КОМПОЗИЦИЯ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ АМИНА И НИТРОКСИДА ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ИНГИБИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ СТИРОЛА И СПОСОБ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
COMPOSITION OF ADDITIVES BASED ON AMINE AND NITROXIDE FOR CONTROL AND INHIBITION OF POLYMERIZATION OF STYRENE AND METHOD OF ITS USE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композиции добавки на основе амина и нитроксида для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, отличающейся тем, что ароматический виниловый мономер включает стирол.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к использованию композиции добавки на основе амина и нитроксида по настоящему изобретению для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения композиции добавки на основе амина и нитроксида по настоящему изобретению для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования композиции добавки на основе амина и нитроксида по настоящему изобретению.
Предпосылки изобретения
Полимеризация ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, в процессе обработки очень важна, поскольку она приводит к образованию нежелательных полимеров и в результате к потере выхода конечного продукта и делает процесс неэкономичным.
Имеются сообщения об использовании в данной области ингибиторов и замедлителей, а также их комбинации для решения проблемы полимеризации стирола.
Проблема использования только ингибиторов состоит в том, что их нужно добавлять непрерывно или через равные интервалы, потому что после их расходования полимеризация начнется снова.
Проблема использования только замедлителей состоит в том, что они не очень эффективны для снижения полимеризации стирола до уровня существенного ингибирования или до приемлемого уровня ингибирования.
В прототипе [США 5254760 (USʹ760)] описано ингибирование полимеризации виниловых мономеров путем использования комбинации нитроксидов (т.е. нитроксильных соединений), включающих 1 оксил-2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол (4НТ), и ароматических нитросоединений, включающих динитро-бутилфенол [re abstract, Col. 3, lines 26-32; Col. 4, lines 1-2, 12 of USʹ760- ссылаясь на резюме, Кол. 3, строки 26-32; Кол. 4, строки 1-2, 12, USʹ760] в качестве ингибитора полимеризации.
В USʹ760 представлены сведения об использовании комбинации нитроксидного (т.е. нитроксильного) соединения и ароматического нитросоединения. В USʹ760 представлены сведения против использования любого из нитроксидного (т.е. нитроксильного) соединения или ароматического нитросоединения [Re Col. 5, lines 50-56; Col. 6, lines 10-14 and 42-46; Col. 7, lines 36-41 of USʹ760 - ссылаясь на Кол. 5, строки 50-56; Кол. 6, строки 10-14 и 42-46; Кол. 7, строки 36-41, USʹ760].
Однако ароматические нитросоединения, включающие DNBP, нужно использовать в больших количествах и/или они также известны своей токсичной природой по воздействию на человека [re Col. 1, lines 64-68 of USʹ760- ссылаясь на Кол. 1, строки 64-68, USʹ760].
Следовательно, в настоящее время перед отраслью стоит цель создать композицию добавки, в которой ароматические нитросоединения можно исключить. Любые усилия, предпринимаемые, чтобы избежать потребления ароматических нитросоединений, приведут к уменьшению проблемы, стоящей перед отраслью.
Необходимость изобретения
Таким образом, все еще существует потребность в эффективной композиции добавки и способе ее использования и получения, а также способе контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров путем использования указанной композиции, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также не содержит ароматических нитросоединений.
Задача, стоящая перед изобретением
Таким образом, целью настоящего изобретения является решение описанных выше имеющихся промышленных проблем путем разработки эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также не содержит ароматических нитросоединений.
Помимо указанной выше цели, настоящее изобретение также направлено на создание эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также содержит сниженное или минимизированное количество нитроксидных (то есть нитроксильных) соединений.
Цели изобретения
Соответственно, главной целью настоящего изобретения является создание эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также не содержит ароматических нитросоединений.
Другой главной целью настоящего изобретения является создание эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки не только применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, но также содержит сниженное или минимизированное количество нитроксидных (то есть нитроксильных) соединений.
Кроме того, целью настоящего изобретения является создание эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки содержит сниженное или минимизированное количество одного или нескольких нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и не содержит ароматических нитросоединений, и по-прежнему применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и по-прежнему требуется в относительно низкой дозировке по сравнению с дозировкой только нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений для достижения такого же или лучшего приемлемого уровня контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол.
Кроме того, целью настоящего изобретения является создание эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки содержит один или несколько из аминов и сниженное или минимизированное количество одного или нескольких из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений и не содержит ароматических нитросоединений, и по-прежнему применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и по-прежнему требуется в относительно низкой дозировке по сравнению с дозировкой только нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений для достижения такого же или лучшего приемлемого уровня контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и отличающейся тем, что амин представляет собой алифатический амин.
Целью настоящего изобретения, в частности, является создание эффективной композиции добавки и способа ее использования и получения, а также способа контроля и ингибирования полимеризации виниловых ароматических мономеров, отличающейся тем, что композиция добавки содержит один или несколько из аминов и сниженное или минимизированное количество одного или нескольких из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и не содержит ароматических нитросоединений, и по-прежнему применима для существенного контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и по-прежнему требуется в относительно низкой дозировке по сравнению с дозировкой только нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений для достижения такого же или лучшего приемлемого уровня контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, и отличающейся тем, что амин представляет собой алифатический амин, который выбирают из группы, содержащей третичные амины, вторичные амины и первичные амины, предпочтительно амин является третичным амином, и, следовательно, композиция по настоящему изобретению не только экономичная, но и экологически чистая.
Целью настоящего изобретения также является улучшение рабочих характеристик нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений в более широком диапазоне температуры, включающем более высокие значения температуры и в присутствии воздуха, отличающейся тем, что композиция дополнительно содержит один или несколько алифатических аминов.
Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего описания в сочетании с примерами, которые не предполагают ограничения объема настоящего изобретения.
Описание и предпочтительные варианты осуществления изобретения
В целях решения вышеописанных проблем прототипа и достижения вышеописанных целей настоящего изобретения, автором изобретения установлено, что при добавлении алифатического амина к композиции, состоящей из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений даже без ароматических нитросоединений, не только существенно повышается эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации, но, как ни удивительно и неожиданно, также контролируется и ингибируется полимеризация ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, до приемлемого уровня при существенно сниженной дозировке композиции, содержащей один или несколько из нитроксидных соединений и одно или несколько из соединений алифатического амина, что делает композицию экономичной, а также экологически чистой.
В целях решения вышеописанных проблем прототипа и достижения вышеописанных целей настоящего изобретения, автором изобретения установлено, что при добавлении одного или нескольких из алифатических третичных аминов или алифатических третичных аминов, содержащих одну или несколько гидроксильных групп, или одного или нескольких из вторичных аминов, или одного или нескольких из первичных аминов, или их смеси к композиции, состоящей из одного или нескольких из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений без ароматических нитросоединений, не только существенно повышается эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации, но, как ни удивительно и неожиданно, также контролируется и ингибируется полимеризация ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, до приемлемого уровня при существенно сниженных дозировках композиции, содержащей нитроксидные соединения и соединения алифатического амина, что делает композицию экономичной, а также экологически чистой.
Соответственно, настоящее изобретение относится к композиции добавки для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, содержащей:
(а) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризующейся тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) алифатических аминов, выбранных из группы, содержащей третичные амины, вторичные амины и первичные амины, предпочтительно амин представляет собой третичный амин.
Соответственно, в одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к композиции добавки для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, содержащей:
(a) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризующейся тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) третичных аминов.
Соответственно, в другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к композиции добавки для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, содержащей:
(a) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений, и характеризующейся тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) аминов, выбранных из группы, состоящей из первичных аминов и вторичных аминов.
В соответствии с настоящим изобретением алифатический амин представляет собой алифатический третичный амин, который содержит одну или несколько гидроксильных групп в алкильной цепи третичного амина, предпочтительно содержит три гидроксильные группы в алкильной цепи третичного амина, более предпочтительно гидроксильные группы являются гидроксиалкильными группами.
В соответствии с одним из наиболее предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный амин представляет собой гидроксилалкильный третичный амин.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный амин представляет собой обработанный этиленоксидом амин.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный амин представляет собой обработанный пропиленоксидом амин.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный амин представляет собой третичный алкиламин.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный амин представляет собой смесь одного или нескольких из гидроксилалкильных третичных аминов, обработанных этиленоксидом аминов, обработанных пропиленоксидом аминов, третичных алкиламинов.
В соответствии с одним из наиболее предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный гидроксилалкильный третичный амин представляет собой трис(2-гидроксипропил) амин (TIPA).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный обработанный этиленоксидом амин представляет собой N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин) (THEED).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный обработанный этиленоксидом амин представляет собой N,N,Nʹ,Nʹ- тетракис (2-гидроксипропил) этилен-диамин) (Quadrol).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный гидроксилалкильный третичный амин представляет собой триэтаноламин (TEA).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный третичный алкиламин представляет собой трис[N-бутиламин] (ТВА).
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанный первичный амин выбирают из группы, содержащей гидроксилалкильный первичный амин и алкильный первичный амин.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанный вторичный амин представляет собой алкильный вторичный амин.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанный гидроксилалкильный первичный амин представляет собой моноэтаноламин (MEA).
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанный алкильный первичный амин представляет собой октиламин (OA).
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанный алкильный вторичный амин представляет собой дибутиламин (DBA).
Было установлено, что, когда композиция по настоящему изобретению содержит один или несколько из указанных аминов, эффективность нитроксидных соединений по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, как ни удивительно и неожиданно, существенно повышается до приемлемого уровня и также при существенно сниженных дозировках ароматических нитроксидных соединений и также без ароматических нитросоединений, что делает композицию по настоящему изобретению относительно более экономичной и экологически чистой.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция по настоящему изобретению содержит:
a) примерно от 40 до 99,75% мас. I) указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и
b) примерно от 0,25 до примерно 60% мас. II) указанных аминов или их смесь.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения композицию по настоящему изобретению добавляют к потоку, содержащему ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, в количестве, варьирующимся от примерно 0,01 ppm [частей на миллион] до примерно 2000 ppm, предпочтительно от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm по массе потока мономера, включающего стирол.
В соответствии с настоящим изобретением нитроксидное (или нитроксильное) соединение выбирают из группы, содержащей ди-трет-бутилнитроксил, 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин, 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ол, 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-он и их производные; и ди-нитроксиды и производные, содержащие бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацат, бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)сукцинат, бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)адипат и их смесь.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения нитроксидное (или нитроксильное) соединение выбирают из группы, содержащей бис(1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ил)себацат и 1 оксил-2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол или 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил (или 4 Гидрокси Темпо или 4НТ) и их смесь.
В соответствии с наиболее предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения нитроксидное (или нитроксильное) соединение представляет собой 1-оксил- 2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол (или 4 Гидрокси Темпо или 4НТ).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, композиция по настоящему изобретению не содержит ароматического нитросоединения.
Соответственно, в другом варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу использования композиции на основе амина и нитроксида по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что поток, содержащий ароматический виниловый мономер, включающий стирол, обрабатывают композицией добавки, содержащей один или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений и один или несколько из указанных аминов.
В частности, во втором варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу использования композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что указанная композиция содержит:
(a) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) алифатических аминов, выбранных из группы, содержащей третичные амины, вторичные амины и первичные амины, предпочтительно амин представляет собой третичный амин; и
указанные амины обрабатывают указанной композицией.
Соответственно, в этом втором варианте осуществления настоящее изобретение в частности относится к способу использования композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что указанная композиция содержит:
(a) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) третичных аминов; и
указанные мономеры обрабатывают указанной композицией.
Соответственно, в этом втором варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу использования композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что указанная композиция содержит:
(a) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) аминов, выбранных из группы, состоящей из первичных аминов и вторичных аминов; и
указанные мономеры обрабатывают указанной композицией.
Следует отметить, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, может именоваться потоком, или потоком мономеров, или потоком ароматических виниловых мономеров.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения способ использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению включает обработку указанного потока мономеров от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm, предпочтительно от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm указанной композиции, исходя из массы мономеров.
Следует отметить, что все характеристики композиции по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, считаются включенными в данный способ использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению.
Соответственно, в третьем варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования композиции добавки на основе амина и нитроксида по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, который отличается тем, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, обрабатывают композицией добавки, содержащей одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений и один или несколько из указанных аминов.
В частности, в третьем варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, который отличается тем, что указанная композиция содержит:
(а) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) алифатических аминов, выбранных из группы, содержащей третичные амины, вторичные амины и первичные амины; предпочтительно амин представляет собой третичный амин; и
указанную композицию добавляют к указанным мономерам.
Соответственно, в этом третьем варианте осуществления настоящее изобретение, в частности, относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, который отличается тем, что указанная композиция содержит:
(a) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) третичных аминов; и
указанную композицию добавляют к указанным мономерам.
Соответственно, в этом третьем варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, который отличается тем, что указанная композиция содержит:
(a) одно или несколько из нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений; и характеризуется тем, что указанная композиция дополнительно содержит один или несколько из
(b) аминов, выбранных из группы, состоящей из первичных аминов и вторичных аминов; и
указанную композицию добавляют к указанным мономерам.
Следует отметить, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, может именоваться потоком, или потоком мономеров, или потоком ароматических виниловых мономеров.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения способ контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению включает добавление от примерно 0,01 ppm до примерно 2000 ppm, предпочтительно от примерно 1 ppm до примерно 2000 ppm указанной композиции к потоку ароматических виниловых мономеров, включающему стирол, исходя из массы мономеров.
Следует отметить, что все характеристики композиции по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, считаются включенными в данный способ контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, путем использования указанной композиции добавки по настоящему изобретению.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения композицию по настоящему изобретению можно примешивать или добавлять к потоку мономеров, содержащему ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, либо до того, как поток поступает в систему обработки, либо после того, как поток поступил в систему обработки, но предпочтительно композиция добавляется к потоку, содержащему ароматические виниловые мономеры, до начала его обработки во избежание полимеризации ароматических виниловых мономеров.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения нитроксидные соединения и соединения амина можно примешивать или добавлять к потоку мономеров отдельно или после смешивания.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция по настоящему изобретению может использоваться в потоке или с потоком мономеров или примешиваться к потоку мономеров в широком диапазоне температуры от примерно 50 градусов C до примерно 180 градусов C, предпочтительно от примерно 60 градусов C до примерно 180 градусов C.
Композицию по настоящему изобретению можно получить любым известным способом получения композиций.
Соответственно, в четвертом варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу получения композиции на основе амина и нитроксида по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что соединения нитроксида и указанного амина добавляют отдельно или после смешивания.
В частности, в четвертом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что способ включает:
(A) смешивание одного или нескольких из указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений,
характеризуется тем, что указанное нитроксидное соединение или его смесь дополнительно смешивают с одним или несколькими из
(B) алифатических аминов, выбранных из группы, содержащей третичные амины, вторичные амины и первичные амины, предпочтительно третичные амины.
Соответственно, в этом четвертом варианте осуществления настоящее изобретение, в частности, относится к способу получения композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что способ включает:
(A) смешивание одного или нескольких из указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений,
характеризующихся тем, что нитроксидное соединение или его смесь дополнительно смешивают с одним или несколькими из
(B) третичных аминов.
Соответственно, в этом четвертом варианте осуществления настоящее изобретение также относится к способу получения композиции добавки по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, для контроля и ингибирования полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, который отличается тем, что способ включает:
(A) смешивание одного или нескольких из указанных нитроксидных (т.е. нитроксильных) соединений,
характеризующихся тем, что указанное нитроксидное соединение или его смесь дополнительно смешивают с одним или несколькими из
(B) аминов, выбранных из группы, состоящей из первичных аминов и вторичных аминов.
Следует отметить, что поток, содержащий ароматические виниловые мономеры, включающие стирол, может именоваться потоком, или потоком мономеров, или потоком ароматических виниловых мономеров.
Следует отметить, что все характеристики композиции по настоящему изобретению, описанной здесь, ссылка на которую приведена полностью, считаются включенными в данный способ получения композиции добавки по настоящему изобретению.
В одном из вариантов осуществления автором установлено, что, когда композиция по настоящему изобретению содержит любой из аминов, выбранных из группы, состоящей из N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамина) (THEED) и N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамина) (Quadrol), эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, существенно повышается, однако повышение эффективности не столь значительное, как для композиции, содержащей трис(2-гидроксипропил) амин (TIPA). Таким образом, в соответствии с наиболее предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения трис(2-гидроксипропил) амин (TIPA) является наиболее предпочтительным амином.
В другом варианте осуществления изобретения автором установлено, что когда композиция по настоящему изобретению содержит любой из аминов, выбранных из группы, состоящей из триэтаноламина (TEA), трис [N-бутиламина] (ТВА), моноэтаноламина (МЕА), октиламина (OA), дибутиламина (DBA), эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, повышается, однако повышение эффективности не столь существенное, как для композиции, содержащей N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамина) (THEED) или N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин) (Quadrol). Таким образом, в соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин) (THEED) и N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин) (Quadrol) являются более предпочтительными аминами. Было установлено, что дибутиламин (DBA), как ни удивительно и неожиданно, демонстрирует более высокую эффективность при использовании в композициях дозировок примерно 200 ppm или более.
В еще одном варианте осуществления изобретения автором установлено, что когда композиция по настоящему изобретению содержит любой из аминов, выбранных из группы, состоящей из N,N,дивтор-бутил-пара-фенилендиамина (UOP5), этилендиамина (EDA), тетраэтиленпентамина (ТЕРА), дипропиламина (DPA) или диэтаноламина (DEA), эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, не повышается. Следовательно, в одном варианте осуществления композиция по настоящему изобретению не содержит ни одного из аминов, выбранных из группы, состоящей из N, N, дивтор-бутил-пара-фенилендиамина (UOP5), этилендиамина (EDA), тетраэтиленпентамина (ТЕРА), дипропиламина (DPA) или диэтаноламина (DEA). Следует отметить, что некоторые из этих аминов дают очень незначительное повышение эффективности нитроксидов, но это коммерчески не рентабельно.
Другие преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения станут более очевидными из следующих примеров.
Настоящее изобретение описано с помощью следующих примеров, которые не предполагают ограничения объема настоящего изобретения, а были включены для иллюстрации метода и лучшего метода осуществления настоящего изобретения.
Эксперименты
Основной эксперимент
2
В следующих экспериментах взвешенное количество дистиллированного стирола и добавок поместили в реактор (трубчатый реактор или круглодонный реактор), снабженный термометром и впускным и выпускным отверстиями для азота. В этих экспериментах использовали трубчатый реактор без механической мешалки, а для обеспечения надлежащего перемешивания поддерживали достаточный поток N. Реакции выполнялись примерно при 120°C в течение примерно 2 часов. По истечении этого выбранного периода реактор охладили примерно до температуры ниже 10°C путем погружения в измельченный лед. Содержимое реактора затем вылили в химический стакан. В этот же стакан для осаждения полимера, образовавшегося в растворе стирола, примерно на 1,5-2 г охлажденной полимеризационной смеси использовали 80 г метанола. Полученный осадок профильтровали, высушили, чтобы удалить метанол, и взвесили.
Масса осадка представлена в % образовавшегося полимера в следующих таблицах.
Следует отметить, что стирол был очищен перед использованием с целью удаления стабилизаторов.
В следующих примерах добавка по прототипу является нитроксидом, представляющим собой 1-оксил 2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол (или 4 Гидрокси Темпо или 4НТ), который использовали в количестве примерно 100, 200, 300, 500 или 1000 ppm по массе стирола.
В следующих примерах добавка по настоящему изобретению является композицией, содержащей нитроксид, представляющий собой 1-оксил-2,2,6,6, тетраметилпиперидин-4-ол (4 Гидрокси Темпо или 4НТ), и алифатический третичный амин, представляющий собой три-изопропанол амин (TIPA), содержащий три гидроксильные группы, отличающейся тем, что к взвешенному количеству нитроксида добавляется от примерно 1 до примерно 20 ppm TIP А.
Эксперимент 1
В Таблице-I представлены результаты вышеприведенного основного эксперимента при выполнении с использованием 10 г дистиллированного стирола при нагреве до 120°C в течение 2 часов.
Из вышеприведенной Таблицы-I понятно, что при добавлении лишь 4 ppm - 20 ppm TIPA к 100 ppm 4НТ (добавка по прототипу) эффективность 4НТ по контролю и ингибированию полимеризации стирола, как ни удивительно и неожиданно, существенно повышается.
Из Таблицы-I также можно видеть, что полимеризация стирола, как ни удивительно и неожиданно, существенно уменьшается лишь при добавлении 4 ppm - 20 ppm TIPA к 100 ppm 4НТ (добавка по прототипу).
Следует отметить, что % полимера, образованного только при помощи 100 ppm 4НТ, существенно уменьшается с 13,19% до 11,22%, до 10,9%, до 6,28% и до 4,3% соответственно при добавлении 4 ppm (3,85% от общей композиции), 10 ppm (9,09% от общей композиции), 15 ppm (13,04% от общей композиции) и 20 ppm (16,67% от общей композиции) TIPA к 100 ppm 4НТ.
Из Таблицы-I также можно видеть, что для композиции, содержащей 100 ppm 4НТ и 15 ppm TIPA (13,04% TIPA от общей композиции), % образованного полимера, как ни удивительно и неожиданно, существенно меньше, чем % полимера, образованного с помощью композиции, состоящей из 200 ppm 4НТ, что тем самым означает, что композиция по настоящему изобретению дает экономию половины дозировки 4НТ и, следовательно, является экономичной и экологически чистой.
Из Таблицы-I также можно видеть, что для композиции, содержащей 100 ppm 4НТ и 20 ppm TIPA (16,67% TIPA от общей композиции), % образованного полимера, как ни удивительно и неожиданно, существенно меньше, чем % полимера, образованного с помощью композиции, содержащей 300 ppm 4НТ, что тем самым означает, что композиция по настоящему изобретению дает экономию две трети дозировки 4НТ и, следовательно, является экономичной и экологически чистой.
Эксперимент 2
В Таблице-II представлены результаты вышеприведенного основного эксперимента при выполнении с использованием 10 г дистиллированного стирола при нагреве до 135°C в течение 2 часов.
Из вышеприведенной Таблицы-II понятно, что при добавлении лишь 5-20 ppm TIPA даже к более высокой дозировке 500 ppm 4НТ (добавка по прототипу) и при обработке потока стирола добавкой даже при более высокой температуре 135°C эффективность 4НТ по контролю и ингибированию полимеризации стирола, как ни удивительно и неожиданно, существенно повышается.
Из Таблицы-II также можно видеть, что полимеризация стирола, как ни удивительно и неожиданно, существенно уменьшается лишь при добавлении 5-20 ppm TIPA в 500 ppm 4НТ (добавка по прототипу).
Следует отметить, что % полимера, образованного с помощью только 500 ppm 4НТ, существенно снижается даже при более высокой температуре примерно 135°С с 16,7% до 6,45%, до 6,05%, до 5,72%, и до 4,9% соответственно при добавлении 5 ppm (лишь 0,99% от общей композиции), 10 ppm (лишь 1,96% от общей композиции), 15 ppm (лишь 2,91% от общей композиции) и 20 ppm (лишь 3,85% от общей композиции) TIPA к 500 ppm 4НТ. Достигается снижение даже более чем примерно в 3 раза.
Из Таблицы-II также можно видеть, что для композиции, содержащей 500 ppm 4НТ и 10 ppm TIPA (лишь 1,96% TIPA от общей композиции), % образованного полимера, как ни удивительно и неожиданно, меньше, чем % полимера, образованного с помощью композиции, состоящей из 1000 ppm 4НТ, что означает тем самым, что настоящая композиция дает в результате экономию половины дозировки 4НТ и, следовательно, является экономичной и экологически чистой.
Эксперименты 3-5
В следующих примерах, относительно вышеприведенного основного эксперимента, композиция добавки по прототипу представляет собой 4НТ, который использовали в количестве примерно 100, 200 и 300 ppm, а композиция добавки по настоящему изобретению представляет собой композицию, содержащую 4НТ, который является нитроксидом, и дополнительно содержащую TIPA, THEED, Quadrol, TEA, TBA, MEA, OA, DBA, являющиеся аминами по настоящему изобретению, которые использовали в весовом соотношении 99:1, 98:2, 95:5, 90:10, 85:15, 80:20, 70:30 и 50:50, композиция составлена в 100, 200 и 300 ppm.
Автор далее сравнил результаты композиций по настоящему изобретению с композициями добавки, содержащими DNBP и амин, выбранный из группы, состоящей из UOP5, EDA, TEPA, DPA или DEA для сравнительных целей.
Как видно из данных, приведенных в Таблицах III, IV и V, при добавлении примерно от 1 до примерно 150 ppm TIPA, THEED, Quadrol, TEA, ТВА, MEA, OA или DBA к 4HT, составляющего в общем 100, 200 и 300 ppm композиции, с тем чтобы получить 4НТ:амин в весовом соотношении 99: 1, 98:2, 95:5, 90:10, 85:15, 80:20, 70:30 и 50:50, эффективность композиции добавки по прототипу, состоящей из 4НТ, по контролю и ингибированию полимеризацию стирола, как ни удивительно и неожиданно, в общем, повышается.
Как можно видеть, когда композиция по настоящему изобретению содержит любой из аминов, выбранных из группы, состоящей из N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамина) (THEED) и N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамина) (Quadrol), эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, существенно повышается, однако повышение не столь значительное, как для композиции, содержащей трис(2-гидроксипропил)амин (TIPA). Таким образом, в соответствии с наиболее предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения трис(2-гидроксипропил) амин (TIPA) является наиболее предпочтительным амином.
Как можно также видеть, когда настоящая композиция содержит любой из аминов, выбранных из группы, состоящей из триэтаноламина (TEA), трис [N-бутиламина] (ТВА), моноэтаноламина (МЕА), октиламина (OA), дибутиламина (DBA), эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, повышается, однако повышение не столь значительное, как для композиции, содержащей N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин) (THEED) или N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин)) (Quadrol). Таким образом, в соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин) (THEED) и N,N,Nʹ,Nʹ-тетракис (2-гидроксиэтил) этилен-диамин) (Quadrol) являются более предпочтительными аминами.
Как можно видеть, дибутиламин (DBA), как ни удивительно и неожиданно, демонстрирует более высокую эффективность при использовании в композициях дозировок примерно 200 ppm или более.
Как можно также видеть, когда композиция содержит любой из сравнительных аминов, выбранных из группы, состоящей из N,N,дивтор-бутил-пара-фенилендиамина (UOP5), этилендиамина (EDA), тетраэтиленпентамина (ТЕРА), дипропиламина (DPA) или диэтаноламина (DEA), эффективность нитроксидов по контролю и ингибированию полимеризации ароматических виниловых мономеров, включающих стирол, не повышается. Таким образом, в одном варианте осуществления композиция по настоящему изобретению не содержит ни одного из аминов, выбранных из группы, состоящей из N, N, дивтор-бутил-пара-фенилендиамина (UOP5), этилендиамина (EDA), тетраэтиленпентамина (ТЕРА), дипропиламина (DPA) или диэтаноламина (DEA). Следует отметить, что некоторые из этих аминов дают очень незначительное повышение эффективности нитроксидов, но это коммерчески не рентабельно.
Следует отметить, что, как ни удивительно и неожиданно, с увеличением концентрации амина, т.е., когда примерно 20% или более амина добавляют к 4НТ, эффективность ингибирования полимеризации композиции добавки по настоящему изобретению уменьшается незначительно, причины чего в настоящее время неизвестны.
Соответственно, с учетом вышеприведенных экспериментальных данных и их анализа можно сделать вывод, что только композиции добавки по настоящему изобретению, содержащие 4НТ и амин, выбранный из группы, состоящей из TIPA, THEED, Quadrol, TEA, ТВА, MEA, OA и DBA, как ни удивительно и неожиданно, дают в результате повышение эффективности по контролю и ингибированию полимеризации композиции добавки по прототипу, состоящей из 4НТ, и эти данные подтверждают синергетический эффект композиций по настоящему изобретению.
Эксперимент 6
Вышеприведенный основной эксперимент также проводили с использованием круглодонного реактора с композицией добавки по прототипу, состоящей из 4НТ; и композицией добавки, содержащей 4НТ и TIPA, и было установлено, что при добавлении добавок с амином по настоящему изобретению, эффективность композиции добавки по прототипу по контролю и ингибированию полимеризации стирола, как ни удивительно и неожиданно, в общем, повышается даже в круглодонном реакторе.
Приведенные экспериментальные данные подтверждают синергетические эффекты, а также удивительные и неожиданные технические эффекты и преимущества композиции добавки по настоящему изобретению по сравнению с композицией добавки по прототипу и сравнительными композициями.
Все вышеприведенные данные подтверждают синергетические, удивительные и неожиданные эффекты композиции по настоящему изобретению при более низких, а также при более высоких температурах.
Все вышеприведенные данные также подтверждают, что наблюдается последовательное повышение эффективности добавки по прототипу по контролю и ингибированию полимеризации стирола.
Все вышеприведенные данные также подтверждают, что композиция по настоящему изобретению может достичь гораздо более высокой эффективности по контролю и ингибированию полимеризации стирола при такой же дозировке добавки по прототипу, что означает тем самым, что настоящее изобретение имеет в результате экономические и экологические преимущества.
Приведенные выше экспериментальные результаты подтверждают, что предлагаемая в настоящем изобретении композиция намного превосходит композицию по прототипу и, следовательно, имеет технические преимущества и неожиданные эффекты по сравнению с композицией добавки по прототипу.
Следует отметить, что термин «примерно», как используется в данном описании, не предполагает расширения объема предлагаемого изобретения, а включен только для охвата экспериментальных ошибок, допустимых в данной области техники.