用于环氧化物单体聚合的锌催化剂/添加剂系统的制作方法_3

文档序号:9924863阅读:来源:国知局
或包含脂肪族和芳香族部分的混合脂肪族/芳香 族醇。更优选地,所述醇(通常一元醇)是烧醇(其可W是直链或分支链的)并且甚至更优选 地是包含1至20个碳原子并且最优选地4至12个碳原子的烧醇。烧醇的说明性实例包括甲 醇、乙醇、1-丙醇(正丙醇、2-丙醇(异丙醇)、1-下醇(正下醇)、2-下醇(仲下醇)、2-甲基-1-丙醇(异下醇)、2-甲基-2-丙醇(叔下醇、2-乙基己醇W及辛醇。
[0060] 催化剂添加剂(b)可W包含单个醇(ii)或不同醇(ii)的混合物。除了金属化合物 (i)之外,催化剂组合物(b)中所用的醇(ii)可W与衍生金属化合物(i)的醇化物配位体的 醇相同。然而,醇(i i)与金属化合物(i)的醇化物配位体相对应并非强制性的。
[0061] 对于本发明来说,醇(ii)是否W及如何结合至金属化合物Q)/金属化合物(i)的 金属并非必需的。在一些情况下,醇(i i)与金属化合物(i)形成加合物。金属醇化物(b 1)的 多种醇加合物是市售的。在其它实施例中,醇(ii)添加至金属化合物(i)中W变成催化剂添 加剂(b)的组分。醇(ii)还可W通过添加水至金属化合物(i) W与金属化合物的部分醇化物 配位体(通常金属醇化物(bl))反应而当场形成。
[0062] Zn醇盐催化剂(a)可W连同催化剂添加剂(b)-起用于使环氧化物聚合的常规方 法中,通常用于悬浮聚合方法中。本发明的新颖催化剂配制品适用于实现含有由两个碳原 子和一个氧原子组成的环状基团的环氧化物单体的聚合。通常,运些环氧化物单体可W通 过下式来表征:
[0063]
[0064] 其中各Ri可W独立地是氨、面芳基或不含締系和烘系不饱和度的控基,如烷基、芳 基、环烷基、芳烷基或烧芳基。另外,两个Ri变量连同环氧基碳原子(即环氧基的碳原子)一 起可W表示含有4至10个碳原子、优选地4至8个碳原子的饱和环脂肪族控核,例如衍生自环 烧控、经烷基取代的环烧控、环下烧、环戊烧、环己烧、环庚烧、环辛烧、甲基环戊烧或戊基环 己烧的饱和环脂肪族控核。说明性Ri基团尤其包括甲基、乙基、丙基、下基、异下基、己基、异 己基、3-丙基庚基、十二烷基、十八烷基、苯基、面苯基、氯苯基、漠苯基、苯甲基、甲苯基、乙 基苯基、下基苯基、苯乙基、苯丙基、环戊基、环己基、2-甲基环己基W及环庚基。
[0065] 单个环氧化物单体或至少两种不同环氧化物单体的混合物可W用作单体进料。广 泛范围的环氧化物单体可W用于聚合方法并且代表性环氧化物单体包括例如环氧乙烧、环 氧丙烷、1,2-环氧下烧、2,3-环氧下烧、环氧戊烧、环氧己烧、2,3-环氧庚烧、环氧壬烧、5-下 基-3,4-环氧辛烧、1,2-环氧十二烧、1,2-环氧十六烧、1,2-环氧十八烧、5-苯甲基-2,3-环 氧庚烧、4-环-己基-2,3-环氧戊烧、环氧氯苯乙烧、环氧苯乙烧、邻、间和对乙基环氧苯乙 烧、缩水甘油基苯、氧杂双环烧控和经烷基取代的氧杂双环烧控,例如7-氧杂双环[4.1.0] 庚烧、氧杂双环[3.1.0]己烧、4-丙基-7-氧杂双环[4.1.0]庚烧W及3-戊基-6-氧杂双环 [3.1.0]己烧。]
[0066] 环氧化物单体优选地是环氧烧控,更优选地是具有2至20个碳原子的环氧烧控,如 环氧乙烧、环氧丙烷、1,2-环氧-下烧或2,3-环氧下烧。最优选的单体是环氧乙烧。在使环氧 乙烧聚合时,经由悬浮聚合途径达到突出的结果。
[0067] 如本文所用的"环氧烧控、优选地是环氧乙烧的聚合"通常不涵盖如由尺寸排阻色 谱测定的重量平均分子量小于30,000的寡聚物(如聚乙二醇和其单酸和二酸)的制备。因 此,术语"环氧烧控、优选地是环氧乙烧的聚合"通常意指如由尺寸排阻色谱测定的重量平 均分子量是至少30,000、更优选地是至少50,000并且最优选地是至少80,000的聚(环氧烧 控)、优选地是聚(环氧乙烧)的制备。
[0068] 进一步理解促进环氧化物单体聚合的催化活性物质可能在结构上不同于Zn催化 剂(a)的Zn化合物和金属化合物(i),因为其在添加至聚合反应的起始物质之前存在于本发 明催化剂配制品中。在反应系统中,Zn催化剂(a)的化化合物和/或金属化合物(i)可W与有 意(例如任选的质子化醇(ii))或无意(如痕量水,W形成部分水解的醇盐/醇化物)存在的 其它组分反应W产生催化活性物质。
[0069] Zn催化剂(a)、金属化合物(i)和任选的醇(ii)添加至反应系统的次序不是必需 的。Zn催化剂(a)、金属化合物(i)和任选的醇(ii)可W在添加至反应系统之前预混合W形 成催化剂配制品,或其可W分开(相继或其中的至少两个同时)添加。连续或半连续的添加 Zn催化剂(a)、金属化合物(i)和任选的醇(ii)中的一个或两个或全部也是可能的。
[0070] Zn催化剂(a)和金属化合物(i)添加至反应系统中的形式也不是关键。通常,Zn催 化剂(a)是采用可W直接由催化剂制备或通过将固体化催化剂(a)溶解或分散于适当溶剂 中所获得的溶液或悬浮液形式引入。适合的溶剂包括脂肪族控,如异戊烧、己烧、辛烧、癸烧 或十二烧。通常,金属化合物(i)是采用可W直接由催化剂制备或通过将固体金属化合物 (i)溶解或分散于适当溶剂中所获得的溶液或悬浮液形式引入。同样,适合的溶剂包括脂肪 族控,如异戊烧、己烧、辛烧、癸烧或十二烧。
[0071] 在典型实施例中,Zn催化剂(a)(包括Zn化合物(al)、(a2)和(曰3) W及先前提及的 优选实施例)是W每10至100,OOOmol环氧化物单体提供Imol Zn、优选地每10至50,OOOmol 环氧化物单体Imol Zn、更优选地每100至20,OOOmol环氧化物单体Imol Zn、甚至更优选地 每200至10 ,OOOmol环氧化物单体Imol Zn并且最优选地每250至5 ,OOOmol环氧化物单体 Imol化或每250至2,500mol环氧化物单体Imol化的量用于环氧化物单体(如环氧乙烧)的 寧厶 來口 O
[0072] 金属化合物(i)(包括金属化合物(b 1)和(b2) W及先前提及的优选实施例)优选地 是W提供在0.01:1至20:1、更优选地0.05:1至15:1、甚至更优选地0.05:1至10:1、最优选地 0.05:1至8:1或0.1:1至8:1的范围内的金属化合物(i)的金属与化催化剂(a)(包括化化合 物(al)、(a2)和(曰3) W及先前提及的优选实施例)的Zn的摩尔比的量使用。
[0073] 当醇(ii)连同金属化合物(i) 一起用作催化剂添加剂(b)时,所述醇优选地是W提 供在0.0 l: 1至5:1、更优选地0.05:1至2:1并且最优选地0.1:1至0.5:1的范围内的醇(ii)与 金属化合物(i)的金属的摩尔比的量使用。
[0074] 因此,催化剂配制品的优选实施例包含实现W上比率的相对量的Zn催化剂(a)和 催化剂添加剂(b),即提供在0.0 l: 1至20:1、更优选地0.05:1至15:1、甚至更优选地0.05:1 至10:1、最优选地0.05:1至8:1或0.1:1至8:1的范围内的金属化合物(i)的金属与化催化剂 (a)的化的摩尔比的量的化催化剂(a)和金属化合物(i),W及提供在0至5:1、优选地0.Ol: 1 至5 :1、更优选地0.05 :1至2 :1并且最优选地0.1:1至1:1的范围内的醇(ii)与金属化合物 (i)的金属的摩尔比的量的醇(ii)。
[0075] 聚合反应可W历经宽的溫度范围来进行。聚合溫度可W在-50至150°C的范围内并 且取决于多种因素,如所用环氧化物单体的性质、所用特定催化剂和催化剂的浓度。典型溫 度范围是0至150°C。对于颗粒状聚(环氧乙烧)的制备,低于70°C的反应溫度是优选的。尽管 颗粒状聚(环氧乙烧)可W在约65至70°C的反应溫度下制备,但是聚(环氧乙烧)产物往往会 积聚在反应设备的内表面上。因此,用于制备颗粒状聚(环氧乙烧)的反应溫度优选地在-30 至65°C并且更优选地0至60°C的范围内。
[0076] 压力条件不受特定限制并且可W通过聚合反应的溫度、惰性稀释剂和单体的蒸气 压W及引入反应器中的惰性气体(例如氮气)的压力来调节。
[0077] -般,反应时间将根据操作溫度、所用环氧化物氧化物试剂的性质、特定催化剂组 合和所用浓度、惰性稀释剂的使用W及其它因素而改变。聚合时间可W运行数分钟至数天, 取决于所用条件。优选的时间是1至10小时。
[0078] 当使含有两种不同环氧化物单体的混合物聚合时,所述环氧化物的比例可W在整 个范围内变化。
[0079] 聚合反应优选地在液相中进行。通常,聚合反应在惰性气氛(例如氮气)下进行。在 基本上无水的条件下实现聚合方法也是非常合乎需要的。应避免可能存在于环氧化物进料 和/或反应设备中的杂质,如水、醒、二氧化碳和氧气。本发明的聚合物可W经由本体聚合、 悬浮聚合或溶液聚合途径来制备,悬浮聚合是优选的。
[0080] 聚合反应可W在惰性有机稀释剂存在下进行,如芳香族控,苯、甲苯、二甲苯、乙苯 和氯苯;各种氧化有机化合物,如苯甲酸、乙二醇、丙二醇和二乙二醇的二甲基和二乙基酸; 通常液态饱和控,包括开链、环状和经烷基取代的环状饱和控,如戊烧(例如异戊烧)、己烧、 庚烧、辛烧、各种通常液态石油控馈分、环己烧、烷基环己烧和十氨糞。
[0081 ] 环氧乙烧在溶剂中的典型初始浓度范围介于0.3至3M、优选地0.3至2.5M、更优选 地0.4至2M并且最优选地0.5至1.5M(未考虑系统中环氧乙烧的蒸气-液体平衡)。所属领域 的技术人员认识到,环氧乙烧聚合极其放热,并且从业者必须在确定运行条件时考虑排热 (或溫度控制)。初始浓度可W通过在催化剂添加之前添加环氧乙烧预装料或通过在催化剂 引入至稀释剂之后的环氧乙烧装料来达到。
[0082] 悬浮聚合可W采用分批、半连续或连续法形式来进行。
[0083] 聚合反应的各单个组分,即环氧化物单体、Zn催化剂(a)、金属化合物(i)、任选的 醇(ii)和稀释剂(如果使用),可W按任何可实行的次序添加至聚合系统中,因为引入的顺 序对于本发明不是关键。然而,Zn催化剂(a)和单体应在催化剂添加剂组分(b)添加之前引 入,因为某一部分产物将可能不受催化剂添加剂(b)的作用影响。催化剂或添加剂在稀释剂 之前添加至反应器中也可能是不当的,因为运些试剂一旦已接触反应器壁就可能难W分 散。
[0084] 本发明提
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