DE1595177B1 - Verfahren zum Unterbrechen der Polymerisation bei der Herstellung von synthetischem Kautschuklatex - Google Patents
Verfahren zum Unterbrechen der Polymerisation bei der Herstellung von synthetischem KautschuklatexInfo
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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:
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)
- Patentanspruch:Verfahren zum Unterbrechen der Polymerisation bei der Herstellung von synthetischem Kautschuklatex auf Butadienbasis unter Verwendungeines Alkylhydroxylamins, dadurch gekennzeichnet, daß man als Abstoppmittel ein bis-Oxalat eines Alkylhydroxylamins der allgemeinen FormelN-OHr/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.
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-
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- 1965-11-02 NL NL6514189A patent/NL136463C/xx active
- 1965-11-11 DE DE19651595177D patent/DE1595177B1/de active Pending
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