DD265150A1 - PROCESS FOR PREPARING HIGH 1,4-CIS-CONTAINING POLYBUTADIENES - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING HIGH 1,4-CIS-CONTAINING POLYBUTADIENES Download PDF

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DD265150A1
DD265150A1 DD30731587A DD30731587A DD265150A1 DD 265150 A1 DD265150 A1 DD 265150A1 DD 30731587 A DD30731587 A DD 30731587A DD 30731587 A DD30731587 A DD 30731587A DD 265150 A1 DD265150 A1 DD 265150A1
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cis
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butadiene
polybutadiene
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DD30731587A
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Rudolf Taube
Hans Edel
Hans-Joachim Neupert
Detlef Naundorf
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Buna Chem Werke Veb
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polybutadien mit hohem 1,4-cis-Gehalt und hoher Elastizitaet durch Polymerisation von Butadien in Gegenwart einer suspendierten Katalysatormischung, die eine Ni(O)Komponente oder Nickelcarboxylat und einer metallorganischen Verbindung, vorzugsweise AlEt3 und amorphes AlF3 als Kokatalysator enthaelt.The invention relates to a process for the preparation of polybutadiene having a high 1,4-cis content and high elasticity by polymerization of butadiene in the presence of a suspended catalyst mixture comprising a Ni (O) component or nickel carboxylate and an organometallic compound, preferably AlEt 3 and amorphous AlF 3 contains as cocatalyst.

Description

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, Diolefine in Gegenwart von Katalysatoren zu polymerisieren, die durch Umsetzen einer Übergangsmetallverbindung mit Verbindungen, die Metall-Kohlenstoff- und/oder Metallwasserstoffbindung aufweisen, entstehen. Diese Katalysatoren bilden die Grundlage der Zieglerschen Katalysatorsysteme, die zur Herstellung von Polymeren mit hohem 1,4-cis-Gehalt angewandt werdenIt is known to polymerize diolefins in the presence of catalysts formed by reacting a transition metal compound with compounds having metal-carbon and / or hydrogen-hydrogen bonding. These catalysts form the basis of the Ziegler catalyst systems used to make high 1,4-cis polymers

Es ist weiterhin bekannt, daß Metallcarbonyle durch Umsetzen mit metallorganischen Verbindungen und/oder Lewissäuren ! It is also known that metal carbonyls by reacting with organometallic compounds and / or Lewis acids!

ähnliche Katalysatoren (DE-PS 1156986, Jap. PS 17 687/62, DD-PS 52 817, DD-PS 56 640) ergeben. Gemäß DD-PS 65 565 werden | Metall(O)- und MetalKD-Verbindungen der 8. Nebengruppe des PSE in Kombination mit Lewissäuren zur Herstellung von :Similar catalysts (DE-PS 1156986, Japanese Patent 17 687/62, DD-PS 52 817, DD-PS 56 640) result. According to DD-PS 65 565 | Metal (O) - and MetalKD compounds of the 8th subgroup of the PSE in combination with Lewis acids for the preparation of:

Monoolefinen eingesetzt. IMonoolefins used. I

Bei Anwendung dieser genannten Katalysatorsysteine entstehen Produkte, die auf Grund ihres hohen Gelanteils, der geringen J Stereoregularität und engen Molekulargewichtsverteilung den Anforderungen hinsichtlich einer guten Verarbeitungsmöglichkeit nicht voll genügen.When using these catalyst systems mentioned arise products that do not fully meet the requirements for good processing capability due to their high gel content, the low J stereoregularity and narrow molecular weight distribution.

Des weiteren kann Polybutadien mit 97% 1,4-cis-Einheiten erhalten werden, wenn die Polymerisation des Butadien in einem organischen Lösungsmittel bei 4O0C in Gegenwart eines Katalysatorsystems durchgeführt wird, das durch Mischen von Nickelnaphthenat, Bortrifluoridetherat und Triethylaluminium hergestellt wird (US-PS 3170907, US-PS 3464965, US-PS 3471462), wobei das Molverhältnis desTrialkylaluminiums zum Bortrifluoridetherat zwischen 0,1 und 5 und das zwischen Nickelsalz zum Trialkylaluminium zwischen 0,03 und 7 liegt. Nachteil dieser Verfahren ist, daß das Katalysatorsystem nicht vollständig in Kohlenwasserstoff löslich ist. Zum anderen nimmt die Katalysatoraktivität ab, wenn Verunreinigungen im Polymerisationssystem vorliegen oder die Monomerkonzentration niedrig ist.Furthermore polybutadiene can be obtained with 97% 1,4-cis units, when the polymerization of butadiene is carried out in an organic solvent at 4O 0 C in the presence of a catalyst system which is prepared by mixing nickel naphthenate, boron trifluoride etherate and triethylaluminum (US Pat. No. 3,496,965, US Pat. No. 3,474,462), wherein the molar ratio of trialkylaluminum to boron trifluoride etherate is between 0.1 and 5 and that between nickel salt and trialkylaluminum is between 0.03 and 7. Disadvantage of this method is that the catalyst system is not completely soluble in hydrocarbon. On the other hand, the catalyst activity decreases when impurities are present in the polymerization system or the monomer concentration is low.

Gemäß US-PS 3471462 wird in Analogie zu US-PS 3170907 der Katalysator in Gegenwart kleiner Mengen konjugierter Diolefine vorgebildet. Das Butadien wird hierbei als Flüssigkomponente der Mischung zugesetzt, bevor das Nickelsalz und die Motallorgani8Che Verbindung miteinander vermischt werden. Die Katalysatoralterung findet bei 20 bis 1000C statt. ιAccording to US Pat. No. 3,471,462, in analogy to US Pat. No. 3,170,907, the catalyst is preformed in the presence of small amounts of conjugated diolefins. The butadiene is added here as a liquid component of the mixture before the nickel salt and the Motallorgani8Che compound are mixed together. The catalyst aging takes place at 20 to 100 0 C. ι

Gemäß US-PS 3464965 wird die Katalysatormischung mindestens 16min gealtert. Die US-PS 4020255, DE-OS 2616953, US-PS 3471462 beschreiben verbesserte Verfahren, wobei zur Vermeidung von Katalysatorabscheidungen der Katalysator in situ verfügbar gemacht werden muß. Der Katalysator muß suspendiert oder dispergiert werden, da er nicht löslich ist. Die Unlöslichkeit der Katalysatoren führt z.B. zu Verstopfungen der Zuführungsleitungen. Auch die Vorformung derartiger Katalysatorsysteme unter Einsatz konjugierter Diolefine als Katalysatorstabilisierungsmittel (US-PS 3464965, US-PS 3471462) liefert kein zufriedenstellendes Katalysatorsystem. Da durch die Gegenwart des Butadiens die Möglichkeit oligomerer Vernetzung und damit Gelbildung und ein Absetzen des Katalysators in den Zuleitungsrohren bzw. Reaktoren gegeben ist und auftritt.According to US Pat. No. 3,464,965, the catalyst mixture is aged for at least 16 minutes. US Pat. No. 4,020,255, DE-OS 2616953, US Pat. No. 3,474,462 disclose improved processes wherein the catalyst must be made available in situ to avoid catalyst deposits. The catalyst must be suspended or dispersed because it is insoluble. The insolubility of the catalysts results e.g. to blockages of the supply lines. The preforming of such catalyst systems using conjugated diolefins as catalyst stabilizers (US Pat. No. 3,464,965, US Pat. No. 3,474,462) does not provide a satisfactory catalyst system. Since the presence of butadiene, the possibility exists of oligomeric crosslinking and thus gelation and settling of the catalyst in the supply pipes or reactors and occurs.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung is! die Herstellung von hoch 1,4-cis-haltigem Polybutadien mit einem gelfreiem Katalysator, der ohne Diolefine, ζ. B. Butadien als Stabilisator gehandhabt werden kann. Die Raum-Zeit-Ausbeute soll erhöht werden und der Rohkautschuk soll eine erhöhte Elastizität aufweisen.The aim of the invention is! the preparation of highly 1,4-cis-containing polybutadiene with a gel-free catalyst, without diolefins, ζ. B. butadiene can be handled as a stabilizer. The space-time yield should be increased and the raw rubber should have increased elasticity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von Polybutadien mit hohem 1,4-cis-Gehalt durch Veränderung des Katalysatorsystems zu entwickeln.The object of the invention is to develop a process for the preparation of polybutadiene having a high 1,4-cis content by altering the catalyst system.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Katalysatormischung eine Kombination einer Ni(O)-Komponente, vorzugsweise Ni-bis-cyclooctadien 1,5 (NI(COD)2) oder Ni-cyclododecatrien (Ni0CDT) oder Ni-carboxylat (Nl(acac)2) und eine metallorganische Verbindung, vorzugsweise AIEt3 und amorphem AIF3 als Katalysatorträgerkomponente eingesetzt wird. Zur Herstellung des Katalysators wird jede einzelne Katalysatorkomponente für sich in das Katalysatoralterungsgefäß dosiert. Bei Verwendung von Ni-carboxylaten ist es zweckmäßig, daß eine AIF3-Naßsuspension vorgelegt wird und dazu die gelöste Ni-Komponente und die metallorganische Verbindung, vorzugsweise AIEt3 gegeben wird.According to the invention the object is achieved in that the catalyst mixture is a combination of a Ni (O) component, preferably Ni-bis-cyclooctadiene 1.5 (NI (COD) 2 ) or Ni-cyclododecatriene (Ni 0 CDT) or Ni-carboxylate ( Nl (acac) 2 ) and an organometallic compound, preferably AIEt 3 and amorphous AIF 3 is used as catalyst support component. To prepare the catalyst, each individual catalyst component is dosed separately into the catalyst aging vessel. When using Ni-carboxylates, it is expedient that an AIF 3 wet suspension is introduced and to the dissolved Ni component and the organometallic compound, preferably AIEt 3 is given.

Die Alterungszeit des Katalysators beträgt 5 bis 35min bei einer Temperatur zwischen 0 und 1000C. Die Alterung findet ohne Zusatz von Diolefinen bzw. Butadien statt.The aging time of the catalyst is 5 to 35 min at a temperature between 0 and 100 0 C. The aging takes place without the addition of diolefins or butadiene.

Das Molverhältnis der Katalysatorkomponenten zueinander ist in den folgenden angegebenen Grenzen einzuhalten:The molar ratio of the catalyst components to one another must be maintained within the following limits:

Ni: AIF3VOn 1:5 bis 1:500 undNi: AIF 3 VOn 1: 5 to 1: 500 and

Ni: AIEt3 von 1:0,3 bis 1:30.Ni: AIEt 3 from 1: 0.3 to 1:30.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß amorphe AIF3 in Kombination mit Nickelverbindungen niederer Oxidationsstufen oder Nickeicarboxyiate und AIEt3, ohne daß in der Katalysatorformierungsphase Butadien zugegen ict, hochmoiekulares hoch cishaltiges Polybutadien liefert.It has surprisingly been found that amorphous AIF 3 in combination with nickel compounds of lower oxidation states or Nickeicarboxyiate and AIEt 3 , without supplying in the catalyst forming phase butadiene ict, hochmoiekulares highly cishaltiges polybutadiene provides.

Es ist weiterhin von Vorteil, daß diese Katalysatorkombinatirr, wesentlich unempfindlicher gegen Verunreinigungen im Polymerisationssystem sind.It is further advantageous that these catalyst combinations are substantially less sensitive to impurities in the polymerization system.

Die Raum-Zeit-Ausbeute erhöht sich etwa um 50%, die erhaltenen Polybutadiene zeichnen sich durch eine hohe Linearität und hohe Elastizität (56 bis 60% Rückprallelastizität) aus. Von Vorteil ist weiterhin, daß die Gel- und Stipponbiidung im Produkt vermieden wird. Da die Katalysatorformierung ohne Butadienzusatz erfolgt, treten die bisher störenden Ablagerungen nicht mehr auf.The space-time yield increases by about 50%, the obtained polybutadienes are characterized by a high linearity and high elasticity (56 to 60% resilience) from. Another advantage is that the gel and Stipponbiidung is avoided in the product. Since the catalyst is formed without addition of butadiene, the previously disturbing deposits no longer occur.

Ausführungsbeispieleembodiments

Anhand von Ausführungsbeispielen wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert, ohne ihn einzuschränken.Using exemplary embodiments, the subject matter of the invention is explained in more detail without restricting it.

Beispiel 1example 1

In einem Schlenkgefäß legt man 9,25 · 10"mol AIF3 vor, gibt dazu 50ml einer toluenischen Lösung von 9,26 10"5mol Ni0CDT, läßt 35min bei Raumtemperatur altern, gibt dazu 500ml Toiuen und polymerisiert anschließend bei 500C im Autoklaven unter Verwendung von 50g Butadien. Innerhalb von 2h erreicht man quantitativen Umsatz. Das Polymere enthält 98% 1,4-cis-Einheiten bei einer Grenzviskosität von 3dl/g.In a Schlenk vessel is likely 9.25 x 10 "3 mole AIF are initially charged, to 50 ml of a solution of 9.26 toluenischen 10" 5 mol Ni 0 CDT can, aging at room temperature for 35min, are to 500ml Toiuen and then polymerized at 50 0 C in an autoclave using 50g of butadiene. Within 2 hours one reaches quantitative conversion. The polymer contains 98% 1,4-cis units with an intrinsic viscosity of 3dl / g.

Beispiel 2Example 2

Verfahrensweise wie im Beispiel 1. Als Nickelkomponente verwendet man 9,25 10~6mol Ni(COD)2. Nach Alterung bei 800C über 35 min und anschließender Polymerisation erhält man innerhalb von 2 h in quantitativer Ausbeute ein Polybutadien mit 98% 1,4-cis-Einheiten bei einer Grenzviskosität von 1,8dl/g.Procedure as in Example 1. As the nickel component is used 9.25 10 ~ 6 moles of Ni (COD). 2 After aging at 80 0 C for 35 min and subsequent polymerization is obtained within 2 h in quantitative yield, a polybutadiene with 98% 1,4-cis units at an intrinsic viscosity of 1.8 dl / g.

Beispiel 3Example 3

Verfahrensweise w<? im Beispiel 1. Als Nickelkomponenta verwendet man 9,25 10~6mol Ni(acac)2. Dazu gibt man 9,25 10~4mol AIEt3 in 20ml Toiuen. Nach einer Alterungszeit von 35 min bei Raumtemperatur polymerisiert man bei 80°C. Innerhalb von 2 h erhält man in quantitativer Ausbeute ein Polybutadien mit 97% 1,4-cis-Einheiten und einer Grenzviskosität von 2,9dl/g. In keinem der Fälle tritt während der Katalysatoralterung eine Abscheidung von gelartigen Ansätzen auf.Procedure w <? in Example 1. As nickel component used 9.25 10 ~ 6 moles of Ni (acac) 2 . To this is added 9.25 10 ~ 4 mol AIEt 3 in 20 ml Toiuen. After an aging time of 35 min at room temperature, polymerization is carried out at 80.degree. Within 2 h is obtained in quantitative yield, a polybutadiene with 97% 1,4-cis units and an intrinsic viscosity of 2.9dl / g. In none of the cases occurs during catalyst aging on a deposition of gel-like approaches.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung von Polybutadien mit hohem 1,4-cis-Gehalt durch Polymerisation von Butadien in Gegenwart einer in einem organischen Lösungsmittel suspendierten Katalysatormischung aus einer Ni(O)-Komponente, vorzugsweise Ni-cis-cyclooctadien 1,5 oder Ni-cyclododecatrien, oder Nickelcarboxylat und einer metallorganischen Verbindung, vorzugsweise AIEt3, dadurch gekennzeichnet, daß als Cokatalysator amorphes AIF3 im Molverhältnis von 5:1 bis 500:1 zur Ni-Komponente eingesetzt wird.Process for the preparation of high 1,4-cis polybutadiene by polymerization of butadiene in the presence of a catalyst mixture of a Ni (O) component, preferably Ni-cis-cyclooctadiene 1,5 or Ni-cyclododecatriene, suspended in an organic solvent, or nickel carboxylate and an organometallic compound, preferably AIEt 3 , characterized in that is used as the cocatalyst amorphous AIF 3 in a molar ratio of 5: 1 to 500: 1 to the Ni component. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hoch 1,4-cis-haltigem Polybutadien, vorzugsweise für die Reifenproduktion.The invention relates to a process for the preparation of highly 1,4-cis-containing polybutadiene, preferably for tire production.
DD30731587A 1987-09-28 1987-09-28 PROCESS FOR PREPARING HIGH 1,4-CIS-CONTAINING POLYBUTADIENES DD265150A1 (en)

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Cited By (4)

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WO2003051942A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-26 Dow Global Technologies Inc. Procedure for the formulation of a catalyst for the manufacture of cis-1,4-polybutadiene of controllable molecular weight
CN109337141A (en) * 2018-09-10 2019-02-15 肇庆骏鸿实业有限公司 Low-resistance tire tread glue and its preparation method and application

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