Не содержащий переходного металла инициатор для получения полимеров на основе изобутилена
Изобретение относится к способу получения полимеров на основе изобутилена в присутствии альтернативной инициирующей системы. Способ полимеризации способного к катионной полимеризации олефина включает стадию полимеризации, как минимум, одного способного к катионной полимеризации олефина, при давлении ниже атмосферного и температуре от -100°С до 25°С, в присутствии инициирующей системы, которая включает кислоту Льюиса и активатор, выбранный из группы, состоящей из карбоновой кислоты и тиокарбоновой кислоты, при условии, что инициирующая система не содержит соединения переходного металла. Технический результат способа состоит в том, что в способе полимеризации способного к катионной полимеризации олефина использована такая инициирующая система, которая позволяет при относительно высоких температурах получать с очень высоким выходом полимеры, характеризующиеся высокими молекулярными массами и индексами полидисперсности в узких пределах. 9 з.п. ф-лы, 3 табл.
Реферат
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к альтернативной инициирующей системе для получения полимеров на основе изобутилена.
Предпосылки создания изобретения
В данной области известна катионная полимеризация олефинов.
Обычно катионную полимеризацию осуществляют с применением каталитической системы, включающей: (i) кислоту Льюиса, (ii) молекулу трет-алкильного инициатора, содержащую галоген, сложноэфирную, простую эфирную, кислотную или спиртовую группу и необязательно (iii) молекулу донора электронов, как, например, этилацетат. Такие каталитические системы использовались для так называемой "живой" и "неживой" карбокатионной полимеризации олефинов.
Каталитические системы на основе галогенов и/или алкилсодержащих кислот Льюиса, как, например, треххлористый бор или четыреххлористый титан, используют различные комбинации вышеуказанных компонентов и обычно имеют похожие технологические характеристики. Для так называемых "живых" полимеризующих систем принято, чтобы концентрация кислоты Льюиса превышала концентрацию инициаторных участков в 16-40 раз для достижения 100%-ного превращения за 30 минут (основываясь на степени полимеризации, равной 890) при температуре от -75° до -80°C.
В случае так называемых "неживых" полимеризующих систем полиизобутилены с высокой молекулярной массой получаются практически только при низких температурах (от -60 до -100°С) и при концентрациях катализатора, превышающих одну молекулу катализатора на молекулу инициатора. На практике многие из этих каталитических систем применимы только в определенных узких пределах температур и профилей концентраций.
Недавно был разработан новый класс каталитических систем, использующий совместимые слабо-координированные анионы в комбинации с циклопентадиенильными соединениями переходных металлов (в данной области на них также ссылаются как на "металлоцены"). Это можно найти, например, в любой из заявок на европейские патенты ЕР-А-0277003, ЕР-А-0277004, патенте США US-A-5198401 и в международной заявке на патент WO-92/00333-A1.
Также известно применение ионизирующихся соединений, не содержащих активного протона. Смотрите, например, либо заявку на европейский патент ЕР-А-0426637, либо заявку на европейский патент ЕР-А-0573403.
В заявке на патент США US-A-5448001 раскрывается способ карбокатионной полимеризации изобутилена, который использует каталитическую систему, включающую, например, металлоценовый катализатор и боран.
В международной заявке на патент WO-00/04061-A1 раскрывается способ катионной полимеризации, который осуществляют при давлении ниже атмосферного в присутствии каталитической системы, как, например, Ср*TiMe3 ("инициатор") и В(С6F5)3 ("активатор"). Подобная система генерирует "реакционноспособный катион" и "слабо-координированный анион". При применении такой каталитической системы полимер с желаемой молекулярной массой может быть получен с более высокими выходами и при более высоких температурах, чем при применении общепринятых способов, таким образом, снижаются капитальные и эксплуатационные расходы предприятия, производящего полимер.
Однако катализаторы, примененные в описанном выше способе, имеют ряд недостатков, включая расходы и эксплуатацию.
Полимеризация изобутилена с небольшими количествами изопрена для получения бутилкаучука представляет особую проблему. А именно, как хорошо известно в данной области, такая реакция полимеризации является высокоэкзотермической и необходимо охлаждать реакционную смесь до примерно -95°С в крупномасштабных производственных установках. Это требование остается, несмотря на успехи в области, относящейся к конструированию новых реакторов и/или разработке новых каталитических систем.
Было бы желательным иметь возможность получать полимеры на основе изобутилена и, в особенности, сополимеры на основе изобутилена с высокими выходами при относительно высоких температурах (по сравнению со способами, используемыми в данной области) в более благоприятных по отношению к окружающей среде условиях и с помощью эффективного, имея в виду затраты, способа. Это до настоящего времени не было продемонстрировано.
Краткое изложение сущности изобретения
Было обнаружено, что полимеризация изобутилена может быть осуществлена при применении инициирующей системы, включающей кислоту Льюиса и активатор, но эта система не содержит какого-либо соединения переходного металла. Такая инициирующая система позволяет при относительно высоких температурах получать с очень высокими выходами полимеры с очень высокими молекулярными массами и индексами полидисперсности в узких пределах. Активатор лучше всего характеризуется тем, что является источником протонов. Подходящие активаторы включают спирты, тиолы, карбоновые кислоты, тиокарбоновые кислоты и им подобные соединения.
Такая система не только позволяет получить полимер с высокой молекулярной массой и связанной с этим узким молекулярно-массовым распределением, но также приводит к большему превращению мономеров. Полимеризация предпочтительно осуществляется при давлении ниже атмосферного и имеет, кроме того, то преимущество, что она может проводиться при более высоких температурах, чем считали возможным ранее.
Далее, реакция может проводиться в растворителях, которые менее вредны для окружающей среды, чем растворители, используемые в данной области.
Подробное описание изобретения
Таким образом, настоящее изобретение относится к способу полимеризации подвергаемого катионной полимеризации олефина, включающему стадию полимеризации, как минимум, одного подвергаемого катионной полимеризации олефина в присутствии инициирующей системы, которая включает
а) как минимум, одну кислоту Льюиса формулы:
(R1R2R3)M,
где М выбирается из группы, состоящей из В, Al, Ga и In;
R1, R2 и R3 соединены или не соединены мостиковой связью и независимо выбираются из группы, состоящей из радикалов галогенидов, диалкиламидных радикалов, алкоксидных и арилоксидных радикалов, гидрокарбильных и замещенных гидрокарбильных радикалов, галоидкарбильных и замещенных галоидкарбильных радикалов и гидрокарбильных и замещенных галоидкарбилом радикалов металлоидорганических соединений;
б) как минимум, один активатор, являющийся источником протонов;
при условии, что инициирующая система не содержит дополнительно соединения переходного металла.
Данный способ особенно полезен для получения бутилкаучуков. Термин "бутилкаучук", как он используется в спецификации, предполагает обозначение полимеров, полученных при реакции основной порции, обычно в пределах от 70 до 99,5 массовых частей, предпочтительно от 85 до 99,5 массовых частей изомоноолефина, как, например, изобутилен, с меньшей порцией, обычно в пределах от 30 до 0,5 массовых частей, обычно от 15 до 0,5 массовых частей, полиолефина, например диолефина с сопряженными связями, как, например, изопрен или бутадиен, на каждые 100 массовых частей таких вступающих в реакцию мономеров. Изоолефин обычно означает соединение с 4-8 атомами углерода, например изобутилен, 2-метил-1-бутен, 3-метил-1-бутен, 2-метил-2-бутен и 4-метил-1-пентен. Предпочтительная смесь мономеров для применения в производстве бутилкаучука включает изобутилен и изопропен. Необязательно один или несколько дополнительных олефиновых мономеров, как, например, стирол, α-метилстирол, п-метилстирол, хлорстирол, пентадиен и им подобные соединения, могут быть введены в бутилкаучук. Специалисту в данной области ясно, что вышеприведенный состав в данном случае должен быть доведен в результате до общей величины в 100%. Предпочтительные композиции раскрываются в заявках на патенты США US-A-2631984, US-A-5162445 и US-A-5886106, на которые здесь ссылаются, учитывая юрисдикцию, дозволенную для такой процедуры.
Представляющий кислоту Льюиса компонент инициирующей системы является соединением формулы:
(R1R2R3)M,
где М выбирается из группы, состоящей из В, Al, Ga и In, предпочтителен В;
R1, R2 и R3 являются независимо выбранными соединенными мостиковой связью или не соединенными мостиковой связью радикалами галогенидов, диалкиламидными радикалами, алкоксидными и арилоксидными радикалами, гидрокарбильными и замещенными гидрокарбильными радикалами, галоидкарбильными и замещенными галоидкарбильными радикалами и гидрокарбильными и замещенными галоидкарбилом радикалами металлоидорганических соединений; предпочтительно не более чем одна из таких групп R означает радикал галогенида.
Представляющий активатор компонент каталитической системы является предпочтительно спиртом, тиолом, карбоновой кислотой, тиокарбоновой кислотой и им подобными соединениями. Особенно предпочтительными активаторами являются перечисленные выше, содержащие, как минимум, 8 атомов углерода, например, нонанол, октадеканол и стеариновая кислота.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения М означает В, R1 и R2 являются одинаковыми или различными ароматическими или замещенными ароматическими углеводородными радикалами, содержащими от 6 до 20 углеродных атомов, и могут быть соединены друг с другом с помощью устойчивой связывающей группы (устойчивая означает, что мостик не разрушается во время полимеризации), R3 выбирается из группы, состоящей из гидридных радикалов, гидрокарбильных и замещенных гидрокарбильных радикалов, замещенных гидрокарбилом и галоидкарбилом радикалов металлоидорганических соединений, дизамещенных азотсодержащих радикалов, замещенных халькогеновых радикалов и радикалов галогенидов.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения R1, R2 и R3 означают каждый группу (C6F5).
Не желая связывать с какой-либо определенной теорией, полагают, что кислота Льюиса и активатор вместе образуют мостиковую группу, которая предположительно имеет следующую структуру:
[(R1R2R3)М]2-μZ]-H+,
где Z представляет радикал, образующийся в результате отрыва кислотного протона от активатора (например, если активатором является спирт (ROH), Z представляет алкоксильный радикал (OR)). Протон в этой структуре является намного более кислотным, чем ожидалось (по данным ЯМР-спектроскопии), и действительно может рассматриваться как "сверхкислотный", по меньшей мере, до такой степени, чтобы быть достаточно кислотным для инициирования полимеризации в отсутствие любого соединения переходного металла.
Предпочтительно, как минимум, 0,01 моля активатора применяется на моль кислоты Льюиса, максимальное количество используемого активатора предпочтительно составляет 1 моль на моль кислоты Льюиса. Более предпочтительно отношение активатора к кислоте Льюиса лежит в пределах от 0,01:1 до 1:1, даже более предпочтительно в пределах от 0,25:1 до 1:1 и еще более предпочтительно в пределах от 0,5:1 до 1:1. Наиболее предпочтительно применяют 0,5 молей активатора на моль кислоты Льюиса, так как это является теоретическим количеством активатора, требующимся для превращения всего количества присутствующей первоначально кислоты Льюиса в мостиковую группу.
Следует заметить, что когда отношение активатора к кислоте Льюиса меньше, чем это теоретическое количество, мостиковая группа, конечно, все-таки будет образовываться (в равновесных условиях), но в меньшем, чем оптимальное, количестве.
Настоящий способ может проводиться при давлении меньше атмосферного. Предпочтительно давление, при котором осуществляется настоящий способ, составляет менее 100 кПа, предпочтительно менее 90 кПа, даже более предпочтительно в диапазоне от 0,00001 до 50 кПа, даже более предпочтительно в диапазоне от 0,0001 до 40 кПа, еще более предпочтительно в диапазоне от 0,0001 до 30 кПа, наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,0001 до 15 кПа.
Настоящий способ может осуществляться при температуре выше, чем -100°C, предпочтительно при температуре в пределах от -80°С до 25°С, более предпочтительно при температуре в пределах от -60°С до 10°С и наиболее предпочтительно при температуре в пределах от -40°С до 0°С.
Применение инициирующей системы, раскрываемой здесь, особенно для получения полимеров на основе изобутилена, имеет ряд неожиданных преимуществ. Полученные таким образом полимеры имеют высокие молекулярные массы. Это практически достижимо даже в случае сополимеров на основе изобутилена. Обычно введение второго мономера (как, например, изопрен (ИП)) приводит в результате к сополимеру с молекулярной массой, существенно намного меньшей, чем молекулярная масса гомополимера, производимого в таких же условиях, но это не тот случай, который приводится здесь, несмотря на то что молекулярная масса изобутиленового сополимера еще меньше, чем молекулярная масса гомополимера, полученного в таких же условиях, падение молекулярной массы является на удивление значительно меньшим, чем можно было бы ожидать. Кроме того, такие реакции полимеризации протекают с очень высокой скоростью и выходы очень высоки, при реакциях гомополимеризации достигается 100%-ное превращение мономеров. Похожие превращения достигались при реакциях сополимеризапии в полярных растворителях. Дальнейшие варианты осуществления настоящего изобретения описываются со ссылкой на следующие примеры, которые представлены только с целью иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.
Примеры
Всю химическую посуду высушивали при нагревании при 120°С в течение, как минимум, 12 часов перед сборкой. Азот очищали, пропуская последовательно над нагретым катализатором от фирмы BASF и молекулярными ситами. Дихлорметан сушили путем кипячения с обратным холодильником над гидридом кальция под аргоном, толуол сушили при кипячении с обратным холодильником над натрием-бензофеноном под аргоном и оба растворителя заново перегоняли и затем перед применением дегазировали путем замораживания и оттаивания при работающем насосе. При необходимости растворители хранили над активированными молекулярными ситами под аргоном.
Диеновый мономер изопрен (ИП) очищали, пропуская через колонку для удаления п-трет-бутилкатехина, титровали с помощью н-BuLi (1,6 М раствор в гексанах) и перегоняли в вакууме перед применением. Продукт затем хранили при -30°С в заполненном азотом сухом боксе.
Изобутилен (ИБ) очищали путем пропускания через две колонки с молекулярными ситами и конденсировали в градуированном пальце, погруженном в жидкий азот. Изобутилену давали расплавиться, замечали объем (˜8 до 24 мл) и затем повторно замораживали, погружая в баню с жидким азотом. Систему вакуумировали до 10-3 торр, палец с изобутиленом изолировали и систему помещали в атмосферу азота.
Все активаторы перед использованием перегоняли под аргоном.
Прибавляли смесь кислоты Льюиса (например, В(С6F5)3, обычно 25 мг, 0,05 ммоля, сублимированный) и стеариновой кислоты (обычно 13 мг, 0,06 ммоля, сублимированная), обе в 5 мл растворителя, и замораживали в жидком азоте последовательно, устанавливая отношение инициатора к мономеру примерно 1:1500. Температуру раствора инициатора и изобутилена доводили до желаемой (используя баню для охлаждения с температурой -30°С) перед прибавлением изобутилена.
В некоторых примерах количество диена, эквивалентное примерно 1-3 мол.% от количества изобутилена, прибавляли к пальцу с изобутиленом перед конденсацией изобутилена, это делали в заполненном азотом сухом боксе.
Растворы олефина(ов) и инициирующей системы обычно перемешивали при статическом вакууме и при предварительно определенной температуре бани для охлаждения (под "статическим вакуумом" подразумевается, что система была закрыта в этот момент, и давление, по-существу, было давлением паров оставшегося изобутилена и растворителя при температуре реакции). Когда в качестве растворителя применяли дихлорметан, обильные количества полимерных веществ обычно начинали осаждаться через примерно 15-90 секунд после введения ИБ/ИП. Когда растворителем являлся толуол, образовывался вязкий раствор, и перемешивание продолжали. Реакции прекращали через примерно 1 час путем осаждения в метанол (более 1 л). Выпавшее в осадок вещество растворяли в гексанах, и растворитель испарялся при пониженном давлении. Полученный таким образом твердый полимер белого цвета сушили до постоянной массы.
В таблице 2 приводятся результаты ряда реакций гомополимеризации изобутилена.
В таблице 2 приводятся результаты ряда реакций сополимеризации изобутилена/изопрена при использовании стеариновой кислоты.
В таблице 3 приводятся результаты ряда реакций сополимеризации изобутилена/изопрена при использовании ряда различных кислот.
Таблица 1Эксперименты по гомополимеризации. Если не указано иначе, все опыты проводились в 15 мл дихлорметана с применением 60 мкмолей инициатора и реакции протекали в течение 1 часа в вакууме при температуре в бане -30°С. | |||||||
Пример | Кислота Льюиса | Активатор | Кислота Льюиса: активатор | ИБ (мл) | Степень конверсии (%) | Мw (г/моль) | Mw/Mn |
1а | В(С6F5)3 | - | - | 11,8 | 9 | 660249 | 1,4 |
1б | - | Стеариновая кислота | - | 10,9 | 0 | - | - |
1в | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1:1 | 10,4 | 21,8 | 962108 | 3,8 |
1г | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1:1 | 10,3 | 23,4 | 516601 | 2,7 |
1д | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1:1 | 11,5 | 40 | 511317 | 1,5 |
1е | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,4 | 100 | 426021 | 3,9 |
1ж | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,3 | 100 | 539030 | 4,2 |
1з | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 11,2 | 100 | 202927 | 2,4 |
1и | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 11,6 | 100 | 371531 | 5,4 |
Таблица 2Эксперименты по сополимеризации с применением стеариновой кислотыЕсли не указано иначе, все опыты проводились в 15 мл хлористого метила с применением 60 мкмолей инициатора и реакции протекали в течение 1 часа в вакууме при температуре в бане -30°С. | ||||||||
Пример | Кислота Льюиса | Активатор | Кислота Льюиса: активатор | ИБ (мл) | ИП (мг) | Степень конверсии (%) | Мw (г/моль) | Молекулярно-массовое распределение |
2а | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1:1 | 11,3 | 148 | 22,3 | 405837 | 2,4 |
2б | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1:1 | 10,8 | 108 | 26,3 | 396771 | 2,1 |
2вa | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1:1 | 10,8 | 100 | 18 | 538908 | 2,9 |
2г | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 0,5:1 | 10,5 | 126 | 4,2 | 178100 | 2,4 |
2д | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1:1 | 10 | 118 | 14 | 142479 | 2,6 |
2е | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1,5:1 | 10 | 124 | 80 | 225706 | 1,6 |
2ж | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 11 | 120 | 80 | 259829 | 1,9 |
2з | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 3:1 | 9,7 | 115 | 85 | 210554 | 1,9 |
2и | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 3:1 | 10,5 | 118 | 75 | 164368 | 1,7 |
2й | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,5 | 114 | 88 | 211097 | 1,7 |
2кd | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 11 | 114 | 85 | 250034 | 1,7 |
2лd | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,5 | 117 | 88 | 279539 | 2,1 |
2мf | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10 | 110 | 20 | 272276 | 1,7 |
2нc | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,5 | 115 | 90 | 217317 | 1,7 |
2о | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,3 | 130 | 100 | 161383 | 4,8 |
2п | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,3 | 116 | 100 | 403245 | 2,7 |
2рa | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 11,8 | 114 | 100 | 743333 | 3,1 |
2сb | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 1,5:1 | 10,5 | 120 | 85 | 218039 | 1,9 |
2тe | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 11,5 | 114 | 90 | 267442 | 1,9 |
2уg | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 10,5 | 114 | 47 | 320407 | 1,5 |
2ф | В(С6F5)3 | Стеариновая кислота | 2:1 | 12 | 130 | 100 | 209000 | 1,5 |
а) Т=-50°С; b) время реакции 10 мин; с) время реакции 15 мин; d) 40 мкмолей кислоты Льюиса; е) время реакции 10 мин, 40 мкмолей кислоты Льюиса; f) 20 мкмолей кислоты Льюиса; g) время реакции 20 мин. |
Таблица 3Эксперименты по сополимеризации с применением различных кислотЕсли не указано иначе, все опыты проводились в 15 мл хлористого метила с применением 60 мкмолей инициатора и реакции протекали в течение 1 часа в вакууме при температуре в бане -30°С. | ||||||||
Пример | Кислота Льюиса | Активатор | Кислота Льюиса: активатор | ИБ (мл) | ИП (мг) | Степень конверсии (%) | Мw (г/моль) | Молекулярно-массовое распределение |
3а | В(С6F5)3 | Бензойиая кислота | 1,5:1 | 10,5 | 120 | следы | 413152 | бимодальное |
3б | В(С6F5)3 | Бензойная кислота | 2:1 | 10,5 | 112 | '' | 199197 | 1,5 |
3в | В(С6F5)3 | Тиобензойяая кислота | 1:1 | 11 | 108 | 12 | 108161 | 4,6 |
3г | В(С6F5)3 | Тиобензойная кислота | 2:1 | 12 | 130 | 65 | 165469 | 2 |
3д | В(С6F5)3 | Пентафгорбензойная кислота | 1:1 | 11 | 122 | 14 | 188655 | 6,5 |
3е | В(С6F5)3 | Пентафторбензойная кислота | 1:1 | 10 | 111 | 14 | 225024 | 1,7 |
3ж | В(С6F5)3 | Пентафторбензойная кислота | 2:1 | 10 | 105 | 4 | 230896 | 1,6 |
3з | В(С6F5)3 | Пентафторфенол | 1:1 | 10 | 117 | 40 | 272735 | 2 |
3и | В(С6F5)3 | Пентафторфенол | 2:1 | 10,5 | 125 | 53 | 235631 | 2,2 |
3й | В(С6F5)3 | Трифторуксусная кислота | 1:1 | 10 | 120 | 15 | 68799 | 3,2 |
3к | В(С6F5)3 | Трифторуксусная кислота | 2:1 | 11 | 120 | 5 | 41424 | 3,5 |
3л | В(С6F5)3 | Трифторуксусная кислота | 2:1 | 11 | 120 | 14 | 109958 | 3,1 |
3м | - | Трифторуксусная кислота | 10 | 118 | 0 | - | - | |
3н | - | Трифторуксусная кислота | 10 | 124 | 0 | - | - | |
3о | Al(С6F5)3 | Трифторуксусная кислота | 2:1 | 12 | 100 | 100 | 410000 | 1,6 |
3п | В(С6F5)3 | Масляная кислота | 1:1 | 10 | 118 | следы | низкая | |
3р | В(С6F5)3 | Масляная кислота | 2:1 | 9,5 | 120 | 82 | 196301 | 2,2 |
3с | В(С6F5)3 | Триметилуксусная кислота | 2:1 | 10,5 | 100 | 10 | 51170 | 3,8 |
3т | В(С6F5)3 | Триметилуксусная кислота | 2:1 | 11 | 120 | 8 | 83570 | 4,3 |
3у | В(С6F5)3 | 2-Этилмасляная кислота | 2:1 | 9,9 | 122 | 70 | 129619 | 1,95 |
3ф | В(С6F5)3 | 4-Броммасляная кислота | 2:1 | 10,3 | 120 | 5,9 | 94954 | 1,90 |
3х | В(С6F5)3 | 4-Броммасляная кислота | 2:1 | 9,8 | 119 | 2,3 | 54277 | 3,26 |
3ц | В(С6F5)3 | Гептафтормасляная кислота | 2:1 | 4,3 | 119 | 84 | 9294 | 1,82 |
3ч | В(С6F5)3 | Гептафтормасляная кислота | 2:1 | 8,9 | 118 | 86 | 14482 | 2,06 |
3ш | В(С6F5)3 | Гептафтормасляная кислота | 2:1 | 9,8 | 128 | 95 | 19363 | 2,31 |
Полученные результаты подтверждают заключение, что проведение полимеризации изобутилена при давлении ниже атмосферного с применением инициирующей системы, раскрываемой здесь, приводит в результате к получению полимера с высокой среднемассовой молекулярной массой (Mw) в отсутствие какого-либо соединения переходных металлов. Также результаты подтверждают заключение, что проведение сополимеризации изобутилена/изопрена в аналогичных условиях иногда приводит к получению сополимера с более высокой Mw по сравнению с проведением полимеризации (или сополимеризации) изобутилена в отсутствие активатора.
Приведенные выше варианты осуществления раскрываемого изобретения описывают детально эксперименты, которые проводились при давлении ниже атмосферного. Не пытаясь связывать это с какой-то определенной теорией, считают, что проведение реакций при давлении ниже атмосферного приводит в результате к дефлегмации реакционных смесей, способствуя в результате лучшему смешению и отличной теплопередаче в смеси, делая минимальным таким образом появление и/или образование "участков перегрева", которые считаются вредными. Таким образом, любое средство, которое будет способствовать отличной теплопередаче (например, высокоэффективное охлаждение, улучшенная конструкция реактора), охватывается раскрываемым здесь изобретением.
1. Способ полимеризации способного к катионной полимеризации олефина, включающий стадию полимеризации, как минимум, одного способного к катионной полимеризации олефина в присутствии инициирующей системы, которая включает
а) как минимум, одну кислоту Льюиса формулы
(R1R2R3)M,
где М выбирается из группы, состоящей из В, Al, Ga и In;
R1, R2 и R3 независимо выбираются из группы, состоящей из галоидуглеродов и замещенных галоидуглеродов; и
б) как минимум, один активатор, выбранный из группы, состоящей из карбоновой кислоты и тиокарбоновой кислоты, при условии, что инициирующая система не содержит соединения переходного металла;
причем реакцию проводят при давлении ниже атмосферного и температуре от -100 до 25°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют кислоту Льюиса, в которой М означает В.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что используют кислоту Льюиса, в которой R1, R2 и R3 каждый означает группу С6F5.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активатора используют карбоновую кислоту, по меньшей мере, с 8 атомами углерода.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию проводят при температуре от -40 до 0°С.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт полимеризации имеет молекулярную массу (Mw), как минимум 371531 г/моль.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию проводят под давлением менее 100 кПа.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, отношение активатора к кислоте Льюиса лежит в пределах от 0,01:1 до 1:1.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение активатора к кислоте Льюиса лежит в пределах от 0,5:1 до 1:1.
10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что упомянутый, как минимум, один способный к катионной полимеризации олефин содержит смесь изобутилена и изопрена.