Polymères amorcés par du diényl-lithium La présente invention concerne des polymères contenant des groupes terminaux comportant une insaturation multiple. La présente invention concerne également des polymères ramifiés, préparés par l'autopolymérisation de polymères vivants possédant des groupes diényle conjugués terminaux. Selon un autre
de ses aspects, la présente invention concerne également des copolymères greffés, utilisant une addition séquentielle d'un second monomère à un polymère vivant possédant des groupes diényle conjugués terminaux. Selon une autre de ses caractéristiques, l'invention concerne aussi des polymères de poids moléculaire élevé réticulés, utilisant un réamorçage d'un polymère préformé comportant un ou plusieurs groupes diényle conjugués terminaux. Selon encore une autre de ses caractéristiques, l'invention concerne des polymères couplés.
On a mis en oeuvre une polymérisation en solution
de diènes conjugués et d'autres monomères avec une variété d'amorceurs à base d'organolithiums et de divers types de ''terminaisons" pour placer divers groupes terminaux actifs sur de tels polymères, comme des groupes hydroxyle et analogues, à diverses phases de durcissement. On a cependant eu besoin d'une certaine voie pour la production d'un polymère avec des groupes terminaux plus utiles conduisant à des propriétés améliorées, à de plus larges gammes d'application, en particulier pour l'obtention de produite vulcanisés supérieurs.
La demanderesse a découvert à présent que l'emploi
de ce que l'on peut appeler en bref des amorceurs au diényllithium engendrait des polymères et des copolymères par mise en oeuvre de procédés de polymérisation en solution qui possèdent des groupes diényle inhabituellement terminalement réactifs et qui donne des propriétés améliorées engendrant, par exemple des produits vulcanisés supérieurs.
Les polymères conformes à la présente invention sont préparés en amorçant la polymérisation de monomères organiques oléfiniquement mono-insaturés et di-insaturés, dans des conditions de polymérisation en solution, avec
un amorceur au diényllithium. Le polymère vivant ainsi obtenu peut être terminé par un agent contenant un hydrogène actif, peut être couplé à divers agents de couplage
di- ou poly-fonctionnels, terminés par coiffage avec un composé qui engendre le polymère avec un groupe terminal possédant une insaturation conjuguée, peut être maintenu dans des conditions propres à assurer l'autopolymérisation du polymère vivant, traité par un autre monomère réactif pour engendrer un polymère greffé, davantage réactif sur une autre partie d'amorceur anionique, ou
bien on peut procéder à une combinaison de tous ces traitements.
Les amorceurs au diényllithium se préparent en faisant réagir des 1,4-dioléfines hydrocarbonées sur des composes de lithium hydrocarbonés.
Les 1,4-dioléfines hydrocarbonées peuvent être cycliques ou acycliques et il semble actuellement n'exister aucune limitation quant au nombre d'atomes
de carbone pour autant que cela concerne la possibilité de mise en oeuvre. Pour des raisons de disponibilité commode, on préfère actuellement les 1,4-oléfines possédant de 5 à 12 atomes de carbone par molécule. Comme exemples de telles 1,4-dioléfines, on peut citer le 1,4-pentadiène, le 2-méthyl-1,4-pentadiène, le 3-méthyl1,4-pentadiène, le 1,4-hexadiène, le 1-méthyl-1,4-
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y-terpinène et analogues, seuls ou en mélanges.
Les composés de lithium hydrocarbonés utilisés pour procéder à la réaction avec les 1,4-dioléfines peuvent
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R représente un radical hydrocarboné qui peut être un groupe aliphatique saturé, cycloaliphatique saturé, aromatique ou un groupe de combinaison et x représente un nombre entier dont la valeur varie de 1 à 4. Le groupe R possède une valence égale à x. Il ne semble actuellement pas exister de limitation pour ce qui concerne la possibilité de mise en oeuvre, quant au calibre du groupe R, mais, pour des raisons de commodité et de disponibilité, R contient, de. préférence, de
1 à 20 atomes de carbone.
Comme exemples de composés d'organolithium hydrocarbonés, on peut citer les substances qui suivent: :
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sec-butyllithium, tert-butyllithium, n-décyllithium, ! phényllithium, naphtyllithium, 4-butylphényllithium,
<EMI ID=4.1>
n-butyllithium, en raison de leur disponibilité. Ces amorceurs au diényllithium se préparent par mise en oeuvre des procédés généraux décrits par R.B. Bâtes, D.W. Gosselink et J.A. Kacynski dans Tetrahedron Letters,
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la réaction d'une ou plusieurs des 1,4-dioléfines avec
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hydrocarbure saturé et d'un solvant polaire, comme un mélange d'hexane et de tétrahydrofuranne.
Le rapport du composé d'organolithium à la 1,4dioléfine varie normalement d'environ 0,9:1 à 1:1 équivalent de lithium par mole de 1,4-dioléfine. On préfère l'emploi d'un léger excès de diène pour garantir une conversion complète de la totalité de l'organolithium
<EMI ID=7.1>
Le rapport volumique de l'hydrocarbure saturé au solvant polaire doit prédominer en faveur de l'hydrocarbure, et être tel qu'environ 20:1 à 2:1, de préférence environ 5:1 à 2:1, actuellement plus avantageusement encore environ 3:1. La quantité de solvant mise en oeuvre est celle qui suffit à maintenir le produit d'organolithium sensiblement en solution.
On choisit l'hydrocarbure saturé parmi un ou plusieurs des hydrocarbures aliphatiques qui sont normalement liquides, utilisés seuls ou en mélanges. Comme exemples des hydrocarbures appropriés, on peut citer le n-pentane, le n-hexane, le n-heptane, le cyclopentane et le cyclohexane, seuls ou en mélanges. On préfère actuellement le n-heptane.
Le composant du type solvant polaire du mélange de solvants peut être choisi parmi un ou plusieurs des éthers normalement liquides, comme ceux des composés possédant de 2 à 8 atomes de carbone par molécule. Comme exemples de composants polaires appropriés, on peut citer le tétrahydrofuranne, l'éther diméthylique, l'éther diéthylique et l'éther di-n-butylique, seuls ou en mélanges. On préfère actuellement le tétrahydrofuranne.
La réaction entre la 1,4-dioléfine et le composé d'organolithium R(Li)x est considérée comme étant une
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lorsque le mélange réactionnel est admis à se réchauffer lentement. Par conséquent, les réactifs et le mélange de solvants doivent être mélangés à une basse température commode appropriée, étant donné que la réaction commence immédiatement, comme une température d'environ <EMI ID=9.1>
Le mélange refroidi est ensuite graduellement réchauffé jusqu'à une température qui varie de la température
<EMI ID=10.1>
Le mélange réactionnel se sépare concurramment habituellement en deux couches. Lorsque la séparation se produit,
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jours le cas, la couche supérieure contient normalement une quantité mineure de composé d'organolithium et de
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tandis que la couche inférieure contient l'amorceur au
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laire et une quantité mineure d'hydrocarbure.
Pour l'emploi comme amorceur de polymérisation, on sépare la couche diénylique. Les composés au diényllithium n'exigent ni purification., ni isolement préalable et peuvent être conservés dans le solvant de réaction ou dans du solvant de complément, à une basse température, telle qu'environ -10*C, pendant une période de conservation indéfinie. On utilise typiquement et on considère
comme nécessaire l'emploi d'une atmosphère protectrice, comme une atmosphère d'azote, d'argon ou d'hélium.
La quantité d'amorceur diénylique que l'on utilise pour la polymérisation peut varier entre de larges limites dépendant, bien évidemment, du poids moléculaire souhaité du polymère, de la réactivité du monomère, etc.
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milliéquivalents-grammes de lithium par 100 grammes en poids de monomère, la gamme préférée variant de 0,5 à
20 milliéquivalents, sur base de la valeur titrée dans l'amorceur au diényllithium,
Bien que la demanderesse ne désire nullement se limiter à une quelconque théorie, on peut considérer les composés de diényllithium comme possédant une délocalisation de charge sur 5 atomes de carbone et qu'ils sont en conséquence susceptibles d'adopter trois conformations si la 1,4-dioléfine de départ n'est pas alicyclique de nature, comme le représente le tableau 1. Par cette même théorie, les composés de diényllithium alicycliques seraient limités à une conformation seulement, la conformation spécifique dépendant de la localisation des doubles liaisons dans la 1,4-dioléfine de départ, également comme le montre le tableau 1 :
Tableau 1
Composés de diényllithium
A partir de 1,4-dioléfines linéaires, comme le 1,4-
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<EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
A partir de 1,4-dioléfines cycliques telles que le terpinolène
<EMI ID=18.1>
Dans chacune de ces conformations, le site d'amorce, c'est-à-dire l'atome de carbone qui devient lié à la première unité monomère, peut se trouver sur les atomes de carbone 1,3 ou 5. Si l'attache s'effectue aux atomes de carbone 1 ou 5. la dioléfine terminale résultante sur la chaîne polymère aura l'insaturation conjuguée voulue, tandis que si l'attache s'effectue sur l'atome de carbone 3 de l'espèce d'amorçage, la dioléfine terminale résultante ne sera pas conjuguée. Ces types d'insaturation terminale possible sont supposés être ainsi que le tableau 2 le représente.
Tableau 2
Types d'insaturation terminale possible sur-le polymère A partir de 1,3-butadiène (Bd) amorcé au diényllithium
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<EMI ID=20.1>
Le point d'attache pour n'importe quelle polyméri-
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répartition statistique des types de groupe fonctionnel insaturé terminal n'a jusqu'à présent pas été déterminée avec précision pour les polymérisation conformes à l'invention. Cependant, la formation du polymère possédant la quantité quantitative des groupes diényle conjugués terminauxp sur base de la quantité d'amorceur diénylique utilisée, n'a pas été réalisée dans ces polymérisations. Tout ce que l'on a analysé est le diène conjugué. Soit le reste des groupes terminaux n'est pas conjugué par attache au carbone 3 (tableau 2), soit est un groupe terminal conjugué partiellement autopolymérisé.
Les monomères capables d'être polymérisés en utilisant les amorceurs au diényllithium pour la production de polymères suivant la présente invention, sont les
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di-insaturés, polymérisables dans des conditions de polymérisation en solution par l'emploi d'amorceurs anioniques, comme les amorceurs à organolithium. Grosso modo, ces monomères comprennent les diènes conjugués, les monovinylarènes, les acrylates (esters de lucide acrylique et des acides alcacryliques), les vinylpyridines, les halogénures de vinylidène, les vinylquinoléines, les nitriles, les acrylamides N,N-disubetitués, le vinylturanne, le N-vinylcarbazole. Ces mono-
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cialistes de la technique le savent parfaitement bien.
De tels monomères contiennent généralement, pour des raisons de disponibilité, de 2 à 12 atomes de carbone par molécule. Comme exemples typiques de tels monomères, on peut citer le 1,3-butadiène, l'isoprène, le pipérylène, le styrène, le 1-vinylnaphtalène, l'acrylonitrile, la 2-vinylpyridine, la 4-vinylpyridine, l'acrylate d'éthyle, le méthacrylate de méthyle, le chlorure de vinylidène et d'autres ainsi que les spécialistes de
la technique le savent parfaitement bien. De tels monomères contiennent généralement, pour des raisons
de disponibilité, de 2 à 12 atomes de carbone par molécule. Comme exemples typiques de tels monomères, on
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2-vinylpyridine, la 4-vinylpyridine, l'acrylate d'éthyle, le méthacrylate de méthyle, le chlorure de vinylidène
et d'autres, ainsi que les spécialistes de la technique le savent bien. On préfère actuellement le butadiène,
<EMI ID=25.1> <EMI ID=26.1>
Les polymères que l'on peut préparer peuvent comprendre des homopolymères, des copolymères à blocs, des copolymères stochastiques, des copolymères greffés, et des mélanges et combinaisons de ces produits. Les procédés de polymérisation séquentielle, tels que ceux décrits dans la technique, conviennent parfaitement. Conditions de polymérisation.
La polymérisation du ou des monomères souhaités peut s'effectuer par mise en oeuvre de procédés et techniques bien connus des spécialistes de la polymérisation en solution anionique.
Le ou les monomères souhaités peuvent être mis en contact avec les amorceurs à base de diényllithium dans un diluant de polymérisation hydrocarboné. Ces diluants hydrocarbonés comprennent les paraffines, les cyclo-
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mélangea, habituellement de 4 à 10 atomes de carbone par molécule, y compris des composés tels que le pentane, l'hexane, le cyclohexane, le n-heptane, le benzène, le toluène et analogues, seule ou en mélanges.
La ou les étapes ou stades de polymérisation peuvent s'effectuer aux températures de polymérisation qui convier nent généralement pour des conditions de polymérisation en solution anionique. Les conditions de réaction appropriées typiques comprennent des températures qui
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d'environ +30 à +75[deg.]C, à toute pression commode, habituellement suffisante pour conserver des conditions de phase sensiblement liquide. La durée de contact peut être comme cela se révèle commode ou souhaitable, et varie habituellement de plusieurs minutes à plusieurs heures, de façon à engendrer une solution d'un polymère vivant, c'est-à-dire un polymère contenant des liaisons carbone-lithium à une extrémité des molécules <EMI ID=29.1> polymérisation plus poussée. L'étape de polymérisation s'effectue normalement jusqu'à une polymérisation sensiblement complète (conversion complète).
Les spécialistes de la technique connaissent déjà des procédés de chargement, de protection de monomères, diluants, initiateurs, polymère de finition et analogues, contre l'humidité et d'autres matières qui pourraient avoir tendance à détruire le lithium actif.
Le traitement des polymères vivants ainsi obtenu par un composé contenant de l'hydrogène actif, comme l'alcool isopropylique, engendre un polymère qui, ainsi que la spectroscopie ultraviolette le révèle, contient au moins certains groupes diène conjugué fonctionnels.
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normalement bien en-dessous de la quantité théorique maximale comme on l'a décrit plus haut. Le fait que l'on n'obtienne pas un rendement d'une quantité quantitative d'un polymère à groupe diénylique conjugué terminal est dû, pense-t-on, au moins partiellement, à la compétition qui se produit pour le point d'attache de
<EMI ID=31.1>
antérieurement décrit.
Il se produit une seconde réaction compétitive qui, pense-t-on, réduit également la quantité de groupes diényle conjugués fonctionnels dans le polymère final. Cette réaction implique une réaction de ramification ou d'autocouplage qui se produit lorsque la liaison carbone-lithium vivante terminale d'une chaîne polymère s'additionne sur le groupe diényle conjugué fonctionnel terminal d'une seconde chaîne polymère, ainsi que le tableau 3 l'illustre :
Tableau 3
<EMI ID=32.1>
Cette réaction compétitive peut conduire à la formation d'un polymère ramifié si du monomère additionnel est présent (résiduel ou ajouté), de façon à réagir sur
les groupes carbone-lithium après que cet autocouplage se soit produit et peut également conduire à un polymère réticulé ai les deux groupes carbone-lithium du produit
<EMI ID=33.1> <EMI ID=34.1>
La preuve que cet autocouplage se produit se trouve dans l'élévation observée du poids moléculaire et dans l'élargissement de la répartition des poids moléculaires du polymère et dans la réduction de la quantité d'insa= turation conjuguée dans le polymère final avec de plus longues durées de polymérisation (terminaison du polymère vivant différée).
La polymérisation par amorçage de monovinylarenes
avec des amorceurs à base de diényllithium se traduit par une vitesse bien plus rapide et une proportion bien plus élevée de l'autocouplage �conduisant à un poly-
(monovinylarène) ramifié et réticulé7 que celles qui
se manifestent lorsque des diènes conjugués sont amorcés avec ces mêmes amorceurs à base de diényllithium.
L'addition séquentielle d'un second monomère au polymère vivant, autocouplé, conduit à la formation de nouveaux copolymères greffés. On pense que ces polymères sont des copolymères ramifiés complexes comportant des sections qui sont d'une nature typiquement copolymère
à blocs et, qu'au surplus, le polymère possède des
greffes d'homopolymère et copolymère à blocs en des sites limités, spécifiques, sur l'ossature polymère
telle que le tableau 3 le représente.
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1> être terminé avec n'importe lequel des composés contenant de l'hydrogène actif connus.
Couplage
En variante au traitement du polymère vivant qui
<EMI ID=37.1>
par un composé contenant de l'hydrogène actif, le polymère vivant peut être couplé avec des agents de couplage difonctionnels ou à fonctionnalité supérieure encore, ou bien on peut le faire réagir sur un composé qui procure un groupe terminal possédant une insaturation conjuguée. Les polymères ainsi obtenus seront des polymères téléchéliques insaturés conjugués.
On utilise do préférence des agents de couplage parce que les produits ainsi obtenus manifestent un accroissement de la viscosité Mooney comme aussi d'autres propriétés souhaitables. Le terme ''couplage" tel que la demanderesse l'utilise dans le présent mémoire s'emploie dans un sens générique large et désigne l'association et l'union de deux ou plus de deux des chaînes polymères à terminaison de lithium vivantes par l'intermédiaire d'un groupe de couplage
ou d'un atome de couplage central.
On peut utiliser à cette fin une très grande variété de composés ainsi que la technique l'enseigne. Parmi les agents de couplage convenables, on peut citer les composés multivinyl aromatiques, les multi-époxydes,
<EMI ID=38.1> les multicétones, les multihalogénures, les multianhydrides, les multi-esters qui utilisent les esters de poly-alcoola et d'acides monocarboxyliques, comme aussi les diesters qui sont des esters d'alcool monohydroxylés et d'acides dicarboxyliques, des agents à groupes de combinaison, l'oxyde de carbone, l'anhydride carbonique. les halogénures du soufre, les halogènes et analogues.
Comme exemples de composés multivinyl aromatiques convenables, on peut citer le divinylbenzène, le 1,2,4-
<EMI ID=39.1>
naphtalène, le 1,3,5-divinylnaphtalène, le 2,4-divinyldiphényle et analogues. On préfère les hydrocarbures
<EMI ID=40.1>
que ce soit l'isomère ortho, meta ou para. Le divinylbenzène du commerce qui est un mélange des 3 isomères
et d'autres composés donne toute satisfaction.
Bien que l'on puisse en général utiliser des multiépoxydes, ceux qui sont liquides sont plus aisément manipulés et forment un noyau relativement petit pour
le polymère couplé. Conviennent tout particulièrement bien parmi les multi-époxydes, les polymères hydrocarbonés époxydés, comme le polybutadiène liquide époxydé et les huiles végétales époxydées, telles que l'huile de soya époxydée et l'huile de lin époxydée. On peut également utiliser d'autres composés époxydés, comme le 1,2; 5,6; 9,10-triépoxydécane et analogues.
Comme exemples de multi-isocyanates convenables,
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arylpolyisocyanate possédant une moyenne de 3 groupes isocyanate par molécule et un poids moléculaire moyen d'environ 380. On peut considérer un tel composé comme constitué d'une série de noyaux isocyanato-benzéniques unis par l'intermédiaire de liaisons méthylène.
Les multi-imines, également connues sous le nom de composés multiaziridinyliques sont, de préférence, celles qui contiennent 3 et plus de 3 noyaux aziridine par molécule. Comme exemples de tels composés, on peut citer des sulfures ou oxydes de triaziridinyl phosphines, comme
<EMI ID=42.1>
aziridinyl)phosphine oxyde, le tri(2-éthyl-3-décyl-1aziridinyl)phosphine sulfure et analogues.
Les multi-aldéhydes sont représentés par des composés
<EMI ID=43.1>
anthracènetricarboxaldéhyde, le 1,1,5-pentanetricarboxaldéhyde et des composés aliphatiques et aromatiques multi-aldéhydiques semblables.
Les multi-cétones sont représentées par des composés
<EMI ID=44.1>
cyclohexanone et analogues.
Comme exemples des multi-anhydrides, on peut citer le dianhydride pyromellitique, des copolymères de
styrène et d'anhydride maléique et analogues.
Comme exemples des multi-estera, on peut citer le diéthyladipate, le triéthylcitrate, le 1,3,5-tricarbétoxy-
<EMI ID=45.1>
actuellement utiliser les tétrahalogénures de silicium, comme le tétrachlorure de silicium, le tétrabromure de silicium et le tétraiodure de silicium et les trihalo-
<EMI ID=46.1>
le trichloréthylsilane, le tribromobenzylsilane et analogues. On préfère également des hydrocarbures à substitution multihalogénée, comme le 1,3,5-tri(bromo-
<EMI ID=47.1>
analogues, dans lesquels l'halogène est attaché à un atome de carbone qui est en a par rapport à un groupe activant, comme une liaison éther, un groupe carbonyle ou une double liaison carbone à carbone. Des substituants inertes par rapport aux atomes de lithium dans
le polymère terminalement réactif peuvent également être présents dans les composés contenant des halogènes actifs. En variante, peuvent aussi être présents, d'autres groupes réactifs appropriés qui diffèrent des halogènes, ainsi qu'on l'a déjà décrit plus haut.
Outre les multi-halogénures de silicium tels que décrits plus haut, on peut également aisément employer <EMI ID=48.1>
métaux, comme le tétraéthylate de silicium.
Comme exemples de composés contenant plus d'un type de groupe fonctionnel, on peut citer ceux qui suivent :
<EMI ID=49.1>
On peut employer des agents de couplage difonctionnels lorsque l'on souhaite obtenir un polymère linéaire plutôt qu'un polymère ramifié.
Grosso-modo et de façon illustrative, on utilise
<EMI ID=50.1>
ment préférée variant d'environ 0,01 à 1,5 milliéquivalent d'agent de couplage par 100 g de monomère, afin d'obtenir la viscosité Mooney souhaitée. On considère qu'un équivallent de l'agent de traitement par équivallent de lithium est la quantité optimale pour une rami-
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au cours de la production du produit voulu. On peut
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<EMI ID=53.1>
Terminaison du polymère vivant par des composés insaturés.
D'autres composés appropirés que l'on peut faire réagir sur les polymères amorcés au diényllithium (à groupe diényle terminal) vivants pour obtenir un groupe insaturé, conjugué terminal, comprennent des composés insaturés conjugués linéaires et cycliques qui peuvent également contenir un autre groupe capable de réagir sur le lithium présent sur le polymère. Ceci constitue un autre procédé de formation du polymère possédant des groupes diényle conjugués téléchéliques. Ces composés
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cliques qui répondent aux structures qui suivent :
<EMI ID=55.1>
at des dlènes conjugués linéaires de la structure géné-
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<EMI ID=57.1>
cIan8
<EMI ID=58.1> n est un nombre entier qui possède une valeur variant
de 1 à 6 et Y représente un groupe fonctionnel qui réagit aisément sur le lithium présent sur le polymère, comme un halogène. Comme exemples de composés appropriés pour fournir un groupe fonctionnel Insaturé conjugué terminal au polymère, on peut citer les substances qui suivent:
<EMI ID=59.1>
tion telle que l'on obtienne une mole du composé insaturé conjugué par équivalent d'amorceur au lithium utilisé pour la mise en oeuvre de la polymérisation. Les conditions employées peuvent être celles précédemment décrites à propos des agents de couplage. Terminaison.
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insaturés ou les agents de couplage entraîne l'apparition d'un polymère qui conserve encore toujours du lithium, comme c'est, par exemple, le cas lorsque l'on a recours
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par au moins une quantité équivalents d'un composé contenant de l'hydrogène actif par équivalent de lithium. Ceci n'est bien évidement pas nécessaire lorsque la
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<EMI ID=64.1> du polymère vivant comme, par exemple l'halogénure de lithium, lorsque l'on utilise du tétrachlorure de
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réagissant.
Réamorcage .
On peut réamorcer des polymères terminés semi-télé-
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des amorceurs du type organolithium de la structure R(Li)x tels que précédemment décrits. La polymérisation des groupes terminaux insaturés conjugués se traduit
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répartition des poids moléculaires. De tels polymères peuvent devenir très fortement réticulés et on peut tolérer que leur formation progresse jusqu'à l'état de produit gélifié. Facultativement, on peut ajouter un
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espèce de polymère à répartition des poids moléculaires très large.
Récupération.
En général, on ajoute un antioxygène au mélange
de polymérisation juste avant la récupération. Les divers polymères que l'on peut préparer par mise en oeuvre du procédé suivant la présents invention peuvent être récupérés ou isolés par mise en oeuvre de n'imports quels moyens convenables, comme une coagulation dans un
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<EMI ID=71.1>
cbq8 .
Utilité.
Les polymères ont divers domaines d'application en fonction du polymère particulier qui est préparé, y compris 1 'utilisation par exemple dans les bandes de
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sifs, de résinas résistant au choc, de gels lâches à structure réglée, de produits en caoutchoucs mécaniques et analogues.
EXEMPLES
Les exemples qui suivent sont destinés à faciliter la compréhension de l'invention aux spécialistes de la technique. Les matières particulières que l'on y utilise les rapports, les relations, les espèces et analogues, ne sont cités qu'à des fins purement illustratives et ne limitent l'invention en aucune manière.
EXEMPLE 1
On a préparé l'amorceur de polymérisation du type pentadiényllithium par mise en oeuvre du procédé général décrit par R.B. Bâtes, D.W. Gosselink et J.A. Kaczynski,
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On a séché une bouteille en pyrex d'une contenance
<EMI ID=74.1>
<EMI ID=75.1>
sec, on l'a coiffée d'une capsule couronne perforée posée par-dessus un joint en caoutchouc auto-étanchant et on l'a mise sous une pression d'azote sec de 0,17 MPa.
Après l'avoir laissé refroidir jusque la température
<EMI ID=76.1>
dans du n-heptane et 80 ml de tétrahydrofuranne sec dans la bouteille et on a ensuite refroidi la bouteille et son contenu jusqu'à -78[deg.]C dans un bain de glace sèche
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tionnel à cette température, on y a introduit 32 ml de 1,4-pentadiène et, après 15 minutes, on a transféré la bouteille dans un bain d'eau glacée et on l'y a conservée pendant 30 minutes. Au cours de la période de passage
<EMI ID=78.1>
couche inférieure, jaune-orange, étant essentiellement constituée de pentadiényllithium dans du tétrahydrofuranne. On a dilué une fraction de 70 ml de la couche inférieure avec 700 ml de benzène sec et on l'a titrée
<EMI ID=79.1>
C.A. Uraneck, J.E. Burleigh et J.W. Cleary, Anal. Chem.
40 (2), 327 (1968). On a déterminé que cette solution était 0,2542 M en pentadiényllithium et on l'a utilisée comme amorceur pour la mise en oeuvre de la polymérisation suivante.
On a préparé des vinyl-polybutadiènes moyens en utilisant le pentadiényllithium susmentionné à titre d'amorceur. On a terminé le polymère de l'essai 2 avec de l'alcool, on a terminé le polymère de l'essai 3 par du
<EMI ID=80.1>
l'essai 4 par couplage du polymère vivant avec de <EMI ID=81.1>
prépara au cours de l'essai 1, un vinyl-polybutadiène moyen en utilisant du n-butyllithium comme amorceur et en procédant à la terminaison à l'aide d'alcool isopropylique. Dans cette recette, comme dans toutes les recettes suivante, lorsqu'il n'apparaît
<EMI ID=82.1>
on a procédé à la terminaison avec de l'alcool.
On a effectué les polymérisations en utilisant des conditions et des réactifs sensiblement anhydre, sous une atmosphère inerte (azote) dans des bouteilles à boisson d'une contenance de 290 ce, équipées de capsules couronnes perforées par-dessus des joints en caoutchouc auto-étanchant. On a agité les bouteilles et leur contenu par culbutage dans un bain à température constante au cours de toute la période de polymérisation. Après une période de polymérisation spécifiée, on a
<EMI ID=83.1>
phénol (2 parties en poids par 100 parties de monomère),
<EMI ID=84.1>
mélange de toluène et d'alcool isopropylique (80/20 en volume) et on a ensuite coagulé le polymère par l'addition d'alcool isopropylique au mélange de polymérisation.
<EMI ID=85.1>
tion suivant l'étape I dans les essais 1 et 2 et après l'étape II dans les essais 3 et 4. Après la coagulation, on a recueilli les polymères par filtration et on les a
<EMI ID=86.1> <EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
diène moyens selon la recette I :
RECETTE I
<EMI ID=89.1>
<EMI ID=90.1>
(a) p/p - parties en poids.
(b) Millimoles par 100 grammes de monomères totaux utilisés dans la polymérisation.
(c) Ajouté sous forme de solution 0,2486 M dans du benzène/THF approximativement 10/1 en volume.
(d) Ajouté sous forme de solution 0,2133 M dans du benzène/THF approximativement 10/1 en volume.
(e) Ajouté sous forme d'une solution 0,2542 M dans du benzène/THF approximativement 10/1 en volume.
(f) Ajouté sous forme de solution 0,1098 M dans du cyclohexane/n-heptane approximativement 14/1 en volume.
(g) Ajouté sous forme de solution 0,09 M dans du cyclohexane.
(h) Ajouté sous forme de solution 0,138 M dans du cyclohexane.
Les propriétés physiques des polymères de vinylpolybutadiène moyens préparés par mise en oeuvre de la recette I, sont rassemblées dans le tableau 1 qui suit.
TABLEAU I
Propriétés physiques de polymères à groupe dlényle conju-gués terminaux
<EMI ID=91.1>
(a) Viscosité Moonay. ASTM D1646-74.
(b) Pourcentage déterminé par spectroscopie d'absorption infrarouge. <EMI ID=92.1> du procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
tôt que l'on. filtré un échantillon de la solution
<EMI ID=95.1>
porosité de degré C et mise directement sous pression dans le viscosimètre.
<EMI ID=96.1> moléculaire moyen en nombre. Déterminé en utilisant un procédé de chromatographie à travers gel tel que décrit par Gerard Kraus et C.J. Stacy, J. Poly. Sci.:
Symposium N[deg.] 43, 329-343 (1973).
(e) I.H. m indice d'hétérogénéité. Une mesure de la répartition des poids moléculaires et c'est le rapport <EMI ID=97.1>
répartition des poids moléculaires.
(f) Pourcentage déterminé en utilisant le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3 278 508, colonne 20, note b.
(g) Pourcentage déterminé par spectroscopie d'absorption
UV et calculé sous forme de pourcentage pondéral de groupes 1,3-pentadiényle présents dans le polymère.
Les données du tableau 1 démontrent l'efficacité du pentadiényllithium comme amorceur pour la polymérisation du 1,3-butadiène. La spectroscopie UV a confirmé la présence de groupes diényle conjugués dans les poly-
<EMI ID=98.1>
incorporés dans le polymère par le procédé décrit. La
<EMI ID=99.1>
environ 20-35 % de la quantité théorique sur base de la
<EMI ID=100.1>
ration, s'étaient produites, engendrant une perte d'insaturation conjuguée et/ou (B) le point, d'attache de l'amorceur au premier monomère était tel qu'un groupe insaturé non conjugué terminal se forma.
EXEMPLE 2
On a étudié le caractère approprié des polymères de vinyl-polybutadiène moyens contenant l'insaturation conjuguée terminale, tel que préparé dans l'exemple 1, pour l'emploi dant un mélange vulcanisable de base.
On a mélangé chacun des polymères des essais 1-5 inclusivement selon la formule indiquée dans la recette II.
RECETTE II
<EMI ID=101.1>
(a) Type N330; nombre de référence industrielle noir 4. <EMI ID=102.1>
Petroleum Co.
<EMI ID=103.1> On a mélangé tous les ingrédients, à l'exception du soufre et de l'accélérateur, dans un mélangeur Banbury Midget pendant environ 5 minutes à 110 tpm et
<EMI ID=104.1>
On a ajouté le soufre et l'accélérateur au cours d'une seconde passe du mélange dans le mélangeur, ce second mélange étant effectué à 80 tpm pendant 1,5 minute et
<EMI ID=105.1>
On a ensuite procédé à un mélange supplémentaire pendant
<EMI ID=106.1>
leaux de 7,62 mm. On a vulcanisé chaque mélange de
<EMI ID=107.1>
propriétés de chaque caoutchouc vulcanisé sont ras- semblées dans le tableau II.
TABLEAU II
�������
<EMI ID=108.1>
conjugués terminaux mélangés et vulcanisés
<EMI ID=109.1>
(a) ASTM D412-75.
(b) ASTM D395-69. Le procédé B fut modifié comme suit on a utilisé des dispositifs de compression avec des entretoises de 8,255 mm, de façon à obtenir une compression statique pour la partie de 12,7 mm
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
1 heure à 100[deg.]C.
(c) ASTM D623-69.
(d) ASTM D945-72. On a modifié l'essai en ce sens que l'échantillon était un cylindre circulaire droit d'un diamètre de 17,78 mm et d'une hauteur de 25,4 mm.
(e) ASTM D2440-75.
Ces données démontrent que les polymères des essais 2,3 et 4 possédant des groupes diényle conjugués terminaux, confèrent des propriétés améliorées au mélange de base vulcanisé, en comparaison de ce qui se passe avec l'essai 1 témoin sans groupes diényle conjugués terminaux. Cette amélioration est prouvée par l'ac-
<EMI ID=112.1>
la résistance à la traction (traction dans le tableau) du caoutchouc mélangé vulcanisé de l'essai 3; l'accumulation de chaleur réduite et l'élasticité du caoutchouc de l'essai 2 (l'inhabituelle médiocre résistance à la traction semble être due à un mauvais essai) et les valeurs relativement bonnes obtenues sur le caoutchouc vulcanisé de l'essai 4 en raison de sa viscosité Mooney à l'état mélangé extrêmement faible (la viscosité Mooney à l'état vert était nettement inférieure à celle des autres polymères -voir tableau I). La demanderesse pense que si le polymère de l'essai 4 avait été préparé avec une viscosité Mooney équivalant à celle du témoin de l'essai 1, alors toutes les propriétés physiques susmentionnées du caoutchouc de l'essai 4 auraient été nettement supérieures à colles du caoutchouc do l'essai témoin 1.
EXEMPLE 3
On a préparé des amorceurs diényliques à partir de chacun des composés qui suivent :
<EMI ID=113.1>
terpinolence et 1,4-hexadiène.
Dans une bouteille en pyrex d'une contenance de
475 ml (séchée et capsulée de la manière décrite à l'exemple 1) on a introduit 150 ml de n-butyllithium 1,61 M dans du n-heptane, ainsi que 60 ml de tétrahydrofuranne séché. Après refroidissement de cette solution jusqu'à -78[deg.]C, on a ajouté 20,8 g de 2-méthyl-1,4pentadiène et on a maintenu le mélange réactionnel à cette température pendant 15 minutes. On a ensuite
<EMI ID=114.1>
cette température pendant 45 minutes. Au cours de cette période, une couche rouge inférieure se sépara. On a enlevé cette couche (approximativement 60 ml) et on l'a diluée avec 607 ml de toluène. Le titrage au disulfure indiqua que cette solution était 0,246 M en 2-méthylpentadiényllithium.
On a préparé un composé d'organolithium à partir
<EMI ID=115.1>
manière similaire. La dilution de la couche inférieure du mélange réactionnel avec un volume 1/1 d'un mélange de tétrahydrofuranne et de cyclohexane a engendré une
<EMI ID=116.1>
révéla qu'elle était 0,849 M en 3-méthylpentadiényllithium.
On a préparé du terpinyllithium en utilisant 19 ml de n-butyllithium 1,61 M, 8 ml de tétrahydrofuranne et 3,72 g de tercinolène, d'une manière similaire à celle décrite plus haut. Cependant, il ne se produisit pas de séparation du mélange réactionnel en 2 couches au cours de la préparation du terpinyllithium, comme elle s'était produite au cours de la préparation de tous les autres amorceurs à base de diényllithium antérieurement décrits. On a dilué 25 ml du mélange réactionnel avec
172 ml de toluène, de façon à obtenir une solution de terpinyllithium 0,1121 M.
On a préparé du 1,3-hexadiényllithium d'une manière similaire en utilisant 100 ml de n-butyllithium 1,61 M,
40 ml de tétrahydrofuranne sec et 14 g de 1 ,4-hexadiène. La séparation du mélange réactionnel en 2 couches ne se produisit pas au cours de sa préparation, mais se produisit à une vitesse plus lente que celle observée au cours de la préparation du pentadiényllithium décrite à l'exemple 1. Au surplus, il y eut formation d'un certain précipité jaune. On a dilué la couche rouge profond inférieure à l'aide de toluène, de façon à obtenir une solution 0,1284 M en hexadiényllithium.
On a préparé des vinyl-polybutadiènes moyens en utilisant les 4 amorceurs préférés de la manière décrite ci-dessus et en utilisant le procédé général décrit à l'exemple 1, conformément à la recette III.
RECETTE III
<EMI ID=117.1>
Stade II
<EMI ID=118.1>
RECETTE III (suite)
<EMI ID=119.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 0,1490 M dans <EMI ID=120.1> hexane approximativement 2/1 en volume.
(c) Ajouté sous forme de solution 0,246 M dans toluène/ <EMI ID=121.1>
(e) Ajouté soue forme de solution 0,1264 M dans toluène/
<EMI ID=122.1>
(f) Ajouté sous forme de solution 0,0876 M dans du cyclohexane.
Les propriétés physiques de ces polymères sont
rassemblées dans le tableau III-A :
TABLEAU III-A
Propriétés physiques de vinyl-polybutadiènes moyens
amorcés à l'aide d'amorceurs à base de diényl-
'1 i+hium
<EMI ID=123.1>
<EMI ID=124.1>
On a mélangé ces polymères selon la recette II et le procédé décrit à l'exemple 2 et on en a évalué les propriétés en tant que mélange de base vulcanisé. Les propriétés du caoutchouc mélangé et vulcanisé (45 minutes à 150[deg.]C) apparaissent dans le tableau III-B :
TABLEAU III-B
<EMI ID=125.1>
utilisant un amorceur à base de diényllithium, mélangés
et vulcanisée
<EMI ID=126.1>
<EMI ID=127.1>
<EMI ID=128.1>
(a) n-Butyllithium.
(b) 3-Méthylpentadiényllithium. <EMI ID=129.1>
(d) Terpinyllithium.
(e) Hexadiényllithium. <EMI ID=130.1> couplage.
Ces données démontrent l'accumulation de chaleur réduite (AT) et l'élasticité dans son ensemble améliorée des polymères amorcées au diényllithiun des essais 6-11,
<EMI ID=131.1>
l'essai témoin 5. Ces propriétés supérieures des polymères des essais 6-11 conformes à l'invention sont at-
<EMI ID=132.1>
être Incorporée à la structure en raison du produit vulcanisé et qui entraîne une contribution plus efficiente des molécules du polymère à la résistance du réseau.
KXKMPU
<EMI ID=133.1> couplage ne figure dans la recette, la torminaison s'est effectuée à l'aide d'alcool :
RECETTE IV
<EMI ID=134.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 1,030 M dans du
THF/cyclohexane, approximativement 2/1 en volume.
<EMI ID=135.1>
THF/cyclohexane, approximativement 2/1 en volume,
L'analyse de l'insaturation conjuguée de ces polymères figure dans le tableau IV.
TABLEAU IV
Insaturation conjuguée des polymères amorcés au 2-méthylet au 3-méthylpentadiényllithium, en fonction de la durée
de polymérisation
<EMI ID=136.1>
(a) 2-Méthylpentadiényllithium.
(b) 3-Méthylpentadiényllithium.
Ces données démontrent que des polymères vivants
<EMI ID=137.1>
nels terminaux sont moins sujets à l'autopolymérisation
<EMI ID=138.1>
<EMI ID=139.1>
EXEMPLE 5
Les essais 16 et 17 démontrent l'autopolymérisation de vinyl-polybutadiène moyen vivant. On a préparé du vinyl-polybutadiène moyen par mise en oeuvre des procédés généraux décrits à l'exemple 1 et conformément à la recette V.
RECETTE V
<EMI ID=140.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 0,2644 M dans du benzène/THF approximativement 10/1 en volume.
Lorsqu'aucun agent de couplage n'est indique, la terminaison s'est effectuée par l'alcool.
TABLEAU V
Propriétés physiques des polymères en fonction de la durée
de polymérisation
<EMI ID=141.1>
Ces données illustrent que l'autopolymérisation de polybutadiène vivant possédant des groupes pentadiényle
terminaux s'opèrent après la conversion quantitative du monomère en polymère. L'autopolymérisation se traduit par une perte d'insaturation conjuguée et un accroissement concomitant de la viscosité inhérente et du poids moléculaire et par une répartition élargie des poids moléculaire (I.H. supérieur) en fonction du temps après la conversion quantitative du monomère en polymère.
EXEMPLE 6
Les essais 18 et 19 démontrent la préparation d'un polybutadiène à ramifications multiples en amorçant la polymérisation à l'aide de pentadiényllithium, en terminant le polymère vivant, après conversion sensiblement quantitative du monomère en polymère, avec une quantité stoechiométrique d'alcool isopropylique et en réamorçant ensuite le pentadiényl polybutadiène semi-téléchéllque
à l'aide de n-butyllithium.
Chaque polymère a été préparé en utilisant des procèdés généraux tel que décrits à l'exemple 1, conformé-
<EMI ID=142.1>
RECETTE VI
<EMI ID=143.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 0,1341 M dans du benzène/THF, approximativement 20/1 en volume.
(b) Ajouté sous forme d'une solution 1,50 M dans du cyclohexane.
(c) A jouté sous forme d'une solution 0,0611 M dans du cyclohexane/n-heptane , approximativement 25/1 en volume.
On a récupéré des échantillons de chaque polymère par coagulation avec un excès d'alcool isopropylique et isolement par des procédés typiques après les étapes 2,3 et 4. Les propriétés physiques de ces polymères
<EMI ID=144.1>
TABLEAU VI
Propriétés physiques de polybutadiène à ramifications
multiples
<EMI ID=145.1>
(a) Amorcé avec du pentadiényllithium et terminé avec de l'alcool isopropyllque après conversion sensiblement quantitative du monomère en polymère.
(b) Polymère terminé à l'alcool isopropylique réamorcé avec du n-butyllithium.
Ces données démontrent que le réaaorçage du polybutadiène terminé à l'alcool isopropylique qui comporte
<EMI ID=146.1>
la formation d'un polymère rssifié possédant un poids moléculaire) bien plus élevé et un* répartition des poids moléculaires bien plus large (indice d'hétérogénéité)
<EMI ID=147.1>
fonction du temps,
HUBWJJ 7
<EMI ID=148.1> <EMI ID=149.1>
polybutadiène téléchélique à l'aide de n-butyllithium.
On a préparé des polymères en utilisant les procédé généraux tels que décrits à l'exemple 1, conformément à la recette VII :
RECETTE VII
<EMI ID=150.1>
<EMI ID=151.1>
val� �
On a récupéré des échantillons de chacun des polymères après les étapes I, II, III et IV, par coagulation avec un excès d'alcool isopropylique et isolement par mise en oeuvre de procédés typiques. les propriétés physiques de ces polymères récupérésapparaissent dans le tableau VI :
TABLEAU VI
Propriétés physiques de polybutadiène réticulé fortement
ramifié
<EMI ID=152.1>
(a) Avant couplage.
(b) Couplé.
<EMI ID=153.1>
"411 fil.
EXEMPLE 8
Les essais 25 à 28 inclusivement démontrent la polymérisation du styrène par du pentadiényllithium comme initiateur.
On a préparé le polystyrène en utilisant le procédé général de la manière décrite dans l'exemple 1, conformément à la recette VIII :
RECETTE VIII
<EMI ID=154.1>
(a) Ajouté nous forme d'une solution 0,1405 M dans du <EMI ID=155.1>
volume.
(b) Ajouté roue torme d'une solution 0,443 M dans toluèno/ <EMI ID=156.1>
<EMI ID=157.1>
<EMI ID=158.1>
<EMI ID=159.1>
Les propriétés physiques de ces polymères de polystyrène sont rassemblées dans le tableau VIII :
TABLEAU VIII
Propriétés physiques du polystyrène amorcé par du penta-
<EMI ID=160.1>
<EMI ID=161.1>
(a) n-Butyllithium.
(b) Pentadiényllithium.
Les données des essais 25-28 inclusivement démontrent que pour une même concentration en amorceur: <EMI ID=162.1> polystyrène préparé en utilisant du pentadiényllithium comme initiateur est de 4 à 5 fois supérieur à celui obtenu en utilisant du n-butyllithium et est également environ 5 fois le poids moléculaire cinétique théorique.
Le poids moléculaire cinétique est défini comme le poids du monomère polymérisé/moles de l'amorceur;
(B) la répartition des poids moléculaires (indice d'hétérogénéité) du polystyrène préparé en utilisant du pentadiényllithium est notablement supérieur à cen.e du polystyrène préparé en utilisant du n-butyllithium; (C) le maintien du ciment de polymère vivant à la température réactionnelle, après conversion complète du styrène monomère en polystyrène, entraîne une élévation importante du poids moléculaire et un élargissement de la répartition des poids moléculaires lorsque l'on
<EMI ID=163.1>
mérisation, en comparaison d'un très léger accroissement seulement lorsque le n-butyllithium est l'initiateur.
Ces résultats sont compatibles avec un procédé d'autopolymérisation, la réaction du polymère-lithium sur le groupe diényle conjugué terminal d'un second polymère-lithium vivant et les réactions de propagation subséquentes, après que la conversion totale du monomère en polymère se soit produite. La demanderesse suppose que le procédé d'auto-polymérisation s'opère non seulement après une conversion complète du monomère, mais est probablement une réaction compétitive au cours de la polymérisation du monomère en polymère.
EXEMPLE IX
Les essais 29 et 30 démontrent la préparation de copolymères de butadiène-styrène par la polymérisation séquentielle d'abord de butadiène et ensuite de styrène, en utilisant du pentadiényllithium comme amorceur.
On a préparé les polymères conformément aux modes opératoires généraux décrits à l'exemple 1 et selon la recette IX :
RECETTE IX
<EMI ID=164.1>
(a) Ajouté sous la forme d'une solution 0,139 M dans du cyclohexane/n-heptane 10/1 en volume.
(b) Ajouté sous forme d'une solution 2,1 M dans benzène/
THF, approximativement 2/5 en volume.
De nouveau, comme à l'exemple 1, la terminaison s'effectua à l'aide d'alcool lorsqu'aucun agent de couplage n'est indiqué dans la recette.
Les résultats sont rassemblés dans le tableau IX :
TABLEAU IX
<EMI ID=165.1>
Le polymère greffé de l'essai 30 préparé en utilisant du pentadiényllithium comme initiateur, possédait
<EMI ID=166.1>
que l'on peut comparer à la valeur de 0,5 MPa seulement pour le copolymère à blocs témoin de l'essai 29 préparé en utilisant du sec-butyllithium.
EXEMPLE 10
Les essais 31 et 32 inclusivement démontrent la
<EMI ID=167.1>
préparés par la polymérisation séquentielle de butadiène et de styrène en utilisant du pentadiényllithium comme initiateur et leur évaluation dans une composition d'adhésif.
On a préparé les polymères selon les modes opératoires généraux décrits dans l'exemple 1 et conformément à la recette X :
RECETTE X
<EMI ID=168.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 2,1 M dans benzène/
THF, approximativement 2/5 en volume.
<EMI ID=169.1>
THF, approximativement 21/1 en volume.
La terminaison s'est effectuée à l'alcool lorsqu'aucun agent de couplage n'est indiqué.
Les propriétés physiques des deux polymères des essais 31 et 32 comparées à celles d'un copolymère à téléblocs radiaux de butadiène/styrène 70/30 du commerce,
<EMI ID=170.1>
dans le tableau X-A:
TABLEAU X-A
<EMI ID=171.1>
et de styrène
<EMI ID=172.1>
<EMI ID=173.1> Composition d'adhésif
<EMI ID=174.1>
(a) Un ester de colophane fortement stabilisé conférant de la viscosité de la société Hercules, Inc. <EMI ID=175.1>
<EMI ID=176.1>
l'invention des essais 31 et 32 sont présentées dans le tableau X-B :
TABLEAU X-B
<EMI ID=177.1>
greffes
<EMI ID=178.1>
(a) Mesuré sous forme de temps en heures pour un glissement de 1,6 mm lorsque 6,5 cm<2> d'adhésif sur une pellicule dorsale en Mylar sont lies à de l'acier inoxydable et chargés en cisaille; un nombre élevé représente une meilleure résistance au glissement.
(b) Mesuré en utilisant un appareil d'essai de collage d'éprouvette de Polyken fabriqué par la société Testing Machine Inc. Les conditions d'essai étaient les suivantes : vitesse de l'éprcuvette : 1 cm/s,
<EMI ID=179.1>
un nombre élevé représente un degré de collage supérieur.
(c) Mesuré en centimètres comme décrit dans la publi- <EMI ID=180.1>
(10/64); un nombre élevé représente un degré de collage inférieur.
Ces données illustrent le caractère approprié des copolymères de butadiène/styrène à blocs greffés pour entrer dans la confection d'adhésifs.
EXEMPLE 11
Les essais 33-39 inclusivement démontrent la
<EMI ID=181.1>
<EMI ID=182.1> On a préparé des polymères selon les procédés généraux repris dans les exemples précédente et conformément à la recette XI :
RECETTE XI
<EMI ID=183.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 0,2613 M dans du <EMI ID=184.1>
diverses périodes de polymérisation sont présentées dans le tableau XI.
TABLEAU XI
<EMI ID=185.1>
TABLEAU XI (suite)
<EMI ID=186.1>
Ces données illustrent l'auto-polymérisation
(auto-couplage) du bloc de polybutadiène en fonction
du temps et également le pouvoir manifestement supérieur d'auto-polymérisation (auto-couplage) du polymère ter-
<EMI ID=187.1>
En comparaison, la polymérisation séquentielle d'un
<EMI ID=188.1>
approximativement 3,5 mhm d'un organo-monolithium saturé, comme le n-butyllithium, se traduit normalement
<EMI ID=189.1>
laire par addition du styrène au polymère de polybutadiène vif. L'auto-polymérisation ou auto-couplage qui se produit conformément à l'une des caractéristiques de la présente invention se révèle entraîner un accroissement notable de la résistance à la traction à l'état vert.
EXEMPLE 12
Les essais 40 à 43 inclusivement démontrent la préparation de copolymères de butadiène-styrène contenant une proportion élevée de styrène et révèlent leur intérêt comme résines résistant au choc.
On a préparé des polymères selon les modes opératoires généraux, tels que précédemment décrits et conformément à la recette XII :
RECETTE XII
<EMI ID=190.1>
(a) Ajouté sous forme de solution 0,135 M dans benzène/ n-heptane approximativement 10/1 en volume.
(b) Ajouté sous forme d'une solution 0,124 M dans <EMI ID=191.1>
Les propriétés physiques de ces résines contenant une forte proportion de styrène des essais 40 à 43 inclusivement sont présentées dans le tableau XII:
TABLEAU XII
Propriétés physiques de copolymères de butadiène-styrène
contenant des proportions élevées de styrène
<EMI ID=192.1>
(a) n-Butyllithium.
(b) Pentadiényllithium.
(c) Basé sur la technique décrite par I.M. Kolthoff, T. S.
Lee et C.W. Carr, J. Poly. Sci. 1, 429 (1946)
(d) ASTM D1238-73, condition G <EMI ID=193.1>
(f) ASTM D2240-75.
(g) On laisse tomber une flèche de 0,509 kg sur des
éprouvettes moulées par injection montées horizontalement, mesurant approximativement 8,38 cm x 3,56 cm x 0,254 cm, à partir de diverses hauteurs mesurées par intervalles de 5,08 cm au-dessus de l'éprouvette. Par un procédé d'essai et d'erreur, on détermine la hauteur maximale à laquelle un jeu de 4 éprouvettes n'est pas brisé. On fait ensuite duter la flèche sur 4 éprouvettes supplémentaires de 5,08 cm de plus en hauteur et on note le pourcentage d'éprouvettes qui se brisent. On répète ce mode opératoire à des intervalles consécutifs de 5,08 cm de plus en hauteur jusqu'à atteindre une hauteur pour laquelle les 4 éprouvettes d'un jeu donné se brisent. Le "choc de la flèche" est déterminé en calculant d'abord une valeur désignée
<EMI ID=194.1>
<EMI ID=195.1>
où F50 - hauteur en mètres pour la rupture de 50 %
des éprouvettes
<EMI ID=196.1>
laquelle les 4 éprouvettes d'un jeu donné se brisent
I - fraction croissante de hauteur en mètres <EMI ID=197.1>
jeu de 4 éprouvettes testé aux diverses hauteurs, y compris la hauteur où 11 ne se produit pas de ruptures et inclusivement toutes les hauteurs
<EMI ID=198.1>
Le choc de la flèche est ensuite calculé à partir de :
<EMI ID=199.1>
<EMI ID=200.1>
plus large répartition des poids moléculaires des polymères amorcés au pentadiényllithium des essais 41 et 43 indiquent le déroulement d'une auto-polymérisation ou auto-couplage au cours de la polymérisation, donnant
<EMI ID=201.1>
dant un allongement amélioré et une meilleure résistance au choc de la flèche, en comparaison des polymères témoins
<EMI ID=202.1>
ialma li
<EMI ID=203.1>
<EMI ID=204.1> et conformément à la recette XIII :
<EMI ID=205.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 0,153 M dans du <EMI ID=206.1>
Woluw .
(b) Ajouté sous fonte d'une solution 0,194 M dont du <EMI ID=207.1>
TABLEAU XIII
<EMI ID=208.1>
<EMI ID=209.1>
(a) Vulcanisé pendant 45 minutes à 150*C.
Ces données démontrent les propriétés supérieures
<EMI ID=210.1> faut noter que les polymères peuvent avoir une microstructure quelque peu différente dans les blocs de polyisoprène en raison de la présence de tétrahydrofuranne au cours de la polymérisation de l'isoprène dans l'essai témoin 44, tandis que dans l'essai 45 conforme à l'invention, il n'y avait pas de tétrahydrofuranne présent au cours de la polymérisation de l'isoprène. Cette différence en structure fine peut intervenir au moins en partie dans la différence des propriétés des caoutchoucs mélangés.
Les données relatives à des polymères à téléblocs
<EMI ID=211.1>
pas montré d'amélioration des propriétés en fonction de la présence des groupes hexadiényle terminaux, (comparer essais 46 et 47). Ceci pourrait avoir été dû à la viscosité Mooney plus faible du polymère à terminaison
<EMI ID=212.1>
46 et 47 avaient eu la même viscosité Mooney, la deman-
<EMI ID=213.1>
témoin 46.
nom 1
Ces @sotie illustrant la préparation d'un polymère
<EMI ID=214.1>
On a préparé l'hexadiényllithium de la manière décrite à l'exemple 3: On a préparé le polymère selon le mode opératoire général décrit dans l'exemple 1 et conformément à la recette XIV-A :
RECETTE XIV-A
<EMI ID=215.1>
(a) Ajouté sous forme d'une solution 0,128 M dans <EMI ID=216.1>
en volume.
(b) Ajouté sous forme d'une solution 0,088 M dans du cyclohexane.
On a mélangé ce polymère selon le mode opératoire général indiqué dans l'exemple 3 et la recette XIV-B :
RECETTE XIV-B
<EMI ID=217.1>
(a) PhilblackR N-339; Phillips Petroleum Co..
(b) Circosol 4240; Sun Oil Company; décrit par ASTM
D 2226, Type 103; contient 47,5 % d'aromatiques.
(c) Un antioxygène; à savoir la 1,2-dihydro-2,2,4triméthylquinoléine polymérisée; R.T. Vanderbilt.
(d) Un antioxygène, à savoir la di-p-naphtyl-t-phénylène diamine symétrique; R.T. Vanderbilt.
(e) Crystex traité à l'huile, 20 % de soufre polymérisé;
Stauffer Chemical.
(f) Un accélérateur; à savoir le N-t-butyl-2-benzothiazole sulfénanide; Monsanto.
Les propriétés du caoutchouc mélangé vulcanisé sont présentées dans le tableau XIV.
The present invention relates to polymers containing terminal groups comprising multiple unsaturation. The present invention also relates to branched polymers, prepared by the self-polymerization of living polymers having terminal conjugated dienyl groups. According to another
From its aspects, the present invention also relates to graft copolymers, using a sequential addition of a second monomer to a living polymer having terminal conjugated dienyl groups. According to another of its characteristics, the invention also relates to crosslinked high molecular weight polymers, using a priming of a preformed polymer comprising one or more terminal conjugated dienyl groups. According to yet another of its characteristics, the invention relates to coupled polymers.
Solution polymerization was carried out
conjugated dienes and other monomers with a variety of organolithium initiators and various types of "terminations" to place various active terminal groups on such polymers, such as hydroxyl groups and the like, at various stages of curing. However, a certain route was needed for the production of a polymer with more useful end groups leading to improved properties, to wider ranges of application, in particular for obtaining higher vulcanized products. .
The Applicant has now discovered that the employment
of what can in short be called dienyllithium initiators generated polymers and copolymers by carrying out solution polymerization processes which have unusually terminal reactive dienyl groups and which gives improved properties generating, for example products vulcanized upper.
The polymers in accordance with the present invention are prepared by initiating the polymerization of olefinically mono-unsaturated and di-unsaturated organic monomers, under solution polymerization conditions, with
a dienyllithium initiator. The living polymer thus obtained can be terminated with an agent containing an active hydrogen, can be coupled to various coupling agents
di- or poly-functional, terminated by styling with a compound which generates the polymer with a terminal group having a conjugated unsaturation, can be maintained under conditions suitable for ensuring the self-polymerization of the living polymer, treated with another reactive monomer to generate a grafted polymer, more reactive on another part of anionic initiator, or
well we can proceed to a combination of all these treatments.
Dienyllithium initiators are prepared by reacting hydrocarbon 1,4-diolefins with hydrocarbon lithium compounds.
Hydrocarbon 1,4-diolefins can be cyclic or acyclic and there currently appears to be no limitation on the number of atoms
carbon as far as it relates to the possibility of implementation. For reasons of convenient availability, 1,4-olefins having 5 to 12 carbon atoms per molecule are currently preferred. As examples of such 1,4-diolefins, mention may be made of 1,4-pentadiene, 2-methyl-1,4-pentadiene, 3-methyl1,4-pentadiene, 1,4-hexadiene, 1- 1,4-methyl-
<EMI ID = 1.1>
y-terpinene and the like, alone or in mixtures.
The lithium hydrocarbon compounds used to react with the 1,4-diolefins can
<EMI ID = 2.1>
R represents a hydrocarbon radical which can be a saturated aliphatic group, saturated cycloaliphatic group, aromatic group or a combination group and x represents an integer whose value varies from 1 to 4. The group R has a valence equal to x. There does not currently seem to be any limitation as regards the possibility of implementation, as regards the size of the group R, but, for reasons of convenience and availability, R contains, of. preferably
1 to 20 carbon atoms.
As examples of hydrocarbon organolithium compounds, mention may be made of the following substances:
<EMI ID = 3.1>
sec-butyllithium, tert-butyllithium, n-decyllithium,! phenyllithium, naphthyllithium, 4-butylphenyllithium,
<EMI ID = 4.1>
n-butyllithium, due to their availability. These dienyllithium initiators are prepared by implementing the general methods described by R.B. Bâtes, D.W. Gosselink and J.A. Kacynski in Tetrahedron Letters,
<EMI ID = 5.1>
the reaction of one or more of the 1,4-diolefins with
<EMI ID = 6.1>
saturated hydrocarbon and a polar solvent, such as a mixture of hexane and tetrahydrofuran.
The ratio of the organolithium compound to 1,4diolefin normally ranges from about 0.9: 1 to 1: 1 equivalent of lithium per mole of 1,4-diolefin. It is preferred to use a slight excess of diene to guarantee complete conversion of the entire organolithium.
<EMI ID = 7.1>
The volume ratio of the saturated hydrocarbon to the polar solvent must predominate in favor of the hydrocarbon, and be such that about 20: 1 to 2: 1, preferably about 5: 1 to 2: 1, currently more preferably still about 3: 1. The amount of solvent used is that which is sufficient to keep the organolithium product substantially in solution.
The saturated hydrocarbon is chosen from one or more of the aliphatic hydrocarbons which are normally liquid, used alone or in mixtures. As examples of suitable hydrocarbons, there may be mentioned n-pentane, n-hexane, n-heptane, cyclopentane and cyclohexane, alone or in mixtures. N-heptane is currently preferred.
The polar solvent type component of the solvent mixture can be chosen from one or more of the normally liquid ethers, such as those of compounds having from 2 to 8 carbon atoms per molecule. As examples of suitable polar components, mention may be made of tetrahydrofuran, dimethyl ether, diethyl ether and di-n-butyl ether, alone or in mixtures. Tetrahydrofuran is currently preferred.
The reaction between 1,4-diolefin and the organolithium compound R (Li) x is considered to be a
<EMI ID = 8.1>
when the reaction mixture is allowed to warm slowly. Therefore, the reagents and the solvent mixture should be mixed at a suitable convenient low temperature, since the reaction begins immediately, such as a temperature of about <EMI ID = 9.1>
The cooled mixture is then gradually reheated to a temperature which varies from temperature
<EMI ID = 10.1>
The reaction mixture usually separates into two layers. When separation occurs,
<EMI ID = 11.1>
days the case, the upper layer normally contains a minor amount of organolithium compound and
<EMI ID = 12.1>
while the lower layer contains the initiator at
<EMI ID = 13.1>
milk and a minor amount of hydrocarbon.
For use as a polymerization initiator, the dienyl layer is separated. Dienyllithium compounds require neither purification nor prior isolation and can be stored in the reaction solvent or in additional solvent at a low temperature, such as around -10 ° C, for an indefinite storage period . We typically use and consider
as necessary the use of a protective atmosphere, such as a nitrogen, argon or helium atmosphere.
The quantity of dienyl initiator which is used for the polymerization can vary between wide limits depending, of course, on the desired molecular weight of the polymer, on the reactivity of the monomer, etc.
<EMI ID = 14.1>
milliequivalents-grams of lithium per 100 grams by weight of monomer, the preferred range varying from 0.5 to
20 milliequivalents, based on the titrated value in the dienyllithium initiator,
Although the Applicant does not wish to limit itself to any theory, we can consider the dienyllithium compounds as having a delocalization of charge on 5 carbon atoms and that they are consequently likely to adopt three conformations if the 1,4 - starting diolefin is not alicyclic in nature, as shown in Table 1. By this same theory, the alicyclic dienyllithium compounds would be limited to one conformation only, the specific conformation depending on the location of the double bonds in 1, Starting 4-diolefin, also as shown in Table 1:
Table 1
Dienyllithium compounds
From linear 1,4-diolefins, such as 1,4-
<EMI ID = 15.1>
<EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
From cyclic 1,4-diolefins such as terpinolene
<EMI ID = 18.1>
In each of these conformations, the primer site, that is to say the carbon atom which becomes linked to the first monomer unit, can be found on carbon atoms 1,3 or 5. If the attachment takes place at carbon atoms 1 or 5. the resulting terminal diolefin on the polymer chain will have the desired conjugated unsaturation, while if the attachment takes place on carbon atom 3 of the priming species , the resulting terminal diolefin will not be conjugated. These types of possible terminal unsaturation are assumed to be as shown in Table 2.
Table 2
Types of terminal unsaturation possible on the polymer From 1,3-butadiene (Bd) primed with dienyllithium
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
The attachment point for any polymer
<EMI ID = 21.1>
Statistical distribution of the types of terminal unsaturated functional group has hitherto not been determined with precision for the polymerizations in accordance with the invention. However, the formation of the polymer having the quantitative amount of the terminal conjugated dienyl groups based on the amount of dienyl initiator used, was not carried out in these polymerizations. All that we have analyzed is the conjugated diene. Either the rest of the terminal groups are not conjugated by attachment to carbon 3 (Table 2), or is a partially self-polymerized terminal group conjugate.
The monomers capable of being polymerized using the dienyllithium initiators for the production of polymers according to the present invention are the
<EMI ID = 22.1>
di-unsaturated, polymerizable under solution polymerization conditions by the use of anionic initiators, such as organolithium initiators. Roughly speaking, these monomers include conjugated dienes, monovinylarenes, acrylates (esters of acrylic lucid and alkacrylic acids), vinylpyridines, vinylidene halides, vinylquinolines, nitriles, N, N-disubstituted acrylamides, vinylturan , N-vinylcarbazole. These mono-
<EMI ID = 23.1>
technical specialists know this perfectly well.
Such monomers generally contain, for reasons of availability, from 2 to 12 carbon atoms per molecule. As typical examples of such monomers, mention may be made of 1,3-butadiene, isoprene, piperylene, styrene, 1-vinylnaphthalene, acrylonitrile, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, acrylate d , methyl methacrylate, vinylidene chloride and others as well as specialists in
the technique know it perfectly well. Such monomers generally contain, for reasons
availability, from 2 to 12 carbon atoms per molecule. As typical examples of such monomers,
<EMI ID = 24.1>
2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, ethyl acrylate, methyl methacrylate, vinylidene chloride
and others, as well as those skilled in the art, are well aware. Butadiene is currently preferred,
<EMI ID = 25.1> <EMI ID = 26.1>
Polymers which can be prepared may include homopolymers, block copolymers, stochastic copolymers, graft copolymers, and mixtures and combinations of these products. Sequential polymerization processes, such as those described in the art, are perfectly suitable. Polymerization conditions.
The polymerization of the desired monomer (s) can be carried out by using methods and techniques well known to specialists in polymerization in anionic solution.
The desired monomer (s) can be brought into contact with the initiators based on dienyllithium in a hydrocarbon polymerization diluent. These hydrocarbon diluents include paraffins, cyclo
<EMI ID = 27.1>
mixed, usually from 4 to 10 carbon atoms per molecule, including compounds such as pentane, hexane, cyclohexane, n-heptane, benzene, toluene and the like, alone or in mixtures.
The polymerization stage or stages can be carried out at the polymerization temperatures which are generally suitable for polymerization conditions in anionic solution. Typical suitable reaction conditions include temperatures which
<EMI ID = 28.1>
about +30 to +75 [deg.] C, at any convenient pressure, usually sufficient to maintain substantially liquid phase conditions. The contact time can be as convenient or desirable, and usually varies from several minutes to several hours, so as to generate a solution of a living polymer, i.e. a polymer containing carbon- lithium at one end of the molecules <EMI ID = 29.1> further polymerization. The polymerization step is normally carried out until a substantially complete polymerization (complete conversion).
Those skilled in the art are already aware of methods of charging, protecting monomers, diluents, initiators, finishing polymer, and the like from moisture and other materials which could tend to destroy active lithium.
The treatment of living polymers thus obtained with a compound containing active hydrogen, such as isopropyl alcohol, generates a polymer which, as ultraviolet spectroscopy reveals, contains at least certain functional conjugated diene groups.
<EMI ID = 30.1>
normally well below the maximum theoretical quantity as described above. The fact that a yield of a quantitative amount of a polymer with a terminal conjugated dienyl group is not obtained is believed to be due, at least in part, to the competition that occurs for the point of attach of
<EMI ID = 31.1>
previously described.
A second competitive reaction occurs which is believed to also reduce the amount of functional conjugated dienyl groups in the final polymer. This reaction involves a branching or self-coupling reaction which occurs when the terminal living carbon-lithium bond of a polymer chain adds to the terminal functional conjugated dienyl group of a second polymer chain, as well as Table 3 l 'illustrates:
Table 3
<EMI ID = 32.1>
This competitive reaction can lead to the formation of a branched polymer if additional monomer is present (residual or added), so as to react on
carbon-lithium groups after this self-coupling has occurred and can also lead to a crosslinked polymer ai the two carbon-lithium groups of the product
<EMI ID = 33.1> <EMI ID = 34.1>
The proof that this autocoupling occurs is in the observed increase in molecular weight and in the widening of the molecular weight distribution of the polymer and in the reduction of the amount of unsaturation combined in the final polymer with more long polymerization times (delayed termination of living polymer).
Priming polymerization of monovinylarenes
with initiators based on dienyllithium results in a much faster speed and a much higher proportion of self-coupling & leading to a poly-
(monovinylarene) branched and crosslinked7 than those which
manifest themselves when conjugated dienes are primed with these same dienyllithium-based initiators.
The sequential addition of a second monomer to the living, self-coupled polymer leads to the formation of new graft copolymers. These polymers are believed to be complex branched copolymers having sections which are typically copolymeric in nature.
block and, moreover, the polymer has
homopolymer and block copolymer grafts at limited, specific sites on the polymer framework
as shown in Table 3.
<EMI ID = 35.1>
<EMI ID = 36.1> be terminated with any of the known active hydrogen-containing compounds.
Coupling
As an alternative to the treatment of the living polymer which
<EMI ID = 37.1>
by a compound containing active hydrogen, the living polymer can be coupled with difunctional or even higher functionality coupling agents, or it can be reacted with a compound which provides a terminal group having conjugated unsaturation. The polymers thus obtained will be conjugated unsaturated telechelic polymers.
Coupling agents are preferably used because the products thus obtained exhibit an increase in Mooney viscosity as well as other desirable properties. The term "coupling" as used by the applicant in this memo is used in a broad generic sense and designates the association and the union of two or more of two of the polymer chains terminated with lithium alive by through a coupling group
or a central coupling atom.
A wide variety of compounds can be used for this purpose as the technique teaches. Among the suitable coupling agents, mention may be made of multivinyl aromatic compounds, multi-epoxides,
<EMI ID = 38.1> multicetones, multihalides, multianhydrides, multi-esters which use esters of polyalcohola and monocarboxylic acids, as also diesters which are esters of monohydroxylated alcohol and dicarboxylic acids , agents with combination groups, carbon monoxide, carbon dioxide. sulfur halides, halogens and the like.
Examples of suitable multivinyl aromatic compounds include divinylbenzene, 1,2,4-
<EMI ID = 39.1>
naphthalene, 1,3,5-divinylnaphthalene, 2,4-divinyldiphenyl and the like. We prefer hydrocarbons
<EMI ID = 40.1>
whether it's the ortho, meta or para isomer. Commercial divinylbenzene which is a mixture of the 3 isomers
and other compounds are entirely satisfactory.
Although multi-oxides can generally be used, those which are liquid are more easily handled and form a relatively small nucleus for
the coupled polymer. Particularly suitable among multi-epoxides, epoxidized hydrocarbon polymers, such as epoxidized liquid polybutadiene and epoxidized vegetable oils, such as epoxidized soybean oil and epoxidized linseed oil. It is also possible to use other epoxidized compounds, such as 1,2; 5.6; 9,10-triepoxydecane and the like.
As examples of suitable multi-isocyanates,
<EMI ID = 41.1>
arylpolyisocyanate having an average of 3 isocyanate groups per molecule and an average molecular weight of approximately 380. One can consider such a compound as consisting of a series of isocyanato-benzenic nuclei united via methylene bonds.
Multiimines, also known as multiaziridinyl compounds, are preferably those which contain 3 and more than 3 aziridine rings per molecule. As examples of such compounds, there may be mentioned sulfides or oxides of triaziridinyl phosphines, such as
<EMI ID = 42.1>
aziridinyl) phosphine oxide, tri (2-ethyl-3-decyl-1aziridinyl) phosphine sulfide and the like.
Multi-aldehydes are represented by compounds
<EMI ID = 43.1>
anthracènetricarboxaldehyde, 1,1,5-pentanetricarboxaldehyde and similar aliphatic and aromatic multi-aldehyde compounds.
Multi-ketones are represented by compounds
<EMI ID = 44.1>
cyclohexanone and the like.
As examples of multi-anhydrides, mention may be made of pyromellitic dianhydride, copolymers of
styrene and maleic anhydride and the like.
As examples of multi-esters, there may be mentioned diethyladipate, triethyl citrate, 1,3,5-tricarbetoxy-
<EMI ID = 45.1>
currently use silicon tetrahalides, such as silicon tetrachloride, silicon tetrabromide and silicon tetraiodide and trihalo-
<EMI ID = 46.1>
trichlorethylsilane, tribromobenzylsilane and the like. Also preferred are multihalogenated hydrocarbons, such as 1,3,5-tri (bromo-
<EMI ID = 47.1>
analogs, in which the halogen is attached to a carbon atom which is in relation to an activating group, such as an ether bond, a carbonyl group or a carbon to carbon double bond. Inert substituents with respect to lithium atoms in
the terminally reactive polymer may also be present in compounds containing active halogens. Alternatively, there may also be present other suitable reactive groups which differ from the halogens, as already described above.
Besides the silicon multi-halides as described above, it is also easy to employ <EMI ID = 48.1>
metals, such as silicon tetraethylate.
Examples of compounds containing more than one type of functional group include the following:
<EMI ID = 49.1>
Difunctional coupling agents can be used when it is desired to obtain a linear polymer rather than a branched polymer.
Roughly and illustratively, we use
<EMI ID = 50.1>
ment preferred varying from about 0.01 to 1.5 milliequivalents of coupling agent per 100 g of monomer, in order to obtain the desired Mooney viscosity. An equivalent of the lithium equivalent treatment agent is considered to be the optimum amount for one branch.
<EMI ID = 51.1>
during the production of the desired product. We can
<EMI ID = 52.1>
<EMI ID = 53.1>
Termination of the living polymer by unsaturated compounds.
Other suitable compounds which can be reacted on living dienyllithium (terminal dienyl group) primed polymers to obtain an unsaturated, terminal conjugated group, include linear and cyclic conjugated unsaturated compounds which may also contain another group capable to react on the lithium present on the polymer. This is another method of forming the polymer having telechelic conjugated dienyl groups. These compounds
<EMI ID = 54.1>
clicks that respond to the following structures:
<EMI ID = 55.1>
at linear conjugated dlenes of the general structure
<EMI ID = 56.1>
<EMI ID = 57.1>
cIan8
<EMI ID = 58.1> n is an integer with a varying value
from 1 to 6 and Y represents a functional group which reacts easily on the lithium present on the polymer, such as a halogen. As examples of compounds suitable for providing an unsaturated functional group which is terminal conjugate to the polymer, the following substances may be mentioned:
<EMI ID = 59.1>
tion such that one obtains one mole of the unsaturated compound conjugated per equivalent of lithium initiator used for carrying out the polymerization. The conditions employed can be those previously described with regard to coupling agents. Termination.
<EMI ID = 60.1>
unsaturated or coupling agents leads to the appearance of a polymer which still retains lithium, as is, for example, the case when resorting
<EMI ID = 61.1>
with at least an equivalent amount of a compound containing active hydrogen per equivalent of lithium. This is obviously not necessary when the
<EMI ID = 62.1>
<EMI ID = 63.1>
<EMI ID = 64.1> of the living polymer such as, for example, the lithium halide, when using tetrachloride
<EMI ID = 65.1>
reacting.
Re-priming.
Semi-tele-terminated polymers can be primed
<EMI ID = 66.1>
initiators of the organolithium type with the structure R (Li) x as previously described. The polymerization of the conjugated unsaturated end groups is reflected
<EMI ID = 67.1>
distribution of molecular weights. Such polymers can become very strongly crosslinked and it can be tolerated that their formation progresses to the state of gelled product. Optionally, you can add a
<EMI ID = 68.1>
<EMI ID = 69.1>
species of polymer with a very wide molecular weight distribution.
Recovery.
In general, we add an antioxidant to the mixture
polymerization just before recovery. The various polymers which can be prepared by carrying out the process according to the present invention can be recovered or isolated by the use of any suitable means, such as coagulation in a
<EMI ID = 70.1>
<EMI ID = 71.1>
cbq8.
Utility.
The polymers have various fields of application depending on the particular polymer which is prepared, including use for example in stripes
<EMI ID = 72.1>
sif, impact resistant resins, loose gels with controlled structure, mechanical rubber products and the like.
EXAMPLES
The examples which follow are intended to facilitate understanding of the invention to those skilled in the art. The particular materials used therein, relationships, species and the like, are only cited for purely illustrative purposes and do not limit the invention in any way.
EXAMPLE 1
The pentadienyllithium type polymerization initiator was prepared by implementing the general method described by R.B. Bâtes, D.W. Gosselink and J.A. Kaczynski,
<EMI ID = 73.1>
We dried a Pyrex bottle with a capacity
<EMI ID = 74.1>
<EMI ID = 75.1>
dry, it was capped with a perforated crown capsule placed over a self-sealing rubber seal and it was put under a dry nitrogen pressure of 0.17 MPa.
After letting it cool to the temperature
<EMI ID = 76.1>
in n-heptane and 80 ml of dry tetrahydrofuran in the bottle and the bottle and its contents were then cooled to -78 [deg.] C in a dry ice bath
<EMI ID = 77.1>
At this temperature, 32 ml of 1,4-pentadiene was introduced into it and, after 15 minutes, the bottle was transferred to an ice-water bath and kept there for 30 minutes. During the transition period
<EMI ID = 78.1>
lower layer, yellow-orange, consisting essentially of pentadienyllithium in tetrahydrofuran. A 70 ml fraction of the bottom layer was diluted with 700 ml of dry benzene and titrated
<EMI ID = 79.1>
C.A. Uraneck, J.E. Burleigh and J.W. Cleary, Anal. Chem.
40 (2), 327 (1968). This solution was determined to be 0.2542 M in pentadienyllithium and was used as an initiator for carrying out the next polymerization.
Medium vinyl polybutadienes were prepared using the above-mentioned pentadienyllithium as initiator. Test polymer 2 was terminated with alcohol, Test polymer 3 was terminated with
<EMI ID = 80.1>
test 4 by coupling the living polymer with <EMI ID = 81.1>
prepared in test 1, a medium vinyl polybutadiene using n-butyllithium as initiator and terminating with isopropyl alcohol. In this recipe, as in all of the following recipes, when it does not appear
<EMI ID = 82.1>
it was terminated with alcohol.
The polymerizations were carried out using substantially anhydrous conditions and reagents, under an inert atmosphere (nitrogen) in beverage bottles with a capacity of 290 cc, fitted with crown capsules perforated over self-sealing rubber seals. . The bottles and their contents were shaken by tumbling in a constant temperature bath throughout the polymerization period. After a specified polymerization period,
<EMI ID = 83.1>
phenol (2 parts by weight per 100 parts of monomer),
<EMI ID = 84.1>
mixture of toluene and isopropyl alcohol (80/20 by volume) and the polymer was then coagulated by the addition of isopropyl alcohol to the polymerization mixture.
<EMI ID = 85.1>
tion following step I in tests 1 and 2 and after step II in tests 3 and 4. After coagulation, the polymers were collected by filtration and
<EMI ID = 86.1> <EMI ID = 87.1>
<EMI ID = 88.1>
diene means according to recipe I:
RECIPE I
<EMI ID = 89.1>
<EMI ID = 90.1>
(a) w / w - parts by weight.
(b) Millimoles per 100 grams of total monomers used in the polymerization.
(c) Added as a 0.2486 M solution in benzene / THF approximately 10/1 by volume.
(d) Added as a 0.2133 M solution in benzene / THF approximately 10/1 by volume.
(e) Added as a 0.2542 M solution in benzene / THF approximately 10/1 by volume.
(f) Added as 0.1098 M solution in cyclohexane / n-heptane approximately 14/1 by volume.
(g) Added as a 0.09 M solution in cyclohexane.
(h) Added as 0.138 M solution in cyclohexane.
The physical properties of the medium vinylpolybutadiene polymers prepared by using recipe I are collated in table 1 which follows.
TABLE I
Physical properties of polymers containing terminal conjugated dényl groups
<EMI ID = 91.1>
(a) Moonay viscosity. ASTM D1646-74.
(b) Percentage determined by infrared absorption spectroscopy. <EMI ID = 92.1> of the process described in the United States patent
<EMI ID = 93.1>
<EMI ID = 94.1>
as early as one. filtered a sample of the solution
<EMI ID = 95.1>
porosity of degree C and pressurized directly in the viscometer.
<EMI ID = 96.1> number average molecular. Determined using a gel chromatography method as described by Gerard Kraus and C.J. Stacy, J. Poly. Sci .:
Symposium N [deg.] 43, 329-343 (1973).
(e) I.H. m heterogeneity index. A measure of the distribution of molecular weights and this is the ratio <EMI ID = 97.1>
distribution of molecular weights.
(f) Percentage determined using the method described in United States patent N [deg.] 3,278,508, column 20, note b.
(g) Percentage determined by absorption spectroscopy
UV and calculated as percentage by weight of 1,3-pentadienyl groups present in the polymer.
The data in Table 1 demonstrate the effectiveness of pentadienyllithium as an initiator for the polymerization of 1,3-butadiene. UV spectroscopy confirmed the presence of conjugated dienyl groups in the poly-
<EMI ID = 98.1>
incorporated into the polymer by the process described. The
<EMI ID = 99.1>
about 20-35% of the theoretical quantity based on the
<EMI ID = 100.1>
ration, had occurred, causing loss of conjugated unsaturation and / or (B) the point of attachment of the initiator to the first monomer was such that a terminal unconjugated unsaturated group formed.
EXAMPLE 2
The suitability of the medium vinyl polybutadiene polymers containing terminal conjugated unsaturation, as prepared in Example 1, was studied for use in a base vulcanizable blend.
Each of the polymers of tests 1-5 was mixed inclusive according to the formula indicated in recipe II.
RECIPE II
<EMI ID = 101.1>
(a) Type N330; black industrial reference number 4. <EMI ID = 102.1>
Petroleum Co.
<EMI ID = 103.1> All the ingredients, except sulfur and the accelerator, were mixed in a Banbury Midget blender for about 5 minutes at 110 rpm and
<EMI ID = 104.1>
The sulfur and the accelerator were added during a second pass of the mixture in the mixer, this second mixing being carried out at 80 rpm for 1.5 minutes and
<EMI ID = 105.1>
A further mixing was then carried out for
<EMI ID = 106.1>
7.62 mm leaux. Each mixture of vulcanized
<EMI ID = 107.1>
properties of each vulcanized rubber are collated in Table II.
TABLE II
� � � � � � �
<EMI ID = 108.1>
mixed and vulcanized terminal conjugates
<EMI ID = 109.1>
(a) ASTM D412-75.
(b) ASTM D395-69. Process B was modified as follows: compression devices with 8.255 mm spacers were used, so as to obtain static compression for the 12.7 mm portion.
<EMI ID = 110.1>
<EMI ID = 111.1>
1 hour at 100 [deg.] C.
(c) ASTM D623-69.
(d) ASTM D945-72. The test was modified to mean that the sample was a straight circular cylinder with a diameter of 17.78 mm and a height of 25.4 mm.
(e) ASTM D2440-75.
These data demonstrate that the polymers of tests 2,3 and 4 having terminal conjugated dienyl groups, confer improved properties on the vulcanized base mixture, in comparison with what happens with test 1 control without terminal conjugated dienyl groups. This improvement is proven by the ac-
<EMI ID = 112.1>
the tensile strength (tensile in the table) of the vulcanized mixed rubber of test 3; the reduced heat build-up and elasticity of the rubber in test 2 (the unusual poor tensile strength appears to be due to a poor test) and the relatively good values obtained on the vulcanized rubber in test 4 in due to its extremely low Mooney viscosity in the mixed state (the Mooney viscosity in the green state was significantly lower than that of the other polymers - see Table I). Applicants believe that if the polymer in test 4 had been prepared with a Mooney viscosity equivalent to that of the control in test 1, then all of the above-mentioned physical properties of the rubber in test 4 would have been significantly superior to that of rubber of control test 1.
EXAMPLE 3
Dienyl initiators were prepared from each of the following compounds:
<EMI ID = 113.1>
terpinolence and 1,4-hexadiene.
In a Pyrex bottle with a capacity of
475 ml (dried and encapsulated in the manner described in Example 1), 150 ml of 1.61 M n-butyllithium were introduced into n-heptane, as well as 60 ml of dried tetrahydrofuran. After cooling this solution to -78 ° C., 20.8 g of 2-methyl-1,4pentadiene were added and the reaction mixture was kept at this temperature for 15 minutes. Then we have
<EMI ID = 114.1>
this temperature for 45 minutes. During this period, a lower red layer separated. This layer was removed (approximately 60 ml) and diluted with 607 ml of toluene. The disulfide titration indicated that this solution was 0.246 M in 2-methylpentadienyllithium.
An organolithium compound was prepared from
<EMI ID = 115.1>
similar way. Dilution of the lower layer of the reaction mixture with a 1/1 volume of a mixture of tetrahydrofuran and cyclohexane resulted in a
<EMI ID = 116.1>
revealed that it was 0.849 M in 3-methylpentadienyllithium.
Terpinyllithium was prepared using 19 ml of 1.61 M n-butyllithium, 8 ml of tetrahydrofuran and 3.72 g of tercinolene, in a similar manner to that described above. However, there was no separation of the reaction mixture into 2 layers during the preparation of the terpinyllithium, as it had occurred during the preparation of all the other initiators based on dienyllithium previously described. 25 ml of the reaction mixture was diluted with
172 ml of toluene, so as to obtain a 0.1121 M terpinyllithium solution.
1,3-hexadienyllithium was prepared in a similar manner using 100 ml of 1.61 M n-butyllithium,
40 ml of dry tetrahydrofuran and 14 g of 1,4-hexadiene. The separation of the reaction mixture into 2 layers did not occur during its preparation, but occurred at a slower rate than that observed during the preparation of the pentadienyllithium described in Example 1. In addition, there was formation of a certain yellow precipitate. The lower deep red layer was diluted with toluene to give a 0.1284 M hexadienyllithium solution.
Medium vinyl polybutadienes were prepared using the 4 preferred initiators as described above and using the general method described in Example 1, in accordance with Recipe III.
RECIPE III
<EMI ID = 117.1>
Stage II
<EMI ID = 118.1>
RECIPE III (continued)
<EMI ID = 119.1>
(a) Added as a 0.1490 M solution in <EMI ID = 120.1> hexane approximately 2/1 by volume.
(c) Added as 0.246 M solution in toluene / <EMI ID = 121.1>
(e) Added as a 0.1264 M solution in toluene /
<EMI ID = 122.1>
(f) Added as a 0.0876 M solution in cyclohexane.
The physical properties of these polymers are
gathered in Table III-A:
TABLE III-A
Physical properties of medium vinyl polybutadienes
primed using initiators based on dienyl-
'1 i + hium
<EMI ID = 123.1>
<EMI ID = 124.1>
These polymers were mixed according to recipe II and the process described in Example 2 and their properties were evaluated as a vulcanized base mixture. The properties of mixed and vulcanized rubber (45 minutes at 150 [deg.] C) appear in Table III-B:
TABLE III-B
<EMI ID = 125.1>
using an initiator based on dienyllithium, mixed
and vulcanized
<EMI ID = 126.1>
<EMI ID = 127.1>
<EMI ID = 128.1>
(a) n-Butyllithium.
(b) 3-Methylpentadienyllithium. <EMI ID = 129.1>
(d) Terpinyllithium.
(e) Hexadienyllithium. <EMI ID = 130.1> coupling.
These data demonstrate the reduced heat accumulation (AT) and the improved elasticity as a whole of the polymers initiated in the dienyllithium of tests 6-11,
<EMI ID = 131.1>
control test 5. These superior properties of the polymers of tests 6-11 in accordance with the invention are
<EMI ID = 132.1>
be incorporated into the structure due to the vulcanized product and which results in a more efficient contribution of the polymer molecules to the resistance of the network.
KXKMPU
<EMI ID = 133.1> coupling is not included in the recipe, the tormination was carried out using alcohol:
RECIPE IV
<EMI ID = 134.1>
(a) Added as a 1.030 M solution in
THF / cyclohexane, approximately 2/1 by volume.
<EMI ID = 135.1>
THF / cyclohexane, approximately 2/1 by volume,
The analysis of the conjugate unsaturation of these polymers is given in Table IV.
TABLE IV
Conjugated unsaturation of polymers primed with 2-methyl and 3-methylpentadienyllithium, as a function of duration
polymerization
<EMI ID = 136.1>
(a) 2-Methylpentadienyllithium.
(b) 3-Methylpentadienyllithium.
These data demonstrate that living polymers
<EMI ID = 137.1>
terminal terminals are less prone to self-curing
<EMI ID = 138.1>
<EMI ID = 139.1>
EXAMPLE 5
Tests 16 and 17 demonstrate the self-polymerization of living vinyl polybutadiene. Medium vinyl polybutadiene was prepared by implementing the general methods described in Example 1 and in accordance with recipe V.
RECIPE V
<EMI ID = 140.1>
(a) Added as a 0.2644 M solution in benzene / THF approximately 10/1 by volume.
When no coupling agent is indicated, the termination is carried out by alcohol.
TABLE V
Physical properties of polymers as a function of time
polymerization
<EMI ID = 141.1>
These data illustrate that self-polymerization of living polybutadiene with pentadienyl groups
terminals operate after the quantitative conversion of the monomer to polymer. The self-polymerization results in a combined loss of unsaturation and a concomitant increase in the inherent viscosity and in the molecular weight and in an enlarged distribution of the molecular weights (higher H.I.) as a function of time after the quantitative conversion of the monomer into polymer.
EXAMPLE 6
Tests 18 and 19 demonstrate the preparation of a multi-branched polybutadiene by initiating the polymerization with the aid of pentadienyllithium, terminating the living polymer, after substantially quantitative conversion of the monomer into the polymer, with a stoichiometric amount of isopropyl alcohol and then re-priming the semi-telechelic pentadienyl polybutadiene
using n-butyllithium.
Each polymer was prepared using general processes as described in Example 1, in accordance with
<EMI ID = 142.1>
RECIPE VI
<EMI ID = 143.1>
(a) Added as a 0.1341 M solution in benzene / THF, approximately 20/1 by volume.
(b) Added as a 1.50 M solution in cyclohexane.
(c) added as a 0.0611 M solution in cyclohexane / n-heptane, approximately 25/1 by volume.
Samples of each polymer were recovered by coagulation with excess isopropyl alcohol and isolation by typical methods after steps 2, 3 and 4. The physical properties of these polymers
<EMI ID = 144.1>
TABLE VI
Physical properties of branched polybutadiene
multiple
<EMI ID = 145.1>
(a) Primed with pentadienyllithium and terminated with isopropyl alcohol after substantially quantitative conversion of the monomer to polymer.
(b) Polymer terminated in isopropyl alcohol re-primed with n-butyllithium.
These data demonstrate that the rearrangement of the polybutadiene terminated with isopropyl alcohol which comprises
<EMI ID = 146.1>
the formation of a rssified polymer having a much higher molecular weight) and a much wider distribution of molecular weights (heterogeneity index)
<EMI ID = 147.1>
function of time,
HUBWJJ 7
<EMI ID = 148.1> <EMI ID = 149.1>
telechelic polybutadiene using n-butyllithium.
Polymers were prepared using the general methods as described in Example 1, in accordance with recipe VII:
RECIPE VII
<EMI ID = 150.1>
<EMI ID = 151.1>
val � �
Samples of each of the polymers were recovered after steps I, II, III and IV, by coagulation with an excess of isopropyl alcohol and isolation by using typical methods. the physical properties of these recovered polymers appear in Table VI:
TABLE VI
Physical properties of highly cross-linked polybutadiene
branched
<EMI ID = 152.1>
(a) Before coupling.
(b) Coupled.
<EMI ID = 153.1>
"411 thread.
EXAMPLE 8
Tests 25 to 28 inclusive demonstrate the polymerization of styrene by pentadienyllithium as initiator.
The polystyrene was prepared using the general method as described in Example 1, in accordance with recipe VIII:
RECIPE VIII
<EMI ID = 154.1>
(a) Added us form of a 0.1405 M solution in <EMI ID = 155.1>
volume.
(b) Added torme wheel of a 0.443 M solution in toluèno / <EMI ID = 156.1>
<EMI ID = 157.1>
<EMI ID = 158.1>
<EMI ID = 159.1>
The physical properties of these polystyrene polymers are collated in Table VIII:
TABLE VIII
Physical properties of polystyrene initiated by penta-
<EMI ID = 160.1>
<EMI ID = 161.1>
(a) n-Butyllithium.
(b) Pentadienyllithium.
The data from tests 25-28 inclusive demonstrate that for the same initiator concentration: <EMI ID = 162.1> polystyrene prepared using pentadienyllithium as initiator is 4 to 5 times greater than that obtained using n-butyllithium and is also approximately 5 times the theoretical kinetic molecular weight.
The kinetic molecular weight is defined as the weight of the polymerized monomer / moles of the initiator;
(B) the molecular weight distribution (heterogeneity index) of the polystyrene prepared using pentadienyllithium is notably greater than that of the polystyrene prepared using n-butyllithium; (C) maintaining the living polymer cement at the reaction temperature, after complete conversion of the monomeric styrene to polystyrene, results in a significant increase in molecular weight and a widening of the distribution of molecular weights when
<EMI ID = 163.1>
meritization, in comparison with a very slight increase only when n-butyllithium is the initiator.
These results are compatible with a self-polymerization process, the reaction of the polymer-lithium on the terminal conjugated dienyl group of a second living polymer-lithium and the subsequent propagation reactions, after the complete conversion of the monomer to polymer has occurred. . The applicant assumes that the self-polymerization process takes place not only after complete conversion of the monomer, but is probably a competitive reaction during the polymerization of the monomer to polymer.
EXAMPLE IX
Tests 29 and 30 demonstrate the preparation of butadiene-styrene copolymers by the sequential polymerization first of butadiene and then of styrene, using pentadienyllithium as initiator.
The polymers were prepared in accordance with the general procedures described in Example 1 and according to recipe IX:
RECIPE IX
<EMI ID = 164.1>
(a) Added in the form of a 0.139 M solution in 10/1 by volume cyclohexane / n-heptane.
(b) Added as a 2.1 M solution in benzene /
THF, approximately 2/5 by volume.
Again, as in Example 1, the termination was carried out using alcohol when no coupling agent is indicated in the recipe.
The results are collated in Table IX:
TABLE IX
<EMI ID = 165.1>
The graft polymer of test 30 prepared using pentadienyllithium as initiator had
<EMI ID = 166.1>
which can be compared to the value of 0.5 MPa only for the control block copolymer of test 29 prepared using sec-butyllithium.
EXAMPLE 10
Tests 31 and 32 inclusive demonstrate the
<EMI ID = 167.1>
prepared by the sequential polymerization of butadiene and styrene using pentadienyllithium as initiator and their evaluation in an adhesive composition.
The polymers were prepared according to the general procedures described in Example 1 and in accordance with recipe X:
RECIPE X
<EMI ID = 168.1>
(a) Added as a 2.1 M solution in benzene /
THF, approximately 2/5 by volume.
<EMI ID = 169.1>
THF, approximately 21/1 by volume.
The termination is carried out with alcohol when no coupling agent is indicated.
The physical properties of the two polymers of tests 31 and 32 compared with those of a commercial butadiene / styrene 70/30 copolymer with radial teleblocks,
<EMI ID = 170.1>
in table X-A:
TABLE X-A
<EMI ID = 171.1>
and styrene
<EMI ID = 172.1>
<EMI ID = 173.1> Adhesive composition
<EMI ID = 174.1>
(a) A highly stabilized rosin ester conferring viscosity from the company Hercules, Inc. <EMI ID = 175.1>
<EMI ID = 176.1>
the invention of tests 31 and 32 are presented in table X-B:
TABLE X-B
<EMI ID = 177.1>
grafts
<EMI ID = 178.1>
(a) Measured from time to hours for a slip of 1.6 mm when 6.5 cm <2> adhesive on a Mylar backing film are bonded to stainless steel and loaded with shears; a high number represents better slip resistance.
(b) Measured using a Polyken test-tube bonding tester manufactured by the company Testing Machine Inc. The test conditions were as follows: speed of the test-tube: 1 cm / s,
<EMI ID = 179.1>
a high number represents a higher degree of bonding.
(c) Measured in centimeters as described in the publication <EMI ID = 180.1>
(10/64); a high number represents a lower degree of sticking.
These data illustrate the suitability of butadiene / styrene copolymers with grafted blocks for entering into the manufacture of adhesives.
EXAMPLE 11
Tests 33-39 inclusive demonstrate the
<EMI ID = 181.1>
<EMI ID = 182.1> Polymers were prepared according to the general methods given in the previous examples and in accordance with recipe XI:
RECIPE XI
<EMI ID = 183.1>
(a) Added as a 0.2613 M solution in <EMI ID = 184.1>
various polymerization periods are shown in Table XI.
TABLE XI
<EMI ID = 185.1>
TABLE XI (continued)
<EMI ID = 186.1>
These data illustrate self-polymerization
(self-coupling) of the polybutadiene block in function
time and also the manifestly higher self-polymerization (self-coupling) power of the ter-
<EMI ID = 187.1>
In comparison, the sequential polymerization of a
<EMI ID = 188.1>
approximately 3.5 mhm of a saturated organo-monolithium, such as n-butyllithium, normally translates
<EMI ID = 189.1>
milk by adding styrene to the bright polybutadiene polymer. The self-polymerization or self-coupling which occurs in accordance with one of the characteristics of the present invention appears to lead to a notable increase in the tensile strength in the green state.
EXAMPLE 12
Tests 40 to 43 inclusive demonstrate the preparation of butadiene-styrene copolymers containing a high proportion of styrene and reveal their advantage as impact-resistant resins.
Polymers were prepared according to the general procedures, as previously described and in accordance with recipe XII:
RECIPE XII
<EMI ID = 190.1>
(a) Added as 0.135 M solution in benzene / n-heptane approximately 10/1 by volume.
(b) Added as 0.124 M solution in <EMI ID = 191.1>
The physical properties of these resins containing a high proportion of styrene from tests 40 to 43 inclusive are presented in Table XII:
TABLE XII
Physical properties of butadiene-styrene copolymers
containing high proportions of styrene
<EMI ID = 192.1>
(a) n-Butyllithium.
(b) Pentadienyllithium.
(c) Based on the technique described by I.M. Kolthoff, T. S.
Lee and C.W. Carr, J. Poly. Sci. 1, 429 (1946)
(d) ASTM D1238-73, condition G <EMI ID = 193.1>
(f) ASTM D2240-75.
(g) An arrow of 0.509 kg is dropped on
Injection molded test pieces mounted horizontally, measuring approximately 8.38 cm x 3.56 cm x 0.254 cm, from various heights measured at 5.08 cm intervals above the test piece. By a trial and error process, the maximum height at which a set of 4 test pieces is not broken is determined. The arrow is then made to dute on 4 additional test pieces 5.08 cm higher in height and the percentage of test pieces that are broken is noted. This procedure is repeated at consecutive intervals of 5.08 cm more in height until reaching a height for which the 4 test pieces of a given clearance break. The "arrow shock" is determined by first calculating a designated value
<EMI ID = 194.1>
<EMI ID = 195.1>
where F50 - height in meters for 50% failure
test tubes
<EMI ID = 196.1>
which the 4 test pieces of a given game break
I - increasing fraction of height in meters <EMI ID = 197.1>
set of 4 test pieces tested at various heights, including the height where 11 does not break and inclusive of all heights
<EMI ID = 198.1>
The shock of the arrow is then calculated from:
<EMI ID = 199.1>
<EMI ID = 200.1>
wider distribution of the molecular weights of the polymers initiated at the pentadienyllithium of tests 41 and 43 indicate the course of a self-polymerization or self-coupling during the polymerization, giving
<EMI ID = 201.1>
with improved elongation and better impact resistance of the boom, compared to control polymers
<EMI ID = 202.1>
ialma li
<EMI ID = 203.1>
<EMI ID = 204.1> and in accordance with recipe XIII:
<EMI ID = 205.1>
(a) Added as a 0.153 M solution in <EMI ID = 206.1>
Woluw.
(b) Added under melting of a 0.194 M solution including <EMI ID = 207.1>
TABLE XIII
<EMI ID = 208.1>
<EMI ID = 209.1>
(a) Vulcanized for 45 minutes at 150 ° C.
These data demonstrate superior properties
<EMI ID = 210.1> it should be noted that the polymers may have a somewhat different microstructure in the polyisoprene blocks due to the presence of tetrahydrofuran during the polymerization of isoprene in control test 44, while in l Test 45 according to the invention, there was no tetrahydrofuran present during the polymerization of isoprene. This difference in fine structure can intervene at least in part in the difference in the properties of the mixed rubbers.
Data for teleblock polymers
<EMI ID = 211.1>
no improvement in properties has been shown as a function of the presence of the terminal hexadienyl groups (compare tests 46 and 47). This could have been due to the lower Mooney viscosity of the terminated polymer
<EMI ID = 212.1>
46 and 47 had the same Mooney viscosity, the request
<EMI ID = 213.1>
witness 46.
name 1
These @sotie illustrating the preparation of a polymer
<EMI ID = 214.1>
The hexadienyllithium was prepared as described in Example 3: The polymer was prepared according to the general procedure described in Example 1 and in accordance with recipe XIV-A:
RECIPE XIV-A
<EMI ID = 215.1>
(a) Added as a 0.128 M solution in <EMI ID = 216.1>
in volume.
(b) Added as a 0.088 M solution in cyclohexane.
This polymer was mixed according to the general procedure indicated in Example 3 and recipe XIV-B:
RECIPE XIV-B
<EMI ID = 217.1>
(a) PhilblackR N-339; Phillips Petroleum Co ..
(b) Circosol 4240; Sun Oil Company; described by ASTM
D 2226, Type 103; contains 47.5% aromatics.
(c) An antioxidant; namely, 1,2-dihydro-2,2,4trimethylquinoline polymerized; R.T. Vanderbilt.
(d) An antioxidant, namely symmetrical di-p-naphthyl-t-phenylene diamine; R.T. Vanderbilt.
(e) Crystex treated with oil, 20% polymerized sulfur;
Stauffer Chemical.
(f) An accelerator; namely N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenanide; Monsanto.
The properties of vulcanized mixed rubber are presented in Table XIV.