RU2091396C1 - Method of preparing polyisobutylene - Google Patents
Method of preparing polyisobutylene Download PDFInfo
- Publication number
- RU2091396C1 RU2091396C1 RU95105681A RU95105681A RU2091396C1 RU 2091396 C1 RU2091396 C1 RU 2091396C1 RU 95105681 A RU95105681 A RU 95105681A RU 95105681 A RU95105681 A RU 95105681A RU 2091396 C1 RU2091396 C1 RU 2091396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isobutylene
- titanium tetrachloride
- carried out
- polymerization
- titanium
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии полимеризационных процессов изобутилена и может быть использовано в промышленности синтетического каучука, а получаемый полимер в производстве присадок, смазок, клеев, парфюмерных изделий и многих других целей. The invention relates to the technology of polymerization processes of isobutylene and can be used in the synthetic rubber industry, and the resulting polymer in the manufacture of additives, lubricants, adhesives, perfumes and many other purposes.
Известен способ получения полиизобутилена полимеризацией изобутилена в н-гептане при 0oC в присутствии триэтилалюминия и треххлористого титана при их молярном отношении 1 8-9 [1]
Недостатком известного способа является получение нерастворимых продуктов.A known method of producing polyisobutylene by polymerization of isobutylene in n-heptane at 0 o C in the presence of triethylaluminum and titanium trichloride with a molar ratio of 1 to 8-9 [1]
The disadvantage of this method is to obtain insoluble products.
Известны способы получения низкомолекулярного полиизобутилена с различными молекулярными массами от 600 до 3500 и вплоть до 20•103 путем проведения полимеризации изобутилена в бутанбутиленовой фракции в присутствии катализатора треххлористого алюминия или комплекса треххлористого алюминия с алкилароматическими соединениями (толуол, бутилбензол и т.п.) при температуре -20 30oC и ниже, содержание изобутилена 15-60 мас. [2]
Регулирование молекулярной массы осуществляют путем изменения количества катализатора, что приводит к очень большим его расходам в случае получения низких значений (менее 3500), необходимости деления продукта методом ректификации, специальных отмывок, больших энергетических затрат на снятие тепла реакции.Known methods for producing low molecular weight polyisobutylene with different molecular weights from 600 to 3500 and up to 20 • 10 3 by polymerization of isobutylene in butanbutylene fraction in the presence of a catalyst of aluminum trichloride or a complex of aluminum trichloride with alkyl aromatic compounds (toluene, butylbenzene, etc.) when temperature -20 30 o C and below, the content of isobutylene 15-60 wt. [2]
The molecular weight is controlled by changing the amount of catalyst, which leads to very high costs in case of obtaining low values (less than 3500), the need to divide the product by distillation, special washing, high energy costs for removing the heat of reaction.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения полиизобутилена путем полимеризации изобутилена в изооктане при температуре от (-25) до 75oC. При этом в растворитель последовательно вводят катализаторы триэтилалюминий и четыреххлористый титан из расчета молярного отношения титан алюминий 2:1 или 1: 16 и далее в течение 2,5-3,0 ч вводят изобутилен. Количество катализатора определяется из расчета 1 мас. триэтилалюминия в растворителе [3]
В известном способе очень высокий расход компонентов каталитической системы, большая (относительно) молекулярная масса получаемого полимера и его широкое молекулярно-массовое распределение, низкая конверсия мономера при температуре выше 0oC (около 30% за 3 ч).The closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a method for producing polyisobutylene by polymerization of isobutylene in isooctane at a temperature of from (-25) to 75 o C. In this case, triethyl aluminum and titanium tetrachloride catalysts are successively introduced into the solvent based on the molar ratio titanium aluminum 2 : 1 or 1: 16 and further, isobutylene is introduced for 2.5-3.0 hours. The amount of catalyst is determined based on 1 wt. aluminum triethyl in solvent [3]
In the known method, a very high consumption of components of the catalytic system, a large (relatively) molecular weight of the obtained polymer and its wide molecular weight distribution, low conversion of the monomer at temperatures above 0 o C (about 30% for 3 hours).
Задача настоящего технического решения получение полиизобутилена, имеющего узкое молекулярно-массовое распределение, при малых расходах катализатора и с высоким содержанием полимера в толуоле в конце процесса, с применением широко распространенных соединений титана и алюминия. The objective of the present technical solution is to obtain polyisobutylene having a narrow molecular weight distribution, at low catalyst costs and with a high polymer content in toluene at the end of the process, using widely used titanium and aluminum compounds.
Сущность изобретения заключается в том, что полимеризацию изобутилена осуществляют в толуоле в присутствии тетрахлорида титана или тетрахлорида титана и триалкилалюминия, взятых из расчета тетрахлорида титана в количестве от 0,1 до 2,5 моль на 10 кг мономера и молярного отношения титан алюминия от 100: 1 до 1:1 и процесс проводят при 0-60oC и первоначальном введении мономера в количестве 10-50 мас. от его общего количества с последующим порционным введением оставшегося мономера и полимеризацией его при той же температуре, причем каждую последующую порцию вводят при конверсии, по крайней мере, 90% и процесс проводят до конечного содержания полимера в растворе 50-80 мас.The essence of the invention lies in the fact that the polymerization of isobutylene is carried out in toluene in the presence of titanium tetrachloride or titanium tetrachloride and aluminum trialkyl, taken from the calculation of titanium tetrachloride in an amount of from 0.1 to 2.5 mol per 10 kg of monomer and molar ratio of titanium aluminum from 100: 1 to 1: 1 and the process is carried out at 0-60 o C and the initial introduction of the monomer in an amount of 10-50 wt. of its total amount with subsequent portioned introduction of the remaining monomer and polymerization of it at the same temperature, with each subsequent portion being introduced at a conversion of at least 90% and the process is carried out until the final polymer content in the solution is 50-80 wt.
Пределы по концентрации тетрахлорида титана установлены из снижения эффективности процесса или незначительности влияния данного параметра на процесс и свойства полимера при дальнейшем повышении. Ограничения по первоначальному вводу мономера связаны с определенными требованиями к молекулярной массе и индексу полидисперсности полиизобутилена, а также трудностями со снятием тепла реакции. Выбор катализатора диктуется требованиями к молекулярной массе полимера, скоростью процесса, возможной реализацией количества порций (стадий) при сохранении общего времени в пределах 2,5-3 ч. Сочетания с условиями является "ноу хау" изобретения. The limits on the concentration of titanium tetrachloride are established from a decrease in the efficiency of the process or the insignificance of the influence of this parameter on the process and the properties of the polymer with a further increase. Limitations on the initial introduction of the monomer are associated with certain requirements for the molecular weight and polydispersity index of polyisobutylene, as well as difficulties in removing the heat of reaction. The choice of catalyst is dictated by the requirements for the molecular weight of the polymer, the speed of the process, the possible implementation of the number of portions (stages) while maintaining the total time within 2.5-3 hours. Combination with the conditions is the know-how of the invention.
В пределах указанных соотношений титан:алюминий создаются условия реализации многостадийного процесса и достижения максимального уровня содержания полиизобутилена. Более высокое значение труднодостижимо из-за гибели большого количества катализатора, связанной с микропримесями, попадающими при дополнительном вводе мономера и, как следствие, изменения молекулярных параметром полимера. Низкие значения содержания полимера при необходимых свойствах могут быть достигнуты и при одностадийном варианте, т.е. без дополнительных технологических осложнений, за исключением теплосъема. Within the indicated titanium: aluminum ratios, the conditions for the implementation of a multi-stage process and the achievement of the maximum level of polyisobutylene are created. A higher value is difficult to achieve due to the death of a large amount of catalyst associated with microimpurities falling during the additional introduction of the monomer and, as a result, changes in the molecular parameter of the polymer. Low values of the polymer content with the necessary properties can be achieved with a one-stage version, i.e. without additional technological complications, with the exception of heat removal.
Поддержание температуры реакции менее 0oC требует специальных хладагентов (кроме типичного рассола), что осложняет процесс и повышает молекулярную массу полиизобутилена, а верхнее ограничение выбрано из условий безопасности, наличия оборудования, возможности протекания вторичных реакций.Maintaining the reaction temperature below 0 o C requires special refrigerants (except typical brine), which complicates the process and increases the molecular weight of polyisobutylene, and the upper limit is chosen from the conditions of safety, the availability of equipment, and the possibility of secondary reactions.
После проведения процесса полимеризации изобутилена в реакционную массу вводят алифатический спирт для разрушения остатков катализатора и выделяют известными способами путем отмывки водой с содой или щелочью и водой и отгонкой растворителя на роторно-пленочном испарителе. After the polymerization of isobutylene, an aliphatic alcohol is introduced into the reaction mass to destroy the catalyst residues and is isolated by known methods by washing with water with soda or alkali and water and distilling off the solvent on a rotary film evaporator.
Полимер характеризуют по молекулярным параметрам , динамической вязкостью по Хепплера, молекулярной массе по Штаудингеру (хлороформ, 20oC).The polymer is characterized by molecular parameters , Heppler dynamic viscosity, Staudinger molecular weight (chloroform, 20 o C).
Абсолютные значения условий процесса рассчитывают исходя из данных, представленных в таблице, где показаны также свойства полимера. The absolute values of the process conditions are calculated based on the data presented in the table, which also shows the properties of the polymer.
Пример 1 (по прототипу). В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, барбатером, обратным холодильником и термометром, помещенную в термостатирующую баню, вводят рассчитанное количество изооктана, из которого удаляют воздух, промывкой азотом. Далее в слабом токе изобутилена в колбу подают рассчитанное количество триэтилалюминия (15%-ый раствор в керосине) и тетрахлорид титана (TiCl4) (100%) и непрерывно в течение 2,5 ч барботируют изобутилен. Процесс проводят при 8oC, конверсия мономера составляет 83,7%
Пример 2 (по прототипу, проведенный авторами). В металлический лабораторный реактор емкостью 3 л, снабженный устройствами для загрузки и выгрузки реагентов, замера давления и температуры, мешалкой и рубашкой для термостатирования вводят 845 г (1221,1 мл) изооктана, предварительно осушенного над активной окисью алюминия и обескислороженного, 255,5 г изобутилена (425,8 мл), далее раствор триэтилалюминия в керосине из расчета 1,0 мас. в растворителе (концентраций 16,7 мас.), т.е. 60 г или 90 мл и раствор тетрахлорида титана в изооктане из расчета молярного отношения алюминия титан 1:2 (концентраций 1,82 моль/л). Все операции по загрузке и выгрузке осуществляют в токе осушенного и обескислороженного азота.Example 1 (prototype). In a four-necked flask equipped with a stirrer, a bubbler, a reflux condenser and a thermometer, placed in a thermostatic bath, the calculated amount of isooctane is introduced, from which air is removed by washing with nitrogen. Then, in a weak stream of isobutylene, the calculated amount of triethyl aluminum (15% solution in kerosene) and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) (100%) are fed into the flask and isobutylene is bubbled continuously for 2.5 hours. The process is carried out at 8 o C, the conversion of monomer is 83.7%
Example 2 (prototype conducted by the authors). In a metal laboratory reactor with a capacity of 3 l, equipped with devices for loading and unloading reagents, measuring pressure and temperature, a stirrer and a jacket for thermostating, 845 g (1221.1 ml) of isooctane, previously dried over active aluminum oxide and deoxygenated, 255.5 g are introduced isobutylene (425.8 ml), then a solution of triethylaluminum in kerosene at the rate of 1.0 wt. in a solvent (concentrations of 16.7 wt.), i.e. 60 g or 90 ml and a solution of titanium tetrachloride in isooctane based on the molar ratio of aluminum to titanium 1: 2 (concentrations of 1.82 mol / l). All loading and unloading operations are carried out in a stream of dried and oxygen-free nitrogen.
Процесс проводят при 30oC в течение 4 ч, выход полимера (конверсия) составляет 56,1% В этом и других примерах расчет концентрации шихты (общее количество растворителя) осуществляют с учетом количества растворителя, поступающего с компонентами катализатора.The process is carried out at 30 o C for 4 hours, the polymer yield (conversion) is 56.1%. In this and other examples, the calculation of the concentration of the mixture (total amount of solvent) is carried out taking into account the amount of solvent supplied with the catalyst components.
Пример 3. Осуществляют как описано в примере 2. В реактор загружают шихту, состоящую из 356,5 г (409,8 мл) толуола и 600 г (1000 мл) изобутилена, охлажденную до -15 20oC. Далее подают толуольные растворы тетрахлорида титана (концентрацией 0,12 моль/л) из расчета 0,6 моль на 100 кг изобутилена и через 2 мин после перемешивания подают толуольный раствор триизобутилалюминия (концентрацией 0,18 моль/л) из расчета молярного отношения титан: алюминий 1:1.Example 3. Carried out as described in example 2. In the reactor load a mixture consisting of 356.5 g (409.8 ml) of toluene and 600 g (1000 ml) of isobutylene, cooled to -15 20 o C. Next, toluene solutions of tetrachloride are fed. titanium (with a concentration of 0.12 mol / L) at the rate of 0.6 mol per 100 kg of isobutylene and 2 minutes after stirring, a toluene solution of triisobutylaluminum (with a concentration of 0.18 mol / L) is supplied at a molar ratio of titanium: aluminum of 1: 1.
Процесс проводят при 60oC в течение 5 мин, выход полимера составляет 100%
Процесс полимеризации первой порции проводят при 30oC в течение 5 мин, выход полимера 99%
Далее в реактор подается изобутилен в количестве 10% мас. от общего и при той же температуре проводится процесс полимеризации за 5 мин до конверсии 99% Аналогичные операции повторяются еще 8 раз (т.е. всего 9 дополнительных стадий и первоначальная). Конечное содержание полимера за общее время 50 мин достигает 80% мас.The process is carried out at 60 o C for 5 minutes, the polymer yield is 100%
The polymerization process of the first portion is carried out at 30 o C for 5 min, the polymer yield of 99%
Next, isobutylene is fed into the reactor in an amount of 10% wt. of the total and at the same temperature, the polymerization process is carried out 5 minutes before the 99% conversion. Similar operations are repeated 8 more times (i.e., only 9 additional stages and the initial one). The final polymer content for a total time of 50 min reaches 80% wt.
Пример 4. Осуществляют как описано в примере 2. Первоначально в реактор загружают шихту, состоящую из 706,5 г (812,1 мл) толуола и 250 г изобутилена (416,7 мл) и охлажденную до -15-20oC, раствор тетрахлорида титана (концентраций 0,125 моль/л) в количестве 2,5 моль на 100 кг общего мономера.Example 4. Carried out as described in example 2. Initially, in the reactor charge, consisting of 706.5 g (812.1 ml) of toluene and 250 g of isobutylene (416.7 ml) and cooled to -15-20 o C, a solution titanium tetrachloride (concentrations of 0.125 mol / l) in an amount of 2.5 mol per 100 kg of total monomer.
Процесс полимеризации первой порции проводят при 60oC в течение 30 мин и выход полимера составляет 98%
Далее в реактор подается изобутилен в количестве 25 мас. от общего и при той же температуре проводится процесс полимеризации за 30 мин до конверсии 98% Аналогичная операция повторяется еще 1 раз (т.е. всего 2 дополнительные стадии и первоначальная). Конечное содержание полимера за общее время 90 мин составляет 50% мас.The polymerization process of the first portion is carried out at 60 o C for 30 minutes and the polymer yield is 98%
Next, isobutylene in an amount of 25 wt. of the total and at the same temperature, the polymerization process is carried out 30 minutes before the conversion of 98%. A similar operation is repeated 1 more time (i.e. only 2 additional stages and the initial one). The final polymer content for a total time of 90 minutes is 50% wt.
Пример 5 (по изобретению). Осуществляют как описано в примере 2 первоначальную стадию. В реактор загружают шихту, состоящую из 913 г (1049,4 мл) толуола и 80 г (133,3 мл) изобутилена, охлажденную до -15oC, раствор тетрахлорида титана (концентрацией 0,10 моль/л) в количестве 0,5 моль на весь мономер и раствор триизобутилалюминий (концентрацией 0,1 моль/л) из расчета молярного отношения титан алюминий 1:1.Example 5 (according to the invention). An initial step is carried out as described in Example 2. A mixture consisting of 913 g (1049.4 ml) of toluene and 80 g (133.3 ml) of isobutylene, cooled to -15 o C, a solution of titanium tetrachloride (concentration of 0.10 mol / l) in an amount of 0, is loaded into the reactor. 5 mol for the whole monomer and a solution of triisobutylaluminum (concentration of 0.1 mol / l) based on the molar ratio of titanium aluminum 1: 1.
Пример 6. Осуществляют как описано в примере 2. Первоначально в реактор загружают шихту, состоящую из 867,4 г (997,0 мл) толуола и 130 г (216,7 мл) изобутилена, охлажденную до -15-20oC раствор тетрахлорида титана (концентрацией 0,065 моль/л) в количестве 0,1 моль на 100 кг мономера и через 2 мин раствор триэтилалюминия (концентрацией 0,065 моль/л) из расчета молярного отношения титан алюминий 100 1. Проводят процесс при 40oC в течение 15 мин, выход полимера составляет 100%
Далее подают в реактор изобутилен из расчета 20 мас. от общего количества и при той же температуре проводится процесс полимеризации в течение 15 мин, выход полимера составляет 100% мас. Аналогично операция повторяется еще 3 раза (т.е. количество дополнительных стадий 4 и первоначальная). Конечное содержание полимера за общее время 75 мин составляет 65 мас.Example 6. Carried out as described in example 2. Initially, a charge consisting of 867.4 g (997.0 ml) of toluene and 130 g (216.7 ml) of isobutylene, cooled to -15-20 o C tetrachloride solution is loaded into the reactor titanium (concentration of 0.065 mol / l) in an amount of 0.1 mol per 100 kg of monomer and after 2 min a solution of triethylaluminum (concentration of 0.065 mol / l) based on the molar
Then served in the reactor isobutylene at the rate of 20 wt. of the total amount and at the same temperature, the polymerization process is carried out for 15 minutes, the polymer yield is 100% wt. Similarly, the operation is repeated 3 more times (i.e., the number of
Пример 7. Осуществляется как описано в примере 2. Первоначально в реактор загружают шихту, состоящую из 787,0 г (904,6 мл) толуола и 200 г (333,3 мл) изобутилена, охлажденную до -15)-20oC, раствор тетрахлорида титана (концентрацией 0,12 моль/л) в количестве 0,6 моль на 100 кг мономера общего и раствор триизобутилалюминия (концентрацией 0,12 моль/л) из расчета молярного отношения титан алюминия 2:1. Проводят процесс полимеризации при 0oC в течение 4 мин, выход полимера составляет 99 мас.Example 7. It is carried out as described in example 2. Initially, a charge consisting of 787.0 g (904.6 ml) of toluene and 200 g (333.3 ml) of isobutylene, cooled to -15) -20 o C, is loaded into the reactor, a solution of titanium tetrachloride (concentration 0.12 mol / L) in an amount of 0.6 mol per 100 kg of total monomer and a solution of triisobutylaluminum (concentration 0.12 mol / L) based on a molar ratio of titanium aluminum 2: 1. The polymerization process is carried out at 0 o C for 4 minutes, the polymer yield is 99 wt.
Далее подают в реактор изобутилен из расчета 5 мас. от общего количества и при той же температуре проводится процесс полимеризации в течение 4 мин до конверсии 99%
Аналогичные операции повторяются еще 9 раз (т.е. общее количество дополнительных стадий 10 и первоначальная). Конечное содержание полимера за общее время 44 мин составляет 75% мас.Then served in the reactor isobutylene at the rate of 5 wt. of the total amount and at the same temperature, the polymerization process is carried out for 4 minutes to a conversion of 99%
Similar operations are repeated 9 more times (i.e., the total number of additional stages is 10 and the initial one). The final polymer content for a total time of 44 minutes is 75% wt.
Как видно из представленных в таблице и полученных по примерам результатам, предлагаемое техническое решение позволяет получать полиизобутилен с очень низкой молекулярной массой при высоком содержании полимера в растворителе. As can be seen from the results presented in the table and obtained by examples, the proposed technical solution allows to obtain polyisobutylene with a very low molecular weight at a high polymer content in the solvent.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105681A RU2091396C1 (en) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | Method of preparing polyisobutylene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105681A RU2091396C1 (en) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | Method of preparing polyisobutylene |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95105681A RU95105681A (en) | 1996-11-20 |
RU2091396C1 true RU2091396C1 (en) | 1997-09-27 |
Family
ID=20166692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95105681A RU2091396C1 (en) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | Method of preparing polyisobutylene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2091396C1 (en) |
-
1995
- 1995-04-12 RU RU95105681A patent/RU2091396C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кеннеди Дж. Катионная полимеризация олефинов.- М.: Мир, 1978, с. 168. Минскер К.С., Сангалов Ю.А. Изобутилен и его полимеры. - М.: Химия, 1986, с. 153-163. Топчиев А.В., Кренцель Б.А., Богомолова Н.Ф., Гольдфарб Ю.Я. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95105681A (en) | 1996-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3969332A (en) | Polymerization of ethylene | |
US4447587A (en) | Process for the preparation of a polyolefin, and a catalyst for this process | |
CA2217848C (en) | Preparation of low molecular weight, highly reactive polyisobutene | |
US4568732A (en) | Continuous telechelic polymer process | |
US4696984A (en) | Isoprene polymerization process | |
NL8003079A (en) | PROCESS FOR THE POLYMERIZATION OF ETHENE. | |
HU180895B (en) | Process for polymerizing ethylene | |
WO1991019747A1 (en) | Process for producing ethylenic copolymer | |
EP0576411B1 (en) | An improved catalyst system for the polymerization of olefins | |
EP0133783B1 (en) | Supported polyolefin catalyst for the polymerization of ethylene under high temperatures | |
EP1055659A1 (en) | Process for the preparation of neodymium neodecanoate and use thereof as catalytic component for the solution polymerisation of butadiene | |
RU2091396C1 (en) | Method of preparing polyisobutylene | |
US4675368A (en) | Process for inhibiting crust formation in reactors during alpha-olefin prepolymerization modification of Ziegler catalyst | |
US4448944A (en) | Process for the preparation of a polyolefin, and a catalyst for this process | |
CA1124226A (en) | Catalyst system for producing ethylene polymers | |
US4226965A (en) | Method for preparing polymers and copolymers of higher α-olefines | |
US3238145A (en) | Method of preparing catalyst compositions from titanium tetrachloride and organoaluminum compounds | |
FR2462452A1 (en) | PROCESS FOR SEQUENT COPOLYMERIZATION OF ETHYLENE AND PROPYLENE AND PRODUCT OBTAINED | |
US2884409A (en) | Polymerisation of ethylene | |
US3639374A (en) | Process for flashing propylene diluent from polypropylene in cyclone separator | |
EP0073662B1 (en) | Olefin polymerization catalyst | |
US4981928A (en) | Supported polyolefin catalyst for polymerization of ethylene under high temperatures | |
RU2072362C1 (en) | Method for production of syndiotactic 1,2-polubutadiene | |
RU2082719C1 (en) | Catalyst for preparing polyisobutylene | |
EP0576413B1 (en) | Electron donors for improved olefin polymerization |