способ получения графитонаполненного полигексена-1

Классы МПК:C08F292/00 Высокомолекулярные соединения, полученные полимеризацией мономеров на неорганических материалах
C08F4/02 носители
C08F110/14 мономеры, содержащие пять или более атомов углерода
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Институт химической физики РАН в Черноголовке
Приоритеты:
подача заявки:
1993-10-11
публикация патента:

Сущность изобретения: способ получения высокомолекулярного изотактического полигексена-1 (ПГ-1) путем полимеризации гексена-1 в инертной атмосфере в присутствии каталитической системы, включающей четыреххлористый титан и алюминийорганическое соединение, при этом в качестве каталитической системы используют продукт последовательного нанесения в газовой фазе не графит при 50-70oС в течение 30-45 мин диэтилалюминийхлорида в количестве (0,01-0,32) способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 10-3 моля в расчете на 1 г графита и четыреххлористого титана в течение 20 мин при молярном отношении Al(C2H5)2 Cl : TiCl4 = (0,8-4,3):1 с последующим удалением под вакуумом непрореагировавших с графитом компонентов каталитической системы и дальнейшим активированием полученного продукта триэтилалюминием или диэтилалюмнийхлоридом при молярном отношении Al(C2H5)2 Cl : Ti = (3,5-28,3):1. 1 ил., 1табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

Способ получения графитонаполненного полигексена-1 путем полимеризации гексена-1 в инертной атмосфере в присутствии каталитической системы, полученной последовательной обработкой графита алюминийорганическим соединением и затем четыреххлористым титаном при 50 70oС, отличающийся тем, что обработку графита производят в течение 30 45 мин диэтилалюминийхлоридом в количестве (0,01 0,32)10-3 моль в расчете на 1 г графита и четыреххлористым титаном в течение 20 мин при молярном соотношении Al(C2H5)2 Cl TiCl4 (0,8 - 4,3) 1 с последующим удалением под вакуумом непрореагировавших с графитом компонентов каталитической системы и дальнейшим активированием полученного продукта триэтилалюминием или диэтилалюминийхлоридом при молярном соотношении Al(C2H5)2Cl Ti (3,5 28,3) 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения виниловых полимеров, конкретно к способу получения высокомолекулярного изотактического полигексена-1.

Известен способ получения полигексена-1 (ПГ-1) с молекулярной массой до 0,9 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106 [1] Основными компонентами катализатора являются TiCl3 (сольвеевского типа) и раствор Cp2TiMe2. Активной составляющей катализатора является продукт, образующийся при смещении этих двух компонентов при 40oС.

Недостатком этого способа получения ПГ-1 является сложная многоступенчатая технология получения компонентов катализатора.

Известен способ получения ПГ-1 с использованием катализатора, представляющего собой двухкомпонентную каталитическую систему, состоящую из жидкого четыреххлористого титана и жидкого алюминийорганического соединения [2] Так же как и в предыдущем случае, активной составляющей катализатора, в присутствии которой полимеризуется гексен-1, является продукт, образующийся при смещении двух этих компонент.

Недостатком этого синтеза является относительно низкая молекулярная масса образующегося ПГ-1 (40-65 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 104). Кроме того, отсутствуют сведения о стереорегулярном строении полимера.

Известен также способ получения полигексен-графитовых композиций на каталитической системе TiCl4-AOC в присутствии графита [3] Катализатор формируется при закреплении указанной каталитической системы на поверхности графита. За прототип предлагаемого изобретения принят способ, описанный в работе [3]

По указанному способу [3] проводится термическая обработка графита при 300oС в течение 3 ч, прогрев при 70o и вакуумирование раствора в течение 1 ч. Затем в течение 2 мин графит обрабатывался алюминийорганическим соединением, после чего подавался четыреххлористый титан. В присутствии мономера в систему подавалась вторая порция алюминийорганического соединения. Общее отношение Al/Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 10.

Кратковременность обработки графита алюминийорганическим соединением, отсутствие стадии удаления непрореагировавших компонентов и невысокие суммарные отношения Al/Ti приводят к тому, что в результате использования указанного метода происходит закрепление катализатора на поверхности графита, а полимеризация гексена-1 в присутствии катализатора по прототипу приводит к образованию низкомолекулярного ПГ-1 (М.М. 4,2 104).

Целью предполагаемого изобретения является повышение изотактичности и молекулярной массы ПГ-1.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе повышение молекулярной массы и изотактичности ПГ-1 достигается тем, что в качестве катализатора используется продукт последовательного нанесения в газовой фазе на графит при 50-70oС в течение 30-45 мин диэтилалюминийхлорида в количестве (0,1-0,32 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 10-3 моля) в расчете на 1 г графита и четыреххлористого титана в течение 20 мин при молярном отношении Al(C2H52)Cl:Ti (0,8-4,3):1 c последующим удалением непрореагировавших с графитом компонентов каталитической системы и дальнейшим активированием полученного продукта триэтилалюминием или диэтилалюминийхлоридом при молярном отношении Al(C2H5)n)Cl3-n:Ti (3,5-28,3): 1.

Новизна предполагаемого изобретения заключается в том, что предлагаемый катализатор представляет собой трехкомпонентную систему, состоящую из графита, TiCl4 и Al(C2H5)2Cl, который, после взаимодействия его с Al(C2H5)2Cl или Al(C2H5)3Cl, используется для полимеризации гексена-1 с получением преимущественно изотактического ПГ-1 с высокой молекулярной массой.

Для достижения положительного эффекта необходимо также взаимодействие компонентов каталитической системы с графитом, при котором это алюминийорганическое соединение, а затем четыреххлористый титан по порам и макродефектам проникают внутрь графита, благодаря чему активные центры образуются не только на поверхности, но и внутри частиц графита (см. чертеж). На поверхности частицы графита молярное соотношение Al:Ti 1,5oC2,0, внутри частицы образующееся соединение имеет молярное соотношение Al:Ti 2,5 3,0. Закрепление катализатора по всему объему графита обеспечивало стабильность скорости полимеризации, уменьшение скорости обрыва цепи и образование высокомолекулярного полимера.

Обработка графита компонентами катализатора ниже 50oС и выше 70oС приводит к снижению выхода ПГ-1 за счет уменьшения числа активных центров.

Аналогичное действие оказывает обработка графита компонентами катализатора при молярных отношениях Al(C2H5)2Cl:Ti ниже 0,8 и выше 4,3, а также при активации закрепленного на графите катализатора Al(C2H5)2Cl или Al(C2H5)3 при молярных отношениях Al(C2H5)nCl3-n:Ti ниже 3,5 и выше 28,3.

Пример 1. Получение катализатора на графите.

Катализатор получают длительной обработкой графита компонентами каталитической системы TiCl4 + Al(C2H5)2Cl в газовой фазе следующим образом. В стеклянный реактор в токе аргона помещают навеску графита (0,5-30 г), прогревают до 70oС и одновременно вакуумируют до давления 10-3 мм рт.ст. в течение 30-120 мин. Затем графит обрабатывают 30-45 мин парами АОС (0,01-0,32 ммоль/г носителя) и 20 мин четыреххлористым титаном. Молярное отношение Al(C2H5)2Cl: Ti 0,8 4,3. Далее катализатор на графите вакуумируют 30 мин для удаления непрореагировавших компонентов каталитической системы и летучих продуктов их взаимодействия.

Пример 2. В стеклянный реактор в токе аргона подают 1,9 мл гексена-1, 13,1 мл гептана, 6,4 ммолей Al(C2H5)2Cl, 3,6 ммолей TiCl4 и ведут полимеризацию при 22oС в течение 30 ч. Соотношение Al(C2H5)2Cl:Ti 1,8. Активность способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024. ПГ-1 не содержит изотактической фракции (по данным 13С ЯМР-спектров), молекулярная масса 240 (гексан, 25oС).

Пример 3. В стеклянный реактор в токе аргона подают 1,9 мл гексена-1, 13,1 мл гептана, 4,6 молей Al(C2H5)3. 36 ммолей TiCl4 и ведут полимеризацию при 22oС в течение 3,0 ч. Соотношение Al(C2H5)3Cl: Ti 1,3. Активность способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024. Степень изотактичности 31% Молярная масса 4,2o104.

Пример 4. 0,90 г полученного по примеру 1 катализатора в токе аргона переносят в полимеризационный реактор, подают 5 мл гексена-1, 5 мл гептана, 0,36 ммолей Al(C2H5)3 и ведут полимеризацию при 22oС в течение 1 ч. Образовавшийся на носителе ПГ-1 высаживают в этиловом спирте, отмывают от остатков катализатора, сушат в вакууме при 50oС. Соотношение Al(C2H5)3Cl:Ti 14,0. Содержание титана на графите 0,36 мас. Выход катализатора 2,50 г. Состав: 63% ПГ-1 и 37% графита. Молекулярная масса 0,5 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 480 г/г TI способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час. Степень изотактичности 90%

Пример 5. Опыт проведен аналогично примеру 4. Полимеризацию проводят в течение 3,5 ч. Состав композита 85% ПГ-1 и 15% графита. Молекулярная масса 2,4 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 608 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час.

Пример 6. Опыт проведен аналогично примеру 4. Полимеризацию проводят в течение 17 ч. Состав композита 89% ПГ-1 и 11% графита. Молекулярная масса 4,7 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 133 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час.

Пример 7. Опыт проведен аналогично примеру 5. Полимеризацию проводили при 10oС. Состав композита: 85% ПГ и 50% графита. Молекулярная масса 6,5 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 183 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час.

Пример 8. Опыт проведен аналогично примеру 5. Полимеризацию проводили при 40oС. Состав композита 75% ПГ и 25% графита. Молекулярная масса 2,4 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 240 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час.

Пример 9. Опыт проведен аналогично примеру 5. Полимеризацию проводили при 60oС. Состав композита 71% ПГ и 29% графита. Молекулярная масса 0,8 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 190 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час.

Пример 10. Опыт проведен аналогично примеру 5. Полимеризацию проводили при 90oС. Состав композита 13% ПГ и 87% графита. Молекулярная масса 0,6 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 12 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час.

Пример 11. 1,40 г полученного по примеру 1 катализатора в токе аргона переносят в полимеризационный реактор, подают 19,5 мл гексена-1, 1,39 мл гептана, 1,42 ммолей AlEF2Cl и ведут полимеризацию при 22oС в течение 8 ч. Соотношение Al:Ti 28,3. Содержание титана на графите 0,17 мас. Выход композита 2,8 г. Состав: 50% ПГ-1 и 50% графита. Молекулярная масса 14,7 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 71 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час. Степень изотактичности 98,5%

Пример 12. 0,70 г полученного по примеру 1 катализатора в токе аргона переносят в полимеризационный реактор, подают 13 мл гексена-1, 0,46 ммолей AlEt2 и ведут полимеризацию при 22oС в течение 3,5 ч. Соотношение Al(C2H5)3: Ti 8,6. Содержание титана на графите 0,36 мас. Выход композита 7,0 г. Состав: 90% ПГ-1 и 10% графита. Молекулярная масса 1,6 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность 713 г/г Ti способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 час. Степень изотактичности 89,3%

Пример 13. 0,26 г полученного по примеру 1 катализатора на перлите в токе аргона переносят в полимеризационный реактор, подают 5 мл гексена-1, 5 мл гептана, 0,24 ммолей Al(С2H5)3 и ведут полимеризацию при 22oС в течение 3,5 ч. Соотношение Al(C2H5)3:Ti 3,5. Состав композита 82% ПГ-1 и 18% перлита. Выход композита 0,50 г. Молекулярная масса 0,9 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Степень изотактичности 75,1%

Пример 14. 2,77 г полученного по примеру 1 катализатора на феррите стронция в токе аргона переносят в полимеризационный реактор, подают 11 мл гексена-1, 11 мл гептана, 2,15 ммолей Al(C2H5)3 и ведут полимеризацию при 22oС в течение 18,3 ч. Соотношение Al(C2H5)3:Ti 13,0. Состав композита 66% ПГ и 34% феррита стронция. Молекулярная масса 0,7 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106.

Пример 15. 97,3 г полученного по примеру 1 катализатора в токе аргона переносят в полимеризационный реактор, подают 500 мл гексена-1, 500 мл гептана, 45,3 ммолей Al(C2H5)2Cl и ведут полимеризацию при 22oС в течение 3,5 ч. Соотношение Al(C2H5)2Cl:Ti 10,5. Содержание титана на графите 0,21 мас. Выход композита 390 г. Состав: 75% П-1Г и 25% феррита. Молекулярная масса 4,5 способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024 106. Активность способ получения графитонаполненного полигексена-1, патент № 2073024.

Условия и результаты полимеризации гексена-1 по всем примерам представлены в таблице.

Таким образом, представленные данные показывают, что предлагаемый способ позволяет получать высокомолекулярный изотактический полигексен-1.

Класс C08F292/00 Высокомолекулярные соединения, полученные полимеризацией мономеров на неорганических материалах

способ получения наномодифицированных полимерных материалов -  патент 2523716 (20.07.2014)
сополимеры для укладки, композиции для укладки и способ их получения -  патент 2519549 (10.06.2014)
электропроводный композиционный материал на основе полипропилена и глобулярного углеродного нанонаполнителя -  патент 2491302 (27.08.2013)
полимерная композиция -  патент 2447091 (10.04.2012)
маркированная полимерная дисперсия и получаемый из нее клей -  патент 2372367 (10.11.2009)
радиационно-защитный композиционный материал и способ его получения -  патент 2368629 (27.09.2009)
способ получения водной дисперсии, водная дисперсия микрочастиц, включающих фазу наночастиц, и содержащие их композиции для нанесения покрытий -  патент 2337110 (27.10.2008)
ячеистая полимерная частица, композиция для ее получения и способ получения частицы (варианты) -  патент 2315779 (27.01.2008)
содержащая наполнители полимерная дисперсия, способ ее получения и ее применение -  патент 2265619 (10.12.2005)
однородный композит и способ его получения -  патент 2087490 (20.08.1997)

Класс C08F4/02 носители

многостадийный способ полимеризации этилена -  патент 2522439 (10.07.2014)
композитный катализатор для получения полиэтилена, способ его получения и способ получения полиэтилена -  патент 2466145 (10.11.2012)
каталитические композиции, содержащие малые частицы диоксида кремния в качестве материала носителя, и способы использования в реакциях полимеризации -  патент 2403266 (10.11.2010)
катализатор и способ получения полиэтилена и сополимеров этилена с альфа-олефинами с узким молекулярно-массовым распределением -  патент 2381236 (10.02.2010)
способ получения компонента катализатора и получаемые из него компоненты -  патент 2380380 (27.01.2010)
высокоактивный и с хорошей чувствительностью к водороду катализатор циглера-натта полимеризации этилена -  патент 2373227 (20.11.2009)
способ полимеризации с использованием металлоценовых каталитических систем -  патент 2360930 (10.07.2009)
способы получения полимеров с регулируемым композиционным распределением -  патент 2356912 (27.05.2009)
способ получения полиэтилена и сополимеров этилена с альфа-олефинами с широким молекулярно-массовым распределением -  патент 2356911 (27.05.2009)
катализаторы для получения бимодальных смол на основе комбинации хроморганического соединения и металлоцена -  патент 2355709 (20.05.2009)

Класс C08F110/14 мономеры, содержащие пять или более атомов углерода

Наверх