195973. lajstromszámú szabadalom • Kationos eljárás szabályozott összetételű és mikroszerkezetű kopolimerek előállítására
5 195973 6 ért alkalmazása minden területen gazdaságosnak tekinthető. A találmány fentiekben felsorolt és egyéb célkitűzései az alábbiakban ismertetett eljárás szerint valósíthatók meg: legalább két monomer keverékének felhasználáséval; a monomer-keverék szabályozott sebességű adagolásával a reaktorba, amely már tartalmazza az oldószert vagy oldószereket, valamint az aktív iniciátort vagy iniciátor/koiniciátor párt; a monomerek olyan sebességű adagolásával, amely nem haladja meg a kopolimerizáció bruttó sebességét. Ilyen feltételek betartása mellett a képződő kopolimer összetétele megegyező lesz a beadagolt monomer-elegy összetételével, és független lesz a monomerek reakcióképességi hányadosától. Élő és/vagy kvázi-élő polimerizációs rendszerben az iniciálás pillanatszerű, nincs lánczáródás vagy lánczáródás reverzibilis, és a láncátadási lépések a reakciókörülmények gondos megválasztásával erősen viészaszorithatók. A kopolimer átlag molekulatömege széles tartományban lineárisan nő az elreagált monomerek mennyiségével. A képződött kopolimer szűk molekulatömeg-eloszlású. Kísérleteink sorén rájöttünk arra, hogy élő vagy kvázi-élő polimerizáció segítségével ellenőrzött összetételű és mikroszerkezetű kopolimer állítható elő. A képződő kopolimer mikroszerkezetének és összetételének szabályozhatóságát folyamatos polimerizációs módszerrel érjük el. Az eljárás lényege az, hogy az aktív centrumokat már tartalmazó oldathoz adagoljuk a monomereket olyan sebességgel, amely kisebb vagy legfeljebb azonos a kopolimerizáció bruttó sebességével. így a folyamat teljes időtartama alatt biztosítani tudjuk a monomerek 100%-ot megközelítő konverzióját. Az ily módon előállított kopolimer összetétele megegyezik az adagolt monomer-elegy összetételével. A hagyományos kopolimerizációs eljárás során képződő kopolimer csak akkor homogén és a monomer-elegy Összetételével megegyező összetételű, ha a kopolimerizációban részt vevő összes monomer reakcióképességi hányadosa eggyel egyenlő (ideális kopolimerizáció), vagy a monomerek összetétele azeotrop, araikoris: [Mi] l-r2 [M2] 1-ri- ahol [Mi] és [M2] az 1-es, illetve 2-es monomer koncentrációja, rí és r2 pedig a reakcióképességi hányadosok. Ilyen ideális vagy azeotrop rendszerek azonban rendkívül ritkák. A legtöbb esetben a kopolimer összetétele eltérő a monomé r-elegy összetételétől. Sőt, ahogy a konverzió nő, a kopolimer összetétele állandóan változik a monomer-arány állandó változása miatt. így homogén összetételű kopolimer hagyományos módszerrel nem, vagy csak bonyolult, költséges eljárással állítható elő. Eljárásunk állandóan magas konverziót biztosit, mivel a monomereket a polimerizáció bruttó sebességénél lassabban és folyamatosan adagoljuk. Mivel a reakció bármely idő pillanatéban a mér beadagolt monomerek konverziója 100%-ot megközelítő, nyilvánvaló a kopolimer és a monomer-elegy összetételének megegyezése. A monomerek esetleges felhalmozódása a reakció kényszer jellegének megszűnéséhez vezet és a kopolimer összetétele eltérő lesz a monomer-elegy összetételétől. Ezért különös figyelmet kell fordítani a kellő adagolási sebesség megválasztására. Kényszer-ideális kopolimerizációval előállított kopolimer összetételét a következő összefüggéssel lehet leírni: [Mii>]:[M2P]:...[MnP]=Ai:A2......:An- ahol [Mip], [M2P], ...[Mn11] az egyes monomerek koncentrációja a kopolimerben és Ai, A2, ...An pedig az egyes monomerek adagolási sebessége. Az egyenlet jól szemlélteti, hogy a kopolimer összetétele kizárólag az egyes monomerek adagolási sebességétől függ és teljes mértékben független a monomerek reakcióképességi hányadosától. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy míg a bruttó összetétel független a monomerek rakcióképességétól, a szekvencia-eloszlás molekuláris szinten a monomerek reakcióképességi hányadosaitól függő marad. Az eljárás gyakorlatilag a szokásos kopolimerizációs folyamat mikroszintű többszöri ismétlése. Elvileg elképzelhető molekuláris szinten is szabályozott kényszer-ideális kopolimerizáció, azonban ehhez a monomerek reagálás előtti, tökéletes molekuláris diszpergálása szükséges, ami gyakorlatilag kivitelezhetetlen. Kényszer-ideális kopolimerizáció kivitelezéséhez elengedhetetlenül szükséges a reakciókörülmények pontos kézbentartása. Ez fokozozottan érvényes kationos folyamatokra, ahol már nyomnyi mennyiségű szennyeződések is irreverizibilis lánczáródást okozhatnak és meggátolhatják a polimerizáció folyamatosságát és igy kényszer jellegét is. általában a szennyeződések mennyisége nem haladhatja meg a katalizátor vagy katalizátorok mennyiségének 10%-át. Szennyeződés különböző módokon kerülhet a rendszerbe, Így például a katalizátorral, oldószerekkel vagy származhat a berendezésből is. Az eljáráshoz alkalmazható oldószer lehet hexán, ciklohexán, 1,1-diklór-etán, 1,2- -diklór-etán, diklór-metán, benzol, nitro-metán, nitro-benzol, kloroform, trifluor-ecetsav és más hasonló oldószer, valamint ezek bármilyen arányú keveréke. Tekintettel arra, hogy a teljes tisztaság elsőrendű követelmény, az egyes oldószerek tisztítási eljárásét a későbbiek folyamán külön fogjuk ismertetni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
