. Preferred are alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds.
[0043]
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; lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, and the like. A bicarbonate compound is preferably used, and more preferably a hydroxide.
As the alkaline earth metal compound, an alkaline earth metal hydroxide such as magnesium, calcium, strontium, barium, a carbonate compound, a bicarbonate compound, or the like is preferably used, and more preferably a hydroxide.
Examples of the ammonium salt compound include ammonium carbonate and ammonium bicarbonate; examples of the organic amine compound include triethylamine, ethanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, pyridine, hexamethylenediamine, dodecamethylenediamine, xylylenediamine, and the like. The
[0044]
These basic compounds can be used as they are, or can be used by diluting or dissolving them in water or an organic solvent such as alcohol or ketone. The basic compound 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 and the catalyst solution exhibit basicity.
[0045]
For example, in the case of a conjugated diene polymer, the hydrogenation rate of the hydride obtained by the hydrogenation method of the present invention can be 90% or more and 95% or more depending on the conditions.
Moreover, since the quantity of the hydrogenation catalyst to be used can be reduced by using the method of this invention, the amount of residual platinum group elements in the obtained hydride can be reduced. The amount of residual platinum group element in the hydride obtained by the method of the present invention is usually 200 ppm or less, and can be reduced to 100 ppm or less if the amount of catalyst is further reduced by reaction under basic conditions or the like. .
[0046]
In order to efficiently recover the used hydrogenation catalyst from the reaction mixture obtained by the hydrogenation reaction method of the present invention, the platinum group element of the hydrogenation catalyst in the reaction mixture is complexed with a complexing agent. Is preferred. In the case of latex hydrogenation reaction of conjugated diene polymer, for example, the complexed product produced by the complexing treatment is precipitated in the reaction mixture and can be separated and recovered by filtration or centrifugation. In the case of a solution-based hydrogenation reaction of the same polymer, it is easily adsorbed on an adsorbent or the like, and can be adsorbed on the adsorbent and separated and recovered. The amount of residual platinum group element in the hydride can be further reduced by this complexing treatment and separation / recovery operation.
[0047]
Examples of such a complexing agent include oxime compounds in the case of latex hydrogenation of conjugated diene polymers, and ammonia and ammonium acetate in the case of solution hydrogenation.
[0048]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples. Further, parts and% in these examples are based on weight unless otherwise specified.
[0049]
The hydrogenation rate of the hydrogenated conjugated diene polymer was measured by proton NMR. The amount of palladium in the hydrogenated conjugated diene polymer after separation and recovery of the hydrogenation catalyst is determined by atomic absorption spectrometry by dissolving a part of the hydrogenated polymer in carbonic acid / ashing at 600 ° C. and then dissolving in sulfuric acid. It was measured by.
The catalyst storage stabilization performance of the catalyst stabilizer was evaluated by allowing the prepared catalyst solution (containing the stabilizer in the examples) to stand at 25 ° C. for 1 hour to 14 days to aggregate the catalyst. The presence or absence of precipitation was observed visually.
[0050]
Reference example 1
An autoclave was charged 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 replacing the inside of the reactor with nitrogen, 63 parts of butadiene was sealed. The reactor was cooled to 10 ° C., and 0.01 parts of cumene hydroperoxide and 0.01 parts of ferrous sulfate were added. The contents were then allowed to polymerize with stirring for 16 hours while maintaining the reactor at 10 ° C. Thereafter, 10% hydroquinone aqueous solution was added into the reactor to terminate the polymerization. Unreacted monomers were removed from the polymerization reaction solution to obtain a latex. The polymerization conversion was 90%. The acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR) latex thus obtained was subjected to a hydrogenation reaction in a latex state.
[0051]
Example 1
Palladium acetate (the amount used is 700 ppm in the ratio of Pd metal / NBR) was added to water, and 5-fold molar equivalent of nitric acid was added to palladium to prepare 300 parts of an acidic aqueous palladium solution. Polyvinylpyrrolidone having a weight average molecular weight of 5000 was added to the aqueous solution 5 times by weight with respect to palladium. Further, an aqueous potassium hydroxide solution was added to prepare an aqueous catalyst solution A having a pH of 9.0.
[0052]
Put 400 parts of NBR latex adjusted to 30% of total solids (120 parts of solids) and the total amount of catalyst aqueous solution A in an autoclave with a stirrer, and then flow nitrogen gas for 10 minutes to remove dissolved oxygen in the latex. did. After the system was replaced with hydrogen gas twice, 3 MPa hydrogen was pressurized. The contents were heated to 50 ° C. and stirred for 6 hours to conduct a hydrogenation reaction, thereby obtaining a latex-state hydrogenated NBR reaction mixture.
[0053]
2 parts of 30% hydrogen peroxide water was added to the latex reaction mixture and stirred (oxidation treatment) at 80 ° C. for 2 hours. Next, the pH of the reaction mixture was adjusted to 9.5, and dimethylglyoxime corresponding to a 5-fold molar amount of palladium contained in the catalyst aqueous solution A was added as a powder. When the reaction mixture was stirred at 80 ° C. for 5 hours (complexation treatment), insoluble matters were precipitated in the latex. The total amount of the latex was suction filtered to separate the precipitate. The resulting white filtrate was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain solid hydrogenated NBR. The hydrogenation rate of hydrogenated NBR was 93%. In addition, as a result of separately evaluating the storage stability of the same catalyst aqueous solution A used for hydrogenation, no aggregation or precipitation was confirmed even after standing at 25 ° C. for 14 days.
The amount of palladium in hydrogenated NBR was 37 ppm.
[0054]
Comparative Example 1
The hydrogenation reaction and the recovery of the hydrogenated polymer were performed in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl pyrrolidone was not added to the hydrogenation catalyst solution A. The hydrogenation rate of hydrogenated NBR reached only 70%. In addition, as a result of evaluating the storage stability of the catalyst aqueous solution A used for the hydrogenation, a slight precipitate was observed at the time of standing at 25 ° C. for 1 hour.
[0055]
Reference example 2
In the same manner as in Reference Example 1, acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR) latex was prepared. While stirring 300 parts of coagulated water dissolving 3 parts of calcium chloride (coagulant) at 50 ° C., the latex was added dropwise to coagulated water to coagulate the latex. The crumb was separated from the coagulated water, washed with water, and dried under reduced pressure at 50 ° C. This crumb was dissolved in acetone to prepare a 15% polymer solution.
[0056]
Example 2
As in Example 1, palladium acetate (the amount used is 700 ppm in the ratio of Pd metal / NBR) is added to water, and 5-fold molar equivalent of nitric acid is added to palladium to prepare 300 parts of an acidic aqueous palladium solution. did. Polymethylvinyl ether having a weight average molecular weight of 3,000 was added to the aqueous solution 5 times by weight with respect to palladium. Further, an aqueous potassium hydroxide solution was added to prepare an aqueous catalyst solution B having a pH of 9.0.
The palladium acetate aqueous solution B (the amount used is a Pd metal / NBR ratio of 500 ppm) is added to 800 parts of an acetone solution of the polymer (solid content: 120 parts), and the mixture is put into an autoclave with a stirrer, and nitrogen gas is added to 10 parts. Flowed for 5 minutes to remove dissolved oxygen. After the system was replaced with hydrogen gas twice, 5 MPa hydrogen was pressurized. The contents were heated to 50 ° C. and stirred for 6 hours to conduct a hydrogenation reaction.
[0057]
After completion of the hydrogenation reaction, the system was cooled to room temperature, and the hydrogen in the system was replaced with nitrogen. To this reaction mixture, 1.84 parts of ferric chloride was added and stirred (oxidation treatment) at 30 ° C. for 3 hours. Next, 16 parts of aqueous ammonia was added and stirred at 80 ° C. for 5 hours (complexation treatment). After cooling, 6 parts of activated carbon was added and stirred (adsorption treatment) at room temperature for 3 hours, and then the activated carbon was filtered off. The obtained filtrate was added to 10 times the amount of water, and the precipitated rubber was taken out. It was dried in a vacuum dryer for 24 hours to obtain hydrogenated NBR. The hydrogenation rate of hydrogenated NBR was 95%. In addition, as a result of evaluating the storage stability of the catalyst aqueous solution B used for the hydrogenation, no aggregation or precipitation was confirmed even after standing at 25 ° C. for 14 days. The amount of palladium in the hydrogenated NBR was 50 ppm.
[0058]
Comparative Example 2
The hydrogenation reaction and the recovery of the hydrogenated polymer were performed in the same manner as in Example 2 except that polymethylvinyl ether was not added to the hydrogenation catalyst solution B. The hydrogenation rate of hydrogenated NBR reached only 85%. In addition, as a result of evaluating the storage stability of the catalyst aqueous solution A used for hydrogenation, the catalyst was completely deposited and precipitated at the time of standing at 25 ° C. for 1 hour.
[0059]
As is clear from the above Examples and Comparative Examples, in Comparative Examples 1 and 2 in which no catalyst stabilizer was allowed to coexist during the hydrogenation reaction, the hydrogenation addition rate of the hydrogenated conjugated diene polymer However, when the catalyst aqueous solution was stored for a long period of time, the catalyst was precipitated or precipitated. In contrast, in Examples 1 and 2 where the hydrogenation reaction was performed in the presence of a catalyst stabilizer, the hydrogenation rate of the hydrogenated conjugated diene polymer reached 90% or more, Even after long-term storage, it was still uniformly dissolved.
[0060]
【The invention's effect】
When a hydrogenation reaction is carried out in the presence of a hydrogenation catalyst containing a platinum group element using the hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention, a hydride having a high hydrogenation rate can be obtained with a small amount of hydrogenation catalyst used. it can. That is, the activity of the hydrogenation catalyst can be improved, and the amount of catalyst used can be reduced. Moreover, the hydrogenation catalyst solution using the hydrogenation catalyst stabilizer of the present invention is excellent in storage stability. Therefore, a large amount of catalyst solution can be prepared at a time and used sequentially for the hydrogenation reaction.

Claims (4)

共役ジエン系重合体の有機溶媒溶液又はラテックスに、白金族元素を含有する水素化触媒および重量平均分子量が1,000〜100,000のポリビニルピロリドン又はポリメチルビニルエーテルからなる水素化触媒安定化剤を含有する水素化触媒水溶液を添加し、該共役ジエン系重合体を水素化することを特徴とする水素化共役ジエン系重合体の製造方法。 The organic solvent solution or latex of the conjugated diene polymer, the hydrogenation catalyst stabilizer hydrogenation catalyst and a weight average molecular weight of polyvinyl pyrrolidone or polymethyl vinyl ether of from 1,000 to 100,000 containing platinum group elements A method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer, comprising adding an aqueous hydrogenation catalyst solution to hydrogenate the conjugated diene polymer. 白金族元素がパラジウム又はロジウムである請求項1に記載の水素化共役ジエン系重合体の製造方法。The method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer according to claim 1, wherein the platinum group element is palladium or rhodium. 水素化触媒水溶液が、水素化触媒の酸性水溶液を調製した後、該酸性水溶液に水素化触媒安定化剤を添加し、次いで、塩基性化合物を添加して得られた塩基性の水素化触媒水溶液である請求項1又は2に記載の水素化共役ジエン系重合体の製造方法。After the hydrogenation catalyst aqueous solution is prepared as an acidic aqueous solution of the hydrogenation catalyst, a basic hydrogenation catalyst aqueous solution obtained by adding a hydrogenation catalyst stabilizer to the acidic aqueous solution and then adding a basic compound. The method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer according to claim 1 or 2. 水素化反応を塩基性条件下で行う請求項1〜3のいずれか1項に記載の水素化共役ジエン系重合体の製造方法。The method for producing a hydrogenated conjugated diene polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogenation reaction is performed under basic conditions.
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