DE1770277C - Process for the polymerization of isoprene - Google Patents

Process for the polymerization of isoprene

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DE1770277C
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DE
Germany
Prior art keywords
polymerization
isoprene
polyisoprene
initiator
tvt
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
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
William James Sonnenfeld Richard John BartlesviUe OkIa Trepka (V St A)
Original Assignee
Phillips Petroleum Co , Bartlesvil le, OkIa (V St A)
Publication date

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Description

Ansatz-Approach-
Nr.No.
3-BromphenyI-3-bromophenyI-
lithiumlithium
mhmmhm
1,3-Dibrom-1,3-dibromo
benzolbenzene
mhmmhm
Umwandlung (3)Conversion (3)
"/."/.
MikroStruktur (4)
·/ eis I 0/·3^
CIS I Addition
Micro structure (4)
· / Ice I 0 / · 3 ^
1 ° CIS I addition
6,7
6,5
6,2
6.7
6.5
6.2
InhfxenteInhfxente
Viskosität (S) Viscosity (S)
Zeit zum AbsinkenTime to sink
der Stahlkugelthe steel ball
Minuten (6)Minutes (6)
1
2
3
1
2
3
1,0
1,0
1.0
1.0
1.0
1.0
0
0,025
0,10
0
0.025
0.10
85
87
90
85
87
90
92
77
83
92
77
83
5,15
4,85
4,07
5.15
4.85
4.07
3,5
2,6
1,4
3.5
2.6
1.4

Die Daten der Tabeüe II -eigen, daß bei Verwen- Das vorstehende Verfahren wurde bei vier weiteren dung von ',3-Dibrombenzol die inhärente Viskosität Ansätzen mit dem Hauptunterschied wiederholt, daß des erzeugten Polyisopren von 5,15 auf 4,07 abnahm, 1,4-Dibrombenzol an Stelle von 1,3-Dibrombenzol verwährend gleichzeitig die Umwandlung von 85 auf 90% wendet wurde. Die Ergebnisse dieser weiteren Ansätze anstieg. Dies ist ein sehr überraschendes Ergebnis. 35 sind folgende:The data of Table II -provides that when using- The above procedure was used for four more Generation of ', 3-dibromobenzene repeats the inherent viscosity approaches with the main difference that of the polyisoprene produced decreased from 5.15 to 4.07, using 1,4-dibromobenzene in place of 1,3-dibromobenzene at the same time the conversion was turned from 85 to 90%. The results of these further approaches rise. This is a very surprising result. 35 are the following:

Tabelle IIITable III

Ansatz-Approach-
Ni.Ni.
3-Broniphenyl-3-broniphenyl
lithiumlithium
mhmmhm
1,4-Dibrom1,4-dibromo
benzolbenzene
mhmmhm
Umwandlung (3)Conversion (3) MikrostnMikrostn
7o eis7o ice
uktur(4)structure (4)
7. 3,4-7 3,4-
Additionaddition
InhärenteInherent
Viskosität (5)Viscosity (5)
Zeit zum AbsinkenTime to sink
der Stahlkugelthe steel ball
Minuten (6)Minutes (6)
4
5
6
7
4th
5
6th
7th
1,0
1,0
1.0
1,0
1.0
1.0
1.0
1.0
0
0,05
0,10
0,15
0
0.05
0.10
0.15
92
85
95
85
92
85
95
85
81
86
83
81
86
83
6,5
6,3
6,8
6.5
6.3
6.8
4,69
5,01
4,55
5,03
4.69
5.01
4.55
5.03
3,6
3,8
3,3
3,3
3.6
3.8
3.3
3.3

Die Daten der Tabelle III zeigen, daß 1,4-Dibrom- Drei weitere Ansätze wurden auf dieselbe Weise wieThe data in Table III show that 1,4-dibromo-Three further runs were made in the same manner as

benzol die in Tabelle II gezeigten überraschenden Er- vorstehend beschrieben mit der Ausnahme durchge-benzene has the surprising results shown in Table II- described above with the exception of

gebnisse nicht erzielte und daß also 1,4-Dibrombenzol 50 führt, daß Brombenzol an Stelle von 1,3-Dibrombenzolresults were not achieved and that 1,4-dibromobenzene 50 leads to bromobenzene instead of 1,3-dibromobenzene

bei der vorliegenden Erfindung kein funktionsfähiges verwendet wurde. Die Ergibnisse dieser Ansätze warenno functional one was used in the present invention. The results of these approaches were

Äquivalent für 1,3-Dibrombenzol darstellt. folgende:Represents equivalent to 1,3-dibromobenzene. the following:

Tabelle IVTable IV

Ansatz-
Nr.
Approach-
No.
3-Uromphcnyl-
lithium
mhm
3-uromphcnyl-
lithium
mhm
Broinbcnzol
mhm
Broinbcnzol
mhm
Umwand
lung (3)
1Vn
Conversion
lung (3)
1 Vn
Mikrostr
Vo eis
Microstr
Vo ice
iktur(4)
7„ 3,4-
Addiliun
icture (4)
7 "3,4-
Addiliun
Inhärente
Viskosität (5)
Inherent
Viscosity (5)
ZcitzumAbsinkcn
der Stahlkugel
Minuten (6)
Time to sink
the steel ball
Minutes (6)
8
9
10
8th
9
10
1,0
1,0
1,0
1.0
1.0
1.0
0
0,05
0,10
0
0.05
0.10
82
83
91
82
83
91
84
92
84
92
6,5
6,7
6.5
6.7
4,95
5,09
5,11
4.95
5.09
5.11
3,4
4,0
4,4
3.4
4.0
4.4

Die Daten der Tabelle IV zeigen, daß Brombenzol Bei allen Tabellen von Il bis IV wurden die Um-The data in Table IV show that bromobenzene In all tables from II to IV the changes were

die in Tabellen angegebenen überraschenden Ergeb- 65 wandlungiwcrte, Mikrostrukturwerte, inhärente Visko-the surprising conversion values, microstructure values, inherent viscosity

nissc nicht erzielte und daß also Brombenzol bei der sität und Stahlkugel-Absinkzeiten wie folgt be-nissc was not achieved and that bromobenzene is therefore

vorliegcnden Erfindung kein funktionsfähiges Äqui- stimmt:The present invention does not have a functional equivalence:

valent von 1,3-Dibrombenzol darstellt. (3) Die Umwandlung wurde durch Multiplizierenis valent of 1,3-dibromobenzene. (3) The conversion was made by multiplying

des Gewichts des erhaltenen Polyisoprens mit 100 und Dividieren der resultierenden Zahl durch das Gewicht des beschickten Isoprens bestimmt.the weight of the obtained polyisoprene by 100 and dividing the resulting number by the weight of the charged isoprene is determined.

(4) Die MikroStruktur wurde gemäß der in der USA.-Patentschrift 3 215 679 (Spalte 11, Zeile 4 bis 25) angegebenen Methode erhalten.(4) The microstructure was made according to that given in U.S. Patent 3,215,679 (column 11, lines 4 to 25) Method received.

(5) Die inhärenten Viskositäten wurden gemäß der in der USA.-Patentschrift 3 215 679 (Spalte 11, Zeile 26 bis 39) angegebenen Methode bestimmt, mit der Ausnahme, daß Zeile 39 lauten soll: »by the weight of the ίο soluble portion of the original sample«.(5) The inherent viscosities were determined according to the method described in U.S. Patent 3,215,679 (column 11, line 26 to 39), with the exception that line 39 should read: »by the weight of the ίο soluble portion of the original sample ".

(6) Die Stahlkugel-Absinkzeit ist der Zeitraum zwischen erster Berührung der 3,52 g wiegenden runden Stahlkugel mit der Oberfläche der Polymerisationsmisciiung in dem Reaktor und Ankunft der Stahlkugel auf dem Reaktorboden, wobei die Polymensationsmischung noch angemessen ist und die Kugel aus einer Standardhöhe von 15 cm absinken gelassen wird. Bei jedem der Ansätze wurde die Polymerisation in einem gleich großen Reaktor unter Verwendung derselben Reaktionspartnermengen durchgeführt, so daß das Volumen der Stoffe in dem Reaktor genormt und die Entfernung zwischen der Oberfläche der Polymensationsmischung und dem Reaklorboden ebenfalls genormt war. Auf diese Weise legte die Stahlkugel bei jedem Ansatz im wesentlichen dieselbe Entfernung durch im wesentlichen dieselbe Menge an Polymensationsmischung zurück; je kurzer die Zeit zum Absinken der Stahlkugel ist, um so weniger visko; ist dann die Polymerisationsmischung.(6) The steel ball sinking time is the period between the first contact with the 3.52 g rounds Steel ball with the surface of the polymerization mixture in the reactor and arrival of the steel ball on the bottom of the reactor, with the polymerization mixture is still reasonable and the ball is lowered from a standard six inches. at In each of the approaches, the polymerization was carried out in an equally sized reactor using the same Reactant quantities carried out so that the volume of substances in the reactor standardized and the Distance between the surface of the polymerization mixture and the reactor floor was also standardized. In this way the steel ball enclosed essentially the same removal in each batch by essentially the same amount of polymerization mixture back; the shorter the time it takes for the steel ball to sink, the less viscous; is then the polymerization mixture.

Claims (2)

1 2 zu polymerisierendes Isopren entspricht. Die verwendete Menge des modifizierenden Mittels kann ebenfalls Patentansprüche: breit variieren, liegt jedoch im allgemeinen so. daß sie — bei konstanten Initiatorgehalten —zur Verringerung 5 der inhärenten Viskosität des resultierenden Polyiso-1 corresponds to 2 isoprene to be polymerized. The amount of modifying agent used may also vary widely, but will generally be so. that they - with constant initiator contents - reduce the inherent viscosity of the resulting polyisocyanate 1. Verfahren zur Polymerisation von Isopren zu prens trotz steigender Prozentsätze der Monomerenkautschukartigem Polyisopren in Anwesenheit von umwandlung ausreicht, und im allgemeinen liegt sie im Monobromphenyllithium als Initiator, dadurch Bereich von etwa 0,01 bis etwa 5 oder 10 Mol modifige k en η zei c h η e t, daß man die Polymerisa- zierendes Mittel pro MoI in der Polymerisationstion in Anwesenheit einer geringen Menge 1,3- io mischung vorhandenem Initiator.
Dibrombenzol und gegebenenfalls einer geringen Das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren Menge Tetravinylzinn oder Tetraallylzinn durch- wird auf übliche, in diesem Bereich bekannte Weise führt. durchgeführt, und im allgemeinen werden Tempera-
1. Process for the polymerization of isoprene to prens despite increasing percentages of the monomer rubber-like polyisoprene in the presence of conversion is sufficient, and in general it is in monobromophenyllithium as initiator, thereby range from about 0.01 to about 5 or 10 mol modifige k en η zei ch η et that the polymerization agent per mol in the polymerization in the presence of a small amount of 1,3-io mixture of initiator present.
Dibromobenzene and optionally a small amount of tetravinyltin or tetraallyl tin is carried out in the customary manner known in this field. carried out, and generally tempera-
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge- türen im Bereich von etwa —100 bis 150"C und solch kennzeichnet, daß man als Initiator 3-BromnhenvI- is nii?rpirh<»nflp nriirlie ;intK»u/pnrli»t Haß Hie Pnlvmerilithium verwendet. sationsmischung im wesentlichen in flüssigem Zustand2. The method according to claim 1, characterized in that it is in the range from about -100 to 150 "C and indicates that the initiator used is 3-bromine-phenol is nii? Rpirh <» nflp nriirlie; intK »u / pnrli» t hatred Here, polymeric lithium is used, a cationic mixture essentially in a liquid state gehalten wird.is held. Die Polymerisation kann in An- oder Abwesenheit üblicher Verdünnungsmittel durchgeführt werden. ZuThe polymerization can be carried out in the presence or absence of customary diluents. to so geeigneten Verdünnungsmitleln gehören aromatische,suitable diluents include aromatic, aliphatische, cycloaliphatische Mittel, deren Kombinationen, wie alkylaromatische Mittel, wobei diese Verdünnungsmittel vorzugsweise 4 bis 15 Kohlenstoff·aliphatic, cycloaliphatic agents, their combinations, such as alkyl aromatic agents, these diluents preferably 4 to 15 carbon Die Erfindung betrifft ein neues und verbessertes atome pro Molekül enthalten. Zu geeigneten Verdün-Verfahren zur Polymerisation von Isopren. 25 nungsmitteln gehören Benzol, Toluol, Cyclohexan,The invention relates to a new and improved atom per molecule containing. About suitable dilution processes for the polymerization of isoprene. 25 solvents include benzene, toluene, cyclohexane, Bisher wurden konjugierte Diene unter Verwendung Methylcyclohexan, Xylol, n-Buten, η-Hexan, n-Pentan, vi»n Organolithiumverbindungen polymerisiert. Bei Isooctan.So far, conjugated dienes have been made using methylcyclohexane, xylene, n-butene, η-hexane, n-pentane, vi »n organolithium compounds polymerized. With isooctane. einigen Polymerisationsverfahren winden modifi/ie- Die Reaktionspartner können auf übliche, in diesemsome polymerization processes wind modifi / ie- The reactants can be customary in this rende Mittel verwendet. Bereich bekannte Weise in den Polymerisationsreaktorfunds used. Area known way in the polymerization reactor Es wurde nun festgestellt, daß Isopren unter Ver- 30 eingebracht werden. Das erfindungsgemäß zu verwenwendung von Monobromphenyllithium in Anwesen- dende modifizierende Mittel kann in den Polymerisaheit von 1.3· Dibromben/ol polymerisiert werden kann, tionsreaktor gleichzeitig mit dem Initiator, vor der und es wurde das überraschende Ergebnis erhalten, Beschickung des Initiators oder zu irgendeinem Zeitdaß die inhärente Viskosität (inherent viscosity) des punkt, bevor die Polymerisation 70% des normalerresultierenden Polyisoprens verringert wird, wodurch 35 weise vollständigen Polymerisationsgrades erreicht hat, das Polyisopren besser verarbeitbar gemacht wird, ob- eingebracht werden. Das modifizierende Mittel kann in wohl gleichzeitig die Monomerenumwandlung gestei- Anteilen, vollständig auf einmal oder auf andere übligert wird. Es war sehr unerwartet festzustellen, daß die ehe Weise zugegeben werden.It has now been ascertained that isoprene is introduced under Ver 30. To be used according to the invention Modifying agents present in monobromophenyllithium can be present in the polymerisation unit Can be polymerized by 1.3 · dibromobenzene / ol, tion reactor simultaneously with the initiator, before the and the surprising result was obtained, charging the initiator or at any time that the inherent viscosity of the point before polymerization is 70% of the normal resultant Polyisoprene is reduced, whereby 35 wise has reached a complete degree of polymerization, the polyisoprene is made easier to process, whether or not it is introduced. The modifying agent can be in probably at the same time the monomer conversion increased proportions, completely at once or to others will. It was very unexpected to find that the former wise be admitted. inhärente Viskosität des Polyisoprens verringert wer- Das hergestellte Polyisopren wird nach üblicheninherent viscosity of the polyisoprene is reduced den konnte, während zur gleichen Ztit der Prozentsat/ 40 Verfahren gewonnen und behandelt, und es kann mit der Monomereinimwandlung bei dem Verfahren ge- üblichen Zusätzen, wie Ruß, Pigireiten, Antioxydanstcigeit wurde, da man gewöhnlich auf diesem Gebiet tien, anderen Stabilisatoren u. dgl., aufgemischt werden, erwartet, daß Umwandlungssteigerungen Polymerisate Gewünschtenfalls kann Polyisopren gemäß der vor-The could while at the same time the Percentage / 40 procedure won and treated, and it can with the monomer conversion in the process customary additives such as carbon black, pigments, antioxidants was, since it is common practice in this field, other stabilizers and the like, to be mixed up, expects conversion increases in polymers If desired, polyisoprene can be used according to the mit steigender Viskosität ergeben. Es ist zu bemerken, liegenden Erfindung unter zusätzlicher Anwesenheit daß diese Feststellung auf der Bedingung beruht, daß 45 von Tetraallylzinn (TAT) oder Tetravinylzinn (TVT) der Initialorgehalt gleichbleibt, während der Prozent- während der Polymerisation hergestellt werden, um die satz der Umwandlung und die inhärente Viskosität Verarbeitbarkeit des erzeugten Polyisoprens zu vervariiert werden. bessern. Im allgemeinen werden etwa 0,025 bis etwa F-in weileres überreichendes Ergebnis lag darin, daß 1,25 mMol TAT oder TVT pro 100 g zu polymerisiedie durch Verwendung von 1,3-Dibromhenzol erzielte 50 rendes Isoprenmonomeres verwendet. Das TAT oder Wirkung mit 1.4-DibrombenzoI oder Brombenzol TVT kann im wesentlichen zu irgendeinem Zeitpunkt nicht erhallen wurde. während des Polymerisationsverfahrens nach üblichen Das nach dem crfindiingsgcmäOen Verfahren herge- Methoden zugegeben werden, wie einfaches Einrühren stellte Polyisopren ist als Kautschuk /ur Herstellung der ganzen Menge oder (in Abständen) getrennter von Luftreifen u. dgl. brauchbar. 55 Anteile an TAT oder TVT in die Polymerisationsreak-Iwiindungsgemäß wird Isopren auf übliche Weise tionsmischung. Das TAT oder TVT wird vorzugsweise polymerisiert unter Verwendung einer Monobrom- in die Polymcrisationsreaktionsmischung zu irger.dphcnyllithiumverbindung, wie 3- oder 4-Hromphenyl- einem Zeitpunkt bis zur 90%'gcn Vervollständigung lithium, vorzugsweise .I-Bromphcnyllilhium, als Initia- der Polymerisationsreaktion zugegeben (dabei bcdeulor. jedoch in Gegenwart einer geringen Menge von 60 let Vervollständigung die Zeit, bei der die Polymerisa-1,3-Dihrcmhen/ol als modifizierendem Mittel, und lionsreaktion beendet ist, ungeachtet des Prozentgcgehcncnfalls einer geringen Menge Telravinylzinn sat/es der Umwandlung des Isoprenmonomeren). Am oder Ietraallylzinn." geeignetsten wird das TAT oder TVT zu irgendeinem Die verwendete Iniliatormcngc kann breit variieren, Zeitpunkt nach elwa 10% Vervollständigung und vor liefet jedoch im allgemeinen so, daß sie zur fir/icliing 65 elwa 90% Vervollständigung der Polymerisations-(lcr l'oljinerisalion des Isoprens ausreicht, und im all- reaktion zugegeben.result with increasing viscosity. It should be noted lying invention under additional presence that this determination is based on the condition that 45 of tetraallyl tin (TAT) or tetravinyl tin (TVT) the initialor content remains the same, while the percentage produced during the polymerization is around the rate of conversion and inherent viscosity, processability of the polyisoprene produced varies will. improve. In general, about 0.025 to about F-in will be the overriding result of 1.25 mmoles of TAT or TVT per 100 grams to polymerize isoprene monomer obtained by using 1,3-dibromohenzene. The TAT or Effect with 1,4-dibromobenzene or bromobenzene TVT can essentially at any point in time was not achieved. During the polymerization process according to customary methods, such as simple stirring-in, can be added Polyisoprene is available as rubber / ur production of the whole quantity or (at intervals) separately of pneumatic tires and the like. 55 proportions of TAT or TVT in the polymerization reaction Iindig Isoprene is mixed in the usual way. The TAT or TVT is preferred polymerizes using a monobromine in the polymerization reaction mixture to form some phosphorus lithium compound, like 3- or 4-Hromphenyl- a point in time up to 90% 'gcn completion Lithium, preferably .I-Bromphcnyllilhium, added as an initiator of the polymerization reaction (bcdeulor. however, in the presence of a small amount of 60 let, the time at which the Polymerisa-1,3-Dihrcmhen / ol as a modifying agent, and ionic reaction is complete, regardless of the percentage accident a small amount of telravinyltin sat / es the conversion of the isoprene monomer). At the or Ietraallylzinn. "most suitable becomes the TAT or TVT to either The Iniliatormcngc used can vary widely, point in time after about 10% completion and before However, it generally proceeds in such a way that it takes 65 to 90% completion of the polymerization (lcr l'oljinerisalion of isoprene is sufficient, and in all-reaction added. genieinen wird eine Meiife'e verwendet werden, die etwa Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohneIn general, a method similar to that of the following example illustrates the invention without 0,05 bis etwa 50 Milliäquivalente Lithium pro K)Og ihre Anwendung zu beschränken.0.05 to about 50 milliequivalents of lithium per K) Og to limit their use.

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