DE1595177B1 - Verfahren zum Unterbrechen der Polymerisation bei der Herstellung von synthetischem Kautschuklatex - Google Patents

Verfahren zum Unterbrechen der Polymerisation bei der Herstellung von synthetischem Kautschuklatex

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DE1595177B1 DE19651595177D DE1595177DA DE1595177B1 DE 1595177 B1 DE1595177 B1 DE 1595177B1 DE 19651595177 D DE19651595177 D DE 19651595177D DE 1595177D A DE1595177D A DE 1595177DA DE 1595177 B1 DE1595177 B1 DE 1595177B1
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Description

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkylhydroxylamine haben die allgemeine Formel
R1-
N-OH
Cycloalkylrest und R2 ein Alkyl- oder ein Cycloalkyl- 15 löslich und verursachen weder eine Korrosion der rest ist und die organischen Reste R1 und R2 jeweils Anlage noch eine Verfärbung des Kautschukprodukts.-bis zu 6 Kohlenstoffatome enthalten.
Synthetische Latizes werden durch Emulsionspolymerisation von Kautschuk bildenden Monomeren hergestellt; dabei muß die Polymerisation abgestoppt 20 werden, um ein Produkt mit den gewünschten optimalen Eigenschaften zu erhalten. Man kennt bereits eine Reihe von Abstoppmitteln, die jedoch bestimmte Nachteile aufweisen und insbesondere nicht für alle Arten von Polymerisationsverfahren angewandt wer- 25 rest und R2 einen Alkyl- oder einen Cycloalkylrest den können. Hydrochinon z. B. eignet sich für die bedeutet und die organischen Reste R1 und R2 Hochtemperaturmischpolymerisation von Butadien— Styrol, kann jedoch nicht mit Erfolg als rasch wirkendes Abstoppmittel bei Cold-Rubber-Polymerisationsverfahren verwendet werden, in denen ein star- 30 keres Abstoppmittel, z. B. ein Hydroperoxyd, einsetzt wird. Das bei Cold-Rubber-Verfahren angewendete Dinitrochlorbenzol hat den erheblichen Nachteil, daß es eine Verfärbung des Kautschuks hervorruft, außerdem wasserunlöslich und für die Arbeiter in 35 der Fabrik giftig ist. Alkalimetallsalze, wie die Natriumsalze von Dithiocarbaminsäuren, und insbe-' sondere Natriumdimethyldithiocarbamat werden sowohl bei Hochtemperatur- als auch bei Tieftemperatur-Polymerisations-Verfahren verwendet. Sie haben 40 jedoch den Nachteil, daß sie eine gewisse Verfärbung des Polymerisats verursachen und zu einem Thiuramdisulfid oxydiert werden, das im Polymerisationsprodukt zurückbleibt und eine unerwünschte und unkontrollierbare Veränderung der Vulkanisations- 45 nach bekannten Verfahren hergestellt werden, z. B. geschwindigkeit hervorruft. Natriumdimethyldithio- durch Umwandlung eines entsprechenden tertiären carbamat hat man auch schon zusammen mit Natrium- Amins zum Aminoxyd und überführung des Oxyds polysulfid verwendet, doch auch dieses Gemisch hat in ein Ν,Ν-Dialkylhydroxylamin nach dem Verfahren viele Nachteile. Da es nicht vollständig wasserlöslich von Cope et al. in »Journal American Chemical ist, verstopft es die Leitungen. Außerdem führt es zu 50 Society«, Bd. 79, S. 964 (1957). N-cycloaliphatische einer Korrosion der Anlage und einer Verfärbung des Hydroxylamine, wie N-Cyclohexylhydroxylamin und
in der R1 Wasserstoff, einen Alkyl- oder Cycloalkyl-
jeweils bis zu etwa 6 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele hierfür sind:
N-Methylhydroxylamin,
N,N-Dimethylhydroxylamin, N-Äthylhydroxylamin,
Ν,Ν-Diäthylhydroxylamin,
Ν,Ν-Diisopropylhydroxylamin, N,N-Dibutylhydroxylamin,
N-Butylhydroxylamin,
N-Amylhydroxylamin,
N-Hexylhydroxylamin,
N-Cyclohexylhydröxylamin, Ν,Ν-Dicyclohexylhydroxylamin, N,N-Diamylhydroxylamin,
N-Methyl-N-äthylhydroxylamin, N-Methyl-N-cyclohexylhydroxylamin.
Diese Hydroxylamine sind bekannt und können
Polymerisats.
Als Abstoppmittel für die Polymerisation äthylenisch ungesättigter Monomerer sind auch Ν,Ν-Dialkylhydroxylamine bekannt (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 138 944). Man hat auch schön bei der Herstellung von farblosem Synthesekautschuk aus einem in Gegenwart von Eisenverbindungen hergestellten Latex diesem kurz vor oder unmittelbar nach der
verwandte Verbindungen, können nach dem in der kanadischen Patentschrift 588 865 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Zur Umwandlung der obengenannten Alkylhydroxylamine in die bis-Oxalate wird das gewünschte N-substituierte Hydroxylamin (im allgemeinen in Form einer wäßrigen Lösung) in etwa stöchiometrischen Mengen mit einer Oxalsäurelösung vermischt,
Unterbrechung der Polymerisation mit einem Schnell- 60 so daß das bis-Oxalat in Form einer klaren Lösung stoppmittel einen Komplexbildner aus z. B. Oxal- entsteht, die — wenn sie höchstens etwa 35 Gewichtssäure oder Zitronensäure zugesetzt (vgl. deutsche prozent bis-Oxalat enthält — lagerbeständig ist und Auslegeschrift 1 130 597). Das zuletzt genannte Verfahren legte es jedoch nicht nahe, die beiden Zusätze,
direkt oder in niedrigerer Konzentration als Äbstoppmittel in Emulsionspolymerisationsverfahren verwen-
d. h. ein Alkylhydroxylamin und Oxalsäure nicht 65 det werden kann.
getrennt, sondern in Form einer einzigen chemischen Die bis-(N-Alkylhydroxylamin)-oxalate können
Verbindung zuzusetzen. Einmal, weil dann die notwendige komplexbildende Wirkung der organischen
auch durch Reduktion entsprechender Nitroalkane mit Wasserstoff unter Verwendung eines Palladium-
ORIGINAL INSPECTED
Kohle-Katalysators in Gegenwart der äquivalenten Menge Oxalsäure hergestellt werden (s. Schmidt, Ascherl und Mayer, Ber., Bd. 58B, S. 2430 [1925]).
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden übliche Polymerisationsansätze in üblicher Weise mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Abstoppmitteln versetzt. Für die Herstellung des synthetischen Kautschuks können Hochtemperaturverfahren (durch Persulfat oder Azonitril eingeleitet) oder Tieftemperaturverfahren (durch Hydroperoxyd eingeleitet) angewendet werden. Das polymerisierbare Material zur Gewinnung von synthetischen Latizes besteht aus einem Gemisch auf Butadienbasis, z. B. aus Butadien-(1,3) und Styrol oder einem Styrolderivat, z. B. a-Methylstyrol.
Das bis-Oxalat wird, bezogen auf das Monomere, in einer Menge von etwa 0,01 bis 0,20 Gewichtsprozent verwendet. Die Art und Weise, in der das Abstoppmittel zugesetzt wird, kann nach jeder hierfür üblichen Methode erfolgen. Vorzugsweise wird, wenn man die gewünschte Umwandlung erreicht hat, dem Polymerisationsgemisch eine wäßrige Lösung der bis-Oxalate zugefügt.
Das folgende Beispiel erläutert das erfindungsgemäße Verfahren:
Beispiel
10g (0,10MoI) 90%iges wäßriges N,N-Diäthylhydroxylamin wurden zu 20,0 g entionisiertem Wasser gegeben und mit 4,5 g (0,05 Mol) Oxalsäure versetzt. Das Gemisch wurde auf 250C gekühlt. Bei dieser Temperatur wurde unter Rühren die zur Lösung der Salzkristalle geringstmögliche Menge entionisiertes Wasser zugegeben. Dazu waren weitere 8,6 g Wasser erforderlich. Die Gesamtmenge Wasser betrug also 28,6 g plus 1 g, das in der 90 /oigen Lösung des Ausgangsmaterials enthalten war. Man erhielt so eine 31 gewichtsprozentige Lösung des bis-Oxalats des Ν,Ν-Diäthylhydroxylamins.
In dieser oder ähnlicher Weise hergestellte bis-Oxalatlösungen wurden auf Emulsionspolymerisationsgemische angewendet, die in verschlossenen 207-cm3-Flaschen enthalten waren. Die Flaschen wurden auf einer Welle befestigt und in einem konstanten Temperaturbad durch Drehen um 180° geschüttelt. Für den Versuch wurde ein Standard-Styrol-Butadien-Kautschuk-Ansatz folgender Zusammensetzung verwendet:
Bestandteile
Butadien
Styrol
Entionisiertes Wasser
Dodecylmercaptan
Kaliumsalz disproportionierter
Harzsäuren
Natriumsalz von polymerisiertem
Alkylnaphthalinsulfonat
Tetranatriumsalz der Äthylen-
diamintetraessigsäure
p-Menthanhydroperoxyd
Fe2SO4 · 7 H2O
Na3PO4-12 H2O
Natriumsulfoxylatformaldehyd ..
Menge pro
207-cm3-Flasche
in g
18
7 50
0,058
1,125 0,038
0,008
0,011
0,0056
0,20
0,0169
Ein Teil der Flaschen wurde bei 5° C in einer Polymerisiervorrichtung geschüttelt, bis eine Umwandlung von 55 bis 60% erreicht war. Dann wurden die Abstoppmittel durch eine selbstdichtende synthetische Kautschukauskleidung im perforierten Verschluß eingespritzt. Eine Flasche jeder Serie wurde nicht mit einem Abstoppmittel versehen und diente als Kontrolle. Nachdem die Abstoppmittel in die Flaschen eingespritzt worden waren, wurden sie eine weitere Stunde bei 5° C in der Polymerisiervorrichtung geschüttelt, worauf die Latizes auf die prozentuale Umwandlung geprüft wurden. Dann wurden die Flaschen in der Polymerisiervorrichtung bei 50° C geschüttelt und die prozentuale Umwandlung nach 18 bzw. 24 Stunden festgestellt. Ein wirksames Abstoppmittel unterbricht die Polymerisation vollkommen, selbst während des 24stündigen Erwärmens auf 500C.
Die folgende Tabelle zeigt die mit verschiedenen erfindungsgemäß einzusetzenden Abstoppmitteln und einem verwandten Carbonsäuresalz erhaltenen Ergebnisse.
Konzentration
Gewichtsprozent
beim Abstoppen Umwandlung, % nach 18 Stunden nach 24 Stunden
Abstoppmittel 56,8 nach 1 Stunde bei 5O0C bei 50° C
56,8 bei 50C 92 8 93,3
Keines 0,15 56,8 57,0 57,2
bis-(N-Methylhydroxylamin)-oxalat... 0,02 56,8 55,7 57,4 55,0
bis-(N-Methylhydroxylamin)-oxalat... 0,15 56,8 48,0 55,8 56,5
bis-(N-Isopropylhydroxylamin)-oxalat 0,02 55,7 56,6 56,5 55,0
bis-(N-Isopropylhydroxyamin)-oxalat 0,02 57,8 56,7 59,0 59,0
bis-(N,N-Diäthylhydroxylamin)-oxalat 0,02 54,8 77,7 78,5
;N,N-Diäthylhydroxylamin)-citrat .... 59,1
Das bis-Oxalat des N-Cyclohexylhydroxylamins zeigt bei Verwendung in einer Menge von 0,10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Monomere, hervorragende Abstoppfähigkeit. Es ist auch in'einem heißen Styrol-Butadien-Polymerisations-Ansatz wirksam.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Unterbrechen der Polymerisation bei der Herstellung von synthetischem Kautschuklatex auf Butadienbasis unter Verwendung
    eines Alkylhydroxylamins, dadurch gekennzeichnet, daß man als Abstoppmittel ein bis-Oxalat eines Alkylhydroxylamins der allgemeinen Formel
    N-OH
    r/
    verwendet, in der R1 Wasserstoff, einen Alkyl- ίο oder Cycloalkylrest und R2 einen Alkyl- oder einen Cycloalkylrest bedeutet und die organischen Reste R1 und R2 jeweils bis zu 6 Kohlenstoffatome enthalten.
DE19651595177D 1964-11-13 1965-11-11 Verfahren zum Unterbrechen der Polymerisation bei der Herstellung von synthetischem Kautschuklatex Pending DE1595177B1 (de)

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NL (1) NL136463C (de)

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