RU2072362C1 - Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена - Google Patents

Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена Download PDF

Info

Publication number
RU2072362C1
RU2072362C1 RU94012918A RU94012918A RU2072362C1 RU 2072362 C1 RU2072362 C1 RU 2072362C1 RU 94012918 A RU94012918 A RU 94012918A RU 94012918 A RU94012918 A RU 94012918A RU 2072362 C1 RU2072362 C1 RU 2072362C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cobalt
polymerization
carried out
complex
mmol
Prior art date
Application number
RU94012918A
Other languages
English (en)
Other versions
RU94012918A (ru
Inventor
И.И. Ермакова
Б.Т. Дроздов
Л.В. Гаврилова
Н.В. Шмелева
С.К. Курлянд
И.П. Гольберг
В.С. Ряховский
В.Н. Забористов
В.И. Аксенов
В.И. Хлустиков
Н.Н. Бырихина
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Ефремовский завод синтетического каучука"
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 Акционерное общество открытого типа "Ефремовский завод синтетического каучука" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Ефремовский завод синтетического каучука"
Priority to RU94012918A priority Critical patent/RU2072362C1/ru
Publication of RU94012918A publication Critical patent/RU94012918A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2072362C1 publication Critical patent/RU2072362C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Использование: в промышленности СК, в резино-технической, обувной, легкой, шинной промышленности. Сущность изобретения: процесс полимеризации бутадиена-1, 3 осуществляют в присутствии каталитической системы, состоящей из комплекса галогенида, карбоксилата или ацетилацетоната кобальта с трифенилфосфином в количестве 0,01 - 0,50 ммоль на 1,0 моль мономера и соединения алюминия, в качестве которого используют изобутилалюминийоксан общей формулы (i - C4H9)2Al(OAL - i - С4H9) nOAI (i - C4H9)2, где n = 0,20, проводят предварительное взаимодействие компонентов каталитической системы с мономером путем последовательного введения изобутилалюмоксана и комплекса галогенида, карбоксилата или ацетилацетоната кобальта с трифенилфосфином при атомарном отношении алюминий: кобальт от 50 до 400 и перемешиванием компонентов при (-20) - 20o. 1 табл.

Description

Изобретение относится к технологии получения синдиотактического 1,2-полибутадиена с содержанием винильных групп более 85% и кристалличностью 20-50% и может быть использовано в промышленности СК, а получаемый полимер, совмещающий свойства каучука и пластика, в резинотехнической, обувной и легкой промышленности.
Известен способ получения синтиотактического 1,2-полибутадиена с высоким содержанием винильных звеньев (патент США 3498963) полимеризацией бутадиена-1,3 в хлористом метилене в присутствии каталитической системы, состоящей из 1) соединения кобальта, 2) фосфорорганического соединения, 3) алюминийорганического соединения и 4) воды. По этому способу получают существенно синдиотактический 1,2-полибутадиен с содержанием винильных звеньев не менее 80% температурой плавления выше 200oС и высокой молекулярной массой.
Известен также способ получения высококристаллического синдиотактического 1,2-полибутадиена (патент США 4258160) полимеризацией бутадиена-1,3 в углеводородном растворителе (в том числе в толуоле) в присутствии катализатора следующего состава: 1) кобальтсодержащий компонент, 2) галоидалкил или алкилгидрид алюминия, 3) СО. При этом получают полимер с выходом 30% который содеpжит 97% 1,2-звеньев (из них 95 синдио-структуры), имеет температуру плавления 209oС и нерастворим в углеводородных растворителях.
Наиболее близкими к предлагаемому является способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена (патент США 4182813) с высоким выходом и определенной степенью кристалличности 25-50% полимеризацией бутадиента-1,3 в галоидированном углеводородном растворителе в присутствии катализатора, состоящего из: 1) соединения кобальта, 2) металлоорганического соединения, 3) воды и 4) фосфорорганического соединения общей формулы при температуре 0±39oС. Получаемый полимер
Figure 00000001

характеризуется содержанием 1,2-звеньев 90% степенью кристалличности 42% температурой плавления 160oС и
Figure 00000002
535000/123000 4,3. Указанные данные получены нами дополнительно для 1,2-полибутадиена, синтезированного в условиях способа-прототипа.
К недостаткам указанных известных способов следует отнести чрезмерно высокую кристалличность полимера (выше 80%), что приводит зачастую к получению нерастворимого продукта и не дает возможности достигнуть необходимого уровня технических и эксплуатационных свойств изделий на его основе, где синдиотактический 1,2-полибутадиен выступает в качестве пластика, термоэластопласта или эластомера.
Недостатком всех указанных известных способов и способа-прототипа является излишне высокая молекулярная масса получаемых полимеров, что требует ее регулирования введением дополнительных реагентов и усложняет технологию процесса полимеризации.
Следует отметить также, что недостатком известного способа (1) и способа-прототипа (3) является использование галогенированного углеводорода - хлористого метилена в качестве растворителя. Этот продукт имеет низкую температуру кипения (36oС), высоколетуч и токсичен, хотя и наименее опасен среди других галогенуглеводородов. Проведение же процесса полимеризации по способу-прототипу в толуоле не позволяет получать активную систему для синтеза синдиотактического 1,2-полибутадиена (см. далее пример 2, контр.).
Целью настоящего изобретения является получение в толуоле или в среде мономера синдиотактического 1,2-полибутадиена с высоким выходом, с регулируемой кристалличностью в пределах 15-60% и молекулярной массой полимеров, регулируемой путем изменения дозировок компонентов катализатора и технологических параметров процесса полимеризации без введения специальных регуляторов.
Поставленная цель достигается тем, что в толуоле или в среде мономера под действием катализатора, содержащего комплекс галогенида, карбоксилата или ацетилацетона кобальта с трифенилфосфином, взятый в количестве 0,01-0,5 ммоль на 1 моль бутадиена-1,3, а также алюмниийорганическое соединение, при температуре (-20)-30oС проводят полимеризацию бутадиена-1,3 путем взаимодействия мономера с указанным комплексным соединением кобальта в присутствии полиалюмоксана общей формулы
(i-C4H9)2AI(OAIi-C4H9)n-1 OAI(i-C4H9)2
где n 1-20, при атомарном соотношении Al/Со от 50 до 500 и температуре смешения компонентов полимеризационной системе от -20 до +20oС.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что проводится полимеризация бутадиена-1,3 в толуоле (содержание воды не более 0,001 мас.) или в среде мономера в атмосфере инертного газа в течение 3-6 часов путем взаимодействия мономера с толуольным раствором комплексного соединения кобальта с трифенилфосфином в присутствии полиалюмоксана общей формулы
(i-C4H9)2AI(OAI i-C4H9)n-1 OAI(i-C4H9)2,
где n 1-20 в условиях, указанных выше. Комплекс соединения кобальта включает в себя 2 моль трифенилфосфина на 1 моль соединения кобальта и растворим в толуоле. Полиалюмоксан является продуктом неполного гидролиза триизобутилалюминия (ТИБА) водой, проводимого предварительно при различных соотношениях ТИБА и воды. Введение полиалюмоксана в полимеризационную систему перед подачей комплексного соединения кобальта позволяет сформировать кобальтовый активный центр, обладающий высокой активностью и стереоспецифичностью в отношении 1,2-синдиотактической структуры, чего не удается достигнуть при введении ТИБА и воды в толуольный раствор бутадиена-1,3 порознь.
Процесс полимеризации проводится в стандартных полимеризаторах периодического или непрерывного действия. По достижении высокой конверсии мономера производится дезактивация катализатора небольшим количеством спирта с НСl и стабилизация полученного полимера путем введения антиоксиданта.
Полимеры характеризуются содержанием винильных звеньев степенью кристалличности (рентгено-структурный анализ), температурой плавления (ДСК), а также значениями молекулярно-массовых параметров (ГПХ).
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве соединения алюминия используют изобутилалюмоксаны общей формулы (i-C4H9)2Al(OAI i-C4H9)n-1 OAI(I-C4H9)2,
где n 1-20, проводят взаимодействие компонентов каталитической системы с мономером путем последовательного введения изобутилалюмоксана и соединения кобальта в виде комплекса с трифенилфосфином при атомарном отношении алюминий: кобальт от 50 до 500 и перемешивании компонентов при (-20)-20o и процесс полимеризации проводят в среде толуола или мономера при (-20)-30oС.
Пример 1. (Контрольный, в условиях способа-прототипа)
В полимеризатор из нержавеющей стали емкостью 0,25 л, снабженный мешалкой, термопарой и рубашкой в атмосфере аргона при температуре 0oС вводят 130 мл осушенного хлористого метилена ("осушенный" здесь и далее означает содержание воды не более 0,001 мас%), 36 мкл дистиллированной воды, 15 г осушенного бутадиена-1,3, 2,5 ммоль ТИБА и 0,025 ммоль комплекса СоВr2(ТФФ)2 в указанном порядке и проводят полимеризацию при перемешивании в течение 24 часов. Затем полимеризацию обрывают введением небольшого количества подкисленного спирта, содержащего антиоксидант, полимеризат дегазируют и полученный полимер высушивают в вакууме при температуре 50-60oС.
Условия получения полимера и его свойства для этого и последующих примеров приведены ниже в таблице.
Пример 2. (Контрольный, в условиях способа-прототипа, но в толуоле).
Проводят полимеризацию бутадиена-1,3 в условиях примера 1 (контрольный) за исключением того, что в качестве растворителя используют осушенный толуол в количестве 139 мл, включая толуол, вводимый с компонентами катализатора.
Пример 3.
В полимеризатор из нержавеющей стали с рабочим объемом 0,5 л, снабженный мешалкой, термопарой и рубашкой в атмосфере аргона при температуре 0oС вводят раствор 54 г бутадиена-1,3 в 323 мл осушенного толуола, затем при перемешивании вводят последовательно 75 мл (20 ммоль) толуольного раствора полиалюмоксана с концентрацией 0,27 моль/л, n 5 и 19,2 мл (0,05 ммоль) толуольного раствора СоВr2(ТФФ)2, где ТФФ трифенилфосфин, с концентрацией 0,0026 моль/л и проводят полимеризацию при температуре 10oС в течение 4 часов. Далее раствор полимера с предосторожностями (атмосфера аргона) выливают в другую емкость, дезактивируют небольшим количеством спирта с соляной кислотой, стабилизируют антиоксидантом, дегазируют, и полученный полимер сушат в вакууме при температуре 50-60oС.
Пример 4.
Проводят полимеризацию бутадиена-1,3 в толуоле в течение 3 часов в условиях примера 3, за исключением того, что взаимодействие СоBr2(ТФФ)2 (0,5 ммоль) с мономером проводят при температуре -5oС в присутствии полиалюмоксана (100 ммоль 100 мл раствора концентрации 1 моль/л), для которого среднее значение n 3,33.
Пример 5.
В тренированную и заполненную аргоном стеклянную ампулу при 5oС вводят раствор 5,4 г (0,1 моль) бутадиена-1,3 в 90,7 мл осушенного толуола, 0,5 мл (0,1 ммоль) раствора полиалюмоксана (n 20) в толуоле конц. 0,2 моль/л и 0,5 мл (0,001 ммоль) раствора комплекса СоВr2(ТФФ)2 в толуоле конц. 0,002 моль/л и проводят полимеризацию при температуре 20oС в течение 22 часов, периодически встряхивая ампулу.
Пример 6.
В реактор из нержавеющей стали, снабженный манометром и загрузочным устройством, при температуре -20oС (охлаждающая баня) в вакууме вводят 1,4 мл толуольного раствора полиалюмоксана с конц. 1,0 моль/л со средним значением n 3,33 (1,4 ммоль), 30 г бутадиена-1,3, затем 2,8 мл толуольного раствора комплекса нафтената кобальта с ТФФ с конц. 0,005 моль/л (0,014 ммоль). Полимеризационную смесь периодически встряхивают, не вынимая из охлаждающей бани и проводят полимеризацию в течение 3 часов при температуре, повышающейся от -20oС до 0oС. Выгрузка производится путем вскрытия реактора, после стравливания аргоном, полимер помещают в спирт содержащий антиоксидант, отмывают и сушат в вакууме при температуре 50-60oС.
Пример 7.
Проводят полимеризацию бутадиена-1,3 в условиях примера 5 за исключением того, что взаимодействие мономера с 2 ммоль изобутилалюмоксана с n=3,33 (10 мл раствора в толуоле с концентрацией 0,2 моль/л) и 0,01 ммоль комплекса нафтената Со с (ТФФ) (3,35 мл с конц. 0,0026 моль/л) проводят в 27,6 мл толуола при температуре 0oС и полимеризацию проводят при 0oС в течение 4 часов.
Пример 8.
Проводят полимеризацию в условиях примера 7 при этом берут раствор 10,8 г (0,2 моль) бутадиена-1,3 в 29 мл толуола и вводят последовательно при 10oС 0,9 ммоль изобутилалюмоксана с n=5,0 (1,5 мл с конц. 0,6 моль/л) и 0,006 ммоль комплекса кобальта. Процесс полимеризации проводят при 20oС в течение 24 часов.
Пример 9.
Проводят полимеризацию в условиях примера 7 за исключением того, что взаимодействие мономера с 0,5 ммоль изобутилалюмоксана (n 2,5) и с 0,1 ммоль комплекса октоата Со(П) с ТФФ проводят при -10oС, а полимеризацию при +10oС в течение 24 часов.
Пример 10.
Проводят полимеризацию бутадиена-1,3 в условиях примера 5, за исключением того, что при 20oС смешивают мономер с 4 ммоль изобутилалюмоксана, n 10,0 и 0,01 ммоль комплекса нафтената Со(П) с ТФФ.
Пример 11.
Проводят полимеризацию в условиях примера 10, за исключением того, что взаимодействие мономера с 1 ммоль изобутилалюмоксана, n 5,0 ммоль и 0,005 ммоль кобальтового комплекса проводят при 0oС, а процесс полимеризации длится 4 часа при 5oС.
Пример 12.
Полимеризацию осуществляют в условиях примера 3 за исключением того, что при температуре -20oС смешивают мономер с 4,5 ммоль изобутилалюмоксана (n 3,33) и 0,03 ммоль комплекса нафтената Со(II) с ТФФ и проводят полимеризацию при 5oС в течение 24 часов.
Пример 13.
Проводят полимеризацию в условиях примера 8 за исключением того, что при температуре -5oС смешивают мономер, 0,5 ммоль изобутилалюмоксана и 0,005 ммоль комплекса ацетилацетоната Со(II) с ТФФ. Процесс полимеризации проводят при 30oС.
Пример 14.
Проводят полимеризацию в условиях примера 3 за исключением того, что при температуре 20oС смешивают в растворителе 81 г (1,5 моль) бутадиена-1,3, 30 ммоль изобутилалюмоксана с n=1,0 и 0,075 ммоль комплекса ацетилацетоната Со с ТФФ. Процесс полимеризации проводится также при +20oС в течение 24 часов.
Пример 15.
Проводят полимеризацию бутадиена-1,3 в условиях примера 3 смешивают с мономером 3,25 ммоль изобутилалюмоксана с n=2,5 и 0,05 ммоль комплекса ацетилацетоната Со(II) с ТФФ и проводят полимеризацию при 5oС в течение 24 часов.
Пример 16 контрольный.
Проводят полимеризацию бутадиена-1,3 в условиях примера 2, но в качестве катализатора вместо трехкомпонентной системы взят только кобальтовый комплекс (в отсутствие воды и ТИБА).
Пример 17 контрольный.
Проводят полимеризацию бутадиена-1,3 в условиях примера 16, но в качестве катализатора вместо кобальтового комплекса взято 20 ммоль изобутилалюмоксана с n 5,0.
Анализ данных, приведенных в иллюстрирующих примерах 3-15 и контрольных примерах 1,2,16 и 17 таблицы, показывает, что использование полиалюмоксана с n=1-20 в сочетании с комплексом СоХ2(ТФФ)2 дает возможность при полимеризации бутадиена-1,3 в толуоле или в среде мономера (пример 6) получать с высоким выходом синдиотактический 1,2-полибутадиен с содержанием винильных звеньев не менее 85% и регулируемой кристаличностью.
Пример 2, контрольный, демонтирует, что при полимеризации бутадиена-1,3 в толуоле в присутствии Н2O и ТИБА, введенных порознь, как в способе-прототипе, полимеризация дает атактический аморфный 1,2-полибутадиен с низким выходом (8%), т.к. система малоактивна.
Важно отметить, что 1,2-полибутадиен, полученный по предлагаемому способу, в отличие от аналогичного, полученного по способу-прототипу, характеризуется молекулярной массой, регулируемой в широких пределах без применения специальных регуляторов молекулярной массы, только путем варьирования параметров процесса полимеризации, особенно дозировки полиалюмоксана и значения n в полиалюмоксане.
Из приведенных в таблице контрольных примеров 16-17 следует, что ни кобальтовый комплекс с ТФФ, ни полиалюмоксан, взятые в отдельности, не дают полимера в тех же условиях.
Таким образом, предлагаемый способ благодаря проведению процесса полимеризации бутадиена-1,3 в толуоле или в среде мономера под действием катализатора, содержащего комплекс галогенида, карбоксилата или ацетилацетона кобальта с трифинилфосфином в количестве 0,01-0,5 ммоль на 1 моль бутадиена-1,3 при температуре (-20)-30oС в присутствии полиалюмоксана общей формулы
(i-C4H9)2Al(OAl i-C4H9)n-1OAl(i-C4H9)2
где n 1-20, при атомарном отношении Аl/Со от 50 до 500 и температуре смешения компонентов полимеризационной системы от -20oС до +20oС позволяет с высоким выходом получать синдиотактический 1,2-полибутадиен с содержанием винильных звеньев не менее 85% и регулируемой кристалличностью.

Claims (1)

  1. Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена полимеризацией бутадиена-1,3 в присутствии каталитической системы, состоящей из комплекса галогенида, карбоксилата или ацетилацетоната кобальта с трифенилфосфином в количестве 0,01 0,50 ммоль на 1 моль мономера, и соединения алюминия, отличающийся тем, что в качестве соединения алюминия используют изобутилалюмоксан общей формулы
    (i-C4H9)2Al(OAl-i-C4H9)n OAl(i-C4H9)2,
    где n 0 20,
    проводят предварительное взаимодействие компонентов каталитической системы с мономером путем последовательного введения изобутилалюмоксана и комплекса галогенида, карбоксилата или ацетилацетоната кобальта с трифенилфосфином при атомарном отношении алюминий кобальт от 50 до 400 и перемешиванием компонентов при -20 +20oС и процесс полимеризации проводят в среде толуола или мономера при -20 +30oС.
RU94012918A 1994-04-20 1994-04-20 Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена RU2072362C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94012918A RU2072362C1 (ru) 1994-04-20 1994-04-20 Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94012918A RU2072362C1 (ru) 1994-04-20 1994-04-20 Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94012918A RU94012918A (ru) 1996-07-20
RU2072362C1 true RU2072362C1 (ru) 1997-01-27

Family

ID=20154619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94012918A RU2072362C1 (ru) 1994-04-20 1994-04-20 Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2072362C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462478C1 (ru) * 2011-07-26 2012-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (ГОУ ВПО БашГУ) Способ получения хлорированных 1,2-полибутадиенов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 3498963, кл. C 08F 3/16, 1/44, 3/04, 1970 г. 2. Патент США N 4258160, кл. C 08F 460, 136/06, 1981 г. 3. Патент США N 4182813, кл. C 08F 4/80, 1980 г. /прототип/. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462478C1 (ru) * 2011-07-26 2012-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (ГОУ ВПО БашГУ) Способ получения хлорированных 1,2-полибутадиенов

Also Published As

Publication number Publication date
RU94012918A (ru) 1996-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4696984A (en) Isoprene polymerization process
EP0014523B1 (en) Olefine polymerisation catalyst and the production and use thereof
US3969332A (en) Polymerization of ethylene
KR100365581B1 (ko) 높은 1,4-시스 함량을 갖는 폴리부타디엔의 제조방법
EP1055659B1 (en) Process for the preparation of neodymium neodecanoate and use thereof as catalytic component for the solution polymerisation of butadiene
EP0638598B1 (en) Organometallic complexes of lanthanides and their use in the polymerization of unsaturated monomers
US4110248A (en) Manufacture of catalysts for polymerization of olefins
EP0358589B1 (en) Synthesis of high vinyl polybutadiene utilizing a molybdenum catalyst system
JPH07649B2 (ja) オレフィン重合用触媒成分の製造方法
EP0092270B1 (en) Process for polymerizing conjugate diolefins, and means suitable for this purpose
US6441107B1 (en) Molecular weight control of gas phase polymerized polybutadiene when using a rare earth catalyst
RU2072362C1 (ru) Способ получения синдиотактического 1,2-полибутадиена
US6242542B1 (en) Syndiotactic vinylaromatic polymerization using multiple reactors in series
EP0170774B1 (en) Continuous method for preparing high cis-1,4 polybutadiene
US5728816A (en) Method for polymerization of unsaturated monomers using halogenated complexes of group IIIA metals
US4208304A (en) Catalyst system for producing ethylene polymers
US4190555A (en) Catalyst system for polymerizing alpha-olefins and method of making same
NO842388L (no) Polymerisasjonskatalysator, dens fremstilling og anvendelse
EP0576413A1 (en) Electron donors for improved olefin polymerization
RU2206577C2 (ru) Способ получения катализатора полимеризации бутадиена
RU2091396C1 (ru) Способ получения полиизобутилена
EP0585851B1 (en) Polyolefin polymerization process, method of producing catalyst, and catalyst
RU2157818C2 (ru) Способ получения безгелевого 1,4-цисполибутадиена
RU2267355C2 (ru) Способ получения катализатора полимеризации бутадиена и сополимеризации бутадиена с сопряженными диенами
RU2057756C1 (ru) Способ получения компонента катализатора для полимеризации бутадиена-1,3