RU2295541C1 - Method for preparing synthetic gutta-percha - Google Patents
Method for preparing synthetic gutta-percha Download PDFInfo
- Publication number
- RU2295541C1 RU2295541C1 RU2005136616/04A RU2005136616A RU2295541C1 RU 2295541 C1 RU2295541 C1 RU 2295541C1 RU 2005136616/04 A RU2005136616/04 A RU 2005136616/04A RU 2005136616 A RU2005136616 A RU 2005136616A RU 2295541 C1 RU2295541 C1 RU 2295541C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- magnesium
- titanium
- isoprene
- polymerization
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высокоэффективным металлокомплексным каталитическим системам для использования в реакциях (со)полимеризации альфа-олефинов и сопряженных диенов.The invention relates to highly efficient metal complex catalyst systems for use in the (co) polymerization reactions of alpha olefins and conjugated dienes.
Синтетическая гуттаперча - высокорегулярный транс-1,4-полиизопрен (ТПИ) при комнатной температуре - термопластичный кристаллический полимер с точкой плавления 60°С.Synthetic gutta-percha - a highly regular trans-1,4-polyisoprene (TPI) at room temperature - is a thermoplastic crystalline polymer with a melting point of 60 ° C.
ТПИ широко используется в таких областях медицины, как травматология, ортопедия, восстановительная хирургия, стоматология, при изготовлении спортивных товаров (например, в качестве покрытия высококачественных мячей для гольфа), обувной и шинной индустрии, при производстве изоляционных материалов, материалов, способных запоминать свою форму и т.д. Смеси ТПИ с натуральным каучуком (НК), бутадиен-стирольным (СКС) и бутадиеновым (БК) каучуками обладают высокой способностью к переработке и хорошими механическими свойствами.TPI is widely used in such fields of medicine as traumatology, orthopedics, reconstructive surgery, dentistry, in the manufacture of sports goods (for example, as a coating for high-quality golf balls), the shoe and tire industry, in the production of insulating materials, materials that can remember their shape etc. Mixtures of TPI with natural rubber (NK), styrene butadiene (SCS) and butadiene (BK) rubbers have a high processing ability and good mechanical properties.
ТПИ может быть использован в качестве материала нового поколения для изготовления высококачественных шин. Рентабельное производство ТПИ - это весьма перспективное направление полимерной индустрии.TPI can be used as a new generation of material for the manufacture of high-quality tires. Cost-effective production of TPI is a very promising direction in the polymer industry.
Три известные коммерческие компании, а именно английская фирма «Dunlop CО», канадская фирма «Polysar CО» и японская фирма «Kuraley СО», производят промышленно ТПИ с 1960-х годов.Three well-known commercial companies, namely English firm «Dunlop C O", a Canadian firm «Polysar C O" and the Japanese firm «Kuraley With O", produced industrially from TPI 1960.
В настоящее время используемые процессы приготовления ТПИ не позволяют реализовать крупнотоннажное производство полимера, прежде всего, из-за низкой активности применяемых катализаторов (как следствие, производимая продукция имеет высокую себестоимость). Кроме того, производство является весьма экологически небезопасным: выбросы в окружающую среду тяжелых металлов (из-за необходимости отмывки от полимера остатков низкопроизводительного катализатора), использование экологически неблагоприятных растворителей и ряд других отрицательных факторов. Как правило, для полимеризации изопрена используются каталитические системы на основе ванадия: VCl3, VCl4, VOCl3 (Natta G, Porri L. // A. Chim. Ind. (Milan), 1959, v.41, № 116, p.398; Cooper W. // J. Polym. Sci. Part C: Polym. Symp., 1964, v.4, p.211; Lasky J.S. // IEC Prod. Res. Dev., 1962, v.1, p.82), а также содержащие Ti(OR)4 (Mullagaliev I.R., Monakov Yu. В. // Polymer Sci. (Russ.), 2002, v. 44, № 12, p.2251; патент Великобритании №1024179), а сам процесс проводится в ароматических углеводородах.Currently, the used processes for the preparation of TPI do not allow for large-scale polymer production, primarily due to the low activity of the used catalysts (as a result, the manufactured products have a high cost). In addition, production is very environmentally unsafe: emissions of heavy metals into the environment (due to the need to wash out low-performance catalyst residues from the polymer), the use of environmentally unfavorable solvents, and a number of other negative factors. As a rule, vanadium-based catalytic systems are used for isoprene polymerization: VCl 3 , VCl 4 , VOCl 3 (Natta G, Porri L. // A. Chim. Ind. (Milan), 1959, v.41, No. 116, p .398; Cooper W. // J. Polym. Sci. Part C: Polym. Symp., 1964, v. 4, p. 211; Lasky JS // IEC Prod. Res. Dev., 1962, v. 1, p. 82), as well as containing Ti (OR) 4 (Mullagaliev IR, Monakov Yu. B. // Polymer Sci. (Russ.), 2002, v. 44, No. 12, p.2251; UK patent No. 1024179) , and the process itself is carried out in aromatic hydrocarbons.
Титан-магниевые катализаторы (ТМК) широко известны в мировой практике как катализаторы полимеризации олефинов (этилен, пропилен, альфа-олефины). Описаны многочисленные способы приготовления ТМК, целью которых является создание усовершенствованных магнийсодержащих, титансодержащих электронодонорных катализаторов. Известные способы получения ТМК являются многостадийными, требующими неоднократных отмывок от избытка используемых реагентов и в связи с этим достаточно большого времени их приготовления (патенты РФ №2152404; №2103277; №2127148).Titanium-magnesium catalysts (TMK) are widely known in the world as catalysts for the polymerization of olefins (ethylene, propylene, alpha-olefins). Numerous methods for the preparation of TMK are described, the purpose of which is to create improved magnesium-containing, titanium-containing electron-donating catalysts. Known methods for producing TMC are multi-stage, requiring repeated washing of the excess reagents used and, therefore, a sufficiently large time for their preparation (RF patents No. 2152404; No. 2103277; No. 2127148).
Известен способ получения полимеров сопряженных диенов в присутствии титан-магниевого катализатора, полученного многостадийным способом (Мушина Е.А. и др. Полимеризация диенов на титан-магниевых катализаторах. Высокомолек. соед., 1996, т. А 38, 3, с.453-457).A known method of producing polymers of conjugated dienes in the presence of a titanium-magnesium catalyst obtained by a multi-stage method (Mushina EA and others. Polymerization of dienes on titanium-magnesium catalysts. Vysokomolek. Soed., 1996, t. A 38, 3, p. -457).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ получения синтетической гуттаперчи полимеризацией изопрена в среде алифатического растворителя в присутствии каталитической системы, состоящей из титан-магниевого катализатора и сокатализатора, представляющего собой триалкилалюминий (патент РФ №2196782). Процесс проводят при температуре 45-50°С, концентрации изопрена в полимеризационной среде от 2,5 до 4,8 моль/л, мольном отношении сокатализатор:катализатор от 22 до 30 моль/моль.Closest to the proposed invention is a known method for producing synthetic gutta-percha by polymerization of isoprene in an aliphatic solvent in the presence of a catalytic system consisting of a titanium-magnesium catalyst and a cocatalyst representing trialkylaluminium (RF patent No. 2196782). The process is carried out at a temperature of 45-50 ° C, the concentration of isoprene in the polymerization medium from 2.5 to 4.8 mol / l, the molar ratio of cocatalyst: catalyst from 22 to 30 mol / mol.
Используемый в известном способе катализатор получают по следующей методике.The catalyst used in the known method is prepared according to the following procedure.
В реактор, снабженный мешалкой, загружают магниевые стружки, растворитель (гептан или гексан), н-бутилхлорид (1/5 часть от всего количества) и кристаллический йод, после чего температуру поднимают до 65-70°С и постепенно добавляют (в течение 3-4 часов) остаток н-бутилхлорида. После добавления всего количества н-бутилхлорида реакцию ведут 4 часа при перемешивании при 65-70°С. После окончания реакции и охлаждения суспензии растворитель декантируют и осадок (образовавшийся дихлорид магния) промывают чистым растворителем от непрореагировавшего н-бутилхлорида. Затем образовавшийся дихлорид магния заливают растворителем и в реактор при 60-70°С добавляют тетрахлорид титана при перемешивании. Нанесение тетрахлорида титана на дихлорид магния завершается через 5-6 часов. Реактор охлаждают, растворитель декантируют. Образующийся титан-магниевый катализатор (ТМК) отмывают от избытка тетрахлорида титана, хранят в виде суспензии, содержащей 0,05 моль/л титана. Конечный продукт представляет собой тетрахлорид титана, нанесенный на дихлорид магния.Magnesium chips, solvent (heptane or hexane), n-butyl chloride (1/5 part of the total amount) and crystalline iodine are loaded into a reactor equipped with a stirrer, after which the temperature is raised to 65-70 ° C and gradually added (over 3 -4 hours) n-butyl chloride residue. After adding the entire amount of n-butyl chloride, the reaction is carried out for 4 hours with stirring at 65-70 ° C. After completion of the reaction and cooling of the suspension, the solvent is decanted and the precipitate (formed magnesium dichloride) is washed with a pure solvent from unreacted n-butyl chloride. Then, the resulting magnesium dichloride is poured with a solvent, and titanium tetrachloride is added to the reactor at 60-70 ° C with stirring. The application of titanium tetrachloride on magnesium dichloride is completed in 5-6 hours. The reactor is cooled, the solvent is decanted. The resulting titanium-magnesium catalyst (TMK) is washed from excess titanium tetrachloride, stored as a suspension containing 0.05 mol / L of titanium. The final product is titanium tetrachloride supported on magnesium dichloride.
Расход реагентов для приготовления ТМК: магний - 8 г, тетрахлорид титана - 6 мл, н-бутилхлорид - 110 мл, йод - 0,4 г.The consumption of reagents for the preparation of TMK: magnesium - 8 g, titanium tetrachloride - 6 ml, n-butyl chloride - 110 ml, iodine - 0.4 g.
Известным способом получают полимер в виде слипающейся крошки, что снижает технологичность целевого продукта. Поскольку процесс получения полимера включает и стадию приготовления катализатора, многостадийность получения катализатора усложняет и технологию всего процесса получения полимера, повышает его энергозатраты.In a known manner get the polymer in the form of sticky crumbs, which reduces the manufacturability of the target product. Since the polymer production process includes the stage of preparation of the catalyst, the multi-stage preparation of the catalyst complicates the technology of the entire polymer production process and increases its energy consumption.
Техническая задача изобретения состоит в устранении указанных недостатков.The technical task of the invention is to remedy these disadvantages.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения синтетической гуттаперчи полимеризацией изопрена в среде алифатического растворителя в присутствии каталитической системы, состоящей из титан-магниевого катализатора и сокатализатора, представляющего собой триалкилалюминий, в качестве титан-магниевого катализатора используют трихлорид титана, сокристаллизованный с дихлоридом магния, полученный взаимодействием магния с тетрахлоридом титана в присутствии н-бутилхлорида при 60-100°С, объемном соотношении тетрахлорид титана:н-бутилхлорид 1:(53-80) и содержании магния 3,5-5,5 г на 1 мл тетрахлорида титана и процесс полимеризации изопрена проводят при 30-40°С, концентрации изопрена в полимеризационной среде от 1,0 до 2,0 моль/л (предпочтительно, 1,5 моль/л), мольном отношении сокатализатор:катализатор от 10 до 20, включительно (предпочтительно, 20).The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing synthetic gutta-percha by polymerization of isoprene in an aliphatic solvent in the presence of a catalytic system consisting of a titanium-magnesium catalyst and a cocatalyst representing trialkylaluminum, titanium trichloride crystallized from magnesium dichloride is used as a titanium-magnesium catalyst obtained by the interaction of magnesium with titanium tetrachloride in the presence of n-butyl chloride at 60-100 ° C, volume ratio tetra titanium loride: n-butyl chloride 1: (53-80) and a magnesium content of 3.5-5.5 g per 1 ml of titanium tetrachloride and the isoprene polymerization process is carried out at 30-40 ° C, the concentration of isoprene in the polymerization medium is from 1.0 up to 2.0 mol / l (preferably 1.5 mol / l), the molar ratio of cocatalyst: catalyst is from 10 to 20, inclusive (preferably 20).
В качестве сокатализатора используют любой триалкилалюминий, предпочтительно триизобутилалюминий (ТИБА).Any trialkylaluminum, preferably triisobutylaluminum (TIBA), is used as a cocatalyst.
Получаемый в результате способа по изобретению полимер представляет собой высокодисперсную крошку. Получение катализатора идет в одну стадию, не требует отмывки, что упрощает весь способ получения полимера и снижает его энергозатраты.The resulting polymer according to the invention is a finely divided crumb. Obtaining a catalyst goes in one stage, does not require washing, which simplifies the entire method of producing a polymer and reduces its energy consumption.
Примеры 1-4. Синтез титан-магниевого катализатора (ТМК).Examples 1-4. Synthesis of titanium-magnesium catalyst (TMK).
В реактор с мешалкой загружают одновременно ингредиенты для получения ТМК, температура процесса - от 60 до 100°C (пример 1 - температура 60°C, примеры 3, 4 - температура 78°C, пример 2 - температура 100°C). Полученный катализатор состава TiCl3*nMgCl2 сушат с получением порошка, содержащего от 1,36 до 2,40 мас.% трехвалентного титана.Ingredients are simultaneously loaded into a stirred reactor to obtain TMK, the process temperature is from 60 to 100 ° C (Example 1 - temperature 60 ° C, Examples 3, 4 - temperature 78 ° C, Example 2 - temperature 100 ° C). The resulting catalyst composition TiCl 3 * nMgCl 2 is dried to obtain a powder containing from 1.36 to 2.40 wt.% Trivalent titanium.
Условия приготовления катализатора и содержание в нем титана представлены в таблице 1.The conditions for the preparation of the catalyst and its titanium content are presented in table 1.
Проведены ИК-спектральные и рентгеноструктурные исследования ТМК. ИК-спектр MgCl2 характеризуется широкими полосами 613 и 430 см-1, принадлежащими концевым связям Mg-Cl, а полосы в области 280 см-1 и ниже относятся к мостичным связям Mg-Cl.IR spectral and X-ray diffraction studies of TMC were carried out. The IR spectrum of MgCl 2 is characterized by wide bands of 613 and 430 cm -1 belonging to the Mg-Cl terminal bonds, and bands in the region of 280 cm -1 and below belong to Mg-Cl bridge bonds.
В ИК-спектре ТМК полосы 451, 432, 417, 400, 361 и 343 см-1 относятся к TiCl3, который имеет в координационной сфере MgCl2. На координацию компонентов комплекса друг с другом указывает сильное расщепление полос.In the IR spectrum of TMK, bands 451, 432, 417, 400, 361, and 343 cm −1 belong to TiCl 3 , which has MgCl 2 in the coordination sphere. A strong splitting of the bands indicates coordination of the components of the complex with each other.
Рентгеноструктурные исследования MgCl2 и ТМК, проведенные на дифрактометре ДРОН-ЗМ в режиме съемки «на прохождение», показали, что кривая рассеяния, соответствующая MgCl2, в области углов 2θ=3,5-10° имеет резко спадающий характер, а в интервале 10-16° на рентгенограмме присутствует широкий пик с максимумами при 14,5° и в области углов 27-33°. Такая картина характерна для высокодисперсных систем типа наночастиц. Кривая, соответствующая ТМК, практически совпадает с кривой MgCl2, что говорит об образовании TiCl3 в процессе приготовления катализатора (кристаллические структуры MgCl3 и TiCl3 подобны), т.е. о получении катализатора, представляющего собой трихлорид титана, сокристаллизованный с дихлоридом магния.X-ray diffraction studies of MgCl 2 and TMK carried out on a DRON-3M diffractometer in the “pass through” survey mode showed that the scattering curve corresponding to MgCl 2 in the angle range 2θ = 3.5-10 ° has a sharply decreasing character, and in the interval 10-16 ° on the x-ray there is a wide peak with maximums at 14.5 ° and in the range of angles 27-33 °. Such a picture is characteristic of highly dispersed systems such as nanoparticles. The curve corresponding to TMC practically coincides with the MgCl 2 curve, which indicates the formation of TiCl 3 during the preparation of the catalyst (the crystal structures of MgCl 3 and TiCl 3 are similar), i.e. on the preparation of a catalyst, which is titanium trichloride, co-crystallized with magnesium dichloride.
Возможность получения катализатора такой структуры, в одну стадию, без отмывки продукта обеспечивается выбранными условиями процесса (соотношение компонентов, температура реакции).The possibility of obtaining a catalyst of such a structure, in one stage, without washing the product is provided by the selected process conditions (ratio of components, reaction temperature).
Примеры 5-8. Получение синтетической гуттаперчи.Examples 5-8. Obtaining synthetic gutta-percha.
Условия и результаты приведены в таблице 2.The conditions and results are shown in table 2.
Все операции по приготовлению катализатора и реакции полимеризации проводятся в атмосфере инертного газа.All operations for the preparation of the catalyst and the polymerization reaction are carried out in an inert gas atmosphere.
Полимеризацию изопрена проводят в металлических реакторах - 20-литровых автоклавах.Polymerization of isoprene is carried out in metal reactors - 20-liter autoclaves.
В реактор с мешалкой загружают шихту, содержащую 15-16 мас.% изопрена, затем вводят триизобутилалюминий и титан-магниевый катализатор, полученный в примерах 1-4. Получаемый продукт имеет вид не слипающейся высокодисперсной крошки.A mixture containing 15-16 wt.% Of isoprene is loaded into a stirred reactor, then triisobutylaluminum and titanium-magnesium catalyst obtained in Examples 1-4 are introduced. The resulting product has the form of non-sticking finely divided chips.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136616/04A RU2295541C1 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Method for preparing synthetic gutta-percha |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136616/04A RU2295541C1 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Method for preparing synthetic gutta-percha |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2295541C1 true RU2295541C1 (en) | 2007-03-20 |
Family
ID=37994065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005136616/04A RU2295541C1 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Method for preparing synthetic gutta-percha |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2295541C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2425059C1 (en) * | 2010-01-28 | 2011-07-27 | Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) | Method of producing titanium-magnesium nanocatalyst for (co) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3337520A (en) * | 1962-10-22 | 1967-08-22 | Phillips Petroleum Co | Isoprene polymerization |
| RU2127148C1 (en) * | 1992-12-21 | 1999-03-10 | Монтелл Текнолоджи Компани Б.В. | Catalyst component, olefin-polymerization catalyst, method of preparing catalytic component, and olefin polymerization process |
| RU2196782C2 (en) * | 2001-03-15 | 2003-01-20 | Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН | Synthetic gutta-percha production method (versions) |
-
2005
- 2005-11-25 RU RU2005136616/04A patent/RU2295541C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3337520A (en) * | 1962-10-22 | 1967-08-22 | Phillips Petroleum Co | Isoprene polymerization |
| RU2127148C1 (en) * | 1992-12-21 | 1999-03-10 | Монтелл Текнолоджи Компани Б.В. | Catalyst component, olefin-polymerization catalyst, method of preparing catalytic component, and olefin polymerization process |
| RU2196782C2 (en) * | 2001-03-15 | 2003-01-20 | Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН | Synthetic gutta-percha production method (versions) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2425059C1 (en) * | 2010-01-28 | 2011-07-27 | Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) | Method of producing titanium-magnesium nanocatalyst for (co) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS5850242B2 (en) | Polymerization method of α-olefin | |
| GB2101616A (en) | Catalytic composition and process for producing conjugated diene polymers | |
| JPS6364444B2 (en) | ||
| JP2001261683A (en) | Single molecular neodium carboxylate compound, and catalyst for polymerizing diene, containing the compound | |
| JP2009185280A (en) | Process for producing polydiene | |
| JP4295101B2 (en) | Olefin polymerization components and catalysts | |
| CN102596408A (en) | Catalyst System And Processes For The (co-)trimerization Of Olefins And The (co-)polymerization Of Olefin Oligomers | |
| CN105683231A (en) | Stereoregular diblock polybutadienes having a 1,4-cis/syndiotactic 1,2 structure from stereospecific polymerization | |
| EP2658887B1 (en) | Bulk polymerization of conjugated dienes using a nickel-based catalyst system | |
| JP2000327703A (en) | Suspension polymerization of conjugated diene | |
| JPS5910681B2 (en) | Catalyst manufacturing method | |
| KR101896136B1 (en) | Processes for the preparation of high-cis polydienes | |
| JPS59117510A (en) | Manufacture of catalyst for olefin polymerization and polymerization of olefin | |
| JPS6126604A (en) | Polymerization of polyolefin and manufacture of polymerization catalyst | |
| US6441107B1 (en) | Molecular weight control of gas phase polymerized polybutadiene when using a rare earth catalyst | |
| RU2295541C1 (en) | Method for preparing synthetic gutta-percha | |
| JPS6026011A (en) | Method for producing propylene-styrene copolymer | |
| CN103339157B (en) | Use the conjugated diolefine mass polymerization based on the catalyst system of nickel | |
| RU2290413C1 (en) | Method for preparing titanium-magnesium catalyst and titanium-magnesium catalyst for (co) | |
| CN105683230A (en) | Stereoregular diblock polybutadienes having a 1,4-cis/syndiotactic 1,2 structure from stereospecific polymerization | |
| AU6193799A (en) | Catalyst components for the polymerization of dienes, catalyst obtained therefrom, and process for the preparation of polydienes using the same | |
| US4857612A (en) | Process for the polymerization of alpha olefins | |
| JP2750145B2 (en) | Method for producing vinyl polymer | |
| JP4524275B2 (en) | A vinyl group- and polar group-containing propylene copolymer and a method for producing a polymer using the same. | |
| JPS6375008A (en) | Production of ethene polymer by ziegler catalyst |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100310 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20101125 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141126 |