Способ получения 2-этокси-2-метил-4-этил-1,3-диоксолана, 2- этокси-2-метил-4-этил-1,3-диоксолан, способ получения структурно-модифицированных полимеров и структурно- модифицированный полимер
Изобретение касается способа получения структурно-модифицированных полимеров на основе сопряженных диенов, предусматривающего полимеризацию по меньшей мере одного сопряженного диена в инертном углеводородном растворителе и в присутствии инициирующего органического соединения щелочного металла и определенного соединения общей формулы где R - алкиленовая мостиковая группа, имеющая 2 - 4 атомов углерода в мостике; R1 - алкил, имеющий 1 - 10 атомов углерода, и R2 - гидрокарбил или водород. 3 с.и. 10 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к способам получения полимеров на основе по меньшей мере одного или более сопряженных диенов в присутствии литийорганического инициатора и в частности к получению таких полимеров в присутствии структурного модификатора, а также к полученным таким путем полимерам.
Получение полимеров на основе сопряженных диенов в присутствии литийорганического инициатора и структурного модификатора известно и обычно его осуществляют в реакционной среде, включающей один или более углеводородных растворителей, таких как, например, линейные, разветвленные или циклические алифатические соединения, или ароматические соединения. Сопряженные диеновые гомо- и сополимеры, полученные вышеописанным способом, обычно характеризуется тем, что в среднем до, приблизительно 60% или более сопряженных диеновых единиц полимеризуются посредством 1,2- или 3,4-приспособления. Процент диеновых единиц в полимере, образованном посредством 1,2- или 3,4-присоединения, будет далее упоминаться как винильное содержание. Винильное содержание соответствующих полимеров, полученных в отсутствие структурного модификатора, будет с другой стороны находиться в пределах до, приблизительно 10% Многие из структурных модификаторов, предложенных ранее, такие как широко рекомендуемый диэтиленгликоль-диметиловый эфир, часто имеют тенденцию к преждевременному завершению реакции полимеризации и/или к нарушению соединительной реакции активного (живого) полимера при их использовании. В результате этих эффектов полученный полимер проявляет больший разброс молекулярного веса, чем можно было бы достичь в отсутствие такого модификатора, тогда как одновременно может быть получена более низкая степень конверсии мономеров и/или эффективности присоединения. Не задерживаясь на теории и теоретических рассуждениях, понятно, что причину этих недостатков следует искать в чувствительности анионной полимеризации к наличию полярных соединений, которые способны реагировать с живым полимером, и такие соединения далее будут упоминаться как полимерно-реакционные. Такие полимерно-реакционные соединения могут образовываться, например, на месте в результате недостаточной стабильности полярного структурного модификатора во время полимеризации. Это, как известно, бывает в случае некоторых алкильных эфиров моно- и полиэтиленгликоля, особенно метиловых эфиров. Другим потенциальным источником образования полимерно-реактивных соединений является стадия паровой дистилляции, которую обычно применяют для отделения фракции растворителя после завершения реакции получения полимера, которую в последующем снова используют в других полимеризационных процессах. В условиях паровой дистилляции некоторые из полярных модификаторов могут превратиться в одно или более полимерно-реакционные соединения. Когда такое полимерно-реакционное соединение имеет температуру кипения, приблизительно соответствующую температуре кипения удаляемого растворителя, и более того является в значительной степени смешиваемым с водой, то оно в результате окажется в той же фракции, что и этот углеводородный растворитель. Такой загрязненный растворитель потребует очистки для удаления полимерно-реакционных соединений, прежде чем рециклировать его в зону получения полимера, что конечно же непривлекательно в экономическом смысле. Группой таких структурных модификаторов, которые могут вызывать образование полимерно-реакционных соединений во время паровой дистилляции и которые включают потенциальных загрязнителей фракции углеводородного растворителя, подлежащего рециклированию, являются ортоэфиры, описанные, например, в описании патента США N 3580895. Группой структурных модификаторов, которые являются значительно более стабильными при полимеризации и/или паровой дистилляции, являются традиционные циклические эфиры. Примеры таких циклических эфиров включают тетрагидрофуран, который, как известно, эффективен лишь в высоких концентрациях, и, кроме того, не очень привлекателен для использования в промышленных масштабах; а также циклические эфиры, имеющие в кольцевой структуре группу -O-C-O-. Однако в описании патента США N 3288872 утверждается, что все циклические эфиры, имеющие группу -O-C-O- в кольцевой структуре, настолько ингибируют инициируемую органо-металлическим соединением реакцию полимеризации сопряженных диенов, что их использование нецелесообразно. Ближайшим аналогом изобретения является ЕР N 171497, кл. C 08 F 4/48, опубл. 1986 г. В нем описан способ получения структурно-модифицированных полидиенов полимеризацией по крайней мере одного сопряженного диена в среде инертного углеводородного растворителя в присутствии в качестве инициатора органического соединения щелочного металла и гетероциклического кислородсодержащего соединения. Указанный способ обладает теми же недостатками, как описано выше. Из этого следует, что имеется значительная потребность в усовершенствованном способе получения структурно- модифицированных полимеров на основе сопряженных диенов, то есть полимеров, получаемых в процессе анионной полимеризации, и имеющих винильное содержание, сравнимое с таковым у полимеров, полученных при использовании одного или более вышеупомянутых структурных модификаторов, и которые (полимеры) существенно свободны от вышеупомянутых полимерно-реакционных соединений. Задачей изобретения является разработка способа получения структурно-модифицированных полимеров сопряженных диенов, не страдающих от присутствия или образования полимерно-реакционных соединений, указанных выше. В результате больших исследований и экспериментов было неожиданно обнаружено, что вышеприведенные требования могут быть выполнены путем осуществления получения указанных сопряженных диеновых полимеров посредством процесса анионной полимеризации в присутствии определенных соединений типа замедленного диоксолана. Изобретение обеспечивает способ получения структурно модифицированных сопряженных диеновых полимеров путем полимеризации по меньшей мере одного сопряженного диена или сополимеризацией его с моновинильными ароматическими соединениями в инертном углеводородном растворителе и в присутствии литийоргнанического инициатора и гетероциклического кислородсодержащего модификатора общей формулы

Пик молекулярного веса

Пик молекулярного веса

Пик молекулярного веса

Пик молекулярного веса

эффективность присоединения: 61% винильное содержание: 40% м; и внедренного стирола 30% м. Примеры 14 16. Получение стирол-бутадиеновых сополимеров. В 500 мл очищенной азотом колбе сополимеризуют стирол и бутадиен в 250 мл циклогесана с использованием вторичного бутил-лития в качестве инициатора и различных количеств 2-этокси-2-метил-1,3-диоксациклогептан. Полимеризацию проводят кратковременною в течение 1,75 мин при 60oC для того, чтобы продемонстрировать обеспорядочивающее действие модификатора на процесс полимеризации. Реакцию прекращают добавлением этанола. Полученный полимер подвергают инфракрасной спектроскопии с целью определения винильного содержания и количества внедренного в полимер стирола. Дальнейшие данные и результаты даны в табл.3. Пример 17. Получение блокосополимера стирол-бутадиен-стирол
10 литровый реактор из нержавеющей стали загружают 6 л циклогексана и 295 г стирола и нагревают до 60oC. Полимеризацию инициируют введением 26 ммоль вторичного бутил-лития; нагревание продолжают до завершения полимеризации (в течение 1 ч). Затем добавляют 3 мл 2-этокси-2-метил-1,3-диоксациклогептана с последующим постепенным добавлением в течение 10 мин 705 г бутадиена. Нагревание продолжают до достижения полной конверсии бутадиена (в течение 2 ч). Добавляют еще 13 ммоль дибромэтана и позволяют проходить соединению активных полимерных участков в течение 0,5 ч. Наконец, полимер выделяют посредством паровой коагуляции с последующим высушиванием в печи при 50oC. После этой процедуры полимер анализируют как описано в примере 13. При этом получены следующие результаты:
Пиковый молекулярный вес

Пиковый молекулярный вес

Эффективность присоединения: 81% винильное содержание: 56% и внедренного стирола 29,5%
Пример 18. В 500 мл продутой N2 склянке полимеризуют 7,8 г 1,3-бутадиена и 3,4 г стирола в присутствии 250 мл циклогексана, 0,14 ммолей втор-бутиллития и 50 м. д. 2-этокси-2-метил-1,3-диоксациклогептана в расчете на мономер и растворитель, при 50oC в течение 2,5 ч. Полимеризацию обрывают впрыскиванием 2 мл этанола в полимерный цемент. Полимер выделяют удалением летучих соединений отгонкой с паром. Содержание винильных групп и количество связанного стирола вошедшего в полимер определяют инфракрасной спектроскопией: содержание винильных групп 28 вес. стирола 30 вес. Пример 19. В 500 мл продутой N2 склянке полимеризуют 23,4 стирола и 56,4 1,3-бутадиена в присутствии 250 мл циклогексана, 0,99 ммоля втор-бутиллития и 1000 м. д. 2-этокси-2-метил-1,3-диоксациклогептана в расчете на мономер и растворитель при 50oС в течение 2,5 ч. Полимеризацию обрывают впрыскиванием 2 мл этанола в полимерный цемент. Полимер выделяют удалением летучих соединений отгонкой с паром. Содержание винильных групп и количество связанного стирола вошедшего в полимер определяют инфракрасной спектроскопией: содержание винильных групп 43 вес. стирола 30 вес.
Формула изобретения

3. Способ получения структурно-модифицированных полимеров на основе сопряженных диенов полимеризацией сопряженных диенов или сополимеризацией их с моновинильными ароматическими соединениямми в инертном углеводородном растворителе в присутствии литийорганического инициатора и гетероциклического кислородсодержащего модификатора, отличающийся тем, что используют гетероциклический кислородсодержащий модификатор общей формулы I

где R алкиленовая мостиковая группа, содержащая 2 4 атома углерода в мостике;
R1 алкильная группа, содержащая 1 4 атома углерода;
R2 водород, алкильная группа, содержащая 1 4 атома углерода или фенильная группа,
при содержании модификатора 50 1000 мас.ч. на 106 мас.ч. (со)мономеров и растворителя и процесс проводят при исходном количестве (со)мономеров 6 50 мас.ч. на 100 мас.ч. растворителя. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве гетероциклического кислородсодержащего модификатора используют соединение общей формулы I, где R C4-алкилен. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют гетероциклический кислородсодержащий модификатор общей формулы I, где R1 этильная группа, R2 водород, алкильная группа, содержащая 1 4 атома углерода или фенильная группа. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют в качестве гетероциклического кислородсодержащего модификатора 2-этокси-2-метил-1,3-диоксациклогептан. 7. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве углеводородного растворителя используют циклогексан или циклопентан. 8. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве литийорганического инициатора используют втор-бутиллитий. 9. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве сопряженного диена используют 1,3-бутадиен или изопрен. 10. Способ по п.3, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии по крайней мере одного моновинильного ароматического соединения в качестве сомономера. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве моновинильного ароматического сомономера используют стирол. 12. Структурно-модифицированный полимер на основе сопряженных диенов, представляющий собой продукт полимеризации сопряженных диенов или сополимеризации их с моновинильным ароматическим соединением в инертном углеводородном растворителе в присутствии литийорганического инициатора и гетероциклического кислородсодержащего модификатора общей формулы

где R алкиленовая мостиковая группа, содержащая 2 4 атома углерода в мостике;
R1 алкильная группа, содержащая 1 4 атома углерода,
R2 водород, алкильная группа, содержащая 1 4 атома углерода или фенильная группа,
при содержании модификатора 50 1000 мас.ч. на 106 мас.ч. (со)мономеров и растворителя и исходном содержании мономера 6 50 мас.ч. на 100 мас.ч. растворителя. 13. Полимер по п.12, отличающийся тем, что он представляет собой тройной блоксополимер, выбранный из группы, включающий блоксополимеры структуры BIB, BB1B, SIS, SBS, где B и B1 поли-1,3-бутадиеновый блок, содержащий различное количество 1,2-винильных групп, I полиизопреновый блок и S полистирольный блок.
РИСУНКИ
Рисунок 1