DE1745115C3 - Verfahren zur Herstellung von Copolymeren und ihre Verwendung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Copolymeren und ihre VerwendungInfo
- Publication number
- DE1745115C3 DE1745115C3 DE19671745115 DE1745115A DE1745115C3 DE 1745115 C3 DE1745115 C3 DE 1745115C3 DE 19671745115 DE19671745115 DE 19671745115 DE 1745115 A DE1745115 A DE 1745115A DE 1745115 C3 DE1745115 C3 DE 1745115C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- norbornene
- ethylene
- copolymers
- mmol
- heptane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 17
- -1 lithium-aluminum Chemical compound 0.000 claims description 15
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 14
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 claims description 6
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002848 norbornenes Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium(0) Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 3
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N n-heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 11
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 9
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M Diethylaluminium chloride Chemical compound CC[Al](Cl)CC YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- OJOWICOBYCXEKR-KRXBUXKQSA-N (5E)-5-ethylidenebicyclo[2.2.1]hept-2-ene Chemical group C1C2C(=C/C)/CC1C=C2 OJOWICOBYCXEKR-KRXBUXKQSA-N 0.000 description 3
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WTQBISBWKRKLIJ-UHFFFAOYSA-N 5-methylidenebicyclo[2.2.1]hept-2-ene Chemical compound C1C2C(=C)CC1C=C2 WTQBISBWKRKLIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N Diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KEQFTVQCIQJIQW-UHFFFAOYSA-N N-Phenyl-2-naphthylamine Chemical compound C=1C=C2C=CC=CC2=CC=1NC1=CC=CC=C1 KEQFTVQCIQJIQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N P-Toluenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N Stearic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N Thiram Chemical compound CN(C)C(=S)SSC(=S)N(C)C KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBIQAPKSNFTACH-UHFFFAOYSA-K Vanadium oxytrichloride Chemical compound Cl[V](Cl)(Cl)=O JBIQAPKSNFTACH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 150000004291 polyenes Polymers 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 229960002447 thiram Drugs 0.000 description 2
- IPSRAFUHLHIWAR-UHFFFAOYSA-N zinc;ethane Chemical group [Zn+2].[CH2-]C.[CH2-]C IPSRAFUHLHIWAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDKYADYSIPSCCQ-UHFFFAOYSA-N 1-Butyne Chemical compound CCC#C KDKYADYSIPSCCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHOQXEIFYTTXJU-UHFFFAOYSA-N 2-methylbuta-1,3-diene;2-methylprop-1-ene Chemical compound CC(C)=C.CC(=C)C=C VHOQXEIFYTTXJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJVNVNXTHQJGQK-UHFFFAOYSA-N C1=CC=CC1.C#C Chemical class C1=CC=CC1.C#C AJVNVNXTHQJGQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 1
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N Cyclopentadiene Chemical compound C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008528 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 239000006237 Intermediate SAF Substances 0.000 description 1
- JFNLZVQOOSMTJK-UHFFFAOYSA-N Norbornene Chemical compound C1C2CCC1C=C2 JFNLZVQOOSMTJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010692 aromatic oil Substances 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- REQPQFUJGGOFQL-UHFFFAOYSA-N dimethylcarbamothioyl N,N-dimethylcarbamodithioate Chemical compound CN(C)C(=S)SC(=S)N(C)C REQPQFUJGGOFQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000009114 investigational therapy Methods 0.000 description 1
- 229920005684 linear copolymer Polymers 0.000 description 1
- SRTHRWZAMDZJOS-UHFFFAOYSA-N lithium hydride Inorganic materials [H-].[Li+] SRTHRWZAMDZJOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- NIQQIJXGUZVEBB-UHFFFAOYSA-N methanol;propan-2-one Chemical compound OC.CC(C)=O NIQQIJXGUZVEBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003518 norbornenyl group Chemical group C12(C=CC(CC1)C2)* 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Description
-CH-(CH2Jn-CH3
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen linearen, ungesättigten, vulkanisierbaren,
hochmolekularen Copolymeren, die dann unter Vulkanisation mit schwefelhaltigen Mischungen in
Elastomere umgewandelt werden können.
Gegenstand des Patentes 15 70 945 ist ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen, im wesentlichen
linearen, amorphen, ungesättigten, vulkanisierbaren Copolymeren aus Äthylen und einem oder mehreren
iX-Olefinen der allgemeinen Formel R-CH=CH2, in
der R ein Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen ist, sowie einem oder mehreren substituierten Norbornenen
durch Copolymerisation der Monomeren in Gegenwart von Katalysatoren aus Vanadiumverbindungen und
metallorganischen Verbindungen oder Hydriden des Aluminiums, Berylliums oder Lithium-Aluminiums sowie
gegebenenfalls eines Komplexbildners, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Vinylidengruppe im
Alkenylrest enthaltende ω-Alkenylnorborncne der
allgemeinen Formel
oder Cycloiilkylreste mit bis zu 10 C-Atomen bedeuten
und η eine Zahl von 0 bis 6 ist, als Comonomere verwendet.
Es wurde nun gefunden, daß nach diesem Verfahren ähnliche oder auch bessere Ergebnisse erhalten werden
können, wenn als Comonomere besondere Alkenylnorbornene verwendet werden, die eine Doppelbindung
enthalten, die am Ende des Alkenylrcstes liegt oder direkt an den Norbornenring gebunden ist. Dieses
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Norbornene der allgemeinen Formel
in der η eine Zahl von 0 bis 6 sein kann, als Comonomere verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 5-Äthyliden-norbornen-2,5-0utyliden-norbornen-2
und/oder 5-Pentyliden-norbornen-2 als Comonomere verwendet.
3. Verwendung der nach Anspruch 1 oder 2 erhaltenen Copolymeie für die Herstellung von
Vulkanisaten.
\P
in der R ein Alkylrest mit I bis 6 C-Atomen ist, R' und R", die gleich oder verschieden sein können, und
Wasserstoffatome, Alkylreste mit I bis 6 C-Atomen in der η eine Zahl von 0 bis 6 sein kann, als Comonomere
verwendet.
Beispiele von Comonomeren dieser Art, die erfindungsgemäß
verwendet werden können, sind 5-Äthylidennorbornen-2, 5-Butyliden-norbornen-2 und/oder
5-Pentyliden-norbornen-2. Diese Monomeren können sehr leicht durch Umsetzung von Cyclopentadien mit
Acetylenen und anschließende Behandlung mit einer Lewis-55äure hergestellt werden. Beispielsweise ist
Äthyliden-norbornen durch Umsetzung von Cyclopentadien mit Butin-1 und anschließende Behandlung mit
p-Toluolsulfonsäure leicht herstellbar.
Als Olefine kommen für die Herstellung der Copolymeren gemäß der Erfindung Äthylen und
«-Olefine der allgemeinen Formel R-CH=CH2 in
Frage, in der R ein Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen ist, insbesondere Propylen und Buten-1. Beispielsweise wird
durch Copolymerisation von Äthylen, Propylen und 5-Ä,thyliden-norbornen-2 unter den erfindungsgemäßen
Verfahrensbedingungen ein Terpolymeres erhalten, das Monomereinheiten jedes Monomeren in regelloser
Verteilung enthält. Seine Untersuchung durch Infrarotspektrographie ergibt die Anwesenheit von ungesättigten
Bindungen. Das Terpolymere ist sehr homogen, erkennbar an der Möglichkeit, durch Anwendung der
Verfahren, die allgemein für die Vulkanisation von ungesättigten Kautschuken, insbesondere von schwach
ungesättigten Kautschuken, wie Butylkautschuk, angewendet werden, gute Vulkanisate zu erhalten.
Die Doppelbindungen, die in den erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren enthalten sind, können für
die Vulkanisation ausgenutzt werden und können ferner, beispielsweise durch Oxydation mit Ozon, polare
Gruppen, wie Carbonylgruppen ergeben, die ihrerseits als reaktionsfähige Gruppen für anschließende Reaktionen
verwendet und zur Verbesserung der Klebfähigkeit der Copolymeren ausgenutzt werden können. Die
Doppelbindungen können ferner für Additionsreaktionen mit Metallhydriden, wie LiH, NaBKU oder
AIH(CtHs)2 ausgenutzt werden. Die auf diese Weise
gebildeten Metall-Kohlenstoff-Bindungen können ebenfalls für weitere Reaktionen ausgenutzt werden.
Die erfindungsgema'ß hergestellten Copolymeren können als Produkte von praktisch linearer Struktur
definiert werden, die frei von langen Verzweigungen sind und deren Eigenschaften, insbesondere ihr Viskositätsvcrhalten,
praktisch identisch mil den Eigenschaften bekannter linearer Copolymcrcr, wie Äthyien-rv-Olefin-Copolymerer
sind. Sie haben einen niedrigen Anfangsmodul und sehr hohe Bruchdehnung.
Das viskosimetrisch bestimmte Molekulargewicht der erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren liegt über
20 000. Ihre Grenzviskosität, bcsiimmi in TeiruhyclronupMhalin
bei I35°C oder in Toluol bei 300C, liegt über
0,5, Sie können in an sich bekannter Weise mit Kohlenwasserstoffölen gestreckt oder weichgemacht
werden. Vorzugsweise werden paraffinische oder s nnphthenische öle verwendet, jedoch sind auch
aromatische öle geeignet.
Im Gegensatz zu den Copolymeren selbst, die in siedendem n-Heptan vollständig löslich sind, sind deren
Vulkanisate in organischen Lösungsmitteln, insbesondere in aliphatischen Kohlenwasserstoffen, vollständig
unlöslich. Durch einige aromatische Lösungsmittel werden sie nur begrenzt angequollen. Die Vulkanisate
haben ferner eine sehr hohe mechanische Festigkeit und einen sehr geringen Formänderungsrest beim Bruch.
Insbesondere haben sie hohe reversible elastische Dehnungen und bei Verwendung von verstärkenden
Füllstoffen, wie Ruß, in den Vulkanisationsmischungen, auch hohe Zugfestigkeit. Die Vulkanisate können auf
Grund ihrer guten mechanischen Eigenschaften in vorteilhafter Weise auf allen Anwendungsgebieten von
Naturkautschuk und Kunstkautschuk verwendet werden, beispielsweise für die Herstellung von Schläuchen,
Autoschläuchen, Reifen, Folien, elastischen Garnen und Dichtungen.
Bei der Herstellung der Copolymeren gemäß der Erfindung wird hinsichtlich der zur Anwendung
kommenden Katalysatoren, also der Vanadiumverbindungen und metallorganischen Verbindungen oder
Hydriden des Aluminiums, Berylliums oder Lithium-Aluminiums sowie der Komplexbildner entsprechend
dem Patent 15 70 945 verfahren, und zwar sowohl in bezug auf die Auswahl der Verbindungen und ihrer
Molverhältnisse als auch der sonstigen dort beschriebenen Bedingungen, wie den Temperaturen, den Lösungsmitteln
und den Molverhältnissen der Comonomeren. Werden die dort genannten oberen Werte für die
Äthylen/ix-Olefin-Molverhältnisse überschritten, so hat
das Terpolymere die für Polyäthylen typische Kristallinität. Die untere Grenze des Äthylengehaltes ist nicht
entscheidend. Bevorzugt werden jedoch Terpolymere, die wenigstens 5 Mol-% Äthylen enthalten. Der
ft-Olefingehalt der amorphen Terpolymeren kann
vorzugsweise zwischen einem Minimum von 5 Mol-% und einem Maximum von 95 Mol-% liegen.
Der Polyengehali der Terpolymeren beträgt vorzugsweise
0,1 bis 20 Mol-%. Diese obere Grenze kann überschritten werden, jedoch ist es insbesondere aus
wirtschaftlichen Gründen nicht zweckmäßig, mehr als 20 Mol-% Polyen in das Copolymere einzuführen.
5-Alkylidennorbornene sind an sich bekannte Verbindungen.
So beschreibt beispielsweise die US-PS 31 51 173 ein Verfahren zur Herstellung von 5-Alkylidennorbornenen
und erwähnt nebenbei, daß diese Verbindungen als Comonomere bei der Herstellung von
durch Schwefel vulkanisierbaren Kohlenwasserstoffelastomeren Verwendung finden könnten. Als Norbornen
wird gleichwertig neben anderen Verbindungen an erster Stelle das 5-Methyliden-2-norborncn genannt,
doch ist an keiner Stelle erläutert, wie in der Praxis die do
Polymerisation durchgeführt werden soll, wie, d. h. unter welchen Bedingungen, das erhaltene Copolymere
vulkanisiert werden soll, noch welche Eigenschaften die erhaltenen Vulkanisate tatsächlich besitzen. Die spärlichen
Angaben dieser Patentschrift vermitteln keine <>s
klare Lehre zum technischen Handeln und die erwähnten Koordinationskatalysatoren schließen Hunderte
von Katalysatoren ein, während zur Gewinnung brauchbarer Copolymere!1 tatsächlich pur Vanadiumverbindungen
als KatalystUorkomponßnton verwendet werden können und beispielsweise Katalysatoren auf
der Basis von Titanverbindungen, also ebenfalls Koordinationskatalysatoren, zur Herstellung vulkanisierbarer
Terpolymerer nicht geeignet sind. Hinzu kommt, daß das in der Reiheder angeblich brauchbaren
Comonomeren gleichwertig neben anderen an erster Stelle genannte 5rMethyliden-2-norbornen bei Verwendung
als Comonomeres überhaupt kein brauchbares Terpolymeres liefert, d.h., das erste Glied dieser
Verbindungsreihe erfüllt die Erwartungen nicht, die der Fachmann aufgrund der Angaben in dieser Patentschrift
in diese Klasse setzt. Ähnliches gilt auch für die BE-PS 6 53 726, die als einziges gegebenenfalls vergleichbares
Dienmonomere das Methylennorbornen nennt. Selbst wenn der Fachmann in Kenntnis dieses Standes der
Technik-als Koordinationskatalysatorkomponente speziell
Vanadiumverbindungen gemäß der belgischen Patentschrift einsetzen würde, um das in der US-PS
31 51 173 als erstes Glied der Reihe genannte 5-Methyliden-2-norbornen als Comonomeres bei der
Herstellung von Terpolymeren einzusetzen, wären die Eigenschaften des hierbei erhaltenen Produktes und
sein Verhalten bei der anschließenden Vulkanisation so entmutigend, daß von weiteren Versuchen Abstand
genommen würde; denn in der Praxis bauen bekanntlich Forschungsarbeiten auf dem repräsentativen, nämlich
dem unteren Glied einer homologen Reihe auf, wenn dessen Verhalten dem Fachmann den Eindruck
vermittelt, daß die Forschungsarbeiten mit den höheren Homologen sich lohnen werden. Im anderen Falle ist ein
Vorurteil des Fachmannes die logische Folgerung.
Zum Beweis für das völlig unterschiedliche Verhalten von Methylidennorbornen gegenüber den erfindungsgemäß
verwendeten höheren Alkylidennorbornen, als deren erstes Glied gemäß der angegebenen Formel
5-Äthyliden-2-norbornen zum Einsatz kommt, wurden Vergleichsversuche durchgeführt, die im Anschluß an
die Beispiele erläutert werden. Die hierbei verwendeten Ausgangsmaterialien waren, wie nachstehend angegeben,
gereinigt worden: n-Heptan wurde über metallischem Kalium unter einer trockenen Stickstoffatmosphäre
destilliert. Äthylen und Propylen wurden für einige Tage vor ihrer Verwendung in Zylindern
aufbewahrt, die eine 20%ige n-Hepianlösung von
Diäthylaluminiumchlorid enthielten. Die Termonomeren wurden über Lithiuinaluminiumtetraoctyl unter
Stickstoffatmosphäre destilliert; ihre Reinheit betrug über 97%, ermittelt durch Gaschromatographie.
Die Reaktionsapparatur besteht aus einem 3,5-1-Glaszylinder
von 10 cm Durchmesser, der mit einem Rührer und Gaseintritts- und -austrittsrohren versehen ist. Das
Gaseinführungsrohr ist bis zum Boden des Gefäßes geführt und läuft in eine Frittenplatte von 5 cm
Durchmesser aus.
In den Reaktor, der bei einer konstanten Temperatur von —20" C gehalten wird, werden 2000 ml wasserfreies
n-Heptan, 1,5 ml 5-Äthyliden-norbornen-2 und 0,125 mMol Zinkdiäthyl eingeführt. Durch das Gaseinführungsrohr
wird ein gasförmiges Gemisch von Propylen und Äthylen im Molverhältnis von 3: 1
eingeführt und in einer Menge von 1200 Nl/Sld.
umgewälzt.
Der Katalysator wird in Gegenwart der reagierenden
Monomeren gebildet, indem eine Lösung von
3,75mMol AluminiuindiHthylmonochlorkl in 15 ml
n-Heptan und eine Lösung von 0,5 mMol Vanadintriacetylacetonat
in 15 ml wasserfreiem Toiuol getrennt in
den Reaktor eingeführt werden, Das Propylen-Äthylen-Gemisch
wird kontinuierlich in einer Menge von 1200NI/Std. zugeführt und abgeführt. Die Reaktion
wird 1,7 Minuten nach der Einführung des Katalysators durch Zusatz von 10 ml Methanol, das 0,1 g Phenyl-/?-
naphthylamin enthält, abgebrochen. Das Produkt wird in einem Scheidetrichter durch mehrmaliges Waschen
mit verdünnter Salzsäure und dann mit Wasser gereinigt und dann in Aceton koaguliert. Nach dem Trocknen
unter vermindertem Druck werden 41 g eines festen Produkts erhalten, das röntgenamorph ist, wie ein
unvulkanisiertes Elastomeres aussieht und in siedendem n-Heptan vollständig löslich ist. Die Untersuchung
durch infrarotspektrographie ergibt die Anwesenheit von Mehrfachbindungen (Bande zwischen 6 und 6,2 cm).
Der Propylengehalt beträgt 55 Gew.-%. Die Mooney-Viskosität ML(I +4) bei 1000C beträgt 96.
100 Gewichtsteile des Terpolymeren werden auf einem Laboratoriumswalzenmischer mit 50 Teilen
HAF-Ruß, 1 Teil Phenyl-j3-naphthy!amin, 2 Teilen Schwefel, 5 Teilen Zinkoxyd, 1 Teil Tetramethylthiuramdisulfid
und 0,5 Teilen Mercaptobenzthiazol gemischt. Die Mischung wird in einer Presse 60 Minuten bei 1500C
vulkanisiert. Eine vulkanisierte Platte mit folgenden Eigenschaften wird erhalten:
Zugfestigkeit
Bruchdehnung
Modul bei 200% Dehnung
Modul bei 300% Dehnung
Formänderungsrest beim
Bruch
205 kg/cm3
440%
63 kg/cm2
117 kg/cm2
440%
63 kg/cm2
117 kg/cm2
10%
30
240
380
90
180
10
Dauer, Minuten
Zugfestigkeit, kg/cm2
Bruchdehnung, %
Modul bei 200% Dehnung, kg/cm2
Modul bei 300% Dehnung, kg/cm2
Formänderungsrest, %
Als Reaktionsapparatur wird ein l-1-Glasautoklav
verwendet, der mit einem Rührer und Gaseintrittsrohr versehen ist. In den bei -2O0C gehaltenen Autoklav
werden 500 ml flüssiges Propylen, 5 ml 5-Äthyliden-norbornen-2
und 0,125 mMol Zinkdiäthyl eingeführt. Dann wird Äthylen bis zu einem Druckanstieg von 1
Atmosphäre aufgedrückt. Die Katalysatorkomponenten werden durch zwei getrennte Dosiervorrichtungen
getrennt in den Reaktor eingeführt, und zwar zuerst eine Lösung von 0,55 mMol Aluminiumdiäthylmonochlorid
in 1,5 ml wasserfreiem n-Heptan und dann eine Lösung von 0,075 mMol Vanadintriacetylacetonat in
1,5 ml wasserfreiem Toluol. Während der Polymerisation wird die Temperatur bei -200C gehalten. Der
Druck wird durch Ergänzung des aufgenommenen Äthylens konstant gehalten. Die Reaktion wird nach 45
Minuten abgebrochen. Die Olefine werden abgeblasen, und das Produkt wird in einem Scheidetrichter durch
wiederholte Behandlung mit verdünnter Salzsäure und dann mit Wasser gereinigt und dann mit Aceton
koaguliert. Nach dem Trocknen unter vermindertem Druck werden 27 g festes Produkt erhalten, das
rönteenamoroh ist. wie ein unvulkanisiertes Elastome-
In clic in Beispiel 1 beschriebene, bei einer konstanten
Temperatur von -20°C gehaltene Reaktionsapparatur werden 2000 ml wasserfreies n-Hcptan, 1,5 ml 5-Äthyliden-norborncn-2
und 0,125 mMol Zinkdiäthyl eingeführt. Durch das Gascinführungsrohr wird ein Gemisch
von Propylen und Äthylen im Molverhältnis von 3 : I eingeführt und in einer Menge von 1200 Nl/Std.
ίο umgewälzt.
Der Katalysator wird in Gegenwart der Monomeren gebildet, indem eine Lösung von 3,8 mMol Aluminiumdiäthylmonochlorid
in 15 ml wasserfreiem n-Heptan und eine Lösung von 0,5 mMol Vanadinoxytrichlorid in
15 ml n-Heptan getrennt in den Reaktor eingeführt werden. Das Propylen-Äthylen-Gemisch wird kontinuierlich
in einer Menge von 1200 Nl/Sld. eingeführt und abgerührt. Die Reaktion wird 17 Minuten nach der
Einführung des Katalysators durch Zusatz von 10 ml Methanol, das 0,1 g Phenyl-ß-naphthylamin enthält.
abgebrochen. Das Produkt wird auf die in Beispiel I beschriebene Weise gereinigt und isoliert. Nach dem
Trocknen unter vermindertem Druck werden 20 g eines festen Produkts erhalten, das röntgenamorph ist, wie ein
unvulkanisiertes Elastomeres aussieht und in siedendem n-Heptan vollständig löslich ist. Die Untersuchung
durch Infrarotspektrographie ergibt die Anwesenheit von Mehrfachbindungen (Bande zwischen 6 und 6,2 u).
Der Propylengehalt beträgt 42 Gew.-%. Die Mooncy-
?ci Viskosität ML(I +4)bei 100°C beträgt 93.
100 Gewichtsteile des Terpolymeren werden unter Verwendung der gleichen Mischung wie in Beispiel 1 bei
unterschiedlicher Dauer vulkanisiert. Die Eigenschaften der Vulkanisate sind in der folgenden Tabelle
angegeben.
60
220
340
95
190
90
205
290
112
205
290
112
120
225
300
108
225
6
225
300
108
225
6
240
227
320
107
208
6
227
320
107
208
6
res aussieht und in siedendem n-Heptan vollständig löslich ist. Die Infrarotanalyse ergibt die Anwesenheit
von Mehrfachbindungen (Bande zwischen 6 und 6,2 μ). Der Propylengehalt beträgt 43 Gew.-%. Die Mooney-Viskosität
ML(I+4)bei 100°C beträgt 109.
100 Gewichtsteile des Terpolymeren werden auf einem Laboratoriums-Walzenmischer mit 50 Teilen
HAF-Ruß, 1 Teil Phenyl-|9-naphthylamin, 2 Teilen Schwefel, 5 Teilen Zinkoxyd, 1 TeilTetramethylthiuramdisulfid
und 0,5 Teilen Mercaptobenzthiazol gemischt. Die Mischung wird in einer Presse 60 Minuten bei 15O0C
vulkanisiert. Eine vulkanisierte Platte mit folgenden Eigenschaften wird erhalten:
Zugfestigkeit | 194 kg/cm-' |
Bruchdehnung | 420% |
Modul bei 200% Dehnung | 78 kg/cm2 |
Modul bei 300% Dehnung | 132 kg/cm2 |
Formänderung | 10% |
(.5 In die in Beispiel 3 beschriebene, bei -20 C
gehaltene Reaktionsapparatur werden 500 ml flüssiges Propylen, 4 ml 5-Äthylidcn-norbornen-2 und 0,5 mMol
Zinkdiäthyl eingeführt. Dann wird Äthylen bis zu einem
Druckanstieg von 1 Atmosphäre aufgedrückt. Die beiden Katalysatorkomponenten werden durch zwei
getrennte Dosiervorrichtungen in den Reaktor eingeführt, und zwar zuerst eine Lösung von 0,225 mMol
Vanadinoxytrichlorid in 4,5 mMol wasserfreiem n-Heptan und dann eine Lösung von 1,71 mMol Aluminiumdiäthylmonochlorid
in 4,5 ml wasserfreiem n-Heptan. Während der Polymerisation wird die Temperatur bei
—20°C gehalten. Der Druck wird durch Ergänzung des aufgenommenen Äthylens konstant gehalten. Die
Reaktion wird nach 45 Minuten abgebrochen. Die Olefine werden abgeblasen und das Produkt auf die in
Beispiel 3 beschriebene Weise gereinigt und isoliert.
Nach dem Trocknen unter vermindertem Druck werden 16 g festes Produkt erhalten, das röntgenamorph ist, wie
ein unvulkanisiertes Elastomeres aussieht und in siedendem n-Heptan vollständig löslich ist. Die Untersuchung
durch lnfrarotspektrographie ergibt die Anwesenheit von Mehrfachbindungen (Bande zwischen 6 und
6,2 μ). Der Propylengehalt beträgt 36 Gew.-%. Die Mooney-ViskositätML(l +4) bei 1000C beträgt 123.
Das Terpolymere wird mit der gleichen Mischung wie in Beispiel 3 bei 15O0C bei unterschiedlicher Dauer
vulkanisiert. Die Eigenschaften der Vulkanisate sind in der folgenden Tabelle genannt:
Dauer, Minuten | 30 | 60 | 90 | 120 | 240 |
Zugfestigkeit, kg/cm2 | 225 | 225 | 225 | 225 | 225 |
Bruchdehnung, % | 400 | 370 | 330 | 330 | 330 |
Modul bei 200% Dehnung, kg/cm2 | 84 | 108 | 118 | 118 | 126 |
Modul bei 300% Dehnung, kg/cm2 | 154 | 180 | 194 | 200 | 210 |
Formänderung, % | 16 | 14 | 12 | 12 | 10 |
Vergleichsversuche | 2. Vulkanisation |
!.Polymerisation
Die Reaktionsapparatur besteht aus einem 3,5-1-Glaszylinder
von 10 cm Durchmesser, der mit einem Rührer und Gaseintritts- und -austrittsrohren versehen ist. Das
Gaseintrittsrohr ist bis zum Boden des Gefäßes geführt und läuft in eine Frittenplatte von 5 cm Durchmesser
aus.
In den Reaktor, der bei einer konstanten Temperatur von -200C gehalten wird, werden 2200 ml wasserfreies
n-Heptan, 22 mMol Termonomer (Dien) und 0,15 mMol Zinkdiäthyl (als Molekulargewichtsregler) eingeführt.
Durch das Gaseinführungsrohr wird ein gasförmiges Gemisch von Propylen und Äthylen im Molverhältnis
von 3 :1 eingeführt und in einer Menge von 1000 Nl/Std.
umgewälzt.
Der Katalysator wird in Gegenwart der Monomeren gebildet, indem eine Lösung von 2,0 mMol Diäthylaluminiummonochlorid
in 15 ml wasserfreiem n-Heptan und eine Lösung von 0,1 mMol Vanadiumtriacetylacetonat
in 4 ml wasserfreiem Toluol getrennt in den Reaktor eingeführt werden.
Das Propylen-Äthylen-Gemisch wird kontinuierlich in einer Menge von 1000 Nl/Std. zu- und -abgeführt.
Die Reaktion wird 25 Minuten nach Einführung des Katalysators durch Zugabe von 10 ml Methanol
abgebrochen. Das Produkt wird in einem Scheidetrichter unter Stickstoff durch mehrmaliges Behandeln mit
verdünnter Salzsaure und dann mit Wasser bis zur Entfernung der Säure gereinigt und schließlich mit
einem Aceton-Methanol-Gemisch koaguliert und Im
Vakuum getrocknet.
Als Termonomere werden in getrennten Versuchen S-Methyllden-2-norbornen bzw. 5-Äthyllden-2-norbor·
nen verwendet.
Vulkanisationsgemische der bei der Polymerisation erhaltenen Terpolymeren werden entsprechend den
nachstehenden Angaben hergestellt:
Gewichtsteile | |
Terpolymer | 100 |
Nectonöl60 | 70 |
ISAF-Ruß | 100 |
Stearinsäure | 1,0 |
Zinkoxid | 5,0 |
Merkaptobenzthiazol | 0,175 |
Tetramethylthiurammono- | |
sulfid . | 1,5 |
Schwefel | 1,5 |
Das Mischen erfolgt auf einem Walzenmischer, die Vulkanisation unter Messen des foo-Wcrtes gemäß
ASTM D 2705/68T unter Verwendung des Monsanto-Rheomcters mit doppclkonischer Schwingscheibe bei
15O0C, einer Frequenz von 10 Cyclen/Min. und einem
Bogen von 5° · iM ist die Zeit in Minuten, die
erforderlich ist für jede Mischung, um 90% der Maximalvulkanisation zu erreichen. Der /%-Wert im
Falle des Terpolymeren mit 5-Methylidennorborncn beträgt 60 bis 63, im Falle des Terpolymeren mil
5-Äthylidennorbornen dagegen 30 bis 33, d.h. die
polymeren ist doppelt so hoch wie die des erstgenann
ten Terpolymeren.
5-Äthyliden-2-norbornen und seine höheren Homolo
SS gen verhalten sich somit völlig anders als di<
Verbindung, die das erste Glied dieser Verblndungsklas se darstellt, das S-Methyllden-2-norbornen.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen, im wesentlichen linearen, amorphen, ungesättigten,
vulkanisierbaren Copolymeren aus Äthylen und einem oder mehreren «-Olefinen der allgemeinen
Formel R-CH=CH2, in der R ein Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen ist, sowie einem oder mehreren
substituierten Norbornenen durch Copolymerisation der Monomeren in Gegenwart von Katalysatoren
aus Vanadiumverbindungen und metallorganischen Verbindungen oder Hydriden des Aluminiums,
Berylliums oder Lithium-Aluminiums sowie gegebenenfalls eines Komplexbildners nach Patent
15 70 945, dadurch gekennzeichnet, daß man Norbornene der allgemeinen Formel
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT1857066 | 1966-06-01 | ||
DEM0074173 | 1967-05-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1745115C3 true DE1745115C3 (de) | 1977-08-18 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2218160C2 (de) | Copolymeres von Äthylen und einem Dien | |
DE1217617B (de) | Verfahren zur Herstellung von mit Schwefel vulkanisierbaren Mischpolymerisaten | |
DE1795317C3 (de) | Elastische Folien oder Fäden aus einem Äthylen-Propylen-Polyen-Terpolymeren | |
DE2043438A1 (de) | Vulkanisierbare Copolymere, ihre Herstellung und Verwendung | |
DE1520481B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffmischpolymerisaten | |
DE1908326C3 (de) | Vulkanisierbare Formmassen | |
DE1814446A1 (de) | Hochmolekulare Terpolymere | |
DE1745115C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Copolymeren und ihre Verwendung | |
DE1520394A1 (de) | Neue lineare,amorphe,vulkanisierbare Copolymere und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE2101183A1 (de) | Vulkanisierbare Polymergemische und ihre Verwendung | |
DE1745115B2 (de) | Verfahren zur herstellung von copolymeren und ihre verwendung | |
DE1520343A1 (de) | Neue Elastomere und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE2123911A1 (de) | Mit Schwefel vulkanisierbare, in der Kette gesättigte, verzweigte elastomere Copolymere | |
DE1520302A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polymeren von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen | |
DE1645289C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von amorphen, vulkanisierbaren Mischpolymeren | |
DE1570945C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Copolymeren und deren Verwendung | |
DE1570944A1 (de) | Neue Copolymere und Elastomere und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE1570929C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von hoch molekularen, im wesentlichen linearen, amorphen, vulkanisierbaren Copolymeren | |
DE1964653A1 (de) | Neue AEthylen-Propylen-1,3-Butadien-Copolymere,ihre Herstellung und Verwendung | |
DE1770036C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines mit Schwefel härtbaren elastomeren Mischpolymerisats und seine Verwendung | |
DE2015434A1 (de) | Neue Copolymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung | |
DE1520302C (de) | Verfahren zur Herstellung von Poly meren von ungesättigten Kohlenwasserstoffen | |
DE1520322B2 (de) | Verfahren zur herstellung von copolymeren | |
DE2028165A1 (de) | Mit Schwefel vulkanisierbare, ungesättigte hochmolekulare Copolymere, ihre Herstellung und Verwendung | |
AT226432B (de) | Verfahren zur Herstellung linearer, amorpher, hochmolekularer, elastomerer Copolymeren |