[go: up one dir, main page]

RU2668977C1 - Способ получения каталитического комплекса и цис-1,4-полиизопрен, полученный с использованием этого каталитического комплекса - Google Patents

Способ получения каталитического комплекса и цис-1,4-полиизопрен, полученный с использованием этого каталитического комплекса Download PDF

Info

Publication number
RU2668977C1
RU2668977C1 RU2017143740A RU2017143740A RU2668977C1 RU 2668977 C1 RU2668977 C1 RU 2668977C1 RU 2017143740 A RU2017143740 A RU 2017143740A RU 2017143740 A RU2017143740 A RU 2017143740A RU 2668977 C1 RU2668977 C1 RU 2668977C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chloride
cis
catalytic complex
mixture
gadolinium
Prior art date
Application number
RU2017143740A
Other languages
English (en)
Inventor
Ильдус Шайхитдинович Насыров
Дмитрий Александрович Жаворонков
Виктория Юрьевна Фаизова
Олег Константинович Шурупов
Валентин Александрович Васильев
Екатерина Игоревна Левковская
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Синтез-Каучук"
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 Открытое акционерное общество "Синтез-Каучук" filed Critical Открытое акционерное общество "Синтез-Каучук"
Priority to RU2017143740A priority Critical patent/RU2668977C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2668977C1 publication Critical patent/RU2668977C1/ru

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
    • 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
    • C08F136/00Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F136/02Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F136/04Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F136/08Isoprene
    • 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
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/38Polymerisation using regulators, e.g. chain terminating agents, e.g. telomerisation
    • 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
    • C08F36/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/02Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/04Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F36/08Isoprene
    • 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
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/54Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with other compounds thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области получения синтетического каучука и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Описан способ получения каталитического комплекса, используемого в процессе полимеризации изопрена, включающий взаимодействие смеси толуольных растворов триизобутилалюминия и диизобутилалюминийгидрида (А), пиперилена (В) с хлоридом лантаноида (С), прибавлением хлорида лантаноида (С) к предварительно охлажденной до -(15÷5)°С смеси алюмоорганических соединений с пипериленом (А+В), выдерживанием реакционной смеси при температуре 10÷50°С не менее 10 ч, причем в качестве хлорида лантоноида используют хлорид гадолиния, в мольном соотношении А:В:С, равном (15÷25):(2÷3):1. Цис-1,4-полиизопрен с пониженным содержанием 3,4-цис-звеньев получают с применением каталитического комплекса, полученного указанным спсобом. Технический результат - получение цис-1,4-полиизопрена с пониженным содержанием 3,4-звеньев, повышенной прочностью сырых резиновых смесей, повышенной прочностью вулканизатов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области получения синтетического каучука и может быть использовано в нефтехимической промышленности.
Известен способ получения цис-1,4-полиизопрена [патент RU 2091400, кл. C08F 136/08, C08F2/38 опубл. 20.09.1997] полимеризацией изопрена в углеводородном алифатическом растворителе в присутствии катализатора, представляющего собой комплекс, включающий триизобутилалюминий или диизобутилалюминийгидрид, хлорсодержащее координационное соединение лантаноида, имеющего атомный номер от 57 до 60, с органическим лигандом и сопряженный диен, причем в раствор изопрена в алифатическом растворителе, подаваемый на полимеризацию, кроме катализатора вводят дополнительно триизобутилалюминий или диизобутилалюминийгидрид при мольном его отношении к соединению лантаноида от 1:1 до 30:1, в качестве органического лиганда используют спирт или трибутилфосфат, а в качестве сопряженного диена - пиперилен.
Недостатком способа является невысокое содержание цис-1,4-звеньев в получаемом полимере (97,5÷98,5%), низкая прочность сырых резиновых смесей по сравнению с натуральным каучуком, сложность обеспечения молекулярной массы цис-1,4-полизопрена в пределах заданных значений, т.к. часть регулятора расходуется на дезактивацию примесей, поступающих с используемым сырьем (мономером и растворителем), а так же высокий расход алюморганических соединений (мольное соотношение лантаноид : алюмоорганическое соединение до 1:40), что способствует удорожанию себестоимости получаемого продукта.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения цис-1,4-полиизопрена [патент RU 2539655, кл. C08F 136/08, C08F 36/08, опубл. 20.01.2015], где в качестве каталитического комплекса используется смесь триизобутилалюминия с диизобутилалюминийгидридом (А) в толуоле, содержащей пиперилен (В), с водно-спиртовым сольватом хлорида лантаноида (С) при мольном соотношении А:В:С, равном (12÷15):(1÷2):1. В качестве спиртового сольвата лантаноида могут использоваться водно-спиртовые сольваты хлорида неодима или смеси водно-спиртовых сольватов хлоридов неодима и празеодима.
Недостатком данного способа является высокое содержание 3,4-звеньев в микроструктуре полимера (1,6÷2,2%). 3,4-звенья представляют собой структурную неоднородность в макромолекуле цис-1,4 полиизопрена, которая снижает способность полимера к кристаллизации в условиях деформации и ухудшает физико-механические характеристики вулканизатов на его основе. Влияние структурных неоднородностей проявляется и в низкой прочности сырых резиновых смесей, по сравнению со смесями на базе натурального каучука.
Цель изобретения - получение цис-1,4-полиизопрена с пониженным содержанием 3,4-звеньев, повышенной прочностью сырых резиновых смесей, повышенной прочностью вулканизатов.
Поставленная цель достигается тем, что каталитический комплекс, используемый в процессе полимеризация изопрена, готовится взаимодействием смеси толуольных растворов триизобутилалюминия и
диизобутилалюминийгидрида (А), пиперилена (В) с водно-спиртовым сольватом хлорида гадолиния (С) при мольном соотношении А:В:С равном (15÷25):(2÷3):1, прибавлением сольвата гадолиния (С) к предварительно охлажденной до -(15÷5)°С смеси алюмоорганических соединений с пипериленом (А+В). Прибавление компонентов катализатора в указанном порядке позволяет вести приготовление высокоактивного катализатора при температуре от -15°С до -5°С с высокой скоростью без локальных перегревов реакционной массы из-за значительно большего количества охлажденного раствора смеси алюмоорганических соединений (А) с пипериленом (В) относительно вводимого количества сольвата хлорида гадолиния (С).
Для приготовления катализатора используется водно-спиртовый сольват хлорида гадолиния общей формулы GdCl3⋅pROH⋅fH2O, где р=2,2÷2,9, f=0,5÷l,5, ROH-изопропанол в виде суспензий с концентрацией по Gd 5÷20% в толуоле, или во фракции жидких парафинов с температурой кипения 220÷250°С, или в смеси указанной фракции жидких парафинов с толуолом.
После смешения компонентов катализатора реакционная смесь выдерживается при температуре 10÷50°С не менее 10 часов при температуре 10÷50°С.
Полимеризация изопрена в растворе изопентана или смеси изопентана с изоамиленами проводится непрерывным способом в батарее полимеризаторов при концентрации изопрена в растворе 12÷17%, температуре раствора, поступающего на полимеризацию, от минус 5°С до плюс 5°С, подачей катализатора в количестве, обеспечивающем температуру полимеризата в пределах от 8°С до 60°С и конверсию изопрена 60÷90%, после достижения которой, проводится дезактивация каталитического комплекса водой, стабилизация полимера введением антиоксиданта аминного или фенольного типа в углеводородном растворе и выделение 1,4-цис-полиизопрена методом водной дегазации и сушки.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что полиизопрен, в процессе получения которого используется каталитический комплекс на основе гадолиния, имеет в своей микроструктуре меньшее содержание 3,4-звеньев, чем полиизопрен, полученный с использованием каталитического комплекса на основе неодима. Пониженное содержание 3,4-звеньев в полиизопрене приводит к увеличению когезионной прочности сырых резиновых смесей, повышению прочности вулканизатов на основе полиизопрена. Кроме того, применение более дешевого хлорида гадолиния, по сравнению с хлоридом неодима, снижает затраты на производство каталитического комплекса.
Заявляемый способ реализуется следующим образом.
Пример 1. Для приготовления каталитического комплекса с использованием суспензии водно-спиртового сольвата хлорида гадолиния, в реактор, снабженный перемешивающим устройством и рубашкой, вводят смесь ТИБА (1008,4 кг или 5,093 кмоль), ДИБАГ (36,2 кг или 0,254 кмоль) и 7660 кг толуола. Концентрация смеси ТИБА и ДИБАГ в толуоле составляет 0,5 моль/л, а мольное соотношение ТИБА : ДИБАГ в смеси равно 1:0,05. В смесь ДИБАГ и ТИБА (А, сумма молей алюминийорганических соединений 5,347 кмоль) в толуоле вводят 36,3 кг пиперилена (В, 0,534 кмоль). Раствор реагентов в толуоле охлаждают до температуры минус 10°С и далее в реактор при перемешивании вводят 419 кг суспензии спиртово-водного сольвата хлорида гадолиния (С, 0,267 кмоль) во фракции жидких парафинов с температурой кипения 220÷250°С. Для приготовления каталитического комплекса применяют суспензию водно-спиртового сольвата хлорида гадолиния с концентрацией по Gd 10% мас. во фракции жидких парафинов с температурой кипения 220÷250°С. Водно-спиртовой сольват имеет состав GdCl3⋅2,7ROH⋅0,8Н2О.
Скорость ввода суспензии водно-спиртового сольвата хлорида гадолиния поддерживают такой, чтобы обеспечить температуру реакционной смеси не более минус 8°С. Мольное соотношение компонентов А:В:С составляет 20:2:1. Далее температуру реакционной смеси постепенно повышают до 22°С и при данной температуре выдерживают в течение 24 часов с получением каталитического комплекса.
Процесс получения цис-1,4-полиизопрена проводят параллельно в двух батареях полимеризаторов, содержащих четыре полимеризатора в каждом. Объем каждого полимеризатора 16 м3. Для полимеризации подают изопрен (6,03 т/час) и смесь изопентана и изоамиленов (30,97 т/час), концентрация изопрена в растворе равна 16,3% мас. В полученный раствор изопрена вводят 6,0 нм3/час газообразного водорода и 1,17 кг/час смеси диизобутилалюминийгидрида и триизобутилалюминия в растворе толуола. Расход газообразного водорода составляет 1,0 нм3 в пересчете на 1 т изопрена. Температура раствора изопрена, подаваемого на полимеризацию, минус 1°С. Далее реакционную смесь дезактивируют и отмывают водой, стабилизируют антиоксидантом аминного или фенольного типа. Цис-1,4-полиизопрен выделяют методом водной дегазации и сушат.
В примере 1 и в таблице 1 указаны рецептурный диапазон состава катализатора и параметры процесса приготовления каталитического комплекса, в пределах которых каталитический комплекс характеризуется высокой активностью и оптимальным расходом компонентов на его приготовление.
Figure 00000001
В результате получают 4,1 т/ч целевого продукта с вязкостью по Муни 75÷79 ед. с содержанием цис-3,4 звеньев на уровне 1,0%, с когезионной прочностью сырой наполненной резиновой смеси по методике ASTM 3403 на уровне 1 МПа, с прочностью вулканизатов по методике ASTM 3403 на уровне 29 МПа.
Сравнительный анализ качества целевого продукта, полученного заявляемым способом и по способу, изложенному в наиболее близком аналоге (с использованием каталитического комплекса на основе водно-спиртового сольвата хлорида неодима), по результатам двух опытов представлен ниже.
Таблица 2 - Свойства полимеров, полученных на неодимовом и гадолиниевом катализаторах
Figure 00000002
Таблица 3 - Свойства сырых резиновых смесей по ASTM 3403 на основе цис-1,4-полиизопренов, полученных с применением неодимового и гадолиниевого катализатора
Figure 00000003
Таблица 4 - Свойства вулканизатов на основе цис-1,4-полиизопренов, полученных с применением неодимового и гадолиниевого катализаторов, по методике ASTMD 3403
Figure 00000004
Анализ результатов, приведенных в таблицах 2÷4 показал, что полиизопрен, полученный с использованием гадолиниевого каталитического комплекса, отличается от полиизопрена, полученного с использованием неодимового каталитического комплекса, меньшим содержанием 3,4 звеньев (в 2 раза); большим значением когезионной прочности сырых резиновых смесей (в два раза), большим значением условной прочности при растяжении вулканизатов.

Claims (3)

1. Способ получения каталитического комплекса, используемого в процессе полимеризации изопрена, включающий взаимодействие смеси толуольных растворов триизобутилалюминия и диизобутилалюминийгидрида (А), пиперилена (В) с хлоридом лантаноида (С), прибавлением хлорида лантаноида (С) к предварительно охлажденной до -(15÷5)°С смеси алюмоорганических соединений с пипериленом (А+В), выдерживанием реакционной смеси при температуре 10÷50°С не менее 10 ч, отличающийся тем, что в качестве хлорида лантоноида используют хлорид гадолиния, в мольном соотношении А:В:С, равном (15÷25):(2÷3):1.
2. Способ получения каталитического комплекса по п. 1 отличающийся тем, что хлорид гадолиния используется в виде суспензии водно-спиртового сольвата хлорида гадолиния с концентрацией по гадолинию 5÷20 мас.% в толуоле, или во фракции жидких парафинов с температурой кипения 220÷250°С, или в смеси указанной фракции жидких парафинов с толуолом.
3. Цис-1,4-полиизопрен, полученный с применением каталитического комплекса, полученного по способу п. 1, отличающийся пониженным содержанием 3,4-цис-звеньев.
RU2017143740A 2017-12-13 2017-12-13 Способ получения каталитического комплекса и цис-1,4-полиизопрен, полученный с использованием этого каталитического комплекса RU2668977C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143740A RU2668977C1 (ru) 2017-12-13 2017-12-13 Способ получения каталитического комплекса и цис-1,4-полиизопрен, полученный с использованием этого каталитического комплекса

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143740A RU2668977C1 (ru) 2017-12-13 2017-12-13 Способ получения каталитического комплекса и цис-1,4-полиизопрен, полученный с использованием этого каталитического комплекса

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2668977C1 true RU2668977C1 (ru) 2018-10-05

Family

ID=63798467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143740A RU2668977C1 (ru) 2017-12-13 2017-12-13 Способ получения каталитического комплекса и цис-1,4-полиизопрен, полученный с использованием этого каталитического комплекса

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2668977C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693474C1 (ru) * 2019-04-08 2019-07-03 Открытое акционерное общество "Синтез-Каучук" Способ получения лантаноидного катализатора для стереоспецифической полимеризации изопрена и цис-1,4-полиизопрен, полученный на этом катализаторе

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091400C1 (ru) * 1979-11-01 1997-09-27 Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт синтетического каучука им.С.В.Лебедева" Способ получения цис-1,4-полиизопрена
RU2263121C2 (ru) * 2003-01-30 2005-10-27 Открытое акционерное общество "Ефремовский завод синтетического каучука" Способ получения цис-1,4-диенового каучука
CN101475652A (zh) * 2008-12-25 2009-07-08 中国科学院长春应用化学研究所 用于异戊二烯高顺式1,4-聚合的稀土催化剂及制法
WO2013101861A1 (en) * 2011-12-27 2013-07-04 Bridgestone Corporation Bulk polymerization process for producing polydienes
RU2539655C1 (ru) * 2013-07-29 2015-01-20 Открытое акционерное общество "Синтез-Каучук" Способ получения цис-1,4-полиизопрена

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091400C1 (ru) * 1979-11-01 1997-09-27 Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт синтетического каучука им.С.В.Лебедева" Способ получения цис-1,4-полиизопрена
RU2263121C2 (ru) * 2003-01-30 2005-10-27 Открытое акционерное общество "Ефремовский завод синтетического каучука" Способ получения цис-1,4-диенового каучука
CN101475652A (zh) * 2008-12-25 2009-07-08 中国科学院长春应用化学研究所 用于异戊二烯高顺式1,4-聚合的稀土催化剂及制法
WO2013101861A1 (en) * 2011-12-27 2013-07-04 Bridgestone Corporation Bulk polymerization process for producing polydienes
RU2539655C1 (ru) * 2013-07-29 2015-01-20 Открытое акционерное общество "Синтез-Каучук" Способ получения цис-1,4-полиизопрена

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Левковская Е.И., Васильев В.А., Бубнова С.В., Цыпкина И.М. Физико-механические характеристики полиизопрена, полученного с катализатором на основе сольвата хлорида гадолиния. Каучук и Резина. Номер 1, 2016 год. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693474C1 (ru) * 2019-04-08 2019-07-03 Открытое акционерное общество "Синтез-Каучук" Способ получения лантаноидного катализатора для стереоспецифической полимеризации изопрена и цис-1,4-полиизопрен, полученный на этом катализаторе

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2304151C2 (ru) Синтетические полиизопрены и способ их получения
JP4790913B2 (ja) 低分子量の高シスポリブタジエンおよびそれらを高分子量/低分子量の高シスポリブタジエンブレンド物で用いる使用
US2849432A (en) Polymerization of diolefines
US10253117B2 (en) Process for producing diene polymers
RU2268268C2 (ru) Каталитическая система, способ ее получения и способ получения эластомеров с помощью этой системы
CN104220466B (zh) 用于制备聚二烯的方法
JPS6154808B2 (ru)
RU2281296C2 (ru) Способ получения полиизопрена с повышенным содержанием последовательностей цис-1,4
US3066127A (en) Polymerization process
RU2442653C2 (ru) Способ получения каталитической системы для полимеризации бутадиена и способ получения цис-1,4-полибутадиена
JP2000327703A (ja) 共役ジエンの懸濁重合方法
KR102426169B1 (ko) 폴리부타디엔, 그의 생산 및 용도
EP1285011A1 (de) Copolymerisation konjugierter diene mit nichtkonjugierten olefinen mittels katalysatoren der seltenen erden
BRPI0612083A2 (pt) processo de preparação de um elastÈmero diênico
RU2668977C1 (ru) Способ получения каталитического комплекса и цис-1,4-полиизопрен, полученный с использованием этого каталитического комплекса
RU2539655C1 (ru) Способ получения цис-1,4-полиизопрена
US20140350202A1 (en) Activation of catalytic systems for the stereospecific polymerization of dienes
RU2494116C1 (ru) Способ получения бутадиеновых каучуков
US3208988A (en) Polymerization of isoprene using a hydrocarbon polylithium catalyst
RU2091400C1 (ru) Способ получения цис-1,4-полиизопрена
KR101075811B1 (ko) 탄소원자를 4개 갖는 모노올레핀(들)의 존재하에서의부타디엔 단독중합체의 제조방법
RU2608312C2 (ru) Лантаноидный комплексный катализатор и способ полимеризации с его применением
US3280094A (en) Polymerization of diolefins
RU2402574C1 (ru) Способ получения полимеров бутадиена
RU2374271C1 (ru) Изопреновый каучук и способ его получения