[发明专利]氢过氧化物官能化的橡胶的原位制备

说明书

发明领域

本发明涉及氢过氧化物官能化的橡胶的原位制备，更具体涉及使用负载的光还原剂组合物，通过将三态氧光还原为单态氧，在橡胶分子上形成氢过氧化物位点(site)。

发明背景

可使用光感生的光还原剂将三态氧激发成单态氧，而单态氧可用来形成氢过氧化物位点，该位点可用来引发聚合反应。

单态氧能够与二烯橡胶化合物之类的不饱和聚合橡胶反应，形成相应的氢过氧化物官能化的橡胶。所述橡胶骨架上的氢过氧化物官能化的位点提供了活性位点，这些活性位点能够在橡胶聚合物与单体的反应中提高接枝的效率，所述橡胶聚合物与单体的反应会在聚合物主链上形成侧基。因此，特定单体-聚合物体系的接枝效率是每个橡胶聚合物分子上形成的过氧化物基团数量的函数。当所有(其他)的条件都相同的时候，随着光还原剂将三态氧激发成单态氧的效率的增大，聚合物主链上形成的侧基的数量增大。

在美国专利第5,075,347号中揭示了合适用来通过将三态氧还原为单态氧、来制备橡胶的氢过氧化物衍生物的光还原剂制剂。在该文献中，通过使用甲醇之类的醇基增溶剂，将亚甲基蓝、玫瑰红等各种光敏剂溶解在橡胶聚合物的溶液中，所述增溶剂能够提高光敏剂在橡胶溶液中的溶解性。对所述包含光合成剂的橡胶溶液进行氧化，然后用波长300-800埃的光进行辐照，将三态氧转化为单态氧，以用于包含橡胶的溶液的聚合。

发明简述

根据本发明，提供了一种通过在存在氧和光感生的光还原剂的条件下，将三态氧转化为单态氧，从而制备氢过氧化物官能化的橡胶化合物的方法。在实施本发明的时候，提供了一种反应器，该反应器包括催化剂床，所述催化剂床包括负载在颗粒基材组分上的光感生的光还原剂组分，以形成可渗透性催化剂床。将不饱和橡胶组分在载体溶剂中的分散体引入所述反应器，通过所述催化剂床。随着橡胶组分被引入反应器，气态氧化剂被引入反应器，通过所述催化剂床，与所述包含橡胶的分散体相接触。使用强度足以将氧化的(oxygenated)橡胶组分中的三态氧转化为单态氧的紫外或可见光范围内的电磁光辐射来辐照所述包含分散体和氧化剂的催化剂床。然后从所述反应器回收所述氧化的橡胶组分。

较佳的是，所述气态氧化剂和橡胶分散体在顺流的条件下通过反应器。在本发明的一个实施方式中，所述反应器包括管式外壳和管式内部部件，所述管式内部部件具有可渗透性壁，可渗透性壁在所述内部部件和外部部件之间限定出环形空间，所述负载有光还原剂的基材材料设置在所述环形空间内。将氧化剂引入所述内部管式部件，从所述管式部件向外径向扩散，与设置在所述环形空间内的负载的光还原剂相接触。同时使所述包含橡胶组分的载体溶剂通入所述环形空间，与所述催化剂床相接触。较佳的是，使用辐射波长主要为300-700纳米的电磁辐射，以10-300英尺-坎德拉的照度辐照所述包含橡胶的分散剂溶液。在本发明的另一个优选的实施方式中，所述颗粒基材包含主要粒度为0.2-0.8厘米的无机颗粒。较佳的是，所述载体是平均粒度为0.3-0.7厘米的二氧化硅、氧化铝、或者二氧化硅和氧化铝的混合物。

在本发明优选的实施方式中，在反应器中制备的氧化的橡胶化合物的氢过氧化物含量为1-8个氢过氧化物基团/橡胶组分分子，更优选4-8个氢过氧化物基团/橡胶组分分子。在本发明的另一个方面中，所述光还原剂组分以0.01-0.1克-摩尔光还原剂/克载体的量负载在基材上。以载体中不饱和橡胶组分的量为基准计，通过所述催化剂床的不饱和橡胶组分的空速(WHSV)为0.5-15小时^-1。所述载体溶剂中的不饱和橡胶组分在受到辐照的催化剂床中的停留时间至少为0.08小时。

所述分散体通过的反应系统可以是互相串联的两个或更多个反应器的形式，或者是互相并联的两个或更多个反应器的形式。较佳的是，所述反应器横向互相隔开。提供反应器的阵列，使所述分散体和气态氧化剂顺流流过，用位于所述反应器阵列外的电磁辐射源辐照所述催化剂床。在本发明的另一个实施方式中，所述反应器为外壳以及位于所述外壳内的内部井结构的形式、以形成环。辐照源位于所述内部井结构以内，为围绕着所述辐照源的环形空间内的负载的光还原剂和橡胶组分提供辐照。

附图简述

图1是用来实施本发明的反应器系统的侧视示意图。

图2是适于用来实施本发明的反应器系统的另一种形式的侧视示意图。

图3是可用来实施本发明的多个串联反应器的示意图。

图4是可用来实施本发明的多个并联反应器的侧视示意图。