DE1031969B - Process for the bromination of solid, plastic isoolefin-polyolefin copolymers - Google Patents
Process for the bromination of solid, plastic isoolefin-polyolefin copolymersInfo
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- DE1031969B DE1031969B DEG17059A DEG0017059A DE1031969B DE 1031969 B DE1031969 B DE 1031969B DE G17059 A DEG17059 A DE G17059A DE G0017059 A DEG0017059 A DE G0017059A DE 1031969 B DE1031969 B DE 1031969B
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- C08F8/18—Introducing halogen atoms or halogen-containing groups
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Description
Die Erfindung betrifft eine neuartige Verbesserung in dem Verfahren zur Herstellung bromierter Isoolefm-Polyolefin-Mischpolymerisatabkömmlinge und besonders die Bromierung von Isoolenn-Polyolefm-Mischpolyinerisaten mit Bromhydantoinen.The invention relates to a novel improvement in the process for producing brominated isoolefin-polyolefin copolymer derivatives and especially the bromination of isoolene-polyolefin copolymers with bromohydantoins.
Die USA.-Patentschrift 2 631 984 beschreibt bromierte Isoolefin-Polyolefm-Mischpolymerisate und Verfahren zu ihrer Herstellung. Unter den in diesem Patent beschriebenen Verfahren befindet sich ein »Trockenverfahren «, bei dem ein festes Bromierungsmittel, wie N-Bromacetamid, mit dem geeigneten Mischpolymerisat in einem Mischwalzwerk vermischt und erhitzt wird. Obgleich das Verfahren zur Herstellung des gewünschten bromierten Derivates geeignet ist, wurde festgestellt, daß das Verfahren wegen Verkratzens und Korrosion der Oberflächen der Mischwalzen sehr mit Nachteilen behaftet ist, so daß es nicht im industriellen Maßstab angewandt werden kann. Weiterhin werden hohe Temperaturen und längere Erhitzungszeiten benötigt, um das bromierte Derivat völlig zu entwickeln, wodurch die Korrosion der Walzenoberflächen verschlimmert wird.US Pat. No. 2,631,984 describes brominated isoolefin-polyolefin copolymers and processes for their preparation. Among the processes described in this patent is a "dry process " in which a solid brominating agent, such as N-bromoacetamide, is mixed with the appropriate copolymer in a roller mill and heated. Although the process is suitable for producing the desired brominated derivative, it has been found that the process is very disadvantageous because of scratching and corrosion of the surfaces of the mixing rolls, so that it cannot be used on an industrial scale. Furthermore, high temperatures and longer heating times are required in order to fully develop the brominated derivative, which aggravates the corrosion of the roll surfaces.
Es wurde gefunden, daß wesentliche Verbesserungen durch Anwendung der als Bromierungsmittel bekannten Bromhydantoine für die Bromierung der Isoolefm-Polyolefm-Mischpolymerisate nach dem »Trockenverfahren«· erreicht werden. Die Verbesserung des »Trockenverfahrens« besteht im Hinzufügen eines Bromhydantoins zu dem gewünschten Isoolefin-Polyolefm-Mischpolymerisat in einer Mühle oder einem Innenmischer, innigem Vermischen der beiden und darauffolgendem Erhitzen der sich ergebenden Masse in einer anderen als der Mischungsapparatur, so daß das Mischpolymerisatderivat nach dem anfänglichen Mischungsvorgang entwickelt wird. Es wurde ferner gefunden, daß die Bromhydantoine unter den festen Bromierungsmitteln für diese Art von Bromierungen einzigartige Eigenschaften besitzen in bezug auf Leichtigkeit und Gleichmäßigkeit der Verteilung und insofern, als sie keine Korrosion der Oberflächen der Mischungsapparaturen beim Vermischen mit dem geeigneten Isoolefin-Mischpolymerisat bei normalen Mischungstemperaturen im Bereich von 38 bis 57° C oder sogar höheren Temperaturen bewirken. Wenn N-Bromacetamid oder N-Bromsuccinimid mit Butylkautschuk bei dieser normalen Mischungstemperatur oder sogar bei niedrigeren Temperaturen in einer Mühle vermischt wird, werden die Oberflächen der Walzen schon nach kurzen Zeiten, auch wenn die Walzen durch geeignete Kühlvorrichtungen kühl gehalten werden, korrodiert. Ein weiterer unerwarteter Vorteil, der aus der Verwendung von Bromhydantoinen als festen Bromierungsmitteln für Isoolefin-Polyolefin-Mischpolymerisate erwächst, ist die hohe Geschwindigkeit, mit der das bromierte Mischpolymerisat bei höheren Temperaturen entwickelt wird, wobei diese Mittel hier schneller als N-BromacetamidIt has been found that significant improvements can be achieved by using the bromohydantoins known as brominating agents for the bromination of isoolefin-polyolefin copolymers by the "dry process". The improvement of the " dry process" consists in adding a bromohydantoin to the desired isoolefin-polyolefin copolymer in a mill or an internal mixer, intimately mixing the two and then heating the resulting mass in a device other than the mixing apparatus so that the copolymer derivative after initial mixing process is developed. It has also been found that the bromohydantoins among the solid brominating agents for this type of bromination have unique properties in terms of ease and uniformity of distribution and in that they do not corrode the surfaces of the mixing equipment when mixed with the appropriate isoolefin copolymer at normal mixing temperatures cause in the range of 38 to 57 ° C or even higher temperatures. If N-bromoacetamide or N-bromosuccinimide is mixed with butyl rubber at this normal mixing temperature or even at lower temperatures in a mill, the surfaces of the rolls will be corroded after only a short time, even if the rolls are kept cool by suitable cooling devices. Another unexpected advantage that arises from the use of bromohydantoins as solid brominating agents for isoolefin-polyolefin copolymers is the high speed with which the brominated copolymer is developed at higher temperatures, these agents here being faster than N-bromoacetamide
zur Bromierung fester, plastischer
Isoolefin-Polyolefin-Mischpolymerisatefor bromination stronger, more plastic
Isoolefin-polyolefin copolymers
Anmelder:Applicant:
The B. F. Goodrich Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)The BF Goodrich Company,
New York, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,Representative: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,and Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, Munich 27,
Pienzenauerstr. 2, PatentanwältePienzenauerstr. 2, patent attorneys
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Mai 1954Claimed priority:
V. St. v. America May 3, 1954
Richard Thurl Morrissey, Cuyahoga Falls, OhioRichard Thurl Morrissey, Cuyahoga Falls, Ohio
(V. St. A.),
ist als iErfinder genannt worden(V. St. A.),
has been named as the inventor
wirken und dadurch der Vorgang bei niedrigeren Temperaturen bewirkt werden kann. Da die Bromierung des mit Bromhydantoinen gemischten Isoolefm-Polyolefin-Mischpolymerisats offensichtlich bei gewöhnlichen Mischungstemperaturen nicht eintritt, kann die Mischung in einem einzigen Arbeitsgang bei einer Temperatur unter 77°C und vorzugsweise unter 66° C hergestellt werden, und zu einem späteren Zeitpunkt wird das bromierte Derivat wie gewünscht entwickelt. Diese Verbesserung ist sehr vorteilhaft bei der Herstellung im großen, da sich Verfahren ergeben, die wirtschaftlicher sind und die eine bessere Kontrolle der Herstellung, Planung und Verwendung der Apparaturen und ein einheitliches Produkt ermöglichen. Es kann z. B. die beständige Mischung aus Bromhydantoinen und Mischpolymerisat in einem Arbeitsgang vermischt und gelagert oder als beständige Mischung angeliefert werden, wobei das bromierte Derivat wie benötigt oder gewünscht entwickelt wird. Es kann in ähnlicher Weise ein beständiger Hauptansatz hergestellt werden, der einen großen Anteil des Bromhydantoins im Mischpolymerisat enthält, und er kann bis zur Verwendung gelagert und sodann wirksamer mit einer aus-act and thereby the process can be effected at lower temperatures. Since the bromination of the Isoolefm-polyolefin copolymer mixed with bromohydantoins obviously does not occur at ordinary mixing temperatures, the mixture can are produced in a single operation at a temperature below 77 ° C and preferably below 66 ° C, and at a later time the brominated derivative is developed as desired. This improvement is very advantageous in the production on a large scale, since there are processes that are more economical and one better control of the manufacture, planning and use of equipment and a uniform product enable. It can e.g. B. the stable mixture of bromohydantoins and copolymer in one Operation mixed and stored or delivered as a permanent mixture, with the brominated derivative as needed or desired is developed. A main persistent approach can similarly be made which contains a large proportion of the bromohydantoin in the copolymer, and it can be used up to stored and then more effectively with an
809 530/447809 530/447
3 43 4
'reichenden Menge des Mischpolymerisats vermischt Jedes N-Bromhydantoin kann in dem Verfahren dieser'sufficient amount of the copolymer mixed. Any N-bromohydantoin can be used in the process of this
werden, um so ein Endprodukt zu erhalten, das nach dem Erfindung angewandt werden. Die N-Bromhydantoineso as to obtain an end product which can be used according to the invention. The N-bromohydantoins
Erhitzen den gewünschten Bromgehalt besitzt. Bei Ver- haben folgende Formel:Heating has the desired bromine content. The following formula is used for verbs:
wendung der gewöhnlichen festen Bromierungsmitteluse of the usual solid brominating agents
beginnt die Bromierung des Mischpolymerisats in der 5 Rthe bromination of the copolymer begins in the 5R
Mühle und setzt sich anscheinend während der LagerungGrinder and apparently sits down during storage
fort, wodurch eine Verschlechterung des Produktes ein- O = C C Rcontinued, resulting in a deterioration of the product an O = C C R
tritt. - ! ' ■occurs. -! '■
Unerwarteterweise wurde festgestellt, daß das Bro- χ -^3 ^ ^Unexpectedly, it was found that the bro- χ - ^ 3 ^ ^
mierungsverfahren mit Bromhydantoin in Gegenwart von io 2mation process with bromohydantoin in the presence of io 2
Gasruß bewirkt werden kann. Das ist höchst vorteilhaft, CCarbon black can be caused. That is most beneficial, C
da es schwierig ist, Tafeln von einheitlicher Stärke aus der !■as it is difficult to obtain panels of uniform thickness from the! ■
Bromhydantoin-Mischpolymerisat-Mischung zu erhalten; O
die dünnen Anteile der Tafel erhalten zu viel Hitze, und
die dickeren werden nicht wirksam genug erhitzt, und es 15Obtain bromohydantoin copolymer mixture; O the thin parts of the board receive too much heat, and
the thicker ones are not heated effectively enough, and 15
wird kein einheitliches Derivat mit reproduzierbaren In dieser sind R Wasserstoff und Alkylreste und'is not a uniform derivative with reproducible In this R are hydrogen and alkyl radicals and '
Eigenschaften erhalten, wenn die Tafeln nicht eine ein- X Wasserstoff und Brom. Es werden Mono- und Dibrom-Properties obtained when the panels do not contain an X hydrogen and bromine. Mono- and dibromo-
heitliche Stärke besitzen. Bei Verwendung von Gasruß (l,3-Brom)-alkylhydantoinebevorzugt,indenenRWasser-have uniform strength. When using carbon black (1,3-bromine) alkylhydantoins, in which the water
wird dieses Problem erleichtert. Es werden Mengen von stoff oder Alkylreste darstellt, die 1 bis 8 Kohlenetwa 5 bis 100 Gewichtsteilen angewandt, wobei Mengen 20 stoffatome enthalten und wenigstens ein R Alkyl ist.this will ease this problem. It represents amounts of substance or alkyl radicals that are about 1 to 8 carbons 5 to 100 parts by weight used, amounts containing 20 material atoms and at least one R being alkyl.
von etwa 10 bis 50 Teilen bevorzugte Anwendung finden. l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin wird besonders be-from about 10 to 50 parts are preferred. 1,3-Dibromo-5,5-dimethylhydantoin is particularly popular
Es ist jede Sorte Ruß geeignet, einschließlich der söge- vorzugt. Ebenfalls geeignet sind N-Brom-5,5-dimethyl-Any type of carbon black is suitable, including the preferred. N-bromo-5,5-dimethyl-
nannten Ofen- und Kanalruße. Wenn große Mengen Ruß hydantoin, N-Brom-5-methyl-5-äthylhydantoin, 1,3-Di-called furnace and sewer soot. If large amounts of carbon black hydantoin, N-bromo-5-methyl-5-ethylhydantoin, 1,3-di-
in der Mischung vorhanden sind, kann es wünschenswert brom-5-methyl-S-äthyl-hydantoin, 1,3-Dibromhydantoin sein, die Menge des Bromhydantoins bis auf etwa 25% 25 und l,3-Dibrom~5-methylhydantoin. DibromhydantoineAre present in the mixture, it may be desirable to bromo-5-methyl-S-ethyl-hydantoin, 1,3-dibromohydantoin be the amount of bromohydantoin up to about 25% 25 and 1,3-dibromo ~ 5-methylhydantoin. Dibromohydantoins
der normalerweise angewandten zu erhöhen. Ein fein- mit niederem Molekulargewicht werden bevorzugt,the increase normally applied. A fine and low molecular weight are preferred,
teiliges Siliciumoxyd, wie z.B. jedes durch Erhitzung Die Menge des Broms, die sich während der Erhitzungs-Particulate silicon oxide, such as any by heating The amount of bromine that is formed during the heating
(Lichtbogen oder Verbrennung) entstandene Silicium- stufe mit dem Mischpolymerisat umsetzt, hängt von der(Electric arc or combustion) that the silicon stage that is created reacts with the copolymer depends on the
oxyd, und getrocknete, feinteilige Kieselsäuregelnieder- Menge des vorhandenen Bromhydantoins und in einem schlage können an Stelle eines Teiles oder der Gesamt- 30 geringeren Maße von der Erhitzungszeit und Temperaturoxide, and dried, finely divided silica gel low amount of the bromohydantoin present and in one In place of a part or the whole, lesser amounts of the heating time and temperature can be suggested
menge des Rußes angewandt werden. Es werden dabei ab. Bei gleichen anderen Faktoren scheint eine ange-amount of soot to be applied. It'll be starting. With the same other factors, an appropriate
feinteiliges Siliciumdioxyd und Mischungen von Silicium nähert geradlinige Beziehung zwischen der ursprünglichenfinely divided silica and mixtures of silicon approximates rectilinear relationship between the original
und Siliciumdioxyd bevorzugt. Konzentration des umsetzbaren Broms und der Mengeand silica preferred. Concentration of the convertible bromine and the amount
Bei der Bromierung des Isoolefin-Polyolefin-Misch- des in dem bromierten Mischpolymerisat vorhandenenDuring the bromination of the isoolefin-polyolefin mixture, the one present in the brominated copolymer
polymerisates werden neue Stoffe mit unerwartet über- 35 Broms zu bestehen. Der Bromgehalt des bromiertenpolymerisates will consist of new substances with unexpectedly excess bromine. The bromine content of the brominated
legenen Eigenschaften gegenüber bromfreien Mischpoly- Mischpolymerisates kann ziemlich genau durch Regulierensuperior properties compared to bromine-free mixed poly copolymers can be quite precisely controlled by regulating
merisaten erhalten. Diese bromierten, kautschukartigen der Konzentration des Bromierungsmittels kontrolliertreceived merisats. This brominated, rubbery controls the concentration of the brominating agent
Isoolefin-Polyolefin-Mischpolymerisate erhärten oder vul- werden.Isoolefin-polyolefin copolymers harden or become vulcanized.
kanisieren sogar mit Vulkanisierungsmitteln ziemlich Die bromierten Mischpolymerisate können 0,5 Geschnell, die bei nichtbromierten Stoffen völlig wirkungslos 40 wichtsprozent oder 1 bis 4, 8, 10 oder 20 Gewichtsprozent sind, und zwar unter Bildung von vulkanisierten Pro- bis herauf zu 50 Gewichtsprozent gebundenes Brom entdukten, die die aus nichtbromierten Stoffen erhaltenen halten, und zwar in Abhängigkeit von dem Maß der bei weitem übertreffen. Darüber hinaus kleben die Ungesättigtheit, die wiederum von dem Anteil des PoIybromierten Mischpolymerisate, im Gegensatz zu den nicht- olefins in dem Mischpolymerisat abhängt. Der Prozentbromierten Stoffen, gut an einer Vielzahl von Stoffen, 45 gehalt des gebundenen Broms ist geringer als die theoreeinschließlich Natur- und synthetischem Kautschuk, und tisch zur Bromierung aller olefinischen Doppelbindungen sind als Klebstoffe wertvoll. Die Brom enthaltenden benötigte Brommenge; zur Herstellung von hochmole-Mischpolymerisate können ferner mit Naturkautschuk kularen Isoolefin - Polyolefin - Mischpolymerisaten mit bzw. den verschiedenen synthetischen Kautschuken in kautschukartigen Eigenschaften, die Jodzahlen von jedem gewünschten Mengenverhältnis zusammenge- 5° weniger als 50 von der Art des Butylkautschuks besitzen, mischt werden. Die sich ergebenden Mischungen bilden zieht man es vor, den Prozentgehalt des gebundenen nach der Vulkanisation Produkte mit ausgezeichneten Broms in der Größenordnung von 20 bis 80 0Z0 der Menge Eigenschaften. zu halten, die vorhanden wäre, wenn alle olefinischen Das verbesserte Verfahren kann auf alle Isoolefin- Doppelbindungen vollständig bromiert wären. Man hält Polyolefin-Mischpolymerisate angewandt werden, die in 55 den Prozentsatz des gebundenen Broms in diesen Mischder obenerwähnten USA.-Patentschrift 2 631 984 be- polymerisaten in der Größenordnung von 1 bis 8 % und schrieben sind. , zur Anwendung als Klebstoffe in der Größenordnung vonCanize quite a bit even with vulcanizing agents. The brominated copolymers can be 0.5 fast, which is completely ineffective 40 percent by weight or 1 to 4, 8, 10 or 20 percent by weight with non-brominated substances, with the formation of vulcanized pro up to 50 percent by weight of bound bromine deducts, which hold those obtained from non-brominated materials, depending on the extent of which by far exceed. In addition, the unsaturation sticks, which in turn depends on the proportion of the polybrominated copolymer, in contrast to the non-olefins in the copolymer. The percentage of brominated substances, good in a wide variety of substances, 45 content of the bound bromine is lower than that of theory, including natural and synthetic rubber, and table for the bromination of all olefinic double bonds are valuable as adhesives. The required amount of bromine containing bromine; For the production of high-molar copolymers, natural rubber isoolefin-polyolefin copolymers with or the various synthetic rubbers with rubber-like properties, the iodine numbers of any desired ratio together - 5 ° less than 50 of the type of butyl rubber, can be mixed. To form the resulting mixtures, one prefers to set the percentage of bound post-vulcanization products with excellent bromine on the order of 20 to 80 0 Z 0 of the properties. that would be present if all of the olefinic bonds were fully brominated on all of the isoolefinic double bonds. It is believed that polyolefin copolymers are used which are in the order of 1 to 8% and the percentage of bound bromine in these mixtures of the above-mentioned US Pat. No. 2,631,984. , for use as adhesives on the order of
Darüber hinaus kann jedes der anderen bekannten 1,5 bis 4°/0.In addition, any of the other known 1.5 to 4 ° / 0th
Isoolefin-Polyolefin-Mischpolymerisate in diesem ver- Die Zeit und die Temperatur, die notwendig sind, umIsoolefin-polyolefin copolymers in this The time and the temperature that are necessary to
besserten Verfahren zur Herstellung von bromierten 60 das bromierte Mischpolymerisat aus der Isoolefin-Poly-improved process for the production of brominated 60 the brominated copolymer from the isoolefin-poly-
Derivaten angewandt werden; so ergeben z.B. gemäß olefin - Mischpolymerisat - Bromhydantoin - Mischung zuDerivatives are used; so result e.g. according to olefin - copolymer - bromohydantoin - mixture to
dieser Erfindung harzartige Mischpolymerisate mit entwickeln, hängen voneinander ab und können variiertThis invention develops resinous copolymers with, depend on one another and can vary
niedrigem Molekulargewicht, die gegebenenfalls mit werden. Die Temperatur muß über 77° C liegen und kannlow molecular weight, which may be with. The temperature must and can be above 77 ° C
Schwefel nicht leicht vulkanisierbar sind, geeignete für kurze Zeitspannen 1500C und mehr erreichen. EsSulfur are not easily vulcanizable, reach suitable for short periods of time 150 0 C and more. It
bromierte Derivate. Ähnlich werden vorteilhafter- 65 wurde festgestellt, daß ein Polymerisat von heller Farbebrominated derivatives. Similarly, it has been found to be more advantageous that a polymerizate is light in color
weise Isoolefin-Polyolefin-Mischpolymerisate, die andere durch Entwickeln des bromierten Derivats bei einerwise isoolefin-polyolefin copolymers, the other by developing the brominated derivative in a
mischpolymerisierte Monomere, wie Styrol, Chlorstyrole, möglichst niedrigen Temperatur hergestellt wird. Diecopolymerized monomers, such as styrene, chlorostyrenes, as low a temperature as possible is produced. the
Alkylstyrole, Acrylchlorid, Methallylchlorid, und andere optimalen Erhitzungszeiten und Temperaturen betragenAlkyl styrenes, acrylic chloride, methallyl chloride, and other optimal heating times and temperatures
monoolefinische Monomere enthalten, zur Herstellung von für dünne Materialien mit einer Stärke von etwa 3,2 mm,contain monoolefinic monomers, for the production of thin materials with a thickness of about 3.2 mm,
bromierten Derivaten angewandt. 70 die aus dem Mischpolymerisat und l,3-Dibrom-5,5-di-brominated derivatives. 70 from the copolymer and 1,3-dibromo-5,5-di-
methylhydantoin bestehen, in einem Ofen 60 bis 30 Minuten bei Temperaturen zwischen etwa 99 und 113° C. Durch 60minütiges Erhitzen auf 100° C oder 30minütiges Erhitzen auf 1130C einer Mischung mit 6 Teilen 1,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin und dem Mischpolymerisat wird z. B. ein bevorzugtes Material hergestellt.methylhydantoin exist in an oven 60 to 30 minutes at temperatures between about 99 and 113 ° C. By heating for 60 min at 100 ° C for 30 minutes or heating at 113 0 C a mixture of 6 parts of 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin and the copolymer is z. B. made a preferred material.
Zeit und Temperatur des Erhitzens der Mischpolymerisat-Bromhydantoin-Mischungen können erheblich variiert werden. Es wurde, wie oben angegeben, festgestellt, daß eine Temperatur über 770C notwendig ist, um ein bromiertes Produkt zu entwickeln. Nützliche Produkte werden z. B. durch 20-, 30,- 60-, 90- und sogar 120minütiges Erhitzen bei 1000C und auch z. B. durch 5-, 10-, 20- und sogar 40minütiges Erhitzen bei 1380C erhalten. Obwohl das optimale Produkt bei der gewünschten tieferen Temperatur entwickelt wird, werden bei Entwicklung des Produktes in kürzeren Zeiten und bei höheren Temperaturen, wie z. B. bei Temperaturen über 150° C in Zeiten unter 5 Minuten, ebenfalls geeignete Produkte erhalten. Gewöhnlich bewirken Erhitzungszeiten von etwa 120 Minuten oder weniger bei Temperaturen von etwa 98 bis 1500C die Bildung nützlicher Produkte. Wünschenswert ist die Kombination der tiefsten Temperatur und der kürzesten Erhitzungszeit. Gewöhnlich wird diese bei 20 bis 90 Minuten und bei etwa 98 bis 12O0C liegen, wobei längere Zeiten für dicke Materialien und kürzere Zeiten bei höheren Temperaturen benötigt werden. Mischungen, die kurze Zeit über 1500C erhitzt werden, müssen schärfer überwacht werden; die bei einer tieferen Temperatur erhaltenen Produkte sind geschmeidiger und ergeben einheitlichere Produkte. Kontinuierliche Verfahren, bei denen das Material kurze Zeiten schnell auf über 150, 1800C erhitzt wird, sind besonders wertvoll.The time and temperature of the heating of the mixed polymer / bromohydantoin mixtures can be varied considerably. As stated above, it was found that a temperature above 77 ° C. is necessary in order to develop a brominated product. Useful products are e.g. B. by 20-, 30, - 60-, 90- and even 120-minute heating at 100 0 C and also z. B. obtained by 5-, 10-, 20-, and even 40 minute heating at 138 0 C. Although the optimal product is developed at the desired lower temperature, if the product is developed in shorter times and at higher temperatures, e.g. B. at temperatures above 150 ° C in times of less than 5 minutes, also obtained suitable products. Usually, heating times of about 120 minutes or less at temperatures of about 98 to 150 ° C. cause useful products to be formed. The combination of the lowest temperature and the shortest heating time is desirable. Usually this will be at 20 to 90 minutes and at about 98 to 12O 0 C, with longer times for thick materials and shorter times are required at higher temperatures. Mixtures that are briefly heated above 150 ° C. must be monitored more closely; the products obtained at a lower temperature are more pliable and give more uniform products. Continuous processes in which the material is quickly heated to over 150, 180 ° C. for short times are particularly valuable.
Selbstverständlich kann gegebenenfalls das bromierte Derivat in der Mischapparatur nach dem Vermischen durch Erhitzen auch entwickelt werden; vorzugsweise wird dies aber als getrennte Stufe durchgeführt.Of course, if appropriate, the brominated derivative can be added to the mixing apparatus after mixing also be developed by heating; however, this is preferably carried out as a separate step.
Die praktische Anwendung und gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den folgenden Beispielen gezeigt. Wenn nicht anders vermerkt, sind Teile Gewichtsteile.Practice and certain preferred embodiments of the invention are shown in the following Examples shown. Unless otherwise noted, parts are parts by weight.
100 Teile eines Isobutylen-Isopren-Mischpolymerisats aus etwa 97,5% Isobutylen und etwa 2,5% Isopren werden auf ein Mischwalzwerk gebracht und so lange bearbeitet, bis sich eine einheitliche Tafel auf der Walze bildet. 5,4 Teile l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin werden dann zu dem Mischpolymerisat hinzugefügt und das Bromierungsmittel gründlich in das Mischpolymerisat eingearbeitet. Während der Mischungszeit wird Kühlwasser durch die Walzen geleitet, um die verarbeitete Mischung kühl zu halten. Normalerweise hat die Masse während des Mischens eine Temperatur zwischen 40 und 500C. Nach dem Mischen wird die Masse aus dem Mischwalzwerk entfernt. Es tritt kein bemerkbarer Angriff durch das Bromierungsmittel auf die Walzen weder durch Verfärbung noch durch Korrosion ein. Das soll mit einer entsprechenden Menge N-Bromacetamid in einer größeren Menge des gleichen Mischpolymerisats unter denselben Bedingungen verglichen werden. In diesem Falle wird, wenn die Masse aus dem Mischwalzwerk entfernt wird, eine Korrosion durch eine braune rostartige Verfärbung der Mühlenwalzen beobachtet. Wenn das Vermischen mit N-Bromacetamid fortgeführt wird, werden die Walzen stark korrodiert, und es treten Kratzer und Rillen auf. Wie beobachtet wurde, ist dies bei Verwendung von Bromhydantoinen als Bromierungsmittel nicht der Fall.100 parts of an isobutylene-isoprene copolymer consisting of about 97.5% isobutylene and about 2.5% isoprene are placed on a mixing roll mill and processed until a uniform sheet is formed on the roll. 5.4 parts of 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin are then added to the copolymer and the brominating agent is thoroughly incorporated into the copolymer. During the mixing time, cooling water is passed through the rollers to keep the processed mixture cool. The mass normally has a temperature between 40 and 50 ° C. during mixing. After mixing, the mass is removed from the mixing mill. There is no noticeable attack by the brominating agent on the rolls, neither by discoloration nor by corrosion. This should be compared with a corresponding amount of N-bromoacetamide in a larger amount of the same copolymer under the same conditions. In this case, when the mass is removed from the mixing mill, corrosion is observed due to a brown rust-like discoloration of the mill rolls. If the mixing with N-bromoacetamide is continued, the rollers will be severely corroded, and scratches and scoring will occur. As has been observed, this is not the case when bromohydantoins are used as brominating agents.
Beispiele II bis IVExamples II to IV
Um die wertvollen erfindungsgemäßen Produkte zu erläutern, werden bromierte Derivate nach dem Verfahren des Beispiels I hergestellt. In das Mischpolymerisat des Beispiels I werden variierende Mengen 1,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin eingewalzt, worauf das Produkt dann 10 Minuten lang in einen Ofen von 138° C gebracht wird, um das bromierte Mischpolymerisatderivat zu entwickeln. Die bromierten Mischpolymerisate werden sodann nach der folgenden Vorschrift vermischt und die angegebene Zeit bei 1500C gehärtet.In order to illustrate the valuable products according to the invention, brominated derivatives are prepared according to the method of Example I. Varying amounts of 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin are rolled into the copolymer of Example I, whereupon the product is placed in an oven at 138 ° C. for 10 minutes in order to develop the brominated copolymer derivative. The brominated copolymers are then mixed according to the following procedure and cured at 150 ° C. for the specified time.
Material TeileMaterial parts
1S Bromiertes Mischpolymerisat 100,0 1S brominated copolymer 100.0
Gasruß 50,0Carbon black 50.0
Zinkoxyd 5,0Zinc oxide 5.0
Stearinsäure 3,0Stearic acid 3.0
Mercaptobenzthiazol 0,5Mercaptobenzothiazole 0.5
Tetramethylthiuramdisulfid ·. 1,5Tetramethylthiuram disulfide ·. 1.5
Schwefel 2,0Sulfur 2.0
1,35 Teile l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin (0,75% Brom im Mischpolymerisat)1.35 parts 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin (0.75% bromine in the copolymer)
festigkeitTear
strength
2,70 Teile l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin (1,50% Brom im Mischpolymerisat)2.70 parts of 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin (1.50% bromine in the copolymer)
festigkeitTear
strength
20 Minuten
30 Minuten
45 Minuten
75 Minuten
50 90 Minuten45 10 minutes
20 minutes
30 minutes
45 minutes
75 minutes
50 90 minutes
24,5 kg/cm2
31,5 kg/cm2
31,5 kg/cm2
38,5 kg/cm2
45,5 kg/cm2 21.0 kg / cm 2
24.5 kg / cm 2
31.5 kg / cm 2
31.5 kg / cm 2
38.5 kg / cm 2
45.5 kg / cm 2
162,5 kg/cmä
182,0 kg/cm2
164,0 kg/cm2
192,5 kg/cm2
196,0 kg/cm2 151.5 kg / cm 2
162.5 kg / cm e
182.0 kg / cm 2
164.0 kg / cm 2
192.5 kg / cm 2
196.0 kg / cm 2
800%
750%
700%
715%
625%840%
800%
750%
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715%
625%
5,40 Teile l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin (3,0% Brom im Mischpolymerisat)5.40 parts 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin (3.0% bromine in the copolymer)
festigkeitTear
strength
Innerhalb eines weiten Konzentrationsbereiches derWithin a wide concentration range of
Bromhydantoine werden brauchbare Produkte erhalten.Bromhydantoins are useful products.
Bei Wiederholung dieser Beispiele mit anderen N-Bromdialkylhydantoinen, z. B. 1 ,S-Dibrom-S-methyl-S-isobu-If these examples are repeated with other N-bromodialkylhydantoins, z. B. 1, S-dibromo-S-methyl-S-isobu-
tylhydantoin, werden in gleicher Weise hervorragende Ergebnisse erhalten.tylhydantoin, excellent results are obtained in the same way.
Beispiele V und VIExamples V and VI
Um die Anwendung des Verfahrens bei niedrigeren Temperaturen zu erläutern, werden 100 Teile eines Mischpolymerisats aus 97,5 o/o Isobutylen und 2,5% Isopren innig mit 4, 6, 8 und 10 Teilen l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin in einem Mischer bei einer Temperatur von 38 bis 50° C vermischt, worauf die Mischung 60 Minuten lang in einem Ofen auf eine Temperatur von 1000C erhitzt wird. Teile der mit 6 und 10 Teilen Bromhydantoin hergestellten Produkte werden nach der folgenden Vorschrift vermischt und bei 1530C vulkanisiert.To explain the use of the process at lower temperatures, 100 parts of a copolymer of 97.5 o / o isobutylene and 2.5% isoprene are intimately mixed with 4, 6, 8 and 10 parts of 1,3-dibromo-5,5- dimethylhydantoin mixed in a mixer at a temperature of 38 to 50 ° C, after which the mixture 60 minutes, heated in an oven to a temperature of 100 0 C long. Parts of the products prepared with 6 and 10 parts bromohydantoin are mixed according to the following protocol and cured at 153 0 C.
Stoff TeileFabric parts
Bromiertes Mischpolymerisat 70,0Brominated copolymer 70.0
Naturkautschuk 30,0Natural rubber 30.0
Epoxydierter Fettsäureester 1,4Epoxidized fatty acid ester 1,4
Heptylierte Diphenylamine 1,0Heptylated Diphenylamines 1.0
Ruß 35,0Carbon black 35.0
■ Zinkoxyd 5,0■ zinc oxide 5.0
Weichmacheröl 10,0Plasticizer oil 10.0
Stearinsäure 1,5Stearic acid 1.5
Di-o-tolylguanidin 0,1Di-o-tolylguanidine 0.1
Benzothiazyldisulfid 1,0Benzothiazyl disulfide 1.0
Schwefel 2,0Sulfur 2.0
Vorschrift mit Naturkautschuk vermischt und die Mischung bei 1530C in der angegebenen Zeitspanne gehärtet.Prescription mixed with natural rubber and the mixture cured at 153 0 C in the specified period of time.
Stoß TeilePush parts
Bromiertes Mischpolymerisat 70,0Brominated copolymer 70.0
Naturkautschuk 30,0Natural rubber 30.0
Epoxydierter Fettsäureester 1,4Epoxidized fatty acid ester 1,4
Heptylierte Diphenylamine 1,0Heptylated Diphenylamines 1.0
Ruß 35,0Carbon black 35.0
Zinkoxyd 5,0Zinc oxide 5.0
Weichmacheröl 10,0Plasticizer oil 10.0
Stearinsäure 1,5Stearic acid 1.5
Mercaptobenzothiazylsulfid 1,0Mercaptobenzothiazyl sulfide 1.0
Di-o-tolylguanidin 0,1Di-o-tolylguanidine 0.1
Schwefel 2,0Sulfur 2.0
ZeitTime
10 Minuten
20 Minuten
30 Minuten
45 Minuten
75 Minuten10 mins
20 minutes
30 minutes
45 minutes
75 minutes
300 % Modul300% modulus
40,2 kg/cm2
56,0 kg/cm2
59,5 kg/cm2
61,2 kg/cm2
56,0 kg/cm2 40.2 kg / cm 2
56.0 kg / cm 2
59.5 kg / cm 2
61.2 kg / cm 2
56.0 kg / cm 2
Zerreißfestigkeit Tensile strength
115,5 kg/cm2 141,5 kg/cm2 147,0 kg/cm2 138,0 kg/cm2 127,0 kg/cm2 115.5 kg / cm 2 141.5 kg / cm 2 147.0 kg / cm 2 138.0 kg / cm 2 127.0 kg / cm 2
Dehnungstrain
575 o/o 800 % 850 o/o 875 o/o 800 o/o 575 o / o 800% 850 o / o 875 o / o 800 o / o
Beispiel VIIIExample VIII
Beispiel V 6 Teile BromhydantoinExample V 6 parts of bromohydantoin
festigkeitTear
strength
10 Minuten
30 Minuten
45 Minuten5 minutes
10 mins
30 minutes
45 minutes
57,5 kg/cm2
67,5 kg/cm2
73,5 kg/cm2 21.0 kg / cm 2
57.5 kg / cm 2
67.5 kg / cm 2
73.5 kg / cm 2
141,5 kg/cm2
149,5 kg/cm2
146,5 kg/cm2 48.0 kg / cm 2
141.5 kg / cm 2
149.5 kg / cm 2
146.5 kg / cm 2
595 o/„
525 o/o
495 o/o 625 Oj 0
595 o / "
525 o / o
495 o / o
Beispiel VI 10 Teile Bromhydantoin Um die Vorteile der beständigen Mischung eines Bromhydantoins mit dem Mischpolymerisat aufzuzeigen, wirdExample VI 10 parts of bromohydantoin To take advantage of the permanent blend of a bromohydantoin to show with the copolymer, will
Die folgenden Ergebnisse der Belastungsuntersuchung 30 ein Hauptansatz von 42 Teilen N-Bromacetamid mit werden bei den Vulkanisaten der mit 6 und 10 Teilen 58 Teilen eines Mischpolymerisats aus 97,5 % Isobutylen Bromhydantoin bromierten Derivate erhalten. und 2,5% Isopren bei 380C auf einem MischwalzwerkThe following results of the exposure test 30, a main batch of 42 parts of N-bromoacetamide with are obtained in the vulcanizates of the derivatives brominated with 6 and 10 parts of 58 parts of a copolymer of 97.5% isobutylene bromohydantoin. and 2.5% isoprene at 38 0 C on a mixing roll mill
vermischt, wobei die Temperatur der Masse etwa 58° C beträgt. Während des Mischens werden die Mühlenwalzen stark korrodiert, es bilden sich kleine Vertiefungen in den Walzen, und diese werden verfärbt. Wenn man hingegen l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin vermischt, korrodieren die Oberflächen der Mühlenwalzen nicht. Die vermischten Ausgangsstoffe werden in Polyäthylensäcke gebracht und im Dunkeln 2 Wochen altern gelassen. Danach werden die Hauptansätze mit so viel Mischpolymerisat vermischt, daß sich ein Produkt ergibt, das einen Gehalt von etwa 3% gebundenem Brom besitzt; es wird erhitzt, um die bromierten Derivate zu entwickeln. Die Derivate werden nach Vorschriften, die den oben gegebenen ähnlich sind, vermischt. Es ergibt sich, daß der N-Bromacetamid-Ansatz selbst innerhalb dieser kurzen Lagerzeit einen über 10%igen Verlust an Zerreiße festigkeit erleidet, während das Bromhydantoinmaterial während dieser Alterungszeit seine guten Eigenschaften nicht verliert. Man nimmt an, daß der N-Bromacetamid-Ansatz während der Lagerungszeit in gewissem Maße bromiert wird und daß das Polymerisat bei Abwesenheit eines Stabilisators, der erst hinzugefügt wird, nachdem das bromierte Derivat entwickelt worden ist, Verschlechterungen zeigt, die zu einer allgemeinen Abnahme der guten physikalischen Eigenschaften in dem Endprodukt beitragen.mixed, the temperature of the mass being about 58 ° C amounts to. During the mixing process, the mill rollers are severely corroded and small depressions are formed in the rollers and they will be discolored. On the other hand, if you mix 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin, the surfaces of the mill rollers do not corrode. The mixed raw materials are placed in polyethylene bags brought and left to age in the dark for 2 weeks. After that, the main approaches are with as much copolymer mixed to give a product having a content of about 3% bound bromine; it is heated to develop the brominated derivatives. The derivatives are made in accordance with regulations that apply to the given above are mixed. It turns out that the N-bromoacetamide approach itself within this short storage time a more than 10% loss of tensile strength suffers, while the bromohydantoin material does not lose its good properties during this aging period. It is believed that the N-bromoacetamide approach is brominated to a certain extent during the storage period and that the polymer in the absence a stabilizer added after the brominated derivative has been developed deteriorates shows leading to a general decrease in good physical properties in the final product contribute.
100 Teile eines Mischpolymerisats aus 97,5 % Isobutylen und 2,5 % Isopren werden bei 38° C auf das Mischwalzwerk gebracht und mit 15 Teilen eines leichtverarbeitbaren Rußes und 8 Teilen l,3-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin versetzt und innig vermischt. Dac urch wird eine glatte, beständige Platte der Grundstoffe von einheitlicher Stärke erhalten, die gelagert werden kann und beim Erhitzen ein gleichmäßiges, reproduzierbares, bromiertes Derivat mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften liefert. Dieses Verfahren kann mit anderen100 parts of a copolymer composed of 97.5% isobutylene and 2.5% isoprene are applied to the rolling mill at 38 ° C brought and with 15 parts of an easily processable carbon black and 8 parts of 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoin offset and intimately mixed. This creates a smooth, permanent plate of the raw materials of of uniform strength that can be stored and, when heated, a uniform, reproducible, provides brominated derivative with excellent physical properties. This procedure can be shared with others
festigkeitTear
strength
10 Minuten
30 Minuten
45 Minuten5 minutes
10 mins
30 minutes
45 minutes
54,3 kg/cm2
75,5 kg/cm2
79,8 kg/cm2 22.4 kg / cm 2
54.3 kg / cm 2
75.5 kg / cm 2
79.8 kg / cm 2
127,5 kg/cm2
123,0 kg/cm2
124,5 kg/cm2 55.5 kg / cm 2
127.5 kg / cm 2
123.0 kg / cm 2
124.5 kg / cm 2
530 o/o
435 o/o
415%620 o / o
530 o / o
435 o / o
415%
Dieses Verfahren des Erhitzens bei niedrigeren Temperaturen kann auch mit 4 und 8 Teilen Bromhydantoin angewandt werden und bei so niedrigen Temperaturen wie 93°C oder 20 bis 30 Minuten bei 1130C oder kürzeren Zeiten bei höheren Temperaturen ergeben sich brauchbare Produkte, die den oben beschriebenen gleichwertig sind.This method of heating at lower temperatures can be applied and at temperatures as low as 93 ° C or 20 to 30 minutes at 113 0 C, or shorter times at higher temperatures results in useful products to those described above with 4 and 8 parts bromohydantoin are equivalent.
Um in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verwendung eines Monobromhydantoins zu erläutern, wird nach dem Verfahren des Beispiels I mit 10 Teilen N-Bromdimethylhydantoin ein bromiertes Derivat hergestellt. Teile des Derivates werden sodann gemäß der folgendenIn order to explain the use of a monobromohydantoin in the process according to the invention, a brominated derivative prepared according to the method of Example I with 10 parts of N-bromodimethylhydantoin. Parts of the derivative are then according to the following
Rußmengen oder anderen Rußsorten, anderen Mengen und Bromhydantoinen und anderen Mischpolymerisaten mit denselben hervorragenden Ergebnissen in einem Innenmischer wiederholt werden.Amounts of soot or other types of soot, other amounts and bromohydantoins and other copolymers can be repeated in an internal mixer with the same excellent results.
Aus der vorangehenden Beschreibung der Erfindung ergibt sich, daß das verbesserte Verfahren zur Herstellung bromierter Isoolefin-Polyolefin-Mischpolymerisate ein sehr nützliches und wertvolles Verfahren ist.From the foregoing description of the invention, it can be seen that the improved method of manufacture brominated isoolefin-polyolefin copolymers is a very useful and valuable process.
Claims (7)
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US2631984A (en) * | 1950-04-18 | 1953-03-17 | Goodrich Co B F | Isoolefin polyolefin interpolymer derivatives and compositions comprising the same |
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1954
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1955
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- 1955-04-30 FR FR1130040D patent/FR1130040A/en not_active Expired
- 1955-05-02 DE DEG17059A patent/DE1031969B/en active Pending
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