RU2737084C1 - Способ получения катализатора для полимеризации стирола - Google Patents

Способ получения катализатора для полимеризации стирола Download PDF

Info

Publication number
RU2737084C1
RU2737084C1 RU2020108418A RU2020108418A RU2737084C1 RU 2737084 C1 RU2737084 C1 RU 2737084C1 RU 2020108418 A RU2020108418 A RU 2020108418A RU 2020108418 A RU2020108418 A RU 2020108418A RU 2737084 C1 RU2737084 C1 RU 2737084C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
styrene
polymerization
catalyst
complex
temperature
Prior art date
Application number
RU2020108418A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Эхильевич Шмулевский
Петр Богданович Крайкивский
Виктория Владимировна Бочарова
Сергей Васильевич Аснашев
Original Assignee
Михаил Эхильевич Шмулевский
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 Михаил Эхильевич Шмулевский filed Critical Михаил Эхильевич Шмулевский
Priority to RU2020108418A priority Critical patent/RU2737084C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2737084C1 publication Critical patent/RU2737084C1/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
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • 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
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/24Phosphines, i.e. phosphorus bonded to only carbon atoms, or to both carbon and hydrogen atoms, including e.g. sp2-hybridised phosphorus compounds such as phosphabenzene, phosphole or anionic phospholide ligands
    • 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
    • B01J31/26Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
    • B01J31/28Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of the platinum group metals, iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04Mixing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F15/00Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
    • C07F15/04Nickel compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области получения металлокомплексного катализатора на основе имино-амидного π-аллильного комплекса никеля, активного в полимеризации стирола, в промышленных масштабах. Способ получения катализатора для полимеризации стирола заключается во взаимодействии имино-амидного π-аллильного комплекса C18H18N2Ni с трибутилфосфином и стиролом в мольном отношении Ni:Р:стирол=1:1:100 соответственно, при этом процесс ведут в растворителе-толуоле при температуре 20-25°С. Технический результат заключается в получении активного катализатора полимеризации стирола, не чувствительного к присутствию воздуха и влаги. 2 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к области получения металлокомплексного катализатора на основе имино-амидного π-аллильного комплекса никеля, активного в полимеризации стирола в промышленных масштабах.
Полимеризация олефинов и их производных является важнейшим промышленным процессом. Одним из ключевых мономеров современной промышленной химии является стирол. Полистиролы с различными молекулярно-массовыми характеристиками широко востребованы в производстве конструкционных и строительных материалов. В связи с этим, задача по разработке новых катализаторов полимеризационных превращений стирола не теряет своей актуальности.
В [RU 2129043 C1] описан способ получения катализатора для олигомеризации стирола на основе карбоксилатов палладия общей формулы Pd(OCOR)2, третичных фосфинов PR3 и эфирата трифтоида бора BF3OEt2 [RU 2129043 C1]. Катализатор позволяет олигомеризовать стирол с конверсией стирола в олигомеры до 1,45⋅105 - молей стирола на г-ат Pd.
В [RU 2290995] описан способ получения катализатора для олигомеризации стирола на основе тетрафторборатацетилацетонатобис(триарилфосфин) палладия с конверсией стирола в олигомеры до 153000 моль стирола на г-ат Pd. Ограничивающим фактором промышленного применения описанных способов является стоимость палладия, его токсичность а также высокие требования предлагаемых каталитических систем к инертности среды - все процессы проводятся в атмосфере аргона, а также сложность аппаратурного оформления.
С точки зрения уменьшения стоимости катализатора перспективными являются каталитические системы на основе никеля. В [Сараев В.В., Крайкивский П.Б., Анненков В.В., Вильмс А.И., Матвеев Д.А., Даниловцева Е.Н., Ермакова Т.Г., Кузнецова Н.П., Ламмертсма К. Катионные комплексы одновалентного никеля - катализаторы полимеризации стирола // Кинетика и катализ. 2005, т. 46, N 5, с. 757-763.] описан катализатор на основе индивидуального комплекса [Ni(PPh3)3]BF4. Система проявляет высокую активность в полимеризации стирола, обеспечивает узкое молекулярно-массовое распределение (далее ММР) в полимере. При формировании описанных никелевых систем используется высококоррозионный компонент - эфират трифторида бора и все процессы, включая полимеризацию очень чувствительны к чистоте компонентов и инертности среды, т.е. они не стабильны в обычных условиях, что ограничивает применение системы в промышленных масштабах.
Одним из приемов повышения стабильности металлокомплексных катализаторов является применение бидентантных лигандов, например дииминовых [M.S. Brookhart, L.K. Johnson, C.M. Killian, S.D. Arthur, J. Feldman, E.F. McCord, S.J. McLain, K.A. Kreutzer, A.M.A. Bennett, E.B. Coughlin, S.D. Ittel, A. Parthasarathy, D.J. Tempel, DuPont. WO 9623010 (1995)., S.D. Ittel, L.K. Johnson, M. Brookhart, Chem. Rev. 100 (2000) 1169-1203.].
Ближайшим известным решением по технической сущности является способ получения имино-амидных π-аллильных комплексов никеля путем взаимодействия Ni(allyl)2 с дииминовыми лигандами в молярных соотношениях 1:1 [RU 2423374 C2]. Процесс ведут в среде растворителя-диэтиловом эфире, тетрагидрофуране или толуоле при температуре от -30 до 0°С. В качестве дииминового лиганда используется фенантролин. В процессе реакции получают индивидуальное соединение - имино-амидный π-аллильный комплекс состава C18H18N2Ni. Состав и структура комплекса надежно идентифицированы авторами методами элементного анализа, ЯМР-спектроскопии, ИК-спектроскопии, МАСС-спектрометрии и рентгеноструктурного анализа.
Полученный комплекс стабилен, но каталитически не активен, в том числе и в полимеризации стирола.
Задача предлагаемого изобретения направлена на создание активного катализатора для полимеризации стирола на основе вышеуказанного стабильного имино-амидного π-аллильного комплекса никеля.
Технический результат-получение активного катализатора полимеризации стирола, не чувствительного к присутствию воздуха и влаги.
Технический результат достигается предлагаемым способом получения катализатора для полимеризации стирола путем взаимодействия имино-амидного π-аллильного комплекса C18H18N2Ni с трибутилфосфином и стиролом в мольном отношении Ni:Р:стирол=1:1:100 соответственно, процесс ведут в растворителе-толуоле при температуре 20-25°С.
Пример 1.
Способ приготовления катализатора.
В трехгорлую колбу объемом 2 литра, снабженную перемешивающим устройством при температуре 20-25°С в атмосфере азота вносят 660 грамм толуола, 323 грамма (3,1 моль) стирола. Полученнуый раствор перемешивают 2-5 минут, после чего одномоментно добавляют 6,3 грамма (0,031 моль) трибутилфосфина и перемешивают 5 минут. К полученному раствору одномоментно добавляют 10 грамм (0,031 моль) имино-амидного π-аллильного комплекса C18H18N2Ni и перемешивают в течение 1 часа. Полученный катализатор хранят в атмосфере азота при температуре -18°С не более 10 суток.
Аналогично готовят катализаторы при различных мольных соотношениях Ni:P.
Пример 2.
Используют катализатор, приготовленный по примеру 1.
Полимеризацию стирола проводят следующим образом:
В металлическую бочку объемом 200 литров заливают 140 кг стирола по ГОСТ 10003, температура стирола должна быть в пределах от +25 до +35°С. Температура окружающей среды должна быть от +10 до +40°С. Затем при помощи шприца с иглой длинной 120 см в придонную область бочки вводят 10 мл катализатора и бочку закрывают штатной пробкой. Полимеризация стирола протекает в течении 36 часов при естественном охлаждении. Во время реакции температура реакционной массы увеличивается до 66-72°С, достигая максимума через 24-28 часов после начала реакции, а затем падает и к 34-36 часу составляет 50-60°С. Конверсия стирола в полистирол составляет 92-97%.
Пример 3.
Используют катализатор, приготовленный по примеру 1.
Полимеризацию стирола проводят следующим образом:
В металлическую бочку объемом 200 литров заливают 140 кг стирола по ГОСТ 10003, температура стирола должна быть в пределах от 0 до +20°С. Температура окружающей среды должна быть от 0 до +20°С. Затем при помощи шприца с иглой длинной 120 см придонную область бочки вводят 25 мл катализатора и бочку закрывают штатной пробкой. Полимеризация стирола протекает в течении 36 часов при естественном охлаждении. Во время реакции температура реакционной массы увеличивается до 62-72°С, достигая максимума через 24-28 часов после начала реакции, а затем падает и к 34-36 часу составляет 30-40°С. Конверсия стирола в полистирол составляет 92-95%.
Пример 4.
Используют катализатор, приготовленный по примеру 1.
Полимеризацию стирола проводят следующим образом:
В металлическую бочку объемом 200 литров заливают 140 кг стирола по ГОСТ 10003, температура стирола должна быть в пределах от -5 до +15°С. Температура окружающей среды должна быть от -10 до +15°С. Затем при помощи шприца с иглой длинной 120 см в придонную область бочки вводят 40 мл катализатора и бочку закрывают штатной пробкой. Во время реакции температура реакционной массы увеличивается до 42-60°С, достигая максимума через 30-36 часов после начала реакции. При достижении температуры в бочке 40-60°С в бочку при помощи шприца с иглой длинной 120 см придонную область бочки дополнительно вводят 5 мл катализатора. Реакция низкомолекулярной полимеризации стирола заканчивается через 48 часов, при этом к концу реакции температура в бочке составляет 5-15°С, в зависимости от температуры окружающей среды. Конверсия стирола в низкомолекулярный полистирол составляет 88-92%.
Оптимальное соотношение Ni:P для достижения максимальной конверсии стирола при различных температурных условиях приведены в таблице 1. Молекулярно-массовые характеристики полученного в примерах 2-4 полистирола приведены в таблице 2.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Описанный катализатор позволяет проводить промышленную полимеризацию стирола в широком интервале температур непосредственно в бочкотаре, что позволяет исключить транспортировку стирола как вещества 3-го класса опасности, с целью предотвращения экологических катастроф.

Claims (1)

  1. Способ получения катализатора для полимеризации стирола путем взаимодействия имино-амидного π-аллильного комплекса C18H18N2Ni с трибутилфосфином и стиролом в мольном отношении Ni:Р:стирол=1:1:100 соответственно, процесс ведут в растворителе-толуоле при температуре 20-25°С.
RU2020108418A 2020-02-26 2020-02-26 Способ получения катализатора для полимеризации стирола RU2737084C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020108418A RU2737084C1 (ru) 2020-02-26 2020-02-26 Способ получения катализатора для полимеризации стирола

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020108418A RU2737084C1 (ru) 2020-02-26 2020-02-26 Способ получения катализатора для полимеризации стирола

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737084C1 true RU2737084C1 (ru) 2020-11-24

Family

ID=73543722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020108418A RU2737084C1 (ru) 2020-02-26 2020-02-26 Способ получения катализатора для полимеризации стирола

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737084C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996023010A2 (en) * 1995-01-24 1996-08-01 E.I. Du Pont De Nemours And Company α-OLEFINS AND OLEFIN POLYMERS AND PROCESSES THEREFOR
RU2129043C1 (ru) * 1996-07-02 1999-04-20 Иркутский государственный университет Способ получения катализатора для олигомеризации стирола
RU2141382C1 (ru) * 1998-06-08 1999-11-20 Государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт синтетического каучука им.акад.С.В.Лебедева Способ получения катализатора полимеризации и сополимеризации ненасыщенных углеводородов
US6255244B1 (en) * 1998-09-14 2001-07-03 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. Polymerization catalysts for olefinic and styrenic monomer and polymer production method
RU2233291C2 (ru) * 1998-07-10 2004-07-27 Юнивейшн Технолоджиз Ллс Каталитическая композиция и способы ее приготовления и применения в процессе полимеризации
RU2290995C1 (ru) * 2005-08-09 2007-01-10 ГОУ ВПО Иркутский государственный университет Способ получения катализатора для олигомеризации стирола
RU2423374C2 (ru) * 2009-10-07 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМИНО-АМИДНЫХ π-АЛЛИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ НИКЕЛЯ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996023010A2 (en) * 1995-01-24 1996-08-01 E.I. Du Pont De Nemours And Company α-OLEFINS AND OLEFIN POLYMERS AND PROCESSES THEREFOR
RU2129043C1 (ru) * 1996-07-02 1999-04-20 Иркутский государственный университет Способ получения катализатора для олигомеризации стирола
RU2141382C1 (ru) * 1998-06-08 1999-11-20 Государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт синтетического каучука им.акад.С.В.Лебедева Способ получения катализатора полимеризации и сополимеризации ненасыщенных углеводородов
RU2233291C2 (ru) * 1998-07-10 2004-07-27 Юнивейшн Технолоджиз Ллс Каталитическая композиция и способы ее приготовления и применения в процессе полимеризации
US6255244B1 (en) * 1998-09-14 2001-07-03 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. Polymerization catalysts for olefinic and styrenic monomer and polymer production method
RU2290995C1 (ru) * 2005-08-09 2007-01-10 ГОУ ВПО Иркутский государственный университет Способ получения катализатора для олигомеризации стирола
RU2423374C2 (ru) * 2009-10-07 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМИНО-АМИДНЫХ π-АЛЛИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ НИКЕЛЯ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Svejda et al. Ethylene oligomerization and propylene dimerization using cationic (α-diimine) nickel (II) catalysts
US2734889A (en) Process for the polymerization of form-
Zhang et al. Synthesis, characterization, and ethylene polymerization behavior of 8-(nitroarylamino)-5, 6, 7-trihydroquinolylnickel dichlorides: Influence of the nitro group and impurities on catalytic activity
Xiao et al. Dichlorocobalt (II) complexes ligated by bidentate 8-(benzoimidazol-2-yl) quinolines: synthesis, characterization, and catalytic behavior toward ethylene
Han et al. Synthesis of binuclear phenoxyimino organoaluminum complexes and their use as the catalyst precursors for efficient ring-opening polymerisation of ε-caprolactone
Karmel et al. Mixed imidazolin-2-iminato–Cp* thorium (IV) complexes: Synthesis and reactivity toward oxygen-containing substrates
CN109053818A (zh) 用于乙烯聚合的氟化的含有邻位二苯甲基取代的α-二亚胺镍(Ⅱ)配合物的制备
DD299442A5 (de) Chromverbindungen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
Dawans et al. Bis (π-allylnickel haloacetates)
Roesky Bulky amido ligands in rare earth chemistry—syntheses, structures, and catalysis
JPH0662483B2 (ja) 1―オキソ―1,2,3,4―テトラハイドロナフタレンの製造方法
RU2737084C1 (ru) Способ получения катализатора для полимеризации стирола
CN102451758A (zh) 乙烯四聚催化剂、其制备和应用
WO2017054321A1 (zh) 由乙二醇单甲醚直接制备乙二醇二甲醚并联产乙二醇的方法
CN109879992A (zh) 一种对位含苯基α-二亚胺镍(Ⅱ)配合物在催化3-庚稀链行走聚合中的应用
Yamamoto et al. Carbon-oxygen bond cleavage of esters promoted by tetrakis (triphenylphosphine) hydridorhodium and tetrakis (triphenylphosphine) dihydridoruthenium
CA1045640A (en) Selective hydrogenation of cyclopentadiene
CN109956979B (zh) 耐热不对称α-二亚胺镍烯烃催化剂及其制备方法和应用
Kong et al. Ethylene dimerization and oligomerization using bis (phosphino) boryl supported Ni complexes
Chisholm et al. Hexakis (neopentoxy) dimolybdenum. Preparation, characterization, and reactions with Lewis bases and carbon dioxide
Gomes et al. First examples of neutral and cationic indenyl nickel (II) complexes bearing arsine or stibine ligands: highly active catalysts for the oligomerisation of styrene
RU2641690C2 (ru) Способ полимеризации норборнена в присутствии анилиновых комплексов палладия
KR102478692B1 (ko) 올레핀 중합 촉매 및 올레핀 올리고머의 제조 방법
Shmidt et al. Functions of organoaluminum and proton donor compounds in the formation and functioning of nanosized Ziegler-type nickel-containing hydrogenation catalysts
US5395811A (en) Highly active π-allylnickel-based polymerization initiators