DE1445365C - Process for polymerizing isoprene - Google Patents
Process for polymerizing isopreneInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polymerisieren von Isopren zu Polyisoprenen mit hohem Anteil an cis-l.-J-Polymerem, die auf Grund eines niedrigen Gelgehaltes und eines wesentlich höheren Molekulargewichts ausgezeichnete Eigenschaften haben.The invention relates to a method for polymerizing isoprene into polyisoprenes with high Proportion of cis-l.-J-Polymerem, which due to a low gel content and a significantly higher molecular weight, excellent properties to have.
Es ist bereits ein Verfahren zum Polymerisieren von Isopren zu Polyisopren mit praktisch ausschlieU-licher cis-l,4-Struktur (d. h. in dem wenigstens 90°/,, der Isopreneinheiten eis-1,4-verknüpft sind) unter Verwendung eines Titantetrahalogenid-Aluminiumtrialkyl-Katalysators bekannt. Ein solcher Katalysator arbeitet sehr gut in Benzolkohlenwasserstoffen und liefert Polymere mit niedrigem bis mäßigem Gelgehalt, d. h. bis zu 30%. und niedrigem bis mäßigem Molekulargewicht, entsprechend einer Viskosität in verdünnter Lösung bis etwa 3,0. In aliphatischen Kohlenwasserstoffen kann das Produkt jedoch bis zu etwa 45% Gel enthalten, und das Molekulargewicht ist ebenfalls mäßig hoch. In jedem Fall ist die Polymerisationsreaktion träge, und sehr hohe Katalysatorkonzentrationen sind Tür Reaktionsgeschwindigkeiten von 5 bis 10% pro Stunde erforderlich. There is already a process for polymerizing isoprene to polyisoprene with practically exclusive cis-1,4 structure (i.e. in which at least 90% of the isoprene units are cis-1,4-linked) below Use of a titanium tetrahalide-aluminum trialkyl catalyst known. Such a catalyst works very well in benzene hydrocarbons and yields polymers with low to moderate gel content, d. H. up to 30%. and low to moderate molecular weight, corresponding to a viscosity in dilute solution to about 3.0. In aliphatic hydrocarbons, however, the product can contain up to contain about 45% gel, and the molecular weight is also moderately high. In any case it is the polymerization reaction is sluggish, and very high catalyst concentrations are door reaction rates required from 5 to 10% per hour.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das mit hohen Polymerisationsgeschwindigkeiten in beliebigen Kohlenwasserstoffen als Reaktionsmedium durchführbar ist und Polymere mit niedrigem Gelgehalt und hohem Molekulargewicht ergibt.The invention is based on the object of developing a process that uses high polymerization rates can be carried out in any hydrocarbons as the reaction medium and polymers with low gel content and high molecular weight results.
Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Polymerisieren yon Isopren in einem inerten flüssigen Kohlenwasserstoff in Gegenwart eines Katalysators aus einem Aluminiumtrikohlenwasserstoff, einem Titantetrahalogenid und einem Amin, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Katalysator verwendet, der durch Umsetzung des Amins, gegebenenfalls in Mischung mit einem nicht polymerisierbaren Äther, mit dem Aluminiumtrikohlenwasserstoff in dem inerten flüssigen Kohlenwasserstoff und anschließende Zugabe des Titantetrahalogenids hergestellt worden ist, wobei im Reaktionsmedium «in Molverhältnis von Amin zur Aluminiumverbindung zwischen 0,01 : 1 und 1,5 :1 und von Titanverbindung zur Aluminium verbindung zwischen K): 1 und 1:10 besteht.The solution to this problem is a process for polymerizing isoprene in an inert liquid Hydrocarbon in the presence of an aluminum trihydrocarbon catalyst, a titanium tetrahalide and an amine, which is characterized in that one has a catalyst used by reacting the amine, optionally mixed with a non-polymerizable Ether, with the aluminum trihydrocarbon in the inert liquid hydrocarbon and subsequent addition of the titanium tetrahalide has been prepared, wherein in the reaction medium «in molar ratio of amine to aluminum compound between 0.01: 1 and 1.5: 1 and of titanium compound to the aluminum connection between K): 1 and 1:10.
Dieses Verfahren hat" gegenüber dem aus der belgischen Patentschrift 551 851 bekannten Verfahren erhebliche Vorteile. In dieser Patentschrift ist ein Polymerisationsverfahren beschrieben, bei dem Komplexverbindungen zur Anwendung kommen, die erst zu isolieren sind, bevor sie In einem inerten Lösungsmittel zusammen mit dem Titantetrahalogenid als Polymerisationskatalysator verwendet werden. Demgegenüber werden erfindungsgemäß Amin und Aluminiumtrikohlenwasserstoff in einem inerten flüssigen Kohlenwasserstoff umgesetzt, und dann wird ohne Isolierung der gebildeten Komplexverbindung das Titantetrahalogenid zugegeben, um auf diese Weise einen Katalysator zu gewinnen, durch den nicht nur die Polymerisationsgeschwindigkeit gegenüber bekannten Verfahren erhöht, sondern vor allem auch auf die einfachste Weise die Gelbildung bei der Polymerisation unterdrückt wird.This method has "compared to the method known from Belgian patent 551 851 significant benefits. In this patent, a polymerization process is described in which complex compounds are used, which have to be isolated before they are In an inert solvent can be used together with the titanium tetrahalide as a polymerization catalyst. In contrast According to the invention, amine and aluminum tricohydrocarbon are in an inert liquid Hydrocarbon reacted, and then without isolation of the complex compound formed Titanium tetrahalide added in order to obtain a catalyst in this way, through which not only but above all increases the rate of polymerization compared to known processes the gel formation during the polymerization is suppressed in the simplest way.
Amin als Katalysator zusammen mit Titantetrahalogenid eingesetzt und zum anderen erfindungsgemäß gearbeitet wurde, zeigen die Überlegenheit des crfinduiigsgemäßen Verfahrens. Gemäß dem Stande der Technik kam die durch Umsetzung von Triisobutylaluminium und Di-n-butylamin gewonnene und isolierte VerbindungAmine used as a catalyst together with titanium tetrahalide and, on the other hand, according to the invention worked show the superiority of the method according to the invention. According to the state of the art, this came about by reacting triisobutylaluminum and di-n-butylamine recovered and isolated compound
Fortschrittes, bei denen einmal ein vor der Polymerisation hergestelltes und isoliertes Umsetzungsprodukt aus einer Aluminiumverbindung und einem ]o die gelöst in η-Butan mit TiCI4 in solchen Mengen versetzt wurde, daß in den verschiedenen PoIymerisationsueßißen Ti/Al- Verhältnisse von 0.6:1, 0,7:1, 0,8:1, 0,9:1, 1:1 und 1,1:1 vorlagen, zur Anwendung. Diesen Katalysatoransätzen wurden unter Stickstoff jeweils 18 g Isopren zugegeben und die Reaktionsgefaße bei konstanter Temperatur von 5 C (Wasserbad) sich selbst überlassen. Nach 15 Tagen war noch kein Polymeres gebildet worden. Wurde dagegen erfindungsgemäß die Polymerisation in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt, der durch Zusammengehen von Tri-n-butylamin in η-Butan und Triisobutylaluminium und anschließende Zugabe von TiCl4 gewonnen worden war, so konnten in wesent- ι lieh kürzeren Zeiten, nämlich meist in 4 oder 5 Stunden, >5 ebenfalls bei konstanter Temperatur von 5 C, hohe Umsätze zwischen fast 90 und 100% erzielt werden, wobei sich das Polymere darüber hinaus durch niedrigen Gelgehalt auszeichnete. Die genauen Ergebnisse sind im späteren Beispiel 9, und zwar in den Versuchen B, D, F, H, J, L, N und P wiedergegeben. . Es wurde zwar auch bereits vorgeschlagen, einen nicht polymerisierbaren Äther als modifizierendes Mittel in Verbindung mit Titantetrahalogenid-Aluminiunitrikohlcnwasserstoff-Katalysatoren zu verwenden, wobei eis-1,4-Polyisoprene mit sehr niedrigem Gelgehalt und hohem Molekulargewicht gebildet werden. Einige der nicht polymerisierbaren modifizierenden Äther haben zwar nur geringen Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeiten, jedoch ist es im allgemeinen unmöglich, schnell verlaufende Reaktionen bis zu hohen Umsätzen zu erzielen und gleichzeitig genügend Äther zu verwenden, daß ein Polymerisat mit niedrigem Gelgehalt gebildet wird.Progress in which a reaction product, prepared and isolated before the polymerization, of an aluminum compound and a] o which was dissolved in η-butane was mixed with TiCl 4 in such amounts that in the various polymerization levels Ti / Al ratios of 0.6: 1, 0.7: 1, 0.8: 1, 0.9: 1, 1: 1 and 1.1: 1 templates, for use. 18 g of isoprene were added to each of these catalyst batches under nitrogen and the reaction vessels were left to stand at a constant temperature of 5 ° C. (water bath). After 15 days, no polymer had yet been formed. If, on the other hand, the polymerization was carried out according to the invention in the presence of a catalyst which had been obtained by combining tri-n-butylamine in η-butane and triisobutylaluminum and then adding TiCl 4 , it was possible in significantly shorter times, namely mostly in 4 or 5 hours,> 5 also at a constant temperature of 5 C, high conversions between almost 90 and 100% can be achieved, the polymer also being distinguished by its low gel content. The exact results are given in Example 9 later, namely in Experiments B, D, F, H, J, L, N and P. . It has also been proposed to use a non-polymerizable ether as a modifying agent in conjunction with titanium tetrahalide-aluminum nitride hydrocarbon catalysts to form cis-1,4-polyisoprenes of very low gel content and high molecular weight. Some of the non-polymerizable modifying ethers have little effect on the reaction rates, but it is generally impossible to achieve rapid reactions up to high conversions and at the same time use sufficient ether to form a polymer with a low gel content.
Erfindungsgemäß werden nun durch Zusatz eines Amins , Titantetrahalogenid -Aluminiumtrikohlen- ( wasserstofT-Katalysatoren beim Polymerisieren von Isopren stark aktiviert, d. h., die Reaktionsgeschwindigkeit wird höher, der Gelgehalt des Polymeren wird verringert, das restliche Gel ist stärker gequollen, und das Molekulargewicht des Polymeren wird nur mäßig nach oben oder unten verschoben. Die Verwendung eines Amins in dieser Weise hat eine kombinierte aktivierende und modifizierende Wirkung zur Folge, die zu sehr bedeutsamen Verbesserungen in der Verfahrenswirtschaftlichkeit und in den PoIymercigenschaften führt. Wenn ein Amin in Kombination mit einem modifizierenden Äther verwendet wird, tritt eine neuartige Synergistische Wirkung ein, wobei die besten Eigenschaften des Äthers, nämlich f>» die starke Unterdrückung der Gelbildung und die erhebliche Erhöhung des Molekulargewichts, und auch des Amins, nämlich die Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, sich vereinigen und eine Polymerisationsrcaktion hervorbringen, die kräftig mit hohen Geschwindigkeiten bis zu praktisch vollständigem Umsatz unter Bildung von Polymeren mit ganz wesentlich erhöhten Molekulargewichten, entsprechend einer Viskosität in verdünnter Lösung über 3,According to the invention, by adding an amine, titanium tetrahalide -aluminium tricarbon- (hydrogen catalysts are now strongly activated when polymerizing isoprene, that is, the reaction rate is higher, the gel content of the polymer is reduced, the remaining gel is more swollen, and the molecular weight of the polymer is shifted only moderately up or down. The use of an amine in this way has a combined activating and modifying effect which results in very significant improvements in process economics and in polymer properties. When an amine is used in combination with a modifying ether enters a novel synergistic effect, with the best properties of the ether, namely f> "the strong suppression of gelation and the substantial increase in molecular weight, and the amine, namely the increase of the reaction rate, and combine a Polymerisati produce onsrcaktion that powerfully at high speeds up to practically complete conversion with the formation of polymers with significantly increased molecular weights, corresponding to a viscosity in dilute solution above 3,
und scharf reduzierten Geigchaltcn, d. h. unter 25"/,,, verläuft. Diese Ergebnisse werden ohne nachteiligen Einfluß auf die stereospezifische Struktur der Polymerprodukte erzielt. In einigen Fällen scheint das Amin sogar die cis-l,4-Struktur zu begünstigen.and sharply reduced violins, d. H. under 25 "/ ,,, runs. These results are obtained without adversely affecting the stereospecific structure of the polymer products achieved. In some cases the amine even seems to favor the cis-1,4 structure.
Für diesen Zweck ist jedes Amin geeignet, und /war einfache primäre, sekundäre und tertiäre Alkylamihe, .vie beispielsweise Methylamin, Dimethylumin, Trimethylamin, Diäthylamin, Triäthylamin, Tripropylamin, Triallylamin, Butylamin, Dibutylamin, Trin-butylamin, Triisobutylamin, Trianiylamin, Trihexylamin, Triheptylamin, Trioctylamin, Trilaurylamin; primäre, sekundäre und tertiäre Aryl-, Aralkyl- und Alkarylamine, wie Phenylamin, Diphenylamin, Triphenylamin, Phenyl-/;-naphthylamin, N-Methylanilin, Ν,Ν-Dimethylanilin, Tribcnzylamin oder Tritolylatnin; alicyclische Amine, wie Cyclohexylamin und andere sowie heterocyclische Amine, wie Pyridin, N-Äthylpiperidin, Pyrrol, N-Methylpyrrolidin, N-Hexylpyrrolidin oder Triäthylimin.Any amine is suitable for this purpose, and / was simple primary, secondary and tertiary alkyl amines, .vie, for example, methylamine, dimethylumin, trimethylamine, diethylamine, triethylamine, tripropylamine, Triallylamine, butylamine, dibutylamine, trin-butylamine, Triisobutylamine, trianiylamine, trihexylamine, Triheptylamine, Trioctylamine, Trilaurylamine; primary, secondary and tertiary aryl, aralkyl and alkarylamines, such as phenylamine, diphenylamine, triphenylamine, Phenyl - /; - naphthylamine, N-methylaniline, Ν, Ν-dimethylaniline, tribycylamine or tritolylamine; alicyclic amines such as cyclohexylamine and others as well as heterocyclic amines such as pyridine, N-ethylpiperidine, pyrrole, N-methylpyrrolidine, N-hexylpyrrolidine or triethylimine.
Am meisten bevorzugt werden die tertiären Amine, die frei von aktiven Wasserstoffatomen sind, und die Λ einfacheren, niedrigmolekularen Amine, da sie in ' geringeren Mengen gebraucht werden, wirksamer zu sein scheinen und in reiner Form leichter erhältlich sind. So werden vorzugsweise aliphatische Amine verwendet, in denen jeder Alkylkohlenwasserstoffrest 2 bis etwa 12 KohlenstoiTatoine enthält. Am vorteilhaftesten sind die Trialkylamine, in denen jeder Alkylrest vorzugsweise 3 bis etwa 12 Kohlenstoffatome enthält. Bevorzugt wird die letztgenannte Klasse von Aminen, weil sie die stärkste geschwindigkeitserhöhende Wirkung haben, die Gelbildung am stärksten unterdrücken, die stärkste Erhöhung des Qucllindex des restlichen Gels bewirken und den geringsten Einfluß auf den Endumsatz haben. Während das Amin und/oder der Äther als »modifizierende Mittel« bezeichnet wurden, unterscheiden sich diese Stoffe von den in der freiradikalischen Polymerisation verwendeten modifizierenden Mercaptanen darin, daß das Amin und der Äther im Gegensatz zu den Mercaptanen das Molekulargewicht nicht senken, sondern erhöhen. Stark bevorzugt werden von den AIu- Λ miniumtrialkylen beispielsweise Trimethylaluminium, > Triäthylaluminium, Tripropylaluminium, Tri-n-butylaluminium, Triisobutylaluminium, Trioctylaluminium, Tri-(2-äthylhexyl)-aluminium und Tridodecylaluminium. The tertiary amines, which are free from active hydrogen atoms, and the Λ simpler, low molecular weight amines, as they are used in 'lower levels appear to be more effective and more readily available in pure form are most preferred. For example, aliphatic amines are preferably used in which each alkyl hydrocarbon radical contains 2 to about 12 carbon atoms. Most advantageous are the trialkylamines, in which each alkyl radical preferably contains from 3 to about 12 carbon atoms. The last-mentioned class of amines is preferred because they have the strongest rate-increasing effect, suppress gel formation most strongly, bring about the greatest increase in the swelling index of the remaining gel and have the least influence on the final conversion. While the amine and / or the ether were referred to as "modifying agents", these substances differ from the modifying mercaptans used in free radical polymerization in that the amine and the ether, in contrast to the mercaptans, do not lower the molecular weight but increase it. Highly preferred miniumtrialkylen of the AIu- Λ, for example, trimethylaluminum,> triethylaluminum, tripropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, trioctylaluminum, tri (2-ethylhexyl) aluminum and tridodecylaluminum.
Als Titantetrahalogenid zur Herstellung der mit Amin aktivierten Katalysatoren kann Titantetrachlorid, Titantetrabromid, Titantetrajodid oder.Titantetrafluorid verwendet werden. Das Tetrachlorid und Tetrabromid sind ähnliche in bezug auf die Aktivität, während das Jodid und Fluorid bisweilen weniger aktive Katalysatoren hervorbringen. Mit dem Tetrajodid wird unter milden Bedingungen ein vollständig löslicher (homogener) Katalysator erhalten.Titanium tetrachloride, Titanium tetrabromide, titanium tetraiodide or titanium tetrafluoride be used. The tetrachloride and tetrabromide are similar in terms of activity, while the iodide and fluoride sometimes produce less active catalysts. With the tetraiodide a completely soluble (homogeneous) catalyst is obtained under mild conditions.
Als Lösungs- und Verdünnungsmittel eignet sich jeder inerte Kohlenwasserstoff, der bei den gewünschten Arbeitstemperaturen flüssig ist oder verflüssigt werden kann. Ein solches Medium muß inert sein, d. h. einen niedrigen Gehalt an Stoffen aufweisen, die mit dem Katalysator und den katalysatorbildenden Bestandteilen oder mit dem Monomeren reagieren, eine Komplcxverbindung bilden oder sich in anderer Weise damit verbinden können. Bevorzugt als inerte Stoffe werden die aliphatischen, aromatischen und cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Gehalt an Sauerstoff, Wasser und aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen, wie Alkoholen. Säuren und acetylenischen Kohlenwasserstoffen. Vorzugsweise werden als Lösungsmittel die einfachen. d. h. die aromatischen Kohlenwasserstoffe mit bis zu 9 C-Atomen und die flüchtigeren, d.h. die unter etwa 15O0C siedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffe mit 3 oder mehr C-Atomen pro Molekül verwendet, wie beispielsweise Propan, h-Butan, Isobutan,Any inert hydrocarbon which is liquid or can be liquefied at the desired working temperatures is suitable as a solvent and diluent. Such a medium must be inert, ie have a low content of substances which can react with the catalyst and the catalyst-forming constituents or with the monomers, form a complex compound or combine with them in some other way. Preferred inert substances are the aliphatic, aromatic and cycloaliphatic hydrocarbons with a low content of oxygen, water and active hydrogen-containing compounds, such as alcohols. Acids and acetylenic hydrocarbons. The simple solvents are preferred. that is, the aromatic hydrocarbons having up to 9 C atoms, and the more volatile, ie the boiling below about 15O 0 C aliphatic hydrocarbons having 3 or more carbon atoms per molecule is used, such as propane, h-butane, isobutane,
ίο Pentan, Buten-(l), Buten-(2), Hexan, Heptan oder Isooctan. Am vorteilhaftesten sind aliphatische Kohlenwasserstoffe und deren Gemische, die bei Drucken .unter etwa 8 kg/cm2 im Bereich von -10 bis +50 C sieden. Beispiele hierfür sind η-Butan, Isobutan, Buten-(l), Buten-(2), Pentan und Gemische dieser und/oder anderer Kohlenwasserstoffe. Das Verdünnungsmittel erhöht die Dünnflüssigkeit der Reaktionsgemische. Für annehmbare Viskositäten im praktischen Betrieb wird allgemein vorzugsweise mit einerίο Pentane, butene- (1), butene- (2), hexane, heptane or isooctane. Most advantageous are aliphatic hydrocarbons and mixtures thereof, which boil at pressures below about 8 kg / cm 2 in the range from -10 to +50 C. Examples are η-butane, isobutane, butene- (1), butene- (2), pentane and mixtures of these and / or other hydrocarbons. The diluent increases the fluidity of the reaction mixtures. For acceptable viscosities in practical operation, it is generally preferred to use a
ίο Verdünnungsmittelmenge von 50 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtgemisch, gearbeitet. Noch vorteilhafter sind Verdünnungsmittelmengen von 70 bis 95 Gewichtsprozent der Mischung.ίο amount of diluent of 50 percent by weight, based on the total mixture, worked. Diluent amounts of 70 to are even more advantageous 95 percent by weight of the mixture.
Die Reaktion kann bei beliebiger Temperatur zwischen etwa —70 und +80'C durchgeführt werden. Vorzugsweise werden Reaktionstemperaturen von — 10 bis + 70" C angewendet. Die niedrigeren Temperaturen erfordern höhere Katalysatonnengen, scheinen jedoch ein höheres Molekulargewicht und eine regelmäßigere Polymerstruktur zu begünstigen, während höhere Temperaturen die Reaktion beschleunigen und weniger Katalysator erfordern, es aber schwierig machen, ein hohes Molekulargewicht zu erzielen, ohne die Katalysatorkonzentrationen auf einen Punkt zu verringern, an dem hohe Reinheit des Lösungsmittels und Monomeren und große Sorgfalt erforderlich werden, um Reproduzierbarkeit zu erreichen. Aus diesem Grunde wird vorzugsweise bei einer Reaktionstemperatur zwischen etwa —10 und +70'C, ins- besondere zwischen —10 und + 60u C, gearbeitet.The reaction can be carried out at any temperature between about -70 and + 80'C. Preferably reaction temperatures of -10 to + 70 "C are used. The lower temperatures require higher amounts of catalyst, but appear to favor a higher molecular weight and a more regular polymer structure, while higher temperatures accelerate the reaction and require less catalyst, but make it difficult to obtain a high one To achieve molecular weight without lowering the catalyst concentrations to a point where high purity of the solvent and monomer and great care are required to achieve reproducibility. For this reason, a reaction temperature between about -10 and + 70 ° C is preferred. in particular between -10 and + 60 C u worked.
Wenn Isoprenpolymere mit gegebener stereospezifischer Struktur gewünscht werden, muß das Ti/Al-Molverhältnis enger beschränkt werden. Wird beispielsweise die Herstellung eines Polyisoprens mit ausschließlicher cis-I,4-Struktur, d. h. ein Homopolymeres von Isopren, in dem 90 oder mehr als 90% der Isopreneinheiten Kopf-an-Schwanz-cis-1,4-verknüpft sind, gewünscht, muß das Ti/Al-Molverhältnis des Katalysators zwischen etwa 0,5:1 und etwa 1,5:1 liegen. Innerhalb des letztgenannten Bereichs werden mit steigendem Ti/Al-Verhältnis die Reaktionsgeschwindigkeiten niedriger, jedoch werden hohe Umsätze bei längeren Reaktionszeiten erzielt. Mit einer Veränderung des Ti/Al-Molverhältnisses im Katalysator werden weitere Veränderungen festgestellt, beispielsweise Änderungen im Gelgehalt oder Molekulargewicht. Demzufolge werden gewöhnlich Katalysatorverhältnisse zwischen etwa 0,75:1 und 1 :1 ganz besonders von etwa 0,80:1 bis 0,95 :1 verwendet, wobeiIf isoprene polymers with a given stereospecific structure are desired, the Ti / Al molar ratio must be be restricted more closely. For example, the production of a polyisoprene is made with exclusive cis-1,4 structure, d. H. a homopolymer of isoprene in which 90 or more than 90% of the isoprene units are head-to-tail cis-1,4-linked are desired, the Ti / Al molar ratio must be of the catalyst between about 0.5: 1 and about 1.5: 1 lie. The reaction rates become within the latter range as the Ti / Al ratio increases lower, but high conversions are achieved with longer reaction times. With a Change in the Ti / Al molar ratio in the catalyst other changes are noted, such as changes in gel content or molecular weight. As a result, catalyst ratios between about 0.75: 1 and 1: 1 tend to be particularly useful from about 0.80: 1 to 0.95: 1 used, where
f>o das Amin die Anwendung höherer Verhältnisse ermöglicht, ohne daß der Gelgehalt steigt und die Reaktion zum Erliegen kommt. Wenn ein Polyisopren mit praktisch ausschließlicher, trans-1,4-Struktur, d. h. mit wenigstens 90% trans-1,4 hergestellt werden soll, sind Katalysatoren mit Ti/Al-Verhältnissen zwischen etwa 1,5: I und 3:1 zu verwenden. Die Anwesenheit unterschiedlicher Mengen Wasser, Alkohol und anderer Verunreinigungen macht sich jedoch manchmalf> o the amine enables higher ratios to be used, without the gel content increasing and the reaction coming to a standstill. If a polyisoprene with a practically exclusive, trans-1,4 structure, i.e. H. to be produced with at least 90% trans-1,4 are catalysts with Ti / Al ratios between about 1.5: I and 3: 1 to use. The presence of varying amounts of water, alcohol and others However, contamination sometimes makes itself felt
daran bemerkbar, daß die Polymerisationsreaktion so verläuft, als ob eine Verschiebung.des Ti/Al-Verhältnisses eingetreten wäre. Die aus Titantetrajodid hergestellten homogenen Katalysatoren sind gegenüber dem Ti/Al-Verhältnis empfindlicher. .noticeable from the fact that the polymerization reaction proceeds as if a shift in the Ti / Al ratio would have occurred. The homogeneous catalysts made from titanium tetraiodide are opposite more sensitive to the Ti / Al ratio. .
Der Gesamtkatalysatoranteil, d. h. alle Bestandteile insgesamt außer Amin und/oder Äther, kann erheblich — weitgehend in Abhängigkeit von der Reinheit der Lösungsmittel, Verdünnungsmittel und Monomeren — variiert werden. Bereits etwa 0,1 bis 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Monomereh, können Polymerisation bewirken, wenn besondere Sorgfalt darauf verwandt wird, den Reaktor zu trocknen und die Lösungsmittel und Monomeren zu trocknen und zu" reinigen. Ausreichend sind im allgemeinen etwa 0,2. bis 10 Gewichtsprozent Gesamtkatalysator, bezogen auf Monomere. Besser läßt sich die Katalysatorkonzentration in Millimol jedes Bestandteils pro Liter Reaktionsgemisch ausdrücken. Auf dieser Basis können etwa je 0,5 bis 50 Millimol Titan- und Aluminiumkomponente pro Liter Gemisch verwendet werden. Vorteilhafter ist der Bereich von etwa 1 bis 50 Millimol jedes Bestandteils. Selbstverständlich sind die vorstehend genannten Mengenbereiche mit den obengenannten. Ti/AI-MoIvcrhältnisscn anzuwenden. .Der Anteil des Amins, der im Rahmen der Erfindung erforderlich ist, kann je nach den gewünschten Ergebnissen stark unterschiedlich sein. Im allgemeinen ist der Aminanteil, der sich als vorteilhaft erweist, sehr gering. Bereits etwa 0,0! MoI Amin pro MoI Aluminium im Katalysator macht sich in verstärkter Heftigkeil der Polymerisationsreaktion bemerkbar. Mit steigendem Aminanlcil sind erhöhte Reaktionsgeschwindigkeiten, verringerte Gelgehalte und höhere Molekulargewichte der Polymeren festzustellen, bis der Aminanteil etwa 0.5 bis 1,0 Mol pro Mol Aluminium im Katalysator erreicht hat. Im Bereich von etwa 0,75 bis 1,5 Mol/Mol Aluminium wird jedoch zuweilen festgestellt, daß die Polymerisationsreaktion sehr schnell einsetzt und die Geschwindigkeit nach einer heftigen Anfangsperiode auf einen viel niedrigeren Wert abzufallen pflegt. Bei Mengen über 1,5 Mol/Mol Aluminium wird es schwierig, eine wirtschaftliche Produktausbeute zu erzielen. Eine heftige beginnende Reaktion kann in einem auf Polymere mit niedrigem Polymerisationsgrad gerichteten, kontinuierlich betriebenen Verfahren vorteilhaft sein. Vorzugsweise werden jedoch etwa 0.05 bis etwa 0,75 Mol Amin/Mol Aluminium verwendet. Durch geeignete Wahl des Katalysatorverhältnisses und Aminanteils wurden Reaktionen erzielt, die in 30 bis 60 Minuten abgeschlossen waren.The total amount of catalyst, i.e. H. all components total except amine and / or ether, can be significant - largely depending on the purity of the Solvents, diluents and monomers - can be varied. Already about 0.1 to 0.2 percent by weight, based on the monomersh, can cause polymerization if special care is taken is used to dry the reactor and to dry and remove the solvents and monomers " to clean. Generally about 0.2 is sufficient. up to 10 percent by weight total catalyst, based on on monomers. Better the catalyst concentration in millimoles of each ingredient per Express liter of reaction mixture. On this basis, about 0.5 to 50 millimoles each of titanium and aluminum components can be used can be used per liter of mixture. The range from about 1 to is more advantageous 50 millimoles of each ingredient. Of course, the above-mentioned quantity ranges are compatible with mentioned above. Ti / Al MoIvriatnisscn apply. .The proportion of the amine that is required in the context of the invention, depending on the desired Results can be very different. In general is the proportion of amine that proves to be advantageous, very low. Already about 0.0! MoI amine per MoI aluminum in the catalyst makes itself stronger Violent wedge of the polymerization reaction noticeable. With an increasing amount of aminine, increased reaction rates decreased gel contents and higher molecular weights of the polymers until the amine content has reached about 0.5 to 1.0 mol per mol of aluminum in the catalyst. In the range of about However, 0.75 to 1.5 moles / mole of aluminum is sometimes found to cause the polymerization reaction starts very quickly and the speed after a violent initial period to a much lower one Value tends to decline. At amounts above 1.5 moles / mole aluminum, it becomes difficult to obtain an economical one To achieve product yield. A violent incipient reaction can occur in one on polymers Continuously operated processes directed at a low degree of polymerization are advantageous. Preferably however, from about 0.05 to about 0.75 moles of amine / mole of aluminum are used. Through suitable Choice of catalyst ratio and proportion of amine, reactions were achieved that took 30 to 60 minutes were completed.
Wenn das Amin mit einem modifizierenden Äther verwendet wird, der in diesem Fall als hauptsächliches modifizierendes Mittel zur Verringerung des Gelgehalts und Erhöhung des Molekulargewichts dient, können kleinere Aminmerigen verwendet werden. Etwa 0,03 bis etwa 0.5 MoI Amin pro Mol Aluminium im Katalysator sind gewöhnlich ausreichend Tür diesen Zweck. ■If the amine is used with a modifying ether, which in this case is the main one modifying agent is used to reduce the gel content and increase the molecular weight, smaller amounts of amine can be used. About 0.03 to about 0.5 mol of amine per mole of aluminum in the catalyst is usually sufficient this purpose. ■
Die Menge des nicht polymerisicrbaren modifizierenden Äthers bei dessen Verwendung in Verbindung mit einem aktivierenden Amin ist ebenfalls sehr gering. Gewöhnlich machen sich bereits 0.(K)Ol bis 0,001 Mol Äther pro. Mol Aluminium im Kataljsator durch verringerte Gelgehalle und erhöhte Molekulargewichte bemerkbar. ,Mit höher werdendem Ätheranteil wir die 'Modifikation stärker (gesenkter Gelgehalt, erhöhtes Molekulargewicht). Bei etwa 0,3 MoI Äther pro Mol Aluminium ist in einigen Fällen eine starke Hemmung der Reaktion festzustellen, und oberhalb von etwa 0,8 Mol Äther pro, Mol Aluminium im Katalaysator ist es nicht immer möglich, annehmbare Reaktionsgeschwindigkeiten zu erzielen. Da das Amin einen starken aktivierenden Effekt hat, sind Äthermengen zwischen etwa 0,02 und etwa 0,7 Mol pro Mol Aluminium gewöhnlich ausreichend. Ebenso wie beim Amin werden die besten Ergebnisse mit dem modifizierenden Äther erhalten, wenn der Äther mit der Aluminiumverbindung zusammengegeben wird, bevor die letztere mit der Titankomponente zusammengebracht wird.The amount of the non-polymerizable modifying agent Ether when used in conjunction with an activating amine is also used very low. Usually 0. (K) oil to 0.001 mole of ether is made per. Mole of aluminum in the catalyst noticeable through reduced gel content and increased molecular weights. , With increasing The ether component becomes stronger (reduced gel content, increased molecular weight). at about 0.3 mol of ether per mol of aluminum, a strong inhibition of the reaction can be observed in some cases, and above about 0.8 moles of ether per, mole of aluminum in the catalyst it is not always possible to achieve acceptable reaction rates. Since the amine is a strong activating agent Has an effect, amounts of ether between about 0.02 and about 0.7 moles per mole of aluminum are common sufficient. As with the amine, the best results will be with the modifying ether obtained when the ether with the aluminum compound is combined before the latter is brought together with the titanium component.
Der modifizierende Äther darf nicht polymerisierbar sein, d.h., er muß frei von I-olefinischen CH2=C Gruppen sein. Geeignete Äther sind die aliphatischen Äther, die aromatischen Äther, die gemischten aliphatisch-aromatischen Äther sowie die verschiedenen Typen von cyclischen Äthern. So eignen sich beispielsweise aliphatische Äther, wie Dimetliyläther, Diäthyläthcr, Dipropyläther, Di-n-butyläthcr. Methy 1-n-bulyläther. Diisoamyläther, Di-n-hexyläther, Di-(chlormethyl)-ätlier, Di-(/y-chloräthyI)-diphenyläther, Diphe- ♦ nylätlicr. Anisol, Styroloxyd. Butadicnmonoxyd, Furan. Tetrahydrofuran oder Äthylenoxyd und seine Kondensate.The modifying ether must not be polymerizable, ie it must be free from I-olefinic CH 2 = C groups. Suitable ethers are the aliphatic ethers, the aromatic ethers, the mixed aliphatic-aromatic ethers and the various types of cyclic ethers. For example, aliphatic ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, di-n-butyl ether are suitable. Methyl 1-n-bulyl ether. Diisoamyl ether, di-n-hexyl ether, di- (chloromethyl) -ätlier, Di- (/ y-chloroethyI) -diphenylether, Diphe- ♦ nylätlicr. Anisole, styrene oxide. Butadicnmonoxide, furan. Tetrahydrofuran or ethylene oxide and its condensates.
Die vorteilhaftesten Äther zur Verwendung als modifizierende Mittel sind die hochmolekularen kondensierten Äthylenoxyde, die hergestellt werden durch Mischkondensation von Äthylenoxyd mit einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung, wie Phenol, einem Alkohol, einer Carbonsäure oder einem primären oder sekundären Amin, unter Bildung eines Kondensats mit einem Molekulargewicht von mehr als etwa 4(K). vorzugsweise von mehr als etwa 700. Diese Kondensate haben wesentlich geringere hemmende Effekte und dennoch betonte modifizierende Effekte. Als geeignet für das Verfahren gemäß der Erfindung erwiesen sich die handelsüblichen Produkte dieser Art mit Molekulargewichten von 400 bis 1500 oder mehr.The most beneficial ethers for use as modifying agents are the high molecular weight condensed ones Ethylene oxides, which are produced by co-condensation of ethylene oxide with an active one Hydrogen-containing compound such as phenol, an alcohol, a carboxylic acid or a primary or secondary amine, with the formation of a condensate with a molecular weight greater than than about 4 (K). preferably more than about 700. These condensates have significantly lower inhibitory properties Effects and yet emphasized modifying effects. As suitable for the method according to Invention, the commercial products of this type with molecular weights from 400 to 1500 have been found or more.
Bei der Herstellung des Reaktionsgemisches ist sorgfältig darauf zu achten, daß jederzeit eine inerte Atmosphäre über den luftempfindlichen Stoffen gehalten wird, bis die Polymerisationsreaktion bis zum gewünschten Punkt fortgeschritten und der Katalysator durch Behandlung mit einer genügenden Menge eines den Katalysator vernichtenden Mittels, z. B. einem Alkohol, Aceton, einer Carbonsäure, desoxydiertem Wasser, komplexbildendcn Mitteln, Aminen (große Mengen) und anderen aktiven Wasserstoff enthaltenden Stoffen, die die katalytische Aktivität zu zerstören und das Gemisch gegenüber Sauerstoff unempfindlich zu machen vermögen, deaktiviert worden ist. Durch Kontakt mit Sauerstoff in Gegenwart des aktiven Katalysators wird das ungesättigte Dienpolymere abgebaut. Die Zerstörung oder Deaktivierung des Katalysators wird gewöhnlich durchgeführt, indem ein Überschuß des Reagenz unter inerter Atmosphäre dem Gemisch zugegeben wird.When preparing the reaction mixture, care must be taken to ensure that an inert Atmosphere is maintained above the air-sensitive materials until the polymerization reaction takes place until the desired point and the catalyst by treating with a sufficient amount a catalyst killing agent, e.g. B. an alcohol, acetone, a carboxylic acid, deoxidized Water, complexing agents, amines (large amounts) and other active hydrogen containing substances that destroy the catalytic activity and the mixture towards oxygen able to make insensitive has been deactivated. By contact with oxygen in the presence the active catalyst degrades the unsaturated diene polymer. The destruction or deactivation of the catalyst is usually carried out by adding an excess of the reagent under inert Atmosphere is added to the mixture.
Das deaktivierte Reaktionsgemisch kann dann, falls gewünscht, der Luft ausgesetzt und weiterbehandelt werden, um das PolymcrproduKt von etwaigen restlichen nicht umgesetzten Monomeren, vom Lösungs- oder Verdünnungsmittel und von Kalalysatoriestcn abzutrennen. Wenn ein im Verdünnungsmittel'lösliches Polymerisat anfallt, ,kann das Reaktionsge-The deactivated reaction mixture can then, if desired, be exposed to the air and treated further to remove the polymer product from any remaining unreacted monomers, from the solvent or diluent and from Kalalysatoriestcn to separate. If one is soluble in the diluent Polymer is obtained, the reaction
misch mit Alkohol, Aceton oder Wasser behandelt werden, um gleichzeitig den Katalysator zu zerstören und die Katalysatorreste zu extrahieren. Wenn genügend Alkohol oder Aceton in der letztgenannten Behandlung verwendet wird, findet gewöhnlich gleichzeitig die Ausfällung des gelösten Polymeren statt. Nach der Entfernung des Katalysators kann das verbleibende Gemisch in Gegenwart von Wasser destilliert werden, um das Polymere als in Wasser suspendierter Krümel abzuscheiden. Gewöhnlich Wird ein Antioxydans in einer Stufe vor der Endtrocknungmixed with alcohol, acetone or water to destroy the catalyst at the same time and extract the catalyst residues. If there is enough alcohol or acetone in the latter Treatment is used, the precipitation of the dissolved polymer usually takes place at the same time. After the catalyst has been removed, the remaining mixture can be distilled in the presence of water to deposit the polymer as a crumb suspended in water. Usually becomes a Antioxidant in one stage before final drying
in das Polymere eingearbeitet. Die Trocknung des Polymeren bei Temperaturen bis zu 100° C kann in einem Luft- oder Vakuumofen vorgenommen werden.incorporated into the polymer. The drying of the polymer at temperatures up to 100 ° C can be carried out in an air or vacuum oven.
Isopren wird mit feintetligem metallischem Natrium und dann mit Molekularsieben behandelt und unmittelbar vor dem Einsatz in die Polymerisation destilliert. Die Polymerisation wird mit Tri-n-butylto amin als Aktivator durchgeführt. Der Reaktionsansatz enthält folgende Bestandteile (in Gewichtstcilen):Isoprene is made with fine metallic sodium and then treated with molecular sieves and immediately before use in the polymerization distilled. The polymerization is with tri-n-butylto amine carried out as an activator. The reaction mixture contains the following components (in parts by weight):
Versuchattempt
Isopren Isoprene
η-Butan (mit Molekularsieben gereinigt) ...η-butane (cleaned with molecular sieves) ...
Triisobutylaluminium Triisobutyl aluminum
Tri-n-butylamin Tri-n-butylamine
Titantctrachlorid Titanium trachloride
Ti/Al-Verhältnis Ti / Al ratio
100100
525 3,25 0525 3.25 0
2,80 0,9:1 1002.80 0.9: 1 100
525
3,25
0,20
2,80
0,9:1525
3.25
0.20
2.80
0.9: 1
100100
525
3,25
030
2,80
0,9:1525
3.25
030
2.80
0.9: 1
100100
525
3,25
0,40
2,80525
3.25
0.40
2.80
: 0,9:1: 0.9: 1
I η jedem Fall wird dasReaktionsgefäßgut getrocknet und sorgfältig mit trockenem Stickstoff gespült. Hiernach wird das η-Butan, dann die Aluniiniumverbindung und das Amin und, nach dem das Gemisch eine Weile gerührt wurde, -zuletzt die Titanverbindung und das Isopren in das mit Stickstoff gefüllte Reaktionsgcfäß eingeführt. In den mit Amin aktivierten Versuchen setzt innerhalb sehr kurzer Zeit die Reaktion ein. erkennbar am Auftreten von Butaniückfluß in dem auf das Reaktionsgefäß aufgesetzten Kühler. Im Vergleichsversuch 1 dagegen beginnt die Reaktion erst etwa 1 Stunde nach dem Einsatz. Sie entwickelt sich bis zu einer steten Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 10% pro Stunde und geht in dieser Weise weiter vonstatten, bis sie in etwa 20 Stunden bei einer Temperatur von 1 bis 2 C praktisch vollendet ist (bei einem Umsatz von 90% oder mehr). In den Versuchen 2 bis 4 dagegen setzt die Reaktion nicht nur innerhalb von wenigen Minuten ein, sondern verläuft so schnell, daß die durchschnittliche Reaktionsgeschwindigkeit 80% pro Stunde beträgt. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengestellt.In each case, the reaction vessel is dried well and purged carefully with dry nitrogen. It then becomes the η-butane, then the aluminum compound and the amine and, after the mixture has been stirred for a while, - lastly the titanium compound and the isoprene in the nitrogen-filled reaction vessel introduced. In the experiments activated with amine, the reaction sets in within a very short time one. recognizable by the occurrence of butane reflux in the condenser placed on the reaction vessel. In comparison experiment 1, on the other hand, the reaction does not begin until about 1 hour after use. You developed up to a steady average speed of around 10% per hour and goes in that way continue until it is practically complete in about 20 hours at a temperature of 1 to 2 C. (at a conversion of 90% or more). In experiments 2 to 4, on the other hand, the reaction does not just continue within a few minutes, but runs so fast that the average reaction rate 80% per hour. The results are summarized below.
Teile pro 100 Teile
IsoprenTri-n-butylamine,
Parts per 100 parts
Isoprene
Reaktions
geschwindigkeit
%.'hAverage
Reaction
speed
%.'H
ViskositätMooney
viscosity
<>.
ΌGel content
<>.
Ό
in verdünnter
Lösungviscosity
in diluted
solution
2
3
41
2
3
4th
0,2
0,3
0,40 (comparison
0.2
0.3
0.4
. 80
80
80K)
. 80
80
80
78
70
67'80
78
70
67 '
30
29
2842
30th
29
28
65 ■·■-
65
7036 ,. .
65 ■ · ■ -
65
70
3,86
3,75
3,533.9
3.86
3.75
3.53
In jedem Fall wird eine dünnflüssige Aufschlämmung von in η-Butan schwimmenden, etwas gelatinösen Polymerteilchen erhalten. Die Aufschlämniungen weiden in jedem Fall in ein mit Stickstoff abgedecktes Gefäß gegeben, das etwa 5 Volumprozent Methanol, bezogen auf die Aufschlämmung, enthält. Das erhaltene Gemisch wird genügend länge bewegt, um gute Berührung sicherzustellen. Dann wird eine geringe Wassermenge (5 bis 10 Volumprozent, bezogen auf Methanol) zugegeben und die Mischung so lange bewegt, daß Extraktion des Alkohols aus der Kohlcnwasserstoffphase gewährleistet ist. Nach Stehenlassen bilden sich zwei Schichten, eine obere Kohlenwasserstoffschicht und eine untere wäßrige Alkoholschicht, die die Katalysatorreste enthält. Die untere Schicht wird abgezogen und der Aufschlämmung ein gleiches Wasservolumen zugegeben, der Rührer angestellt und die Mischung gerührt, um gute Extraktion des restlichen Alkohols aus der.Kohlenwasserstoffschicht zu gewährleisten. Anschließend wird die Mischung stehengelassen' und die ι untere Wasserschicht abge-• zogen. Die Kohlenwasserstoffschicht wird noch zweimal auf diese Weise mit klarem Wasser gewaschen.In any case, a thin slurry of η-butane floating, somewhat gelatinous Polymer particles obtained. In any case, the slurries are fed with nitrogen given a covered vessel containing about 5 percent by volume of methanol based on the slurry. The resulting mixture is agitated enough to ensure good contact. Then a minor one Amount of water (5 to 10 percent by volume, based on methanol) added and the mixture as long moves that extraction of the alcohol from the hydrocarbon phase is guaranteed. After standing, two layers form, an upper hydrocarbon layer and a lower aqueous alcohol layer containing the catalyst residues. The lower layer is drawn off and an equal volume of water is added to the slurry, and the stirrer is turned on and stir the mixture to ensure good extraction of the residual alcohol from the hydrocarbon layer to guarantee. The mixture is then left to stand and the lower layer of water is removed pulled. The hydrocarbon layer is washed twice more in this way with clear water.
Erhalten wird eine fast klare, alkoholfreie Aufschlämmung, von Polymerisat in Butan. Nun wird eine Lösung bzw. Dispersion zugesetzt, die pro 100 Teile Polymerisat 0.5 Gewichtsteile symmetrisches Di-//-naphthyl-p-phenylendiamin und 0,25 Gewichtsteile Diphenyl-p-phenylendiamin enthält. Dann wird ein gleiches Volumen Wasser zugegeben und das Butan bei 60 bis 100 C abdestilliert, wobei eine praktisch butanfreie wäßrige Aufschlämmung von festen, kleinen Krümeln erhalten wird. Die Aufschlämmung wird heiß filtriert (50 bis 60'C oder höher) und der Filterkuchen auf einen Walzenmischer gegeben, wo er unter gleichzeitigem Waschen zu Fellen ausgewalzt wird, die in einem Vakuumofen getrocknet werden. Die Infrarotuntersuchung der in den vier Versuchen erhaltenen Polymeren ergibt, daß ihr cis-1.4-Antcil über 90% liegt. Aus den obigen Werten geht hervor, daß das Verhältnis zwischen Mooney-Viskosität und Molekulargewicht (Viskosität in verdünnter liisung)An almost clear, alcohol-free slurry is obtained, of polymer in butane. A solution or dispersion is then added, per 100 parts Polymer 0.5 part by weight of symmetrical di - // - naphthyl-p-phenylenediamine and contains 0.25 parts by weight of diphenyl-p-phenylenediamine. Then a the same volume of water was added and the butane was distilled off at 60 to 100 C, with a practically butane-free aqueous slurry of solid, small crumbs is obtained. The slurry will filtered hot (50 to 60'C or higher) and the filter cake put on a roller mixer, where it is rolled out into pelts while washing at the same time that will be dried in a vacuum oven. The infrared investigation of the four experiments obtained polymers shows that their cis-1,4-Antcil is over 90%. From the above values it follows that that the relationship between Mooney viscosity and molecular weight (viscosity in dilute solution)
inn π J ι en inn π J ι en
durch die Anwesenheit verändert Wird.Is changed by presence.
des Amins nur sehr wenigvery little of the amine
Ein handelsübliches Antioxydans, das durch Kondensation von Diphenylamin mit Aceton hergestelltA commercially available antioxidant made by the condensation of diphenylamine with acetone
1010
wird und etwa 25% nicht umgesetztes Amin enthält, dient als Aktivator in der Polymerisation von Isopren in η-Butan (analysenrein, mit Molekularsieben behandelt). Die Polymerisation wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise mit dem gleichen Katalysatorsystem durchgeführt. Folgende Stoffe werden eingesetzt: and contains about 25% unreacted amine, serves as an activator in the polymerization of isoprene in η-butane (analytically pure, treated with molecular sieves). The polymerization is based on that in Example 1 described manner carried out with the same catalyst system. The following substances are used:
η-Butan, g. η-butane, g.
Isopren, g Isoprene, g
• Triisobutylaluminium, cm3 • Triisobutyl aluminum, cm 3
TiCl4, cm3 TiCl 4 , cm 3
Molverhältnis Ti/AI Molar ratio Ti / Al
Antioxydans, g Antioxidant, g
MolverhältnisMolar ratio
Antioxydans zu C5 Antioxidant to C 5
Antioxydans zu Al Antioxidant to Al
Antioxydans zu Ti Antioxidant to Ti
Ti/Al :.Ti / Al:.
Temperatur, c C Temperature, c C
Umsatz, % Sales volume, %
Mooney-Viskosität Mooney viscosity
Gelgehalt, % Gel content,%
Quellindex Source index
Viskosität in verdünnter LösungViscosity in dilute solution
In diesem Beispiel schien die Hemmung durch das Amin sehr stark zu sein, wenn mehr als 1 Mol Antioxydans pro Mol Aluminium verwendet wird. Dieses modifizierte Diphenylamin bewirkt jedoch eine starke Unterdrückung der Gelbildung und hat eine betonteIn this example, the amine inhibition appeared to be very strong when more than 1 mole of antioxidant is used per mole of aluminum. However, this modified diphenylamine has a strong effect Suppression of gel formation and has a stressed
Neigung zur Erhöhung des Molekulargewichts trotz seiner fraglichen Zusammensetzung und Reinheit. Auch hier ergibt die Infrarotuiitersuchung, daß bei allen Polymeren der cis-1,4-Antcil über 90% liegt.Tendency to increase molecular weight in spite of its questionable composition and purity. Here, too, the infrared investigation shows that in all polymers the cis-1,4-proportion over 90% located.
Es wird auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gearbeitet, jedoch wird Tri-n-amylamin an Stelle des Tri-n-butylamins verwendet. Der Ansatz hat folgende Zusammensetzung:The procedure is the same as in Example 1, but tri-n-amylamine is used in place of the Tri-n-butylamine used. The approach has the following composition:
η-Butan, g η-butane, g
Isopren, cm3 Isoprene, cm 3
Triisobutylaluminium, cmJ Triisobutyl aluminum, cm J
Molverhältnis Ti/Al Molar ratio Ti / Al
Triamylamin, cm3 Triamylamine, cm 3
TiCI4, cm3 TiCl 4 , cm 3
Mol Triamylamin/Mol Al......Moles of triamylamine / moles of Al ......
Endumsatz, % ■ Final sales,% ■
Mooney-Viskosität Mooney viscosity
Gelgehalt,% Gel content,%
Viskosität in verdünnter Lösung VersuchViscosity in dilute solution test
I (Vergldchsvcrsuch) I (comparison)
286 80 2,25 0,9:286 80 2.25 0.9:
0,88 0.88
.75,5 47.75.5 47
28 ;28;
2,952.95
Aus den vorstehenden Werten ist ersichtlich, dal.) Triamylamin aktiviert (s. höhere Umsätze) und den Gelgehalt senkt. Nach dem Infrarotspektrum der Polymeren handelt es sich um Polyisoprene mit ausschließlicher cis-1,4-Struktur.From the above values it can be seen that) triamylamine activates (see higher conversions) and the Lowers gel content. According to the infrared spectrum of the polymers, it is polyisoprenes with exclusive cis-1,4 structure.
286286
80 2,25 0,9: 0,1 0,88 0,03680 2.25 0.9: 0.1 0.88 0.036
8989
4343
23 3,07 B e i s ρ i e I 423 3.07 B e i s ρ i e I 4
Der im Beispiel 3 beschriebene Versuch wird wiederholt, wobei jedoch reines Diphenylamin als Aktivator und modifizierendes Mittel verwendet wird.The experiment described in Example 3 is repeated, but using pure diphenylamine as Activator and modifying agent is used.
Der Anteil des Diphenylamins beträgt 0.0525 Mol/Mol Titan. Der Gelgchalt eines in einem Kontroll versuch hergestellten Polyisoprcns beträgt 380Z0, während das aminmodilizierte Polyisopren nur 20% Gel enthält. Die entsprechenden Werte für die Viskosität in verdünnter Lösung betragen 3,32 bzw. 4,61. Die Reaktion setzte sehr leicht ein und verlief sehr schnell währendThe proportion of diphenylamine is 0.0525 mol / mol of titanium. The gel content of a polyisoprene produced in a control experiment is 38 0 Z 0 , while the amine-modified polyisoprene contains only 20% gel. The corresponding values for the viscosity in dilute solution are 3.32 and 4.61, respectively. The reaction started very easily and proceeded very quickly during
der ersten Stunden. Der Endumsatz (50% gegenüber 70% beim Vergleichsversuch) ist niedriger.the first hours. The final conversion (50% compared to 70% in the comparative experiment) is lower.
In der wie in den Beispielen 3 und 4 durchgeführten Polymeriation wird Triphenylamin als Amin verwendet. Folgende Ergebnisse werden erhalten:In the polymerization carried out as in Examples 3 and 4, triphenylamine is used as the amine. The following results are obtained:
Triphenylamin, g ..- Triphenylamine, g ..-
Mol/Mol Al Mole / mole Al
Umsatz, % Sales volume, %
Mooney-Viskosität Mooney viscosity
Gelgehalt, 0In Gel content, 0 I n
Viskosität in verdünnter LösungViscosity in dilute solution
Selbst die in den vorstehenden Versuchen wendeten sehr geringen Mengen ergaben etwas höhere Reaktionsgeschwindigkeiten und etwas höhere Werte für die Viskosität in verdünnter Lösung.Even the very small amounts used in the previous experiments gave somewhat higher amounts Reaction rates and slightly higher values for the viscosity in dilute solution.
B e i s ρ i e 1 6B e i s ρ i e 1 6
Die in den Beispielen 3 bis 5 beschriebenen Versuche werden unter Verwendung von Pyridin als Amin wiederholt. Die mit 0,05 bis 0,58 Mol Pyridin pro Mol Titan erhaltenen Ergebnisse lassen erkennen, daß dieses Ainin die Gelbildung stark unterdrückt.The experiments described in Examples 3 to 5 are carried out using pyridine as the amine repeated. The results obtained with 0.05 to 0.58 moles of pyridine per mole of titanium indicate that this Ainin strongly suppresses gel formation.
In Versuchen, die auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt wurden, wurde Tri-n-butylamin mit einem Äther kombiniert. Als Äther wird ein nichtionogencs oberflächenaktives Mittel verwendet, und zwar ein Kondensat eines Phenols mit Äthylenoxyd, das ein Molekulargewicht von etwa 15(H) hat. Der Äther und das Amin werden dem Lösungsmittel und Triisobutylaluminium zugegeben. Die Mischung wird wenigstens IO Minuten gerührt, bevor das Titantetrachlorid und das Isopren zugegeben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammen mit den zum Vergleich genannten Werten von Beispiel 1 aufgeführt.In experiments carried out in the same manner as in Example 1, tri-n-butylamine combined with an ether. A non-ionic surface-active agent is used as the ether, namely a condensate of a phenol with ethylene oxide, which has a molecular weight of about 15 (H). The ether and the amine are added to the solvent and triisobutylaluminum. The mixture is stirred for at least 10 minutes before the titanium tetrachloride and the isoprene are added. the Results are shown below together with the values of Example 1 given for comparison.
0 (Kontrollversuch) 0 (control attempt)
0,2 (Kontrollversuch) 0.2 (control experiment)
0,3 (Kontrollversuch) 0.3 (control experiment)
0,4 (Kontrollversuch)0.4 (control experiment)
0,2 0.2
0,5 0.5
0,10 0.10
0 (Kontroll versuch) 0 (control attempt)
0,50.5
0,50.5
0,50.5
0,50.5
*) Gewichtsteile pro lOOTeile Monomcres. *) Parts by weight per 100 parts of monomeric cream.
MittlereMedium
Keaktions-Reaction
gcsduvintliiikcitgcsduvintliiikcit
- "ah '- "Ah '
K) 80 80 80 45 32 36 6,2K) 80 80 80 45 32 36 6.2
ViskosiuüMooney
Viscose
(I ·
IiGel content
(I
Ii
in verdünnter
Lösungviscosity
in diluted
solution
Aus diesen Werten geht hervor, daß die geschwindigkeitscrhöhenden Effekte des Amins stark genug sind, um die geschwindigkeitshemmenden Effekte des modifizierenden Äthers auszuschalten. Da die Mooney-Viskosität sich nicht wesentlich änderte, lassen die wesentlich höheren Werte der Viskosität in verdünnter Lösung erkennen, daß Polymere von gleicher Plastizität, aber mit wesentlich höheren Molekulargewichten erhalten wurden. Eine etwa eingetretene Strukturänderung ist zu gering, um mit Infrarotstrahlen entdeckt zu werden. Die Polymeren sind Polyisoprene mit ausschließlicher cis-l,4-Struktur.From these values it can be seen that the speed-increasing Effects of the amine are strong enough to reduce the rate-inhibiting effects of the modifying Turn off ether. Since the Mooney viscosity did not change significantly, the Significantly higher values of the viscosity in dilute solution recognize that polymers of the same Plasticity but with much higher molecular weights were obtained. One that has occurred Structural change is too small to be detected with infrared rays. The polymers are Polyisoprenes with an exclusively cis-1,4 structure.
In Polymerisationen, die auf die vorstehend beschriebene Weise in einem großtechnischen Chargenreaktor durchgerührt wurden, ergab sich, daß bei Reaktionen, die ohne Amin oder Äther durchgeführt werden, die Induktionszeit etwa 1 Stunde und die Reaktionsgeschwindigkeit durchschnittlich etwa 10%/h beträgt. Mit dem Äther allein tritt eine Induktionszeit von etwa 4 Stunden auf, und die anschließende Reaktionsgeschwindigkeit beträgt im Mittel nur 1 bis 2% pro Stunde. Mit dem Amin und/oder Äther dauert die Induktionszeit höchstens einige Minuten, und die durchschnittliche Reaktionsgeschwindigkeit beträgt 5 bis 80% pro Stunde.In polymerizations based on that described above Way in a large-scale batch reactor were stirred, it was found that reactions carried out without amine or ether the induction time about 1 hour and the reaction rate average about 10% / h. With the ether alone there is an induction period of about 4 hours, and the subsequent reaction rate is im Mean only 1 to 2% per hour. With the amine and / or ether, the induction time lasts at most a few minutes, and the average reaction rate is 5 to 80% per hour.
Mehrere andere eis-1,4-PoIyisoprene wurden auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt, wobei ein Amin und Äther sowie Äther allein als modifizierende Mittel verwendet wurden:Several other cis-1,4-polyisoprenes have been identified prepared the manner described above, using an amine and ether as well as ether alone as modifying Funds were used:
Tri-n-butylamin, Gcwichlsteilc
pro 100 Teile Mono·
meres Tri-n-butylamine, weight per 100 parts mono
meres
Äther, Gewichtsteile pro
100Teile Monomeres ...Ether, parts by weight per
100 parts monomer ...
Umsatz, % ·· Sales volume, % ··
Mooney-Viskosität bei 100'Mooney viscosity at 100 '
Gelgehalt, % Gel content,%
Quellindex Source index
Viskosität in verdünnter
Lösung Viscosity in dilute
solution
0.50.5
8484
8585
2323
117117
4,924.92
0.10.1
0.50.5
9292
8484
2222nd
162162
4.734.73
Aus diesen kautschukartigen Polymeren und einem zur Kontrolle verwendeten Pale-Crepe-Naturkautschuk (Viskosität in verdünnter Lösung etwa 9) werden Mischungen wie folgt hergestellt:From these rubber-like polymers and a pale crepe natural rubber used as a control Mixtures are prepared as follows (viscosity in dilute solution about 9):
Kautschuk 100Rubber 100
Stearinsäure 3.0Stearic acid 3.0
Hochabriebfester Ofenruß 40.0Highly abrasion-resistant furnace soot 40.0
ZnO... 5.0ZnO ... 5.0
Phenyl-//-naphlhylamin 1.0Phenyl - // - naphlhylamine 1.0
Bcnzothiazyldisulfid 0.6Benzothiazyl disulfide 0.6
Schwefel 3.0Sulfur 3.0
Die erhaltenen Mischungen werden 30 Minuten bei 145' C in der Form vulkanisiert. Die erhaltenen Platten werden auf ihre physikalischen Eigenschaften nacli ASTM-Standardmethodcn untersucht. Folgende Werte wurden erhalten:The mixtures obtained are vulcanized in the mold at 145 ° C. for 30 minutes. The received Plates are tested for physical properties according to standard ASTM methods. The following Values were obtained:
Zug-Dehnungseigenschaften bei 100 C
Zugfestigkeit, kg/cm2 ..Tensile elongation properties at 100 ° C
Tensile strength, kg / cm 2 ..
rr„l0, kg/cm- rr " l0 , kg / cm-
Dehnung, % Strain, %
Hysteresis, TC Hysteresis, TC
Formänderungsrest im
ZusammendrückungsDeformation rest in
Compression
test test
Ausgangsplastizität
nach Mooney
(ML-212:F) Initial plasticity
according to Mooney
(ML-212 : F)
T5 T 5
T20 T 20
Durometer-HärteDurometer hardness
(vulkanisiert). (vulcanized).
CrCpe-CrCpe-
Natur-Nature-
kuuischukkuuischuk
Aus den vorstehenden Werten ist erkennbar, daß die synthetischen Kautschuke etwas langsamer vulkanisierten und daher nicht so stark ausvulkanisiert wurden. Dies erklärt die etwas höheren Werte für die Hysteresis, den Formänderungsrest und die Dehnung und die niedrigeren Modulwertc und Zugfestigkeilswerte bei 100. Trotzdem sind diese physikalischen Eigenschaften ganz ausgezeichnet und zeigen deutlich, daß die Kautschuke der besten Sorte von Crepe-Naturkautschuk praktisch gleichwertig und etwas besser sind als einige der niederen Handelssorten des Naturkautschuks. Es ist zu erwarten, daß durch entsprechende Zusammenstellung der Mischungen die Unterschiede in den obengenannten Eigenschaften erheblich kleiner würden.It can be seen from the above values that the synthetic rubbers vulcanized somewhat more slowly and were therefore not fully vulcanized. This explains the slightly higher values for the hysteresis, the deformation set and the elongation and the lower modulus valuesc and tensile strength wedge values at 100. Even so, these physical properties are quite excellent and show clearly that the rubbers of the best type of crepe natural rubber are practically equivalent and are slightly better than some of the lower commercial grades of natural rubber. It is to be expected that the differences in the above by appropriate combination of the mixtures Properties would be considerably smaller.
Zum Vergleich der Natur des Gels in den gemäß Beispiel 7 hergestellten Polymeren werden diese auf einem Walzenmischer mit engem Walzenspalt bei einer Walzcnlemperatur von 70 ± 5 C maslizicrt. Mit fortschreitender Mastikation werden Proben nach 2, 5, 10 und 15 Minuten genommen und durch Bestimmung ihrer Mooney-Viskosität bei 4 Minuten (bei 100'''C) unter Verwendung des großen Rotors auf Abbau untersucht. Zum Vergleich wird Naturkautschuk (Hevea) in gleicher Weise mastizicrt und auf Abbau untersucht.To compare the nature of the gel in the polymers prepared according to Example 7, these are on a roller mixer with a narrow roller gap at a roller temperature of 70 ± 5 C maslizicrt. With As mastication progresses, samples are taken after 2, 5, 10 and 15 minutes and carried out Determination of their Mooney viscosity at 4 minutes (at 100 "" C) using the large rotor examined for degradation. For comparison, natural rubber (Hevea) is masticated and in the same way examined for degradation.
Ferner sind in der nachstehenden Zusammenstellung zum Vergleich die Werte für eine Polyisoprcnprobe genannt, die ohne Modifiziermittel oder Aktivator hergestellt wurde. . ι .·In addition, the values for a polyisoprint sample are shown in the table below for comparison called, which was produced without a modifier or activator. . ι. ·
1515th
Naturkautschuk (Viskositätszahl der Lösung 3.57) Mooney-Viskosität : Natural rubber (viscosity number of the solution 3.57) Mooney viscosity:
Nicht modifiziertes cis-l,4-Poiyisopren (etwa 40% Gel, Viskositätszahl der Lösung 3,45) .-. Unmodified cis-1,4-polyisoprene (about 40% gel, viscosity number of the solution 3.45) .
Mit Äther modifiziertes cis-1,4-Polyisopren Cis-1,4-polyisoprene modified with ether
Mit 0,1% Amin und 0.5"/« Äther modifiziertes cis-1,4-Polyisopren Cis-1,4-polyisoprene modified with 0.1% amine and 0.5 "/" ether
6868
6565
7272
5757
3333
54
3854
38
3535
Aus den vorstehenden Werten geht hervor, daß das nicht modifizierte synthetische cis-1,4-Polyisopren etwas langsamer bei der Mastikation abgebaut wird als Naturkautschuk. Das mit Äther modifizierte syn'thetische cis-1,4-Polyisopren scheint im wesentlichen die gleiche Abbaugeschwindigkeit wie Naturkautschuk zu haben. Die mit Amin und Äther modifizierte Probe schien in gleichem Maße abgebaut zu werden, obgleich das Ausgangspolymerisat etwas weicher war. Der Vorteil eines Kautschuks, der in den Verarbeitungseigenschaflen dem Naturkautschuk praktisch gleichwertig ist, liegt darin, daß die Kautschukverarbeiter an ihren Maschinen, oder Methoden keine Änderungen vorzunehmen brauchen, wenn das synthetische Produkt an Stelle des Naturprodukts verwendet wird. . -From the above data, it can be seen that the unmodified synthetic cis 1,4-polyisoprene is degraded somewhat more slowly during mastication than natural rubber. That modified with ether synthetic cis-1,4-polyisoprene appears to be essentially have the same rate of degradation as natural rubber. The modified with amine and ether Sample seemed to have degraded to the same extent although the starting polymer was somewhat softer. The advantage of a rubber made in the processing properties is practically equivalent to natural rubber, lies in the fact that the rubber processors use their machines or methods No changes need to be made if the synthetic product in place of the natural product is used. . -
B ei s ρ i e 1 8B ei s ρ i e 1 8
Tri-n-butylamin wird zusammen mit Katalysatoren aus Titantetrachlorid und Triisobutylaluminium mit unterschiedlichen Ti/-Al-Verhältnissen verwendet. Zweck dieser Versuche ist die Bestimmung desTri-n-butylamine is used together with catalysts made from titanium tetrachloride and triisobutylaluminum different Ti / -Al ratios are used. The purpose of these experiments is to determine the
optimalen Katalysatorverhältnisses bei Verwendung des Amins zur Aktivierung und Modifikation. Die Aminmcngc wird bei jedem Katalysatorverhältnis verändert, um festzustellen, ob es Tür jedes Verhältnis eine optimale Aminkonzenlration gibt. Die EinsatzstofTe und angewendeten Methoden sind die gleichen wie vorstehend beschrieben, außer daß das Amin zum Lösungsmittel gegeben und dann die Aluminiumverbindung zugefügt wird. Die Eigenschaften deroptimal catalyst ratio when using the amine for activation and modification. the Amine mcngc is changed at each catalyst ratio to see if it fits each ratio gives an optimal amine concentration. The ingredients and methods used are the same as described above except that the amine added to the solvent and then the aluminum compound is added. The properties of the
ίο Rohpolymeren (Gelgehalt, Quellindex, Viskositätszahl der Lösung) sowie das Verhältnis der optischen Dichten, für die 3,4- und 1,4-Struktur (Verhältnis 3,4:1,4) sind nachstehend zusammengestellt. , : Aus diesen Werten ist ersichtlich, daß das Trin-butylamin bei den höheren Katalysatorverhältnissen steigende Aktivierung zeigt. Bei Verhältnissen oberhalb von 0,95:1 ist es gewöhnlich schwierig, gute Ausbeuten zu erzielen, und die Gelgehalte liegen bei 40 bis 50% oder höher. Wenn Tri-n-riexylamin und Tri-n-heptylamin an Stelle des Tri-n-butylamins verwendet werden, werden nahezu die gleichen Resultate erhalten.ίο Crude polymers (gel content, swelling index, viscosity number of the solution) and the ratio of the optical densities for the 3,4 and 1,4 structure (ratio 3.4: 1.4) are summarized below. , : From these values it can be seen that the trin-butylamine shows increasing activation at the higher catalyst ratios. At ratios above 0.95: 1 it is usually difficult to get good yields and gel levels are 40 to 50% or higher. When tri-n-riexylamine and tri-n-heptylamine are used in place of the tri-n-butylamine, almost the same results are obtained.
■. /osales volume
■. /O
■% ' Gel content
■% '
htime
H
der Lösungrah I
the solution
B e i s ρ i e 1 9B e i s ρ i e 1 9
Auf die in den vorigen Beispielen beschriebene Weise wird N,N-Dimethylanilin verwendet, jedoch wurde in diesem Fall das Amin dem Lösungsmittel vor der Aluminiumverbindung zugegeben. Die Einsatzstoffe und Ergebnisse sind nachstehend zusammen-.gestellt. :In the manner described in the previous examples, N, N-dimethylaniline is used, however in this case the amine was added to the solvent before the aluminum compound. The ingredients and results are summarized below. :
η-Butan. Gewichtsteile
Isopren. Gewichtsteile
Triisobutylaluminium.
Gewichtsteile η-butane. Parts by weight
Isoprene. Parts by weight
Triisobutyl aluminum.
Parts by weight
TiCl4, Gewichtsteile ...
Verhältnis Ti/AI TiCl 4 , parts by weight ...
Ti / Al ratio
Versuchattempt
460
100460
100
2.15
2.37
0.885: 12.15
2.37
0.885: 1
551
100551
100
3.30
2.83
0.885 : 1 N,N-Dimethylanilin.
Gewichtsteile 3.30
2.83
0.885: 1 N, N-dimethylaniline.
Parts by weight
Temperatur! 0C-.: Temperature! 0 C- .:
Umsatz, % · · ' Sales volume, % · · '
Geigehalt, 0A, ,..., Violin content, 0 A,, ...,
Quellindex Source index
Viskositälszahl der LösungViscosity number of the solution
Mooney-Viskosität beiMooney viscosity at
100 ' 100 '
(,5 Asche,°„ ( , 5 ashes, ° "
Verhältnis 3.4-Struktur zu
1,4-Struktur .- Ratio 3.4 structure to
1,4 structure .-
Reaktionszeit. Stunden ...Reaction time. Hours ...
Versuchattempt
0,341 -0.341 -
- 5 bis 8 79,2 : ■ 29 68 3,76- 5 to 8 79.2 : ■ 29 68 3.76
73 0.0773 0.07
0.220.22
5 · ■5 · ■
0,408 -.5 bis 8 1000.408 -.5 to 8 100
6060
0.050.05
0,240.24
1717th
1818th
In beiden Fällen setzte die Reaktion sofort ohne feststellbare Induktionszeit ein und verlief glatt bisIn both cases the reaction started immediately with no noticeable induction time and proceeded smoothly until
zu den angegebenen hohen Umsätzen. Das verwendete Anilinderivat scheint ein starker Aktivator zu sein.at the specified high sales. The aniline derivative used appears to be a powerful activator.
Beispiel 10Example 10
Triäthvlamin wird in der 5 Stunden durchgerührten Polymerisation von Isopren mit den nachstehend angegebenen Reaktionsgemischen verwendet. DasTriäthvlamin is carried out in the 5 hours of polymerization of isoprene with the following specified reaction mixtures are used. The
Ti/Al-Verhältnis beträgt 0.885: 1. Der Ansatz, und die Arbeitsweise sind die gleichen wie im Beispiel H). Nachstehende Ergebnisse wurden erhalten:Ti / Al ratio is 0.885: 1. The approach, and the procedure is the same as in example H). The following results were obtained:
Mol TriäthylaminMoles of triethylamine
pro Mol Al per mole of Al
Umsatz,% Sales volume,%
Gelgehalt, % ..Gel content,% ..
Quellindex Source index
Viskositätszahl der Lösung Verhältnis der 3,4- zurViscosity number of the solution ratio of 3.4- to
1,4-Struktur 1,4 structure
Versuchattempt
77,7 24 46 2,79377.7 24 46 2.793
0,200.20
0,027 94,4 16 710.027 94.4 16 71
2,8172.817
0,190.19
0,0434
88,8
12
900.0434
88.8
12th
90
2,8942,894
0,220.22
0,0868 88,80.0868 88.8
6 846 84
2,7712.771
0,190.19
0,1736 83,40.1736 83.4
4,3 664.3 66
2,7262.726
0,190.19
0,3472 .72,2 5,10.3472, 72.2 5.1
5858
2,5722.572
0,190.19
Bemerkung: Ausschließlich eis-1,4-Struktur, keine trans-1,4-Struktur feststellbar.Note: Exclusively cis-1,4 structure, no trans-1,4 structure detectable.
Es wird auf die gleiche Weise wie im Beispiel 10 gearbeitet, jedoch unter Verwendung von Tri-n-amylainin als Amin. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:The procedure is the same as in Example 10, but using tri-n-amylainin as Amine. The following results were obtained:
Umsatz,% Sales volume,%
Gelgehalt, % Gel content,%
Quellindex Source index
Viskositätszahl der Lösung VerhältnisSolution viscosity number ratio
3,4: 1,4-Struktur ......3.4: 1.4 structure ......
Bemerkung comment
Versuchattempt
77,7 22 47 2,79777.7 22 47 2.797
0,210.21
festes Gelsolid gel
0,0212 88,8 18 580.0212 88.8 18 58
3,0023.002
0,220.22
' 0,424
77,7
13
72
2,880'0.424
77.7
13th
72
2,880
0,230.23
0,85 77,70.85 77.7
7,3 667.3 66
3,1073.107
0,230.23
ΙΟ, 1696ΙΟ, 1696
72,2 6,272.2 6.2
71 2,92371 2.923
0,210.21
0,339 66,60.339 66.6
8,4 418.4 41
2,9122.912
0,210.21
lockeres, sehr weiches CJeIloose, very soft CJeI
VergleichsvcrsucheComparison searches
Auf die in den vorstehenden Beispielen beschriebene Weise wird die Polymerisation bei einem Ti/Al-Verhältnis von 0,85 : 1 mit Tri-n-butylamin als Aktivator durchgeführt, jedoch wird das Amin mit dem Titantetrachlorid umgesetzt, bevor das Gemisch mit den übrigen Bestandteilen vereinigt wird. Eine Lösung von Ti/Cl4 (etwa 10%ig) in Benzol wird unter Stickstoff mit dein Amin zusammengegeben. Die erhaltene Lösung läßt man etwa 1,5 Stunden altern, bevor sie in*das Polymerisationsgefäß gegeben wird. Folgende Werte werden erhalten:In the manner described in the above examples, the polymerization is carried out at a Ti / Al ratio of 0.85: 1 with tri-n-butylamine as activator, but the amine is reacted with the titanium tetrachloride before the mixture is reacted with the other constituents is united. A solution of Ti / Cl 4 (about 10%) in benzene is combined with the amine under nitrogen. The resulting solution is allowed to age for about 1.5 hours before it is placed in the polymerization vessel. The following values are obtained:
Mol Tri-n-butylamin/Mol Al Moles of tri-n-butylamine / mole of Al
Mol Tri-n-butylamin/Mol Ti Moles of tri-n-butylamine / mole of Ti
Umsatz, % Sales volume, %
Gelgehalt, % Gel content,%
Bemerkung comment
Versuchattempt
77,777.7
2424
4949
0,02550.0255
0,3 66,6 15 700.3 66.6 15 70
0,0510.051
0,06
66,6
11
630.06
66.6
11
63
4>.>ekere,s
wäßriges
Ciel4>.> Ekere, s
watery
Ciel
I)I)
0,1020.102
0,120.12
55,5 9 4855.5 9 48
0,2040.204
0,4080.408
Die abnehmenden Werte für den Qüellindex u'&l die Umsätze in der vorstehenden Tabelle lassen erkennen, dall das Amin nicht in der gewünschten Weise wirkt^wenn es vorher mit der Titankomponente umgesetzt wird.The decreasing values for the source index u '& l the sales in the table above show because the amine does not work in the desired way if it is reacted with the titanium component beforehand.
Es wird eine zweite Versuchsreihe durchgeführt, in der der Katalysator hergestellt und eine Weile altern gelassen wird, bevor das n-Tributylamin zugegeben wird. Im übrigen wird auf die gleiche Weise wie in den vorstehenden Beispielen gearbeitet. Folgende Ergebnisse werden erhalten:A second series of tests is carried out in which the catalyst is prepared and allowed to age for a while before the n-tributylamine is added. Otherwise, it is done in the same way as in the above Examples worked. The following results are obtained:
N/Al-Verhällnis
Umsatz, % ·-··N / Al ratio
Sales volume, % ·-··
titi
0,0255 44,40.0255 44.4
JJ
22,2'0.408
22.2
44,40.051
44.4
44,40.102
44.4
22 20.2 (W
22 2
Aus Giesen Werten ist zu entnehmen, daß das Amin nur den aktiven Katalysator zerstörte und die Reaktion hemmte. Bei dieser Reihenfolge des Zusatzes ist das Amin kein modifizierendes Mittel.From Giesen values it can be seen that the amine only destroyed the active catalyst and the reaction inhibited. In this order of addition, the amine is not a modifying agent.
■ B e i s ρ i e I 12■ B e i s ρ i e I 12
Die Polymerisation wird wie im Beispiel 11 auf die normale Weise mit N-Methyldiphenylamin als Aktivator bei einem Ti/Al-Verhältnis von 0,85:1 durchgeführt. Folgende Ergebnisse werden erhalten:The polymerization is carried out as in Example 11 in the normal way with N-methyldiphenylamine as activator carried out at a Ti / Al ratio of 0.85: 1. The following results are obtained:
Mol Amin/Mol Al
Mol Amin/Mol TiMoles of amine / moles of Al
Mole amine / mole Ti
Umsatz, % Sales volume, %
Gelgehalt, % Gel content,%
Quellindex Source index
Bemerkung comment
Versuchattempt
72,3 11 91 stark72.3 11 91 strong
0,0347 0,04080.0347 0.0408
83,483.4
2121
2626th
kautschukartig, klebrigrubbery, sticky
N-Methylanilin dient als Aktivator in einer bei — 1 bis TC durchgeführten Polymerisation von Isopren. Die Einsatzstoff und Ergebnisse sind nachstehend zusammengestellt.N-methylaniline serves as an activator in a polymerization of isoprene carried out at - 1 to TC. The input material and results are summarized below.
Mol N-Methylanilin/Mol
Al Moles of N-methylaniline / mole
Al
Isopren, cm3 Isoprene, cm 3
Butan, cmJ Butane, cm J
Triisobutylaluminium,Triisobutyl aluminum,
Millimol Millimoles
TiCl4, Millimol TiCl 4 , millimoles
Ti/Al Ti / Al
Umsatz, % Sales volume, %
Gelgehalt,% Gel content,%
Quellindex Source index
Viskositätszahl in Lösung
VerhältnisViscosity number in solution
ratio
3,4: 1,4-Struktur 3.4: 1.4 structure
Versuchattempt
1414th
8585
1,58 1,401.58 1.40
33,3 43 18 3,07533.3 43 18 3.075
0,210.21
0,058 14 830.058 14 83
1,58 1,401.58 1.40
88,8 34 42 3,62788.8 34 42 3.627
0,210.21
0,885: 1 in allen Versuchen0.885: 1 in all attempts
77,7
33.
39
3,69477.7
33
39
3,694
0.220.22
67,7
19
67
3,14267.7
19th
67
3.142
0,210.21
55,5
17
91
3,88355.5
17th
91
3.883
0,25-0.25-
11,1
3411.1
34
34 ■
1,607 34 ■
1.607
0,230.23
Aus den vorstehenden Werten ergibt sich eine deutliche Aktivierung und Gelverminderung für die Beispiele B bis E bei starkem Anstieg des Molekulargewichts. The above values result in a clear activation and reduction in gel for the Examples B to E with a large increase in molecular weight.
Claims (5)
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ID=
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