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JPS635402B2 - - Google Patents
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JPS635402B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS635402B2
JPS635402B2 JP59167901A JP16790184A JPS635402B2 JP S635402 B2 JPS635402 B2 JP S635402B2 JP 59167901 A JP59167901 A JP 59167901A JP 16790184 A JP16790184 A JP 16790184A JP S635402 B2 JPS635402 B2 JP S635402B2
Authority
JP
Japan
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hydrogenation
living
polymer
catalyst
conjugated diene
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
JP59167901A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6147706A (en
Inventor
Tetsuo Masubuchi
Yasushi Kishimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP59167901A priority Critical patent/JPS6147706A/en
Publication of JPS6147706A publication Critical patent/JPS6147706A/en
Publication of JPS635402B2 publication Critical patent/JPS635402B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔従来の技術〕 共役ジエンを重合または共重合して得られるポ
リマーは、不飽和二重結合が加硫等に有利に利用
される反面、かかる二重結合は耐候性、耐熱性、
耐酸化性等の安定性に劣る欠点を有している。こ
れらの欠点は、ポリマーを水添することにより著
しく改善される。しかし、ポリマーを水添する場
合には反応系の粘度やポリマーの立体障害等の影
響を受けて水添しにくく、多量の触媒を要し高
温、高圧での水添反応が必要となる。さらに水添
終了後、触媒を物理的に除去することが極めて難
しく、実質上完全に分離することができない、等
の欠点がある。従つて経済的に有利にポリマーを
水添するためには、脱灰の不要な程度の使用量、
温和な条件下で、オレフイン性不飽和二重結合を
選択的に水添することができる高活性水添触媒の
開発が強く望まれているのが現状である。 〔本発明の解決しようとする問題点〕 本発明は少ない使用量、温和な条件下で、共役
ジエンを重合または共重合して得られるポリマー
のオレフイン性不飽和二重結合を選択的に水添す
ることのできる高活性水添触媒を発見し、耐候
性、耐熱性、耐酸化性等の安定性に優れたポリマ
ーの水添物を得る方法を見出すことを、その解決
すべき問題点としているものである。 〔問題点を解決するための手段及び作用〕 本発明は、チタノセンジアリール化合物とアル
キルリチウムからなる水添触媒が、アルキルリチ
ウムを重合触媒として得られたオレフイン性不飽
和基含有リビングポリマーの水添に用いられる
と、極めて高い水添活性を示し温和な条件下、脱
灰の不要な程度の使用量にて、該リビングポリマ
ー中の不飽和二重結合を選択的に水添し得るとい
う驚くべき事実に基きなされたものである。 即ち、本発明は、不活性有機溶媒中にてリビン
グポリマーを水添する方法において、 (A) 有機リチウムを重合触媒として共役ジエンを
重合、または共役ジエンと共役ジエンと共重合
可能なモノマーを共重合して得られるリビング
ポリマーを、 (B) 下記(a)で示されるチタノセンジアリール化合
物の少なくとも一種 (但し、R1〜R6は水素あるいは炭素数1〜
4のアルキル炭化水素基を示し、R1〜R3およ
びR4〜R6のうち1つ以上は水素である。) および、 (C) 一般式 R―Li(但し、Rは炭素原子数が1
〜6個のアルキル基を示す。)で示されるアル
キルリチウム化合物の少なくとも一種 とからなる水添触媒の存在下に水素と接触させ、
該リビングポリマー中の共役ジエン単位の不飽和
二重結合を選択的に水添することを特徴とするリ
ビングポリマーの接触水添方法に関する。 本発明に係る一般式(a)で示した如きチタノセン
ジアリール化合物は室温、空気中で安定に取扱
え、単離も容易である事はすでに知られている
(例えば、L.Summersら、J.Am.Chem.Soc.,第
77巻、3604頁(1955年)、M.D.Rauschら、J.
Organometall Chem.,第10巻、127頁(1967年)
等)。 また、本発明者らは、かかるチタノセンジアリ
ール化合物が、単独で高い水添活性を有する事を
見出し、すでに特許出願した(特願昭59―
76614)。 本発明者らは、この先願オレフイン水添触媒系
にて効率的かつ経済的にオレフイン性不飽和基含
有リビングポリマーを水添する方法につき鋭意検
討した結果、チタノセンジアリール化合物とアル
キルリチウム化合物とからなる水添触媒が、条件
を選択するとチタノセンジアリール化合物単独で
用いるよりもさらに高い水添活性を示すことを見
出し、本発明を完成するに至つたものである。 本発明に係るオレフイン性不飽和二重結合水添
触媒成分(B)は一般式(a) で示される。但し、R1〜R6は水素あるいは炭素
数1〜4のアルキル炭化水素基を示し、R1〜R3
およびR4〜R6のうち1つ以上は水素である。ア
ルキル炭素基の炭素数が5以上のもの、および
R1〜R3またはR4〜R6がすべてアルキル基のもの
では立体障害から収率良く合成することが難しく
室温での貯蔵安定性も劣るので好ましくない。ま
た、アルキル炭化水素基がチタンに対しオルトの
位置にある化合物は合成が困難である。係る水添
触媒の具体的な例としては、ジフエニルビス(η
―シクロペンタジエニル)チタニウム、ジ―m―
トリルビス(η―シクロペンタジエニル)チタニ
ウム、ジ―p―トリルビス(η―シクロペンタジ
エニル)チタニウム、ジ―3,4―キシリルビス
(η―シクロペンタジエニル)チタニウム、ビス
(4―エチルフエニル)ビス(η―シクロペンタ
ジエニル)チタニウム、ビス(4―ブチルフエニ
ル)ビス(η―シクロペンタジエニル)チタニウ
ム等が挙げられる。アルキル炭素基の炭素数が大
きい化合物ほど貯蔵安定性が低下し、一方種種の
有機溶媒に対する溶解性は良好となるので、安定
性と溶解性のバランスからジ―p―トリルビス
(η―シクロペンタジエニル)チタニウムが最も
好ましい。 一方、触媒成分(C)としては、触媒成分(B)のチタ
ノセンジアリール化合物を還元する能力のある有
機金属化合物、例えば有機リチウム化合物、有機
アルミニウム化合物、有機亜鉛化合物、有機マグ
ネシウム化合物等を単独あるいは相互に組み合わ
せて用いることによつてリビングポリマーを水添
することができる。しかし、高い活性を発現し、
リビングポリマー中のオレフイン性不飽和二重結
合を選択的に水添するためには、有機リチウム化
合物の使用が必須である。即ち、チタノセンジア
リール化合物にアルキルリチウム化合物を組み合
わせて用いることによつて本発明の目的は好適に
達成され、驚くべきことに、少量の触媒添加でし
かも温和な条件にて、リビングポリマー中のオレ
フイン性不飽和二重結合をほぼ定量的に、しかも
優先的に水添することが可能である。 かかる触媒成分(C)としては、一般式R―Li(但
し、Rは炭素原子数1〜6個のアルキル基を示
す。)で示されるアルキルリチウム化合物が好ま
しく用いられ、具体的な例としてはメチルリチウ
ム、エチルリチウム、n―プロピルリチウム、イ
ソプロピルリチウム、n―ブチルリチウム、sec
―ブチルリチウム、イソブチルリチウム、n―ペ
ンチルリチウム、n―ヘキシルリチウム等が挙げ
られる。これらは2種以上を相互に混合して使用
してもさしつかえないし、2種以上相互の錯体で
あつてもよい。最も高い水添活性を示し、リビン
グポリマー中のオレフイン性不飽和二重結合を選
択的に水添するためにはn―ブチルリチウムが最
も好ましい。 本発明は有機リチウムで重合され、かつポリマ
ー中に不飽和二重結合を有する炭化水素リビング
ポリマーの全てに適用することができるが、好ま
しい実施態様は共役ジエンを重合または共重合し
て得られる共役ジエンリビングポリマーである。
かかる共役ジエンリビングポリマーとしては、共
役ジエンホモポリマーおよび共役ジエン相互ある
いは共役ジエンの少なくとも1種と共役ジエンと
リビング共重合可能なオレフインモノマーの少な
くとも1種とを共重合して得られるリビングコポ
リマー等が包含される。 かかる共役ジエンリビングポリマーの製造に用
いられる重合触媒としては、分子中に少なくとも
1個のリチウム原子を結合した炭化水素が用いら
れ、例えば、n―プロピルリチウム、イソプロピ
ルリチウム、n―ブチルリチウム、sec―ブチル
リチウム、tert―ブチルリチウム、n―ペンチル
リチウム、ベンジルリチウム等の如きモノリチウ
ム、あるいは1,4―ジリチオ―n―ブタン、
1,5―ジリチオペンタン、1,2―ジリチオジ
フエニルエタン、1,4―ジリチオ―1,1,
4,4―テトラフエニルブタン、1,3―または
1,4―ビス(1―リチオ―1,3―ジメチルペ
ンチル)ベンゼン、1,3―または1,4―ビス
(1―リチオ―3―メチルペンチル)ベンゼン等
のジリチウムが好適に用いられ、重合触媒がこれ
ら有機リチウムによつて得られたリチウムオリゴ
マーやα,ω―ジリチウムオリゴマーであつても
良い。特に一般的なものとしては、n―ブチルリ
チウム、sec―ブチルリチウム等が挙げられる。
これらの有機リチウムは1種または2種以上混合
して使用しても良いし、重合時1回のみならず、
2回以上分割して重合途中で添加しても良い。有
機リチウムの使用量は所望するポリマーの分子量
に応じて適宜選択して用いられるが、一般的には
全使用モノマー量に対して0.005ないし5モル%
である。 本発明の水添に供する共役ジエンリビングポリ
マーの製造に用いられる共役ジエンとしては、一
般的には4〜約12個の炭素原子を有する共役ジエ
ンが挙げられ、具体的な例としては、1,3―ブ
タジエン、イソプレン、2,3―ジメチル―1,
3―ブタジエン、1,3―ペンタジエン、2―メ
チル―1,3―ペンタジエン、1,3―ヘキサジ
エン、4,5―ジエチル―1,3―オクタジエ
ン、3―ブチル―1,3―オクタジエン等が挙げ
られる。工業的に有利に展開でき、物性の優れた
エラストマーを得る上からは、1,3―ブタジエ
ン、イソプレンが特に好ましく、ブタジエンリビ
ングポリマー、イソプレンリビングポリマー、ブ
タジエン/イソプレンリビングコポリマーの如き
エラストマーが本発明の実施に特に好ましい。 一方、本発明の方法は共役ジエンの少なくとも
1種と共役ジエンと共重合可能なモノマーの少な
くとも1種とを共重合して得られるリビングコポ
リマーの水添に特に好適に用いられる。かかるリ
ビングコポリマーの製造に用いられる好適な共役
ジエンとしては、前記共役ジエンが挙げられ、一
方のモノマーとしては、共役ジエンとリビング共
重合可能な全てのモノマーが挙げられるが、特に
ビニル置換芳香族炭化水素が好ましい。すなわ
ち、共役ジエン単位の不飽和二重結合のみを選択
的に水添する本発明の効果を十分発揮し、工業的
に有用で価値の高いエラストマーや熱可塑性エラ
ストマーを得るためには、共役ジエンとビニル置
換芳香族炭化水素とのリビングコポリマーが特に
重要である。かかるリビングコポリマーの製造に
用いられるビニル置換芳香族炭化水素の具体例と
しては、スチレン、t―ブチルスチレン、α―メ
チルスチレン、o―メチルスチレン、p―メチル
スチレン、ジビニルベンゼン、1,1―ジフエニ
ルエチレン、ビニルナフタレン、N,N―ジメチ
ル―p―アミノエチルスチレン、N,N―ジエチ
ル―p―アミノエチルスチレン等が挙げられ、特
にスチレンが好ましい。具体的なリビングコポリ
マーの例としては、ブタジエン/スチレンリビン
グコポリマー、イソプレン/スチレンリビングコ
ポリマー等が工業的価値の高い水添コポリマーを
与えるので最も好適である。 かかるリビングコポリマーにおいては、ビニル
置換芳香族炭化水素含有量5重量%ないし95重量
%が好ましく、この範囲外では熱可塑性エラスト
マーとしての特徴が得られにくくなる。 本発明の方法に係るリビングコポリマーにおい
ては、モノマーはポリマー鎖全体に統計的に分布
しているランダムコポリマー、漸減ブロツクコポ
リマー、完全ブロツクコポリマー、グラフトコポ
リマーが含まれる。工業的に有用な熱可塑性エラ
ストマーを得るためには、共役ジエンポリマーブ
ロツクを少なくとも1個、かつビニル置換芳香族
炭化水素ポリマーブロツクを少なくとも1個有す
るリビングブロツクコポリマーが特に重要であ
る。 本発明の水添反応の好ましい実施態様は、リビ
ングポリマーを不活性有機溶媒に溶解した溶液に
おいて行なわれ、より好ましくは不活性溶媒中に
て共役ジエン等を重合して得られたリビングポリ
マー溶液をそのまま水添反応に用いて連続的に行
なわれる。「不活性有機溶媒」とは溶媒が重合や
水添反応のいかなる関与体とも反応しないものを
意味する。好適な溶媒は、例えばn―ペンタン、
n―ヘキサン、n―ヘプタン、n―オクタンの如
き脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘ
プタンの如き脂環族炭化水素類、ジエチルエーテ
ル、テトラヒドロフランの如きエーテル類の単独
もしくは混合物である。また、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、エチルベンゼンの如き芳香族炭化
水素も、選択された水添反応条件下で芳香族性二
重結合が水添されない時に限つて使用することが
できる。本発明の水添反応は、溶媒に対するリビ
ングポリマー濃度1〜50重量%、好ましくは3〜
25重量%で行なわれ、水添反応に供するリビング
ポリマーが溶媒中の水分や不純物によつて全て失
活せず、リチウムを保持していることが必要であ
る。 本発明の水添反応は、一般的にはリビングポリ
マー溶液を水素または不活性雰囲気下所定の温度
に保持し、撹拌下または不撹拌下にて水添触媒を
添加し、次いで水素ガスを導入して所定圧に加圧
することによつて実施される。 不活性雰囲気とは、例えばヘリウム、ネオン、
アルゴン等の水添反応のいかなる関与体とも反応
しない雰囲気下を意味する。空気や酸素は水添触
媒を酸化したり、分解したりして触媒の失活を招
くので好ましくない。 一方、触媒はあらかじめ触媒成分(B)と触媒成分
(C)とを混合したものを用いるのが高活性を有する
ので好ましい。触媒成分(B)と触媒成分(C)とをいず
れか一方を先に別々にリビングポリマー中に加え
ても水添反応を行なえるが、高活性を得るために
は予め混合したものを用いるのが好ましい。 触媒成分(C)は、前記不活性雰囲気下で取扱うこ
とが必要である。触媒成分(B)については空気中に
おいても安定であるが、不活性雰囲気下で取扱う
ことが好ましい。 また、各々の触媒成分はそのまま使用してもよ
いが、前記不活性有機溶媒の溶液として使用する
方が扱い易く好適である。溶液として用いる場合
に使用する不活性有機溶媒は、水添反応のいかな
る関与体とも反応しない前記各種溶媒を使用する
ことができる。好ましくは水添反応に用いる溶媒
と同一の溶媒である。 触媒成分をあらかじめ混合する場合や水添反応
器に触媒成分を添加する場合は、水素雰囲気下で
行なうのが最も好適である。触媒成分(B)と触媒成
分(C)とをあらかじめ混合して使用する場合は、−
30℃〜100℃の温度、好ましくは−10℃〜50℃の
温度にて水添反応直前に調製するのが好ましい
が、水素雰囲気下または不活性雰囲気下に貯蔵す
れば、室温でも約1週間以内は実質的な水添活性
は変らずに用いることができる。 触媒成分をあらかじめ添加する場合、高い水添
活性及び水添選択性を発現するための各触媒成分
の混合比率は、触媒成分(C)のリチウムモル数と、
触媒成分(B)のチタニウムモル数との比率(以下
Li/Tiモル比)で約20以下の範囲である。Li/
Tiモル比=0においても定量的な水添反応を行
なう事はできるが、より高温高圧の条件を要し、
またLi/Tiモル比20を超えると実質的な活性向
上に関与しない高価な触媒成分(C)を過剰に用いる
ことにより不経済であるばかりではなく、不必要
な副反応を招き易くなり好ましくない。Li/Ti
モル比=0.5〜10の範囲は水添活性を著しく向上
するのに最も好適である。 また、本発明に係るリビングポリマーの水添反
応においては、リビングポリマー中にも還元性の
リチウムが存在するため、水添反応時触媒成分(C)
のリチウム量とリビングポリマー中のリチウム量
を加えた全リチウム量と、触媒成分(B)のチタニウ
ムとの比率が水添活性に影響を与える。高い水添
活性と共役ジエン単位の不飽和二重結合に対する
高い水添選択性を実現するためには、水添反応系
内の全リチウムモル数と触媒成分(B)のチタニウム
のモル数との比率(以下全Li/Tiモル比)で約
0.5〜25の範囲である。さらに全Li/Tiモル比=
1〜15の範囲は水添活性を著しく向上するので最
適である。 リビングポリマー中のリチウム量はリビングポ
リマーの分子量、重合触媒に用いる有機リチウム
の官能数、さらにはリビングの失活率等によつて
異なり、上記全Li/Tiモル比を実現するために
は、リビングポリマーの一部を水やアルコール、
ハロゲン化合物等であらかじめ失活させたり、リ
ビングポリマー中に触媒成分(C)の有機リチウムを
あらかじめ加えたりして全リチウム濃度を調整す
ることにより実施される。 一方、水添触媒の添加量はリビングポリマー
100g当り0.005〜20ミリモルの範囲が好適であ
る。この添加量範囲であればリビングポリマーの
共役ジエン単位の不飽和二重結合を優先的に水添
することが可能であり、芳香核二重結合の水添は
実質的に起こらないので、極めて高い水添選択性
が実現される。20ミリモルを超える量の添加にお
いてもリビングポリマーの水添は可能であり、そ
の使用を制限するものではないが、20ミリモルを
超える量添加しても水添の効果は実質的に変りな
く、むしろ逆に必要以上の触媒使用は不経済であ
るばかりでなく、水添反応後触媒の脱灰や除去が
必要となりプロセスが複雑になる等の不利を招
く。また、0.005ミリモル未満では触媒が不純物
等で失活したりし易く定量的水添が進行しにくく
なる。より好ましい水添触媒添加量はリビングポ
リマー100g当り0.05〜5ミリモルの範囲である。 本発明の水添反応は元素状水素を用いて行なわ
れ、より好ましくはガス状でリビングポリマー溶
液中に導入される。水添反応は撹拌下行なわれる
のがより好ましく、導入された水素を十分迅速に
ポリマーと接触させることができる。水添反応は
一般的に0℃〜150℃の温度範囲で実施される。
0℃未満では触媒の活性が低下し、かつ水添速度
も遅くなり多量の触媒を要するので経済的でな
く、また、水添ポリマーが不溶化して析出し易
い。一方、150℃を超える温度では触媒の失活を
招いたり、ポリマーの分解やゲル化を併発し易く
なり、かつ芳香核部分の水添も起こり易くなつて
水添選択性が低下するので好ましくない。さらに
好ましくは、20〜120℃の範囲である。 水添反応に使用される水素の圧力は特に制限す
るものではないが、1〜100Kg/cm2が好適である。
1Kg/cm2未満では水添速度が遅くなつて実質的に
頭打ちとなるので水添率を上げるのが難しくな
り、100Kg/cm2を超える圧力では昇圧と同時に水
添反応がほぼ完了し実質的に意味がなく、不必要
な副反応やゲル化を招くので好ましくない。より
好ましい水添水素圧力は2〜30Kg/cm2であるが、
触媒添加量等水添条件との相関で最適水素圧力は
選択され、実質的には水添触媒量が少量になるに
従つて水素圧力は高圧側を選択して実施するのが
好ましい。 本発明の水添反応時間は通常数秒ないし50時間
である。他の水添反応条件の選択によつて水添反
応時間は上記範囲内で適宜選択して実施される。 本発明の水添反応はバツチ式、連続式等のいか
なる方法で実施してもよい。水添反応の進行は水
素吸収量を追跡することによつて把握することが
できる。 本発明の方法によつて、ポリマーの共役ジエン
単位の不飽和二重結合が50%以上、好ましくは90
%以上水添された水添ポリマーを得ることができ
る。また、より好ましくは共役ジエンとビニル置
換芳香族炭化水素とのコポリマーを水添した場
合、共役ジエン単位の不飽和二重結合の水添率が
50%以上、好ましくは90%以上、かつ芳香核部分
の水添率が10%以下の選択的に水添された水添コ
ポリマーを得ることができる。共役ジエン単位の
水添率が50%未満であると耐候性、耐酸化性、耐
熱性の改良効果が十分でない。また、共役ジエン
とビニル置換芳香族炭化水素とのコポリマーの場
合には、芳香核部分が水添されても顕著な物性改
良効果は認められず、特にブロツクコポリマーの
場合は本来の優れた加工性、成形性が悪くなる。
さらに芳香核部分の水添には多量の水素が消費さ
れ、高温、高圧、長時間の水添反応が必要となり
経済的に実施しにくくなる。本発明に係るポリマ
ー水添触媒は極めて選択性に優れ、実質的に芳香
核部分は水添されないので工業上極めて有利であ
る。 本発明の方法により水添反応を行なつたポリマ
ー溶液からは必要に応じて触媒残渣を除去し、水
添されたポリマーを溶液から容易に単離すること
ができる。例えば、水添後の反応液にアセトンま
たはアルコール等の水添ポリマーに対する貧溶媒
となる極性溶媒を加えてポリマーを沈殿せしめ回
収する方法、反応液を撹拌下熱湯中に投入後、溶
媒と共に蒸留回収する方法、または直接反応液を
加熱して溶媒を留去する方法等で行なうことがで
きる。本発明の水添方法は使用する水添触媒量が
少量である特徴を有する。従つて、水添触媒がそ
のままポリマー中に残存しても得られる水添ポリ
マーの物性に著しい影響を及ぼさず、かつ水添ポ
リマーの単離過程において触媒の大部分が分解、
除去されポリマーより除かれるので、触媒を脱灰
したり除去したりするための特別な操作は必要と
せず、極めて簡単なプロセスで実施することがで
きる。 〔発明の効果〕 以上のように本発明によつて、共役ジエンポリ
マーを高活性な触媒によつて温和な条件で水添す
ること、特に共役ジエンとビニル置換芳香族炭化
水素とのコポリマーの共役ジエン単位の不飽和二
重結合を極めて選択的に水添することが可能とな
つた。さらに本発明の方法においては、リビング
ポリマーを原料とするので、重合に続いて同一反
応器で連続的に水添が可能なこと、かつ少量の添
加で極めて高い活性を示すこと、従つて水添後触
媒の脱灰を要しないこと等経済的かつ簡単なプロ
セスにて効率的に実施することが可能となり工業
上極めて有用である。 また、本発明の方法によつて得られる水添ポリ
マーは、耐候性、耐酸化性の優れたエラストマ
ー、熱可塑性エラストマーもしくは熱可塑性樹脂
として使用され、また紫外線吸収剤、オイル、フ
イラー等の添加剤を加えたり、他のエラストマー
や樹脂とブレンドして使用され、工業上極めて有
用である。 〔実施例〕 以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例に用いた各水添触媒および各リビングポ
リマーの合成例を以下の参考例に示した。 参考例 1 撹拌機、滴下漏斗および還流冷却器を備えた1
三つ口フラスコに無水エーテル200mlを加えた。
装置を乾燥ヘリウムで置換し、リチウムワイヤー
小片17.4g(2.5モル)をフラスコ中に切り落し、
エーテル300ml、ブロモベンゼン157g(1モル)
の溶液を室温で少量滴下した後、還流下で徐々に
ブロモベンゼンのエーテル溶液を全量加えた。 反応終了後反応溶液をヘリウム雰囲気下にて
過し、無色透明なフエニルリチウム溶液を得た。 乾燥ヘリウムで置換した撹拌機、滴下漏斗を備
えた2三ツ口フラスコに、ジクロロビス(シク
ロペンタジエニル)チタニウム99.6g(0.4モル)
および無水エーテル500mlを加えた。先に合成し
たフエニルリチウムのエーテル溶液を室温撹拌下
にて約2時間で滴下した。反応混合物を空気中で
別し、不溶部をジクロロメタンで洗浄後、液
および洗浄液を合わせ減圧下にて溶媒を除去し
た。残留物を少量のジクロロメタンに溶解した
後、石油エーテルを加えて再結晶を行なつた。得
られた結晶を別し、液は再び濃縮させ上記操
作を繰り返しジフエニルビス(η―シクロペンタ
ジエニル)チタニウムを得た。収量は120g(収
率90%)であつた。得られた結晶は橙黄色針状で
あり、トルエン、シクロヘキサンに対する溶解性
は良好であり、融点147℃、元素分析値:C,
79.5;H,6.1;Ti,14.4であつた。 参考例 2 ブロモベンゼンの代りにp―ブロモトルエンを
用いた以外は参考例1と同様に合成し、ジ―p―
トリルビス(η―シクロペンタジエニル)チタニ
ウムを得た(収率87%)。このものは黄色結晶状
であり、トルエン、シクロヘキサンに対する溶解
性は良好であり、融点145℃、元素分析値:C,
80.0;H,6.7;Ti,13.3であつた。 参考例 3 ブロモベンゼンの代りに4―ブロモ―o―キシ
レンを用いた以外は参考例1と同様に合成し、ジ
―3,4―キシリルビス(η―シクロペンタジエ
ニル)チタニウムを得た(収率83%)。このもの
は黄色結晶状であり、トルエン、シクロヘキサン
に対する溶解性は良好であり融点155℃、元素分
析値:C,80.6;H,7.2;Ti,12.2であつた。 参考例 4 ブロモベンゼンの代りにp―ブロモエチルベン
ゼンを用いた以外は参考例1と同様に合成し、ビ
ス(4―エチルフエニル)ビス(η―シクロペン
タジエニル)チタニウムを得た(収率80%)。こ
のものは黄色結晶であり、トルエン、シクロヘキ
サンに対する溶解性は良好であり、融点154℃、
元素分析値:C,80.4;H,7.3;Ti,12.3であつ
た。 参考例 5 2のオートクレーブ中にシクロヘキサン500
g、1,3―ブタジエンモノマー100g、n―ブ
チルリチウム0.05gを加え、撹拌下60℃にて3時
間重合しリビングポリブタジエンを合成した。得
られたリビングポリブタジエンはポリマー100g
当り0.67ミリモルのリビングリチウムを有し、一
部単離して分析したところ、1,2―ビニル結合
を13%含有し、GPCで測定した数平均分子量は
約15万のリビングポリブタジエンであつた。 参考例 6 1,3―ブタジエンの代りにイソプレンを用い
た以外は参考例1と同様に重合し、リビングポリ
マー100g当り0.66ミリモルのリビングリチウム
を有し、1,2―ビニル結合10%、数平均分子量
約15万のリビングポリイソプレンを得た。 参考例 7 シクロヘキサン400g、1,3―ブタジエンモ
ノマー70g、スチレンモノマー30g、n―ブチル
リチウム0.03gおよびテトラヒドロフラン0.9g
を同時にオートクレーブに加え、40℃で2時間重
合した。 得られたポリマーはブタジエン/スチレンの完
全ランダムリビングコポリマーで、ポリマー100
g当り0.48ミリモルのリビングリチウムを有し、
ブタジエン単位の1,2―ビニル結合含有率50
%、数平均分子量20万を有するものであつた。 参考例 8 オートクレーブ中にシクロヘキサン400g、ス
チレンモノマー15gとn―ブチルリチウム0.11g
を加え、60℃で3時間重合し、次いで1,3―ブ
タジエンモノマーを70g加えて60℃で3時間重合
した。最後にスチレンモノマー15gを添加し、60
℃で3時間重合し、結合スチレン含有量30%、ブ
ロツクスチレン含有量29.5%、ブタジエン単位の
1,2―ビニル結合含有量13%(全重合体換算9
%)の数平均分子量が約6万であるスチレン―ブ
タジエン―スチレン型リビングブロツクコポリマ
ーを得た。このポリマー中のリビングリチウムは
1.65ミリモル/ポリマー100gであつた。 参考例 9 参考例5において、さらにテトラヒドロフラン
をn―ブチルリチウムに対して35倍モル加えた以
外は全く同様に重合し、結合スチレン含量30%、
ブロツクスチレン含量25%、ブタジエン単位の
1,2―ビニル結合含量38%の数平均分子量が約
6万であるスチレン―ブタジエン―スチレン型リ
ビングブロツクポリマーを合成した。このポリマ
ー中のリビングリチウム含量は1.65ミリモル/ポ
リマー100gであつた。 参考例 10 オートクレーブ中にシクロヘキサン400g、1,
3―ブタジエンモノマー13g、n―ブチルリチウ
ム0.15gおよびテトラヒドロフランをモル比でn
―BuLi/THF=1/40の割合で加え、70℃で45
分重合し、次いでスチレンモノマー20gを加えて
30分、次いで1,3―ブタジエンモノマー47gを
加えて75分、そして最後にスチレンモノマー20g
を加えて30分重合し、ブタジエン―スチレン―ブ
タジエン―スチレン型リビングブロツクポリマー
を合成した。 このものは結合スチレン含有量40%、ブロツク
スチレン含有量33%、ブタジエン単位の1,2―
ビニル結合含有量35%(全重合体換算30%)、数
平均分子量約6万で、リビングポリマー100g当
り1.65ミリモルのリビングリチウムを有するもの
であつた。 実施例 1〜4 参考例8で得られたリビングポリマー溶液を精
製乾燥したシクロヘキサンにて希釈し、リビング
ポリマー濃度10重量%に調製して水添反応に供し
た。 十分に乾燥した容量2の撹拌器付オートクレ
ーブ中に、上記リビングポリマー溶液1000gを仕
込み、減圧脱気後水素置換し、撹拌下60℃に保持
した。 次いで触媒成分(B)として参考例1〜4で得られ
た化合物を各々0.8ミリモル含むシクロヘキサン
溶液100mlと、触媒成分(C)としてn―ブチルリチ
ウム(本荘ケミカル(株)製)0.16ミリモル含むシク
ロヘキサン溶液20mlとを0℃、2.0Kg/cm2の水素
雰囲気にて約15分間混合した触媒溶液全量をオー
トクレーブ中へ仕込み、8.0Kg/cm2の乾燥したガ
ス状水素を供給し、撹拌下1時間水添反応を行つ
た。反応液を常温常圧に戻してオートクレーブよ
り取出し、多量のメタノール中にあけポリマーを
沈殿させ、別乾燥し、白色の水添ポリマーを得
た。得られた水添重合体の水添率を赤外スペクト
ルより求め(水添率の求め方の詳細は特願昭58―
6718に記載)表に示した。 実施例 5〜9 参考例5,6,7,9,10のリビングポリマー
を用い、触媒成分(B)として参考例2で得られた化
合物を用いた以外は実施例1と全く同様にして水
添反応を行なつた。結果を表に示した。
[Prior Art] In polymers obtained by polymerizing or copolymerizing conjugated dienes, unsaturated double bonds are advantageously used for vulcanization, etc., but on the other hand, such double bonds have poor weather resistance, heat resistance,
It has the disadvantage of poor stability such as oxidation resistance. These drawbacks are significantly improved by hydrogenating the polymer. However, when hydrogenating a polymer, it is difficult to hydrogenate due to the effects of the viscosity of the reaction system, steric hindrance of the polymer, etc., and a large amount of catalyst is required and the hydrogenation reaction needs to be carried out at high temperature and high pressure. Further, there are drawbacks such as the fact that it is extremely difficult to physically remove the catalyst after the hydrogenation is completed, and it is virtually impossible to separate it completely. Therefore, in order to hydrogenate the polymer economically, it is necessary to use an amount that does not require deashing,
At present, there is a strong desire to develop a highly active hydrogenation catalyst that can selectively hydrogenate olefinic unsaturated double bonds under mild conditions. [Problems to be solved by the present invention] The present invention selectively hydrogenates the olefinic unsaturated double bonds of a polymer obtained by polymerizing or copolymerizing a conjugated diene in a small amount and under mild conditions. The problems to be solved are to discover a highly active hydrogenation catalyst that can do this, and to find a way to obtain hydrogenated polymers with excellent stability such as weather resistance, heat resistance, and oxidation resistance. It is something. [Means and effects for solving the problems] The present invention provides a hydrogenation catalyst comprising a titanocene diaryl compound and an alkyl lithium for the hydrogenation of a living polymer containing an olefinic unsaturated group obtained by using an alkyl lithium as a polymerization catalyst. The surprising fact is that when used, it shows extremely high hydrogenation activity and can selectively hydrogenate unsaturated double bonds in the living polymer under mild conditions and in an amount used that does not require deashing. It was based on. That is, the present invention provides a method for hydrogenating a living polymer in an inert organic solvent, in which (A) a conjugated diene is polymerized using an organolithium as a polymerization catalyst, or a conjugated diene and a monomer copolymerizable with the conjugated diene are copolymerized. The living polymer obtained by polymerization is combined with (B) at least one titanocene diaryl compound shown in (a) below. (However, R 1 to R 6 are hydrogen or have 1 to 1 carbon atoms.
4, and one or more of R 1 to R 3 and R 4 to R 6 is hydrogen. ) and (C) General formula R-Li (wherein R has 1 carbon atom
~6 alkyl groups are shown. ) in contact with hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst consisting of at least one alkyllithium compound represented by
The present invention relates to a method for catalytic hydrogenation of living polymers, which comprises selectively hydrogenating unsaturated double bonds of conjugated diene units in the living polymers. It is already known that the titanocene diaryl compound represented by the general formula (a) according to the present invention can be handled stably in air at room temperature and is easily isolated (for example, L. Summers et al., J. Am.Chem.Soc., No.
Volume 77, page 3604 (1955), MDRausch et al., J.
Organometall Chem., Vol. 10, p. 127 (1967)
etc). In addition, the present inventors discovered that such titanocene diaryl compounds alone have high hydrogenation activity, and have already filed a patent application (Japanese Patent Application No.
76614). The present inventors have conducted intensive studies on a method for efficiently and economically hydrogenating living polymers containing olefinic unsaturated groups using this earlier application's olefin hydrogenation catalyst system. The inventors have discovered that a hydrogenation catalyst exhibits even higher hydrogenation activity under selected conditions than when a titanocene diaryl compound is used alone, leading to the completion of the present invention. The olefinic unsaturated double bond hydrogenation catalyst component (B) according to the present invention has the general formula (a) It is indicated by. However, R 1 to R 6 represent hydrogen or an alkyl hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and R 1 to R 3
and one or more of R 4 to R 6 is hydrogen. those in which the alkyl carbon group has 5 or more carbon atoms, and
If R 1 to R 3 or R 4 to R 6 are all alkyl groups, it is difficult to synthesize in good yield due to steric hindrance and the storage stability at room temperature is also poor, which is not preferable. Furthermore, it is difficult to synthesize a compound in which the alkyl hydrocarbon group is ortho to titanium. A specific example of such a hydrogenation catalyst is diphenylbis(η
-cyclopentadienyl) titanium, di-m-
Tolylbis(η-cyclopentadienyl) titanium, di-p-tolylbis(η-cyclopentadienyl) titanium, di-3,4-xylylbis(η-cyclopentadienyl) titanium, bis(4-ethylphenyl)bis (η-cyclopentadienyl) titanium, bis(4-butylphenyl)bis(η-cyclopentadienyl) titanium, and the like. The storage stability of a compound with a larger number of carbon atoms in the alkyl carbon group decreases, while the solubility in certain types of organic solvents becomes better. most preferred is enyl) titanium. On the other hand, as the catalyst component (C), an organometallic compound capable of reducing the titanocene diaryl compound of the catalyst component (B), such as an organolithium compound, an organoaluminum compound, an organozinc compound, an organomagnesium compound, etc., may be used singly or together. Living polymers can be hydrogenated by using them in combination with . However, it expresses high activity,
In order to selectively hydrogenate olefinically unsaturated double bonds in living polymers, the use of organolithium compounds is essential. That is, the object of the present invention can be suitably achieved by using a titanocene diaryl compound in combination with an alkyllithium compound, and surprisingly, the olefinic properties in the living polymer can be reduced by adding a small amount of catalyst and under mild conditions. It is possible to hydrogenate unsaturated double bonds almost quantitatively and preferentially. As such catalyst component (C), an alkyllithium compound represented by the general formula R--Li (where R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) is preferably used, and specific examples include Methyllithium, ethyllithium, n-propyllithium, isopropyllithium, n-butyllithium, sec
-butyllithium, isobutyllithium, n-pentyllithium, n-hexyllithium, etc. These may be used in combination of two or more types, or may be a mutual complex of two or more types. n-butyllithium is most preferred since it exhibits the highest hydrogenation activity and selectively hydrogenates olefinic unsaturated double bonds in the living polymer. Although the present invention can be applied to all hydrocarbon living polymers polymerized with organolithium and having unsaturated double bonds in the polymer, a preferred embodiment is a conjugated diene obtained by polymerizing or copolymerizing a conjugated diene. It is a diene living polymer.
Such conjugated diene living polymers include living copolymers obtained by copolymerizing a conjugated diene homopolymer and a conjugated diene with each other or with at least one conjugated diene and at least one olefin monomer capable of living copolymerization with the conjugated diene. Included. As the polymerization catalyst used in the production of such conjugated diene living polymers, hydrocarbons having at least one lithium atom bonded in the molecule are used, such as n-propyllithium, isopropyllithium, n-butyllithium, sec- Monolithium such as butyllithium, tert-butyllithium, n-pentyllithium, benzyllithium, etc., or 1,4-dilithio-n-butane,
1,5-dilithiopentane, 1,2-dilithiodiphenylethane, 1,4-dilithio-1,1,
4,4-tetraphenylbutane, 1,3- or 1,4-bis(1-lithio-1,3-dimethylpentyl)benzene, 1,3- or 1,4-bis(1-lithio-3- Dilithium such as methylpentyl)benzene is preferably used, and the polymerization catalyst may be a lithium oligomer or an α,ω-dilithium oligomer obtained using these organic lithium. Particularly common examples include n-butyllithium, sec-butyllithium, and the like.
These organolithiums may be used alone or in combination of two or more, and may be used not only once during polymerization, but also in combinations of two or more types.
It may be added in two or more portions during the polymerization. The amount of organic lithium to be used is selected as appropriate depending on the molecular weight of the desired polymer, but is generally 0.005 to 5 mol% based on the total amount of monomers used.
It is. Conjugated dienes used in the production of the conjugated diene living polymers to be subjected to hydrogenation of the present invention generally include conjugated dienes having from 4 to about 12 carbon atoms, and specific examples include 1, 3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,
Examples include 3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 4,5-diethyl-1,3-octadiene, 3-butyl-1,3-octadiene, etc. It will be done. From the viewpoint of obtaining an elastomer that can be industrially advantageously developed and has excellent physical properties, 1,3-butadiene and isoprene are particularly preferred, and elastomers such as butadiene living polymer, isoprene living polymer, and butadiene/isoprene living copolymer are used in the present invention. Particularly preferred for implementation. On the other hand, the method of the present invention is particularly suitably used for hydrogenating a living copolymer obtained by copolymerizing at least one conjugated diene and at least one monomer copolymerizable with the conjugated diene. Suitable conjugated dienes used in the production of such living copolymers include the conjugated dienes described above, and one monomer includes all monomers that can be living copolymerized with the conjugated diene, especially vinyl-substituted aromatic carbonized Hydrogen is preferred. In other words, in order to fully exhibit the effect of the present invention of selectively hydrogenating only the unsaturated double bonds of the conjugated diene unit, and to obtain industrially useful and valuable elastomers and thermoplastic elastomers, it is necessary to Of particular interest are living copolymers with vinyl-substituted aromatic hydrocarbons. Specific examples of vinyl-substituted aromatic hydrocarbons used in the production of such living copolymers include styrene, t-butylstyrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, divinylbenzene, 1,1-diphenylstyrene, Examples include enylethylene, vinylnaphthalene, N,N-dimethyl-p-aminoethylstyrene, N,N-diethyl-p-aminoethylstyrene, and styrene is particularly preferred. As specific examples of living copolymers, butadiene/styrene living copolymers, isoprene/styrene living copolymers, etc. are the most preferred since they provide hydrogenated copolymers with high industrial value. In such a living copolymer, the vinyl-substituted aromatic hydrocarbon content is preferably 5% to 95% by weight; outside this range, it becomes difficult to obtain the characteristics of a thermoplastic elastomer. Living copolymers according to the method of the invention include random copolymers, tapering block copolymers, fully block copolymers, and graft copolymers in which the monomers are statistically distributed throughout the polymer chain. Living block copolymers having at least one conjugated diene polymer block and at least one vinyl-substituted aromatic hydrocarbon polymer block are particularly important for obtaining industrially useful thermoplastic elastomers. A preferred embodiment of the hydrogenation reaction of the present invention is carried out in a solution in which a living polymer is dissolved in an inert organic solvent, and more preferably in a living polymer solution obtained by polymerizing a conjugated diene or the like in an inert solvent. The hydrogenation reaction is carried out continuously as it is. "Inert organic solvent" means a solvent that does not react with any participant in the polymerization or hydrogenation reaction. Suitable solvents include, for example, n-pentane,
These include aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane and n-octane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cycloheptane, and ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, singly or in mixtures. Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene can also be used as long as aromatic double bonds are not hydrogenated under the selected hydrogenation reaction conditions. In the hydrogenation reaction of the present invention, the living polymer concentration relative to the solvent is 1 to 50% by weight, preferably 3 to 50% by weight.
It is necessary that the living polymer subjected to the hydrogenation reaction is not completely deactivated by moisture or impurities in the solvent and retains lithium. In the hydrogenation reaction of the present invention, a living polymer solution is generally maintained at a predetermined temperature under hydrogen or an inert atmosphere, a hydrogenation catalyst is added with or without stirring, and then hydrogen gas is introduced. This is carried out by applying pressure to a predetermined pressure. Inert atmospheres include, for example, helium, neon,
This means an atmosphere that does not react with any participating bodies in the hydrogenation reaction, such as argon. Air and oxygen are not preferred because they oxidize or decompose the hydrogenation catalyst, leading to deactivation of the catalyst. On the other hand, the catalyst is prepared by combining the catalyst component (B) and the catalyst component in advance.
It is preferable to use a mixture with (C) because it has high activity. The hydrogenation reaction can be carried out by adding either the catalyst component (B) or the catalyst component (C) separately to the living polymer first, but in order to obtain high activity, it is recommended to use them mixed in advance. is preferred. It is necessary to handle the catalyst component (C) under the above-mentioned inert atmosphere. Although the catalyst component (B) is stable even in air, it is preferable to handle it under an inert atmosphere. Further, although each catalyst component may be used as it is, it is preferable to use it as a solution of the inert organic solvent because it is easier to handle. As the inert organic solvent used when the solution is used, the various solvents mentioned above that do not react with any of the participants in the hydrogenation reaction can be used. Preferably, it is the same solvent as used in the hydrogenation reaction. When premixing the catalyst components or adding the catalyst components to the hydrogenation reactor, it is most preferable to do so under a hydrogen atmosphere. When using the catalyst component (B) and catalyst component (C) mixed in advance, -
It is preferable to prepare immediately before the hydrogenation reaction at a temperature of 30°C to 100°C, preferably -10°C to 50°C, but if stored under a hydrogen atmosphere or an inert atmosphere, it will last for about one week even at room temperature. Within this range, the hydrogenation activity can be used without changing the substantial hydrogenation activity. When the catalyst components are added in advance, the mixing ratio of each catalyst component to achieve high hydrogenation activity and hydrogenation selectivity is determined by the number of lithium moles in the catalyst component (C),
The ratio of catalyst component (B) to the number of moles of titanium (below
Li/Ti molar ratio) is approximately 20 or less. Li/
Quantitative hydrogenation reaction can be carried out even when the Ti molar ratio is 0, but it requires higher temperature and higher pressure conditions.
Furthermore, if the Li/Ti molar ratio exceeds 20, it is not only uneconomical due to excessive use of an expensive catalyst component (C) that does not contribute to substantial activity improvement, but also undesirable as it tends to invite unnecessary side reactions. . Li/Ti
A molar ratio in the range of 0.5 to 10 is most suitable for significantly improving hydrogenation activity. In addition, in the hydrogenation reaction of the living polymer according to the present invention, since reducing lithium is also present in the living polymer, the catalyst component (C) during the hydrogenation reaction is
The ratio of the total lithium amount, which is the sum of the lithium amount in the living polymer and the lithium amount in the living polymer, to the titanium of the catalyst component (B) affects the hydrogenation activity. In order to achieve high hydrogenation activity and high hydrogenation selectivity for unsaturated double bonds in conjugated diene units, the ratio between the total number of lithium moles in the hydrogenation reaction system and the number of moles of titanium in the catalyst component (B) must be adjusted. The ratio (hereinafter referred to as total Li/Ti molar ratio) is approximately
It ranges from 0.5 to 25. Furthermore, total Li/Ti molar ratio =
The range of 1 to 15 is optimal because it significantly improves hydrogenation activity. The amount of lithium in the living polymer varies depending on the molecular weight of the living polymer, the functional number of the organolithium used as a polymerization catalyst, and the deactivation rate of the living. Part of the polymer is water or alcohol,
This is carried out by adjusting the total lithium concentration by deactivating it with a halogen compound or the like or adding organic lithium as a catalyst component (C) to the living polymer in advance. On the other hand, the amount of hydrogenation catalyst added is
A range of 0.005 to 20 mmol per 100 g is preferred. Within this addition amount range, it is possible to preferentially hydrogenate the unsaturated double bonds of the conjugated diene units of the living polymer, and hydrogenation of the aromatic nucleus double bonds does not substantially occur, so the hydrogenation rate is extremely high. Hydrogenation selectivity is achieved. Hydrogenation of the living polymer is possible even when added in an amount exceeding 20 mmol, and this does not limit its use, but even if added in an amount exceeding 20 mmol, the hydrogenation effect does not substantially change; On the other hand, using more catalyst than necessary is not only uneconomical, but also causes disadvantages such as complicating the process because it requires deashing and removal of the catalyst after the hydrogenation reaction. Further, if it is less than 0.005 mmol, the catalyst is likely to be deactivated due to impurities, etc., making it difficult to proceed with quantitative hydrogenation. A more preferable amount of hydrogenation catalyst added is in the range of 0.05 to 5 mmol per 100 g of living polymer. The hydrogenation reaction of the present invention is carried out using elemental hydrogen, more preferably introduced in gaseous form into the living polymer solution. More preferably, the hydrogenation reaction is carried out under stirring, so that the introduced hydrogen can be brought into contact with the polymer quickly enough. The hydrogenation reaction is generally carried out at a temperature range of 0°C to 150°C.
If it is below 0°C, the activity of the catalyst decreases and the hydrogenation rate becomes slow, requiring a large amount of catalyst, which is not economical, and the hydrogenated polymer tends to become insolubilized and precipitate. On the other hand, temperatures exceeding 150°C are undesirable because they cause deactivation of the catalyst, tend to cause decomposition and gelation of the polymer, and also cause hydrogenation of the aromatic nucleus to occur, resulting in a decrease in hydrogenation selectivity. . More preferably, the temperature is in the range of 20 to 120°C. Although the pressure of hydrogen used in the hydrogenation reaction is not particularly limited, it is preferably 1 to 100 kg/cm 2 .
If the pressure is less than 1 Kg/cm 2 , the hydrogenation rate slows down and practically reaches a plateau, making it difficult to increase the hydrogenation rate. This is not desirable because it has no meaning and causes unnecessary side reactions and gelation. A more preferable hydrogenation pressure is 2 to 30 Kg/ cm2 ,
The optimum hydrogen pressure is selected in correlation with hydrogenation conditions such as the amount of catalyst added, and it is preferable to select a higher hydrogen pressure as the amount of hydrogenation catalyst becomes smaller. The hydrogenation reaction time of the present invention is usually several seconds to 50 hours. The hydrogenation reaction time is appropriately selected within the above range by selecting other hydrogenation reaction conditions. The hydrogenation reaction of the present invention may be carried out in any manner such as batchwise or continuous. The progress of the hydrogenation reaction can be monitored by tracking the amount of hydrogen absorbed. By the method of the present invention, the unsaturated double bonds in the conjugated diene units of the polymer are 50% or more, preferably 90% or more.
% or more hydrogenated polymer can be obtained. More preferably, when a copolymer of a conjugated diene and a vinyl-substituted aromatic hydrocarbon is hydrogenated, the hydrogenation rate of the unsaturated double bond of the conjugated diene unit is
A selectively hydrogenated hydrogenated copolymer can be obtained in which the hydrogenation rate of the aromatic nucleus portion is 50% or more, preferably 90% or more, and 10% or less. If the hydrogenation rate of the conjugated diene unit is less than 50%, the effect of improving weather resistance, oxidation resistance, and heat resistance will not be sufficient. In addition, in the case of a copolymer of a conjugated diene and a vinyl-substituted aromatic hydrocarbon, no remarkable effect of improving physical properties is observed even if the aromatic nucleus moiety is hydrogenated, and especially in the case of a block copolymer, the originally excellent processability is not observed. , moldability deteriorates.
Furthermore, hydrogenation of the aromatic nucleus portion consumes a large amount of hydrogen and requires a hydrogenation reaction at high temperature, high pressure, and for a long time, making it difficult to carry out economically. The polymer hydrogenation catalyst according to the present invention has extremely excellent selectivity, and the aromatic nucleus portion is not substantially hydrogenated, so that it is extremely advantageous industrially. If necessary, catalyst residues can be removed from the polymer solution subjected to the hydrogenation reaction by the method of the present invention, and the hydrogenated polymer can be easily isolated from the solution. For example, a method in which a polar solvent such as acetone or alcohol, which is a poor solvent for the hydrogenated polymer, is added to the reaction solution after hydrogenation to precipitate and recover the polymer, or a method in which the reaction solution is poured into boiling water with stirring and then distilled and recovered together with the solvent. This can be carried out by a method of directly heating the reaction solution and distilling off the solvent. The hydrogenation method of the present invention is characterized in that the amount of hydrogenation catalyst used is small. Therefore, even if the hydrogenation catalyst remains in the polymer, it does not significantly affect the physical properties of the hydrogenated polymer obtained, and most of the catalyst decomposes and decomposes during the isolation process of the hydrogenated polymer.
Since the catalyst is removed and removed from the polymer, no special operations are required to deash or remove the catalyst, and it can be carried out in an extremely simple process. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to hydrogenate a conjugated diene polymer under mild conditions using a highly active catalyst, and in particular to hydrogenate a copolymer of a conjugated diene and a vinyl-substituted aromatic hydrocarbon. It has become possible to hydrogenate unsaturated double bonds in diene units extremely selectively. Furthermore, in the method of the present invention, since a living polymer is used as a raw material, hydrogenation can be carried out continuously in the same reactor following polymerization, and even a small amount of addition shows extremely high activity. It is extremely useful industrially because it can be carried out efficiently in an economical and simple process, such as not requiring deashing of the post-catalyst. In addition, the hydrogenated polymer obtained by the method of the present invention can be used as an elastomer, thermoplastic elastomer, or thermoplastic resin with excellent weather resistance and oxidation resistance, and can also be used as an additive for ultraviolet absorbers, oils, fillers, etc. It is used by adding or blending with other elastomers and resins, making it extremely useful industrially. [Examples] The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Synthesis examples of each hydrogenation catalyst and each living polymer used in the examples are shown in the following reference examples. Reference example 1 1 with stirrer, dropping funnel and reflux condenser
200 ml of anhydrous ether was added to a three-necked flask.
The apparatus was replaced with dry helium, and 17.4 g (2.5 moles) of lithium wire was cut into the flask.
300ml ether, 157g (1 mole) bromobenzene
A small amount of the solution was added dropwise at room temperature, and then the entire amount of the bromobenzene ether solution was gradually added under reflux. After the reaction was completed, the reaction solution was filtered under a helium atmosphere to obtain a colorless and transparent phenyllithium solution. 99.6 g (0.4 mol) of dichlorobis(cyclopentadienyl)titanium was placed in a two-three-necked flask equipped with a stirrer and a dropping funnel purged with dry helium.
and 500 ml of anhydrous ether were added. The previously synthesized ether solution of phenyllithium was added dropwise over about 2 hours while stirring at room temperature. The reaction mixture was separated in the air, the insoluble portion was washed with dichloromethane, the liquid and the washing liquid were combined, and the solvent was removed under reduced pressure. After dissolving the residue in a small amount of dichloromethane, petroleum ether was added for recrystallization. The obtained crystals were separated, the liquid was concentrated again, and the above operation was repeated to obtain diphenylbis(η-cyclopentadienyl)titanium. The yield was 120g (90% yield). The obtained crystals are orange-yellow needle-shaped, have good solubility in toluene and cyclohexane, have a melting point of 147°C, and have an elemental analysis value of C,
79.5; H, 6.1; Ti, 14.4. Reference Example 2 Synthesized in the same manner as Reference Example 1 except that p-bromotoluene was used instead of bromobenzene, and di-p-
Tolylbis(η-cyclopentadienyl)titanium was obtained (yield 87%). This substance is yellow crystalline, has good solubility in toluene and cyclohexane, melting point 145℃, elemental analysis value: C,
80.0; H, 6.7; Ti, 13.3. Reference Example 3 Di-3,4-xylylbis(η-cyclopentadienyl)titanium was synthesized in the same manner as Reference Example 1 except that 4-bromo-o-xylene was used instead of bromobenzene (yield rate 83%). This product was in the form of yellow crystals, had good solubility in toluene and cyclohexane, had a melting point of 155°C, and had elemental analysis values of C, 80.6; H, 7.2; Ti, 12.2. Reference Example 4 Synthesis was carried out in the same manner as in Reference Example 1 except that p-bromoethylbenzene was used instead of bromobenzene to obtain bis(4-ethylphenyl)bis(η-cyclopentadienyl)titanium (yield 80%). ). This substance is a yellow crystal, has good solubility in toluene and cyclohexane, has a melting point of 154℃,
Elemental analysis values: C, 80.4; H, 7.3; Ti, 12.3. Reference example 5 500 ml of cyclohexane in the autoclave of 2
g, 100 g of 1,3-butadiene monomer, and 0.05 g of n-butyllithium were added, and the mixture was polymerized at 60° C. for 3 hours with stirring to synthesize living polybutadiene. The living polybutadiene obtained is 100g of polymer.
It contained 0.67 mmol of living lithium per polybutadiene, and when a portion was isolated and analyzed, it was found to be living polybutadiene containing 13% of 1,2-vinyl bonds and having a number average molecular weight of about 150,000 as measured by GPC. Reference Example 6 Polymerization was carried out in the same manner as in Reference Example 1 except that isoprene was used instead of 1,3-butadiene, and it had 0.66 mmol of living lithium per 100 g of living polymer, 10% of 1,2-vinyl bonds, and a number average Living polyisoprene with a molecular weight of approximately 150,000 was obtained. Reference Example 7 Cyclohexane 400g, 1,3-butadiene monomer 70g, styrene monomer 30g, n-butyllithium 0.03g and tetrahydrofuran 0.9g
were simultaneously added to the autoclave and polymerized at 40°C for 2 hours. The resulting polymer is a completely random living copolymer of butadiene/styrene, with polymer 100
with 0.48 mmol living lithium per g;
1,2-vinyl bond content of butadiene unit 50
% and a number average molecular weight of 200,000. Reference example 8 400 g of cyclohexane, 15 g of styrene monomer and 0.11 g of n-butyllithium in an autoclave
was added and polymerized at 60°C for 3 hours, then 70g of 1,3-butadiene monomer was added and polymerized at 60°C for 3 hours. Finally, add 15g of styrene monomer and
Polymerization was carried out at ℃ for 3 hours, and the content of bound styrene was 30%, the content of blocked styrene was 29.5%, and the content of 1,2-vinyl bonds in butadiene units was 13% (calculated as 9% in terms of total polymer).
A styrene-butadiene-styrene type living block copolymer having a number average molecular weight of about 60,000 (%) was obtained. The living lithium in this polymer is
The amount was 1.65 mmol/100 g of polymer. Reference Example 9 Polymerization was carried out in exactly the same manner as in Reference Example 5, except that 35 times the mole of tetrahydrofuran was added to n-butyllithium, and the bound styrene content was 30%.
A styrene-butadiene-styrene type living block polymer was synthesized, which contained 25% blocked styrene, 38% 1,2-vinyl bonds in butadiene units, and had a number average molecular weight of about 60,000. The living lithium content in this polymer was 1.65 mmol/100 g of polymer. Reference example 10 400g of cyclohexane in an autoclave, 1,
13 g of 3-butadiene monomer, 0.15 g of n-butyllithium and tetrahydrofuran in a molar ratio of n
- BuLi/THF = 1/40 ratio, 45 at 70℃
Partially polymerize, then add 20g of styrene monomer.
30 minutes, then 47 g of 1,3-butadiene monomer for 75 minutes, and finally 20 g of styrene monomer.
was added and polymerized for 30 minutes to synthesize a butadiene-styrene-butadiene-styrene type living block polymer. This product contains 40% bound styrene, 33% blocked styrene, and 1,2-butadiene units.
It had a vinyl bond content of 35% (30% based on total polymer), a number average molecular weight of about 60,000, and a living lithium content of 1.65 mmol per 100 g of living polymer. Examples 1 to 4 The living polymer solution obtained in Reference Example 8 was diluted with purified and dried cyclohexane, the living polymer concentration was adjusted to 10% by weight, and the solution was subjected to a hydrogenation reaction. 1000 g of the above living polymer solution was charged into a sufficiently dried autoclave with a capacity of 2 and equipped with a stirrer, and after degassing under reduced pressure, the autoclave was replaced with hydrogen and maintained at 60° C. with stirring. Next, 100 ml of a cyclohexane solution containing 0.8 mmol of each of the compounds obtained in Reference Examples 1 to 4 as the catalyst component (B), and a cyclohexane solution containing 0.16 mmol of n-butyllithium (manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.) as the catalyst component (C). 20 ml of the catalyst solution was mixed for about 15 minutes at 0°C in a hydrogen atmosphere of 2.0 Kg/cm 2 , then the entire amount of the catalyst solution was charged into an autoclave, 8.0 Kg/cm 2 of dry gaseous hydrogen was supplied, and water was mixed for 1 hour with stirring. An addition reaction was performed. The reaction solution was returned to normal temperature and pressure, taken out from the autoclave, poured into a large amount of methanol to precipitate the polymer, and dried separately to obtain a white hydrogenated polymer. The hydrogenation rate of the obtained hydrogenated polymer was determined from the infrared spectrum (details on how to determine the hydrogenation rate are given in the patent application published in 1983).
6718) shown in the table. Examples 5 to 9 Water was prepared in exactly the same manner as in Example 1, except that the living polymers of Reference Examples 5, 6, 7, 9, and 10 were used, and the compound obtained in Reference Example 2 was used as the catalyst component (B). An addition reaction was carried out. The results are shown in the table.

【表】 実施例 10〜16 触媒成分(B)と(C)とを予め混合する時のn―ブチ
ルリチウム量を、表に示したn―BuLi/Tiモ
ル比となる量とし、また、水添反応時に表に示
した全Li/Tiモル比となるよう、反応器内にあ
らかじめリビングリチウムの一部を失活させる量
のメタノールを加えた、あるいはn―ブチルリチ
ウムを加えた以外は、参考例2と全く同様にして
水添反応を行なつた。結果を表に示した。 実施例 17〜25 参考例8で得られたリビングポリマー、参考例
2で得られた水添触媒成分(B)、およびn―ブチル
リチウムを用い、表に示した各条件にて、実施
例10〜16と同様な方法で水添反応を行なつた。結
果を表に示した。
[Table] Examples 10 to 16 When premixing catalyst components (B) and (C), the amount of n-butyllithium was set to the n-BuLi/Ti molar ratio shown in the table, and Except for adding methanol or n-butyllithium in an amount to deactivate a portion of the living lithium in the reactor in advance to achieve the total Li/Ti molar ratio shown in the table during the addition reaction, the results are as follows. The hydrogenation reaction was carried out in exactly the same manner as in Example 2. The results are shown in the table. Examples 17 to 25 Using the living polymer obtained in Reference Example 8, the hydrogenation catalyst component (B) obtained in Reference Example 2, and n-butyllithium, Example 10 was carried out under the conditions shown in the table. The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in ~16. The results are shown in the table.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 不活性有機溶媒中にてオレフイン性不飽和基
含有リビングポリマーを水添する方法において、 (A) 有機リチウムを重合触媒として共役ジエンを
重合、または共役ジエンと共重合可能なモノマ
ーを共重合して得られるリビングポリマーを、 (B) 下記(a)で示されるチタノセンジアリール化合
物の少なくとも一種 (但し、R1〜R6は水素あるいは炭素数1〜
4のアルキル炭化水素基を示し、R1〜R3およ
びR4〜R6のうち1つ以上は水素である。) および、 (C) 一般式 R―Li(但し、Rは炭素原子数が1
〜6個のアルキル基を示す。)で示されるアル
キルリチウム化合物の少なくとも一種 とからなる触媒の存在下に水素と接触させて、該
リビングポリマー中の共役ジエン単位の不飽和二
重結合を選択的に水添することを特徴とするリビ
ングポリマーの水添方法。
[Scope of Claims] 1. A method of hydrogenating a living polymer containing an olefinic unsaturated group in an inert organic solvent, wherein (A) a conjugated diene can be polymerized or copolymerized with a conjugated diene using an organolithium as a polymerization catalyst. (B) at least one titanocene diaryl compound shown in (a) below. (However, R 1 to R 6 are hydrogen or have 1 to 1 carbon atoms.
4, and one or more of R 1 to R 3 and R 4 to R 6 is hydrogen. ) and (C) General formula R-Li (wherein R has 1 carbon atom
~6 alkyl groups are shown. ) The unsaturated double bonds of the conjugated diene units in the living polymer are selectively hydrogenated by contacting with hydrogen in the presence of a catalyst comprising at least one alkyllithium compound represented by Hydrogenation method for living polymers.
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