NO157573B

NO157573B - INSTALLATIONS FOR PREPARING STRAWBER WOOD.

Info

Publication number: NO157573B
Application number: NO83833342A
Authority: NO
Inventors: Hasse Forslund
Original assignee: Hasse Forslund
Priority date: 1982-01-19
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1988-01-04
Also published as: NO157573C; NO833342L; BR8305200A

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av en flytende fosfor- og nitrogenholdig olefinpolymer. Process for the production of a liquid phosphorus- and nitrogen-containing olefin polymer.

Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av fosfor- og nitrogenholdig olefin-polymere som kan anvendes som tilsetnin-ger for å forbedre viskositetsindeks og ren-semiddel/dispersjonsegenskapene for smø-reoljer. The present invention relates to the production of phosphorus- and nitrogen-containing olefin polymers which can be used as additives to improve the viscosity index and the detergent/dispersion properties of lubricating oils.

Det er kjent å polymerisere umettede It is known to polymerize unsaturated

forbindelser i nærvær av en Friedel-Craft-katalysator. Det er også kjent å reagere fosforhalogenider med umettede forbindelser. Selv om fremstillingen av organo-fpsforforbindelser med lav molekylvekt ved bruk av en olefin, en Friedel-Craft-katalysator og et fosforhalogenid er kjent, er imidlertid polymeriseringen av olefiner ved bruk av en Friedel-Craft-katalysator og et fosforhalogenid i kombinasjon, hittil ikke kj ent. Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte til fremstilling av en flytende fosfor-nitrogenholdig olefinpolymer, hvor en alkyl-substituert alfa-olefin, som inneholder opp til 20 kar-bonatomer, fortrinnsvis 4-metylpenten-l, omsettes med et fosforhalogenid, fortrinnsvis fosfortriklorid, og den således fremstilte compounds in the presence of a Friedel-Craft catalyst. Phosphorous halides are also known to react with unsaturated compounds. However, although the preparation of low molecular weight organo-FP precursors using an olefin, a Friedel-Craft catalyst and a phosphorus halide is known, the polymerization of olefins using a Friedel-Craft catalyst and a phosphorus halide in combination has not yet been kj ent. According to the present invention, a method for the production of a liquid phosphorus-nitrogen-containing olefin polymer is provided, where an alkyl-substituted alpha-olefin containing up to 20 carbon atoms, preferably 4-methylpentene-1, is reacted with a phosphorus halide, preferably phosphorus trichloride , and the thus produced

fosforhalogenerte polymer, etter fjerning av katalysatoren, omsettes med et amin, fortrinnsvis et lineært polyamin, f. eks. te-traetylenpentamin, således at det fremstilles et fosforamidat av den polymere, kjen-netegnet ved at olefinet omsettes med fosforhalogenidet i nærvær av en Friedel-Craft-katalysator, fortrinnsvis aluminium-klorid idet det anvendes et molforhold mellom Friedel-Craft-katalysatoren og fosfor- phosphorus halogenated polymer, after removal of the catalyst, is reacted with an amine, preferably a linear polyamine, e.g. tetraethylenepentamine, so that a phosphoramidate of the polymer is produced, characterized in that the olefin is reacted with the phosphorus halide in the presence of a Friedel-Craft catalyst, preferably aluminum chloride, using a molar ratio between the Friedel-Craft catalyst and phosphorus -

halogenidet på minst 1.5 : 1 og et molforhold mellom olefinet og fosforhalogenidet på 100 : 0.1—25, fortrinnsvis 100 : 2—10, og at reaksjonen utføres ved en temperatur under 60° C, men fortrinnsvis over — 60° C. the halide of at least 1.5 : 1 and a molar ratio between the olefin and the phosphorus halide of 100 : 0.1-25, preferably 100 : 2-10, and that the reaction is carried out at a temperature below 60° C, but preferably above — 60° C.

Fjernelse av katalysatoren fra den fosforhalogenerte polymer utføres lettest ved vasking med vann. Imidlertid kan van-net fremkalle hydrolyse av den polymere dvs. omdannelse av halogengruppene til hydroksyl eller oksygengrupper og hvor slik hydrolyse oppstår er det nødvendig å reha-logenere den polymere før denne omsettes med aminer, og dette gjøres mest hensiktsmessig ved å omsette med et kloreringsmiddel slik som svovelhalogenid eller oksy-halogenid eller et fosforhalogenid eller ok-syhalogenid f. eks. tionylklorid eller fos-forpentaklorid. Denne halogenering kan hensiktsmessig utføres ved en temperatur innen området 40—80° C. Removal of the catalyst from the phosphorus halogenated polymer is most easily carried out by washing with water. However, the water can induce hydrolysis of the polymer, i.e. conversion of the halogen groups into hydroxyl or oxygen groups, and where such hydrolysis occurs, it is necessary to rehalogenate the polymer before it is reacted with amines, and this is most expediently done by reacting with a chlorinating agent such as sulfur halide or oxy-halide or a phosphorus halide or oxy-halide e.g. thionyl chloride or phosphorus pentachloride. This halogenation can conveniently be carried out at a temperature within the range 40-80°C.

Særlig egnede aminer er tetraetylen-pentamin, trietylentetramin og dietylentri-amin. Particularly suitable amines are tetraethylenepentamine, triethylenetetramine and diethylenetriamine.

Fortrinnsvis er molforholdet mellom Friedel-Craft katalysator og fosforhalogenid 1,5—2,5 : 1. Hensiktsmessige Friedel-Crafts katalysatorer omfatter aluminium klorid, sinkklorid, antimonklorid, ferriklo-rid, stanniklorid, titanklorid, bortrifluorid og hydrogen fluorid. Særlig foretrukket er blanding av aluminium halogenid og en eller flere svakere Friedel-Craft olefin po-lymerisasjonskatalysatorer f. eks. ZnCl2, SbCU, FeCl3, SnCl4 og TiCU. En særlig foretrukket katalysator er en blanding av A1CU og TiCl4. Preferably, the molar ratio between Friedel-Craft catalyst and phosphorus halide is 1.5-2.5:1. Suitable Friedel-Craft catalysts include aluminum chloride, zinc chloride, antimony chloride, ferric chloride, stannous chloride, titanium chloride, boron trifluoride and hydrogen fluoride. Particularly preferred is a mixture of aluminum halide and one or more weaker Friedel-Craft olefin polymerization catalysts, e.g. ZnCl2, SbCU, FeCl3, SnCl4 and TiCU. A particularly preferred catalyst is a mixture of AlCU and TiCl4.

For å fremstille produkter som er flytende ved vanlig omgivende temperatur vil det i de fleste tilfelle være nødvendig å ut-føre fosforylering/polymerisering ved en temperatur over — 60° C. In order to produce products that are liquid at normal ambient temperature, it will in most cases be necessary to carry out phosphorylation/polymerisation at a temperature above -60°C.

Egnede alkylsubstituerte alfa-olefiner er substituerte butener, pentener og hekse-ner. 4-Metyl-penten-l er særlig foretrukket. Suitable alkyl-substituted alpha-olefins are substituted butenes, pentenes and hexenes. 4-Methyl-pentene-1 is particularly preferred.

Fosforylering/polymerisering utføres fortrinnsvis i et inert oppløsningsmiddel slik som klorert hydrokarbon f. eks. mety-len klorid, etylklorid, etylbromid eller kar-bon tetraklorid. Phosphorylation/polymerization is preferably carried out in an inert solvent such as a chlorinated hydrocarbon, e.g. methylene chloride, ethyl chloride, ethyl bromide or carbon tetrachloride.

Rehalogeneringsreaksjonen og reaksjonen mellom den polymere og aminet ut-føres fortrinnsvis i et inert oppløsningsmid-del hvori både kloreringsmidler den fosfor-polymer er lett oppløselig. Egnede oppløs-ningsmidler er metylenklorid, karbontetra-klorid, trikloretylen, kloroform, benzen og toluen. Høytkokende oppløsningsmidler fo-retrekkes. Den polymere og kloreringsmid-delet kan oppvarmes sammen i 1—3 timer ved 40—80° C. Fortrinnsvis anvendes 1—3 mol kloreringsmiddel pr. atomfosfor i den polymere. Etter fjernelse f. eks. ved destillasjon av ureagert kloreringsmiddel kan produktet settes langsomt til en oppløsning av amin (f. eks. 1—3 mol pr. atom P) ved 50—100° C. The rehalogenation reaction and the reaction between the polymer and the amine are preferably carried out in an inert solvent in which both chlorinating agents and the phosphorus polymer are easily soluble. Suitable solvents are methylene chloride, carbon tetrachloride, trichlorethylene, chloroform, benzene and toluene. High-boiling solvents are preferred. The polymer and the chlorinating agent can be heated together for 1-3 hours at 40-80° C. Preferably 1-3 mol of chlorinating agent are used per atomic phosphorus in the polymer. After removal e.g. by distillation of unreacted chlorinating agent, the product can be slowly added to a solution of amine (e.g. 1-3 mol per atom P) at 50-100°C.

Et eksempel for fremstilling av en fosfor og nitrogenholdig polymer ifølge foreliggende oppfinnelse beskrives i det følgende. An example for the production of a phosphorus and nitrogen-containing polymer according to the present invention is described in the following.

Fremstilling av Polymer P Production of Polymer P

A1C13 (0,025 mol deler, 3,379 gr.) TiCL. A1C13 (0.025 mole parts, 3.379 gr.) TiCl.

(0,025 mol deler 2,79. cm<3>) og PC13 (0,025 molardeler 2,21 cm<3>) ble oppløst i etyl bro-mid (190 cm<3>). Oppløsningen ble avkjølt i en nitrogenatmosfære til 0° C og 4-metyl-penten-1 (0,5 mol deler, 42,6 gr) tilsattes langsomt under omrøring. Det oppsto poly-merisasjon etter ca. 25 % av olefinet var tilsatt, og reaksjonen ble holdt ved 0° C ved hjelp av avkjøling. Polymerisasjonen var bare svakt eksoterm, og det utfeltes ingen polymere fra oppløsningen. Etter at alt olefin var tilsatt og reaksjonen avtatt, tilsattes heptan (150 cm<3>) og deretter vann (100 cm<3>). Etylbromidet ble fjernet ved destillasjon og erstattet av et like stort volum heptan. Heptanoppløsningen ble vasket med vann inntil vaskevannet ikke lenger var surt for å sikre fullstendig fjernelse av katalysatorene, og lagene ble deretter skilt ved sentrifugering. Fordampning av hep- (0.025 mole parts 2.79 cm<3>) and PC13 (0.025 mole parts 2.21 cm<3>) were dissolved in ethyl bromide (190 cm<3>). The solution was cooled in a nitrogen atmosphere to 0°C and 4-methyl-pentene-1 (0.5 mole parts, 42.6 g) was added slowly with stirring. Polymerization occurred after approx. 25% of the olefin was added, and the reaction was kept at 0°C by cooling. The polymerization was only slightly exothermic, and no polymer precipitated from the solution. After all the olefin was added and the reaction subsided, heptane (150 cm<3>) was added followed by water (100 cm<3>). The ethyl bromide was removed by distillation and replaced by an equal volume of heptane. The heptane solution was washed with water until the wash water was no longer acidic to ensure complete removal of the catalysts, and the layers were then separated by centrifugation. Evaporation of hep-

tan gav 43 gram av en lys gul polymer med et fosforinnhold på 1,4 vektsproseht. 6 gram av denne polymer (i det følgen-de kalt polymer A) ble oppløst i toluen (120 cm<3>). Tionyl klorid (0,65 gram) tilsattes, og oppløsningen ble omrørt ved 70° C under en nitrogen atmosfære i 3 timer. Oppløsnin-gens volum ble deretter langsomt redusert til 40 cm<3> ved destillasjon under forminsket trykk. Oppløsningen ble avkjølt og satt langsomt til en omrørt oppløsning av te-traetylenpentamin (1,54 gram) i toluen (10 cm<3> og holdt ved 90° C. Etter at tilsetnin-gen var fullstendig ble uoppløselige faste stoffer og olje fjernet ved sentrifugering, og mineralolje (6 gram) ble tilsatt, og toluen fjernet under forminsket trykk. Over-skudd av TEPA ble fjernet ved opphetning til 150° C ved 0,5 mm Hg. Produktet (12 gram) var en lys, gul veske med et nitro-geninnhold på 1,7 vektsprosent. tan gave 43 grams of a light yellow polymer with a phosphorus content of 1.4 parts by weight. 6 grams of this polymer (hereafter called polymer A) was dissolved in toluene (120 cm<3>). Thionyl chloride (0.65 grams) was added and the solution was stirred at 70° C. under a nitrogen atmosphere for 3 hours. The volume of the solution was then slowly reduced to 40 cm<3> by distillation under reduced pressure. The solution was cooled and slowly added to a stirred solution of tetraethylenepentamine (1.54 grams) in toluene (10 cm<3>) and maintained at 90° C. After the addition was complete, insoluble solids and oil were removed by centrifugation, and mineral oil (6 grams) was added, and the toluene removed under reduced pressure. Excess TEPA was removed by heating to 150° C. at 0.5 mm Hg. The product (12 grams) was a light yellow bag with a nitrogen content of 1.7% by weight.

Dispers j on/rensemiddelegenskapene for polymer A ble bestemt ved hjelp av en kar-bonavsetningsprøve som måler forbindel-sesevne til å holde tilbake avsetning av en suspensjon av sot i n-heptan. Ved denne prøve veies 0,05 gram av det materiale som skal prøves i et reagensrør 15 x 1,2 cm og 10 mm n-heptan tilsettes, og materialet oppløses om nødvendig ved oppvarmning. 0,1 gram amerikansk sot «Kosmos BB» tilsettes oppløsningen som rystes kraftig og tillates å stå natten over. The dispersion/detergent properties of polymer A were determined by means of a carbon deposition test which measures the ability of compounds to retain deposition of a suspension of soot in n-heptane. For this test, 0.05 grams of the material to be tested is weighed in a test tube 15 x 1.2 cm and 10 mm of n-heptane is added, and the material is dissolved if necessary by heating. 0.1 gram of American carbon black "Kosmos BB" is added to the solution, which is shaken vigorously and allowed to stand overnight.

Neste dag vendes reagensrøret om 10 ganger og den hastighet hvormed soten faller til bunden i reagensrøret bestemmer materialets dispers jonsegenskaper. Sammenlignende bestemmelser ble gjort ved å måle den tid det tar for sotlaget å falle mere enn 1,2 cm i høyden. Høyden for opp-løsningen ved begynnelsen er 7,5 cm. The next day, the test tube is turned over 10 times and the rate at which the soot falls to the bottom of the test tube determines the dispersion properties of the material. Comparative determinations were made by measuring the time it takes for the soot layer to fall more than 1.2 cm in height. The height of the solution at the beginning is 7.5 cm.

Sammenlignende resultater av prøver angitt i tabellen for polymer P, polymer A, en uforgrenet 4-metylnenten-l polymer fremstillet med en A1CU katalysator ved Comparative results of samples listed in the table for polymer P, polymer A, an unbranched 4-methylnenthen-1 polymer prepared with an A1CU catalyst at

— 50° C og polymere MW7 (a) og MW7 (bl som er fremstillet i likhet med polymer A men idet det anvendes utelukkende AlCls som katalysator. — 50° C and polymers MW7 (a) and MW7 (bl) which are produced in the same way as polymer A but using exclusively AlCls as catalyst.

De gode rensemiddel/dispersjonsegen-skaper for den polymere som fremstilles The good cleaning agent/dispersion properties for the polymer that is produced

ifølge foreliggende oppfinnelse er klart vist according to the present invention is clearly shown

i denne tabell. in this table.

Claims

Method for the production of a

liquid phosphorus- and nitrogen-containing olefin polymer, where an alkyl-substituted alpha-olefin containing up to 20 carbon atoms, preferably 4-methylpentene-1, is reacted with a phosphorus halide, preferably phosphorus trichloride, and the thus produced phosphorus halogenated polymer after removal of the catalyst is reacted with an amine, preferably a linear polyamine, e.g. tetraethylene pentamine, so that a phosphoramidate of the polymer is produced, characterized in that the olefin is reacted with the phosphorus halide in the presence of a Friedel-Craft catalyst, preferably aluminum chloride, using a molar ratio between the Friedel-Craft catalyst and the phosphorus halide of at least 1.5: 1 and a molar ratio between the olefin and the phosphorus halide of 100 : 0.1-25, preferably 100 : 2-10, and that the reaction is carried out at a temperature below 60° C, but preferably above — 60° C.