DE1770212B2 - Isoprene polymer mixtures and process for their preparation - Google Patents
Isoprene polymer mixtures and process for their preparationInfo
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Description
Aus der GB-PS 9 43 939 ist ein Verfahren zur Lösungspolymerisation von Isopren mittels Lithiumkohlenwasserstoffen als Katalysator bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Katalysator bis zum Beginn der Polymerisation kontinuierlich zugegeben, wodurch eine schnellere Reinigung von im Reaktionsgemisch enthaltenen mit dem Katalysator reagierenden Begleitstoffcn bewirkt und damit sin rascherer Polymerisationsstan (kürzere Initiierungszeit) erreicht wird. Bei diesem bekannten Verfahren können einzelne Anteile an Katalysator auch noch nach Beginn der Polymerisation zugesetzt werden. Dies erfolgt um den Teil des aktiven Katalysators zu ersetzen, der während der Polymerisation durch solche Verunreinigungen entaktiviert wurde, die mit dem aktiven Katalysator zu langsam reagieren, als daß sie während der kontinuierlichen Katalysatorzugabe vor Beginn der Polymerisation ίο entfernt worden wären, und um dadurch eine gleichmäßige Polymerisationsgeschwindigkeit zu erhalten.GB-PS 9 43 939 discloses a process for the solution polymerization of isoprene using lithium hydrocarbons known as a catalyst. In this process, the catalyst is used up to the start added continuously to the polymerization, resulting in faster purification of the reaction mixture The accompanying substances contained and reacting with the catalyst result in a faster polymerization rate (shorter initiation time) is achieved. In this known method, individual shares of catalyst can also be added after the start of the polymerization. This is done around the part of the to replace active catalyst, which is deactivated during the polymerization by such impurities which react with the active catalyst too slowly to be able to during the continuous Addition of catalyst before the start of the polymerization ίο would have been removed, and thereby a uniform To obtain polymerization rate.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Isopienpolymerisate lassen jedoch bezüglich ihrer Molgewichtsverteilung und ihrer Verarbeitbarkeit zu wünschen η übrig.The isopy polymers produced by this process however, leave something to be desired with regard to their molecular weight distribution and their processability η left.
Es ist auch bereits bekannt, das Molgewicht von durch Lösungspolymerisation von Isopren in Gegenwart eines Katalysators auf Lithiumbasis hergestellten Isoprenpolymerisaten dadurch zu steuern, daß man ein aktives 2i) Wasserstoffatom enthaltendes Kettenabbruchmittel zugibt, wenn der Isoprenumsatz zwischen 20 und 80 Gew.-% liegt, und zwar in einer Menge, die wenigstens ausreicht, um die Aktivität des aktiven Lithiumkatalysators, der während der Polymerisation vorhanden ist, zu > zerstören und daraufhin weiteren Katalysator zugibt in einer mindestens der zugegebenen Menge des Kettenabbruchmittels äquivalenten Menge.It is also already known the molecular weight of by Solution polymerization of isoprene in the presence of a lithium-based catalyst isoprene polymers produced controlled by adding an active chain terminator containing 2i) hydrogen atoms, when the isoprene conversion is between 20 and 80% by weight, in an amount that is at least sufficient to maintain the activity of the active lithium catalyst, which is present during the polymerization to> destroy and then add further catalyst in at least one of the added amount of the chain terminator equivalent amount.
Da dieses Verfahren des Kettenabbrechens und der erneuten Initiierung ein Wachstum der Polymerenket-K) ten bis zu deren Maximallänge verhindert, wobei das Wachstum zudem bei geringerer Katalysatormenge größer ist, werden nach diesem Polymerisationsverfahren Polymerisate mit verbesserter Verarbeitbarkeit erhalten. Da darüber hinaus im allgemeinen die J5 Anwesenheit kleinerer Mengen des aktiven Katalysators zu Elastomeren mit höherem cis-l,4-Gehalt führt, werden auf diese Weise durch wiederholten Kettenabbruch und erneuten Polymerisationsstart mit kleinen Katalysatormengen Polymerisate mit hohem eis-1,4-Gehalt und jeder gewünschten Viskositätszahl erhalten. Diese Arbeitsweise ist aber zeitraubend, und die Viskositätszahl der Polymerisate sollte nicht zu niedrig gewählt werden, wenn vulkanisierbare Massen mit relativ hoher Zugfestigkeit angestrebt werden. Die 4ri Verarbeitbarkeit eines nach diesem Verfahren erhaltenen Polymerisatgeinisches läßt daher trotz einer gewissen Verbesserung immer noch zu wünschen übrig. Eine Verbesserung bringt das in der FR 13 85 062 beschriebene Verfahren, bei dem das Isoprenpolymerisatgemisch einen bestimmten Anteil Polymerisat mit viel niedrigerer Viskositätszahl enthält. Dieses Polymerisatgemisch, das daher eine bessere Verarbeitbarkeit besitzt, wird durch Lösungspolymerisieren von Isopren in zwei Stufen mit unterschiedlicher Katalysatorkonzentration erhalten. In der ersten Stufe, in der die Polymerisate mit höheren Molekulargewichten gebildet werden, wird eine relativ niedrige Katalysatorkonzentration angewandt, bis mindestens 75% des Monomeren umgesetzt ist. In der zweiten Stufe wird die Polymerisate tion dann bei viel höherer Katalysatorkonzentration weitergeführt und dabei der Polymerisatanteil mit niedrigem Molekulargewicht gebildet.Since this process of chain termination and re-initiation prevents growth of the polymer chains up to their maximum length, the growth also being greater with a smaller amount of catalyst, this polymerization process gives polymers with improved processability. Since, in addition, the presence of smaller amounts of the active catalyst generally leads to elastomers with a higher cis-1,4 content, polymers with a high cis-1,4 content and obtained any desired viscosity number. However, this procedure is time-consuming, and the viscosity number of the polymers should not be too low if vulcanizable compositions with a relatively high tensile strength are desired. Therefore, the 4 r i processability of Polymerisatgeinisches obtained by this process can be, despite some improvement still to be desired. The process described in FR 13 85 062, in which the isoprene polymer mixture contains a certain proportion of polymer with a much lower viscosity number, brings an improvement. This polymer mixture, which therefore has better processability, is obtained by solution polymerizing isoprene in two stages with different catalyst concentrations. In the first stage, in which the polymers with higher molecular weights are formed, a relatively low catalyst concentration is used until at least 75% of the monomer has reacted. In the second stage, the polymerisation is then continued at a much higher catalyst concentration, thereby forming the polymer content with a low molecular weight.
Bei dieser Arbeitsweise besitzt jedoch cJas während der Periode des Arbeitens mit niedriger Katalysatoren konzentration erhaltene Polymere im allgemeinen eine so hohe Intrinsikviskosität, daß das in der folgenden Stufe erhaltene Polymere mit niedrigerem Molekulargewicht nur schwer eine ausreichende Verbesserung derIn this procedure, however, cJas has during the period of working with lower catalysts Concentration obtained polymers generally have such a high intrinsic viscosity that that in the following The lower molecular weight polymers obtained in the stage are difficult to achieve sufficient improvement in the
Verarbeitbarkeit des als Endprodukt erhaltenen Polymergemisches mit sich bringt.Processability of the polymer mixture obtained as the end product brings with it.
Bevorzugt wird daher bei dem aus der FR 13 85 062 beschriebenen Verfahren die erste Stufe durch die bereits genannte zeitraubende Technik des Kettenabbrechens und erneuten Initiierens ausgeführt, damit die durchschnittliche Viskositätszahl des Polymerisatgemischs unter einer bestimmten Grenze gehalten wird. Die Anwendung dieses Verfahrens des Kettenabbrechens und erneuten Initiierens während der ersten Stufe mit niedriger Katalysatorkonzentration ergibt zwar ein Polymerisatgemisch, das in der Regel hervorragend verarbeitbar ist, das jedoch im vulkanisierten Zustand eine ziemlich geringe Zugfestigkeit aufweistIn the method described in FR 13 85 062, the first stage through the is therefore preferred already mentioned time-consuming technique of chain termination and re-initiation carried out so that the average viscosity number of the polymer mixture is kept below a certain limit. Use of this chain termination and re-initiation procedure during the first stage with a low catalyst concentration results in a polymer mixture which is generally excellent is processable, but which has a rather low tensile strength in the vulcanized state
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zu erarbeiten, das auch ohne wiederholten Kettenabbruch und erneute Initiierung zu Isoprenpolymerisatgemischen führt, die nicht nur einen hohen cis-l,4-GehaIt und eine gute Verarbeitbarkeit besitzen, sondern nach dem Vulkanisieren auch Produkte ergeben, die eine ziemlich hohe Zugfestigkeit aufweisen.The object of the invention was therefore to develop a method that would also work without repeated chain termination and renewed initiation leads to isoprene polymer mixtures which not only have a high cis-1,4-content and have good processability, but also result in products after vulcanization that have a fairly have high tensile strength.
Gegenstände der Erfindung sind somit die Isoprenpolymerisatgemische sowie das Verfahren zu deren Herstellung, wie sie in den Ansprüchen beschrieben sind.The invention thus relates to the isoprene polymer mixtures and the process for their production as described in the claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird gewöhnlich so lange ablaufen gelassen, bis der Isoprenumsatz wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 90% beträgtThe process according to the invention is usually allowed to run until the isoprene conversion is at least 70%, preferably at least 90%
Die Konzentration der aktiven Lithiumverbindung wird erfindungsgemäß durch portionsweise Zugabe von Katalysatorverbindung erhöht Der Anstieg der Konzentration des aktiven Katalysators kann unmittelbar nach Beginn der Polymerisation cder nach dem ein bestimmter Prozentsatz Monomerenumwandlung erreicht worden ist, beginnen. Die Portionen können allmählich oder mit Unterbrechungen und mit unterschiedlicher Zugabegeschwindigkeit zugefügt werden.The concentration of the active lithium compound is according to the invention by adding in portions Catalyst compound increases The increase in the concentration of the active catalyst can be immediate after the start of the polymerization or after a certain percentage of monomer conversion has been achieved has been to begin. The servings can be made gradually or intermittently and with different degrees Speed of addition can be added.
In der Regel wird die Isoprenkonzentration der zu polymerisierenden Lösung so ausgewählt, daß sie zwischen 15 und 22 Gew.-% liegen.As a rule, the isoprene concentration of the solution to be polymerized is selected so that it between 15 and 22% by weight.
Damit die Polymerisation in zufriedenstellender Weise abläuft, soll das Reaktionsgemisch ausreichend homogen sein, was z.B. durch intensiv arbeitende Rührer erreicht wirdIn order for the polymerization to proceed in a satisfactory manner, the reaction mixture should be sufficient be homogeneous, which is achieved, for example, by intensively working stirrers
Zu den Lithiumkohlenwasserstoffverbindungen, die als Katalysator verwendet werden können, gehören:
Äthyllithium, Isopropyllithium,
n-Butyllithium, secButyllithium,
tert-Butyllithium, Isobutyllithium,
Amyllithium und Octyllithium.Lithium hydrocarbon compounds that can be used as a catalyst include:
Ethyllithium, isopropyllithium,
n-butyllithium, sec-butyllithium,
tert-butyllithium, isobutyllithium,
Amyllithium and octyllithium.
In Frage kommen auch aromatische oder cycloaliphatische Lithiumverbindungen wie Phenyllithium oder
Cyclohexyllithium, weiterhin Verbindungen, die zwei
oder mehr Lithiumatome pro Molekül enthalten, wie
Dilithiomethan, 1,10-Dilithiodecan,
1J5- Dilithionaph thalin,
1,2-Düithio-1,3-diphenylpropan,
13,5-TViIithiopentan und
13,5-Trilithiobenzol.Also suitable are aromatic or cycloaliphatic lithium compounds such as phenyllithium or cyclohexyllithium, furthermore compounds which contain two or more lithium atoms per molecule, such as
Dilithiomethane, 1,10-dilithiodecane,
1 J5 Dilithionaph Thalin,
1,2-diithio-1,3-diphenylpropane,
13,5-TViIithiopentane and
13,5-trilithiobenzene.
Vorzugsweise werden verzweigte Alkyllithiumverbindungen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere secButyllithium und tert-Butyllithium verwendet.Preferred are branched alkyl lithium compounds having 4 to 8 carbon atoms, in particular secButyllithium and tert-butyllithium are used.
Zu den Lösungsmitteln, in denen die Polymerisation durchgeführt wird, gehören n-Heptan, n-Pentan, Isopentane, Amylene, Cyclohexan und Gemische, die hauptsächlich aus zwei oder mehr dieser Kohlenwasserstoffe bestehen, insbesondere ein Kohlenwasserstoffgemisch, das hauotsächlich aus Amvlenen oder Amvlenen und Pentanen bestehtThe solvents in which the polymerization is carried out include n-heptane, n-pentane, isopentanes, Amylenes, cyclohexane, and mixtures composed primarily of two or more of these hydrocarbons consist, in particular a hydrocarbon mixture, which mainly consists of amvlenen or amvlenen and pentanes
Das erfindungsgemäße Verfahren der Lösungspolymerisation führt innerhalb einer kurzen Zeitspenne zu einem Polymerisatgemisch mit einer bestimmten MoIekulargewichtsverteilung, wobei das Gemisch nicht nur einen relativ hohen Gehalt an cis-l,4-Polymerisat und eine gute Verarbeitbarkeit aufweist, sondern auch Vulkanisate mit hoher Zugfestigkeit ergibt Die neuen Isoprenpolymerisatgemische können mit Füllstoffen,The inventive method of solution polymerization leads to within a short period of time a polymer mixture with a certain molecular weight distribution, the mixture not only having a relatively high content of cis-1,4-polymer and has good processability, but also vulcanizates with high tensile strength results in the new Isoprene polymer mixtures can be filled with fillers,
ίο Stabilisatoren, Weichmachern, Vulkanisiermitteln und anderen Polymerisaten vermischt, vulkanisiert und zu Formkörpern verarbeitet werden.ίο stabilizers, plasticizers, vulcanizing agents and mixed with other polymers, vulcanized and processed into moldings.
Die Intrinsikviskosität (LV.) bei den im folgenden genannten Produkten wurde in Toluol bei 30° C
bestimmt, der cis-l,4-Gehalt durch Infrarotabsorption
gemäß G. J. van Amerongen in »Advances in Chemistry Series (American Chemical Society)« Nr. 52, Seiten
137—138 und die Plastizität nach Hoekstra nach dem Verfahren von E. W. Duck und J. A. Waterman in
»Rubber and Plastics Age« Band 42 (1961), Seiten 1079—83 mittels des in »Proceedings Rubber Technology
Conference«. London, 1938, Seite 362, angegebenen Geräts.
Die Isoprenpolymerisatgemische weisen eine Viskositätsverteilung gemäß der folgenden Tabelle auf. Die
angegebenen Fraktionen werden mittels G«?l-Durchdringungschromatographie
erhalten und bestimmt. Die Summe der Prozentzahlen aller Fraktionen a bis g einschließlich beträgt 100. Mindestens vier FraktionenThe intrinsic viscosity (LV.) Of the products mentioned below was determined in toluene at 30 ° C., the cis-1,4 content by infrared absorption according to GJ van Amerongen in "Advances in Chemistry Series (American Chemical Society)" No. 52 , Pages 137-138 and the Hoekstra plasticity according to the method of EW Duck and JA Waterman in "Rubber and Plastics Age" Volume 42 (1961), pages 1079-83 by means of the in "Proceedings Rubber Technology Conference". London, 1938, page 362.
The isoprene polymer mixtures have a viscosity distribution according to the table below. The fractions indicated are obtained and determined by means of G «oil permeation chromatography. The sum of the percentages of all fractions a to g inclusive is 100. At least four fractions
in machen jeweils mindestens 5 Gew.-% aus, bezogen auf das Gesamtgemisch und die Summe der Prozentsätze der Fraktionen b bis f einschließlich beträgt mindestens 30.in each make at least 5 wt .-%, based on the total mixture and the sum of the percentages of fractions b to f, inclusive, is at least 30th
Die Fraktion mit einer Intrinsikviskosität unter 0,9 dl/g wurde als solche folgendermaßen bestimmt:The fraction with an intrinsic viscosity below 0.9 dl / g was determined as such as follows:
0,2 g des Polymerisatgemisches aus Isopren wurden in 50 ml CHCl3 gelöst Zu 15 ml dieser Lösung wurden 19,1 ml Isopropanol (Reinheit mindestens 99 Vol.-%, weniger als 0,1 Vol.-% Wasser) gegeben. Das Gemisch wurde auf einem thermostatisch geregelten Bad während 5 Minuten auf 600C erwärmt und dann wiederum mit einem thermostatisch geregelten Bad auf 25° C abgekühlt Bei dieser Temperatur wurde anschließend der ausgefallene hochmolekulare Anteil von der noch gelösten niedermolekularen Fraktion abzentrifugiert. Dann wurden 10 ml der gelösten Phase verdampft, zunächst mittels Infrarotstrahlung während 20 Minuten und anschließend im Vakuum 10 Minuten bei 100° C. Der Gehalt an niedermolekularer Fraktion wurde als die Differenz zwischen Gewicht des lösungsmittelfreien Rückstandes und Gewicht des lösungsmittelfreien Rückstandes einer in gleicher Weise erhaltenen Vergleichsbestimmung ohne Isoprenpolymerisat ermittelt. 0.2 g of the polymer mixture composed of isoprene were dissolved in 50 ml of CHCl 3. 19.1 ml of isopropanol (purity at least 99% by volume, less than 0.1% by volume of water) were added to 15 ml of this solution. The mixture was warmed to a thermostatically controlled bath for 5 minutes at 60 0 C and then cooled again with a thermostatically controlled bath at 25 ° C At this temperature, then the precipitated high molecular weight fraction was removed by centrifugation of the still dissolved low molecular weight fraction. Then 10 ml of the dissolved phase were evaporated, first by means of infrared radiation for 20 minutes and then in vacuo for 10 minutes at 100 ° C. The content of the low molecular weight fraction was obtained in the same way as the difference between the weight of the solvent-free residue and the weight of the solvent-free residue Comparative determination determined without isoprene polymer.
Die Viskositätsverteilung, ausgedrückt durch den Gehalt der Fraktionen a bis g einschließlich wurde mittels der Gel-Durchdringungschromatographie (GPQ gemäß »Polymer Fractionation« (Academic Press, New York und London, 1967, Herausgeber H. J. R. Cantow), Kapitel B 4, Seiten 123-179, von IC H. Altgelt und J. C Moore unter Verwendung eines üblichen GPC-Geräts, z.B. von Waters, Framinham, Mass, USA bestimmt Als Lösungsmittel wurde Tetrahydrofuran verwendet, stabilisiert mit 0,2 Gew.-% eines Antioxidationsmittels, wie Tris(nonylphenyl)phosphit, wobei die Temperatur 300C die Fließgeschwindigkeit etwa 1 ml/min und die obere Dunchlässigkeitsgrenze der Säulen ΙΟ5, 104, 10* und \(Pnm betrug. Die Kalibrierung wurde mittels linearer Isoprenpolymerisate durchgeführt, die eine enge Molekulargewichtsverteilung aufwiesen.The viscosity distribution, expressed by the content of fractions a to g inclusive, was determined by means of gel penetration chromatography (GPQ according to "Polymer Fractionation" (Academic Press, New York and London, 1967, publisher HJR Cantow), Chapter B 4, pages 123-179 , determined by IC H. Altgelt and J. C Moore using a conventional GPC device, e.g. from Waters, Framinham, Mass, USA. Tetrahydrofuran was used as the solvent, stabilized with 0.2% by weight of an antioxidant such as Tris ( nonylphenyl) phosphite, wherein the temperature of 30 0 C, the flow rate about 1 ml / min and the upper Dunchlässigkeitsgrenze the column ΙΟ 5, 10 4, 10 * and \ (Pnm was. the calibration was conducted by means of linear Isoprenpolymerisate which had a narrow molecular weight distribution .
Die erfindungsgemäßen Polymerisatgemische können mit oder ohne verstärkende oder nichtverstärkende schwarze oder weiße Füllstoffe, z.B. HAF-Ruß oder hydratisiertes Siliciumdioxid verarbeitet werden. Durch Formgebung und Vulkanisation können Gegenstände und Formkörper hergestellt werden, wie Bänder, Platten, Schuhsohlen und Autoreifen oder deren Teile.The polymer mixtures according to the invention can be with or without reinforcing or non-reinforcing black or white fillers, e.g. HAF carbon black or hydrated silica can be processed. By Shaping and vulcanization, objects and moldings can be produced, such as tapes, Plates, shoe soles and car tires or parts therefor.
Drei Ansätze für die Isoprenpolymerisation (Versuche 1 bis 3) wurden jeweils 5 Stunden bei einer Temperatur von 400C (Versuche 1 und 2) bzw. 45° C (Versuch 3) unter Stickstoff in einem 2-1-Reaktionsbehälter, der für Arbeitsdrücke bis zu etwa 3 bar Überdruck ausgelegt war, durchgeführt. Der Reaktionsbehälter war mit einem Kühlmantel, Bandrührer und Leitungen mit Nadelventilen zum Einführen von Katalysator, Stickstoff und besonderen Reagentien ausgerüstet In weiteren drei Versuchen (Nr. 4 bis 6) wurde bei 3>3°C und Atmosphärendruck gearbeitet Die Polymerisationszeit der Versuche 4 und 5 betrug 4 Stunden, die Reaktionszeit im Versuch 6 betrug 6 Stunden. Der 2-1-Reaktionsbehälter war diesmal mit einem Blattrührer und einem Rückflußkühler ausgerüstet. Schließlich wurde ein Versuch in größerem Maßstab bei 45°C 5Ά Stunden lang in einem Autoklaven mit einer Kapazität von 45 m3 durchgeführt (Versuch 7).Three approaches for the isoprene polymerization (experiments 1 to 3) were each 5 hours at a temperature of 40 0 C (experiments 1 and 2) and 45 ° C (experiment 3) under nitrogen in a 2-1 reaction vessel, which for working pressures was designed up to about 3 bar overpressure. The reaction vessel was equipped with a cooling jacket, belt stirrer and lines with needle valves for introducing catalyst, nitrogen and special reagents. In a further three experiments (Nos. 4 to 6) the polymerization time of experiments 4 and 5 was carried out at 3> 3 ° C and atmospheric pressure was 4 hours, the reaction time in Experiment 6 was 6 hours. This time the 2-1 reaction vessel was equipped with a blade stirrer and a reflux condenser. Finally, an experiment on a larger scale was carried out at 45 ° C. for 5Ά hours in an autoclave with a capacity of 45 m 3 (experiment 7).
Bei aiien Versuchen enthielt die Einspeisung 20,4 Gew.-% Isopren, 32,5 Gew.-% Isopentan, 213 Gew.-% 2-Methylbuten(2), 133 Gew.,% 2-MethyIbutej<l), 7,6 Gew.-% n-Penten und 2,7 Gew.-% 3-Methylbuten(1), Rest kleine Mengen anderer Kohlenwasserstoffe. Der Katalysator war jeweils secButyUithium, gelöst in einem Gemisch aus vorwiegend Amylene« und Pentenen. DieIn all experiments the feed contained 20.4% by weight isoprene, 32.5% by weight isopentane, 213% by weight 2-methylbutene (2), 133 wt.% 2-methylbutene (1), 7.6 % By weight of n-pentene and 2.7% by weight of 3-methylbutene (1), Remainder small amounts of other hydrocarbons. The catalyst was in each case secButyUithium, dissolved in a Mixture of mainly amylenes and pentenes. the
κι Katalysatorkonzentration dieser Lösung betrug 100 mMol/1. Die Anfangskonzentration an aktiver Lithiumverbindung im Reaktionsgemisch und das Programm für die Steigerung der Katalysatorkonzentration während der Polymerisation sind in Tabelle I angegeben, zusammen mit dem Umsatz und der Katalysatorgesamtkonzentration unmittelbar vor jeder Katalysatorzugabe. Katalysatorzugabe und Katalysatorgesamt konzentration sind jeweils als ppm gebundenes Lt, berechnet auf den gesamten Ansatz, angegeben.The catalyst concentration of this solution was 100 mmol / 1. The initial concentration of active lithium compound in the reaction mixture and the program for increasing the catalyst concentration during the polymerization are given in Table I, along with the conversion and total catalyst concentration immediately before each addition of catalyst. Addition of catalyst and total catalyst concentration are in each case given as ppm bound Lt, calculated on the entire batch.
Am Ende der Reaktionszeit wurde Methanol zum Reaktionsgemisch zugegeben, um die Polymerisation abzubrechen und das Polymerisatgemisch auszufällen. Dann wurde eine kleine Menge 2,4,6-Tri(3',5'-di-iert.butyl-4'-hydroxybenzyl)benzol als AntioxidationsmittelAt the end of the reaction time, methanol was added to the reaction mixture to initiate the polymerization cancel and precipitate the polymer mixture. Then a small amount of 2,4,6-tri (3 ', 5'-di-iert.butyl-4'-hydroxybenzyl) benzene as an antioxidant
2ϊ zugegeben und der Niederschlag durch Wasserdampfdestillation und Trocknen isoliert Der durchschnittliche cis-l,4-Gehalt die durchschnittliche Plastizität nach Hoekstra, die durchschnittliche Intrinsikviskosität, der Polymerisatanteil mit einer Intrinsikviskosität unter2ϊ added and the precipitate by steam distillation and drying isolated. The average cis-1,4 content according to the average plasticity Hoekstra, the average intrinsic viscosity, the Polymer content with an intrinsic viscosity below
*i 0,9 dl/g und die Verteilung der Intrinsikviskositäten des getrockneten Polymerisatgemisches wurden wie bereits beschrieben bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt* i 0.9 dl / g and the distribution of the intrinsic viscosities of the dried polymer mixture were determined as already described. The results are in Table II listed
r> Polymerisatgemische durch deren Verhalten in einem offenen Walzenstuhl mit zwei Walzen nach Schwabenthan bestimmt Für diesen Versuch, der bei 700C ausgeführt wurde, wurde eine 30-g-Probe Polymerisatgemisch verwendet und mit Walzenabstand 0,5 mmr> polymer mixtures determined by their behavior in an open roll mill with two rolls after Schwabenthan For this experiment, which was carried out at 70 0 C, there was used a 30 g sample of polymer mixture and roll spacing 0.5 mm
4(i sowie 28 UpM bei der schnelleren Walze und 20 UpM bei der langsameren Walze gearbeitet Es wurde die Zeit bis zur Bildung eines glatten Bandes (Bandbildungszeit) in Sekunden gemessen und das Aussehen des Bandes registriert Die Ergebnisse sind ebenfalls in4 (i and 28 rpm for the faster roller and 20 rpm worked with the slower roller The time until a smooth band was formed (band formation time) measured in seconds and registered the appearance of the tape The results are also in
•r> Tabelle II aufgeführt.• r> Table II listed.
0,055 Umsatz vor Katalysatorzugabe, %0.055 conversion before addition of catalyst,%
Li-Zugabe, ppm
Li-Gesamtkonzentration
vor Zugabe, ppmLi addition, ppm
Total Li concentration
before addition, ppm
0.055 Umsatz vor Katalysatorzugabc, "/«
Li-Zugabc, ppm
Li-Gesamtkonzentration
vor Zugabe, ppm0.055 conversion before addition of catalyst, "/"
Li additionc, ppm
Total Li concentration
before addition, ppm
5,05.0
12.012.0
23.323.3
0,055x) 0.1 D 0.1 P) 2,2!)
0.055 0.11 0.22 0,330.055 x ) 0.1 D 0.1 P) 2.2 ! )
0.055 0.11 0.22 0.33
5.05.0
9.49.4
19.619.6
69')69 ')
2,53') 67') 2.53 ') 67')
0.1 P) 0,1P) 2.2()
(1.055 0.055 0.165 0.275 2.475')0.1 P) 0.1P) 2.2 ( )
(1.055 0.055 0.165 0.275 2.475 ')
Fortsetzungcontinuation
Ver- Li-Kon- l'olymerisalionsbedingungen Zeitpunkt nach Polymerisationsbeginn such zentru-Li-Kon- l'polymerisalionsbedingungen point in time after the start of polymerization search center
tion beition at
Beginn 60 120 180 240Start 60 120 180 240
Nr. ppm min min min minNo. ppm min min min min
300 315 360300 315 360
min min minmin min min
0,055 Umsatz vor Katalysator- 7,8 17,0 32,00.055 conversion before catalyst 7.8 17.0 32.0
zugabe, %admission,%
Li-Zugabe, ppmLi addition, ppm
Li-Gesamtkonzentration vor Zugabe, ppmTotal Li concentration before addition, ppm
0,11 Umsatz vor Katalysator-0.11 conversion before catalyst
zugabc, %
Li-Zugabe, ppm Li-Gesamtkonzentration vor Zugabe, ppmaddedc,%
Li addition, ppm total Li concentration before addition, ppm
0,11 Umsatz vor Katalysator0.11 conversion before catalyst
zugabe, %
Li-Zugabe, ppmadmission,%
Li addition, ppm
Li-Gesamtkonzentration vor Zugabe, ppmTotal Li concentration before addition, ppm
0,11 Umsatz vor Katalysator0.11 conversion before catalyst
zugabe, %admission,%
Li-Zugabe, ppm Li-Gesamtkonzentration vor Zugabe, ppmLi addition, ppm total Li concentration before addition, ppm
0,055 Umsatz vor Katalysator- 7,8 20,1 39,30.055 pre-catalyst conversion 7.8 20.1 39.3
zugabe, %admission,%
Li-Zugabe, ppm 0,055x) 0.11") 0,11")Li addition, ppm 0.055 x ) 0.11 ") 0.11")
Li-Gesamtkonzentration 0,055 0,11 0,22Total Li Concentration 0.055 0.11 0.22
vor Zugabe, ppmbefore addition, ppm
") Auf einmal zugegeben.") All of a sudden admitted.
y) Kontinuierlich während der nächsten 60 min zugegeben. y ) Added continuously over the next 60 minutes.
"') Kontinuierlich während der nächsten (und letzten) 75 min zugegeben."') Added continuously over the next (and last) 75 minutes.
z) Endgültiger Wert. z ) Final value.
82')82 ')
2,75yy)
0,332.75 yy )
0.33
87 z)87 z )
3,08z) -3.08 z ) -
Ver- cis-1,4- Hoekstra- I.V. Anteil Verteilung der I. V. (dl/g) auf Fraktionen such Gehalt Plastizi- dl/g mit I. V.Ver cis-1,4- Hoekstra- I.V. Share Distribution of I.V. (dl / g) on fractions such content plastizidl / g with I.V.
Nr. % tat <0.9 dl/g a b c d eNo.% tat <0.9 dl / g a b c d e
Gew.-% 14-20 10-14 8-10 6-8 4-6Wt% 14-20 10-14 8-10 6-8 4-6
Menge der Fraktion in Gew.-%Amount of the fraction in% by weight
2-4f
2-4
0-2G
0-2
Walzenstuhl
Band- Aussehen
bildung der Bänder
nach sBehavior on the
Roller mill
Band appearance
formation of the ligaments
after s
rent, lochfreismooth, transparent
rent, free of holes
LöcherglatL some
Holes
rent, einige
Löchersmooth, transparent
rent, some
Holes
rent, wenige
Löchersmooth, transparent
rent, few
Holes
glatt mit
Löchernquite
smooth with
Holes
rent lochfreismooth transparent
rent free of holes
91.8 6791.8 67
91.7 6891.7 68
91.5 6991.5 69
91,691.6
91.791.7
6464
6666
6.9 7.26.9 7.2
7.1 6.17.1 6.1
8,3 6.!8.3 6th!
5.3 6.25.3 6.2
5.9 0.95.9 0.9
26.5 - 15.5 18,2 30.9 - - 23,026.5 - 15.5 18.2 30.9 - - 23.0
29.6 16.2 18,629.6 16.2 18.6
34,4 20,434.4 20.4
32,132.1
19,019.0
12,012.0
22.222.2
91.3 5691.3 56
91.5 5991.5 59
5.9 5,9 - 36,1 - 21,0 13,0 21,75.9 5.9 - 36.1 - 21.0 13.0 21.7
8.5 5.4 25.9 16.9 19.5 -8.5 5.4 25.9 16.9 19.5 -
Die Polymerisatgemische der Versuche Nr. 1, 2, 3, 6 und 7 von Beispiel 1 wurden ohne Füllstoff nach folgendem Rezept bei 138" C vulkanisiert:The polymer mixtures of experiments nos. 1, 2, 3, 6 and 7 of example 1 were made without filler vulcanized at 138 "C according to the following recipe:
10 N-Oxydiäthylen-2-benzothiazolsulfenamid 0,410 N-oxydiethylen-2-benzothiazolesulfenamide 0.4
Reaktionsprodukt aus Äthylenchlorid, Formaldehyd und Ammoniak 0,3
Zinkoxid aktiv 5Reaction product of ethylene chloride, formaldehyde and ammonia 0.3
Zinc oxide active 5
2,2-Methylen-bis(4-methyl-6-tert.-butylphenol) 12,2-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) 1
Die Zugfestigkeitseigenschaften des erhaltenen vulkanisierten Produkts wurden gemäß ASTM-D 412-62T (Formkopf D) an Prüfplatten von 2 mm Dicke bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt.The tensile properties of the vulcanized product obtained were determined according to ASTM-D 412-62T (Form head D) determined on test plates of 2 mm thickness. The results are shown in Table III.
Vulkanisatgemisch aus Beispiel 1Vulcanizate mixture from Example 1
Versuch Nr. 1Experiment No. 1
Zugfestigkeit, MPa
Bruchdehnung, %
Modul 300%, MPa
Modul 500%, MPa
Modul 700%, MPa
Bruchbiegung, %Tensile strength, MPa
Elongation at break,%
Module 300%, MPa
Module 500%, MPa
Modulus 700%, MPa
Fracture deflection,%
26,478 100026.478 1000
2,452 4,4132,452 4,413
3030th
A) Im ersten Versuch wurde die Arbeitsweise des Kettenabbruchs und des erneuten Polymerisationsstarts
mit einer Anfangs-Katalysatorkonzentration von 0,11 ppm gebundenes Lithium, bezogen
auf den Gesamtansatz, durchgeführt Die Polymerisation wurde fünfmal unterbrochen und erneut
gestartet Jeder neue Start wurde mit einer Katalysatorkonzentration von 0,11 ppm gebundenem
Lithium, bezogen auf den Gesamtansatz, durchgeführt Der Endumsatz betrug 85%. Im
übrigen waren die Bedingungen mit denen des Versuchs 7 voll vergleichbar.
Es wurden mindestens 8 Stunden benötigt, um ein Polymerisatgemisch mit einer durchschnittlichen
Intrinsikviskosität von etwa 8 dl/g zu erhalten, und
dieses Gemisch ergab nach der Vulkanisierung entsprechend den vorstehenden Vulkanisierungsversuchen ein Produkt mit etwa gleichen Zugfestigkeitseigenschaften
wie das Vulkanisat gemäß Versuch 7. Aber die Bandbildungszeit des rohen Polymerisatgemisches betrug 120 Sekunden anstelle
von 50 Sekunden, und das Band war zwar glatt, zeigte aber Löcher.A) In the first experiment, the procedure for terminating the chain and restarting the polymerization was carried out with an initial catalyst concentration of 0.11 ppm bound lithium, based on the total batch. The polymerization was interrupted and restarted five times , 11 ppm bound lithium, based on the total batch, carried out. The final conversion was 85%. Otherwise, the conditions were fully comparable with those of Experiment 7.
It took at least 8 hours to obtain a polymer mixture with an average intrinsic viscosity of about 8 dl / g, and this mixture, after vulcanization according to the above vulcanization tests, gave a product with approximately the same tensile strength properties as the vulcanizate according to test 7. But the tape formation time of the crude polymer mixture was 120 seconds instead of 50 seconds, and the tape, although smooth, showed holes.
B) Im zweiten Vergleichsversuch wurde unter den gleichen Bedingungen wie im ersten Vergleichsversuch gearbeitet bis ein Umsatz von 80% erreicht war. An dieser Stelle wurde die Konzentration des aktiven secButyllithiums auf 33 ppm gebundenes Lithium, bezogen auf den Gesamtansatz, erhöht und die Polymerisation bis zu einem Umsatz von 98% weitergeführt. Es wurde wiederum ein Polymerisatgemisch mit einer durchschnittlichen Intrinsikviskosität von etwa 8 dl/g erhalten. Dieses Gemisch erwies sich zwar als sehr gut verarbeitbar, aber die Zugfestigkeit des Vulkanisats betrug nur 21,575MPa.B) The second comparative experiment was carried out under the same conditions as in the first comparative experiment worked until a conversion of 80% was reached. At this point the concentration of the active secButyllithiums bound to 33 ppm Lithium, based on the total batch, increased and the polymerization up to a conversion of 98% continued. It was again a polymer mixture with an average Obtained intrinsic viscosity of about 8 dl / g. This mixture turned out to be very easy to process, but the tensile strength of the vulcanizate was only 21.575MPa.
C) Im dritten Vergleichsversuch wurde wie unter Vergleichsversuch B gearbeitet, jedoch ohne Kettenabbruch und erneuten Polymerisationsstart Das erhaltene Polymerisat war fast nicht verarbeitbar und hatte eine Durchschnitts-Intrinsikviskosität von über 20 dl/g. Nach einer Bandbildungszeit von 600 Sekunden wurde nur ein schlechtes und ungleichmäßiges Band mit vielen Löchern erhalten.C) The third comparative experiment was carried out as in comparative experiment B, but without Chain termination and renewed start of polymerization The polymer obtained was almost impossible to process and had an average intrinsic viscosity in excess of 20 dl / g. After a band formation time of Only a bad and uneven belt with many holes was obtained for 600 seconds.
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