DE1128142B - Process for the production of impact-resistant polystyrene - Google Patents

Process for the production of impact-resistant polystyrene

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DE1128142B
DE1128142B DEC21052A DEC0021052A DE1128142B DE 1128142 B DE1128142 B DE 1128142B DE C21052 A DEC21052 A DE C21052A DE C0021052 A DEC0021052 A DE C0021052A DE 1128142 B DE1128142 B DE 1128142B
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DE
Germany
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polybutadiene
impact
styrene
polymerization
impact strength
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DEC21052A
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German (de)
Inventor
Dr Walter Franke
Dr Erwin Heinrich
Dr Rudolf Praefke
Dr Johannes Schaefer
Dr Heinrich Weber
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Huels AG
Original Assignee
Chemische Werke Huels AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F279/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00
    • C08F279/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00 on to polymers of conjugated dienes

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Description

Es ist bekannt, daß man schlagfestes Polystyrol erhalten kann, wenn man eine Lösung von Naturkautschuk oder von Synthesekautschuk im Block, in Emulsion oder in Suspension mit Styrol polymerisiert. Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß sowohl Naturkautschuk als auch Synthesekautschuk in monomerem Styrol schwer löslich sind. Deshalb war man bislang gezwungen, diese empfindlichen Lösungen von Kautschuken in Styrol vor der Polymerisation zu filtrieren, wenn man nicht ungleichmäßige Produkte erhalten wollte.It is known that impact-resistant polystyrene can be obtained by using a solution of natural rubber or polymerized from synthetic rubber in blocks, in emulsion or in suspension with styrene. However, these known processes have the disadvantage that both natural rubber and synthetic rubber are sparingly soluble in monomeric styrene. That is why one was previously forced to use these sensitive Solutions of rubbers in styrene to be filtered before polymerization, if one is not uneven Wanted to receive products.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Lösungen von 1,2-Polybutadien oder 3,4-Polyisopren in Styrol zu polymerisieren. Das 1,2-Polybutadien und auch das 3,4-Polyisopren lösen sich zwar in Styrol leichter auf als die bislang verwendeten Kautschukarten. Ihre Wirksamkeit in bezug auf die Verbesserung der Schlagzähigkeit und der .Kerbschlagzähigkeit ist jedoch wesentlich geringer als die der bislang verwendeten Kautschuke. Deshalb muß man so große Mengen an 1,2-Polybutadien oder an 3,4-Polyisopren einsetzen, daß andere Eigenschaften, wie beispielsweise der Erweichungspunkt, in untragbarer Weise verschlechtert werden.It has also been proposed to use solutions of 1,2-polybutadiene or 3,4-polyisoprene in styrene to polymerize. The 1,2-polybutadiene and also the 3,4-polyisoprene dissolve more easily in styrene than the types of rubber previously used. Their effectiveness in terms of improving the Impact strength and the. Notched impact strength is, however, significantly lower than that of the previously used Rubbers. That is why you have to have such large amounts of 1,2-polybutadiene or 3,4-polyisoprene that other properties, such as the softening point, are intolerable be worsened.

Es wurde gefunden, daß man schlagfestes Poly- ^5 styrol durch Polymerisieren einer Lösung von Polybutadien in Styrol vorteilhafter herstellen kann, wenn man als Polybutadien 1,4-cis-reiche Polybutadiene verwendet. Diese 1,4-cis-reichen Polybutadiene sind durch Polymerisation von Butadien mit Hilfe von Mischkatalysatoren aus Kobaltdichlorid und Alkylaluminiumchloriden oder aus Titanhalogeniden, insbesondere Titantetrabromid oder Titantetrajodid, und Aluminiumtrialkylen zugänglich. Sie sollen mindestens 80%, vorzugsweise mehr als 90% und insbesondere mehr als 94% an 1,4-cis-Polybutadien enthalten. Das 1,4-cis-Polybutädien löst sich überraschenderweise leicht und klar in Styrol auf. Insbesondere weisen die Lösungen keine Rückstände auf und brauchen im Gegensatz zu den früheren Verfahren vor der Polymerisation nicht filtriert zu werden. Man verwendet die 1,4-cis-reichen Polybutadiene in Mengen von 2 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 4 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf Styrol.It has been found that impact-resistant poly- ^ 5 styrene can be made more advantageously by polymerizing a solution of polybutadiene in styrene, though 1,4-cis-rich polybutadienes are used as the polybutadiene. These 1,4-cis-rich polybutadienes are by polymerizing butadiene with the aid of mixed catalysts made from cobalt dichloride and alkyl aluminum chlorides or from titanium halides, in particular titanium tetrabromide or titanium tetraiodide, and aluminum trialkyls. You should at least 80%, preferably more than 90% and in particular more than 94% of 1,4-cis-polybutadiene contain. The 1,4-cis-polybutadiene surprisingly dissolves light and clear in styrene. In particular, the solutions show no residues and, in contrast to earlier processes, do not need to be filtered before polymerization will. The 1,4-cis-rich polybutadienes are used in amounts of 2 to 20 percent by weight, preferably 4 to 10 percent by weight, based on styrene.

Infolge der niedrigeren Viskosität lassen sich die erhaltenen Lösungen nicht nur im Block, sondern auch in Suspension oder gegebenenfalls in Emulsion vorteilhaft polymerisieren. Die Polymerisation erfolgt in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Polymerisationsaktivatoren, wie Benzoyl-, Lauroyl- und bzw. oder Di-tert.-butylperoxyd. Bei der Suspensions-Verfahren zur Herstellung
von schlagfestem Polystyrol
As a result of the lower viscosity, the solutions obtained can advantageously be polymerized not only in the block, but also in suspension or, if appropriate, in emulsion. The polymerization takes place in a manner known per se with the aid of polymerization activators, such as benzoyl, lauroyl and / or di-tert-butyl peroxide. In the suspension process of manufacture
of impact-resistant polystyrene

Anmelder:Applicant:

Chemische Werke Hüls Aktiengesellschaft, Marl (Kr. Recklinghauseri)Chemical works Hüls Aktiengesellschaft, Marl (Kr.Recklinghauseri)

Dr. Erwin Heinrich, Dr. Walter Franke,Dr. Erwin Heinrich, Dr. Walter Franke,

Dr. Heinrich Weber, Dr. Johannes SchäferDr. Heinrich Weber, Dr. Johannes Schäfer

und Dr. Rudolf Praefke, Marl (Kr. Recklinghausen),and Dr. Rudolf Praefke, Marl (district of Recklinghausen),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

polymerisation verwendet man als Dispergiermittel vorzugsweise wasserlösliche organische Schutzkolloide, wie Polyvinylalkohol, Gelatine, Methylzellulose oder polyacrylsaures Natrium, in Mengen von 0,1 bis 2%, vorzugsweise 0,25 bis 1%. Die Polymerisation erfolgt bei Temperaturen zwischen 50 und 200° C. Im einzelnen richten sich die erforderlichen Temperaturen nach den gewünschten Eigenschaften der Produkte und insbesondere nach den Zerfallstemperaturen der verwendeten Polymerisationsaktivatoren. Es kann vorteilhaft sein, die Polymerisationstemperatur im Verlauf der Polymerisation zu verändern und beispielsweise mit einer niedrigeren Temperatur zu beginnen und dann bei höheren Temperaturen auszupolymerisieren. Ebenso kann es zweckmäßig sein, im Verlauf der Polymerisation das Phasenverhältnis zu verändern, indem man beispielsweise mit einer geringeren Wassermenge beginnt und dann im Verlauf der Polymerisation, wenn die einzelnen Monomerentröpfchen durch gelöstes Polymeres eine gewisse Zähigkeit und Klebrigkeit erreicht haben, weitere Mengen Wasser und Dispergiermittel zufügt. Dem Polymerisationsansatz können Weichmachungs- und Gleitmittel, beispielsweise Butylstearat, Cyclohexylstearat, Dioctylphthalat, Knochenöl und Sojaöl, ferner auch Füllstone, Farbstoffe und Farbpigmente in an sich bekannter Weise zugesetzt werden. -polymerization, water-soluble organic protective colloids, such as polyvinyl alcohol, gelatin, methyl cellulose, are preferably used as dispersants or sodium polyacrylic acid, in amounts of 0.1 to 2%, preferably 0.25 to 1%. the Polymerization takes place at temperatures between 50 and 200 ° C. The individual requirements depend on the Temperatures according to the desired properties of the products and in particular according to the Decomposition temperatures of the polymerization activators used. It can be beneficial to that To change the polymerization temperature in the course of the polymerization and, for example, with a start at a lower temperature and then polymerize out at higher temperatures. as well it can be useful to change the phase ratio in the course of the polymerization by for example, you start with a smaller amount of water and then in the course of the polymerization, when the individual monomer droplets have a certain toughness and Having reached stickiness, add additional amounts of water and dispersant. Plasticizers and lubricants, for example butyl stearate, cyclohexyl stearate, dioctyl phthalate, Bone oil and soybean oil, as well as filler stone, dyes and color pigments in themselves be added in a known manner. -

Man erhält schlagfeste Polystyrole, die bei ausgezeichneter Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit in ihrem Erweichungspunkt kaum beeinträchtigt sind, da die 1,4-cis-reichen Polybutadiene schon beiImpact-resistant polystyrenes are obtained which have excellent impact strength and notched impact strength are hardly affected in their softening point, since the 1,4-cis-rich polybutadienes are already at

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geringen Zusätzen die Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit stark erhöhen.small additions greatly increase the impact strength and notched impact strength.

Beispiel 1example 1

Einer Lösung von 350 g Polybutadien mit 94Gewichtsprozent 1,4-cis-Gehalt in 6650 g Styrol werden 21 kg Wasser, 66,5 g Polyvinylalkohol, 3,3 g (20%) Alkylsulfonat (Q2 bis Qß), 6,7 g Benzoylperoxyd und 6,7 g Di-tert.-butylperoxyd zugesetzt. Unter kräftigem Rühren wird bei 50° C bis zu einem Umsatz von etwa 15% polymerisiert, dann wird bei 80° C bis zu einem Umsatz von 80% und anschließend bei 130° C bis zu etwa 98% Umsatz polymerisiert. Anschließend wird noch 1 Stunde bei 180° C gehalten, so daß praktisch kein monomeres Styrol mehr nachweisbar ist. Das angefallene Polymerisat wird abfiltriert, gewaschen und bei 60° C im Umlufttrockenschrank getrocknet. Daraus hergestellte Normenstäbe zeigen eine Schlagzähigkeit von 91,4 cmkg/ cm2 und eine Kerbschlagzähigkeit von 9,7 cmkg/cm2. 20' Der Erweichungspunkt des erhaltenen schlagfesten Polystyrols liegt bei 100°C gegenüber 102° C für ein in Abwesenheit von Polybutadien unter sonst vergleichbaren Bedingungen erhaltenes Polystyrol. 21 kg of water, 66.5 g of polyvinyl alcohol, 3.3 g (20%) of alkyl sulfonate (Q 2 to Qβ), 6.7 g are added to a solution of 350 g of polybutadiene with 94 percent by weight 1,4-cis content in 6650 g of styrene Benzoyl peroxide and 6.7 g of di-tert-butyl peroxide were added. With vigorous stirring, polymerization is carried out at 50 ° C. up to a conversion of about 15%, then at 80 ° C. up to a conversion of 80% and then at 130 ° C. up to about 98% conversion. It is then held at 180 ° C. for a further hour, so that virtually no more monomeric styrene can be detected. The resulting polymer is filtered off, washed and dried at 60 ° C. in a circulating air drying cabinet. Standard bars produced therefrom show an impact strength of 91.4 cmkg / cm 2 and a notched impact strength of 9.7 cmkg / cm 2 . 20 'The softening point of the resulting impact polystyrene is 100 ° C compared to 102 ° C in the absence of a polybutadiene under otherwise comparable conditions obtained polystyrene.

Bemerkenswert ist die Temperaturunabhängigkeit der Schlag- und Kerbschlagzähigkeit, die bei 0° C 87,6 und 9,0 cmkg/cm2 und bei —20° C 86,8 und 7,6 cmkg/cm2 beträgt.Noteworthy is the temperature independence of the impact strength and notched impact strength, which is 87.6 and 9.0 cmkg / cm 2 at 0 ° C and 86.8 and 7.6 cmkg / cm 2 at -20 ° C.

Beispiel 2Example 2

350 g Polybutadien mit 94 Gewichtsprozent 1,4-cis-Gehalt werden in 7500 g Styrol gelöst. Der Lösung werden 9400 g Wasser, 75 g Knochenöl, 150 g Butylstearat und 12,3 g Di-tert.-butylperoxyd zugesetzt, dann wird bei 110° C bis zu einem Umsatz von 45% polymerisiert. Anschließend werden weitere 9350 g Wasser, 3,75 g Alkylbenzolsulfonat und 37,5 g Polyvinylalkohol zugesetzt, dann wird bei 140° C bis zum vollständigen Umsatz weiterpolymerisiert. Das abfiltrierte, gewaschene und bei 60° C im Umlufttrockenschrank getrocknete Polymerisat wird zu Normenstäben gespritzt und gibt bei der Prüfung folgende Werte:350 g of polybutadiene with 94 percent by weight 1,4-cis content are dissolved in 7500 g of styrene. The solution 9400 g of water, 75 g of bone oil, 150 g of butyl stearate are used and 12.3 g of di-tert-butyl peroxide are added, then at 110 ° C up to a conversion of 45% polymerized. Then a further 9,350 g of water, 3.75 g of alkylbenzenesulfonate and 37.5 g of polyvinyl alcohol are added added, then polymerization is continued at 140 ° C. until conversion is complete. That filtered off, washed and at 60 ° C in a circulating air drying cabinet Dried polymer is injected into standard rods and gives the following values during the test:

Schlagzähigkeit 63,8 cmkg/cm2 Impact strength 63.8 cmkg / cm 2

Kerbschlagzähigkeit 9,5 cmkg/cm2 Notched impact strength 9.5 cmkg / cm 2

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Verfahren zur Herstellung von schlagfestem Polystyrol durch Polymerisation einer Lösung von Polybutadien in Styrol, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polybutadien ein 1,4-cisreiches Polybutadien verwendet.Process for the production of impact-resistant polystyrene by polymerizing a solution of polybutadiene in styrene, characterized in that the polybutadiene used is a 1,4-cis-rich polybutadiene. In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 104 702.
Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1 104 702.
© 209 560/531 4.62© 209 560/531 4.62
DEC21052A 1960-03-22 1960-03-22 Process for the production of impact-resistant polystyrene Pending DE1128142B (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1204819B (en) * 1962-09-14 1965-11-11 Basf Ag Modified styrene polymers resulting in impact tooth moldings
DE1224499B (en) * 1962-12-13 1966-09-08 Huels Chemische Werke Ag Process for the production of impact-resistant styrene graft copolymers
US3284542A (en) * 1963-03-22 1966-11-08 Rexall Drug Chemical Preparation of high impact compositions from vinyl aromatic monomers and rubbery diolefin polymers

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