JP6006331B2 - 芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する改善されたアミン系添加剤組成物、及びその使用方法 - Google Patents

芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する改善されたアミン系添加剤組成物、及びその使用方法 Download PDF

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Description

本発明の分野:
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改善された添加剤組成物に関する。当該組成物において、芳香族ビニルモノマーはスチレンを包含し、その改善は1個以上の第3アミンと、1個以上の芳香族化合物と1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物との混合物との組成物を含む。
一実施形態において、本発明は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する改善されたアミン系添加剤組成物の使用に関する。その改善は、1個以上の第3アミンと、1個以上の芳香族化合物と1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物との混合物とを有する組成物を含む。
別の実施形態において、本発明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を制御及び阻害する本発明の改善された添加剤組成物を製造する方法に関する。その改善は、1個以上の第3アミンと、1個以上の芳香族化合物と1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物との混合物とを有する組成物の製造を含む。
さらに別の実施形態において、本発明は、本発明の改善された添加剤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に関する。その改善は、芳香族ビニルモノマーを含有する流れを、1個以上の第3アミンと、1個以上の芳香族化合物と1個以上のニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物との混合物とを有する組成物で処理することを含む。
本発明の背景:
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望ま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。
当該技術において、スチレンの重合の問題を克服するため、阻害剤及び遅延剤の使用、並びにそれらの組み合わせの使用が報告されている。
阻害剤を単独で使用する問題は、これら阻害剤は継続的にもしくは一定間隔で添加しなければならないということである。なぜならばいったん阻害剤が消費されると、重合が再び開始するからである。
遅延剤を単独で使用する問題は、これら遅延剤はスチレンの重合を実質的な阻害のレベルまでもしくは阻害の許容可能なレベルまで減らすのにあまり有効でないことである。
先行技術は、スチレン重合阻害剤としてキノンメチドと4HT(4ヒドロキTEMPO 2,2,6,6−テトラメチル―1−オキシド)とを有するキノンメチド系組成物を提案する。しかしながら、(実施例及び対応するデータに関して)発明者は、キノンメチド(QM)と4HTとのこの公知の組成物はの主要な問題は、組成物のより高い量によっても重合の問題が許容可能なレベルまで解決されないことであるということを見出した。
従って、当該産業は、芳香族及びニトロオキシド化合物の量を減らせるもしくは最小化できる添加剤組成物を狙っており、それにより得られる組成物は経済的であるばかりでなく、人間にとって安全でもある。
芳香族化合物及び/又はニトロオキシド化合物の消費を下げるもしくは最小化するためのいずれの努力も、当該産業の問題を緩和することになる。
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の使用及び製造方法、及び前記組成物を利用することにより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、芳香族及びニトロオキシド化合物の実質的に低下したもしくは最小化した量を有する。
本発明により解決すべき課題:
従って、本発明は、効果的な添加剤組成物及びそれを使用及び製造する方法、並びに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、上に記載した既存の産業上の問題に対する解決策を提供することを目指している。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、芳香族及びニトロオキシド化合物の実質的に低下したもしくは最小化した量を有する。
本発明の目的:
従って、本発明の主たる目的は、効果的且つ改善されたアミン系添加剤組成物及びその使用及び製造方法、並びに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、芳香族及びニトロオキシド化合物の実質的に低下したもしくは最小化した量を有する。
本発明の別の主目的は、効果的且つ改善されたアミン系添加剤組成物及びその使用及び製造方法、並びに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。ここでの添加剤組成物は、芳香族及びニトロオキシド化合物の実質的に低下したもしくは最小化した量を有し、なおかつ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おり、及びなおかつスチレン重合の制御及び阻害について同等以上の許容可能なレベルを達成するため、芳香族及びニトロオキシド化合物の組み合わせの添加量と比べて比較的低い添加量を必要とする。
これも本発明の一目的であるが、それは効果的且つ改善されたアミン系添加剤組成物及びその使用及び製造方法、並びに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。ここでの添加剤組成物は、アミン1個以上と、芳香族の1個以上とニトロオキシド化合物の1個以上との低下したもしくは最小化した量とを有し、なおかつ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おり、及びなおかつスチレン重合の制御及び阻害について同等以上の許容可能なレベルを達成するため、芳香族とニトロオキシド化合物との組み合わせの添加量と比べて比較的低い添加量を必要とする。ここでのアミンは第3アミン1個以上である。
本発明は特に、効果的且つ改善されたアミン系添加剤組成物及びその使用及び製造方法、並びに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を目指す。ここで、前記添加剤組成物は、アミン1個以上、及びキノンメチド(QM)をはじめとする芳香族化合物1個以上と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TEMPOもしくは4HT)をはじめとするニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物1個以上との低下したもしくは最小化した量を有し、及び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な制御及び阻害に依然として好適であり、及びスチレンの重合の制御及び阻害について同等以上の許容可能なレベルを達成するため、芳香族とニトロオキシド化合物との組み合わせの添加量と比べて比較的低い添加量で依然として必要とされる。ここで、前記アミンは、第3アミン1個以上であり、及びしたがって本発明の組成物は経済的であるだけでなく、環境にも優しい。
本発明は、芳香族化合物とニトロオキシド化合物との混合物を有する添加剤組成物の性能を改善することを目指す。ここで、本組成物は芳香族化合物1個以上とニトロオキシド化合物1個以上とを有し、及び第3アミンの1個以上をさらに有する。
本発明はまた、高温を包含するより広い温度範囲において芳香族化合物とニトロオキシド化合物との混合物を有する添加剤組成物の性能を改善することを目指す。ここで、本組成物は芳香族化合物1個以上とニトロオキシド化合物1個以上とを有し、及び第3アミンの1個以上をさらに有する。
本発明はまた、高温を包含するより広い温度範囲において及び空気の存在下、芳香族化合物とニトロオキシド化合物との混合物を有する添加剤組成物の性能を改善することを目指す。ここで、本組成物は芳香族化合物1個以上とニトロオキシド化合物1個以上とを有し、及び第3アミンの1個以上をさらに有する。
本発明の他の目的及び利点は、本発明の範囲を限定することを意図しない実施例と合わせて読むならば、以下の記載からより明らかになるであろう。
本発明の説明及び好ましい実施形態:
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指して、本発明者は、第3アミンの1個以上を芳香族化合物の1個以上とニトロオキシド化合物の1個以上とを有する組成物に添加すると、芳香族化合物とニトロオキシド化合物とを有する組成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、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、驚くべきこと且つ意外にも、第3アミンの1個以上、及び芳香族化合物の1個以上とニトロオキシド化合物の1個以上とを有する組成物において、芳香族及びニトロオキシド化合物の実質的に低下した及び最小化した添加量により、許容可能なレベルまで制御及び阻害されることを見出した。このことは本発明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。
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指して、本発明者は、ヒドロキシアルキル第3アミン及び酸化物処理アミンからなるグループから選択される第3アミンの1個以上(好ましくは1個以上のヒドロキシル基を含有する脂肪族第3アミン)を、芳香族化合物の1個以上(好ましくはキノンメチド(QM))とニトロオキシド化合物の1個以上とを有する組成物に添加すると、芳香族化合物とニトロオキシド化合物とを有する組成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、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、驚くべきこと且つ意外にも、芳香族化合物の1個以上とニトロオキシド化合物の1個以上とを有する、及びヒドロキシアルキル第3アミン及び酸化物処理アミンからなるグループから選択される第3アミンの1個以上(好ましくは1個以上のヒドロキシル基を含有する脂肪族第3アミン)をさらに有する組成物において、芳香族及びニトロオキシド化合物の実質的に低下した及び最小化した添加量により、許容可能なレベルまで制御及び阻害されることを見出した。このことは本発明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。
従って、本発明は、
(A)キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
(B)ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上
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、改善されたアミン系添加剤組成物に関するものであり、前記組成物は:
(C)脂肪族第3アミンもしくはそれらの混合物の1個以上
をさらに有することを特徴とする。
本発明によると、脂肪族アミンは脂肪族第3アミンであり、当該脂肪族第3アミンは第3アミンのアルキル鎖中に1個以上のヒドロキシル基を含み、好ましくは第3アミンのアルキル鎖中に3乃至4個のヒドロキシル基を含む。
本発明によると、脂肪族アミンは、1個以上のヒドロキシル基を含む、好ましくは第3アミンのアルキル鎖内に1個以上のヒドロキシル基を含む脂肪族第3アミンであり、より好ましくは、前記芳香族第3アミンは、第3アミンのアルキル鎖内に3乃至4個のヒドロキシル基を含む。
本発明によると、1個以上のヒドロキシル基を含む脂肪族第3アミンにおいて、ヒドロキシル基はヒドロキシアルキル基である。
本発明によると、脂肪族第3アミン内の炭化水素は、直鎖でも分岐でも環状でもよい。
本発明によると、脂肪族第3アミン内の炭化水素は、1個以上のヒドロキシル基を含んでよい。
本発明の最も好ましい実施形態によると、3個のヒドロキシル基を含む脂肪族第3アミンは、トリイソプロパノールアミンもしくはトリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)である。
本発明の好ましい実施形態の一つによると、ヒドロキシル基を含む脂肪族第3アミンは、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)である。
本発明のもう一つの好ましい実施形態によると、ヒドロキシル基を含む脂肪族第3アミンは、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))である。
本発明のもう一つの好ましい実施形態によると、本発明の組成物は、ヒドロキシル基を含む上記脂肪族第3アミンもしくはその混合物を有し得る。
従って、一実施形態において、本発明は、
(A)キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
(B)ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上
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、改善されたアミン系添加剤組成物であって、前記組成物は:
(C)第3アミンの1個以上
であって、
i)トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)であるヒドロキシアルキル第3アミン;
ii)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))である酸化プロピレン処理アミン;及び
iii)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)である酸化エチレン処理アミン;もしくは
iv)これらの混合物
からなるグループから選択される前記第3アミン
をさらに有することを特徴とする、組成物に関わる。
本発明者は、本発明の組成物が、前記第3アミンの1個以上を有する場合、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芳香族とニトロオキシド化合物の効率が、驚くべきこと且つ意外にも、許容可能なレベルまで実質的に改善されること、芳香族及びニトロオキシド化合物の実質的に低下した及び最小化した添加量においてもそれは同様であることを見出した。このことは本発明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。
本発明の実施形態の一つによると、本発明の組成物は:
a)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上(以降QMと称し得る)と前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上との混合物I) 約40乃至約99.9重量%;及び
b)前記第3アミンもしくはその混合物の1個以上II) 約0.1乃至約60重量%
を有する
本発明の実施形態の一つによると、前記キノンメチドもしくはその誘導体はベンジルキノンメチド、好ましくは4−ベンジリデン−2,6−ジ−tert−ブチルシクロヘキサ−2,5ジエノンを包含する。
「前記キノンメチドもしくはその誘導体」は、以降QMと称し得ることに留意する。
本発明の実施形態の一つによると、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4HT)を包含する。
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4HT)を包含する前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物は、以降4HTと称し得ることに留意する。
本発明の実施形態の一つによると、QMと4HTとの混合物において、QMは約0.5乃至約99.5重量%の量で使用され、4HTは約99.5乃至約0.5重量%の量で使用される。
本発明の実施形態において、QMと4HTとの混合物は、QMと4HTとを約99.5:0.5乃至0.5:99.5、好ましくは約95:5乃至5:95、より好ましくは約90:10乃至約10:90の重量比で有する
本発明の実施形態において、前記第3アミンもしくはその混合物は、組成物の重量に基づき約0.01乃至約60重量%の量で使用される。
本発明の別の好ましい実施形態によると、本組成物は:
i)トリエタノールアミン(TEA);
ii)トリス[N−ブチルアミン](TBA);
iii)モノエタノールアミン(MEA);
iv)ジブチルアミン(DBA);
v)ジエタノールアミン(DEA);
vi)ジプロピルアミン(DPA);
vii)エチレンジアミン(EDA);及び
viii)テトラエチレンペンタアミン(TEPA)、及び
ix)これらの混合物
を有しない。
スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを含む流れは、モノマー流とも芳香族ビニルモノマー流とも呼ばれることに注意する。
本発明の好ましい実施形態の一つによると、本発明の組成物は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを含有する流れに、スチレンをはじめとするモノマーの流れの重量に基づき約0.01ppm乃至約2000ppm、好ましくは約1ppm乃至約2000ppmの量で添加される。
従って、別の実施形態において、本発明はまた、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、本書に記載の本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の前記改善されたアミン系添加剤組成物を使用する方法であって、当該方法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を有する流れは、
(A)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
(B)前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上
を有する添加剤組成物で処理され、
前記組成物は:
(C)前記脂肪族第3アミンもしくはそれらの混合物の1個以上
をさらに有することを特徴とする、方法に関する。
特に第2の実施形態において本発明は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害するため、本書に記載の本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の前記添加剤組成物を使用する方法に関わる。ここで、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを有する流れは、
(A)キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
(B)ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上
を有する添加剤組成物で処理され、及び前記組成物は:
(C)第3アミンの1個以上
であって、
i)トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)であるヒドロキシアルキル第3アミン;
ii)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))である酸化プロピレン処理アミン;及び
iii)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)である酸化エチレン処理アミン;もしくは
iv)これらの混合物
からなるグループから選択される前記第3アミンをさらに有することを特徴とする。
スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを含む流れは、モノマー流とも芳香族ビニルモノマー流とも呼ばれることに注意する。
本発明の好ましい実施形態の一つによると、本発明の前記添加剤組成物を使用する方法は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを含む流れを、モノマーの重量に基づき、前記添加剤組成物約0.01ppm乃至約2000ppm、好ましくは約1ppm乃至約2000ppmで処理することを有する。
本発明の好ましい実施形態の一つによると、前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上、及び前記第3アミンの1個以上は、個別にもしくは混合後のいずれかで、モノマー流に添加される。
本書に記載された本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の組成物の全ての特徴は、本発明の前記添加剤組成物を使用する本方法に包含されたとみなされることに留意する。
従って第3の実施形態において、本発明はまた、本書に記載された本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の前記アミン系添加剤組成物を、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを含む流れに添加することにより、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であって、添加剤組成物は:
(A)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
(B)前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上
を含むこと、及び
前記組成物は:
(C)前記脂肪族第3アミンもしくはそれらの混合物の1個以上
をさらに有することを特徴とする、方法に関わる。
特に、第3の実施形態において、本発明は、本書に記載された本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の前記添加剤組成物を、モノマー流に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)キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
(B)ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上
を含むこと、及び
前記組成物は:
(C)第3アミンの1個以上
であって、
i)トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)であるヒドロキシアルキル第3アミン;
ii)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))である酸化プロピレン処理アミン;及び
iii)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)である酸化エチレン処理アミン;もしくは
iv)これらの混合物
からなるグループから選択される前記第3アミン
をさらに有することを特徴とする、方法に関わる。
スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを含む流れは、モノマー流とも芳香族ビニルモノマー流とも呼ばれることに注意する。
本発明の好ましい実施形態の一つによると、本発明の前記添加剤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は、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマー流に、モノマーの重量に基づき前記組成物の約0.01ppm乃至約2000ppm、好ましくは約1ppm乃至約2000ppmの量を添加するステップを有する。
本発明の好ましい実施形態の一つによると、前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上、及び前記第3アミンの1個以上は、個別にもしくは混合後のいずれかで、モノマー流に添加される。
本書に記載された本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の組成物の全ての特徴は、本発明の前記添加剤組成物を利用することによる、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本方法に包含されたとみなされることに留意する。
本発明の実施形態の一つによると、本発明の組成物を、芳香族ビニルモノマーを含有する流れにと、前記流れが処理システム中に入る前、もしくは前記流れが処理システム中に入った後のいずれかで混合してよい。但し好ましくは、組成物は芳香族ビニルモノマーを含有する流れに、その処理が開始する前に添加されるが、それにより芳香族ビニルモノマーの重合は避けられるか、最小化される。
本発明の実施形態の一つによると、本組成物を、約50℃乃至約180℃、好ましくは約60℃乃至約180℃の温度の広範囲で使用してよい。
本発明の組成物は、組成物を調製するいずれの公知の方法で調製されてよい。
従って第4の実施形態において、本発明はまた、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の、本書に記載の本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の前記アミン系添加剤組成物を製造する方法に関わる。当該方法において前記芳香族化合物の1個以上、前記ニトロオキシド化合物の1個以上は、個別にもしくは混合後のいずれかで、前記アミン化合物の1個以上と混合される。
特に第4の実施形態において、本発明は、
(A)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ための、本書に記載の本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の添加剤組成物を製造する方法であって、前記方法は:
(A)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、及び
(B)前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上
を混合するステップを有する、及び
前記キノンメチドもしくはその誘導体及び前記ニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物もしくはそれらの混合物は、
(C)第3アミンの1個以上
であって、
i)トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)であるヒドロキシアルキル第3アミン;
ii)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))である酸化プロピレン処理アミン;及び
iii)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)である酸化エチレン処理アミン;もしくは
iv)これらの混合物
からなるグループから選択される前記第3アミンとさらに混合されることを特徴とする、方法に関わる。
本発明の実施形態の一つによると、本発明の添加剤組成物の製造方法は、第3アミンの1個以上を、キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上とニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物の1個以上とを、個別にもしくは混合後のいずれかで混合するステップを有する。
本発明の実施形態の一つによると、製造された組成物を、約50℃乃至約180℃、好ましくは約60℃乃至約180℃の温度の範囲で使用してよい。
スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを含む流れは、モノマー流とも芳香族ビニルモノマー流とも呼ばれることに注意する。
本書に記載された本発明(本発明への言及は全体として描かれる)の組成物の全ての特徴は、本発明の添加剤組成物の製造方法に包含されたとみなされることに留意する。
実施形態の一つにおいて、本発明者は、本組成物が、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)及び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))からなるグループから選択される第3アミン類のいずれか一つを有する場合、キノンメチドもしくはその誘導体とニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物との混合物の、芳香族ニトロ化合物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を制御及び阻害する効率は、実質的に改善されるが、その改善は、トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)を有する組成物に対するほど有意ではないということを見出した。従って、本発明の最も好ましい実施形態によると、トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)は最も好ましいアミンであり、及び本発明のより好ましい実施形態によると、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)及び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))は本発明のより好ましいアミン類である。
別の実施形態において本発明者は、本組成物が
i)トリエタノールアミン(TEA);
ii)トリス[N−ブチルアミン](TBA);
iii)モノエタノールアミン(MEA);
iv)ジブチルアミン(DBA);
v)ジエタノールアミン(DEA);
vi)ジプロピルアミン(DPA);
vii)エチレンジアミン(EDA);及び
viii)テトラエチレンペンタアミン(TEPA)、及び
ix)これらの混合物
からなるグループから選択されるアミンのいずれか一つを有する場合、芳香族ニトロ化合物の、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーの重合を制御及び阻害する効率は、驚くべきこと且つ意外にも実質的に低減するということを見出した。従って一実施形態において、本組成物は、
i)トリエタノールアミン(TEA);
ii)トリス[N−ブチルアミン](TBA);
iii)モノエタノールアミン(MEA);
iv)ジブチルアミン(DBA);
v)ジエタノールアミン(DEA);
vi)ジプロピルアミン(DPA);
vii)エチレンジアミン(EDA);及び
viii)テトラエチレンペンタアミン(TEPA)、及び
ix)これらの混合物
からなるグループから選択されるアミンのいずれか一つを有しない。
これらアミン類のいくつかは、キノンメチドもしくはその誘導体とニトロオキシド(即ちニトロキシル)化合物とを有する混合物の効率の非常に不十分な改善をもたらすが、但し前述のものは商業的に実現可能ではないということに留意する。
本発明のさらなる利点及び実施形態は以下の実施例からより明らかとなる。
ここから本発明は、以下の実施例の助けを借りて記載される。実施例は本発明の範囲を制限することを意図しているのではなく、本発明を実施するモード及び最良のモードを説明するために含まれた。
実験:
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(もしくはgmsにおける炭化水素流)及び添加剤の計量された量(スチレンもしくは炭化水素流の重量に基づくppmで)を、温度計及び窒素入口及び出口を備えた管式反応装置に取り込んだ。これらの実験において、適当な撹拌を確実にするため十分なNフローを維持した。反応を120℃で連続窒素流下、2時間実施した。その選択された持続時間後、反応装置を砕いた氷に浸漬することにより10℃未満に冷却した。次いで反応装置の内容物を、ビーカー内に注いだ。この同じビーカーに、約1.5乃至2gの冷却した重合混合物に対し、スチレン溶液内に形成したポリマーを沈殿させるため、約80gのメタノールを使用した。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、計量した。形成沈殿物の重さは%形成ポリマーとして報告された。
安定剤を除去するため使用前にスチレンは精製されたことに留意する。
以下の実施例において、先行技術添加剤は、芳香族化合物とニトロオキシド化合物とからなる組成物である。当該組成物において芳香族化合物はキノンメチド(QM)であり;ニトロオキシド化合物は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4HT)であり、これらを約100,150,200,300,もしくは400ppmの量で、QM及び4HTについて90:10[QM:4HT(90:10)と称する],80:20[QM:4HT(80:20)と称する],70:30[QM:4HT(70:30)と称する],50:50[QM:4HT(50:50)と称する],30:70[QM:4HT(30:70)と称する]及び20:80[QM:4HT(20:80)と称する]の様々な重量比で使用する。
以下の実施例において、本発明添加剤は、芳香族化合物であるキノンメチド(QM)とニトロオキシド化合物である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4HT)とを有し、TIPA,Quadrol(登録商標)及びTHEEDからなるグループから選択されるアミンをさらに有する組成物である。当該組成物において約1,5,10,15,もしくは20ppmのTIPA,Quadrol(登録商標)もしくはTHEEDは、QM及び4HTについての上記重量比90:10,80:20,70:30,50:50,30:70及び20:80で使用された前記QMと4HTとの混合物100,200,300もしくは400ppmに添加され、約2ppmのTIPAは、QMと4HTとの前記混合物200ppmに添加される。
実験:
120℃に2時間加熱することにより10g蒸留スチレンによる上記主実験を行った場合の結果を表I、表II及び表IIIに示す。
Figure 0006006331
Figure 0006006331
50:50の重量比でQMと4HTとからなる先行技術組成物に関して、及びTIPAと共に30:70の重量比でQMと4HTとを有する本添加剤組成物に関して、%形成ポリマーの急増の理由は、現在のところ不明である。しかしながら、表I及び表IIから分かるように、TIPA1ppmもしくは2ppmをそれぞれQMと4HTとの混合物100ppmもしくは200ppmに様々な重量比で添加する場合(先行技術添加剤)、スチレンの重合を阻害する先行技術添加剤の効率は、驚くべきことに且つ意外にも、有意に改善される。
TIPA1ppmもしくは2ppmをそれぞれQMと4HTとの混合物100ppmもしくは200ppmに様々な重量比で添加する場合において(先行技術添加剤)、スチレンの重合は、驚くべきことに且つ意外にも、有意に低減されることも表I及び表IIから観察可能である。
Figure 0006006331
表IIの結果と表IIIの結果とを比較する場合、様々な重量比におけるQMと4HTとの混合物200ppm中(先行技術添加剤)、TIPA 2ppmの添加により、%形成ポリマーは、様々な重量比におけるQMと4HTとの混合物400ppmからなる先行技術添加剤と同じであるか、より良いということも分かる。このことは、200ppmの先行技術添加剤組成物に2ppmのTIPAを添加すると、様々な重量比での芳香族化合物とニトロオキシド化合物とからなる先行技術添加剤200ppmの実質的な節約になることを、さらに証明している。
以下の実施例において、上記主実験に関し、以下の表IV乃至Xに示すように先行技術添加剤組成物と本添加剤組成物とを様々な重量比で使用する。本発明者は、本組成物の結果を、QMと4HTとの混合物を有する添加剤組成物、及び比較目的の上記アミンi)乃至ix)(即ちTBA,DBA,MEA,DEA,DPA,TEA,EDA,TEPA)と比較した。その結果は表V乃至Xniある。
表IVにおいて、QMと4HTとの90:10,80:20,70:30,50:50,30:70及び20:80の重量%比で、100,150,200,300及び400ppm添加量のQM+4HTの混合物からなる先行技術添加剤組成物が使用される。
Figure 0006006331
表Vにおいて、QMと4HTとのそれぞれ90:10,80:20,70:30,50:50,30:70及び20:80の重量%比で、100ppm添加量のQM+4HTの混合物からなる先行技術添加剤組成物、QMと4HTとのそれぞれ90:10,80:20,70:30,50:50,30:70及び20:80の重量%比で、100ppm添加量のQM+4HTの混合物を有する比較添加剤組成物、及び105ppm組成物の全添加量となる5ppm比較アミンを、QMと4HTとのそれぞれ90:10,80:20,70:30,50:50,30:70及び20:80の重量%比で、QMと4HTとの混合物100ppmを有する本添加剤組成物、及び105ppm組成物の全添加量となるためTIPA,Quadrol(登録商標)及びTHEEDから選択される5ppm本アミンと比較する。
Figure 0006006331
表VIにおいて、組成物110ppmの全添加量とするための比較アミンもしくは本アミン10ppm以外は、上記表Vの組成物を使用する。
Figure 0006006331
表VIIにおいて、組成物120ppmの全添加量とするための比較アミンもしくは本アミン20ppm以外は、上記表Vの組成物を使用する。
Figure 0006006331
表VIIIにおいて、QMと4HTとのそれぞれ90:10の重量%比で、200,300及び400ppm添加量のQM+4HTの混合物からなる先行技術添加剤組成物、QMと4HTとのそれぞれ90:10の重量%比で、200,300及び400ppm添加量のQM+4HTの混合物を有する比較添加剤組成物、及び210,315及び420ppm組成物の全添加量となる10,15及び20ppm比較アミンを、QMと4HTとのそれぞれ90:10の重量%比で、QMと4HTとの混合物200,300及び400ppmを有する本添加剤組成物、及び210,315及び420ppm組成物の全添加量となるためTIPA,Quadrol(登録商標)及びTHEEDから選択される10,15及び20ppm本アミンと比較する。
Figure 0006006331
表IXにおいてQMと4HTとの重量%比80:20以外は、上記表VIIIの組成物を使用する。
Figure 0006006331
表Xにおいて、組成物150,250及び350ppmの全添加量とするための比較アミンもしくは本アミン50ppm以外は、上記表VIIIの組成物を使用する。
Figure 0006006331
上記実験の全ては、QMと4HTとの混合物と、TIPA,Quadrol(登録商標)及びTHEEDを有するグループから選択される第3アミンとを有する本発明添加剤組成物がもっぱら先行技術添加剤の重合阻害効率の改善をもたらすことを証明する。
上記知見は、本発明組成物が、芳香族とニトロオキシド化合物との混合物からなる先行技術組成物よりも、経済的であり、紺強に優しいことを証明する。
上記知見はまた、本発明組成物の相乗的な、驚くべき且つ意外な効果を証明する。
上の実験結果はまた、現在提供される組成物は先行技術添加剤よりもはるかに優れていること、従って先行技術添加剤を超える技術的利点及び驚くべき効果を有することを立証する。

Claims (24)

  1. (A)キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
    (B)ニトロオキシド化合物の1個以上
    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、改善されたアミン系添加剤組成物であって、前記組成物は:
    (C)脂肪族第3アミンの1個以上、もしくはそれらの混合物
    をさらに有することを特徴とし
    前記脂肪族第3アミンは、第3アミンのアルキル鎖中に1個以上ヒドロキシル基を含有し;
    前記組成物は、以下のアミン類:
    i)トリエタノールアミン(TEA);
    ii)トリス[N−ブチルアミン](TBA);
    iii)モノエタノールアミン(MEA);
    iv)ジブチルアミン(DBA);
    v)ジエタノールアミン(DEA);
    vi)ジプロピルアミン(DPA);
    vii)エチレンジアミン(EDA);
    viii)テトラエチレンペンタアミン(TEPA)、又は
    ix)これらの混合物;
    の1個以上を有しない、組成物。
  2. 前記脂肪族第3アミンは、第3アミンのアルキル鎖中に3乃至4個のヒドロキシル基を有する、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記脂肪族第3アミンは、トリイソプロパノールアミンもしくはトリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)である、請求項1又は2に記載の組成物。
  4. 前記脂肪族第3アミンは、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(THEED)である、請求項1又は2に記載の組成物。
  5. 前記脂肪族第3アミンは、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(Quadrol(登録商標))である、請求項1又は2に記載の組成物。
  6. 前記脂肪族第3アミンは、TIPA,THEED及びQuadrol(登録商標)の1個以上を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. (A)キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
    (B)ニトロオキシド化合物の1個以上
    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、改善されたアミン系添加剤組成物であって、前記組成物は:
    (C)第3アミンの1個以上
    であって、
    i)トリス(2−ヒドロキシプロピル)アミン(TIPA)であるヒドロキシアルキル第3アミン;
    ii)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(Quadrol(登録商標))である酸化プロピレン処理アミン;及び
    iii)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(THEED)である酸化エチレン処理アミン;もしくは
    iv)これらの混合物
    からなるグループから選択される前記第3アミン
    をさらに有することを特徴とする、組成物。
  8. 前記組成物は:
    a)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上と前記ニトロオキシド化合物の1個以上との混合物I) 40乃至99.9重量%;及び
    b)前記第3アミンもしくはその混合物の1個以上II) 0.1乃至60重量%
    を有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 前記キノンメチドもしくはその誘導体(QM)は、ベンジルキノンメチドを包含する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 前記キノンメチドは4−ベンジリデン2,6−ジ−tert−ブチルシクロヘキサ−2,5−ジエノンである、請求項9に記載の組成物。
  11. 前記ニトロオキシド化合物は、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン―4−オール(4HT)を包含する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. 前記QMと4HTとの混合物は、前記混合物の重量に基づき、QMを0.5乃至99.5重量%の量で、4HTを99.5乃至0.5重量%の量で有する、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の組成物。
  13. 前記QMと4HTとの混合物は、QMと4HTとを99.5:0.5乃至0.5:99.5、95:5乃至5:95、及び90:10乃至10:90を有するグループから選択される重量比で有する、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の組成物。
  14. 前記第3アミンもしくはその混合物は、組成物の重量に基づき0.01乃至60重量%の量で使用される、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の組成物。
  15. 前記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を含有する流れに、スチレンをはじめとするモノマーの流れの重量に基づき0.01ppm乃至2000ppm、及び1ppm乃至2000ppmを有するグループから選択される量で添加される、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の組成物。
  16. 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15のいずれか一項に記載の前記アミン系添加剤組成物を使用する方法であって、
    スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを有する流れを
    (A)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
    (B)前記ニトロオキシド化合物の1個以上
    を有する、前記添加剤組成物で処理
    前記組成物は:
    (C)前記脂肪族第3アミンの1個以上、もしくはそれらの混合物
    をさらに有することを特徴とし、
    前記脂肪族第3アミンは、第3アミンのアルキル鎖中に1個以上ヒドロキシル基を含有す、方法。
  17. スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを有する前記流れを、モノマーの重量に基づき、0.01ppm乃至2000ppm、及び1ppm乃至2000ppmを有するグループから選択される前記添加剤組成物の量で処理する、請求項16に記載の方法。
  18. 前記キノンメチドもしくはその誘導体、前記ニトロオキシド化合物、及び脂肪族第3アミンは、個別にもしくは混合後のいずれかで、モノマー流に添加される、請求項16又は17に記載の方法。
  19. 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の前記アミン系添加剤組成物を、スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーを有する流れに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、添加剤組成物は:
    (A)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
    (B)前記ニトロオキシド化合物の1個以上
    を含、及び
    前記組成物は:
    (C)前記脂肪族第3アミンの1個以上、もしくはそれらの混合物
    をさらに有することを特徴とし、
    前記脂肪族第3アミンは、第3アミンのアルキル鎖中に1個以上ヒドロキシル基を含有す、方法。
  20. 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流に、モノマーの重量に基づき0.01ppm乃至2000ppm、及び1ppm乃至2000ppmを有するグループから選択される量で添加される、請求項19に記載の方法。
  21. 前記キノンメチドもしくはその誘導体、前記ニトロオキシド化合物、及び脂肪族第3アミンは、個別にもしくは混合後のいずれかで、モノマー流に添加される、請求項19又は20に記載の方法。
  22. 前記組成物は、温度50℃乃至180℃の範囲で使用される、請求項16乃至21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 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15のいずれか一項に記載の添加剤組成物を製造する方法であって、当該方法は
    (A)前記キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、及び
    (B)前記ニトロオキシド化合物の1個以上
    を混合するステップを有、及び
    前記キノンメチドもしくはその誘導体及び前記ニトロオキシド化合物もしくはそれらの混合物は、
    (C)前記第3アミンの1個以上
    とさらに混合されることを特徴とし
    前記脂肪族第3アミンは、第3アミンのアルキル鎖中に1個以上ヒドロキシル基を含有す、方法。
  24. (A)スチレンをはじめとする芳香族ビニルモノマーと、
    (B)
    b1)キノンメチドもしくはその誘導体の1個以上、
    b2)ニトロオキシド化合物の1個以上
    を有する添加剤組成物であって、前記組成物(B)は:
    b3)脂肪族第3アミンの1個以上、もしくはそれらの混合物
    をさらに有することを特徴とし
    前記脂肪族第3アミンは、第3アミンのアルキル鎖中に1個以上ヒドロキシル基を含有し;
    前記組成物は、以下のアミン類:
    i)トリエタノールアミン(TEA);
    ii)トリス[N−ブチルアミン](TBA);
    iii)モノエタノールアミン(MEA);
    iv)ジブチルアミン(DBA);
    v)ジエタノールアミン(DEA);
    vi)ジプロピルアミン(DPA);
    vii)エチレンジアミン(EDA);
    viii)テトラエチレンペンタアミン(TEPA)、又は
    ix)これらの混合物;
    の1個以上を有しない、添加剤組成物と
    を有する組成物。
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