DE1201999B - Verfahren zur Herstellung von farblosem Polybutadien - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von farblosem Polybutadien

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DE1201999B
DE1201999B DEF39154A DEF0039154A DE1201999B DE 1201999 B DE1201999 B DE 1201999B DE F39154 A DEF39154 A DE F39154A DE F0039154 A DEF0039154 A DE F0039154A DE 1201999 B DE1201999 B DE 1201999B
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DE
Germany
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polybutadiene
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colorless
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aromatics
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DEF39154A
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English (en)
Inventor
Dr Josef Witte
Dr Nikolaus Schoen
Dr Gottfried Pampus
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08CTREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C2/00Treatment of rubber solutions
    • C08C2/02Purification
    • C08C2/04Removal of catalyst residues
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08CTREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C2/00Treatment of rubber solutions
    • C08C2/06Wining of rubber from solutions

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von farblosem Polybutadien Bekanntlich fallen bei der Polymerisation von Butadien in Lösung mit metallorganischen Mischkatalysatoren dunkelgefärbte Polymerisatlösungen an, aus denen sich das Polybutadien in technisch brauchbarer Weise nur schwer in farbloser Form isolieren läßt.
  • Zur Aufarbeitung von Polymerisatlösungen sind verschiedene Verfahren bekannt, die großtechnischen Einsatz finden. Ist das Polymerisat in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel gelöst, so kann man das Lösungsmittel mit Vorteil durch Wasserdampfdestillation entfernen und das Polymerisat in Krümelform erhalten. So läßt sich beispielsweise aus einer Lösung von Chlorkautschuk in Tetrachlorkohlenstoff durch Eintragen in heißes Wasser das Lösungsmittel im Gemisch mit Wasser abdestillieren, wobei eine gut filtrierbare Suspension von lösungsmittel freiem Chlorkautschuk in Wasser erhalten wird. Auch für die Isolierung von Polyolefinen, die in organischem Lösungsmittel mit Hilfe von metallorganischen Mischkatalysatoren oder Chromoxydkontakten hergestellt werden, sind ähnliche Verfahren zur Aufarbeitung beschrieben, beispielsweise in der britischen Patentschrift 856 326. Schließlich ist auch die Isolierung von Elastomeren aus Lösungen in Aliphaten oder Aromaten durch Wasserdampfdestillation bekannt und beispielsweise in den belgischen Patentschriften 602 010 und 602 119, ferner in der USA.-Patentschrift 2 905 658 beschrieben. Gewöhnlich verfährt man bei dieser Aufarbeitungsmethode so, daß man der Polymerisatlösung Stoffe zur Vernichtung der Katalysatoren (Abstoppmittel) und Stabilisatoren zum Schutz des Polymeren gegen Abbau oder Vernetzung zugesetzt, durch Erhitzen Restmonomeres und eventuell einen Teil des Lösungsmittels entfernt und die so vorbehandelten Polymerisatlösungen unter Rühren in heißes Wasser einträgt, das geringe Mengen von Netzmitteln enthält. Dabei destilliert ein Lösungsmittel-Wasser-Gemisch ab, und das zurückbleibende Polymerisat fällt in Krümelform an. Im Falle der mit titanhaltigen metallorganischen Mischkatalysatoren in Aromaten hergestellten 1 ,4-cis-Polybutadienlösungen erhält man auf diesem Wege nach dem Trocknen der Krümel jedoch stark braungefärbte Produkte.
  • Obwohl ein Teil des 1.4-cis-Polybutadiens in Rußmischungen für Autoreifen verwendet wird, ist es doch von großer technischer Wichtigkeit, farbloses Polybutadien zu gewinnen, das für die Herstellung weißer oder hellgefärbter Gummiartikel verwendet werden kann.
  • Zwar liefert die Fällung des Polybutadiens aus der mischkatalysatorhaltigen Lösung mit niederen aliphatischen Alkoholen ein nur schwachgefärbtes Material; das Verfahren ist jedoch sehr unwirtschaftlich und bereitet auch technische Schwierigkeiten, so daß es für eine großtechnische Verwendung nicht in Betracht kommt.
  • Nach der USA.-Patentschrift 3 068 197 ist ferner ein Verfahren bekannt, farblose kautschukartige Polymerisate herzustellen, bei dem man den Polybutadienlösungen einen Stabilisator und eine carboxylgruppenhaltige Verbindung zusetzt und anschließend diese Lösung in heißem Wasser dispergiert. Dieses Verfahren ist aber nur anwendbar, wenn als Katalysatoren Lithiumalkyle verwendet werden.
  • Bei Verwendung von Titankatalysatoren müssen diese nach der Desaktivierung mit Salzsäure enthaltendem Alkohol und Wasser entfernt werden.
  • Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von farblosem Polybutadien aus den bei der Polymerisation anfallenden titanmischkatalysatorhaltigen Lösungen in Aromaten, bei dem das Lösungsmittel durch Wasserdampfdestillation entfernt wird, gefunden, bei dem man die einen Stabilisator aus der Gruppe der sterisch gehinderten Phenole in Mengen von 0,5 bis 2°/o enthaltende Polybutadienlösung mit einer schwerflüchtigen, in Aromaten löslichen carboxylgruppenhaltigen Verbindung in einer Menge von 0,3 bis 5010 und einem schwerflüchtigen, wasser- und aromatlöslichen Polyglykolätheramin in einer Menge von 0,1 bis 20io versetzt und anschließend in heißes Wasser, das 0,0005 bis 0,050/0 eines schwach anionischen oder nichtionischen Netzmittels enthält, einträgt. Bei Einhaltung aller genannten Maßnahmen kommt man zu einem farblosen Polybutadien.
  • Die eingesetzten Carbonsäuren sollen mit den Katalysatorkomponenten, vornehmlich den Titanverbindungen keine gefärbten Substanzen bilden.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren kommen langkettige Fettsäuren wie beispielsweise Stearinsäure, Palmitinsäure. Cocosfettsäure, aber auch carboxylgruppenhaltige Polymerisate aus Maleinsäure bzw.
  • Maleinsäurehalbester-Copolymerisate mit Isobutylen, Styrol oder Diolefinen, wie Butadien oder Isopren, in Betracht. Hier seien beispielsweise folgende Mischpolymerisate genannt: Mischpolymerisate aus Styrol und Maleinsäure-2-äthyl-hexylhalbester oder Maleinsäure-dodecylhalbester, Mischpolymerisate aus Butadien und Maleinsäure-butylhalbester oder 2-Äthylhexylhalbester. Die Carbonsäuren müssen so schwerflüchtig sein, daß sie nicht mit dem Lösungsmittel-Wasser-Gemisch übergehen, da das Lösungsmittel ohne unwirtschaftlichen Reinigungsprozeß wieder zur Polymerisation eingesetzt werden soll. Die Carbonsäuren werden in Mengen von 0,3 bis 50/0, vorzugsweise von 1 bis 3°/o, eingesetzt.
  • Die für das erfindungsgemäße Aufarbeitungsverfahren einzusetzenden Amine müssen so schwerflüchtig sein, daß sie bei der Entfernung des Restmonomeren, das ohne aufwendige Reinigungsoperationen in den Polymerisationsprozeß zurückgeführt werden soll, nicht mit übergehen. Ein Siedepunkt von mindestens 1500C bei Normaldruck ist dazu notv--ndig. Ferner müssen die Amine in Aromaten wie Benzol oder Toluol glatt löslich sein. Mit den obengenannten Carbonsäuren dürfen keine in Aromaten unlöslichen Salze entstehen, da sonst keine gleichmäßige Verteilung in der Polybutadienlösung und keine vollständige Vernichtung des Mischkatalysators erzielt werden kann. Die Amine müssen ferner vollkommen wasserlöslich sein, damit beim Abtreiben des Lösungsmittels aminfreies Lösungsmittel gewonnen wird, das nach einer einfachen Trockenoperation in den Polymerisationsprozeß zurückfließt. Die geforderten Eigenschaften zeigen Polyglykolätheramine, insbesondere Umsetzungsprodukte aus niederen aliphatischen Aminen bzw.
  • Alkanolaminen und 5 bis 10 Mol Athylenoxyd (pro Mol Amin). Beispielsweise seien folgende Polyglykolätheramine aufgeführt: Als Stabilisatoren werden nichtverfärbende ein- oder mehrkernige sterisch gehinderte Phenole in Mengen von 0,5 bis 20/o verwendet. Beispielhaft sei genannt: Die Reihenfolge der Zugabe der genannten Substanzen ist nicht kritisch. Man kann zunächst das Amin oder den Stabilisator oder auch die Carbonsäure zusetzen.
  • Nach Zugabe dieser Stoffe verschwindet die dunkle Farbe der metallorganischen Mischkatalysatoren.
  • Die farblose Polymerisatlösung wird nun in Wasser eingetragen, das 0,0005 bis 0,05von vorzugsweise 0,001 bis 0,01 0/o, eines Netzmittels enthält. Erfindungsgemäß werden schwach anionische oder nichtionische Netzmittel, also beispielsweise polymere Carbonsäuren. wie z. B. Mischpolymerisate aus Isobutylen oder Styrol mit (Meth)-acrylsäure, Maleinsäure oder Maleinsäurehalbester oder Polyglykoläther von höheren Alkoholen oder Alkylphenolen eingesetzt.
  • Beispiel 1 Unter Ausschluß von Luft und Feuchtigkeit werden 1000 Volumteile trockenes Toluol in einem Rührautoklav vorgelegt. Man gibt 0,189 Gewichtsteile Titan(IV)-chlorid, 0.508 Gewichtsteile Jod, 0,785 Gewichtsteile Lithium-aluminium-butyl-triisobutyl und 120 Gewichtsteile Butadien zu. Die Polymerisation beginnt sofort. Man hält die Reaktionstemperatur 4 Stunden auf 20"C. Nach beendeter Polymerisation wird eine Lösung von 1,5 Gewichtsteilen Stearinsäure in 50 Volumteilen Toluol und danach eine Lösung von 0,5 Gewichtsteilen eines Umsatzproduktes aus Dimethylaminoäthanol mit 5 Mol Äthylenoxyd in 20 ml Toluol zugegeben und kräftig durchgerührt. Schließlich werden 1,25 Gewichtsteile 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol in 20 ml Toluol gelöst eingerührt. Die farblose Polybutadienlösung wird nun langsam unter kräftigem Rühren in 10000 Volumteile 97 bfs 100"C heißes Wasser, das 0,1 Gewichtsteil Mischpolymerisat aus Maleinsäure und Isobutylen im Molverhältnis 1 : 1 enthält, eingetragen. Das toluolfreie, in Krümelform anfallende Polybutadien wird bei 80°C getrocknet.
  • Nach 12 Stunden erhält man 120 Gewichtsteile eines farblosen Polybutadiens.
  • Beispiel 2 Eine wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellte Polybutadienlösung wird mit einer Lösung von 2 Gewichtsteilen eines Mischpolymerisats aus äquimolaren Mengen von Butadien und Maleinsäure-2-äthyl-hexylhalbester und 0,3 Gewichtsteilen eines Reaktionsproduktes aus Dimethylamin und 7 Mol Äthylenoxyd in 50 ml Toluol gründlich vermischt.
  • Dabei wird der metallorganische Mischkatalysator zerstört, und es entsteht eine farblose Polybutadienlösung, die zur Stabilisierung mit einer Lösung von 1,0 Gewichtsteil 2,2'-Dihydroxy-3,3'-di-tert.-butyl-5,5'-dimethyl-diphenylmethan in 30 Volumteilen Toluol verrührt wird. Die so vorbehandelte Polybutadienlösung wird nun langsam unter kräftigem Rühren in 10 000 Volumteile 98"C heißes Wasser eingebracht. Die toluolfrei anfallenden Polybutadienkrümel werden abfiltriert, gewaschen und bei 80°C getrocknet. Das trockene Material wird zu einem farblosen klaren Block verpreßt.
  • Beispiel 3 Unter Ausschluß von Sauerstoff und Feuchtigkeit werden einem Gemisch von 900 Gewichtsteilen Toluol und 100 Gewichtsteilen Butadien bei 15"C 0,44 Gewichtsteile Lithium -aluminium - n -butyl - triisobutyl, 0,228 Gewichtsteile Jod und 0,114 Gewichtsteile Titan(IV)-chlorid zugesetzt. Die Reaktionstemperatur wird so geführt, daß nach 2 Stunden 30"C erreicht werden. Nach insgesamt 4 Stunden ist die Polymerisation beendet. Die Polymerisatlösung wird mit 1,8 Gewichtsteilen Harzsäure (disproportionierte Abietinsäure), 0,3 Gewichtsteilen eines Polyglykolätheramins aus 1 Mol Dimethylamin und 7Mol Athylenoxyd und 1,0 Gewichtsteil 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, gelöst in 40 Teilen Toluol, versetzt.
  • Nach gutem Durchmischen wird die klare Toluollösung langsam unter kräftigem Rühren in 7000 Gewichtsteilen Wasser von 98"C eingetragen, das 0,07 Gewichtsteile eines Copolymeren aus Isobutylen und Maleinsäure enthält. Es destilliert ein Toluol-Wasser-Gemisch ab, und es entsteht eine Dispersion von Polybutadienkrümeln in Wasser. Die gleichmäßig 3 bis 4 mm großen weißen Kautschukkrümel werden getrocknet und zu einem farblosen klaren Block verpreßt.
  • Ausbeute: 97 Gewichtsteile.
  • Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise unter Ver.-wendung folgender Polyglykolätheramine wiederholt: 1 Mol Morpholin + 4Mol Athylenoxyd(0,20io) 1 Mol Methylamin + 10 Mol Äthylenoxyd (0,20/0) 1 Mol Athylamin t 8 Mol Athylenoxyd (0,20/0) In allen Fällen wurde ein farbloses, klares Polybutadien erhalten.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von farblosem Polybutadien aus den bei der Polymerisation anfallenden titanmischkatalysatorhaltigen Lösungen in Aromaten, bei dem das Lösungsmittel durch Wasserdampfdestillation entfernt wird, d a -durch gekennzeichnet, daß man die einen Stabilisator aus der Gruppe der sterisch gehinderten Phenole in Mengen von 0,5 bis 2°lo enthaltende Polybutadienlösung mit einer schwerflüchtigen, in Aromaten löslichen carboxylgruppenhaltigen Verbindung in einer Menge von 0,3 bis 50/o und einem schwerflüchtigen, wasser-und aromatlöslichen Polyglykolätheramin in einer Menge von 0,1 bis 2°/o versetzt und anschließend in heißes Wasser, das 0,0005 bis 0,050/o eines schwach anionischen oder nichtionischen Netzmittels enthält, einträgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als carboxylgruppenhaltige Verbindung ein Mischpolymerisat aus Butadien und einem Maleinsäurehalbester verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyglykolätheramin das Umsetzungsprodukt aus Dimethylaminoäthanol mit 5 Mol Athylenoxyd verwendet.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 3 068 197.
DEF39154A 1962-12-10 1963-03-02 Verfahren zur Herstellung von farblosem Polybutadien Pending DE1201999B (de)

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BE640673A BE640673A (de) 1962-12-10 1963-12-02
FR955808A FR1376195A (fr) 1962-12-10 1963-12-03 Préparation de polybutadiènes 1, 4-cis incolores

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1301521B (de) * 1966-10-01 1969-08-21 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur Isolierung von aschearmen, fluessigen Polymerisaten des Butadiens aus ihren Loesungen in Kohlenwasserstoffen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3068197A (en) * 1960-11-29 1962-12-11 Shell Oil Co Rubbery polymer and process

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