CS258182B1 - A method of cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons - Google Patents

A method of cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons Download PDF

Info

Publication number
CS258182B1
CS258182B1 CS868601A CS860186A CS258182B1 CS 258182 B1 CS258182 B1 CS 258182B1 CS 868601 A CS868601 A CS 868601A CS 860186 A CS860186 A CS 860186A CS 258182 B1 CS258182 B1 CS 258182B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
polymerization
copolymerization
monomer
alpha
initiation system
Prior art date
Application number
CS868601A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS860186A1 (en
Inventor
Ludek Toman
Svatopluk Pokorny
Original Assignee
Ludek Toman
Svatopluk Pokorny
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ludek Toman, Svatopluk Pokorny filed Critical Ludek Toman
Priority to CS868601A priority Critical patent/CS258182B1/en
Publication of CS860186A1 publication Critical patent/CS860186A1/en
Publication of CS258182B1 publication Critical patent/CS258182B1/en

Links

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Řešení se týká způsobu kationtové polymerizace a kopolymerizace vinylaromatických uhlovodíků iniciačním systémem umožňujícím zejména provádět quasiliving polimerizaci či kopolymerizaci. Způsob spočívá v tom, že se polymerizace nebo kopolymerizace provádí při teplotě 20 až 80 °C v přítomnosti iniciačního systému 2,5-dichlor-2,5-diraetylhexan/chlorid boritý, přičemž molární poměr 2,5-dichlor- -2,5-dimetylhexanu k chloridu boritému je v rozsahu 2,5-10-2 až 5, popřípadě v prostředí polárních halogenovaných rozpouštědel nebo jejich směsích s nepolárními rozpouštědly. Při prováděni způsobu podle vynálezu lze postupovat tak, že se monomer nebo směs monomerů kontinuálně dávkuje do předem připraveného roztoku iniciačního systému, přičemž probíhá quasiliving polymerizace či kopolymerizace, při které vzrůstá molekulární hmotnost polymeru či kopolymeru se spotřebou monomerů nebo konvenčním způsobem smícháním iniciačního systému s monomerem.The solution relates to a method for cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons with an initiation system enabling in particular quasiliving polymerization or copolymerization. The method consists in that the polymerization or copolymerization is carried out at a temperature of 20 to 80 °C in the presence of the initiation system 2,5-dichloro-2,5-diethylhexane/boron trichloride, wherein the molar ratio of 2,5-dichloro- -2,5-dimethylhexane to boron trichloride is in the range of 2.5-10-2 to 5, optionally in the environment of polar halogenated solvents or mixtures thereof with non-polar solvents. When carrying out the method according to the invention, it is possible to proceed in such a way that the monomer or mixture of monomers is continuously dosed into a previously prepared solution of the initiation system, while quasiliving polymerization or copolymerization takes place, in which the molecular weight of the polymer or copolymer increases with the consumption of monomers or in a conventional manner by mixing the initiation system with the monomer.

Description

Vynález se týká způsobu kationtové polymerace a kopolymerizace viňylaromatických monomerů iniciačním systémem umožňujícím zejména provádět quasiliving polymerizaci či kopolymerizaci.The invention relates to a method for cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic monomers using an initiation system enabling, in particular, quasiliving polymerization or copolymerization.

Živá (living) aniontová polymerizace objemová prof. M. Szwarcem je známá již 30 let (M. Szwarc, Nátuře 178, 1 186 (1956); M.Szwaro, M. Levý and R. Milkovich, J. Am. Chem. Soc. 78,Living anionic bulk polymerization by Prof. M. Szwarc has been known for 30 years (M. Szwarc, Nátuře 178, 1 186 (1956); M.Szwaro, M. Levý and R. Milkovich, J. Am. Chem. Soc. 78,

656 (1956)). Living aniontová polymerizace umožnila syntézu makromolekulárních látek s přenosnou molekulární hmotností, kde index polydispersity se přiblížil k teoretické hodnotě 1 Například u aniontové syntézy polystyrenu nebo póly (alf a-metylstyrenu) je hodnotami,!656 (1956)). Living anionic polymerization has enabled the synthesis of macromolecular substances with transferable molecular weights, where the polydispersity index has approached the theoretical value of 1. For example, in the anionic synthesis of polystyrene or poly(alpha-methylstyrene), the values are,!

Na rozdíl od aniontové living polymerizace, kationtovou syntézou se přes značné úsilí svěrových výzkumných laboratoří nepodařilo donedávna provést living kationtovou polymerizaci v důsledku nekontrolovatelné přenosové a terminační reakce. Teprve v r. 1982 byla popsána quasiliving kationtová polymerizace alfa-metyl-styrenu (alfa-MeSt) při teplotě -50 °C ve směsi rozpouštědel metylcyklohexan/dichlormetan (CHjClj) (75/25) při užití iniciačního systému 2-chlor-2-propylbenzen/chlorid botitý (BClj) a voda/chlorid boritý (H2O/BC13) (R. Faust, A. Fehérvári, J. P. Kennedy, J. Marcromol. Sci. - Chem., A 18, 1 209 (1982-83)).Unlike anionic living polymerization, cationic synthesis has not been able to achieve living cationic polymerization until recently, despite considerable efforts by research laboratories, due to uncontrolled transfer and termination reactions. Only in 1982 was the quasiliving cationic polymerization of alpha-methyl-styrene (alpha-MeSt) described at a temperature of -50 °C in a solvent mixture of methylcyclohexane/dichloromethane (CHCl) (75/25) using the initiator system 2-chloro-2-propylbenzene/boron trichloride (BCCl) and water/boron trichloride (H 2 O/BC1 3 ) (R. Faust, A. Fehérvári, J. P. Kennedy, J. Marcromol. Sci. - Chem., A 18, 1 209 (1982-83)).

Podle čs. AO 239 995 (Způsob přípravy alifatických halogeniniferů, L. Toman), je rovněž známo, že 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexan (DDH) iniciuje polymerizaci isobutylenu v přítomnosti chloridu boritého (BClg). Produktem syntézy je pak teleohelický polyisobutylen, (C1-PIB-C1), který obsahuje reaktivní chlor na obou koncích polymerního řetězce. Později tuto iniciaci a syntézu potvrdil Kennedy (J. P. Kennedy. 7 th International Symposium on Cationic Polymerization and Related Processes, Jena 1985, hlavní přednáška), rovněž u polymerizace isobutylenu. Předpokládaný mechanismus iniciace je prezentován schématem:According to Czechoslovak Patent No. AO 239 995 (Method of preparation of aliphatic halogeninifers, L. Toman), it is also known that 2,5-dichloro-2,5-dimethylhexane (DDH) initiates the polymerization of isobutylene in the presence of boron trichloride (BClg). The product of the synthesis is then teleohelic polyisobutylene, (C1-PIB-C1), which contains reactive chlorine at both ends of the polymer chain. This initiation and synthesis were later confirmed by Kennedy (J. P. Kennedy. 7 th International Symposium on Cationic Polymerization and Related Processes, Jena 1985, main lecture), also for the polymerization of isobutylene. The assumed mechanism of initiation is presented in the following scheme:

Cl-R-Cl + BCl=é C1-R-C1.BC13 C1-R+BC14—C1-RM+BC14” kdeCl-R-Cl + BCl =é C1-R-C1.BC1 3 C1-R + BC14—C1-RM + BC14” where

Cl-R-Cl je 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexan (DDH), M je isobutylen.Cl-R-Cl is 2,5-dichloro-2,5-dimethylhexane (DDH), M is isobutylene.

Tento nový iniciační systém známý u polymerizace isobutylenu však ještě nebyl dosudi v literatuře popsán u polymerizace či kopolymerizace viňylaromatických monomerů jako jsou například styren (St), alfa-metylstyren (alfa-MeSr) .This new initiation system known for the polymerization of isobutylene has not yet been described in the literature for the polymerization or copolymerization of vinylaromatic monomers such as styrene (St), alpha-methylstyrene (alpha-MeSr).

Předmětem předloženého vynálezu je způsob kationtové polymerizace a kopolymerizace viňylaromatických monomerů jehož podstata spočívá v tom, že polymerizace nebo kopolymerizace provádí při teplotě 20 až -80 °C v přítomnosti iniciačního systému 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexan/chlorid boritý, přičemž molární poměr 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexanu k chloridu boritému je v rozsahu 2,5.10 až 5, popřípadě v prostředí polárních halogenovaných rozpouštědel nebo jejich směsích s nepolárními rozpouštědly.The subject of the present invention is a method for cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic monomers, the essence of which lies in the fact that the polymerization or copolymerization is carried out at a temperature of 20 to -80 °C in the presence of the 2,5-dichloro-2,5-dimethylhexane/boron trichloride initiator system, with the molar ratio of 2,5-dichloro-2,5-dimethylhexane to boron trichloride being in the range of 2.5.10 to 5, optionally in the environment of polar halogenated solvents or mixtures thereof with non-polar solvents.

Při provádění způsobu podle vynálezu lze postupovat tak, že se monomer nebo směs monomerů kontinuálně dávkuje do předem připraveného roztoku iniciačního systému, přičemž probíhá quasil: ving polymerizace či kopolymerizace, při které vzrůstá molekulární hmotnost polymeru či kopolyse spotřebou monomerů nebo konvenčním způsobem smícháním iniciačního systému s monomerem.When carrying out the method according to the invention, it is possible to proceed in such a way that the monomer or mixture of monomers is continuously dosed into a previously prepared solution of the initiation system, whereby quasi-living polymerization or copolymerization takes place, in which the molecular weight of the polymer or copolymer increases by consumption of monomers or by conventional mixing of the initiation system with the monomer.

Jako iniciačního systému se používá čerstvě připravený bezbarvý CHjClj roztok 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexan (DDH)/chlorid boritý BClj) (iniciační systém I) nebo předem připravený již barevný CH2C12 roztok DDH a BC13 (iniciační systém II).A freshly prepared colorless CH2Cl2 solution of 2,5-dichloro-2,5-dimethylhexane (DDH)/boron trichloride (BC13) (initiation system I) or a previously prepared colored CH2Cl2 solution of DDH and BC13 (initiation system II) is used as the initiation system.

Polymerizace či kopolymerizace se provádí bez pomocného rozpouštědla nebo v prostředí polárních halogenových rozpouštědel jako metylenchloridu metylchloridu, etylohloridu nebo jejich směsí s nepolárními rozpouštědly například alifatickými jako heptan a hexan.Polymerization or copolymerization is carried out without an auxiliary solvent or in the environment of polar halogen solvents such as methylene chloride, methyl chloride, ethyl chloride or mixtures thereof with non-polar solvents, for example aliphatic solvents such as heptane and hexane.

Výhodou způsobu polymerizace a kopolymerizace vinylaromatických monomerů podle vynálezu při užití DDH/BCl^ tj. iniciací alifatickými biniferem Cl-R-Cl (je použito Kennedyho pojmenování pro látky, které jak iniciují polymerizaci, tak způsobují přenos) je syntéza telechilických polymerů nebo kopolymerů, které obsahují na obou koncích polymerního řetězce reaktivní chlor při prováděné syntéze za kontinuálního pozvolného dávkování monomeru do roztoku biniferu při probíhající quasiliving polymerizaci, při které vzrůstá molekulární hmotnost polymeru nebo kopolymerů s přídavkem monomerů, což je možné v případě užití miniferů jako 2-chlor-2-propylbenzenu nebo iniciačního systému voda'1/chlorid boritý /H2O”/BC13). Quasiliving syntéza telechelických polymerů/kopolymerů při užití vinylaromatických monomerů a iniciačního systému podle vynálezu probíhá podle schématu.The advantage of the method of polymerization and copolymerization of vinylaromatic monomers according to the invention using DDH/BCl^ i.e. initiation with aliphatic binifers Cl-R-Cl (Kennedy's name is used for substances that both initiate polymerization and cause transfer) is the synthesis of telechelic polymers or copolymers that contain reactive chlorine at both ends of the polymer chain during the synthesis carried out with continuous slow dosing of monomer into the binifer solution during the ongoing quasiliving polymerization, in which the molecular weight of the polymer or copolymers increases with the addition of monomers, which is possible in the case of using minifers such as 2-chloro-2-propylbenzene or the water' 1 /boron trichloride /H 2 O”/BC1 3 initiation system). The quasiliving synthesis of telechelic polymers/copolymers using vinylaromatic monomers and the initiation system according to the invention proceeds according to the scheme.

vznik iontů Cl-R-Cl + 2BCl3^==acl-R-^. 2BC13 bci3ci-r+ bci4inidiace Cl-R+ + M—>- ClR-M+ propagace Cl-R-M+ + nM—> ClRMn-M+ terminace Cl-RM M+ BC1,-> Cl-RM M-Cl n 4 nformation of ions Cl-R-Cl + 2BCl 3 ^==acl-R-^. 2BC1 3 bci 3 ci-r + bci 4 initiation Cl-R + + M—>- ClR-M + propagation Cl-RM + + nM—> ClRM n -M + termination Cl-RM M + BC1,-> Cl-RM M-Cl n 4 n

Quasiliving polymerizace je umožněna reionizační reakcí konce polymerního řetězce chloridem boritým podle schématu:Quasiliving polymerization is enabled by the reionization reaction of the polymer chain end with boron trichloride according to the scheme:

X XX X

I II I

CH2~ C - Cl + BClj i=- - C + BC14 kdeCH 2 ~ C - Cl + BClj i=- - C + BC1 4 where

X je H nebo CH3 X is H or CH3

Reionizace konce polymerního řetězce chloridem boritým a terminace byla popsána již dříve. (J. P. Kennedy, T. Kelen and F. Tfidos, J. Macromol. Sci.-Chem., A 18 1 189 (1982-83).Reionization of the polymer chain end with boron trichloride and termination has been described previously. (J. P. Kennedy, T. Kelen and F. Tfidos, J. Macromol. Sci.-Chem., A 18 1 189 (1982-83).

Quasiliving polymerizace může být prováděna i při vyšší teplotě než -50 °C a to i v samotném dichlormetanu.Quasiliving polymerization can be carried out at temperatures higher than -50 °C, even in dichloromethane alone.

Při teplotě -20 °C jsou podle vynálezu syntetizovány polymery při 100% konverzi o velmi nízkém indexu polydispersity (Mw/Mn) = 1,1. Tento velmi nízký index odpovídá hodnotě, která byla doposavad možná pouze u polystyrenů a póly(alfa-metylstyrenů), které byly připraveny aniontovou living polymeraci. Rovněž termostability například vzorků póly(alfa-metylstyrenu) (PalfaMeSt) připravených podle vynálezu jsou vysoké, například až do 280 °C, jak je uvedeno v příkladu 2.At a temperature of -20 °C, polymers with a very low polydispersity index (M w /M n ) = 1.1 are synthesized according to the invention at 100% conversion. This very low index corresponds to a value that has so far only been possible with polystyrenes and poly(alpha-methylstyrenes) prepared by anionic living polymerization. The thermostabilities of, for example, poly(alpha-methylstyrene) (PalfaMeSt) samples prepared according to the invention are also high, for example up to 280 °C, as shown in Example 2.

Způsob kationtové polymerizace (alfa-MeSt), St a jejich kopolymerizace při užití iniciační ho systému 2,5-dichlor-2,5-diraetylhexan/chlorid boritý (DDH/BC13) (X a II) podle vynálezu je uveden na několika příkladech. Ve všech níže uvedených příkladech byly polymerizace provedeny ve skleněných ampulích opatřených propichovacím uzávěrem nebo ve skleněném reaktoru opatřeném míchaldem. Roztoky DDH s BClj v dichlormetanu (CH2C12) byly připraveny v skleněných ampulích opatřených trojcestným teflonovým uzávěrem. Polymerizace byly prováděny za suchých podmínek pod inertem. Byl použit suchý dusík. Ampule a reaktor byly sušeny za vakua za současného ohřívání dávkování CH2C12 roztoků monomeru do CH2C12 roztoku obsahujícího iniciační systém DDH/BClj (II) je uvedeno na obr. 1, kde A je kalibrovaný zásobník monomeru, B je membránové čerpadlo, C je chladič monomeru na teplotu polymerizace, D je polymerizační reaktor obsahující iniciátor a F je chladicí lázeň. Vzorky roztoku polymerů byly z reaktoru odebírány injekční stříkačkou.The method of cationic polymerization (alpha-MeSt), St and their copolymerization using the initiator system 2,5-dichloro-2,5-diethylhexane/boron trichloride (DDH/BC1 3 ) (X and II) according to the invention is shown in several examples. In all the examples below, the polymerizations were carried out in glass ampoules equipped with a piercing cap or in a glass reactor equipped with a stirrer. Solutions of DDH with BClj in dichloromethane (CH 2 C1 2 ) were prepared in glass ampoules equipped with a three-way Teflon cap. The polymerizations were carried out under dry conditions under inert. Dry nitrogen was used. The ampoule and reactor were dried under vacuum while heating the dosing of CH 2 C1 2 monomer solutions into the CH 2 C1 2 solution containing the DDH/BClj initiator system (II) is shown in Fig. 1, where A is a calibrated monomer reservoir, B is a diaphragm pump, C is a monomer cooler to the polymerization temperature, D is a polymerization reactor containing the initiator and F is a cooling bath. Samples of the polymer solution were taken from the reactor with a syringe.

Molekulární hmotnosti byly stanoveny gelovou permeační chromatografii (GPC) užitím kapalinového chromatografu HP-1 084 (Hewlett-Packard, USA). K výpočtu byl použit následující tvar Mark. Houwinkovy rovnice platný pro polystyren: = 1,17.10 2 Μθ, 717, vztah pro je vyjádřen v cm3/g. V důsledku známé protegenní iniciace alfa-metylstyrenu (alfa-MeSt) (HjO+BClj tp=aH+BC12OH-^HM+ + BCl^OH ) bude v některých níže uvedených příkladech za stejných experimentálních podmínek srovnán iniciační systém podle vynálezu se systémem voda/chlorid boritý (H2O/BC13). Srovnány budou též produkty syntézy a průběhy syntézy při kontinuálním dávkování CH2C12 roztoků alfa-MeSt do CH2C12 roztoků iniciátorů.Molecular weights were determined by gel permeation chromatography (GPC) using a HP-1 084 liquid chromatograph (Hewlett-Packard, USA). The following form of the Mark. Houwink equation valid for polystyrene was used for the calculation: = 1.17.10 2 Μθ, 717, the relation for is expressed in cm 3 /g. Due to the known protegenic initiation of alpha-methylstyrene (alpha-MeSt) (HjO+BClj tp=aH + BC1 2 OH-^HM + + BCl^OH ) the initiation system according to the invention will be compared with the water/boron trichloride system (H 2 O/BC1 3 ) in some examples below under the same experimental conditions. The synthesis products and the synthesis processes during continuous dosing of CH 2 C1 2 solutions of alpha-MeSt into CH 2 C1 2 solutions of initiators will also be compared.

Příklad 1Example 1

Polymerizace alfa-metylstyrenu (alfa-MeSt) byla prováděna konvenčním způsobem v roztoku dichlormetanu (CHjClj)· K iniciaci byl použit čerstvě připravený bezbarvý CH2C12 roztok.DDH s BC13 (iniciační systém I) a čajově zabarvený CH2C12 roztok DDH s BC13 (iniciační systém II) přechovávaný před použitím 1 měsio při teplotě místnosti, obsahující komplex vzniklý interakcí 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexanu s chloridem boritým (DDH s BCl^). Výsledky syntézy v teplotním intervalu -20 až -60 °C jsou uvedeny v tabulce I.The polymerization of alpha-methylstyrene (alpha-MeSt) was carried out in a conventional manner in a dichloromethane (CHCl) solution. A freshly prepared colorless CHCl solution of DDH with BCCl (initiation system I) and a tea-colored CHCl solution of DDH with BCCl (initiation system II) stored for 1 month at room temperature before use, containing a complex formed by the interaction of 2,5-dichloro-2,5-dimethylhexane with boron trichloride (DDH with BCl), were used for initiation. The results of the synthesis in the temperature range -20 to -60 °C are given in Table I.

Tabulka ITable I

Teplota °C Temperature °C I I Iniciační systém II Initiation System II % konverze Conversion % % konverze Conversion % n n -20 -20 58,0 58.0 3 3 518 518 65,8 65.8 2 2 684 684 -30 -30 73,1 73.1 3 3 887 887 82,6 82.6 3 3 275 275 -40 -40 95,3 95.3 5 5 129 129 100 100 4 4 396 396 -50 -50 100 100 7 7 661 661 100 100 6 6 142 142 -60 -60 100 100 10 10 967 967 100 100 9 9 149 149

[_alfa-MeStJ = 0,85 mol/1, £bC1^ = 8,3.10-2 mol/1, [[)Dh] = 1,66.10-2 mol/1; polymerizace byly zastaveny po 15 min přídavkem metanolu.[_alpha-MeStJ = 0.85 mol/l, £bCl^ = 8.3.10 -2 mol/l, [[)Dh] = 1.66.10 -2 mol/l; polymerizations were stopped after 15 min by addition of methanol.

Příklad 2Example 2

Polymerizace alfa-metyl-Styrenu (alfa-MeSt) byla prováděna jako v příkladě 1 avšak v teplotním intervalu -70 až -75 °C. Polymerizace při užití iniciačních systémů I a XI je srovnána se systémem voda/chlorid boritý (H2O/BC13) o molárním poměru JĚC1^] / Jh2Ó] = 4. Koncentrace £bC1^| , JjĎdh] [alfa-MeSt] je stejná jako v příkladě 1. U systému H2O/BC13 , byla voda do roztoku monomeru přidána užitím vlhkého dichlormetanu (CH2C12) před přídavkem čerstvě připraveného CH2C12 roztoku BClj. U syntetizovaných polymerů byla provedena termogravimetrická měření, prokazující, že termostabilita vzroků P-alfa-MeSt připravených podle vynálezu je o 35 °C vyšší než u vzorků P-afla-MeSt připravených protonickou iniciací. Výsledky syntézy a termogravimetrického studia jsou uvedeny v tabulce II a na obr. 2 a 3.The polymerization of alpha-methyl-Styrene (alpha-MeSt) was carried out as in Example 1 but in the temperature range of -70 to -75 °C. The polymerization using initiator systems I and XI is compared with the water/boron chloride (H 2 O/BC1 3 ) system with a molar ratio of JĚC1^] / Jh 2 Ó] = 4. The concentration of £bC1^| , JjĎdh] [alpha-MeSt] is the same as in Example 1. In the H 2 O/BC1 3 system, water was added to the monomer solution using wet dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) before the addition of the freshly prepared CH 2 Cl 2 solution of BClj. Thermogravimetric measurements were performed on the synthesized polymers, demonstrating that the thermostability of P-alpha-MeSt samples prepared according to the invention is 35 °C higher than that of P-afla-MeSt samples prepared by proton initiation. The results of the synthesis and thermogravimetric studies are presented in Table II and in Figs. 2 and 3.

Tabulka IITable II

Iniciační systém Initiation system f,n f, n Úbytek váhy P-alfa-MeSt nebyl zjištěn do teploty Weight loss of P-alpha-MeSt was not detected up to temperature h2o/bci h 2 o/bci 18 393 18,393 145 °C (obr. 2) 145°C (Fig. 2) II II 23 227 23,227 280 °C (Obr. 3) 280 ° C (Fig. 3) I I 38 459 38,459 280 °C 280°C

po 15 min polymerizace bylo dosaženo 100% konverze u všech systémůafter 15 min of polymerization, 100% conversion was achieved for all systems

Příklad 3Example 3

Polymerizace alfa-metylstyrenu (alfa-MeSt) byla prováděna při teplotě -40 °c způsobem kontinuálního pozvolného dávkování CH2C12 roztoku monomeru rychlosti (A) 1,91.10-^ mol alfa-MeSt/min do 20 ml předem ochlazeného míchaného iniciačního systému II (barevný CHjCl, roztok DDH s BClj připravený stejným způsobem jako v příkladu 1 avšak o koncentraci j_BClT] = = 2,5.10 1 mol/1 a [ddh] = 2,5.10 2 mol/1). Odebírané vzorky polymeru z reaktoru v průběhu kontinuálního dávkování monomeru prokázaly u vznikajícího polymeru přítomnost dvou polymerních frakci, nížemolekulární (F^) a výšemolekulární (Fy).The polymerization of alpha-methylstyrene (alpha-MeSt) was carried out at a temperature of -40 °C by continuous slow dosing of CH 2 C1 2 monomer solution at a rate (A) of 1.91.10 - ^ mol alpha-MeSt/min into 20 ml of pre-cooled stirred initiation system II (colored CHjCl, DDH solution with BClj prepared in the same way as in example 1 but with a concentration j_BClT] = = 2.5.10 1 mol/1 and [ddh] = 2.5.10 2 mol/1). Polymer samples taken from the reactor during continuous monomer dosing showed the presence of two polymer fractions in the resulting polymer, lower molecular weight (F^) and higher molecular weight (Fy).

S rostoucí spotřebou monomeru úměrně vzrůstala molekulární hmotnost obou frakcí zároveň s rostoucím hmotnostním obsahem F^ ve vzorcích polymeru, jak je uvedeno v tabulce III. Po 75 minutách kontinuálního dávkování monomeru byla reakce ukončena přídavkem metanolu při dosažené celkové 100% konverzi. V důsledku více než o 1 řád nižší M . proti M . . a vyššímu hmotnostnímu obsahu v polymeru, je zřejmé, Že počet polymerních molekul EJFN»t3FV a (kde (jQ =0Fn + QpjFyH, proti spotřebě monomeru je uvedena na obr. 4 a prokázala lineární růst M , se spotřebou monomeru při prokázaném velmi nízkém přenosu (počet polymerních molekul h -2 -2 vzrostl v intervalu od 3,84.10 do 14,21.10 mol alfa-MeSt pouze na dvojnásobek). Protože ^H-NMR analýza vzorků polymeru neprokázala přítomnost dvojných vazeb, které by poukazovaly na přenos monomerem, je zřejmé, že přenos pravděpodobně proběhl přenosovu látkou biniferem, který komplexuje s BCl^. Mechanisnus reversibilního přenosu biniferem pak může být znázorněna schématem:With increasing monomer consumption, the molecular weight of both fractions increased proportionally, along with the increasing mass content of F^ in the polymer samples, as shown in Table III. After 75 minutes of continuous monomer dosing, the reaction was terminated by adding methanol at a total conversion of 100%. As a result, M . is more than 1 order of magnitude lower than M . and higher mass content in the polymer, it is clear that the number of polymer molecules EJ F N»t3 F V a (where (jQ =0F n + QpjFyH, against the monomer consumption is shown in Fig. 4 and showed a linear increase M , with monomer consumption at a demonstrated very low transfer (the number of polymer molecules h -2 -2 increased in the interval from 3.84.10 to 14.21.10 mol alpha-MeSt only twice). Since ^H-NMR analysis of polymer samples did not show the presence of double bonds that would indicate transfer by the monomer, it is clear that the transfer probably took place by the transfer substance binifer, which complexes with BCl^. The mechanism of reversible transfer by binifer can then be shown by the scheme:

®R-C <λλ\/ íP + Cl-R-Cl. 2BC1 > WM-C1 + ^-dBC^ + BClj®R-C <λλ\/ íP + Cl-R-Cl. 2BC1 > WM-C1 + ^-dBC^ + BClj

4-C1 fiřebyteKJCl^zv^^ růst původního řetězce4-C1 fiřebyteKJCl^zv^^ growth of the original chain

BCl-jClRíPrůst nového řetězce kdeBCl-jClRíGrowth of a new chain where

Cl-R-Cl je 2,5-diohlor-2,5-dimetylhexan (DDH) a M je alfa-metylstyren (alfa-MeSt).Cl-R-Cl is 2,5-diochloro-2,5-dimethylhexane (DDH) and M is alpha-methylstyrene (alpha-MeSt).

S rostoucí spotřebou monomeru poněkud vzrostl index Mw/Mn u F^ (víz tab. III), což poukazuje na možnost vzniku nejprve polymeru typu A o struktuře Cl-RM(M)n-Cl (tj. růst řetězce probíhá pouze na jedné straně iniciačního centra) a později vznik polymeru typu B o struktuře Cl-M(M)mM-R-M(M)n M-Cl (tj. růst řetězce probíhá i na druhé straně iniciačního centra, kde m = n nebo m / n) a výsledný polymer je pak jejich směsí (tj. A + B).With increasing monomer consumption, the index M w /M n u F^ increased somewhat (see Table III), which indicates the possibility of first forming a polymer of type A with the structure Cl-RM(M) n -Cl (i.e., chain growth occurs only on one side of the initiation center) and later forming a polymer of type B with the structure Cl-M(M) m MRM(M) n M- Cl (i.e., chain growth also occurs on the other side of the initiation center, where m = n or m / n) and the resulting polymer is then a mixture of them (i.e., A + B).

Tabulka III Table III a and fn f n FV F V P P mol.10^ mol.10^ b hmot· % b wt· % fl g/mol fl g/mol flw g/mol fl w g/mol JT7TJ w n JT7TJ w n Hn.l0-4 g/mol H n.l0 -4 g/mol mol.103 mol.10 3 3,84 3.84 55,1 55.1 1 750 1,750 2 315 2,315 1,4 1.4 5,2 5.2 1,50 1.50 5,76 5.76 63,6 63.6 1 910 1,910 2 740 2,740 1,4 1.4 5,3 5.3 2,30 2.30 7,68 7.68 72,5 72.5 2 389 2,389 3 983 3,983 1,7 1.7 5,4 5.4 2,80 2.80 9,60 9.60 80,7 80.7 3 010 3,010 5 737 5,737 1,9 1.9 5,4 5.4 3,08 3.08 11,52 11.52 82,0 82.0 3 900 3,900 8 042 8,042 2,1 2.1 5,4 5.4 2,90 2.90 12,67 12.67 84,3 84.3 3 985 3,985 8 288 8 288 2,1 2.1 5,6 5.6 3,20 3.20 14,21 14.21 86,6 86.6 4 481 4,481 9 049 9,049 2,0 2.0 5,7 5.7 3,28 3.28 - a je - and it is množství spotřebovaného amount consumed monomeru, monomer, b - hmotnostní poměr F^/(F^ + Fy), b - mass ratio F^/(F^ + Fy), . (Mw/«n>: . (M w /«n>: - 1,5, - 1.5, celková konvence general convention 100 %. 100%.

Za stejných experimentálních podmínek, stejné koncentrace BC13 při kontinuálním dávková258182 ní CHjC^ roztoku alfa-MeSt do čerstvě připraveného CI^Cl^ roztoku BCl^ (iniciační systém neobsahuje DDH tj. binifer a je tudíž předpokládána protonická iniciace zbytkovou HjO reakčního systému), rovněž vznikly dvě polymerní frakce FN a Fv u kterých však molekulární hmotnost nevzrůstala se spotřebou monomeru, tj. quasiliving polymerizace neprobíhala. Pouze se zvyšoval hmotnostní obsah F^ v odebíraných vzorcích polymeru, jak je vidět z GPC diferenciálních distribucí molekulárních hmotností uvedených na obr. 5.Under the same experimental conditions, the same concentration of BC1 3 during continuous dosing of CHjC^ solution of alpha-MeSt into freshly prepared CI^Cl^ solution of BCl^ (the initiation system does not contain DDH, i.e. binifer, and therefore protonic initiation by residual HjO of the reaction system is assumed), two polymer fractions F N and F v were also formed, in which, however, the molecular weight did not increase with monomer consumption, i.e. quasiliving polymerization did not occur. Only the mass content of F^ in the polymer samples taken increased, as can be seen from the GPC differential molecular weight distributions shown in Fig. 5.

Přiklad 4Example 4

Polymerizace alfa-metylstyrenu (alfa-MeSt) byla provedena při teplotě -20 °C kontinuálním dávkováním CHjClj roztoku monomeru do roztoku iniciačního systému II při užití stejných koncentrací ( DDH , BC1, ), způsobu přípravy iniciačního systému II a rychlosti dávkování -3 J (1,91.10 mol alfa-MeSt/min) jako v příkladu 3. V průběhu kontinuálního dávkování monomeru do reakčního systému vznikal polymer o velmi úzké polydispersitě s indexem Mw/Mn =1/1 jak je vidět z tabulky IV a z GPC diferenciálních distrubucí molekulárních hmotností uvedených na obr. 6. V průběhu quasiliving polymerizace alfa-MeSt po /v 80 minutách dávkování monomeru počet polymerních molekul jjp] se zvýšil v intervalu od 4,58.10-3 do 15,28.10-3 mol alfa-MeSt pouze 2,5krát, jak je patrno z tabulky IV.The polymerization of alpha-methylstyrene (alpha-MeSt) was carried out at a temperature of -20 °C by continuous dosing of the CHjClj monomer solution into the solution of initiation system II using the same concentrations (DDH, BC1,), the method of preparation of initiation system II and the dosing rate -3 J (1.91.10 mol alpha-MeSt/min) as in Example 3. During the continuous dosing of the monomer into the reaction system, a polymer with a very narrow polydispersity index with M w /M n =1/1 was formed, as can be seen from Table IV and from the GPC differential molecular weight distributions shown in Fig. 6. During the quasiliving polymerization of alpha-MeSt after /in 80 minutes of monomer dosing, the number of polymer molecules jjp] increased in the interval from 4.58.10 -3 to 15.28.10 -3 mol alpha-MeSt only 2.5 times, as can be seen from Table IV.

Tabulka IVTable IV

a FN and F N 0 mol.103 0 mol.10 3 b b M g/mol M g/mol g/mol g/mol mol.lO2 mol.lO 2 hmot. % wt. % 4,58 4.58 90,0 90.0 1 433 1,433 1 673 1,673 1,2 1.2 3,80 3.80 5,76 5.76 93,7 93.7 1 454 1,454 1 637 1,637 1,1 1.1 4,68 4.68 7,68 7.68 95,7 95.7 1 479 1,479 1 661 1,661 1,1 1.1 6,14 6.14 9,60 9.60 97,9 97.9 1 505 1,505 1 690 1,690 1,1 1.1 7,54 7.54 11,52 11.52 98,5 98.5 1 540 1,540 1 739 1,739 1.1 1.1 8,34 8.34 13,37 13.37 100 100 1 550 1,550 1 705 1,705 1,1 1.1 10,20 10.20 15,28 15.28 100 100 1 859 1,859 2 042 2,042 1,1 1.1 9,70 9.70

a - je množství spotřebovaného monomeru, b - je hmotnostní poměr F^(F^+F^), celková konverze 100 *' Mn(Fv) = 11 000 s indexem VSn = X'3' ® = <®F + ĚJp ’·a - is the amount of monomer consumed, b - is the mass ratio F^(F^+F^), total conversion 100 *' M n(F v ) = 11,000 with index V S n = X ' 3 ' ® = <®F + ĚJp '·

Příklad 5Example 5

Polymerizace alfa-MeSt byla prováděna při teplotě -30 °C Způsobem popsaným v příkladě 1 a to a) v 30 ml CH2Cl2/heptan (50/50 obj. dílu) o koncentraci [alfa-MeSt] = 1 mol/1; b) v 12 g alfa-MeSt. Polymerizace byly iniciovány iniciačním systémem II při užití barevných CH2C12 roztoků DDH s BCl^ o koncentraci j^BCl^] = 5.10 3 mol/1 o molárním poměru [bcÍ/J / DDH = = 0,5; 1; 4; 15 a 20. Roztoky DDH s BCl^ byly přechovávány při teplotě místnosti 1,2,4a 10 dnů a pak byly použity k iniciaci. 70 až 100% konverze bylo dosaženo po 30 minutách polymerizace při Mn = 3,5.103 až 5.103.The polymerization of alpha-MeSt was carried out at a temperature of -30 °C by the method described in Example 1, namely a) in 30 ml of CH 2 Cl 2 /heptane (50/50 v/v) with a concentration of [alpha-MeSt] = 1 mol/l; b) in 12 g of alpha-MeSt. The polymerizations were initiated by initiation system II using colored CH 2 Cl 2 solutions of DDH with BCl^ with a concentration of j^BCl^] = 5.10 3 mol/l with a molar ratio of [bcI/J / DDH = = 0.5; 1; 4; 15 and 20. The DDH solutions with BCl^ were stored at room temperature for 1, 2, 4 and 10 days and then used for initiation. 70 to 100% conversion was achieved after 30 minutes of polymerization at M n = 3.5.10 3 to 5.10 3 .

Příklad 6Example 6

Polymerizace styrenu byla provedena při teplotě 0 °C způsobem popsaným v příkladu 1 a to a) v 30 ml C^Clj; b) v 50 ml CHjClj/heptan (60/40 obj. dílu) o koncentraci jstj = 1 mol/1.The polymerization of styrene was carried out at 0 °C by the method described in Example 1, namely a) in 30 ml of CHCl; b) in 50 ml of CHCl/heptane (60/40 v/v) with a concentration of styrene = 1 mol/l.

Polymerizace byly iniciovány iniciačním systémem II popsaným v příkladu 5. 55 až 80%The polymerizations were initiated with initiation system II described in Example 5. 55 to 80%

- 3 3 konverze bylo dosaženo po 30 minutách polymerizace při =® 1,6.10 až 2,2.10 .- 3 3 conversion was achieved after 30 minutes of polymerization at =® 1.6.10 to 2.2.10 .

Přiklad 7Example 7

Kopolymerizace alfa-metylstyrenu se styrenem byla provedena při teplotě -78 °C způsobem popsaným v příkladu 1 v 30 ml CHgClj o koncentraci [alfa-MeStJ - 0,8 mol/1 s fstj = 0,2 mol/1 (celková koncentrace směsi monomerů = 1 mol/1). Polymerizace byly iniciovány iniciaěnim systémem II popsaným v příkladě 5. 95 až 100% konverze bylo dosaženo po 20 minutách polymerizace při Mn = 1,9.104 až 2,5.104.The copolymerization of alpha-methylstyrene with styrene was carried out at a temperature of -78 °C by the method described in Example 1 in 30 ml CH2Cl2 with a concentration of [alpha-MeSt] - 0.8 mol/l with fst = 0.2 mol/l (total concentration of the monomer mixture = 1 mol/l). The polymerizations were initiated with the initiation system II described in Example 5. 95 to 100% conversion was achieved after 20 minutes of polymerization at M n = 1.9.10 4 to 2.5.10 4 .

Příklad 8Example 8

Polymerizace styrenu (a) a kopolymerizace styrenu s alfa-MeSt (b) byly provedeny při teplotě -50 °C kontinuálním dávkováním CH^Cl^ roztoku monomeru/směsí monomerů do roztoku iniciačního systému II popsaného v příkladu 3. Koncentrace monomerů (a) £stj « 1,91 mol/1; v případě (b) Jj3tJ = 1,0 mol/1 a [alfa-MeSt] = 0,91 mol/1. V obou případech (a), (b), rychlost dávkování byla stejná = 1,91 mol St/min nebo 1,91 mol (St+lafa-MeSt)/min. V průběhu kontinuálního dávkování styrenu nebo směsi styrenu s alfa-MeSt probíhala quasiliving polymerizace/kopolymerizace do 100% konverze. Po 80 minutách kontinuálního dávkování monomeru/směsí monomerů byl prokázán nízký přenos, počet polymernich molekul [KJ se zvýšilrv 2,2krát (v intervalu od 3,8.10 do 15,3.10 mol monomerů).The polymerization of styrene (a) and the copolymerization of styrene with alpha-MeSt (b) were carried out at a temperature of -50 °C by continuous dosing of CH^Cl^ monomer solution/monomer mixture into the solution of initiation system II described in example 3. The concentration of monomers (a) £stj « 1.91 mol/1; in the case of (b) Jj3tJ = 1.0 mol/1 and [alpha-MeSt] = 0.91 mol/1. In both cases (a), (b), the dosing rate was the same = 1.91 mol St/min or 1.91 mol (St+lafa-MeSt)/min. During the continuous dosing of styrene or the mixture of styrene with alpha-MeSt, quasiliving polymerization/copolymerization took place up to 100% conversion. After 80 minutes of continuous dosing of monomer/monomer mixture, low transfer was demonstrated, the number of polymer molecules [KJ] increased by 2.2 times (in the interval from 3.8.10 to 15.3.10 mol of monomers).

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Způsob kationtové polymerizace a kopolymerizace vinylaromatických uhlovodíků vyznačený tím, že se polymerizace nebo kopolymerizace provádí při teplotě 20 až -80 °C v přítomnosti iniciačního systému 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexan/chlorid boritý, přičemž molární poměr 2,5-dichlor-2,5-dimetylhexanu k chloridu boritému je v rozsahu 2,5.10 až 5, popřípadě v prostředí polárních halogenovaných rozpouštědel nebo jejich směsí s nepolárními rozpouštědly.A process for the cationic polymerization and copolymerization of vinyl aromatic hydrocarbons, characterized in that the polymerization or copolymerization is carried out at a temperature of 20 to -80 ° C in the presence of the 2,5-dichloro-2,5-dimethylhexane / boron trichloride initiation system, The amount of 5-dichloro-2,5-dimethylhexane to boron trichloride ranges from 2.5 to 5, optionally in an environment of polar halogenated solvents or mixtures thereof with non-polar solvents. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že se monomer nebo směs monomerů kontinuálně dávkuje do předem připraveného roztoku iniciačního systému, přičemž probíhá quasiliving polymerizace či kopolymerizace, při které vzrůstá molekulární hmotnost polymeru či kopolymeru se spotřebou monomerů.2. A process according to claim 1, wherein the monomer or monomer mixture is continuously metered into a preformed solution of the initiator system, wherein quasiliving polymerization or copolymerization is carried out in which the molecular weight of the monomer-consuming polymer or copolymer increases. 3. Způsob podle bodu 1 a 2 vyznačený tím, že jako polární rozpouštědla jsou použita chlorovaná rozpouštědla jako metylenchlorid, metylchlorid, etylchlorid nebo jejich směsi s nepolárními rozpouštědly například alifatickými jako je heptan nebo hexan.3. Process according to claim 1, characterized in that chlorine solvents such as methylene chloride, methyl chloride, ethyl chloride or mixtures thereof with non-polar solvents such as aliphatic solvents such as heptane or hexane are used as polar solvents.
CS868601A 1986-11-25 1986-11-25 A method of cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons CS258182B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS868601A CS258182B1 (en) 1986-11-25 1986-11-25 A method of cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS868601A CS258182B1 (en) 1986-11-25 1986-11-25 A method of cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS860186A1 CS860186A1 (en) 1987-11-12
CS258182B1 true CS258182B1 (en) 1988-07-15

Family

ID=5436808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS868601A CS258182B1 (en) 1986-11-25 1986-11-25 A method of cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS258182B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS860186A1 (en) 1987-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guégan et al. Kinetics of chain coupling at melt interfaces
Asami et al. Preparation of (p-vinylbenzyl) polystyrene macromer
Lambrinos et al. The mechanism of the polymerization of n. butyl acrylate initiated with N, N-diethyl dithiocarbamate derivatives
Tsitsilianis et al. Poly (2‐vinylpyridine)‐based star‐shaped polymers. Synthesis of heteroarm star (AnBn) and star‐block (AB) n copolymers
US4427837A (en) Process for preparation of diene-styrene-α-methylstyrene block polymers and polymers therefrom
Eslami et al. Emulsion atom transfer radical block copolymerization of 2‐ethylhexyl methacrylate and methyl methacrylate
Ishizu et al. Synthesis of AB and BAB poly (styrene‐b‐4‐vinylpyridine) and solution properties of their quaternized compounds
Quirk et al. Recent advances in thermoplastic elastomer synthesis
Hirao et al. Polymerization of monomers containing functional silyl groups. 3. Anionic living polymerization of (4-vinylphenyl) dimethylsilane
GB2020670A (en) Liquid polymer and liquid copolymers of Butadiene and the preparation thereof.
CS258182B1 (en) A method of cationic polymerization and copolymerization of vinylaromatic hydrocarbons
Lee et al. “Living” radical polymerizations of vinyl monomers initiated by aged “Cr 2++ BPO” in homogeneous solution
Fodor et al. The Living Cationic Polymerization of α-Methylstyrene with BCI3 as Coinitiator
Morishima et al. Syntheses of block copolymers of 2-methyl-2-oxazoline and aromatic vinyl compounds
Birkinshaw et al. The thermal degradation of polymers of n-butylcyanoacrylate prepared using tertiary phosphine and amine initiators
Vuković et al. Contribution to the mechanism of copolymerization of phenylvinyl alkyl ethers and thioethers with maleic anhydride
Bevington et al. Polymerization of N‐vinylcarbazole, 3. Studies of copolymerizations with methyl methacrylate and styrene
Arnold et al. On the reactivity of styryl‐terminated polystyrene macromonomers in anionic copolymerization with butadiene
JPH0529643B2 (en)
JP2009504852A (en) Process for forming copolymers containing olefins and protected or unprotected hydroxystyrene units
Vinogradova et al. Controlled Anionic Block Copolymerization with N, N‐Dialkylacrylamide as a Second Block
JP2563117B2 (en) Method for producing transparent high impact block copolymer
Kennedy et al. Carbocationic Polymerization in the Presence of Sterically Hindered Bases. VIII. High Efficiency Grafting of Poly (α-methylstyrene) Branches from Chlorobutyl and Polychloroprene Rubbers in the Presence of Proton Traps
US3998910A (en) Process for the polymerization and copolymerization of vinyl and diene compounds
US3792030A (en) Process for the polymerization of 1,2-dimethoxyethylene