KR19990015840A - Preparation of New Catalyst for Selective Hydrogenation of Double Bond of Olefin Living Polymer and Hydrogenation Method Using The Same - Google Patents

Preparation of New Catalyst for Selective Hydrogenation of Double Bond of Olefin Living Polymer and Hydrogenation Method Using The Same Download PDF

Info

Publication number
KR19990015840A
KR19990015840A KR1019970038176A KR19970038176A KR19990015840A KR 19990015840 A KR19990015840 A KR 19990015840A KR 1019970038176 A KR1019970038176 A KR 1019970038176A KR 19970038176 A KR19970038176 A KR 19970038176A KR 19990015840 A KR19990015840 A KR 19990015840A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
hydrogenation
living polymer
polymer
group
Prior art date
Application number
KR1019970038176A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100221358B1 (en
Inventor
고영훈
정선경
Original Assignee
박찬구
금호석유화학 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박찬구, 금호석유화학 주식회사 filed Critical 박찬구
Priority to KR1019970038176A priority Critical patent/KR100221358B1/en
Publication of KR19990015840A publication Critical patent/KR19990015840A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100221358B1 publication Critical patent/KR100221358B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22Organic complexes
    • B01J31/2282Unsaturated compounds used as ligands
    • B01J31/2295Cyclic compounds, e.g. cyclopentadienyls
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/04Reduction, e.g. hydrogenation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/60Reduction reactions, e.g. hydrogenation
    • B01J2231/64Reductions in general of organic substrates, e.g. hydride reductions or hydrogenations
    • B01J2231/641Hydrogenation of organic substrates, i.e. H2 or H-transfer hydrogenations, e.g. Fischer-Tropsch processes
    • B01J2231/645Hydrogenation of organic substrates, i.e. H2 or H-transfer hydrogenations, e.g. Fischer-Tropsch processes of C=C or C-C triple bonds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/40Complexes comprising metals of Group IV (IVA or IVB) as the central metal
    • B01J2531/46Titanium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

본 발명은 올레핀성 이중결합을 가지는 리빙중합체(Living Polymer)를 선택적으로 수첨반응시키기 위한 고활성을 갖는 균일상 유기티타늄 촉매의 제조 및 이 촉매를 이용한 수첨반응에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 한 분자내에 입체적 장애를 가지는 여러개의 알콕시기를 지닌 거대분자와 모노시클로펜타디에닐 티타늄 트리할로겐화합물을 반응시켜 제조된 여러개의 촉매활성점을 가지는 유기타타늄계 수첨 촉매를 제조하고, 이 촉매를 이용하여 수소첨가반응을 시킴으로써, 올레핀성 이중결합을 갖는 리빙중합체를 고수율, 고선택성 및 고재현성으로 선택적 수소화 반응을 시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the preparation of a homogeneous organic titanium catalyst having a high activity for selectively hydrogenating a living polymer having an olefinic double bond and a hydrogenation reaction using the catalyst. More specifically, to prepare an organic titanium-based hydrogenated catalyst having a plurality of catalytically active sites prepared by reacting a macromolecule having several alkoxy groups having a steric hindrance in one molecule with a monocyclopentadienyl titanium trihalogen compound, By hydrogenation using this catalyst, the present invention relates to a method of selectively hydrogenating a living polymer having an olefinic double bond in high yield, high selectivity and high reproducibility.

Description

올레핀성 리빙중합체의 이중결합의 선택적 수소화를 위한 신촉매 제조 및 이를 이용한 수첨 방법Preparation of New Catalyst for Selective Hydrogenation of Double Bond of Olefin Living Polymer and Hydrogenation Method Using The Same

본 발명은 올레핀성 이중결합을 가지는 리빙중합체(Living Polymer)를 선택적으로 수첨반응시키기 위한 고활성을 갖는 균일상 유기티타늄 촉매의 제조 및 이 촉매를 이용한 수첨반응에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 한 분자내에 입체적 장애를 가지는 여러개의 알콕시기를 지닌 거대분자와 모노시클로펜타디에닐 티타늄 트리할로겐화합물을 반응시켜 제조된 여러개의 촉매활성점을 가지는 유기티타늄계 수첨 촉매와 이 촉매를 이용하여 수소첨가반응을 시킴으로써, 올레핀성 이중결합을 갖는 리빙중합체를 고수율, 고선택성 및 고재현성으로 선택적 수소화 반응을 시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the preparation of a homogeneous organic titanium catalyst having a high activity for selectively hydrogenating a living polymer having an olefinic double bond and a hydrogenation reaction using the catalyst. More specifically, an organic titanium-based hydrogenation catalyst having several catalytically active sites prepared by reacting a macromolecule having several alkoxy groups having a steric hindrance in a molecule with a monocyclopentadienyl titanium trihalogen compound and the catalyst The present invention relates to a method of selectively hydrogenating a living polymer having an olefinic double bond in high yield, high selectivity and high reproducibility by performing a hydrogenation reaction.

1,3-부타디엔과 이소프렌과 같은 공역디엔 모노머와 공역디엔 모노머와 공중합이 가능한 스티렌과 알파메틸 스티렌과 같은 비닐방향족 모노머와의 공중합체는 엘라스토머로서 널리 사용되고 있다. 열가소성 엘라스토머인 이러한 공역디엔 모노머와 비닐방향족 모노머와의 블럭 공중합체들은 폴리올레핀 및 폴리스티렌 수지의 개질제로 사용되어 내충격성을 갖는 투명수지를 만든다. 그러나 이러한 공중합체들은 중합체내의 올레핀성 이중결합의 존재로 인해 대기중의 산소와 오존 등에 대한 내구성과 내산화성이 떨어지는 단점으로 인하여 그 용도가 제한되어 외부에 노출되지 않는 범위에서 주로 사용된다. 일반적으로 이러한 공중합체의 내구성과 내산화성을 개선시키기 위해서는, 중합체내의 올레핀성 이중결합들에 수소를 부가반응 시킴으로써 부분 또는 완전포화시키면 된다.Copolymers of conjugated diene monomers such as 1,3-butadiene and isoprene with vinylaromatic monomers such as styrene and alphamethyl styrene that are copolymerizable with conjugated diene monomers are widely used as elastomers. Block copolymers of these conjugated diene monomers and vinylaromatic monomers, which are thermoplastic elastomers, are used as modifiers for polyolefins and polystyrene resins to make transparent resins having impact resistance. However, these copolymers are mainly used in the range that their use is limited and not exposed to the outside due to the disadvantage of the durability and oxidation resistance to oxygen and ozone in the air due to the presence of olefinic double bonds in the polymer. In general, in order to improve the durability and oxidation resistance of such a copolymer, it is only necessary to partially or completely saturate by adding hydrogen to the olefinic double bonds in the polymer.

올레핀성 이중결합을 갖는 중합체의 수첨 방법에 대해서는 많은 방법들이 보고된 바 있으며, 크게 두가지로 나누어 보면 니켈, 코발트, 철, 크롬, 티타늄 등의 유기염과 유기알루미늄 또는 그와 유사환 환원제의 조합으로 구성되는 지글러계 촉매 또는 로듐, 티타늄과 같은 유기금속화합물 등의 균일계 촉매를 사용하는 방법과 니켈, 팔라듐, 백금, 루데늄 등의 금속을 카본, 실리카, 알루미늄, 칼슘카보네이트 등의 담체에 분산시킨 불균일계 촉매를 사용하는 방법이 있다.Many methods have been reported for the hydrogenation of polymers having an olefinic double bond, which can be broadly divided into organic salts such as nickel, cobalt, iron, chromium, titanium, and organoaluminum, or similar ring reducing agents. A method using a Ziegler-based catalyst or a homogeneous catalyst such as an organometallic compound such as rhodium or titanium, and metals such as nickel, palladium, platinum, rudenium and the like are dispersed in a carrier such as carbon, silica, aluminum or calcium carbonate. There is a method using a heterogeneous catalyst.

불균일계 촉매를 사용하는 수첨반응은 올레핀성 중합체를 적절한 용매에 녹인 다음 불균일 촉매의 존재하에 수소와 접촉시키는 것으로, 중합체의 입체적인 장애와 상대적으로 높은 점도 등의 영향으로 반응물과 촉매간의 접촉이 쉽지 않다. 또한 촉매와 중합체간의 강한 흡착으로 인해 수첨되지 않은 중합체가 촉매의 활성점에 도달하기가 매우 어렵다. 이러한 경우, 이중결합들을 완전히 수첨시키기 위해서는 많은 양의 촉매와 고온, 고압의 반응조건이 요구되는데, 그 결과 종종 중합체의 분해와 겔화를 유발시키는 원인이 되며, 공역디엔과 비닐방향족 모노머와의 공중합체의 경우에 있어서는 방향족 이중결합의 포화가 동시에 진행되어 올레핀성 중합체의 선택적인 수첨반응이 매우 어렵다. 뿐만 아니라, 수첨된 중합체 용액으로부터 촉매를 물리적으로 분리하기가 극히 어렵고, 어떤 불균일계 촉매는 중합체와의 강한 흡착에 의해 완전한 제거가 불가능하다.Hydrogenation using heterogeneous catalysts involves dissolving the olefinic polymer in an appropriate solvent and then contacting it with hydrogen in the presence of heterogeneous catalysts, making contact between the reactants and the catalyst difficult due to the steric hindrance of the polymer and the relatively high viscosity. . Also, due to the strong adsorption between the catalyst and the polymer, it is very difficult for the non-hydrogenated polymer to reach the active point of the catalyst. In this case, in order to completely hydrogenate the double bonds, a large amount of catalyst and high-temperature and high-pressure reaction conditions are often required, which often causes decomposition and gelation of the polymer, and copolymers of conjugated diene and vinylaromatic monomers. In the case of, the saturation of the aromatic double bond proceeds simultaneously, so that the selective hydrogenation of the olefinic polymer is very difficult. In addition, it is extremely difficult to physically separate the catalyst from the hydrogenated polymer solution, and some heterogeneous catalysts cannot be completely removed by strong adsorption with the polymer.

반면에 균일계 촉매를 사용하는 수첨반응은 불균일계 촉매와 비교하여 일반적으로 활성이 높을 뿐만 아니라, 적은 양으로도 저온, 저압의 반응 조건에서 고수율을 기대할 수 있다. 더욱이 적절한 수첨조건하에서는 비닐방향족 탄화수소와 공역디엔의 공중합체 사슬 중에 방향족 탄화수소 부분을 제외한 이중결합만을 선택적으로 수첨시킬 수 있는 장점도 있다.On the other hand, the hydrogenation reaction using a homogeneous catalyst is generally higher in activity than the heterogeneous catalyst, and high yield can be expected at low and low pressure reaction conditions in a small amount. Furthermore, under suitable hydrogenation conditions, there is an advantage in that only a double bond excluding the aromatic hydrocarbon portion can be selectively hydrogenated in the copolymer chain of vinylaromatic hydrocarbon and conjugated diene.

공역디엔 중합체의 수소화 또는 선택적 수소와 방법을 예로 들면, 미합중국 특허 제3,494,942호, 제3,634,594호, 제3,670,054호 및 제3,700,633호 등에서는 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합체를 수소화 또는 선택적으로 수소화하기 위해 선행기술에 공지된 적합한 촉매, 특히 원소 주기율표의 VIII족 금속을 함유하는 촉매 또는 촉매 전구 물질을 사용함을 보고하였다. 상기 특허에 기술된 방법에서는, 촉매는 원소 주기율표의 VIII 족 금속, 특히 니켈 또는 코발트 화합물을 알루미늄알킬 화합물과 같은 환원제와 조합하여 제조된다. 또한 알루미늄알킬이 바람직한 환원제이나, 원소주기율표의 I-A, II-A 및 III-B족 금속, 특히 리튬, 마그네슘 및 알루미늄 알킬 또는 수소화물이 효과적인 환원제라고 선행기술에 기재되어 있다. 일반적으로 원소주기율표의 I-A, II-A 및 III-B족 금속 대 VIII족 금속의 몰비율이 0.1:1 내지 20:1, 바람직하게는 1:1 내지 10:1의 범위에서 조합된다. 미합중국 특허 제4,501, 857호는 적어도 하나이상의 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 화합물과 적어도 하나이상의 탄화수소리튬 화합물의 존재하에 공역디엔 중합체를 수소화함으로써 상기 중합체내 이중결합의 선택적 수소화를 밝혔다. 그러나 Li/Ti의 몰비율이 변화함에 따라 극히 고도의 수소화율과 동시에 고도의 재현성을 얻기가 어려우며, 이를 위해서는 정확한 몰비율을 조절해 주어야만 하는 전제조건이 수반된다.For example, hydrogenation of conjugated diene polymers or methods with selective hydrogen, US Pat. Nos. 3,494,942, 3,634,594, 3,670,054, and 3,700,633 and the like are described in the prior art for hydrogenating or selectively hydrogenating polymers having ethylenically unsaturated groups. It has been reported to use known suitable catalysts, in particular catalysts or catalyst precursors containing the Group VIII metals of the Periodic Table of Elements. In the process described in this patent, the catalyst is prepared by combining a Group VIII metal of the Periodic Table of Elements, in particular a nickel or cobalt compound, with a reducing agent such as an aluminum alkyl compound. It is also described in the prior art that aluminum alkyl is the preferred reducing agent, but the I-A, II-A and III-B metals of the periodic table of the elements, in particular lithium, magnesium and aluminum alkyl or hydrides, are effective reducing agents. In general, the molar ratios of metals I-A, II-A and III-B to Group VIII metals of the Periodic Table of the Elements are combined in the range of 0.1: 1 to 20: 1, preferably 1: 1 to 10: 1. US Pat. No. 4,501, 857 discloses selective hydrogenation of double bonds in the polymer by hydrogenating a conjugated diene polymer in the presence of at least one bis (cyclopentadienyl) titanium compound and at least one hydrocarbonlithium compound. However, as the molar ratio of Li / Ti is changed, it is difficult to obtain extremely high hydrogenation rate and high reproducibility, and this requires preconditions to control the exact molar ratio.

결과적으로 고분자 분자량의 변화 및 리빙중합체의 몰수변화에 따른 고도의 수소화율과 고도의 재현성을 동시에 만족시키는 것이 용이하지 않다. 더욱이 리빙중합체의 음이온은 수소화 진행 전후를 통해서 고분자간의 가교결합을 초래하여 높은 분자량의 물질을 형성시킬 수 있으며, 또한 촉매의 환원상태를 변화시켜서 촉매활성을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다. 미합중국 특허 제4,980,421호는 상기 특허와 유사한 것으로서, 직접 첨가되거나 유기리튬화합물과 알코올성 또는 페놀성 화합물과 반응 혼합물로서 첨가될 수 있는 알콕시 리튬 화합물과 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 화합물 및 유기금속 환원제의 조합으로 유사수소화 활성을 갖게 할 수 있음을 밝혔다. 또한 촉매가 수소화 중합체의 안정성에 역으로 영향을 주지 않을 만큼의 소량에서도 효과적일 수 있도록 활성이고, 탈회 단계를 요하지 않는 것으로 언급되었으나, 이 기술은 알콜올 및 페놀류의 사용으로 인해 연속공정 수행시 중합체의 분자량조절에 영향을 줄 수 있고, 알콕시리튬으로 변하지 않은 알코올 및 페놀류는 촉매 활성종의 독으로 작용할 수 있다. 미합중국 특허 제4,673,714호에서는 올레핀성 이중결합을 가지는 중합체를 선택적으로 수소화시키는데 있어서, 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 화합물이 바람직하게 공역디엔의 이중결합을 수소화하나 알킬리튬의 사용을 요하지 않음을 밝혔다. 이러한 화합물은 비스(시클로펜타디에닐)티타늄 디아릴 화합물이며, 탄화수소리튬 화합물을 사용하지 않음을 이 촉매 시스템의 장점으로 언급하였다.As a result, it is not easy to simultaneously satisfy the high hydrogenation rate and the high reproducibility according to the change in the molecular weight of the polymer and the number of moles of the living polymer. In addition, the anion of the living polymer may cause crosslinking between the polymers before and after the hydrogenation process to form a high molecular weight material, and may also act as a factor for reducing the catalytic activity by changing the reduction state of the catalyst. U.S. Patent No. 4,980,421 is similar to the above patents and discloses alkoxy lithium compounds, bis (cyclopentadienyl) titanium compounds and organometallic reducing agents which may be added directly or as reaction mixtures with organolithium compounds and alcoholic or phenolic compounds. It was found that the combination can have a pseudohydrogenation activity. It has also been mentioned that the catalyst is active and does not require a deliming step so that the catalyst can be effective even in small amounts, which does not adversely affect the stability of the hydrogenated polymer, but this technique uses polymers in continuous processing due to the use of alcoholols and phenols. May affect molecular weight control, and alcohols and phenols that do not turn into alkoxylithium may act as poisons of catalytically active species. US Patent No. 4,673,714 shows that in selectively hydrogenating polymers having olefinic double bonds, bis (cyclopentadienyl) titanium compounds preferably hydrogenate the double bonds of conjugated dienes but do not require the use of alkyllithium. Such a compound is a bis (cyclopentadienyl) titanium diaryl compound and mentions the absence of a hydrocarbon lithium compound as an advantage of this catalyst system.

미합중국 특허 제5,039,755호는 적합한 용매에서 공역디엔 단량체를 유기알칼리 금속 중합 개시제로 중합 또는 공중합하여 리빙중합체를 생성한 후, 수소의 첨가로 중합을 종결시키고, 종결된 중합체의 공역디엔 단위의 이중결합을 (C5H5)2TiR2(R=아릴알킬기)를 촉매로 사용하여 수소화시킴을 보고하였다. 그러나 수소를 사용하여 리빙중합체를 실활시키는 반응은 액상과 기상을 효과적으로 혼합시켜야 하기 때문에 온도 및 압력조건이 극심해지고 반응시간이 길어진다. 더욱이 Li/Ti간의 몰비율에 따라서 반응활성도가 변하므로 촉매의 고활성, 고재현성을 동시에 만족시키기가 어렵다. 이러한 관점에서 높은 반응활성과 재현성을 갖는 새로운 형태의 촉매 시스템이 절실히 요구된다. 일반적으로 균일계 촉매를 이용한 수첨반응은 수첨활성이 촉매의 환원상태에 따라 크게 변화하고, 따라서 수첨반응의 재현성이 떨어지는 양상을 보이므로 고수율 및 고재현성을 동시에 만족하여 수첨 중합체를 얻는데는 어려움이 있다. 또한 촉매 활성성분이 반응계내의 불순물에 의해 비활성의 물질로 변하는 경향이 있어서, 반응기내에서 불순물이 촉매의 수첨활성을 저하시켜 반응 재현성을 떨어뜨리는 원인으로 작용한다.U.S. Patent No. 5,039,755 discloses a living polymer by polymerizing or copolymerizing a conjugated diene monomer with an organoalkali metal polymerization initiator in a suitable solvent, and then terminating the polymerization by addition of hydrogen, and the double bond of the conjugated diene unit of the terminated polymer. Hydrogenation has been reported using (C 5 H 5 ) 2 TiR 2 (R = arylalkyl group) as catalyst. However, the reaction of inactivating the living polymer using hydrogen requires an effective mixing of the liquid phase and the gaseous phase, which leads to severe temperature and pressure conditions and a long reaction time. Moreover, since the reaction activity varies depending on the molar ratio between Li and Ti, it is difficult to satisfy the high activity and high reproducibility of the catalyst at the same time. In this respect, a new type of catalyst system with high reaction activity and reproducibility is urgently needed. In general, the hydrogenation reaction using a homogeneous catalyst greatly changes the hydrogenation activity according to the reduction state of the catalyst, and therefore, the reproducibility of the hydrogenation reaction is inferior. Therefore, it is difficult to obtain a hydrogenated polymer by satisfying high yield and high reproducibility at the same time. have. In addition, since the catalytically active component tends to change into an inactive substance due to impurities in the reaction system, the impurities in the reactor act as a cause of lowering the hydrogenation activity of the catalyst and reducing the reproducibility of the reaction.

기존의 균일계 촉매를 사용한 수첨 반응은 수첨 반응시 비교적 고온, 고압의 조건이 수반되어지는 관계로 인하여 촉매활성종간의 중합체 형성 및 분해를 초래하게 된다. 결국 이러한 과정을 통해 촉매종의 활성이 실활되어 원하는 만큼의 수첨반응을 유도할 수가 없다. 이러한 경향성은 중합체를 수첨반응시킴으로써 중합체의 내구성과 내산화성 향상을 목적으로 하는 중합체의 수첨반응에 심각한 장애를 야기시키며, 공업적으로 적용하는 데에 문제가 된다. 따라서 높은 수첨 재현성을 동시에 만족하는 고활성의 수첨 촉매의 개발이 강력이 요구되고 있다.The hydrogenation reaction using the conventional homogeneous catalyst causes the formation and decomposition of polymers between catalytically active species due to the relatively high temperature and high pressure conditions involved in the hydrogenation reaction. Eventually, the activity of the catalytic species is inactivated through this process and thus it is not possible to induce the hydrogenation reaction as desired. This tendency causes serious obstacles to the hydrogenation of polymers for the purpose of improving the durability and oxidation resistance of the polymers by hydrogenation of the polymers, which is problematic for industrial applications. Therefore, there is a strong demand for the development of a highly active hydrogenation catalyst that satisfies high hydrogenation reproducibility at the same time.

또한 더 경제적인 수첨 반응 공정을 수행하기 위해서는 상기에서 언급되어진 균일계 촉매들보다 더 효율적이면서 적은 촉매량으로도 충분히 활성이 높고 안정한 촉매가 요구된다. 뿐만 아니라, 반응 후에 수첨된 중합체로부터 촉매잔유물을 제거해야만 하는 번거로운 공정을 피할 수 있는 촉매계가 필요하다.In addition, more economical hydrogenation processes require more active and stable catalysts with more efficient and lower catalyst amounts than the homogeneous catalysts mentioned above. In addition, there is a need for a catalyst system that avoids the cumbersome process of removing catalyst residues from the hydrogenated polymer after the reaction.

따라서 본 발명은 하기 일반식(I)로 표시되는 시클로펜타디에닐 티타늄계 수첨 촉매와 이 촉매를 이용하여 올레핀성 이중결합을 지니는 리빙중합체내에서 공역디엔 단위내 불포화 이중결합을 선택적으로 수첨반응시키는 방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention provides a method for selectively hydrogenating unsaturated double bonds in conjugated diene units in a cyclopentadienyl titanium-based hydrogenated catalyst represented by the following general formula (I) and a living polymer having an olefinic double bond using the catalyst. It is about a method.

R은 하기 구조식을 지니는 유기티타늄 화합물이다.R is an organotitanium compound having the structure

상기식에서;In the above formula;

X1및 X2는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 할로겐기, C1~C8의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, C6이상의 아릴옥시기, 실릴기 및 카르보닐기로 구성된 군에서 선택된 치환기이다.X 1 and X 2 are the same or different from each other and are a substituent selected from the group consisting of a halogen group, a C 1 to C 8 alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a C 6 or more aryloxy group, a silyl group and a carbonyl group.

특히 바람직한 촉매는 상기 일반식(I)의 촉매 화합물중 치환기 X1과 X2가 모두 염소인 경우이다.Particularly preferred catalysts are those in which the substituents X 1 and X 2 in the catalyst compound of formula (I) are both chlorine.

또한 이때 수첨반응에 사용되는 리빙중합체는 불활성 유기용매 하에서 적어도 하나이상의 공역디엔을 유기알칼리금속 중합개시제 존재하에서 중합 또는 공중합시킨 리빙중합체임을 특징으로 한다. 이때 바람직한 유기알칼리금속 중합걔시제는 유기리튬 화합물임을 특징으로 한다. 또한 수첨반응의 반응조건은 0~150℃의 반응온도, 바람직하게는 50~150℃의 반응온도하에서 수소의 압력은 1~100kg/㎠, 바람직하게는 2~30 kg/㎠ 압력하에서 수행하고, 이때 촉매로 사용되는 유기티타늄 화합물의 첨가량은 리빙중합체 100g 당 0.01~20 mmol 범위이며, 바람직하게는 0.05~5 mmol 범위이다. 또한 수소접촉시간은 수초 내지 500시간이며, 바람직하기로는 30~360분 정도이다. 한편 리빙중합체내의 리빙리튬과 촉매내의 티타늄의 몰비는 2:1~10:1 범위이다.In addition, the living polymer used for the hydrogenation reaction is characterized in that the living polymer in which at least one conjugated diene is polymerized or copolymerized in the presence of an organic alkali metal polymerization initiator in an inert organic solvent. At this time, the preferred organic alkali metal polymerization initiator is characterized in that the organolithium compound. In addition, the reaction conditions of the hydrogenation reaction is carried out under a reaction temperature of 0 ~ 150 ℃, preferably a reaction temperature of 50 ~ 150 ℃ under a pressure of 1 ~ 100kg / ㎠, preferably 2 ~ 30 kg / ㎠, In this case, the amount of the organotitanium compound used as the catalyst is in the range of 0.01 to 20 mmol, preferably 0.05 to 5 mmol, per 100 g of the living polymer. The hydrogen contact time is several seconds to 500 hours, and preferably about 30 to 360 minutes. On the other hand, the molar ratio of living lithium in the living polymer and titanium in the catalyst is in the range of 2: 1 to 10: 1.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

즉 본 발명에서 합성된 촉매는 일반적인 균일계 수첨 촉매가 가진 문제점들을 나타내지 않도록 하기 위한 일환으로, 3개의 촉매종을 거대단분자에 결합시킴으로써 수첨반응 중 서로 근접해 있는 촉매종간의 자체회합으로 인한 촉매의 실활을 방지코자 하였으며, 거대단분자 1개당 촉매종이 3개씩 결합되어 있어서 촉매종의 순간적인 반응성을 십분 활용하여 촉매종의 실활에 소요되는 시간보다 더 빠른 시간내에 더 많은 수의 촉매종이 순간적으로 전개반응에 참여할 수 있도록 함으로써, 고수첨율과 높은 재현성으로 수첨 중합체를 생산할 수 있는 매우 높은 수첨 활성을 지닌, 모노시클로펜타디에닐 티타늄 화합물 촉매를 제조하게 되었다.In other words, the catalyst synthesized in the present invention is to avoid the problems of the general homogeneous hydrogenation catalyst, and by combining three catalyst species with macromolecules, In order to prevent inactivation, three catalyst species per macromolecule are combined, and by utilizing the instantaneous reactivity of the catalyst species, more catalyst species are developed at once than the time required for the inactivation of the catalyst species. By allowing the reaction to take place, a monocyclopentadienyl titanium compound catalyst with very high hydrogenation activity capable of producing a hydrogenated polymer with high hydrogenation rate and high reproducibility has been prepared.

본 발명에 의해 제조된 수첨 촉매를 사용함으로써, 분자량이 500~1,000,000인 공역디엔 리빙 중합체 또는 공역디엔 모노머와 공중합이 가능한 비닐치환 방향족 모노머와의 리빙공중합체와 랜덤 또는 블럭공중합체의 공역디엔 단위의 불포화 이중 결합의 선택적 수첨이 가능하다.By using the hydrogenated catalyst prepared according to the present invention, a conjugated diene unit of a living copolymer of a vinyl substituted aromatic monomer copolymerizable with a conjugated diene living polymer or a conjugated diene monomer having a molecular weight of 500 to 1,000,000 and a random or block copolymer Selective hydrogenation of unsaturated double bonds is possible.

이때 수첨반응에 사용되는 에틸렌 불포화 및 방향족 불포화를 함유하는 중합체는 하나 이상의 폴리올레핀, 특히 디올레핀을 단독 또는 하나 이상의 알케닐 방향족 탄화수소 단량체와 공중합하여 제조한다. 공중합체는 선형상 또는 방사상일 수 있으며, 랜덤, 테이퍼드, 블럭 또는 이들의 조합일 수 있다.The polymers containing ethylenic and aromatic unsaturations used in the hydrogenation reaction are then prepared by copolymerizing one or more polyolefins, in particular diolefins, alone or with one or more alkenyl aromatic hydrocarbon monomers. The copolymer can be linear or radial and can be random, tapered, block or a combination thereof.

에틸렌 불포화 또는 방향족 및 에틸렌 불포화 둘 다를 함유하는 공중합체는 유기리튬 화합물과 같은 음이온성 개시제 또는 중합촉매를 사용함으로써 제조할 수 있으며, 중합 방식으로는 벌크, 용액 또는 유탁액 기술이 가능하다. 음이온 중합방법이 가능한 공역디엔은 1,3-부타디엔, 이소프렌, 피페릴렌, 페닐부타디엔, 3,4-디메틸-1,3-헥사디엔, 4,5-디에틸-1,3-옥타디엔 등과 같이 C4~C12를 함유한 공역디엔 화합물이 가능하고, 바람직하게는 C4~C9를 함유하는 공역디올레핀 화합물이 가능하다. 공중합이 가능한 알케닐 방향족 탄화수소는 스티렌, 각종 알킬-치환 스티렌, 알콕시-치환 스티렌, 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘, 비닐나프탈렌, 알킬-치환 나프탈렌 등과 같은 비닐 아릴 화합물을 포함한다.Copolymers containing both ethylenic unsaturations or aromatics and ethylenic unsaturations can be prepared by using anionic initiators or polymerization catalysts, such as organolithium compounds, which may be bulk, solution or emulsion technology. Conjugated dienes capable of anionic polymerization methods are 1,3-butadiene, isoprene, piperylene, phenylbutadiene, 3,4-dimethyl-1,3-hexadiene, 4,5-diethyl-1,3-octadiene, and the like. A conjugated diene compound containing C 4 to C 12 is possible, and preferably a conjugated diolefin compound containing C 4 to C 9 is possible. Copolymerizable alkenyl aromatic hydrocarbons include vinyl aryl compounds such as styrene, various alkyl-substituted styrenes, alkoxy-substituted styrenes, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, vinylnaphthalene, alkyl-substituted naphthalenes and the like.

이하 본 발명의 촉매를 이용한 수첨반응을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the hydrogenation reaction using the catalyst of the present invention will be described in more detail.

본 발명으로 제조된 수첨 촉매를 사용한 수첨반응은 리빙중합체 용액을 수소 분위기하에서 일정온도를 유지한 후, 교반 또는 미교반 상태에서 수첨촉매를 첨가하고, 다음으로 수소가스를 일정 압력으로 주입함으로써 수행된다. 공기나 산소는 수첨촉매를 산화 또는 분해시켜 촉매의 활성을 저하시키는 원인이되므로 바람직하지 않다. 또한 본 발명에 관계된 리빙중합체의 수첨반응에 있어서 리빙중합체 중의 환원성 리튬양과 티타늄의 양의 비는 2:1 내지 10:1의 범위가 적당하다. 따라서 리튬 대 티타늄의 비를 2 내지 10으로 유지하기 위해 리빙중합체 100g당 수첨촉매양을 0.05~5mmole로 유지시키는 것이 바람직하다.The hydrogenation reaction using the hydrogenation catalyst prepared according to the present invention is carried out by maintaining the constant temperature of the living polymer solution in a hydrogen atmosphere, adding a hydrogenation catalyst in a stirred or unstirred state, and then injecting hydrogen gas at a constant pressure. . Air or oxygen is not preferable because it causes oxidization or decomposition of the hydrogenation catalyst to lower the activity of the catalyst. In the hydrogenation reaction of the living polymer according to the present invention, the ratio of the amount of reducing lithium and the amount of titanium in the living polymer is preferably in the range of 2: 1 to 10: 1. Therefore, in order to maintain the ratio of lithium to titanium at 2 to 10, it is preferable to maintain the amount of hydrogenation catalyst per 0.05 g of living polymer at 0.05 to 5 mmoles.

수첨반응은 일반적으로 0~150℃의 온도 범위에서 수행된다. 0℃ 미만에서는 촉매의 활성이 저하되고 동시에 수첨속도도 떨어져 다량의 촉매를 필요로 하므로, 경제적이지 않고 또한 수첨폴리머가 불용화로 석출되기 쉽다. 150℃를 초과한 온도에서는 촉매의 활성저하와 중합체의 겔화·분해가 일어나기 쉽고, 또한 방향족성 이중결합의 수첨이 일어나기 쉽게 되어 수첨선택성이 저하되는 경향이 있다. 따라서 바람직한 반응온도는 50~150℃의 온도 범위가 적당하다.The hydrogenation reaction is generally carried out in the temperature range of 0 to 150 ℃. If the temperature is lower than 0 DEG C, the activity of the catalyst is lowered and the hydrogenation rate is also lowered. Therefore, a large amount of catalyst is required, so that the hydrogenated polymer is not economical and easily precipitates by insolubilization. At temperatures exceeding 150 ° C, catalyst deactivation and gelation / decomposition of polymers are likely to occur, and aromatic double bonds tend to hydrogenate, and hydrogenation selectivity tends to be lowered. Therefore, the preferable reaction temperature is a suitable temperature range of 50 ~ 150 ℃.

또한 수첨반응에 사용되는 수소의 압력은 특별히 제한된 것은 아니며, 1~100 kg/㎠가 적합하다. 1 kg/㎠ 미만에서는 수첨속도가 느려지고, 100 kg/㎠를 초과한 압력에서는 부반응인 겔화가 초래되므로 좋지 않다. 따라서 바람직한 수소압력은 2~30 kg/㎠으로 촉매 첨가량 등 수첨조건과의 관계에서 최적 수소압력이 선택되고, 수첨촉매량이 적을 때는 수소압력을 고압으로 택하는 것이 바람직하다.In addition, the pressure of hydrogen used for the hydrogenation reaction is not particularly limited, 1 ~ 100 kg / ㎠ is suitable. The hydrogenation rate becomes slower than 1 kg / cm <2>, and it is not good at the pressure exceeding 100 kg / cm <2> because side reaction gelation is caused. Therefore, the preferred hydrogen pressure is 2 to 30 kg / cm 2, and the optimum hydrogen pressure is selected in relation to the hydrogenation conditions such as the addition amount of the catalyst, and when the amount of the hydrogenation catalyst is small, it is preferable to select the hydrogen pressure as the high pressure.

본 발명의 수첨반응 시간은 통상 수초 내지 500시간이다. 수첨 반응 조건의 변화에 다른 수첨 반응 시간은 상기 범위내에서 적절히 선택할 수 있다. 본 발명의 수첨반응은 배치식, 연속식 등 어떠한 방법을 사용해도 무방하며, 수첨 반응의 진행은 수소 흡수량을 추적하는 것으로 파악이 가능하다. 본 발명에 있어서, 중합체의 공역디엔 단위의 불포화 이중결합은 50% 이상 바람직하게는 90% 이상 수첨된 수첨중합체를 얻는 것이 가능하다.The hydrogenation reaction time of the present invention is usually several seconds to 500 hours. The hydrogenation reaction time according to the change of hydrogenation reaction conditions can be suitably selected within the said range. The hydrogenation reaction of the present invention may be any method such as batch or continuous, and it can be understood that the progress of the hydrogenation reaction tracks the hydrogen absorption amount. In the present invention, the unsaturated double bond of the conjugated diene unit of the polymer can be obtained at least 50%, preferably at least 90%, of the hydrogenated hydrogenated polymer.

수첨반응 후의 수첨중합체는 기존의 분리 공정에 의해 용이하게 분리시킬 수 있다. 예로서, 수첨반응후의 반응용액 중에 아세톤 또는 알코올 등의 극성용매를 가해 중합체를 침전시켜 회수하는 방법, 반응액을 교반하에 열탕중에 투입하여 용매와 중합체를 분리하는 방법 또는 직접 반응액을 가열하여 용매를 증류 제거하는 방법 등이 가능하다.The hydrogenated polymer after the hydrogenation reaction can be easily separated by a conventional separation process. For example, a method of precipitating and recovering a polymer by adding a polar solvent such as acetone or alcohol to the reaction solution after the hydrogenation reaction, a method of separating the solvent and the polymer by adding the reaction solution into a boiling water under stirring, or heating the solvent directly by heating the reaction solution It is possible to distill off the method.

이상과 같이 본 발명을 근거로 공역디엔 중합체를 고활성인 촉매하에서 온화한 조건으로 수첨하는 것, 특히 공역디엔과 비닐치환 방향족 탄화수소와의 공중합체의 공역디엔 단위의 불포화 이중결합을 극히 선택적으로 수첨하는 것이 가능하다. 특히 본 발명의 방법에 있어서는 리빙중합체를 원료로 함으로써 동일 반응기에 연속적으로 수첨이 가능한 것, 동시에 소량의 촉매첨가로 극히 높은 활성을 나타내는 것, 수첨 후 탈회의 공정을 필요로 하지 않는 것 등 경제적이고 간편한 프로세스로서 공업적으로 유리한 특성을 가지고 있다.As described above, the conjugated diene polymer is hydrogenated under mildly active conditions under a highly active catalyst, and particularly the hydrogenated unsaturated double bond of the conjugated diene unit of the copolymer of conjugated diene and a vinyl-substituted aromatic hydrocarbon is extremely selectively hydrogenated. It is possible. In particular, in the method of the present invention, the living polymer is used as a raw material, and it is economical, such as being able to continuously hydrogenate the same reactor, at the same time exhibiting extremely high activity by adding a small amount of catalyst, and not requiring a deliming process after the hydrogenation. It is an easy process and has industrially advantageous properties.

본 발명은 이하의 합성예 및 실시예로서 구체적으로 한정한다. 그러나 본 발명이 이들 합성예와 실시예로서 한정된 것은 아니다.The present invention is specifically limited to the following synthesis examples and examples. However, the present invention is not limited to these synthesis examples and examples.

[합성예 1]Synthesis Example 1

촉매의 제조Preparation of the catalyst

올레핀 중합체에 대한 산화방지제중 하나인 1 mmol의 Irganox 1330을 톨루엔 용매 10 ml에서 3 mmol의 n-부틸리튬과 반응시킨 후, 3 mmol의 시클로펜타디에닐티타늄 트리클로라이드와 상온에서 1시간동안 반응시켰다. 얻어진 촉매종은One mmol of Irganox 1330, one of the antioxidants for the olefin polymer, was reacted with 3 mmol of n-butyllithium in 10 ml of toluene solvent, followed by 3 mmol of cyclopentadienyl titanium trichloride for 1 hour at room temperature. . The obtained catalyst species

1H-NMR로 분석하였으며, 수율은 97%로 계산되었다.Analysis by 1 H-NMR yield was calculated to 97%.

1H-NMR : 6.955 ppm (6H, Ar-H) ; 6.647 ppm (15H, Cp) ; 4.105 (6H, Ar-CH2) ; 2.272 ppm (9H, Ar-CH3) ; 1.343 ppm (54H, t-Bu) 1 H-NMR: 6.955 ppm (6H, Ar-H); 6.647 ppm (15H, Cp); 4.105 (6H, Ar-CH 2 ); 2.272 ppm (9H, Ar-CH 3 ); 1.343 ppm (54H, t-Bu)

[합성예 2]Synthesis Example 2

리빙공중합체의 제조Preparation of Living Copolymer

2갤런의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 4,500g을 넣고 테트라히드로퓨란 9g, 스티렌모노머 112.5g과 n-부틸리튬 1.6g을 주입한 후 1시간 중합하고, 다음으로 1,3-부타디엔 모노머 525g을 반응기내로 주입하여 1시간동안 중합시켰다.Into a 2 gallon autoclave reactor, 4,500 g of cyclohexane was added, 9 g of tetrahydrofuran, 112.5 g of styrene monomer and 1.6 g of n-butyllithium were injected, followed by polymerization for 1 hour. Next, 525 g of 1,3-butadiene monomer was added to the reactor. Injection was carried out for 1 hour to polymerize.

마지막으로 스티렌 모노머 112.5g을 첨가하고 1시간동안 중합하여 결합 스티렌 함유율 30.5%, 부타디엔 함유율 69.5%(폴리부타디엔의 비닐 결합 함유율 39.8%), 수평균 분자량 약 60,000의 스티렌-부타디엔-스티렌형 리빙 블럭 공중합체를 얻었다. 이 중합체중의 리빙 리튬은 중합체 100g당 1.67 mmol 이었다.Lastly, 112.5 g of styrene monomer was added and polymerized for 1 hour, and the combined styrene content of 30.5%, butadiene content of 69.5% (vinyl bond content of polybutadiene 39.8%), and styrene-butadiene-styrene living block air having a number average molecular weight of about 60,000 The coalescence was obtained. Living lithium in this polymer was 1.67 mmol per 100 g of polymer.

[합성예 3]Synthesis Example 3

리빙공중합체의 제조Preparation of Living Copolymer

2 갤런의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 4,500g을 넣고 테트라히드로퓨란 9g, 스티렌모노머 112.5g과 n-부틸리튬 1.7g을 주입한 후 1시간 중합하고, 다음으로 1,3-부타디엔 모노머 525g을 반응기내로 주입하여 1시간동안 중합시켰다.4,500 g of cyclohexane was added to a 2 gallon autoclave reactor, 9 g of tetrahydrofuran, 112.5 g of styrene monomer and 1.7 g of n-butyllithium were injected, followed by polymerization for 1 hour. Next, 525 g of 1,3-butadiene monomer was added to the reactor. Injection was carried out for 1 hour to polymerize.

마지막으로 스티렌 모노머 112.5g을 첨가하고 1시간동안 중합하여 결합 스티렌 함유율 30.9%, 부타디엔 함유율 69.1%(폴리부타디엔의 비닐 결합 함유율 41.3%), 수평균 분자량 약 50,000의 스티렌-부타디엔-스티렌형 리빙 블럭 공중합체를 얻었다. 이 중합체중의 리빙 리튬은 중합체 100g 당 2.00 mmol 이었다.Finally, 112.5 g of styrene monomer was added and polymerized for 1 hour, whereby the combined styrene content was 30.9%, the butadiene content was 69.1% (vinyl bond content of 41.3% polybutadiene), and the styrene-butadiene-styrene living block air having a number average molecular weight of about 50,000. The coalescence was obtained. Living lithium in this polymer was 2.00 mmol per 100 g of polymer.

[합성예 4]Synthesis Example 4

리빙공중합체의 제조Preparation of Living Copolymer

2 갤런의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 4,500g을 넣고 테트라히드로퓨란 9g, 스티렌모노머 112.5g과 n-부틸리튬 1.3g을 주입한 후 1시간 중합하고, 다음으로 1,3-부타디엔 모노머 525g을 반응기내로 주입하여 1시간동안 중합시켰다.4,500 g of cyclohexane was added to a 2 gallon autoclave reactor, 9 g of tetrahydrofuran, 112.5 g of styrene monomer and 1.3 g of n-butyllithium were injected, followed by polymerization for 1 hour. Next, 525 g of 1,3-butadiene monomer was added to the reactor. Injection was carried out for 1 hour to polymerize.

마지막으로 스티렌 모노머 112.5g을 첨가하고 1시간동안 중합하여 결합 스티렌 함유율 29.9%, 부타디엔 함유율 70.1%(폴리부타디엔의 비닐 결합 함유율 39.6%), 수평균 분자량 약 100,000의 스티렌-부타디엔-스티렌형 리빙 블럭 공중합체가 얻어졌다. 이 중합체중의 리빙 리튬은 중합체 100g 당 1.00 mmol 이었다.Finally, 112.5 g of styrene monomer was added and polymerization was carried out for 1 hour, and the styrene-butadiene-styrene living block air containing 29.9% of bound styrene, 70.1% of butadiene (39.6% of vinyl bond of polybutadiene), and a number average molecular weight of about 100,000 Coalescing was obtained. Living lithium in this polymer was 1.00 mmol per 100 g of polymer.

[합성예 5]Synthesis Example 5

리빙공중합체의 제조Preparation of Living Copolymer

2 갤런의 오토클레이브 반응기 중에 시클로헥산 4500g을 넣고 테트라히드로퓨란 9g, n-부틸리튬 1.5g을 주입한 다음 스티렌모노머 225g과 1,3-부타디엔 모노머 525g을 동시에 반응기내로 주입하여 1시간동안 중합시켰다. 스티렌 함유율 29%, 부타디엔 함유율 71%(폴리부타디엔의 비닐 결합 함유율 30.5%), 수평균 분자량 약 60,000의 스티렌-부타디엔형 랜덤공중합체가 얻어졌다. 이 중합체중의 리빙 리튬은 중합체 100g 당 1.6 mmol 이었다.4500g of cyclohexane was charged in a 2 gallon autoclave reactor, 9g of tetrahydrofuran and 1.5g of n-butyllithium were injected, followed by polymerization of 225g of styrene monomer and 525g of 1,3-butadiene monomer simultaneously into the reactor for 1 hour polymerization. . A styrene-butadiene type random copolymer having a styrene content of 29%, a butadiene content of 71% (a vinyl bond content of polybutadiene of 30.5%), and a number average molecular weight of about 60,000 was obtained. Living lithium in this polymer was 1.6 mmol per 100 g of polymer.

[실시예 1]Example 1

수첨반응Hydrogenation reaction

합성예 2에서 얻어진 14.3 중량% 리빙중합체 용액 1,050g을 1 갤런 오토클레이브 반응기에 넣고 450 rpm(분당회전수)에서 90℃로 가열하였다. 합성예 1에서 제조한 촉매의 톨루엔 용액 2ml를 첨가한 후, 반응기를 10 kg/㎠의 수소로 가압하여 수첨 반응을 3시간동안 계속되도록 하였다. 반응종료 후 반응기를 냉각시키고 압력을 상압으로 낮춘 후 반응용액을 물-수증기 혼합용액에 투입하였다. 얻어진 수첨폴리머의1H-NMR 분석 결과, 최종 수첨율은 1,2-폴리부타디엔 부분이 100%, 1,4-폴리부타디엔 부분이 88.1%로 나타났다. 또한 스티렌 단위의 수첨현상이나 고분자의 분해 현상은 전혀 나타나지 않았다.1,050 g of 14.3 wt% living polymer solution obtained in Synthesis Example 2 was placed in a 1 gallon autoclave reactor and heated to 90 ° C. at 450 rpm (rpm). After adding 2 ml of the toluene solution of the catalyst prepared in Synthesis Example 1, the reactor was pressurized with 10 kg / cm 2 of hydrogen so that the hydrogenation reaction was continued for 3 hours. After completion of the reaction, the reactor was cooled and the pressure was reduced to normal pressure, and then the reaction solution was added to the water-vapor mixture. 1 H-NMR analysis of the obtained hydrogenated polymer showed that the final hydrogenation rate was 100% for the 1,2-polybutadiene portion and 88.1% for the 1,4-polybutadiene portion. In addition, hydrogenation of the styrene unit and decomposition of the polymer did not occur at all.

[실시예 2]Example 2

수첨반응Hydrogenation reaction

합성예 2에서 얻어진 14.3 중량% 리빙중합체 용액 1,050g을 1 갤런 오토클레이브 반응기에 넣고 실시예 1과 동일한 조건하에서 합성예 1에서 제조한 촉매의 톨루엔 용액 2ml를 첨가한 후, 반응기를 10 kg/㎠의 수소로 가압하여 수첨 반응을 3시간동안 계속되도록 하였다. 반응종료 후 반응기를 냉각시키고 압력을 상압으로 낮춘 후 반응용액을 물-수증기 혼합용애게 투입하였다. 얻어진 수첨폴리머의1H-NMR 분석결과, 최종 수첨율은 1,2-폴리부타디엔 부분이 100%, 1,4-폴리부타디엔 부분이 84%로 나타났다. 또한 스티렌 단위의 수첨현상이나 고분자의 분해 현상은 전혀 나타나지 않았다.1,050 g of the 14.3 wt% living polymer solution obtained in Synthesis Example 2 was placed in a 1 gallon autoclave reactor, and 2 ml of the toluene solution of the catalyst prepared in Synthesis Example 1 was added under the same conditions as in Example 1, and then the reactor was 10 kg / cm 2. The hydrogenation reaction was continued for 3 hours by pressurizing with hydrogen. After completion of the reaction, the reactor was cooled and the pressure was reduced to normal pressure, and then the reaction solution was added to the water-vapor mixture. 1 H-NMR analysis of the obtained hydrogenated polymer showed that the final hydrogenation rate was 100% for the 1,2-polybutadiene portion and 84% for the 1,4-polybutadiene portion. In addition, hydrogenation of the styrene unit and decomposition of the polymer did not occur at all.

[실시예 3]Example 3

수첨반응Hydrogenation reaction

합성예 2에서 얻어진 14.3 중량% 리빙 중합체 용액 1,050g을 1 갤런 오토클레이브 반응기에 넣고 실시예 1과 동일한 조건하에서 합성예 1에서 제조한 촉매의 톨루엔 용액 2ml를 첨가한 후, 반응기를 10 kg/㎠의 수소로 가압하여 수첨 반응을 3시간동안 계속되도록 하였다. 반응종료 후 반응기를 냉각시키고 압력을 상압으로 낮춘 후 반응용액을 물-수증기 혼합용액에 투입하였다. 얻어진 수첨폴리머의1H-NMR 분석결과, 최종 수첨율은 1,2-폴리부타디엔 부분이 100%, 1,4-폴리부타디엔 부분이 82.5%로 나타났다. 또한 스티렌 단위의 수첨현상이나 고분자의 분해현상은 전혀 나타나지 않았다.1,050 g of the 14.3 wt% living polymer solution obtained in Synthesis Example 2 was placed in a 1 gallon autoclave reactor, and 2 ml of the toluene solution of the catalyst prepared in Synthesis Example 1 was added under the same conditions as in Example 1, and then the reactor was 10 kg / cm 2. The hydrogenation reaction was continued for 3 hours by pressurizing with hydrogen. After completion of the reaction, the reactor was cooled and the pressure was reduced to normal pressure, and then the reaction solution was added to the water-vapor mixture. 1 H-NMR analysis of the obtained hydrogenated polymer showed that the final hydrogenation rate was 100% for the 1,2-polybutadiene portion and 82.5% for the 1,4-polybutadiene portion. Also, no hydrogenation of styrene units or decomposition of polymers occurred.

[실시예 4]Example 4

수첨반응Hydrogenation reaction

합성예 2에서 얻어진 14.3 중량% 리빙 중합체 용액 1,050g을 1 갤런 오토클레이브 반응기에 넣고 실시예 1과 동일한 조건하에서, 합성예 1에서 제조한 촉매의 톨루엔 용액 2ml를 첨가한 후, 반응기를 10 kg/㎠의 수소로 가압하여 수첨 반응을 3시간동안 계속되도록 하였다. 반응종료 후 반응기를 냉각시키고 압력을 상압으로 낮춘 후 반응용액을 물-수증기 혼합용액에 투입하였다. 얻어진 수첨폴리머의1H-NMR 분석결과 최종 수첨율은 1,2-폴리부타디엔 부분이 100%, 1,4-폴리부타디엔 부분이 83%로 나타났다. 또한 스티렌 단위의 수첨현상이나 고분자의 분해 현상은 전혀 나타나지 않았다.1,050 g of the 14.3 wt% living polymer solution obtained in Synthesis Example 2 was placed in a 1 gallon autoclave reactor, and under the same conditions as in Example 1, 2 ml of the toluene solution of the catalyst prepared in Synthesis Example 1 was added, followed by 10 kg / The hydrogenation reaction was continued for 3 hours by pressurization with hydrogen of cm 2. After completion of the reaction, the reactor was cooled and the pressure was reduced to normal pressure, and then the reaction solution was added to the water-vapor mixture. 1 H-NMR analysis of the obtained hydrogenated polymer showed a final hydrogenation rate of 100% for 1,2-polybutadiene and 83% for 1,4-polybutadiene. In addition, hydrogenation of the styrene unit and decomposition of the polymer did not occur at all.

[실시예 5]Example 5

수첨반응Hydrogenation reaction

합성예 2에서 얻어진 14.3 중량% 리빙중합체 용액 1,050g을 1 갤런 오토클레이브 반응기에 넣고 실시예 1과 동일한 조건하에서, 합성예 1에서 제조한 촉매의 톨루엔 용액 2ml를 첨가한 후, 반응기를 10 kg/㎠의 수소로 가압하여 수첨 반응을 3시간동안 계속되도록 하였다. 반응종료 후 반응기를 냉각시키고 압력을 상압으로 낮춘 후 반응용액을 물-수증기 혼합용액에 투입하였다. 얻어진 수첨폴리머의1H-NMR 분석결과, 최종 수첨율은 1,2-폴리부타디엔 부분이 100%, 1,4-폴리부타디엔 부분이 85%로 나타났다. 또한 스티렌 단위의 수첨현상이나 고분자의 분해 현상은 전혀 나타나지 않았다.1,050 g of the 14.3 wt% living polymer solution obtained in Synthesis Example 2 was placed in a 1 gallon autoclave reactor, and under the same conditions as in Example 1, 2 ml of the toluene solution of the catalyst prepared in Synthesis Example 1 was added, followed by 10 kg / The hydrogenation reaction was continued for 3 hours by pressurization with hydrogen of cm 2. After completion of the reaction, the reactor was cooled and the pressure was reduced to normal pressure, and then the reaction solution was added to the water-vapor mixture. 1 H-NMR analysis of the obtained hydrogenated polymer showed that the final hydrogenation rate was 100% for the 1,2-polybutadiene portion and 85% for the 1,4-polybutadiene portion. In addition, hydrogenation of the styrene unit and decomposition of the polymer did not occur at all.

[실시예 6]Example 6

수첨반응Hydrogenation reaction

합성예 2에서 얻어진 14.3 중량% 리빙중합체 용액 1,050g을 1 갤런 오토클레이브 반응기에 넣고 실시예 1과 동일한 조건하에서, 합성예 1에서 제조한 촉매의 톨루엔 용액 2ml를 첨가한 후, 반응기를 10 kg/㎠ 의 수소로 가압하여 수첨 반응을 3시간동안 계속되도록 하였다. 반응종료 후 반응기를 냉각시키고 압력을 상압으로 낮춘 후 반응용액을 물-수증기 혼합용액에 투입하였다. 얻어진 수첨폴리머의1H-NMR 분석결과, 최종 수첨율은 1,2-폴리부타디엔 부분이 100%, 1,4-폴리부타디엔 부분이 85%로 나타났다. 또한 스티렌 단위의 수첨현상이나 고분자의 분해 현상은 전혀 나타나지 않았다.1,050 g of the 14.3 wt% living polymer solution obtained in Synthesis Example 2 was placed in a 1 gallon autoclave reactor, and under the same conditions as in Example 1, 2 ml of the toluene solution of the catalyst prepared in Synthesis Example 1 was added, followed by 10 kg / The hydrogenation reaction was continued for 3 hours by pressurization with hydrogen of cm 2. After completion of the reaction, the reactor was cooled and the pressure was reduced to normal pressure, and then the reaction solution was added to the water-vapor mixture. 1 H-NMR analysis of the obtained hydrogenated polymer showed that the final hydrogenation rate was 100% for the 1,2-polybutadiene portion and 85% for the 1,4-polybutadiene portion. In addition, hydrogenation of the styrene unit and decomposition of the polymer did not occur at all.

본 발명의 효과는 종래의 균일계 촉매를 사용한 수첨 반응에서 촉매활성종간의 중합체 형성 및 분해를 방지하고, 중합체의 내구성과 내산화성 향상을 목적으로 하는 중합체의 수첨반응에 요구되는 높은 수첨 재현성을 만족하는 고활성의 수첨 촉매를 개발한 것이다. 또한 종래의 균일계 촉매들보다 더 효율적이면서 적은 촉매량으로도 충분히 활성이 높고 안정한 촉매를 개발하였고, 반응 후에 수첨된 중합체로부터 촉매잔유물을 제거해야만 하는 번거로운 공정을 피할 수 있는 촉매계를 개발한 것이다.The effect of the present invention is to prevent the formation and decomposition of polymers between catalytically active species in the hydrogenation reaction using a conventional homogeneous catalyst, and satisfies the high hydrogenation reproducibility required for the hydrogenation reaction of a polymer for the purpose of improving the durability and oxidation resistance of the polymer. It is to develop a highly active hydrogenation catalyst. In addition, we have developed a catalyst that is more efficient and stable with a smaller amount of catalyst than conventional homogeneous catalysts, and has developed a catalyst system that avoids the cumbersome process of removing the catalyst residue from the hydrogenated polymer after the reaction.

Claims (8)

하기 일반식(I)로 표시되는 올레핀성 이중결합을 지니는 리빙중합체내에서 공역디엔 단위내 불포화 이중결합을 선택적으로 수첨반응시키는 시클로펜타디에닐 티타늄계 수첨 촉매Cyclopentadienyl titanium-based hydrogenated catalyst for selectively hydrogenating unsaturated double bonds in conjugated diene units in a living polymer having an olefinic double bond represented by the following general formula (I) R은 하기 구조식을 지니는 유기티타늄 화합물이다.R is an organotitanium compound having the structure 상기식에서,In the above formula, X1및 X2는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 할로겐기, C1~C8의 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, C6이상의 아릴옥시기, 실릴기 및 카르보닐기로 구성된 군에서 선택된 치환기이다.X 1 and X 2 are the same or different from each other and are a substituent selected from the group consisting of a halogen group, a C 1 to C 8 alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a C 6 or more aryloxy group, a silyl group and a carbonyl group. 제 1 항에 있어서, 치환기 X1과 X2가 모두 염소인 경우임을 특징으로 하는 시클로펜타디에닐 티타늄계 수첨 촉매The cyclopentadienyl titanium-based hydrogenation catalyst according to claim 1, wherein the substituents X 1 and X 2 are both chlorine. 제 1 항의 촉매를 이용하여 올레핀성 이중결합을 지니는 리빙중합체내에서 공역디엔 단위내 불포화 이중결합을 선택적으로 수소 첨가시키는 방법A method of selectively hydrogenating unsaturated double bonds in conjugated diene units in a living polymer having an olefinic double bond using the catalyst of claim 1 제 3 항에 있어서, 수첨반응에 사용되는 리빙중합체는 불활성 유기용매 하에서 적어도 하나이상의 공역디엔을 유기알칼리금속 중합걔시제 존재하에서 중합 또는 공중합시킨 리빙중합체임을 특징으로 하는 수첨방법4. The hydrogenation method according to claim 3, wherein the living polymer used for the hydrogenation reaction is a living polymer obtained by polymerizing or copolymerizing at least one conjugated diene in the presence of an organoalkalimetallic polymerization initiator in an inert organic solvent. 제 4 항에 있어서, 유기알칼리금속 중합개시제는 유기리튬 화합물임을 특징으로 하는 수첨방법The hydrogenation method according to claim 4, wherein the organoalkali metal polymerization initiator is an organolithium compound. 제 3 항에 있어서, 수첨반응 온도는 0~150℃이고, 수소의 압력은 1~100 kg/㎠이며, 촉매로 사용되는 유기티타늄 화합물의 첨가량은 리빙중합체 100g당 0.01~20 mmol 범위임을 특징으로 하는 수첨방법The hydrogenation reaction temperature is 0 ~ 150 ℃, the pressure of hydrogen is 1 ~ 100 kg / ㎠ and the amount of the organotitanium compound used as a catalyst is in the range of 0.01 ~ 20 mmol per 100g living polymer How to hydrogenate 제 6 항에 있어서, 수첨반응 온도는 50~150℃이고, 수소의 압력은 2~30 kg/㎠이며, 촉매로 사용되는 유기티타늄 화합물의 첨가량은 리빙중합체 100g당 0.05~5 mmol 범위임을 특징으로 하는 수첨방법The hydrogenation reaction temperature is 50 ~ 150 ℃, the pressure of hydrogen is 2 ~ 30 kg / ㎠ and the amount of the organotitanium compound used as a catalyst is in the range of 0.05 ~ 5 mmol per 100g living polymer How to hydrogenate 제 3 항에 있어서, 수소접촉시간은 수초 내지 500시간이며, 바람직하기로는 30~360분 정도이고, 리빙중합체내의 리빙리튬과 촉매내의 티타늄의 몰비는 2:1~10:1 범위임을 특징으로 하는 수첨방법The hydrogen contact time is several seconds to 500 hours, preferably 30 to 360 minutes, and the molar ratio of living lithium in the living polymer and titanium in the catalyst is in the range of 2: 1 to 10: 1. How to get
KR1019970038176A 1997-08-11 1997-08-11 New catalyst for hydrogenation of living polymer and hydrogenation process using it KR100221358B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970038176A KR100221358B1 (en) 1997-08-11 1997-08-11 New catalyst for hydrogenation of living polymer and hydrogenation process using it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970038176A KR100221358B1 (en) 1997-08-11 1997-08-11 New catalyst for hydrogenation of living polymer and hydrogenation process using it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990015840A true KR19990015840A (en) 1999-03-05
KR100221358B1 KR100221358B1 (en) 1999-09-15

Family

ID=19517212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970038176A KR100221358B1 (en) 1997-08-11 1997-08-11 New catalyst for hydrogenation of living polymer and hydrogenation process using it

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100221358B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7223951B2 (en) 2005-01-03 2007-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Cooking control method of microwave oven and apparatus for performing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7223951B2 (en) 2005-01-03 2007-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Cooking control method of microwave oven and apparatus for performing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100221358B1 (en) 1999-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100201228B1 (en) Process for hydrogenating living polymers
KR100348761B1 (en) Method for the selective hydrogenation of the conjugated diene containing polymer
JPS634841B2 (en)
EP0584860B1 (en) Selective partial hydrogenation of conjugated diene polymers
JPS635401B2 (en)
EP0532099B1 (en) Improved process for selective hydrogenation of conjugated diene polymers
KR100267080B1 (en) Method for hydrogenation of conjugated diene polymer
JP2955528B2 (en) Method for selective hydrogenation of living polymer having olefinic double bond
KR100219260B1 (en) Novel catalyst for hydrogenation of living polymer and its use for hydrogenation
KR100270296B1 (en) Selective hydrogenation of conjugated diolefin polymer
US6881797B2 (en) Process for hydrogenation of conjugated diene polymer
KR100250230B1 (en) Process for hydrogenation of conjugated diene polymer
KR100221358B1 (en) New catalyst for hydrogenation of living polymer and hydrogenation process using it
KR100295599B1 (en) Hydrogenation of conjugated diene polymer
KR20040063007A (en) Process for polymer hydrogenation using lithium hydride made from high injection nozzle-type reactor
KR100332464B1 (en) The selective hydrogenation catalyst for conjugated diene polymers and hydrogenation process using the same
KR101086729B1 (en) Method for hydrogenationof conjugated diene copolymer
KR100332465B1 (en) Process for the hydrogenation of unsaturated polymer
KR100356533B1 (en) Method for the selective hydrogenation of the conjugated diene polymer
KR100264514B1 (en) Process for hydrogenation of conjugated diene polymer
KR100287961B1 (en) Hydrogenation method of polymer containing conjugated diene
KR100295601B1 (en) Process for selective hydrogenation of conjugated diene polymer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090625

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee