DE1570779C - Process for the preparation of cis-1,4-polybutadiene - Google Patents
Process for the preparation of cis-1,4-polybutadieneInfo
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Description
1 21 2
■ Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zugesetzt und das gebildete Produkt einer Alterungsvon Polybutadien mit einem hohen Anteil an eis- behandlung bei 20 bis 1000C unterworfen worden ist. 1,4-Struktur unter Verwendung eines neuartigen Erfindungsgemäß muß die vierte Komponente zuKatalysators, der in Kohlenwasserstoffen löslich ist, gegeben werden, bevor die erste und die dritte Komder eine hohe Aktivität aufweist und der in der Lage 5 ponente miteinander reagiert haben. Beispielsweise ist, das Molekulargewicht des Polymerisats zu re- werden die Katalysatorkomponenten in den nachgeln. · stehenden Reihenfolgen miteinander vermischt:■ The invention relates to a method for manufacturing added and the product has been subjected to a Alterungsvon polybutadiene with a high content of cis treatment at 20 to 100 0 C formed. 1,4 structure using a novel invention, the fourth component must be added to the catalyst, which is soluble in hydrocarbons, before the first and third components have a high activity and the component in the layer has reacted with one another. For example, the molecular weight of the polymer is to be re-gels the catalyst components in the. Standing orders mixed together:
Es ist aus der britischen Patentschrift 905 099 be- ... _. .It is derived from British patent specification 905 099 ... _. .
kannt, daß man Polybutadien mit einem hohen Gehalt (1) Die zweite Komponente wird zu der ersten
an cis-l,4-Struktur herstellen kann, wenn man Butadien io gegeben, dann gibt man die vierte und schließlich
in flüssiger Phase mit einem Katalysator zusammen- die dntte Komponente hinzu,
bringt, der (1) aus mindestens einem Nickelsalz einer (2) Die vierte Komponente wird zu der ersten ge-Carbonsäure
oder aus organischen Komplexverbin- geben, dann gibt man die dritte und schließlich
düngen des Nickels, (2) aus mindestens einer Ver- die zweite Komponente hinzu,
bindung, wie Borfiuorid oder dessen Komplexverbin: i5 (3) Die dritte Komponente wird zu der zweiten gedungen,
und (3) aus mindestens einer Organometall- b dami ibt man die yierte und schließlfch
verbindung eines Alkalimetall oder eines Metalls der dje erste Kom te hinzu>
Gruppe II oder IH des Periodensystems besteht.knows that one can produce polybutadiene with a high content (1) The second component can be made into the first cis-1,4 structure, if one adds butadiene io, then one gives the fourth and finally in the liquid phase together with a catalyst - add the third component,
brings the (1) from at least one nickel salt a (2) the fourth component is given to the first ge-carboxylic acid or from organic complex compounds, then the third and finally fertilize the nickel, (2) from at least one compound add the second component,
bond, such as Borfiuorid or its Komplexverbin: i 5 (3) The third component is hired to the second, and (3) b of at least one organometallic Dami one ibt the yierte and schließl f ch of an alkali metal or a metal compound of DJE first Com te add>
Group II or IH of the periodic table.
Das Verfahren eignet sich für die Herstellung von Weiterhin muß bei der Herstellung des Kataly-PoIybutadien
mit einem hohen Gehalt an cis-l,4-Struk- so sators gemäß der Erfindung das Gemisch aus diesen
tür in hoher Ausbeute, jedoch kann es in einigen vier Komponenten bei einer Temperatur von 20 bis
Punkten noch verbessert werden. Insbesondere ist der 1000C, vorzugsweise von 30 bis 800C, gealtert werden,
bei diesem Verfahren verwendete Katalysator nicht Die Alterungsdauer hängt auch noch von anderen
vollständig im Kohlenwasserstoff löslich, d. h., er Bedingungen ab, beträgt jedoch im allgemeinen
gibt in konzentrierter Lösung einen schwarzen Nieder- as einige Minuten bis einige Stunden,
schlag; obwohl er in verdünnter Lösung löslich zu Die Reihenfolge der Zugabe der vierten Komposein
scheint, zeigt er die Erscheinung des Tyndall- nente und das Altern sind die unabdingbaren BeEffekts.
Enthält ein Polymerisationssystem große dingungen bei der Herstellung des erfindungsgemäß
Mengen Verunreinigungen oder ist die Monomeren- verwendeten Katalysators. Durch Anwendung dieser
konzentration niedrig, so erniedrigt sich die Aktivität 30 Bedingungen wurde es nunmehr möglich, einen in
dieses Katalysators bei der Polymerisation. einem Kohlenwasserstofflösungsmittel löslichen Kata-The process is suitable for the production of Furthermore, in the production of the Kataly-Polybutadiene with a high content of cis-1,4-Struk- sators according to the invention, the mixture from this door in high yield, but it can be in some four Components at a temperature of 20 to points can still be improved. In particular, the 100 ° C., preferably from 30 to 80 ° C., the catalyst used in this process is not. The aging time also depends on others completely soluble in the hydrocarbon, ie it depends on the conditions, but is generally given in concentrated solution a black lower case for a few minutes to a few hours,
blow; Although it appears to be soluble in dilute solution, it shows the appearance of tyndallene and aging are the indispensable effects. Does a polymerization system contain great conditions in the preparation of the amounts of impurities according to the invention or is the monomer used as a catalyst. By using this concentration low, the activity is lowered. Conditions now make it possible to use this catalyst during the polymerization. catalytic converter soluble in a hydrocarbon solvent
Aus der deutschen Auslegeschrift 1104 703 ist ein lysator mit einer äußerst hohen Aktivität für die Verfahren zur Herstellung von Polybutadien mit Polymerisation herzustellen, der in der Lage ist, das hohem Gehalt an cis-l,4-Struktur durch Polymerisation Molekulargewicht der Polymerisate leicht zu regeln' in Gegenwart eines in Kohlenwasserstoffen gelösten 35 Beispielsweise ist es unmöglich, einen Katalysator mit Katalysators aus Metallalkylverbindungen und Ver- den oben angegebenen Eigenschaften zu erhalten, bindungen oder Komplexverbindungen von Metallen wenn man die Reihenfolge der Zugabe derart ändert, der VIII. Gruppe des Periodensystems beschrieben. daß die vierte Komponente nach dem Vermischen der Zur Regelung der Molekulargewichte wird die Poly- drei anderen Komponenten zugegeben wird oder daß merisation in Gegenwart von «-Olefinen oder nicht 4° die vierte und die zweite Komponente nach der Umkonjugierten Diolefinen durchgeführt. Zweck der Setzung der ersten mit der dritten Komponente zuErfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, mit dem gegeben werden.From the German Auslegeschrift 1104 703 is a lysator with an extremely high activity for the Process for the production of polybutadiene with polymerization, which is capable of the high content of cis-1,4 structure through polymerization, molecular weight of the polymers easy to regulate ' in the presence of a solution in hydrocarbons 35 For example, it is impossible to use a catalyst Catalyst from metal alkyl compounds and Ver to obtain the properties given above, bonds or complex compounds of metals if the order of addition is changed in such a way that of the VIII. Group of the Periodic Table. that the fourth component after mixing the To regulate the molecular weights, the poly- three other components are added or that merization in the presence of -olefins or not 4 ° the fourth and the second component after the reconjugated Diolefins carried out. Purpose of setting the first with the third component to the invention is creating a process by which to be given.
ein hochmolekulares Butadienpolymerisat mit Hilfe Mit dem aus der britischen Patentschrift 905 099a high molecular weight butadiene polymer with the help of the British patent 905 099
eines Katalysators erhalten werden kann, der unter den bekannten Katalysator aus drei Komponenten erhälta catalyst obtained among the known three-component catalyst
angegebenen Bedingungen eine ausreichend hohe 45 man in konzentrierter Lösung einen schwarzenspecified conditions a sufficiently high 45 one in concentrated solution a black
Aktivität bei der Polymerisation aufweist, bei dem die Niederschlag; der Katalysator scheint sich zwar inHas activity in the polymerization, in which the precipitate; the catalyst seems to be in
teure Organometallverbindung oder das Borfiuorid in verdünnter Lösung zu lösen, zeigt jedodi in einemDissolving expensive organometallic compounds or boron fluoride in dilute solution shows all in one
einer kleineren Menge verwendet werden kann und Kohlenwasserstofflösungsmittel den Tyndall-Effekt,a smaller amount can be used and hydrocarbon solvents have the Tyndall effect,
das weiterhin die Regelung des Molekulargewichts des Der erfindungsgemäß zu verwendende Katalysator löstwhich further solves the regulation of the molecular weight of the catalyst to be used according to the invention
Polymerisats erleichtert. 50 sich jedoch bei der zuletzt vorgenommenen Alterung,Polymer facilitated. 50 however, at the last aging carried out,
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren auch wenn die erste Komponente unlöslich ist, oderThe invention thus relates to a method even if the first component is insoluble, or
zur Herstellung von cis-l,4-Polybutadien durch stereo- wenn durch Umsetzung der ersten mit der zweitenfor the production of cis-1,4-polybutadiene by stereo- if by reacting the first with the second
selektive Polymerisation von Butadien in flüssiger Komponente ein Niederschlag gebildet wurde, undselective polymerization of butadiene in liquid component a precipitate was formed, and
Phase und in Gegenwart eines Katalysatorsystems, das der als Endprodukt anfallende Katalysator zeigtPhase and in the presence of a catalyst system, which shows the catalyst obtained as the end product
aus mindestens einem Nickelsalz einer Carbonsäure 55 keinen Tyndall-Effekt.from at least one nickel salt of a carboxylic acid 55 no Tyndall effect.
oder aus einer organischen Komplexverbindung des Die Katalysatorlösung aus drei Komponenten istor from an organic complex compound of the The catalyst solution is composed of three components
Nickels als erste Komponente (A), aus BF3 oder braun oder schwarz, während die Lösung des Katadessen Komplexverbindungen als zweite Kompo- . lysators aus vier Komponenten gelb oder orange ist.Nickel as the first component (A), from BF 3 or brown or black, while the solution of the Katadessen complex compounds as the second component. lysators made up of four components is yellow or orange.
nente (B) und aus mindestens einer Organometall- Deshalb sind die Farben der beiden Katalysatorverbindung eines Alkalimetalls oder eines Metalls der 60 lösungen, d. h. die Absorptionsspektren im sichtbarennent (B) and made of at least one organometallic Therefore the colors of the two catalyst compound an alkali metal or a metal of the 60 solutions, d. H. the absorption spectra in the visible
Gruppe II oder III des Periodensystems als dritte Licht, voneinander verschieden. Man nimmt an, daßGroup II or III of the periodic table as third light, different from each other. It is believed that
Komponente (C) erhalten wurde. Das Verfahren ist beide Katalysatoren Komplexverbindungen mit einemComponent (C) was obtained. The process is complex compounds with both catalysts
dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation zentralen Nickelatom darstellen. Es ist allgemein an-characterized in that the polymerization is the central nickel atom. It is generally an-
in Gegenwart eines Katalysators durchführt, zu dessen erkannt, daß sich die Farbe der Metallkomplexver-Herstellung als vierte Komponente (D) ein konju- 65 bindung mit der Wertigkeitsstufe des Zentralatomscarries out in the presence of a catalyst, recognized that the color of the metal complex production as the fourth component (D) a conjugation with the valency level of the central atom
giertes, aliphatisches Diolefin verwendet worden ist, oder mit der Art des umgebenden Liganden ändert,gated, aliphatic diolefin has been used, or changes with the nature of the surrounding ligand,
wobei die Komponente D dem Katalysatorsystem vor Aus diesen Gründen nimmt man an, daß es sichcomponent D being the catalyst system. For these reasons, it is believed that it is
der Umsetzung der ersten mit der dritten Komponente bei dem vorliegenden Katalysator um eine Komplex-the implementation of the first with the third component in the present catalyst to a complex
3 43 4
verbindung handelt, die sich von dem Katalysator aus ponente (ein aliphatischer Kohlenwasserstoff mit zweiCompound that is produced by the catalyst from component (an aliphatic hydrocarbon with two
drei Komponenten unterscheidet. konjugierten Doppelbindungen), verschieden. Ver-distinguishes between three components. conjugated double bonds), different. Ver
Der vorliegende Katalysator ist in der Lage, eine wendet man an Stelle einer Nickelverbindung wieThe present catalyst is capable of using a one in place of a nickel compound such as
größere Menge Polymerisat je Gewichtseinheit Kata- beim Katalysator gemäß der Erfindung eine' Kobalt-larger amount of polymer per unit weight of catalyst in the catalyst according to the invention a 'cobalt
lysator und je Zeiteinheit zu erzeugen, d. h., man 5 verbindung, so kann man die oben angegebenenlysator and to be generated per unit of time, d. i.e., if you have 5 connection, you can do the above
erhält mit ihm eine viel größere Polymerisations- Eigenschaften nicht erhalten. Zweitens wird nach demdoes not receive much greater polymerization properties with it. Second, after the
geschwindigkeit bei einer gegebenen Katalysatormenge vorliegenden Verfahren jede Komponente des Kataly-speed for a given amount of catalyst, each component of the catalyst
als mit einem Katalysator aus drei Komponenten. sators in einer festgelegten Reihenfolge zugegeben, undthan with a three-component catalyst. sators added in a set order, and
Weiterhin kann man mit ihm in vielen Fällen Poly- der Katalysator wird durch Alterung des gebildetenFurthermore, it can be used in many cases to poly- the catalyst is formed by aging
merisate mit einem höheren Molekulargewicht bei io Gemisches hergestellt. Durch Einstellung der Al-merizates with a higher molecular weight produced in the case of a mixture. By setting the al-
einer höheren Polymerisationsgeschwindigkeit als mit terungstemperatur kann man das Molekulargewichtthe molecular weight can be measured at a higher rate of polymerization than with the tempering temperature
dem Katalysator aus drei Komponenten erhalten. Es der Polymerisate leicht regeln, und der Katalysatorthe catalyst obtained from three components. It's easy to regulate the polymers, and the catalyst
' sei auch noch erwähnt, daß die Polymerisationsreak- bewirkt eine bedeutend höhere Polymerisationsge-It should also be mentioned that the polymerization reaction causes a significantly higher polymerization
tion unter Verwendung einer so kleinen Menge an schwindigkeit.tion using such a small amount of speed.
Katalysator erfolgt, bei der mit dem Katalysator aus 15 Das oben angegebene Verfahren weist somit die drei Komponenten kein Polymerisat gebildet würde. Merkmale des vorliegenden Verfahrens nicht auf. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge an teurer Die erste Komponente des erfindungsgemäß zu Organometallverbindung oder an Borfluorid je Men- verwendenden Katalysators besteht aus mindestens geneinheit Polybutadien zu vermindern, und hoch- einem Nickelsalz einer Carbonsäure oder aus einer, molekulare Polymerisate bei einer ausreichenden 20 organischen Komplexverbindurig des Nickels, wie Geschwindigkeit zu erhalten, auch wenn das Poly- Nickelformiat, Nickelacetat, Nickeloctenat, Nickelmerisationssystem große Mengen Verunreinigungen naphthenat, Niekelstearat, Nickelbenzöaf, Nickelenthält oder wenn die Monomerenkonzentration sehr carbonyl, Nickelsalicylaldehyd, Nickelacetylaceton, niedrig ist. Weiterhin ist der in den Polymerisaten Nickelacetoacetat, bis-(a:Furyldioxim)-Nickel und biszurückbleibende Katalysatorrest so klein, daß uner- 25 (SaHcylaldehyd^Äthylendiimin-Nickel. Von diesen wünschte Einflüsse auf die Eigenschaften und das Verbindungen sind einige in Kohlenwasserstofflösungs-Aussehen des Produkts vermieden werden können. mitteln unlöslich. Werden sie jedoch gut gemahlen, mitCatalyst takes place in which with the catalyst from 15 The above-mentioned method thus has the three components no polymer would be formed. Features of the present procedure do not appear. In this way it is possible to reduce the amount of more expensive The first component of the organometallic compound or boron fluoride used according to the invention consists of at least a gene unit polybutadiene, and a nickel salt of a carboxylic acid or a molecular polymer with a sufficient amount 20 organic complex compounds of nickel, such as speed, even if the poly-nickel formate, nickel acetate, nickel octenate, nickel merization system contains large amounts of impurities naphthenate, nickel stearate, nickel benzene, nickel or if the monomer concentration is very carbonyl, nickel salicylaldehyde, nickel acetylacetone, low. Furthermore, the nickel acetoacetate, bis- (a : furyldioxime) -nickel and the remaining catalyst residue in the polymers are so small that the desired effects on the properties and the compounds are some in the appearance of hydrocarbon solutions of the product can be avoided. agents insoluble. However, they are well ground with
Da die physikalischen Eigenschaften und die Ver- den drei anderen Komponenten in der angegebenenAs the physical properties and the three other components in the specified
arbeitbarkeit von cis-l,4-Polybutadien sehr von dessen Reihenfolge vermischt und ausreichend gealtert, soworkability of cis-1,4-polybutadiene very mixed up from its sequence and aged sufficiently, see above
Molekulargewicht beeinflußt werden, ist es wichtig, 30 lösen sie sich allmählich auf.Molecular weight is affected, it is important to gradually dissolve it.
das Molekulargewicht des Polymerisats zu regeln. Bei Die zweite Komponente umfaßt Borfluorid oder dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Regelung dessen Komplexverbindungen, beispielsweise Bordes Molekulargewichts des Polymerisats leicht durch fluorid-Ätherat. ■ c . Änderung der Alterungstemperatur möglich. Hierbei Die dritte Komponente umfaßt mindestens eine kann die in Toluol bei einer Temperatur von 30° C 35 Organometallverbindung eines Alkalimetalle oder gemessene innere Viskosität leicht im Bereich von 0,5 eines Metalls der Gruppe II oder HI des Periodenbis 6,0 variiert werden, wenn man die Alterungs- systems, wie Butyllithium, Amylnatrium, Diäthylzink, temperatur zwischen 20 und 100°C variiert/In diesem Diäthylcadmium, Triäthylaluminium, Diäthylalumi-FaIl ist bis zu einer gewissen Temperatur das Mole- niumfluorid und Diäthylaluminiumchlorid. kulargewicht des gebildeten Polymerisats um so 40 Die vierte Komponente des Katalysators umfaßt höher, je höher die Alterungstemperatur ist. aliphatische Kohlenwasserstoffe mit zwei konjugiertento regulate the molecular weight of the polymer. The second component comprises boron fluoride or the process according to the invention is a regulation of its complex compounds, for example Bordes molecular weight of the polymer easily by fluoride etherate. ■ c . Change of aging temperature possible. Here, the third component comprises at least one, the organometallic compound of an alkali metal or measured intrinsic viscosity in toluene at a temperature of 30 ° C can be varied easily in the range of 0.5 of a metal of group II or HI of the period to 6.0 if one the aging system, such as butyllithium, amyl sodium, diethyl zinc, temperature varies between 20 and 100 ° C / In this diethyl cadmium, triethyl aluminum, diethyl aluminum case, up to a certain temperature, the mol- nium fluoride and diethyl aluminum chloride are. The molecular weight of the polymer formed is as high as 40. The fourth component of the catalyst is higher, the higher the aging temperature. aliphatic hydrocarbons conjugated with two
Weiterhin ist es günstig, daß die Änderung der Doppelbindungen, wie Butadien, Isopren und Di-Polymerisationsgeschwindigkeit in einem gewissen methylbutadien.Furthermore, it is favorable that the change in the double bonds, such as butadiene, isoprene and di-polymerization rate in some methylbutadiene.
Bereich der Alterungstemperatur gering ist, obgleich Der Katalysator wird gewöhnlich in Mengen, vonThe aging temperature range is low, although the catalyst is usually used in amounts of
sich dieser Wert mit den Arten und Anteilen der 45 0,025 bis 2,6 mg-Atomen Nickel (bezogen auf die erstethis value is related to the types and proportions of 45 0.025 to 2.6 mg atoms of nickel (based on the first
Katalysatorkomponenten ändert. Deshalb kann man, Komponente) je 100 g Butadien verwendet. Die An-Catalyst components changes. Therefore, component) can be used per 100 g of butadiene. The arrival
ohne die Polymerisationsgeschwindigkeit nennens- teile der einzelnen Katalysatorkomponenten sind wieWithout the rate of polymerization, significant parts of the individual catalyst components are like
wert zu verändern, das Molekulargewicht der Poly- folgt: 0,02 bis 2 Mol Komponente 1, 0,2 bis 10 Molworth changing, the molecular weight of the poly follows: 0.02 to 2 moles of component 1, 0.2 to 10 moles
merisate durch Veränderung der Alterungstemperatur Komponente 2 und 0,2 bis 20 Mol Komponente 4merisate by changing the aging temperature of component 2 and 0.2 to 20 mol of component 4
in diesem Bereich regeln. 50 je Mol Komponente 3.regulate in this area. 50 per mole of component 3.
In der deutschen Auslegeschrift 1115 024 ist ein Vorzugsweise vermischt man die einzelnen Kompo-Verfahren zur Stabilisierung eines Katalysators be- nenten in Form ihrer Kohlenwasserstofflösungen. Als schrieben, bei dem ein Diolefin mit einem Katalysator Kohlenwasserstoff lösungsmittel verwendet man aromain Berührung gebracht wird, der durch Zusammen- tische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder bringen eines Diäthylaluminiumhalogenids AlR2X, 55 Xylol, aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, worin R einen Alkylrest und X ein Halogenatom dar- Hexan oder Heptan, oder alicyclische Kohleriwasserstellt, mit einer in Kohlenwasserstoffen löslichen stoffe, wie Cyclohexan und Dekahydronäphthalih. Komplexverbindung eines Kobaltsalzes erhalten wurde. Der Katalysator wird eine bestimmte Zeit bei der Dieses Verfahren stellt einen Versuch dar, die kataly- gewünschten Polymerisationstemperatur mit dem im tische Aktivität über einen langen Zeitraum hindurch 60 flüssigen Zustand und in Gegenwart eines Kohlenaufrechtzuerhalten, indem man ein Diolefin zu dem Wasserstofflösungsmittels zu polymerisierenden Buaus AlR2X und der in Kohlenwasserstoffen löslichen tadien in Berührung gebracht. Die Herstellung des Komplexverbindung des Kobaltsalzes bestehenden Katalysators und die Polymerisation müssen in einem Katalysator gibt. Inertgas, wie Stickstoff, Helium oder Kohleridioxyd,In the German Auslegeschrift 1115 024, the individual components are preferably mixed in the form of their hydrocarbon solutions for stabilizing a catalyst. As written, in which a diolefin is brought into contact with a catalyst hydrocarbon solvent, aroma is brought into contact with the combination of hydrocarbons such as benzene, toluene or a diethylaluminum halide AlR 2 X, 55 xylene, aliphatic hydrocarbons such as pentane, where R is a Alkyl radical and X represents a halogen atom, hexane or heptane, or alicyclic carbon dioxide, with a substance soluble in hydrocarbons, such as cyclohexane and decahydronaphthalene. Complex compound of a cobalt salt was obtained. This process is an attempt to maintain the catalyzed polymerization temperature with the liquid state in the table activity over a long period of time and in the presence of a carbon by adding a diolefin to the hydrogen solvent to be polymerized Buaus AlR 2 X and the tadiene soluble in hydrocarbons. The preparation of the complex compound of the cobalt salt existing catalyst and the polymerization must exist in a catalyst. Inert gas such as nitrogen, helium or carbon dioxide,
Das Verfahren gemäß der Erfindung unterscheidet 65 vorgenommen werden. - ,The method according to the invention distinguishes 65 to be undertaken. -,
sich wesentlich von dem genannten Verfahren, und Man kann das gleiche Kotilenwasserstöfflösuhgs-differs significantly from the procedure mentioned, and one can use the same Kotilenwasserstöfflösuhgs-
zwar in folgenden Punkten: Einmal sind die Kataly- mittel, wie es bei der Herstellung des katalysatorsIn the following points: Once there are the catalysts, as is the case with the manufacture of the catalyst
satorkomponenten, ausgenommen die vierte Korn- verwendet wurde, als Polymerisationsmecjiüm ver-satellite components, with the exception of the fourth grain, were used as polymerization
wenden. Die Polymerisationstemperatur beträgt —20 bis +1500C, doch zieht man eine Polymerisationstemperatur von 0 bis 1000C vor, wenn man Polymerisate mit einem hohen Anteil an cis-l,4-Einheiten erhalten will.turn. The polymerization temperature is -20 to +150 0 C, but it draws a polymerization temperature of 0 to 100 0 C before, if one wishes to obtain polymers with a high proportion of cis-l, 4 units.
Die Polymerisation kann, falls gewünscht, durch Zugabe eines Reaktionsinhibitors, wie Wasser, Alkohol oder Amine, unterbrochen werden.The polymerization can, if desired, by adding a reaction inhibitor such as water or alcohol or amines.
Man kann das feste Polymerisat entweder durch Zugabe einer größeren Menge Alkohol zu der Polymerisatlösung oder durch Entfernung des Lösungsmittels mit Wasser durch azeotrope Destillation erhalten. Zu der Lösung des Polymerisats kann man auch ein Antioxydans, wie Phenyl-ß-naphthylamin, hinzugeben. Nötigenfalls kann man auch ein Strecköl oder andere Chemikalien hinzugeben.You can add the solid polymer either by adding a larger amount of alcohol to the polymer solution or obtained by removing the solvent with water by azeotropic distillation. An antioxidant, such as phenyl-ß-naphthylamine, can also be added to the solution of the polymer to add. If necessary, you can also add an extender oil or other chemicals.
Der erfindungsgemäß verwendete Katalysator ist äußerst aktiv und reicht schon in kleinen Mengen für die Polymerisation aus, weshalb man die Katalysatorreste nicht aus den gebildeten Polymerisaten zu entfernen braucht.The catalyst used according to the invention is extremely active and is sufficient for even in small amounts the polymerization from, which is why the catalyst residues cannot be removed from the polymers formed needs.
Das gebildete Polymerisat enthält gewöhnlich mehr als 90% äs-l,4-Einheiten, wie nach der Methode nach D. M ο r e r ο (La Chimica e L'industria, 41, S. 758 [1959]) analytisch festgestellt werden kann. Man kann sogar Butadienpolymerisate mit mehr als 97% cis-l,4-Einheiten erhalten. Das erfindungsgemäß erhaltene Butadienpolymerisat kann nach an sich bekannten Verfahren mit Zusätzen versehen, geformt und vulkanisiert werden; es läßt sich für verschiedene Zwecke, wie für Reifen, Riemen oder Schläuche, verwenden. The polymer formed usually contains more than 90% aes-1,4 units, as in the method according to D. M ο r e r ο (La Chimica e L'industria, 41, p. 758 [1959]) can be determined analytically. It is even possible to obtain butadiene polymers with more than 97% cis-1,4 units. According to the invention The butadiene polymer obtained can be provided with additives and shaped by processes known per se and be vulcanized; it can be used for different Use for purposes such as tires, belts, or inner tubes.
In den Beispielen wurde die innere Viskosität [η] bei 300C in Toluol bestimmt.In the examples, the intrinsic viscosity [η] was determined at 30 ° C. in toluene.
B e i% ρ i e 1 e 1 bis 3B e i% ρ ie 1 e 1 to 3
Nickelnaphthenat (0,01 mg-Atom Ni), gelöst in 5 ml Toluol, wird in ein druckfestes Reaktionsrohr eingefüllt, worauf man 0,136 mMol Bortrifluorid-Ätherat, gelöst in 5 ml Toluol, hinzugefügt. Das Gemisch wird 10 Minuten bei 20°C umgesetzt. Dann gibt man 3,0 mMol Butadien, gelöst in 5 ml Toluol, und 0,15 mMol Triäthylaluminium, gelöst in 5 ml Toluol, in der angegebenen Reihenfolge hinzu. Die vermischte Lösung der vier Komponenten wird 15 Minuten bei einer in Tabelle I angegebenen Temperatur einer Alterungsbehandlung unterworfen. Die Katalysatorlösung ist gelblichorange und klar.Nickel naphthenate (0.01 mg atom of Ni), dissolved in 5 ml of toluene, is placed in a pressure-tight reaction tube filled, whereupon 0.136 mmol of boron trifluoride etherate, dissolved in 5 ml of toluene, added. The mixture is reacted for 10 minutes at 20 ° C. Then add 3.0 mmol of butadiene, dissolved in 5 ml of toluene, and 0.15 mmol of triethylaluminum, dissolved in 5 ml of toluene, in the order given. the mixed solution of the four components is 15 minutes at a temperature given in Table I. subjected to an aging treatment. The catalyst solution is yellowish orange and clear.
Dann gibt man 22 ml Toluol und 3,91 g Butadien zum Katalysator und polymerisiert 45 Minuten bei 400C. Schließlich fügt man Methanol hinzu, um die Polymerisation zu unterbrechen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben.Then 22 ml of toluene and 3.91 g of butadiene are added to the catalyst and the polymerization is carried out for 45 minutes at 40 ° C. Finally, methanol is added in order to interrupt the polymerization. The results are given in Table I.
Temperatur von 10° C über einen Zeitraum von 10 Minuten
hergestellt, und die Polymerisation wird bei einer Temperatur von 40° C über einen Zeitraum von
70 Minuten durchgeführt.
Man erhält folgendes Ergebnis:Temperature of 10 ° C over a period of 10 minutes, and the polymerization is carried out at a temperature of 40 ° C over a period of 70 minutes.
The following result is obtained:
Ausbeute 15,2%Yield 15.2%
M ··■·· 2,56M ·· ■ ·· 2.56
cis-l,4-Einheiten 96,2%cis-1,4 units 96.2%
trans-l,4-Einheiten 1,8 %trans-1,4 units 1.8%
1,2-Einheiten 2,0%1.2 units 2.0%
B e i s pi e 1 4E xample 1 4
An Stelle des im Beispiel 1 als Katalysatorkomponente verwendeten Butadiens wird Isopren in der gleichen Menge verwendet. Die Katalysatorlösung ist ähnlich wie im Beispiel 1 gelblichorange gefärbt und klar. Butadien wird 55 Minuten polymerisiert, wobei man folgendes Ergebnis erhält:Instead of the butadiene used as a catalyst component in Example 1, isoprene is used in the same amount used. Similar to Example 1, the catalyst solution is colored and yellowish orange clear. Butadiene is polymerized for 55 minutes, giving the following result:
ao Ausbeute 55% Extraordinary yield 55%
beuteprey
[η] 2,78 . [η] 2.78.
cis-l,4-Anteile 96,7%cis-1,4-proportions 96.7%
trans-l,4-Anteile 1,2%trans-1,4-shares 1.2%
1,2-Anteile 2,1 %1.2 shares 2.1%
B e i s ρ i el 5B e i s ρ i el 5
Nickelnaphthenat (0,01 mg-Atom Ni), gelöst in 5 ml Hexan, wird mit 3,1 mMol Butadien, gelöst in 5 ml Hexan, versetzt, worauf man 0,15 mMol Triäthylaluminium, gelöst in 5 ml Hexan, zu dem Gemisch gibt.Nickel naphthenate (0.01 mg atom Ni), dissolved in 5 ml of hexane, is mixed with 3.1 mmol of butadiene, dissolved in 5 ml Hexane, added, whereupon 0.15 mmol of triethylaluminum, dissolved in 5 ml of hexane, to the mixture are.
Dann fügt man 0,15 mMol Bortrifluorid-Ätherat, gelöst in 5 ml Toluol, hinzu und altert das Gemisch 15 Minuten bei 6O0C. Der so hergestellte Katalysator ist gelblichorange gefärbt.Then added 0.15 mmol of boron trifluoride etherate dissolved in 5 ml of toluene added, and aging the mixture for 15 minutes at 6O 0 C. The catalyst thus prepared is yellowish orange in color.
In Gegenwart des Katalysators werden dann 3,91 g Butadien in 22 ml Hexan 45 Minuten bei 4O0C polymerisiert.
Man erhält folgendes Ergebnis:In the presence of the catalyst, then 3.91 g of butadiene in 22 ml of hexane are polymerized for 45 minutes at 4O 0 C.
The following result is obtained:
Ausbeute 80,2 %Yield 80.2%
M ■· 3,23M ■ · 3.23
cis-l,4-Anteile 97,5%cis-1,4 shares 97.5%
trans-l,4-Anteile 2,1 %trans-1,4-shares 2.1%
1,2-Anteile..· ■. 0,4%1,2-shares .. · ■. 0.4%
Zur Kontrolle wird ein Versuch ausgeführt, bei demAs a control, an experiment is carried out in which
kein Butadien als Katalysatorkomponente verwendet wird. Der Katalysator wird durch Zusammenbringen von Triäthylaluminium mit Nickelnaphthenat bei 0°C über einen Zeitraum von 10 Minuten und durch 'Zugabe von Bortrifluorid-Ätherat bei O'C über einen Zeitraum von 10 Minuten hergestellt. Dann wird mit der gleichen Lösungsmittel- und Butadienmenge 60 Minuten bei 40cC polymerisiert.no butadiene is used as a catalyst component. The catalyst is prepared by contacting triethylaluminum with nickel naphthenate at 0 ° C. over a period of 10 minutes and by adding boron trifluoride etherate at O'C over a period of 10 minutes. Then, with the same solvent and of butadiene is polymerized for 60 minutes at 40 C c.
Man erhält folgendes Ergebnis:The following result is obtained:
6060
Als Kontrolle wird ein Versuch ausgeführt, bei dem kein Butadien als Katalysatorkomponente zugefügt wird. In diesem Fall wird der Katalysator durch Alterung des Gemisches der Komponenten bei einerAs a control, an experiment is carried out in which no butadiene was added as a catalyst component will. In this case, the catalyst is by aging the mixture of components at a
Ausbeute 21,4%Yield 21.4%
[η] 3,29 [η] 3.29
cis-1,4-Anteile 96,8 %cis-1,4-shares 96.8%
trans-l,4-Anteile 1,3 %trans-1,4-shares 1.3%
1,2-Anteile ..." 1,9%1.2 shares ... "1.9%
Man polymerisiert Butadien wie nach Beispiel 1 mit der Abweichung, daß man alle Katalysator-Butadiene is polymerized as in Example 1 with the difference that all catalyst
7 87 8
komponenten auf die Hälfte vermindert und daß man 10 Minuten erhalten wurde, erhält man nur Spuren 2 Stunden polymerisiert. Man erhält folgendes Er- von Polymerisat, wenn man die Polymerisation gebnis: 5 Stunden bei 400C durchführt.components reduced by half and that it was obtained for 10 minutes, only traces of polymerized for 2 hours are obtained. The following is obtained ER of polymer when the polymerization result: 5 hours at 40 0 C is carried out.
cis-l,4-Anteile 98,2% naphthenats verwendet man in diesen Beispielen diecis-1,4-parts 98.2% naphthenate are used in these examples
trans-l,4-Anteile .....' 0,7% nachstehend genannten Nickelverbindungen. Die an-trans-1,4-parts ..... '0.7% below named nickel compounds. The other
. 1,2-Anteile 1.1% deren Katalysatorkomponenten, die Hersteüungs-. 1.2 parts 1.1% of their catalyst components, the manufacturing
lo bedingungen für den Katalysator, die Lösungsmittel-lo conditions for the catalyst, the solvent
Mit einem Katalysator, der kein Butadien als und Monomerenmenge, die Polymerisationstempera-Katalysatorkomponente enthält und der durch Zu- tür und die Polymerisationsdauer sind die gleichen wie sammenbringen von Triäthylaluminium mit dem Re- im Beispiel 1. Die Katalysatorlösungen sind gelblichaktionsgemisch aus Nickelnaphthenat und Bortri- orange gefärbt und klar. Die Ergebnisse sind in fluorid-Ätherat bei 100C über einen Zeitraum von 15 Tabelle II angegeben:With a catalyst that does not contain butadiene and the amount of monomers, the polymerization temperature catalyst component and the addition and the polymerization time are the same as bringing together triethylaluminum with the Re- in Example 1. The catalyst solutions are yellowish-action mixture of nickel naphthenate and boron tri-orange colored and clear. The results are given in fluoride etherate at 10 0 C over a period of 15 Table II:
(mg-Atom)(mg atom)
0,010.01
0,010.01
0,010.01
V·V
%%
7.7th
NickelacetylacetonNickel acetylacetone
NickelacetoacetatNickel acetoacetate
NickelcarbonylNickel carbonyl
°/. yield
° /.
3,433.43
2,982.98
3,393.39
98,398.3
96,196.1
96,896.8
0,50.5
1,11.1
2,52.5
1,21.2
2,82.8
0,70.7
88th
99
1010
78,478.4
59,159.1
77,377.3
Nickeloctenat (0,05 mg-Atome Ni), gelöst in 5 ml Toluol, und 0,25 mMol Bortrifluorid-Atherat, gelöst in 5 ml Toluol, werden in ein druckfestes Reaktionsgefäß eingefüllt. Das Gemisch wird 10 Minuten bei einer Temperatur von 200C umgesetzt. Dann gibt man 2,5 mMol Butadien, gelöst in 5 ml Toluol, und 0,25 mMol Butyllithium, gelöst in 5 ml Toluol, in der angegebenen Reihenfolge hinzu und altert das Gemisch 15 Minuten bei einer Temperatur von 500C. Der so hergestellte Katalysator ist gelb gefärbt.Nickel octenate (0.05 mg atoms Ni), dissolved in 5 ml of toluene, and 0.25 mmol of boron trifluoride etherate, dissolved in 5 ml of toluene, are poured into a pressure-tight reaction vessel. The mixture is reacted at a temperature of 20 ° C. for 10 minutes. Then 2.5 mmol of butadiene, dissolved in 5 ml of toluene, and 0.25 mmol of butyllithium, dissolved in 5 ml of toluene, are added in the order given and the mixture is aged for 15 minutes at a temperature of 50 ° C. The thus prepared The catalyst is colored yellow.
In Gegenwart des Katalysators werden 7,5 g Butadien in 16 ml Toluol 30 Minuten bei 40° C polymerisiert.7.5 g of butadiene in 16 ml of toluene are polymerized at 40 ° C. for 30 minutes in the presence of the catalyst.
Ausbeute 6,08 g (81%) 4,Yield 6.08 g (81%) 4 ,
M 2.03M 2.03
cis-l,4-Anteile 96,8%cis-1,4-proportions 96.8%
trans-l,4-AnteiIe ... 1.8%trans-1,4-proportion ... 1.8%
1,2-Anteile .....'. 1,4%1,2-shares ..... '. 1.4%
5050
Zur Kontrolle wird ein Versuch ausgeführt, bei dem kein Butadien als Katalysatorkomponente zugegeben wird. Das Gemisch der Katalysatorkomponenten wird 10 Minuten bei 20°C umgesetzt. Dann polymerisiert man 60 Minuten bei einer Temperatur von 40°C.As a control, an experiment is carried out in which no butadiene is added as a catalyst component. The mixture of the catalyst components is reacted at 20 ° C. for 10 minutes. then it is polymerized for 60 minutes at a temperature of 40.degree.
Ausbeute 1,9 g (25%)Yield 1.9 g (25%)
M 2.32M 2.32
cis-l.^Anteile 95.2%cis-l. ^ proportions 95.2%
trans-lA-Anteilc 2.2%trans-LA sharec 2.2%
1,2-Anteile 2.6%1.2 shares 2.6%
Beispiel 12 6j Example 12 6j
Man polymerisiert Butadien 2 Stunden bei 4O3C mit einem Katalysator, der durch Vermischen von Nickelnaphthenat (0.1 mg-Atom Ni), 0.5 mMol BorButadiene is polymerized for 2 hours at 4O 3 C with a catalyst which is obtained by mixing nickel naphthenate (0.1 mg atom Ni), 0.5 mmol boron trifluorid-Ätherat, 3,5 mMol Isopren und 0,5 mMol Diäthylzink in der angegebenen Reihenfolge und durch Alterung des gebildeten Gemisches bei 6O0C über einen Zeitraum von 15 Minuten erhalten wurde. Die Katalysatorlösung ist gelb gefärbt. Es werden folgende Ergebnisse erhalten:trifluoride etherate, 3.5 mmol of isoprene and 0.5 mmol of diethylzinc was obtained in the order indicated and by aging the resultant mixture at 6O 0 C over a period of 15 minutes. The catalyst solution is colored yellow. The following results are obtained:
Ausbeute 6,38 g (85%)Yield 6.38 g (85%)
M · 1,26M x 1.26
cis-l,4-Anteile 95,5%cis-1,4-proportions 95.5%
trans-l,4-AnteiIe 3,2%trans-1,4-proportion 3.2%
1,2-Anteile 1,3%1.2 shares 1.3%
Wird die Polymerisation unter den gleichen Bedingungen ausgeführt mit der Abweichung, daß man kein Isopren als Katalysatorkomponente verwendet, so erhält man folgende Ergebnisse:If the polymerization is carried out under the same conditions with the exception that one If no isoprene is used as a catalyst component, the following results are obtained:
Ausbeute 2,12 g (28,3%)Yield 2.12 g (28.3%)
W 1.05W 1.05
cis-1,4-Anteile 95,2%cis-1,4-shares 95.2%
trans-l,4-Anteile 3,8%trans-1,4-shares 3.8%
1,2-Anteile 1,0%1.2 shares 1.0%
Claims (4)
Family
ID=
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