KR100354201B1 - 공액 디엔, 비닐-치환된 방향족 화합물 및 이들의 혼합물의기상 중합반응의 종결방법 - Google Patents

공액 디엔, 비닐-치환된 방향족 화합물 및 이들의 혼합물의기상 중합반응의 종결방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소수 1 내지 20의 알콜, 알킬 또는 사이클로알킬 모노에테르, 암모니아, 물, 알킬 또는 아릴 아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합 정지제를 도입시킴을 포함하는, 촉매 및 임의로 불활성 입상 물질의 존재하에 중합 용기 속에서의 공액 디엔, 비닐-치환된 방향족 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물의 기상 중합반응을 종결시키는 방법에 관한 것이다.

Description

공액 디엔, 비닐-치환된 방향족 화합물 및 이들의 혼합물의 기상 중합반응의 종결방법 {Termination of gas phase polymerizations of conjugated dienes, vinyl-substituted aromatic compounds and mixtures thereof}
최근 들어, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리스티렌 및 스티렌-부타디엔 중합체가 전이 금속 촉매(메탈로센 포함) 및/또는 희토류 금속 촉매의 존재하에 유동화 기상 반응기 속에서 중합될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 이러한 중합반응을 완전히 또는 거의 완전히 정지시키기에 효과적인 방법이 필요하다. 또한, 알파 올레핀 중합반응에 유용한 불활성화제 또는 중합 정지제(예: CO, CO2등)가 부타디엔, 이소프렌, 스티렌 및 이들의 혼합물을 사용하는 중합반응을 종결시키는데 효과적이지 않은 것으로 밝혀졌다.
놀랍게도, 본 발명의 방법은 중합 반응기 시스템으로부터 반응 기체 혼합물을 제거할 필요없이, 예를 들어, 부타디엔, 이소프렌, 스티렌 또는 스티렌과 부타디엔의 기상 중합반응을 정지시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 중합 반응을 재출발시키기 전에, 반응기로부터 잔존하는 중합 정지제 전부를 제거하기 위해 반응 혼합물을 퍼징시켜야만 한다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 층을 배수시킴없이 단순히 반응기에 새로운 디엔 단량체 및 임의로 촉매, 공촉매 및/또는 촉진제를 재공급함으로써 중합 반응이 재출발되도록 한다.
발명의 요약
따라서, 본 발명은 탄소수 1 내지 20의 알콜, 탄소수 2 내지 20의 알킬 또는 사이클로알킬 모노에테르, 암모니아, 물, 알킬 또는 아릴 아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합 정지제를 중합반응을 종결시키기에 효과적인 양으로 도입시킴을 포함하는, 공액 디엔, 비닐-치환된 방향족 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물의 중합반응을 종결시키는 방법을 제공한다.
본 발명은 공액 디엔, 비닐-치환된 방향족 화합물 및 이들의 혼합물의 기상 중합반응을 종결시키는 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 탄소수 1 내지 20의 알콜, 탄소수 2 내지 20의 알킬 또는 사이클로알킬 모노에테르, 암모니아, 물, 알킬 또는 아릴 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합 정지제(kill agent)를 사용하여 상기 방법을 종결시키는 방법에 관한 것이다.
중합체.본 발명의 방법은 하나 이상의 디엔 및/또는 하나 이상의 비닐-치환된 방향족 화합물의 기상 중합 반응을 정지시키는데 적합하다. 본 발명에 따라 제조될 수 있는 중합체의 예는 폴리이소프렌; 폴리부타디엔; 폴리스티렌, 스티렌과 공중합된 부타디엔; 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 스티렌의 중합체; 부타디엔 및 아크릴로니트릴의 중합체; 이소부틸렌 및 이소프렌의 중합체; 폴리클로로프렌; 및 에틸렌과 하나 이상의 아크릴로니트릴, 부타디엔, 이소프렌, 스티렌, 클로로프렌 및/또는 이소부틸렌의 공중합체이다. 전형적으로, 이러한 중합체의 무니(Mooney) 범위는 20 내지 100이고, 시스-함량은 40 내지 100%이며 겔의 정도는 낮다. 본원에 기술된 기상 방법에 의해 제조된 중합체는 과립상이고 자유-유동적이며 웨더 스트립핑(weather stripping), 호스, 타이어 성분 및 점화선과 같은 자동차 용품에 유용하다. 이는 또한 와이어 및 케이블, 지붕용 생산품, 호스 및 배관과 같은 재료상의 구조물 및 기계 용품에 사용될 수 있다.
중합반응.중합반응은 용액/슬러리, 유동화, 교반, 벌크, 고압, 저압 또는 반 슬러리/반 기상에서 수행될 수 있다. 본 발명의 중합 방법에 대해, 유동층은 교반된 유동층 반응기 또는 교반되지 않은 유동층 반응기일 수 있다. 바람직하게는, 중합반응은 하나 이상의 기상 반응기에서 수행된다. 다중 반응기를 사용할 경우, 이를 연속하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명은 기상 중합 반응의 어떠한 특정 유형으로 제한되는 것이 아니다. 통상적인 기상 중합 방법 외에, 기상 중합반응의 소위 '유도된 축합 방식' 및 '액상 단량체' 작동을 포함하는 '축합 방식'이 사용될 수 있다.
문헌[참조: 미국 특허 제4,482,687호, 제4,994,534호, 제5,304,588호 및 EP 제0 647,657A1호]에 기재된 바와 같이, 수지를 제조하기 위한 통상적인 유동층 방법은 하나 이상의 단량체를 함유하는 기체 스트림을 중합반응 촉매의 존재시 반응성 조건하에 유동층 반응기를 통해 연속적으로 통과시킴으로써 실행된다. 생성물을 반응기로부터 회수한다. 미반응 단량체의 기체 스트림을 반응기로부터 연속적으로 회수하고 재순환 스트림에 가해진 제조된 단량체와 함께 반응기로만 재순환시킨다.
축합식 중합반응은 문헌[참조: 미국 특허 제4,543,399호, 제4,588,790호, 제4,994,534호, 제5,317,036호, 제5,352,749호 및 제5,462,999호]에 기재되어 있다. 축합식 방법을 사용하여 고도의 냉각 효능 및 이로 인한 고도의 반응기 제조율을 수득한다. 이러한 중합반응에서, 재순환 스트림 또는 이의 일부를 유동층 중합 방법에서 이슬점 이하의 온도로 냉각시켜 재순환 스트림을 모두 또는 일부 축합시킬 수 있다. 재순환 스트림은 반응기로 되돌아간다. 재순환 스트림의 이슬점은 반응/재순환 시스템의 작동 압력을 증가시키고/거나 재순환 스트림 중의 축합가능한 유체의 비율을 증가시키고 축합불가능한 기체의 비율을 감소시킴으로써 증가될 수 있다. 축합가능한 유체는 촉매, 반응물 및 제조된 중합체 생성물에 불활성일 수 있고, 이는 또한 단량체 및 공단량체를 포함할 수 있다. 축합 유체는 시스템내 어느 지점에서 반응/재순환 시스템에 도입될 수 있다. 축합가능한 유체는 포화 또는 불포화 탄화수소를 포함한다. 중합 방법 자체의 축합가능한 유체 외에, 중합반응에 불활성인 기타 축합가능한 유체가 도입되어 축합식 작동을 "유도"할 수 있다. 적합한 축합가능한 유체의 예는 탄소수 2 내지 8의 액상 포화 탄화수소(예: 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, n-헥산, 이소헥산 및 기타의 포화 C6탄화수소, n-헵탄, n-옥탄 및 기타의 포화 C7및 C8탄화수소 및 이들의 혼합물)로부터 선택될 수 있다. 축합가능한 유체는 또한 올레핀, 알파-올레핀, 디올레핀, 하나 이상의 알파 올레핀을 함유하는 디올레핀 및 이들의 혼합물과 같은 중합가능한 축합성 공단량체를 포함할 수 있다. 축합 방식에서, 유동층으로 들어가는 액체는 재빨리 분산되고 증발되는 것이 바람직하다.
액상 단량체 중합 방식은 문헌[참조: 미국 특허 제5,453,471호, 미국 특허원 제510,375호, PCT 제95/09826호(미국) 및 PCT 제95/09827호(미국)]에 기재되어 있다. 액상 단량체 방식으로 작동시킬 경우, 액체는 전체 중합체 층에 걸쳐 존재할 수 있되, 단 중합체가 제조되거나 층에 존재하는 유동화 보조제(예: 카본 블랙)인 것과 같이, 중합반응 영역으로의 진입 지점상의 단거리 이상에 실질적인 양의 유리 액상 단량체가 존재하지 않는한 층에 존재하는 액상 단량체는 층에 존재하는 고체 입상 물질에 흡착되거나 흡수된다. 액상 방식을 통해 통상적인 폴리올레핀이 제조되는 온도보다 축합 온도가 높은 단량체를 사용하여 기상 반응기에서 중합체를 제조할 수 있다. 일반적으로, 액상 단량체 방법은 교반층 또는 성장하는 중합체 입자의 층을 함유하는 중합반응 영역을 갖는 기체 유동층 반응 용기에서 수행된다. 이러한 방법은 하나 이상의 단량체 및 임의로 하나 이상의 불활성 기체 또는 액체의 스트림을 중합반응 영역으로 연속적으로 도입시키고, 중합반응 촉매를 중합반응영역으로 연속적 또는 간헐적으로 도입시키고, 중합체 생성물을 중합반응 영역으로부터 연속적 또는 간헐적으로 회수하고, 미반응 기체를 상기 영역으로부터 연속적으로 회수하고, 상기 영역에 존재하는 하나 이상의 단량체의 이슬점 이하의 영역 내에서 온도를 유지하면서 기체를 압축시키고 냉각시킴을 포함한다. 기체-액체 스트림에 존재하는 단 하나의 단량체가 존재할 경우, 하나 이상의 불활성 기체가 또한 존재한다. 전형적으로, 영역 내의 온도 및 영역을 통과하는 기체의 속도는 필수적으로 액체가 고체 입상 물질에 흡착되거나 흡수되지 않는 중합반응 영역에 존재하지 않을 정도이다. 본 발명에서, 액상 단량체 기상 중합반응이 바람직하다.
방법은 뱃치식, 간헐식 또는 연속식으로 수행될 수 있는데, 후자가 바람직하다. 반응기의 필수적인 부분은 용기, 층, 기체 분포판, 입구 및 출구 파이프, 압축기, 순환 기체 냉각기 및 생성물 배출 시스템이다. 용기에서, 층 상에 감속 영역이 존재하고 층 내에 반응 영역이 존재한다. 둘 다는 기체 분포판상에 존재한다.
폴리부타디엔, 폴리이소프렌 및 스티렌 단독- 및 공중합체는 메탈로센, 희토류 금속 촉매 또는 이들의 혼합물을 포함한 전이 금속 촉매를 사용함으로써 기상에서 제조될 수 있다. 이러한 촉매는 용액 및/또는 슬러리, 분무 건조 또는 초기중합체형으로 지지되거나 지지되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명에서 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 및 스티렌 단독- 및 공중합체는 바람직하게는 희토류 금속 촉매의 존재하에 문헌[참조: WO 제96/04323호(PCT/US95/09827)]에 기재된 방법 및 공정에 따라 제조된다. 대체로, 이러한 중합체는 전이 금속 촉매(니켈, 코발트, 티타늄 및/또는 메탈로센 성분 포함)의 존재하에 문헌[참조: WO 제96/04322호(PCT/US95/09826)]에 기재된 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 부타디엔(예: 1,3-부타디엔), 이소프렌 또는 스티렌은 반응기의 중합반응 영역으로 직접 도입되거나 재순환 기체 스트림과 함께 또는 이들 둘의 배합물로써 중합반응 영역으로 이동된다. 중합반응 영역내의 온도는 영역내 디엔 단량체의 축합 온도하에서 유지될 수 있다. 또는, 또다른 양태에서 중합반응 영역내의 조건(예: 온도, 압력, 디엔 단량체의 농도)은 필수적으로 액체가 고체 입상 물질에 흡착되거나 흡수되지 않는 영역에 존재하지 않을 정도이다. 대체로, 중합반응 영역과 함께 조건은 디엔 단량체의 일부가 고체 입상 물질에 흡착되거나 흡수되지 않는 액체일 정도로 유지된다.
중합반응 영역에 사용되는 희토류 금속 촉매는 특정 부류의 희토류 금속 촉매로 제한되지 않는다. 고비등성 또는 신속하게 축합가능한 단량체(예: 부타디엔 및 이소프렌)의 슬러리, 용액 또는 벌크 중합반응에 미리 사용된 희토류 금속 촉매가 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명에 사용되는 희토류 금속 촉매는 희토류 금속 전구체 성분, 공촉매 성분 및 임의로 촉진제를 가질 수 있다. 전구체 성분은 단일 화합물 또는 둘 이상의 희토류 금속 화합물의 혼합물일 수 있다. 전구체 성분은 중합반응 영역에, 분무건조된 지지체(예: 실리카, 카본 블랙, 다공질 가교결합된 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌, 알루미나 또는 염화마그네슘)상의 용액 또는 슬러리로 또는 초기중합체로서 도입될 수 있다.
원자가가 57 내지 103인 원소 주기율표의 ⅢB족 원소로부터 선택된 금속의 유기 또는 무기 화합물이 본원에 사용될 수 있다. 희토류 금속 화합물의 예는 세륨, 란타늄, 프라세오다이뮴, 가돌리늄 및 네오다이뮴의 화합물이다. 이러한 화합물 중에서, 카복실레이트, 알콜레이트, 아세틸아세토네이트, 할라이드(삼염화네오다이뮴의 에테르 및 알콜 착체 포함), 및 금속의 알릴 유도체가 바람직하다. 네오다이뮴 화합물이 가장 바람직하다. 예증적인 네오다이뮴 화합물은 네오다이뮴 나프테네이트, 네오다이뮴 옥타노에이트, 네오다이뮴 옥토에이트, 삼염화네오다이뮴, 테트라하이드로푸란(예: NdCl3(THF)2) 및 에탄올(예: NdCl3(EtOH)3)과 함께 형성된 삼염화네오다이뮴 착체, 네오다이뮴 2,2-디에틸헥사노에이트, 네오다이뮴 2-에틸헥소에이트, 네오다이뮴 2-에틸옥토에이트, 네오다이뮴 2,2-디에틸헵타노에이트, 알릴 네오다이뮴 디클로라이드, 비스-알릴 네오다이뮴 클로라이드 및 트리스-알릴 네오다이뮴을 포함할 수 있다. 네오다이뮴 네오데카노에이트, 네오다이뮴 옥타노에이트, 네오다이뮴 베르사테이트 및 p-알릴 네오다이뮴 디클로라이드가 특히 우수한 결과를 제공한다. 희토류 금속 촉매의 혼합물이 사용될 수 있다. 그리고, 하나 이상의 희토류 금속 촉매가 단일 반응기 또는 다중 반응기에서, 바람직하게는 연속적으로 연결되어 있는 반응기에서 하나 이상의 전이 금속 촉매(메탈로센 촉매 포함)와의 배합물로 또한 사용될 수 있다.
일반적으로, 희토류 화합물, 특히 본원에 기술된 희토류 촉매를 제조하기 위해 사용되는 네오다이뮴 화합물은 물을 함유하지 않거나 소량(0.001 내지 5%) 함유하고/하거나 과량(0.001 내지 10당량)의 리간드를 함유하는 공지된 희석제(지방족, 방향족, 산소화된 탄화수소) 중의 용액 또는 현탁액으로서 수득될 수 있다. 알콜, 카복실산, 아민, 아미드 또는 에테르와 같은 기타 시약을 용액 또는 현탁액에 가하여 희토류 화합물의 용해도를 유지시킬 수 있다. 바람직하게는, 희토류 화합물(예: 네오다이뮴 화합물)의 탄화수소 용액 또는 현탁액은 물 0 내지 2500ppm 및, 예를 들어, 베르사트산과 같은 유리 리간드 0.5 내지 2당량을 함유할 수 있다. 네오다이뮴 화합물은 전형적으로 1 내지 50중량% 용액으로서 사용된다. 예를 들어, 본원의 실시예 중 일부에 사용된 헥산내 네오다이뮴 베르사테이트(8.9% Nd; 9.3% 베르사트산; 150ppm 물, Lot #9534101)와 같은 용액 또는 현탁액을 롱 플랑사(Rhone-Poulenc)로부터 수득할 수 있다.
단일 부위 촉매는 본 발명의 중합체를 제조하기 위해 희토류 금속 촉매 및/또는 전이 금속 촉매와의 배합물로 또는 단독으로 사용될 수 있는 또다른 바람직한 촉매이다. 이러한 촉매는 문헌[참조: 미국 특허 제5,527,752호, Reichle et al.]에 기재되어 있다. 이러한 촉매는 전형적으로 MAO 또는 MMAO와 같은 공촉매와 함께 폴리올레핀 중합반응시 촉매 전구체로서 유용한, 전이 금속, 치환되거나 비치환된 p-결합된 리간드 및 헤테로알릴 잔기의 착체를 포함한다.
희토류 촉매 개질제 및 공촉매는 문헌[참조: WO 제96/04323호]에 기재된 바와 같은 알루미늄 알킬 할라이드 및 트리알킬 알루미늄 화합물로 이루어진다. 희토류 금속 전구체 성분과 함께 사용될 수 있는 바람직한 공촉매는 트리에틸알루미늄(TEAL), 트리이소부틸알루미늄(TIBA), 트리헥실알루미늄(THAL), 메틸알루민옥산(MAO), 개질된 메틸알루민옥산(MMAO), 트리메틸알루미늄(TMA), 디알킬 알루미늄 하이드라이드 또는 디알킬 알루미늄 하이드라이드의 혼합물 또는 디알킬 알루미늄 하이드라이드와 트리알킬 알루미늄의 혼합물을 포함한다. 사용시, 희토류 금속 화합물과 함께 사용될 수 있는 촉진제는 BCl3, AlCl3, 에틸알루미늄 디클로라이드, 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드, 디에틸알루미늄 클로라이드와 같은 하나 이상의 루이스산, 및 기타 알킬 라디칼 유도체를 포함한다. 또한, 문헌[참조: WO 제96/04323호]에 기재된 바와 같은 이러한 화합물의 유기할로겐화물 유도체가 사용될 수 있다.
금속 알킬 또는 하이드라이드를 전이 금속 화합물과 반응시킴으로써 형성되는 촉매를 의미하는 통상적인 찌글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매가 본 발명의 수행에 바람직하다. 알루미늄 알킬을 원소 주기율표의 Ⅰ족 내지 Ⅲ족 금속의 염과 반응시킴으로써 형성되는 촉매가 특히 유용하다.
본 발명의 수행에 유용한 촉매의 예는 다음과 같다:
A. 문헌[참조: 미국 특허 제4,376,062호 및 제4,379,758호]에 기재된 바와 같은 티타늄계 촉매.
B. 문헌[참조: 미국 특허 제3,709,853호, 제3,709,954호 및 제4,077,904호]에 기재된 바와 같은 크롬계 촉매.
C. 바나듐 옥시클로라이드 및 바나듐 아세틸아세토네이트와 같은 바나듐계 촉매.
D. 문헌[참조: 미국 특허 제4,530,914호, 제4,665,047호, 제4,752,597호, 제5,218,071호, 제5,272,236호, 제5,278,272호, 제5,317,036호 및 제5,527,752호]에 기재된 바와 같은 메탈로센 촉매.
E. 금속 할라이드의 양이온 형태.
F. 문헌[참조: 미국 특허 제4,472,559호 및 제4,182,814호]에 기재된 바와 같은 코발트 촉매 및 이의 혼합물.
G. 문헌[참조: 미국 특허 제4,155,880호 및 제4,102,817호, PCT 제95/09826호(미국) 및 PCT 제95/09827호(미국)]에 기재된 바와 같은 니켈 촉매 및 이의 혼합물.
본 발명의 방법에 사용된 전이 금속 촉매는 금속 성분, 공촉매 및 임의로 촉진제를 가질 수 있다. 금속 성분은 전이 금속 화합물 또는 둘 이상의 전이 금속 화합물의 혼합물일 수 있다. 일반적으로, 촉매의 전이 금속 성분은 가용성 또는 불용성이고, 지지되거나 지지되지 않거나, 충전제의 존재 또는 부재하에 분무 건조될 수 있다. 대체로, 중합반응 촉매는 당해 기술 분야의 숙련인들에게 공지된 기술을 사용하여 초기중합체의 형태로 또는 EPRs 및 EPDMs에 대해 기술된 바와 같이 중합반응 영역에 도입될 수 있다.
금속 성분이 지지될 경우, 전형적인 지지체는 예를 들어, 실리카, 카본 블랙, 다공질 가교결합된 폴리스티렌, 다공질 가교결합된 폴리프로필렌, 알루미나, 토리아, 지르코니아, 마그네슘 할라이드(예: 염화마그네슘) 지지체 물질 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 실리카, 카본 블랙 및 알루미나가 바람직한 지지체 물질이다. 실리카, 카본 블랙 및 이들의 혼합물이 가장 바람직한 지지체 물질이다. 전형적인 실리카 또는 알루미나 지지체는 필수적으로 중합반응에 불활성인 고상,입상, 다공질 물질이다. 이는 평균 입자 크기가 약 10 내지 약 250μ, 바람직하게는 약 30 내지 약 100μ이고, 표면적이 1g당 200㎡ 이상, 바람직하게는 1g당 약 250㎡ 이상이고, 공극 크기가 약 100Å 이상, 바람직하게는 약 200Å 이상인 무수 분말로서 사용된다. 일반적으로, 지지체의 사용량은 지지체 1g당 전이 금속 약 0.1 내지 약 1.0mmol을 제공할 수 있을 정도이다. 바람직한 양태에서, 2가지 유형의 카본 블랙이 지지체로서 사용된다. DARCO G-60(물 추출물의 pH=5)은 표면적이 1g당 505㎡이고, 평균 입자 크기가 100μ이고, 다공도가 1g당 1.0 내지 1.5㎤인 무수 분말로서 사용된다. 무수 분말로서 사용되는 NORIT A(물 추출물의 pH=9 내지 11)의 표면적은 1g당 720㎡이고 평균 입자 크기는 45 내지 80μ이다.
금속 성분은 금속 화합물을 지지체 물질의 존재하에 탄화수소 또는 테트라하이드로푸란과 같은 용매 또는 희석제에 용해시킨 후, 감압하에 증발에 의해 용매 또는 희석제를 제거시킴과 같은 충분히 공지된 방법에 의해 지지체에 함침될 수 있다. 대체로, 전이 금속 성분은 탄화수소 또는 테트라하이드로푸란과 같은 용매 또는 희석제에 용해되고 분무 건조되어 필요할 경우, 실리카 또는 기타 무기 고체를 거의 또는 전혀 함유하지 않는 충분히 성형된 촉매 전구체를 생성시킬 수 있다.
중합체(예: 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리스티렌 및 스티렌-부타디엔 고무)를 제조하기 위한 바람직한 전이 금속 화합물은 니켈, 티타늄 및 코발트를 함유하는 화합물로, 코발트 및 니켈 화합물이 가장 바람직하다. 촉매의 금속 성분의 니켈 화합물은 탄소수가 20 이하인 모노- 또는 비덴테이트 유기 리간드와 니켈의 오가노니켈 화합물이다. '리간드'는 금속 원자 또는 이온에 결합되고 결합된 것으로 여겨지는 이온 또는 분자로 정의된다. 모노-덴테이트는 금속과의 공유 또는 배위 결합이 형성될 수 있는 하나의 위치를 가짐을 의미하고, 비덴테이트는 금속과의 공유 또는 배위 결합이 형성될 수 있는 2개의 위치를 가짐을 의미한다. 오가노니켈 화합물은 일반적으로 불활성 용매에 가용성이다. 따라서, 탄소수 약 1 내지 20의 염 또는 유기산이 사용될 수 있다. 오가노니켈 화합물의 예는 니켈 벤조에이트, 니켈 아세테이트, 니켈 나프테네이트, 니켈 옥타노에이트, 니켈 네오데카노에이트, 니켈 2-에틸헥사노에이트, 비스(-π-알릴 니켈), 비스(사이클로옥타-1,5-디엔), 비스(알릴 니켈 트리플루오로아세테이트), 비스(푸릴 디옥심) 니켈, 니켈 팔미테이트, 니켈 스테아레이트, 니켈 아세틸아세토네이트, 니켈 살릭알데히드, 비스(살리실알데히드) 에틸렌 디이민 니켈, 비스(사이클로펜타디엔) 니켈, 사이클로펜타디에닐니켈 니트로실 및 니켈 테트라카보닐이다. 니켈을 함유하는 바람직한 성분은 카복실산의 니켈염 또는 니켈의 유기 착체 화합물이다.
니켈을 함유하는 성분과 함께 사용될 수 있는 공촉매는 트리에틸알루미늄(TEAL), 트리이소부틸알루미늄(TIBA), 디에틸 알루미늄 클로라이드(DEAC), 부분 가수분해된 디에틸 알루미늄 클로라이드(DEACO), 메틸알루민옥산(MAO) 또는 개질된 메틸알루민옥산(MMAO)을 포함한다.
MAO 또는 MMAO가 공촉매로서 사용될 경우, 이는 (a) 화학식 -(Al(R'')O)-(여기서, R''은 수소, 탄소수 1 내지 약 12의 알킬 라디칼 또는 치환되거나 비치환된 페닐 또는 나프틸 그룹과 같은 아릴 라디칼이다)의 반복 단위를 함유하는 측쇄 또는 환형 올리고머성 폴리(하이드로카빌알루미늄 옥사이드); (b) 화학식 [A]+1[BR* 4]-1(여기서, A+는 촉매의 전이 금속 성분으로부터 알킬, 할로겐 또는 수소를 끌어당길 수 있는 양이온성 루이스 또는 브론스테드 산이고, B는 붕소이고, R*은 치환된 방향족 탄화수소, 바람직하게는 퍼플루오로페닐 라디칼이다)의 이온성 염; 및 (c) 화학식 BR* 3(여기서, R*은 상기 정의된 바와 같다)의 붕소 알킬 중 하나일 수 있다.
알루민옥산은 당해 기술 분야에 충분히 알려져 있고 화학식 1의 올리고머성 선형 알킬 알루민옥산 및 화학식 2의 올리고머성 환형 알킬 알루민옥산을 포함한다. 개질된 메틸알루민옥산은 당해 기술 분야의 숙련인들에게 공지된 기술을 사용하여 메틸 그룹의 20 내지 80중량를 C2내지 C12그룹, 바람직하게는 이소부틸 그룹으로 치환시킴으로써 형성된다.
상기식에서,
s는 1 내지 40, 바람직하게는 10 내지 20이고,
p는 3 내지 40, 바람직하게는 3 내지 20이고,
R''는 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹, 바람직하게는 치환되거나 비치환된 페닐 또는 나프틸 라디칼과 같은 메틸 또는 아릴 라디칼이다.
니켈을 함유하는 성분과 함께 사용될 수 있는 촉진제는 불화수소(HF), 삼불화붕소(BF3), 또는 HF 및/또는 BF3의 에테레이트를 포함한다.
티타늄 화합물(티타네이트)은 TiCl4, TiBr4, TiI4또는 Ti(OR)4(여기서, R은 알킬 라디칼이다)일 수 있다.
티타늄을 함유하는 성분과 함께 사용될 수 있는 공촉매는 TEAL, TIBA, 요오드화디알킬알루미늄 및 MAO를 포함한다.
티타늄을 함유하는 성분과 함께 사용될 수 있는 촉진제는 요오드 및 유기 에테레이트를 포함한다. 이소프렌에 대해, TiCl4, TIBA 및 DPE(디페닐 에테르)의 배합물이 사용된다.
코발트 화합물은 유기산의 코발트염, 코발트 착체 등과 같은 유기 화합물일 수 있다. 바람직하게는, 코발트 화합물은 코발트(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 및 코발트(Ⅲ) 아세틸아세토네이트와 같은 코발트 β-케톤 착체; 코발트 아세틸아세토네이트 에틸에스테르 착체와 같은 코발트 β-케토산 에스테르 착체; 코발트 옥토에이트, 코발트 나프테네이트 및 코발트 벤조에이트와 같은 탄소수 6 이상의 유기 카복실산의 코발트염; 및 코발트 클로라이드-피리딘 착체와 같은 코발트 할라이드 착체; 코발트-클로라이드-포스핀 착체; 코발트-클로라이드-에틸 알콜 착체 및 부타디엔과 배위된 코발트 착체, 예를 들어 코발트 화합물을 유기 알루미늄 화합물, 유기 리튬 화합물 또는 알킬 마그네슘 화합물 및 1,3-부타디엔과 혼합함으로써 제조될 수 있는 예를 들어, (1,3-부타디엔)[1-(2-메틸-3-부테닐)-π-알릴]-코발트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 기타의 전형적인 코발트 화합물은 코발트 소르베이트, 코발트 아디페이트, 코발트 2-에틸헥소에이트, 코발트 스테아레이트 등의 화합물로, 이때 분자의 유기 부분의 탄소수는 약 5 내지 20, 바람직하게는 8 내지 18이고 아세틸아세토네이트 뿐만 아니라 1개 또는 2개의 카복실산 작용기를 갖는다.
코발트를 함유하는 성분과 함께 사용될 수 있는 공촉매는 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC), 이염화에틸알루미늄(EADC), DEACO, MAO 및 이들의 혼합물을 포함한다.
필요할 경우, 소량의 물이 코발트를 함유하는 금속 성분과 함께 촉진제로서 사용될 수 있다.
불활성 입상 물질.중합반응 공정에 사용되는 유동화 보조제는 반응에 화학적으로 불활성인 불활성 입상 물질일 수 있다. 이러한 유동화 보조제 또는 유동 보조제의 예는 카본 블랙, 실리카, 점토 및 활석과 같은 기타 물질을 포함한다. 유기 중합체성 물질이 또한 유동화 보조제로서 사용될 수 있다. 카본 블랙 및 실리카 및 이들의 혼합물은 바람직한 유동화 보조제이며, 카본 블랙이 가장 바람직하다. 사용된 카본 블랙 물질의 제1 입자 크기는 약 10 내지 100㎚이고 응집체(제1 구조)의 평균 크기는 약 0.1 내지 약 10μ이다. 카본 블랙의 비표면적은 약 30 내지 1,500㎡/gm이고 카본 블랙의 디부틸프탈레이트(DBP) 흡수도는 약 80 내지 약 350cc/100g이다.
사용될 수 있는 실리카는 무정형이고 제1 입자 크기는 약 5 내지 50nm이고 응집체의 평균 크기는 약 0.1 내지 10μ이다. 실리카 응집체의 평균 크기는 약 2 내지 약 120μ이다. 사용된 실리카의 비표면적은 약 10 내지 500㎡/gm이고 디부틸프탈레이트(DBP) 흡수도는 약 100 내지 400cc/100g이다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 점토 및 활석의 평균 입자 크기는 약 0.01 내지 약 10μ이고 비표면적은 약 3 내지 30㎡/gm이다. 이의 오일 흡수도는 100g당 약 20 내지 약 100g이다.
사용될 수 있는 유기 중합체성 물질은 에틸렌, 프로필렌, 부텐 및 기타 알파 올레핀 및 폴리스티렌의 중합체 및 공중합체를 과립 또는 분말형으로 포함한다. 이러한 유기 중합체성 물질의 평균 입자 크기는 약 0.01 내지 100μ, 바람직하게는 0.01 내지 10μ이다.
일반적으로, 사용되는 유동화 보조제의 양은 일반적으로 사용되는 물질의 유형 및 제조되는 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌의 유형에 좌우된다. 카본 블랙 또는 실리카를 유동화 보조제로서 사용할 경우, 이는 제조된 최종 생성물(폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 또는 스티렌 중합체)의 중량을 기준으로 하여 약 0.3중량내지 약 80중량, 바람직하게는 약 5중량내지 약 60중량, 가장 바람직하게는 약 10중량내지 약 45중량의 양으로 사용될 수 있다. 점토 또는 활석이 유동화 보조제로서 사용될 경우, 그 양은 최종 생성물의 중량을 기준으로 하여 약 0.3중량내지 약 80중량, 바람직하게는 약 12중량내지 75중량일 수 있다. 유기 중합체성 물질은 제조된 최종 중합체 생성물의 중량을 기준으로 하여 약 0.1중량내지 약 50중량, 바람직하게는 약 0.1중량내지 약10중량의 양으로 사용된다.
유동화 보조제는 반응기의 상부 또는 그 근방에서, 반응기의 저부에서 반응기로 또는 반응기의 저부를 향한 재순환 라인에 도입될 수 있다. 바람직하게는, 유동화 보조제는 반응기 상부 또는 그 근방에서 또는 유동층상에서 도입된다. 반응기로 진입하기 전에 유동화 보조제를 처리하여 미량의 수분과 산소를 제거하는 것이 바람직하다. 이는 물질을 질소 기체로 퍼징시키고 통상적인 공정으로 가열시킴으로써 수행될 수 있다. 유동화 보조제는 각각 또는 하나 이상의 부타디엔 단량체와의 배합물로 또는 가용성의 지지되지 않은 촉매와 함께 가해질 수 있다. 바람직하게는, 유동화 보조제는 각각 가해진다.
기타의 부가물.반응기 및 중합체 집적화의 오염을 방지하기 위한 통상적인 기술이 본 발명의 수행에 사용될 수 있다. 이러한 기술의 예는 문헌[참조: 미국 특허 제4,803,251호]에 기재된 바와 같이 음전하 발생제를 가하여 양전하 발생제의균형을 맞추거나 양전하 발생제를 가하여 음전압 전위을 중성화시키는 것이다. 대전방지 물질이 또한 반응기 또는 재순환 라인에 연속적 또는 간헐적으로 직접 가해져 정전하 형성을 방지 또는 중성화시킬 수 있다. 사용될 수 있는 기타의 부가물은 연쇄 이동제, 소거제 등을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 중합반응은 기상, 바람직하게는 입상 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 고무 또는 이들의 혼합물과 같은 중합체의 '종 층(seed bed)'으로 이루어지거나 이를 함유하는 유동층으로 수행된다. 층은 일반적으로 반응기에서 제조되는 것과 동일한 과립형 수지로 이루어진다. 따라서, 제조되는 중합체와 동일하거나 실질적으로 동일한 출발 물질(입상 중합체)의 종 층을 사용하는 것이 바람직하다. 전형적으로, 예비 작동되고, 임의로 불활성 입상 물질(유동화 보조제)을 또한 함유하는 종 층(수분 함량 20 내지 600ppm)이 사용된다. 이러한 층은 300 내지 400ppm 이하로 건조되고 중합반응을 개시하기 전에 알루미늄 알킬(예: 공촉매)으로 임의로 약화될 수 있다. 따라서, 중합반응 동안에, 층은 형성된 중합체 입자, 성장하는 중합체 입자, 및 입자를 분리시키고 유체로서 작용시키기에 충분한 유량 또는 속도에서 도입된 기체 성분을 중합시키고 개질시킴으로써 유동화된 촉매 입자를 포함한다.
유동화 기체는 초기 공급물, 구성 공급물 및 순환(재순환) 기체, 즉 하나 이상의 디엔 또는 비닐-치환된 방향족 화합물, 및 임의로 기타의 단량체(예: 탄소수 2 내지 18의 알파 올레핀) 및 필요할 경우, 개질제 및/또는 불활성 캐리어 기체(질소, 아르곤, 탄화수소, 예를 들어, 에탄)로 이루어진다. 전형적인 순환 기체는 존재시 임의의 단량체인 하나 이상의 디엔, 질소 및 수소를 단독 또는 배합하여 이루어진다. 방법은 뱃치식 또는 연속식으로 수행될 수 있는데, 후자가 바람직하다. 반응기의 필수적인 부분은 용기, 층, 기체 분포판, 입구 및 출구 파이프, 압축기, 순환 기체 냉각기 및 생성물 배출 시스템이다. 용기에서, 층 상에 감속 영역이 존재하고 층 내에 반응 영역이 존재한다. 둘 다는 기체 분포판상에 존재한다.
필요할 경우, 반응기에서의 변형이 도입될 수 있다. 이 중 하나는 하나 이상의 순환 기체 압축기를 냉각기의 상류에서 하류로 재위치시킴을 포함하고 또다른 하나는 배기시킨 라인을 생성물 배출 용기(교반된 생성물 탱크)의 상부에서 반응기의 상부로 역으로 가하여 생성물 배출 용기의 충전치를 개선시킴을 포함한다.
유동층과 관련하여, 1초당 약 1 내지 약 4.5ft, 바람직하게는 1초당 약 1.5 내지 약 3.5ft의 표면 기체 속도가 사용될 수 있다. 총 반응기 압력은 약 150 내지 약 600psia, 바람직하게는 약 250 내지 약 500psia일 수 있다. 디엔 또는 비닐-치환된 방향족 화합물의 분압은 약 25psi 내지 약 350psi, 바람직하게는 약 60psi 내지 약 250psi일 수 있다. 본 발명의 중합반응은 제조되는 중합체의 연화 온도 이상, 즉 약 20℃ 내지 약 70℃에서 수행된다. 액상 디엔 및/또는 방향족 화합물 및 수소(또는 기타의 연쇄 이동제)의 공급 스트림은 바람직하게는 반응기 재순환 라인으로 공급되거나 유동층 반응기 또는 둘 다로 직접 공급되어 혼합 및 분산을 강화시킨다. 중합체 생성물의 조성은 기상에서의 디엔 및/또는 비닐-치환된 방향족 화합물의 몰 비와 유동층에서의 디엔/방향족 화합물 농도를 변화시킴으로써 다양해질 수 있다. 층 수치가 중합체와 함께 증가함에 따라 생성물이 간헐적으로 반응기로부터 배출된다. 제조률은 촉매 공급률을 조정함으로써 조절된다.
중합 정지제.중합반응을 종결시키기에 효과적인 양의 탄소수 1 내지 20의 알콜, 탄소수 2 내지 20의 알킬 또는 사이클로알킬 모노에테르, 암모니아, 물, 알킬 또는 아릴 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합 정지제가 반응기로 도입되어 중합반응을 종결시킨다. 사용시, 알킬 아민은 각각의 알킬 그룹의 탄소수가 독립적으로 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 10, 가장 바람직하게는 1 내지 4일 수 있는 일-, 이- 또는 삼치환된 아민일 수 있다. 사용된 아릴 아민의 탄소수는 6 내지 24, 바람직하게는 6 내지 14일 수 있다. 바람직한 아민은 부틸 아민 및 아닐린이다. 바람직하게는, 중합 정지제는 테트라하이드로푸란, 암모니아, 물, 메탄올, 에탄올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 물론, 기체 암모니아가 가장 바람직하다. 어떠한 경우에는, 중합반응을 재출발시킬 수 있는 중합 정지제를 사용하는 것이 바람직하다. 중합 정지제를 반응기에, 바람직하게는 예를 들어, 유동화 격자하에 시약이 빠르게 분산하는 반응기 영역으로 직접 가할 수 있다. 이를 바람직하게는 중합 반응기로 되돌아 가기에 가능한한 근접하게 위치한 지점에서 하나 이상의 압축기의 재순환 라인 하류로 가하거나, 하나 이상의 단량체 스트림에서 가할 수 있다.
중합 정지제는 비교적 단시간, 전형적으로 5분 이하에 걸쳐 반응기로 도입된다. 중합 정지제의 도입 시간은 유리하게는 가능한한 짧고 바람직하게는 1분보다 짧으며 보다 바람직하게는 30초보다 짧다. 추가로, 단량체(예: 부타디엔, 이소프렌 및/또는 스티렌)의 중합 반응기로의 공급이 연속되지 않는 것이 또한 바람직하다. 이러한 조건하에, 중합 반응의 정지는 재빨리, 일반적으로 중합 반응기로의 중합 정지제의 도입이 종결된지 10분 이하 및 다수의 경우에 5분 이하에서 관찰된다.
중합 정지제는 중합반응을 실질적으로 종결시키거나 중합 반응기에 존재하는 실질적으로 모든 촉매를 불활성화시키기에 충분한 양으로 중합 반응기에 도입되어 중합 반응을 정지시킨다. 실제로, 반응기로 도입된 시약의 양은 중합반응을 정지시키는데 필요한 최소량의 1 내지 10배, 바람직하게는 1 내지 3배이다. 이러한 최소량은 공지된 양의 촉매 및 중합 정지제를 사용하여 작동하는 반응기에서 수행되는 예비 시험에 의해 수득될 수 있다. 이러한 목적에 대해, 시약은 바람직하게는 공촉매에 대한 중합 정지제의 몰 비가 적어도 0.05 내지 5:1인 정도의 양으로 중합 반응기에 도입된다. 너무 적은 양의 중합 정지제를 사용하면 촉매에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 수 있고 중합 반응의 정지를 관찰하기 곤란할 수 있다. 시약 사용량의 상한선은 없다. 그러나, 중합 정지제의 양은 종종 반응기에서 공촉매에 대한 중합 정지제의 몰 비가 0.1 내지 2:1, 가장 바람직하게는 0.5 내지 1(중합 정지제):1(공촉매)인 정도이다. 중합반응은 보다 많은 디엔 및/또는 비닐-치환된 방향족 화합물, 촉매 및/또는 공촉매를 가하거나 이러한 성분을 모두 반응기에 가함으로써 재출발될 수 있다. 일반적으로, 중합반응을 재출발시키기 위해 부가적인 공촉매를 가하는 것만이 필요하다.
본원에 언급된 모든 특허는 본원에 참조로 인용되어 있다.
다음의 실시예를 제공하여 본 발명을 예증한다.
촉매 시스템:촉매는 용액 또는 실리카나 카본 블랙상에 지지된 상태로 기상 반응기에 공급된다. 촉매는 첨가 전 또는 후에 활성화될 수 있거나 예비중합된 촉매로서 또한 가해질 수 있다. 다음의 촉매 및 공촉매는 반응 종결 시험에 사용된다:
A. 공촉매로서 트리-이소-부틸 알루미늄(TIBA) 또는 디-이소-부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH)와 함께 디에틸 알루미늄 클로라이드(DEAC): Nd(네오덱)3-1.5 DEAC/SiO21.5당량으로 처리된 실리카 지지된 네오다이뮴 네오데카노에이트(Nd(네오덱)3).
B. 공촉매로서 TIBA 또는 DIBAH와 함께 디에틸 알루미늄 클로라이드(DEAC): Nd(네오덱)3-4.5 DEAC/SiO24.5당량으로 처리된 실리카 지지된 네오다이뮴 베르사테이트(Nd(베르)3).
C. 톨루엔 용액 비스-알릴-네오다이뮴 클로라이드-메틸 알루민옥산 착체: 비스-p-알릴-NdCl/MAO.
D. 공촉매로서 톨루엔 용액내 부분 가수분해된 염화디에틸알루미늄(DEACO)과 공액하여 실리카 지지된 코발트 옥토에이트: Co(옥트)2/SiO2.
E. 공촉매로서 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC)와 공액하여 실리카 지지된 코발트 트리-아세틸아세토네이트 Co(아카크)3/SiO2.
F. 1,3-부타디엔으로 예비중합된 톨루엔 용액 니켈 옥토에이트(Ni(옥트)2)-트리에틸알루미늄(TEAL)-삼염화붕소-에테레이트 착체: Ni(옥트)2/TEAL/BF3·OEt2.
1,3-부타디엔 중합반응 공정:1,3-부타디엔(BD)의 중합반응은 하기 공정에 따라 기상으로 수행된다. 1ℓ 용량의 교반 오토클레이브를 유동화 보조제로서 사용된 무수 카본 블랙 N-650 32g으로 충전시킨다. 또한, 카본 블랙 2g과 혼합된 탈수화 염(NaCl) 200g을 반응기내의 층으로서 사용한다. 반응기를 90 내지 100℃에서 N2의 유동 퍼즈로 건조시킨다. 일단 내부 반응기 온도를 50℃로 조정하고, 알루미늄 알킬(공촉매로서 사용되는 동일한 알루미늄 알킬)을 가하여 반응기를 약화시킨다. 측정된 양의 촉매를 교반 반응기에 충전시킨다. 반응기를 부타디엔으로 가압 퍼징시킨 후, 반응기를 단량체 22psig로 가압시킨다. 공촉매를 주입시켜 중합반응을 출발시킨다. 단량체를 연속적으로 유동시켜 반응 시간동안 초기 반응기 압력을 유지시킨다. 반응을 알콜에 용해된 안정화제 팩키지의 주입에 의해 종결시킨다. 회분 함량으로 보충된 블랙 중합체의 중량을 사용하여 수율을 측정한다.
BD 중합반응 종결 시험:기상 BD 중합반응은 일부 시험에서는 염과 카본 블랙이 혼합된 층을 사용하고 다른 시험에서는 탄소만을 사용하여 50℃ 및 60℃에서 35 내지 37psia의 단량체 압력으로 수행된다. BD류를 사용하여 촉매 활성을 측정하고, 제시된 억제제를 진행 중인 중합반응에 가하면 BD류가 쇠퇴하는 효과가 발생한다. 모든 경우에 있어, 선택된 종결제는 반응이 높은 촉매 활성(높은 BD류)을 나타낼 때 반응기로 도입된다. 상이한 종결제를 사용한 작동 조건이 하기에 제시된다. 반응이 보다 많은 공촉매 및/또는 촉매를 가함으로써 다시 시도된다.
실시예 1, 2 및 3은 CO가 네오다이뮴, 니켈 및 코발트 촉매에 대한 효과적인 종결 반응제가 아님을 보여준다.
실시예 4 내지 10은 다양한 촉매를 사용하여 중합 정지제의 효능을 보여준다.
실시예번호 촉매유형 촉매mmol 공촉매유형 mmol 중합 정지제 유형 몰 비 재생 처리몰 비 평가
1 A 0.103 TIBA3.5 CO/TIBA=4 무 CO는 반응을중단시키지 않음
2 D 0.060 DEACO3.4 CO/Co=11 무 CO는 반응을중단시키지 않음
3 F 0.048 TEAL+BF3=1.94 CO/Ni=10 무 CO는 반응을중단시키지 않음
4 A 0.103 TIBA0.35 EtOH/TIBA=1 TIBA/EtOH=1.5 EtOH는 반응을비가역적으로 중단시킴
5 A 0.103 TIBA0.35 THF/TIBA=0.5 TIBA/THF=1.5 THF는 반응을비가역적으로 중단시킴
6 B 0.050 TIBA3.5 NH3/Al=0.5 TIBA/NH3=7반응기를 배기시킴/가해진 Nd 0.05mmol을퍼징시킴 저 활성 재생충분한 활성 재생
7 B 0.050 TIBA3.5 NH3/Al=0.5 DIBAH 1.5mmol반응기를 배기시킴/가해진 Nd 0.05mmol을퍼징시킴 활성 재생 없음충분한 활성 재생
8 C 0.030 MAO+DIBAH=4 NH3/Al=1.7 DIBAH/NH3=2.4반응기를 배기시킴/가해진 Nd 0.05mmol을퍼징시킴 NH3은 반응을 중단시킴활성 재생 40%
9 E 0.030 EASC 3.0 NH3/EASC=1 EASC 3mmol반응기를 배기시킴/가해진 Co 0.03mmol을퍼징시킴 활성 재생 없음충분한 활성 재생
10 F 0.024 TEAL+BF3·OEt2=0.96 NH3/(Ni(옥트)2+TEAL+BF3)=7 반응기를 배기시킴/가해진 Ni 0.024mmol을퍼징시킴 NH3은 반응을 중단시킴활성 재생 없음
실시예 11(유동층)
본 발명의 방법에 따라, 상기 기술된 바와 같은 유동층 반응 시스템을 하기와 같이 작동시켜 폴리부타디엔을 제조한다. 중합체를 반응기 온도 30℃ 및 반응기 압력 100psia의 반응 조건하에 제조한다. 반응기의 용적은 55ft3이고, 반응기 내부의 수지의 중량은 112lbs이다. 사용된 촉매 시스템은 공촉매로서 부분 가수분해된 염화디에틸알루미늄(DEACO)와 함께 코발트(아세틸아세토네이트)3이다. 제조률은 20lb/h이다. 생성물의 무니 값은 55이다. 카본 블랙을 중합체의 5 내지 50 PHR과 동일한 속도에서 유동 보조제로서 공급한다.
실시예 12 내지 16(유동층)
하기 실시예는 표로 제시되며, 본 발명에 따라 중합체를 제조하기 위한 조건을 작동시킨다. 하기 실시예는 상이한 촉매 시스템을 사용하고 순환 기체 조성을 상이하게 하여 본 발명의 수행을 예증한다.
실시예 번호 11 12 13
생성물 폴리부타디엔 폴리부타디엔 폴리부타디엔
반응 조건:
온도(℃) 30 50 60
압력(psi) 100 110 100
표면 속도(ft/s) 1.75 2.0 1.5
제조률(lb/h) 20 25 20
총 반응기 용적(ft3) 55 55 55
반응 영역 용적(ft3) 7.5 7.5 7.5
층 높이(ft) 7.0 7.0 7.0
층 직경(ft) 1.17 1.17 1.17
층 중량(lbs) 112 112 112
순환기체 조성:
N2 80 50 40
부타디엔 20 50 60
스티렌 - - -
촉매: Co(아카크)3 * Nd(베르)3-DEAC/실리카 Nd(베르)3-DEAC/실리카
공촉매: DEACO DIBAH DIBAH
기상 중합 정지제: NH3 NH3 EtOH
몰 비/공촉매 1 0.5 1
-
중합체 조성:
부타디엔 100 100 100
스티렌 - - -
* 코발트트리아세틸아세토네이트** 디사이클로펜타디에닐지르코늄디메틸*** 메틸알룸옥산
실시예 번호 14 15 16
생성물 SBR 폴리부타디엔 폴리스티렌
반응 조건:
온도(℃) 40 50 40
압력(psi) 110 100 100
표면 속도(ft/s) 2.0 1.75 1.5
제조률(lb/h) 25 20 40
총 반응기 용적(ft3) 55 55 55
반응 영역 용적(ft3) 7.5 7.5 7.5
층 높이(ft) 7.0 7.0 7.0
층 직경(ft) 1.17 1.17 1.17
층 중량(lbs) 112 112 112
순환기체 조성:
N2 27.3 60 99.7
부타디엔 72.5 40 -
스티렌 0.2 - 0.3
촉매: - 니켈 Cp2ZrMe2 **
공촉매: CpTiCl3 TIBA MAO***
촉진제 HF(Obu)2
기상 중합 정지제: MAO THF NH3
몰 비/공촉매 NH3 1 0.5
0.5 -
중합체 조성:
부타디엔 75 100 -
스티렌 25 - 100
** 디사이클로펜타디에닐지르코늄디메틸*** 메틸알룸옥산

Claims (10)

  1. 탄소수 1 내지 20의 알콜, 각각 탄소수 2 내지 20의 알킬 또는 사이클로알킬 모노에테르, 암모니아, 물, 알킬 또는 아릴 아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합 정지제(kill agent)를 중합반응을 종결시키기에 충분한 양으로 용기에 도입시킴을 포함하는,
    (a) 금속이 Ti, V, Co 또는 Ni인 전이 금속 촉매,
    (b) 단일 부위 촉매,
    (c) 희토류 금속 촉매, 및
    (d) 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 촉매 및 임의로 불활성 입상 물질의 존재하에 중합 용기 속에서의 공액 디엔, 비닐-치환된 방향족 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물의 기상 중합반응을 종결시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 중합반응이 카본 블랙, 실리카, 점토, 활석, 알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 불활성 입상 물질의 존재하에 제조되는 중합체의 연화 온도 이상에서 기상으로 수행되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 중합반응이 축합 방식 또는 액상 단량체 방식으로 수행되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 중합될 화합물이 부타디엔, 이소프렌, 스티렌 및 이들의 혼합물인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 공촉매에 대한 중합 정지제의 몰 비가 약 0.05 내지 5:1인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 중합 정지제가 탄소수 1 내지 10의 알콜, 테트라하이드로푸란, 암모니아 및 물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 중합되는 화합물이 부타디엔, 이소프렌, 스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 촉매가 네오다이뮴, 니켈 또는 코발트 화합물 전구체를 함유하고, 불활성 입상 물질이 카본 블랙, 실리카 또는 이들의 혼합물이고, 중합 정지제가 암모니아 또는 탄소수 1 내지 4의 알콜인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 기상 중합반응이 액상 단량체 방식으로 수행되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 중합반응이 공촉매의 첨가에 의해 재출발되는 방법.
  10. 삭제
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