当前位置: 首页 > 专利查询>滑铁卢大学专利>正文

在存在原位合成的催化剂的情况下二烯类聚合物胶乳的氢化制造技术

技术编号:11108501 阅读:85 留言:0更新日期:2015-03-04 21:54
公开了在存在特定脂肪醇的情况下通过原位合成催化剂来改善存在于水悬浮液中的二烯类聚合物的氢化反应的技术。该方法允许以高的氢化程度和短的反应时间对二烯类聚合物中的碳-碳双键进行选择性氢化。改善的方法消除了迄今所需的复杂的催化剂合成操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用原位合成的特定的催化剂将以胶乳形式(这意味着作为水介质中的二烯类聚合物颗粒的悬浮液)存在的二烯类聚合物(二烯基聚合物,diene-based polymers)中的碳-碳双键选择性氢化的方法。
技术介绍
已知通过在存在不同的催化剂的情况下用氢处理有机溶液中的聚合物可以成功地使聚合物中的碳-碳双键氢化。这些方法对被氢化的双键可以是有选择性的,使得例如不使芳基或环烷基中的双键氢化,并且不影响碳与其它原子如氮或氧之间的双键或三键。该
包含多个适合于这类氢化的催化剂的实例,例如,基于钴、镍、铑、钌、锇和铱的催化剂。催化剂的适合性取决于所需氢化的程度、氢化反应速率和聚合物中是否存在其它基团,如羧基和腈基。如果聚合物溶于有机溶剂中,则二烯类聚合物的氢化已经是非常成功的,如例如在US-A-6,410,657、US-A-6,020,439、US-A-5,705,571、US-A-5,057,581和US-A-3,454,644中所公开的。然而,通过乳液聚合法制备了多种二烯类聚合物、共聚物或三元共聚物,并因此当从聚合反应器中卸料时,它们是以胶乳形式获得的,即由于乳化剂的稳定作用而作为悬浮在水介质中的聚合物颗粒。因此,非常期望对处于所述胶乳形式的二烯类聚合物直接氢化,并且在最近十年中,越来越多的工作投入到这种直接氢化中。到目前为止,主要关注使用肼或肼的衍生物作为还原剂连同氧化剂,如氧、空气或过氧化氢对C=C键的氢化。由于其中还作为中间体形成二酰亚胺的氧化还原反应,然后原位产生了饱和C=C键的氢源。在US-A-4,452,950中,使用水合肼/过氧化氢(或氧)氧化还原体系进行胶乳氢化以原位生产二酰亚胺。使用CuSO4或FeSO4作为催化剂。US-A-5,039,737和US-A-5,442,009提供了更加精制的胶乳氢化过程,其使用臭氧处理氢化胶乳以使得使用二酰亚胺方法的胶乳氢化期间或之后形成的交联聚合物链断裂。US-A-6,552,132公开如果在胶乳氢化之前、期间或之后加入,将特定化合物用于使在使用二酰亚胺氢化途径的氢化期间形成的交联断裂。特定化合物可以选自伯胺或仲胺、羟胺、亚胺、吖嗪、腙和肟。US-A-6,635,718描述了在存在含有处于至少4的氧化态的金属原子(如Ti(IV)、V(V)、Mo(VI)和W(VI))的金属化合物作为催化剂的情况下,通过使用肼和氧化化合物使处于水悬浮液形式的不饱和聚合物的C=C键氢化的方法。在Applied Catalysis A-General Vol.276,no.1-2,2004,123-128和Journal of Applied Polymer Science Vol.96,no.4,2005,1122-1125中,提供了与通过二酰亚胺氢化路线的丁腈橡胶胶乳氢化有关的详细的研究,其包括检测氢化效率和氢化程度。已发现在胶乳颗粒的相间和聚合物相内存在副反应,其产生自由基以引起胶乳形式的聚合物交联。使用自由基清除剂未显示出任何帮助抑制凝胶形成程度的证据。尽管开发了降低交联的方法,但是上述二酰亚胺路线仍面临凝胶形成问题,特别是当实现高氢化转化时。因此,由于其宏观三维交联结构,所得的氢化橡胶基质难以加工或者不适合于进一步使用。US-A-5,272,202描述了在存在氢化催化剂作为钯化合物的情况下,用氢将不饱和含腈基聚合物的碳-碳双键选择性氢化的方法。在该方法中,将不饱和含腈基聚合物的水乳液氢化,并且另外,以1:1至1:0.05的范围内的水乳液与有机溶剂的体积比使用能够溶解或溶胀所述聚合物的有机溶剂。将所述水乳液与气态的或溶解的氢接触,同时维持乳化状态。US-A-6,403,727公开了用于选择性氢化聚合物中烯键式不饱和双键的方法。所述方法包括在存在选自铑和/或钌的盐和复合物(络合物)的至少一种氢化催化剂的情况下,在包含按体积计高达20%的有机溶剂的聚合物的水悬浮液中,将所述聚合物与氢反应。适合的含铑催化剂为式RhXmL3L4(L5)n的铑膦复合物,其中X是卤离子、羧酸的阴离子、乙酰丙酮根、芳基或烷基磺酸根、氢阴离子或二苯基三嗪阴离子,并且L3、L4和L5独立地为CO、烯烃、环烯烃、二苯并膦酯(dibenzophosphol)、苯基氰、PR3或R2P-A-PR2,m为1或2,并且n为0、1或2,其条件是L3、L4或L5中的至少一个是式PR3或PR2-A-PR2的上述含磷配体中的一种,其中R为烷基、烷氧基、环烷基、环烷基氧基、芳基或芳氧基。US-A-6,566,457使用了在存在含钌和/或铑催化剂的情况下氢化胶乳形式的聚合物的相同的主要技术以制备接枝聚合物。JP 2001-288212描述了氢化二烯类聚合物胶乳的其它方法。将2-氯-1,3-丁二烯(共)聚合物的胶乳与溶解或溶胀了所述(共)聚合物的有机溶剂中的催化剂的溶液或悬浮液混合,然后与氢接触。所使用的催化剂是所谓的威尔金森催化剂(Wilkinson-catalysts),其具有式MeCla(P(C6H5)3)b,其中Me为过渡金属,Cl为氯,b为整数并且等于或大于1,并且a+b为小于或等于6的整数。在实施例中,将Tg为-42℃并且平均数重量分子量Mn为150,000的聚(2-氯-1,3-丁二烯)橡胶的胶乳加入含有RhCl(PPh3)3和Ph3P的甲苯溶液中,并在100℃和5.0MPa下氢化2小时以提供Tg=-54℃并且Mn=120,000的氢化聚合物。在Journal of Applied Polymer Science,Vol.65,no.4,1997,667-675中,描述了用于丁腈橡胶(“NBR”)乳液中C=C键选择性氢化的两种方法,所述方法在存在多种RuCl2(PPh3)3络合催化剂的情况下进行。所述方法中的一种在均相体系中进行,其中使用了可以溶解NBR聚合物和催化剂并且与所述乳液相容的有机溶剂。另一种方法在非均相体系中进行,其中使用了能够溶解催化剂并且溶胀聚合物颗粒,但是与所述水乳液相不可混溶的有机溶剂。通过一定量有机溶剂的帮助来溶解或溶胀聚合物,两种方法可以实现C=C双键的定量氢化。US-A-6,696,518教导了在存在包含钌和/或铑的至少一种氢化催化剂和能够与过渡金属形成配位化合物的至少一种非离子磷化合物的情况下,用氢使聚合物中非芳香族C=C和选择性氢化的方法,其中将所述氢化催化剂引入所述聚合物的水悬浮液中而不加入溶剂。将Ru和/或Ru本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使二烯类聚合物中的碳‑碳双键选择性氢化的方法,包括通过将所述二烯类聚合物与催化活性体系接触将存在于水悬浮液中的所述二烯类聚合物进行氢化,其特征在于,(i)所述催化活性体系基于第一主催化剂组分,所述第一主催化剂组分具有通式(Ia)MQx  ·a H2O  (Ia)其中M是VIII族过渡贵金属,优选铑、钌、锇或铱,Q是相同的或不同的,并且是氢阴离子或除氢阴离子之外的阴离子,x是1、2或3,并且a在0至3的范围内,或者具有通式(Ib)RhQ′Ly  (Ib)其中Q'是氢阴离子或除氢阴离子之外的阴离子,y是1、2、3或4,并且L是相同的或不同的,并且是水溶性配体以及基于第二水不溶性催化剂组分,所述第二水不溶性催化剂组分具有通式(IIa)或通式(IIb)R1mD  (IIa)(R2)2E‑A‑E(R2)2  (IIb)其中R1是相同的或不同的,并且代表氢;烷基,优选C1‑C8‑烷基;芳基,优选C6‑C15‑芳基;环烷基,优选C4‑C8‑环烷基;或芳烷基,优选C7‑C15‑芳烷基,D是磷、氮、砷、硫或亚砜基团S=O,并且m是2或3,R2是相同的或不同的,并且代表氢;烷基,优选C1‑C8‑烷基;芳基,优选C6‑C15‑芳基;环烷基,优选C4‑C8‑环烷基;或芳烷基,优选C7‑C15‑芳烷基,E是磷或砷,A代表单键或二价间隔基团,优选亚苯基或‑(CH2)n‑基团,其中n是1至20的整数以及(ii)所述催化活性体系在存在脂肪族C1至C5醇的情况下原位制备。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.22 EP 12173162.41.一种用于使二烯类聚合物中的碳-碳双键选择性氢化的方法,包括通
过将所述二烯类聚合物与催化活性体系接触将存在于水悬浮液中的
所述二烯类聚合物进行氢化,其特征在于,
(i)所述催化活性体系基于
第一主催化剂组分,所述第一主催化剂组分具有通式(Ia)
MQx  ·a H2O  (Ia)
其中
M是VIII族过渡贵金属,优选铑、钌、锇或铱,
Q是相同的或不同的,并且是氢阴离子或除氢阴
离子之外的阴离子,
x是1、2或3,并且
a在0至3的范围内,
或者具有通式(Ib)
RhQ′Ly  (Ib)
其中
Q'是氢阴离子或除氢阴离子之外的阴离子,
y是1、2、3或4,并且
L是相同的或不同的,并且是水溶性配体
以及基于第二水不溶性催化剂组分,所述第二水不溶性
催化剂组分具有通式(IIa)或通式(IIb)
R1mD  (IIa)
(R2)2E-A-E(R2)2  (IIb)
其中
R1是相同的或不同的,并且代表氢;烷基,优
选C1-C8-烷基;芳基,优选C6-C15-芳基;环
烷基,优选C4-C8-环烷基;或芳烷基,优选
C7-C15-芳烷基,
D是磷、氮、砷、硫或亚砜基团S=O,并且
m是2或3,
R2是相同的或不同的,并且代表氢;烷基,优
选C1-C8-烷基;芳基,优选C6-C15-芳基;环
烷基,优选C4-C8-环烷基;或芳烷基,优选
C7-C15-芳烷基,
E是磷或砷,
A代表单键或二价间隔基团,优选亚苯基或
-(CH2)n-基团,其中n是1至20的整数
以及
(ii)所述催化活性体系在存在脂肪族C1至C5醇的情况下原位
制备。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述二烯类聚合物包含优先选自
由下述组成的组中的至少一种(C4-C6)共轭二烯的重复单元:1,3-丁二
烯、异戊二烯、1-甲基丁二烯、2,3-二甲基丁二烯、间戊二烯、氯丁
二烯以及它们的混合物。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述二烯类聚合物另外包含至少
一种其它可共聚单体(b)的重复单元。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述二烯类聚合物是1,3-丁二烯
和丙烯腈的共聚物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述催化活性体系
通过任何下列替代方案形成,它们中的每一个在存在脂肪族C1至
C5醇的情况下通过下述进行:(i)预先在水溶液中将具有通式(Ia)
或(Ib)的所述第一主催化剂组分与具有通式(IIa)或(IIb)的所
述第二水不溶性催化剂组分接触,然后在不分离催化活性物质的情
况下将上述催化活性溶液与待氢化的并以胶乳形式存在的所述二烯
类聚合物接触,或者(ii)加入并由此将具有通式(Ia)或(Ib)的
所述第一主催化剂组分与具有通式(IIa)或(IIb)的所述第二水不
溶性催化剂组分直接在含有待氢化的所述二烯类聚合物的胶乳中接
触,其中在上述原位制备期间,不包含有机溶剂。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中使用的所述第一主
催化剂组分具有通式(Ia),其中
M代表铑、钌、锇或铱,
Q代表氢或卤离子,更优选氯或溴离子,和
x为1、2或3,具体地当Q为卤离子时为3,和
a是与MQx有关的水合的H2O分子的平均数,其在0至3
的范围内,并且可以代表整数或非整数,
或者具有通式(Ib),其中
Q'是氢阴离子或除氢阴离子外的阴离子,优选卤离子并且
更优选氯或溴离子,
y是2、3或4,优选当Q'为卤离子时为3,并且优选当Q'
为氢阴离子时为4,
L是水溶性配体,所述水溶性配体具有通式(IIIa)
R3nF  (IIIa)
其中
R3是相同或不同的,并且代表烷基,优选C1-C8-烷
基;环烷基,优选C4-C8-环烷基;芳基,优选C6-C15-
芳基;或芳烷基,优选C7-C15-芳烷基,其中基团
R3中的至少一种被磺化一次或多次,
F是磷、砷、硫或亚砜基团S=O,并且
n为2或3,以及
或者通式(IIIb)
(R4)2G-A′-G(R5)2  (IIIb)
其中
R4是相同或不同的,并且代表烷基,优选C1-C8-烷
基;环烷基,优选C4-C8-环烷基;芳基,优选C6-C15-
芳基;或芳烷基,优选C7-C15-芳烷基,
R5是相同或不同的,并且代表烷基,优选C1-C8-烷
基;环烷基,优选C4-C8-环烷基;芳基,优选C6-C15-
芳基;或芳烷基,优选C7-C15-芳烷基,
条件是基团R4或R5中的至少一种被磺化一次或多
次,
G是磷或砷,
A'代表间隔基团,优选亚苯基或C1-C20亚烷基基团
或单键。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中使用RhCl3作为通
式(Ia)的第一主催化剂组分或者使用RhCl(TPPMS)3或
RhCl(TPPTS)3作为通式(Ib)的第一主催化剂组分,其中TPPMS
代表单磺化...

【专利技术属性】
技术研发人员:加里·L·伦佩尔潘勤敏刘寅
申请(专利权)人:滑铁卢大学
类型:发明
国别省市:加拿大;CA

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1