JP2855399B2 - ビニル芳香族モノマーの重合禁止 - Google Patents
ビニル芳香族モノマーの重合禁止Info
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Description
重合するビニル芳香族化合物の早期重合を低減する組成
物及び方法に関する。
α−メチルスチレン及び他の置換ビニルベンゼンは、加
熱された条件下で、重合する強い傾向を持っている。従
って通常の製造方法により製造されたビニル芳香族化合
物は副生成物及び不純物を含有する。このような化合物
は他の工業的利用に適するように分離及び精製される必
要がある。該分離及び精製は通常蒸留技術により達成さ
れる。
物の早期重合を防ぐ為に、色々な化合物が重合禁止剤と
して使用されてきた。過去に於いて硫黄はビニル芳香族
化合物の重合を禁止する為に幅広く使用されてきた。し
かしながら最近、重合禁止作用に用いられる硫黄の代替
として多くの化合物が公開もしくは開発されてきた。こ
のような化合物は蒸留工程に於ける工業的使用に於い
て、種々の程度の成功をおさめている。
の為の典型的な蒸留工程に於いて、蒸留されるべきビニ
ル芳香族化合物を含有する混合物は、通常蒸留装置内に
於ける蒸留状態に置かれる前に重合禁止剤と接触され
る。蒸留系に於いてそして蒸留系から回収される高純度
の生成物中に於いて形成される重合体の量が望むものよ
りも実質的により高いという大きな問題を依然として残
している。更に悪いことに、場合によりビニル芳香族化
合物の完全な重合が蒸留系に於いて起こり大きな経済的
な損失を生じる。典型的な蒸留系が米国特許42526
15及び4341600、に開示されており、その関連
部分がここに引用される。米国特許3733326には
フリーラジカル先駆物質によるビニルモノマーの重合禁
止が開示されている。ソビエト特許1027150には
ニトロキシルラジカルを使用することによるスチレンの
安定化が開示されている。ソビエト特許1139722
にスチレンの為の熱重合禁止剤としてのビス−ニトロキ
シルラジカルの使用が開示されている。特開平1−16
5534にはスチレンの為の重合禁止剤としての1−ピ
ペリジルオキシ誘導体の使用が開示されている。ソビエ
ト特許1558888にはニトロキシルラジカルによる
スチレンの重合禁止が開示されている。米国特許408
6147には重合禁止剤としての2−ニトロ−p−クレ
ゾールを使用する方法が開示されている。米国特許41
05506及び4252615には重合禁止剤としての
2,6−ジニトロ−p−クレゾールを使用する方法が開
示されている。米国特許4132602及び41326
03にはビニル芳香族化合物の蒸留中に使用する為の重
合禁止剤としてハロゲン化芳香族ニトロ化合物の使用が
開示されている。しかしながら、これらの芳香族ニトロ
化合物は比較的に弱い活性を持ち、従って、特に蒸留温
度に於いては非常に高い濃度で使用されなければならな
い。人に対する暴露に対する比較的に高い毒性を考慮に
入れると、これらの芳香族ニトロ化合物は重合禁止のた
めの許容しうる薬剤とは認められない。更に、米国特許
398821及び4341600には、真空蒸留下に於
けるビニル芳香族化合物の重合を禁止するためのジニト
ロ−クレゾール誘導体と結合したN−ニトロソジフェニ
ルアミンの使用が開示されている。米国特許44669
04にはビニル芳香族化合物の加熱中の酸素存在下の重
合禁止剤系としてフェノチアジン、4−第三−ブチルカ
テコール及び,2,6−ジニトロ−p−クレゾールの使
用が開示されている。米国特許4468343には酸素
存在下加熱中に於けるビニル芳香族化合物の重合を阻止
するための2,6−ジニトロ−p−クレゾールとフェニ
レンジアミンまたはは4−第三−ブチルカテコールのい
ずれかの使用のための組成物及び方法が記載されてい
る。欧州特許240297A1には蒸留工程中の上昇し
た温度に於けるビニル芳香族化合物の重合を禁止するた
めに、置換ヒドロキシルアミン及びジニトロフェノール
を使用することが記載されている。しかしながら、該系
の効果は酸素依存性である。このことより、相反する蒸
留カラム中を通じて一定でない空気の分布による、一定
でない禁止をもたらし、そして増大した爆発の危険性を
増加させる。従って、蒸留及び精製工程、特に空気が存
在しない場合に於いて、ビニル芳香族化合物の重合を効
果的に及び安全に阻止する安定な重合禁止剤系が強く要
望されている。
ル芳香族化合物および該ビニル芳香族化合物の蒸留もし
くは精製中に於ける初期重合を阻止するための安定性立
体障害ニトロキシル化合物及び芳香族ニトロ化合物の混
合物の阻止有効量からなる組成物を提供することであ
る。
中へ阻止有効量の安定性立体障害ニトロキシル化合物及
び芳香族ニトロ化合物の混合物を混合することからなる
ビニル芳香族化合物の蒸留もしくは精製中に於ける初期
重合を阻止するための方法を提供することである。
期重合を阻止するのに十分な阻止有効量の、(i)成分
(i)及び(ii)の全重量に基づいて、5ないし95
重量の安定性立体障害ニトロキシル化合物、及び(i
i)成分(i)及び(ii)の全重量に基づいて、95
ないし5重量%の芳香族ニトロ化合物、からなる混合物
からなる組成物に関する。好ましい成分(i)及び(i
i)の量は成分(i)の10ないし90重量%及び成分
(ii)の90ないし10%であり;最も好ましくは、
成分(i)及び(ii)の量が成分(i)の20ないし
80重量%及び成分(ii)の80ないし20%であ
る。
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベ
ンゼン、スチレンスルホン酸及び該化合物の構造異性
体、誘導体及びそれらの混合物からなる群から選択され
る。好ましくは、成分(a)はスチレン、α−メチルス
チレン、ビニルトルエンもしくはジビニルベンゼンであ
り;最も好ましくはスチレンである。
化合物は一般式 (式中 各Rはアルキル基を表しTは5もしくは6員環
を完成するのに必要とされる基を表す。)で表わされ
る。2もしくはそれ以上のニトロキシル基が以下に例示
されるように同一の分子にT部分を通じて結合すること
により存在していてもよい(式中 Eは結合基を表
す。)。 成分(i)の安定性立体障害ニトロキシル化合物がジ−
第三−ブチルニトロキシル、1−オキシル−2,2,
6,6−テトラメチルピペリジン、1−オキシル−2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オール、1
−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン
−4−オン、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメ
チルピペリジン−4−イルアセテート、1−オキシル−
2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル2
−エチルヘキサノエート、1−オキシル−2,2,6,
6−テトラメチルピペリジン−4−イルステアレート、
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イルベンゾエート、1−オキシル−2,2,
6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル4−第三−
ブチルベンゾエート、ビス(1−オキシル−2,2,
6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)コハク酸
エステル、ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テト
ラメチルピペリジン−4−イル)アジピン酸エステル、
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)セバケート、ビス(1−オキシル
−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル)n−ブチルマロン酸エステル、ビス(1−オキシル
−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル)フタレート、ビス(1−オキシル−2,2,6,6
−テトラメチルピペリジン−4−イル)イソフタレー
ト、ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチ
ルピペリジン−4−イル)テレフタレート、ビス(1−
オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−
4−イル)ヘキサヒドロテレフタレート、N,N’−ビ
ス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペ
リジン−4−イル)アジパミド、N−(1−オキシル−
2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)
カプロラクタム、N−(1−オキシル−2,2,6,6
−テトラメチルピペリジン−4−イル)ドデシルサクシ
ンイミド、2,4,6−トリス−〔N−ブチル−N−
(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリ
ジン−4−イル)−s−トリアジン、及び4,4’−エ
チレンビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメ
チルピペラジン−3−オン)からなる群から選択され
た。
ス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペ
リジン−4−イル)セバケート、2,4,6−トリス−
〔N−ブチル−N−(1−オキシル−2,2,6,6−
テトラメチルピペリジン−4−イル)−s−トリアジ
ン、もしくは4,4’−エチレンビス(1−オキシル−
2,2,6,6−テトラメチルピペラジン−3−オン)
である。
る群から選択された。好ましくは芳香族ニトロ化合物は
フェノール基並びにニトロ基を含む。最も好ましくは、
芳香族ニトロ化合物は 2,6−ジニトロ−4−メチルフェノール、 2−ニトロ−4−メチルフェノール、もしくは 2,4−ジニトロ−6−メチルフェノールである。
の全重量に基づいて、5ないし95重量の安定性立体障
害ニトロキシル化合物、及び(ii)成分(i)及び
(ii)の全重量に基づいて、95ないし5重量%の芳
香族ニトロ化合物からなる混合物の該ビニル芳香族化合
物の蒸留もしくは精製中の早期重合を阻止するのに十分
な阻止有効量を配合することからなる、蒸留もしくは精
製中の該ビニル芳香族化合物の早期重合を阻止する方法
に関する。
と芳香族ニトロ化合物(ii)の組合せを使用して本発
明により達成される芳香族ビニルモノマーの安定化は、
相乗効果であり、特に安定剤の全濃度が同じ場合、より
強いモノマーの安定化作用は成分(i)もしくは(i
i)を単独で使用するよりも、(i)及び(ii)の結
合を使用することにより得られる。
含まれるビニル芳香族化合物及び蒸留及び精製条件に依
存して広い範囲にわたって変えられる。好ましくは、ニ
トロキシル基及び芳香族ニトロ化合物の合計の量は安定
化されるモノマーの重量に基づいて1ppmないし約2
000ppmである。ほとんどのビニル芳香族化合物に
対して、成分(i)及び(ii)の混合物が5ないし1
000ppmの範囲内に於いて使用される。温度が上昇
するにつれて、更に多くの禁止剤の量が必要となる。ビ
ニル芳香族化合物の蒸留中、レボイラーの温度は50℃
ないし150℃の範囲である。成分(i)の安定性立体
障害ニトロキシル化合物と成分(ii)の芳香族ニトロ
化合物の混合物の沸点は異なるので、所望される沸点の
化合物が容易に選択されうる。ビニル芳香族化合物の重
合を示す本発明の組成物はまたビニル芳香族化合物の蒸
留中の蒸留カラムのレボイラー部分もしくは蒸留カルム
に挿入する前のコンプレッサー部分の保護に適してい
る。重合禁止組成物は通常の方法により保護されるべき
モノマーに添加されうる。それは濃縮された溶液として
適した溶媒に適した方法により、所望した操作の直前で
添加される。更に、成分(i)及び(ii)は別々に材
料が出される蒸留列に挿入される、もしくは分かれた挿
入点を通じて十分な量の禁止剤が挿入される。禁止剤は
除々に蒸留操作を通じて希釈されるので、蒸留操作中に
禁止剤を添加することにより蒸留装置内の禁止剤混合物
の適量を維持しておくことが必要である。禁止剤の濃度
が上記した必要とされる最低レベルの場合、該添加が連
続的なベースに於いて実施されるか、もしくはそれが蒸
留系に断続的に充填した禁止剤を含有する。
組成物と関連して上記された。
製を従来の製造方法よりも生産速度を増加した状況でよ
り安全に操作できることを可能とした、それはこの酸素
存在もしくは不在の状況に於ける、より大きな効果によ
るからである。これは経済性及び環境面の利点を持つと
共に、最低重合度を高い蒸留温度に於いて実現させた。
ために記載されるものであり、本発明の範囲を限定する
ものではない。実施例1−5 商業品位のスチレンから第三−ブチルカテコール貯蔵安
定剤が1Nの水酸化ナトリウム、水による洗浄、続く還
流下に於ける蒸留により取り除かれる。温度計、コンデ
ンサー、ゴム隔膜及び磁気攪拌棒が設置された300m
lの3口フラスコに精製されたスチレン100g及び試
験禁止剤20.0mgもしくは禁止剤の試験混合物20
mgが充填され、そして全禁止剤が200ppmである
スチレンが得られる。酸素不在雰囲気が5回の連続した
排気及び窒素による置換により形成され、続いて純粋窒
素をスチレン溶液に15分間散布する。そして容器は1
20℃に於いて45分間、機械的に攪拌されまた熱制御
されたオイルバス内に浸漬される。形成されたポリスチ
レンの量は既知濃度のスチレン溶液中に於ける真正のポ
リスチレンにより検量された、屈折率測定法により測定
される。禁止剤を加えることなく、ポリスチレン6.2
0重量%が形成される。様々な禁止剤により得られた重
合体の量は以下の表に示される。禁止剤の配合物は同じ
全禁止剤濃度に於いて、各成分、それ自身によるより
も、形成される重合体の量の低減に於いてより効果的で
ある。安定性立体障害ニトロキシル化合物及び芳香族ニ
トロ化合物を一緒に使用することにより重合体に関して
相乗効果がみられる。 実施例No. 禁止剤* ppm 重合体%(重量%) 実施例5 に対する相対的 ポリマー量 対照 なし - 6.20 10.67 1 A 200 1.42 2.45 B 0 2 A + 150 0.25 0.43 B 50 3 A + 100 0.33 0.57 B 100 4 A + 50 0.33 0.57 B 150 5 A 0 B 200 0.58 1.00 * A はビス(1- オキシル-2,2,6,6- テトラメチルピペリ
ジン-4- イル) セバケートを表し B は2,6-ジニトロ-4- メチルフェノールを表す。 禁止剤化合物の全濃度が同一である場合、AもしくはB
を単独で使用する場合と比較して、化合物A及びBの混
合物を使用した場合、スチレンの重合に対して明らかな
相乗禁止効果がみられた。実施例6 実施例3の操作を空気存在下で実施した場合、ポリスチ
レンはよりゆっくり形成し、実施例3で得られた同一の
重合体%(即ち0.33重量%)を得るのに必要とした
時間は2倍(45分ないし90分の範囲)であった。実施例7−9 実施例,1,3及び5の操作がスチレン中の禁止剤の全
濃度が100ppmとなるように禁止剤をわずか10.
0mgもしくは禁止剤の混合物10.0mgを使用して
繰り返す。これらの試験結果は以下の表に示される。 実施例No. 禁止剤* ppm 重合体%(重量%) 実施例9 に対する相対的 ポリマー量 対照 なし - 6.20 7.46 7 A 100 3.08 3.71 B 0 8 A + 50 0.50 0.60 B 50 9 A 0 B 100 0.83 1.00 * A はビス(1- オキシル-2,2,6,6- テトラメチルピペリ
ジン-4- イル) セバケートを表し B は2,6-ジニトロ-4- メチルフェノールを表す。 化合物A及びBの混合物が使用された場合、禁止剤化合
物の全濃度と同じAもしくはBを単独で使用する時と比
較して、明らかな相乗禁止効果がスチレンの重合に見ら
れた。実施例10 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)セバケート25ppmと,2,6
−ジニトロ−4−メチルフェノールを25ppm使用し
て120℃に於いて窒素雰囲気下で実施例1の実施が繰
り返される。45分加熱後、ポリスチレン量はわずか
1.64重量%であった。実施例11 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イルベンゼン100ppmと、1,3−ジニト
ロベンゼン100ppmを使用して120℃に於いて窒
素雰囲気下で実施例1の実施が繰り返される。45分加
熱後、ポリスチレン量はわずか2.20重量%であっ
た。実施例12 2,4,6−トリス−〔N−ブチル−N−(1−オキシ
ル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル〕−s−トリアジン100ppmと、4,6−ジニト
ロ−2−メチルフェノール100ppmを使用して12
0℃に於いて窒素雰囲気下で実施例1の実施が繰り返さ
れる。45分加熱後、ポリスチレン量はわずか0.16
重量%であった。実施例13 4,4’−エチレンビス−(1−オキシル−2,2,
6,6−テトラメチルピペリジン−3−オン)100p
pmと、2,6−ジニトロ−4−メチルフェノール10
0ppmを使用して120℃に於いて窒素雰囲気下で実
施例1の実施が繰り返される。45分加熱後、ポリスチ
レン量はわずか0.16重量%であった。実施例14 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−オール100ppmと、2−ニトロ−4−メチ
ルフェノール100ppmを使用して120℃に於いて
窒素雰囲気下で実施例1の実施が繰り返される。45分
加熱後、ポリスチレン量はわずか0.49重量%であっ
た。実施例15 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−オン50ppmと、2,4−ジニトロフェノー
ル50ppmを使用して120℃に於いて窒素雰囲気下
で実施例1の実施が繰り返される。45分加熱後、ポリ
スチレン量はわずか0.5重量%であった。実施例16 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン50ppmと、2,4,6−トリニトロフェノール
(ピクリン酸)50ppmを使用して120℃に於いて
窒素雰囲気下で実施例1の実施が繰り返される。45分
加熱後、ポリスチレン量はわずか0.3重量%であっ
た。実施例17 安定性立体障害ニトロキシル化合物と芳香族ニトロ化合
物の阻止有効量が、連続した蒸留単位中に於いてfeed s
tream を含有しているスチレンに添加された場合、該単
位のポリスチレンの形成が効果的に極小化、及び阻害さ
れる。
Claims (10)
- 【請求項1】(a)ビニル芳香族化合物、及び (b)該ビニル芳香族化合物の蒸留もしくは精製中の早
期重合を阻止するのに十分な阻止有効量の、 (i)成分(i)及び(ii)の全重量に基づいて、5
ないし95重量%の安定性立体障害ニトロキシル化合
物、及び (ii)成分(i)及び(ii)の全重量に基づいて、
95ないし5重量%の芳香族ニトロ化合物、からなる混
合物からなる組成物。 - 【請求項2】 成分(i)及び(ii)の量は、成分
(i)が10ないし90重量%でありまた成分(ii)
が90ないし10%である請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 成分(a)のビニル芳香族化合物がスチ
レン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニル
ベンゼン、スチレンスルホン酸、及び該化合物の構造異
性体、誘導体及びそれらの混合物からなる群から選択さ
れる請求項1記載の組成物。 - 【請求項4】 成分(i)の安定性立体障害ニトロキシ
ル化合物がジ−第三−ブチルニトロキシル、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−オール、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−オン、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イルアセテート、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イル2−エチルヘキサノエート、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イルステアレート、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イルベンゾエート、 1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イル4−第三−ブチルベンゾエート、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)コハク酸エステル、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)アジピン酸エステル、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)セバケート、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)n−ブチルマロン酸エステル、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)フタレート、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)イソフタレート、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)テレフタレート、 ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)ヘキサヒドロテレフタレート、 N,N’−ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テト
ラメチルピペリジン−4−イル)アジパミド、 N−(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)カプロラクタム、 N−(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−4−イル)ドデシルサクシンイミド、 2,4,6−トリス−〔N−ブチル−N−(1−オキシ
ル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル)−s−トリアジン、及び 4,4’−エチレンビス(1−オキシル−2,2,6,
6−テトラメチルピペラジン−3−オン)からなる群か
ら選択される請求項1記載の組成物。 - 【請求項5】 成分(i)の化合物がビス(1−オキシ
ル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル)セバケート、 2,4,6−トリス−〔N−ブチル−N−(1−オキシ
ル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル)−s−トリアジン、もしくは 4,4’−エチレンビス(1−オキシル−2,2,6,
6−テトラメチルピペラジン−3−オン)である請求項
4記載の組成物。 - 【請求項6】 成分(ii)の化合物が 1,3−ジニトロベンゼン 1,4−ジニトロベンゼン 2,6−ジニトロ−4−メチルフェノール 2−ニトロ−4−メチルフェノール 2,4−ジニトロ−1−ナフトール 2,4,6−トリニトロフェノール(ピクリン酸) 2,4−ジニトロ−6−メチルフェノール 2,4−ジニトロクロロベンゼン 2,4−ジニトロフェノール 2,4−ジニトロ−6−第二−ブチルフェノール 4−シアノ−2−ニトロフェノール、及び 3−ヨード−4−シアノ−5−ニトロフェノールからな
る群から選択される請求項1記載の組成物。 - 【請求項7】 ビニル芳香族化合物に、 (i)成分(i)及び(ii)の全重量に基づいて、5
ないし95重量%の安定性立体障害ニトロキシル化合
物、及び (ii)成分(i)及び(ii)の全重量に基づいて、
95ないし5重量%の芳香族ニトロ化合物からなる混合
物の該ビニル芳香族化合物の蒸留もしくは精製中の早期
重合を阻止するのに十分な阻止有効量を配合することか
らなる、蒸留もしくは精製中の該ビニル芳香族化合物の
早期重合を阻止する方法。 - 【請求項8】 ビニル芳香族化合物が50℃ないし15
0℃の温度に於いて蒸留もしくは精製される請求項7記
載の方法。 - 【請求項9】 成分(i)及び(ii)の混合物がビニ
ル芳香族化合物に連続的にもしくは断続的に蒸留もしく
は精製が起きる場所の上流に於いて添加される請求項7
記載の方法。 - 【請求項10】 成分(i)及び(ii)が別々に異な
る添加点に於いて蒸留もしくは精製が起きる場所より以
前にビニル芳香族化合物の加工流に添加される請求項7
記載の方法。
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