DE2163633A1 - Graft copolymers and methods of making the same - Google Patents
Graft copolymers and methods of making the sameInfo
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Description
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nS-B-B^E
I-Sn3. K. LAMP ;
Dr -Ing. R. D ι- Ε 1 Z jr.
β M Ο η c h β η 22, Steinsdorfstr. IO 2163833 Patent Attorney nS-BB ^ E I-Sn 3 . K. LAMP; Dr -Ing. R. D ι- Ε 1 Z jr.
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046-18.Ο43Ρ 21. 12. 1971046-18.Ο43Ρ December 21, 1971
AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE "ANVAR" Paris (Frankreich)AGENCE NATIONALE DE VALORIZATION DE LA RECHERCHE "ANVAR" Paris (France)
Pfropf-Copolymere und Verfahren zur HerstellungGraft copolymers and methods of making them
derselbenthe same
Die Erfindung bezieht sich auf Pfropf-Copolymere und deren Herstellung.The invention relates to graft copolymers and their manufacture.
Gegenstand der Erfindung sind speziell Polymere mit aufgepfropften alternierenden Copolymeren, wobei unter alternierenden Copolymeren solche Copolymeren aus zumindest -zwei Monomeren verstanden werden, deren Moleküle zu mindestens 50 % regelmäßig abwechseln.The invention specifically relates to polymers with grafted-on alternating copolymers, with alternating copolymers being understood as meaning those copolymers composed of at least two monomers, the molecules of which regularly alternate by at least 50%.
Es ist bekannt, daß man alternierende Copolymere hohen Molekulargewichts, ausgehend von gewissen Monomerpaaren oder -kombinationen (couples) in Gegenwart von Metallsalzen erhalten kann, die zur Komplexbildung mit dem polaren Monomeren befähigt sind. Die Polymerisation kann dann in Gegenwart des Komplexbildners allein oder in Gegenwart des Komplexbildners und eines Radikalinitiators bzw. Radikalbildners stattfinden. Im letzteren Falle bleibt die äquimolare und alternierende Zusammensetzung des Copolymeren erhalten, wobei jedoch die Polymerisationsgeschwindigkeit erhöht ist.It is known that alternating copolymers of high molecular weight, starting from certain monomer pairs or -Combinations (couples) can be obtained in the presence of metal salts, which lead to complex formation with the polar monomers are capable. The polymerization can then take place in the presence of the complexing agent alone or in the presence of the complexing agent and a radical initiator or radical generator take place. In the latter case, the equimolar and alternating remains Composition of the copolymer obtained, but the rate of polymerization is increased.
046-(70 46 272)-NöE046- (70 46 272) -NöE
2Ö9&27/02Ö9 & 27/0
Es ist ebenfalls bekannt, daß man polare vlnylische Monomere auf ein Elastomersubstrat aufpfropfen kann, Indem man das Substrat mit dem durch ein Metallhalogenid oder ein Organometallderivat, insbesondere eine Organoaluminiumverbindung, in einen Komplex umgewandelte polare Monomere in einem inerten Lösungsmittel und in Gegenwart einer freie Radikale erzeugenden Substanz zusammenbringt.It is also known that one can use polar vinyl monomers can graft onto an elastomer substrate by doing the Substrate with which by a metal halide or an organometallic derivative, in particular an organoaluminum compound, polar monomers converted into a complex in an inert one Brings solvent and in the presence of a free radical generating substance.
Gemäß der Erfindung werden nun durch eine neue Anwendung von Komplexbildnern für die polaren Monomeren alternierende Copolymere von zumindest einem polaren vinylischen Monomeren und einem vinylaromatischen Monomeren und Insbesondere alternierende Copolymere von Äcrylnitril-Styrol und Methylmethacrylat-Styrol auf Elastomere aufgepfropft, wodurch neuartige Produkte mit interessanten Eigenschaften entstehen.According to the invention are now alternating by a new application of complexing agents for the polar monomers Copolymers of at least one polar vinylic monomer and one vinyl aromatic monomer, and in particular alternating Copolymers of acrylonitrile-styrene and methyl methacrylate-styrene grafted onto elastomers, creating novel products with interesting properties.
Die so erhaltenen Pfropf-Copolymeren gemäß der Erfindung besitzen eine verbesserte Wärmebeständigkeit. So erhält man beispielsweise beim Aufpfropfen alternierender Acrylnitril-Styrol-Copolymerer auf Polybutadien spezielle Acrylnitril-. Butadien-Styrol-Pfropf-Copolymere mit im Vergleich zu den herkömmlichen Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymeren.merklich verbesserten Eigenschaften.The graft copolymers thus obtained according to the invention have improved heat resistance. For example, when grafting on, alternating acrylonitrile-styrene copolymers are obtained on polybutadiene special acrylonitrile. Butadiene-styrene graft copolymers with compared to the conventional acrylonitrile / butadiene / styrene copolymers. noticeably improved properties.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufpfropfen alternierender Copolymerer aus zumindest einem polaren vinylischen Monomeren und einem vinylaromatischen Monomeren bzw. ihren substituierten Homologen oder Derivaten auf Elastomere ist dadurch gekennzeichnet, daß man zumindest ein Elastomeres mit dem (abgeleiteten oder substituierten) polaren vinylischen Monomeren und dem (abgeleiteten oder substituierten)The inventive method for grafting alternating copolymers of at least one polar vinylic monomer and a vinyl aromatic monomer or their substituted homologues or derivatives on elastomers is characterized in that at least one elastomer with the (derived or substituted) polar vinylic monomer and the (derived or substituted)
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vinylaromatischen Monomeren in Gegenwart von zumindest einem Metallderivat zusammenbringt, das zur Komplexbildung mit dem (abgeleiteten oder substituierten) polaren vinylischen Monomeren befähigt ist.vinyl aromatic monomers brought together in the presence of at least one metal derivative, the complex formation with the (derived or substituted) polar vinylic monomers is capable.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist während der Pfropfreaktion zusätzlich zumindest ein Radikalinitiator in der Reaktionsmisehung anwesend.According to a preferred embodiment of the invention Procedure is additional during the grafting reaction at least one free radical initiator in the reaction mixture present.
Im nachfolgenden werden zur Vereinfachung sowohl das Monomere selbst als auch dessen diverse Derivate und substituierte Verbindung als "Monomeres" bezeichnet. In the following, for the sake of simplicity, both the monomer itself and its various derivatives and substituted compounds are referred to as "monomers".
Die Elastomeren, auf welche die alternierenden Copolymeren aufgepfropft werden, können irgendwelche gesättigten oder ungesättigten Polymeren oder Copolymeren mit elastomerer Natur sein. So kann man diverse Polymere und Copolymere von Diolefinen sowie diverse Copolymere von Olefinen oder Olefinen und Polyenen verwenden. Unter den geläufigsten Elastomeren finden sich die diversen Typen von Polybutadien; das beispielsweise durch Emulsions-Copolymerisation von Butadien mit einer Säure von acrylischem Typ, insbesondere Methacrylsäure, erhaltene carboxylierte Polybutadien; Polyisopren; Butylkautschuk; Polyisobuten; Copolymere von Äthylen und Propylen; und Terpolymere von Äthylen, Propylen und Dien, wobei das Dien insbesondere durch Dicyclopentadiene 5-Äthyliden-norbornen-(£) oder Hexadien-(1,^) gebildet wird. Man kann auch auf Mischungen oder Kombinationen solcher Elastomerer zurückgreifen.The elastomers on which the alternating copolymers Any saturated or unsaturated polymers or copolymers of an elastomeric nature can be grafted on be. So you can get various polymers and copolymers of diolefins as well as various copolymers of olefins or olefins and polyenes. Find among the most common elastomers the various types of polybutadiene; for example by emulsion copolymerization of butadiene with an acid carboxylated polybutadiene obtained of the acrylic type, particularly methacrylic acid; Polyisoprene; Butyl rubber; Polyisobutene; Copolymers of ethylene and propylene; and terpolymers of ethylene, propylene and diene, the diene being especially due to dicyclopentadienes 5-ethylidene-norbornene- (£) or hexadiene (1, ^) is formed. It is also possible to use mixtures or combinations of such elastomers.
Von den zur Bildung des alternierenden Copolymeren verwendeten Monomeren wird zumindest eines aus der Gruppe derOf the monomers used to form the alternating copolymer, at least one is selected from the group of
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polaren vinylischen Monomeren gewählt, deren polare Gruppe insbesondere durch eine Nitril-, Carbonsäure, Ester- oder Ketongruppierung gebildet wird und !zumindest ein anderes aus der Gruppe der vinylaromatischen Monomeren»selected polar vinylic monomers, the polar group in particular by a nitrile, carboxylic acid, ester or Ketone grouping is formed and! At least one other from the group of vinyl aromatic monomers »
Obgleich sich die weiter unten beschriebenen Beispiele auf Copolymere beziehen, die miteinander abwechselnde Motive oder Einheiten eines polaren vinylischen Monomeren und eines vinylaromatischen Monomeren aufweisen, ist es klar, daß man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, auch andere alternierende Copolymere vorsehen kann, die in den Rahmen obiger Definition fallen und zumindest zum Teil andere Motive oder Einheiten als die der besagten Monomeren aufweisen.Although the examples described below refer to copolymers having alternating motifs or units of a polar vinyl monomer and a vinyl aromatic monomer, it is clear that one Without departing from the scope of the invention, other alternating copolymers can also be provided which fall within the scope of the above Definition fall and at least partially have different motifs or units than those of the said monomers.
Unter den polaren vinylischen Monomeren sind die acrylischen Ester zu nennen und insbesondere Alkylacrylate und -methacrylate wie Äthyl-, Methyl- und Butylacrylat, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Acryl- und Methacrylsäuren und Vinylketone, wobei gemäß der Erfindung Acrylnitril und Methylmethacrylat als Monomere bevorzugt werden.Among the polar vinylic monomers are the acrylic ones Mention esters and in particular alkyl acrylates and methacrylates such as ethyl, methyl and butyl acrylate, methyl methacrylate, Butyl methacrylate, acrylic and methacrylic acids and vinyl ketones, with acrylonitrile and methyl methacrylate according to the invention are preferred as monomers.
Zu den vinylaromatischen Monomeren gehören insbesondere Styrol sowie p-Chlorstyrol, 06 -Methylstyrol und oC -Butylstyrol. The vinyl aromatic monomers include, in particular, styrene and p-chlorostyrene, 06-methylstyrene and oC -butylstyrene.
Die Komplexbildung des polaren Monomeren mit einem Metallkomplexbildner bzw. einer komplexbildenden Metallverbindung ist für die Erzielung der speziellen Pfropf-Copolymeren gemäß der Erfindung wesentlich. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können zahlreiche Metallkomplexbildner verwendet werden. Geeignet sind insbesondere die Halogenide vonThe complex formation of the polar monomer with a metal complexing agent or a complexing metal compound is necessary to achieve the special graft copolymers essential according to the invention. In the context of the invention Numerous metal sequestrants can be used in the process. The halides of are particularly suitable
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Zink, Cadmium, Magnesium, Zinn und Aluminium sowie gewisse Organometallverbindungen, wie halogenierte oder nicht-lialogenierte Alkylaluminiumverbindungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Chloride der vorstehend hervorgehobenen Metalle und insbesondere Zinkchlorid verwendet. Zinc, cadmium, magnesium, tin and aluminum as well as certain organometallic compounds such as halogenated or non-halogenated Alkyl aluminum compounds. According to a preferred embodiment of the invention, chlorides are the above highlighted metals and especially zinc chloride are used.
Der Anteil des Komplexbildners kann innerhalb weiter Grenzen variieren, wobei generell zwischen 0,005 und 10 Mol pro Mol polares Monomeres verwendet werden. Vorzugsweise liegt der Anteil des Komplexbildners zwischen 0,05 und 1 Mol pro Mol polares Monomeres.The proportion of the complexing agent can vary within wide limits, generally between 0.005 and 10 mol can be used per mole of polar monomer. The proportion of the complexing agent is preferably between 0.05 and 1 mol per mole of polar monomer.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist außer dem Komplexbildner ein Radikalinitiator im Reaktionsmilieu anwesend, wodurch die Polymerisationsgeschwindigkeit erhöht werden kann.,, ,.According to a preferred feature of the invention, in addition to the complexing agent, there is a free radical initiator in the reaction medium present, whereby the rate of polymerization can be increased. ,,,.
Die verwendeten Radikalinitiatoren sind insbesondere Stickstoffderivate und organische Peroxide, wie Acylperoxide, Ketonperoxide, Aldehydperoxide und Hydroperoxide, obgleich auch andere Verbindungen verwendet werden können, die befähigt sind, unter den Bedingungen der Aufpfropfungsreaktion freie Radikale entstehen zu lassen.The radical initiators used are in particular nitrogen derivatives and organic peroxides, such as acyl peroxides, Ketone peroxides, aldehyde peroxides and hydroperoxides, although other compounds can also be used which enable are free under the conditions of the grafting reaction Let radicals arise.
Unter den bevorzugten Peroxiden sind Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, Acetylperoxid, Diisopropylbenzolhydroperoxid und tert.-Butylhydroperoxid zu nennen.Among the preferred peroxides are benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetyl peroxide, diisopropylbenzene hydroperoxide and tert-butyl hydroperoxide to be mentioned.
Der Anteil des Radikalinitiators kann zwischen 0,0001 und 0,05 Mol pro Mol insgesamt verwendetes Monomeres variieren und vorzugsweise zwischen 0,0005 und 0,01. Mol (proThe proportion of the radical initiator can be between 0.0001 and 0.05 moles per mole of total monomer used, and preferably between 0.0005 and 0.01. Mole (per
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Mol Monomer) liegen.Moles of monomer).
Obgleich die die Aufpfropfungen bildenden alternierenden Copolymeren unabhängig von den relativen Anteilen der (polaren vinylischen und vinylaromatischen) Monomeren in der alternierenden Form erhalten werden können, wird man vorzugsweise genau äquimolare Mengen der Monomeren anwenden.Although the alternating copolymers forming the grafts, regardless of the relative proportions of (polar vinylic and vinyl aromatic) monomers can be obtained in the alternating form, is preferred Use exactly equimolar amounts of the monomers.
Zur Durchführung der Aufpfropfungsreaktion bringt man das in einer inerten Flüssigkeit gelöste oder dispergierte Elastomere mit den gewählten polaren vinylischen und vinylaromatischen Monomeren sowie dem Komplexbildner und gfs. dem Radikalinitiator zusammen und hält die gesamte Mischung für eine ausreichende Zeit zur Erzielung eines Pfropfcopolymeren bei der gewählten Temperatur.To carry out the grafting reaction, that which has been dissolved or dispersed in an inert liquid is brought Elastomers with the selected polar vinylic and vinylaromatic monomers and the complexing agent and gfs. the radical initiator together and holds the entire mixture for a sufficient time to achieve a graft copolymer at the selected temperature.
Unter einer inerten Flüssigkeit wird eine Flüssigkeit verstanden, die mit den unterschiedlichen an der Reaktion beteiligten Produkten nicht reagiert. Geeignet sind insbesondere aliphatisch^ Kohlenwasserstoffe wie Hexan und Heptan, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol, cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan oder auch Mischungen dieser Substanzen.An inert liquid is understood to mean a liquid that participates in the reaction with the different involved products does not respond. Particularly suitable are aliphatic ^ hydrocarbons such as hexane and heptane, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, or cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclohexane Mixtures of these substances.
Man kann auch ohne Lösungsmittel oder Dispergierungsmittel arbeiten, indem man das Elastomere im nicht-polaren Monomeren auflöst oder dispergiert.It can also be done without a solvent or dispersant work by dissolving or dispersing the elastomer in the non-polar monomer.
Im übrigen kann die Polymerisation nach dem beschriebenen Verfahren in einem ersten Stadium ohne Lösungsmittel durchgeführt werden, wonach die nach einer gewissen Zeit-Otherwise, the polymerization can be carried out according to that described Process can be carried out in a first stage without solvents, after which the after a certain time
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2163ΚΪ32163ΚΪ3
dauer erhaltene Reaktionsmischung in Wasser disperglert wird. Für diese Verfahrensweise kann man annehmen, daß die im ersten Stadium gebildeten Copolymeren und Aufpfropfungen eine ä.ternierende Struktur haben, während die nach dem Suspendieren oder Emulgieren gebildeten eine statistisch verteilte Struktur besitzen.permanently obtained reaction mixture is dispersed in water. For this procedure it can be assumed that the copolymers and grafts formed in the first stage have an alternating effect Structure, while those formed after suspending or emulsifying have a random structure own.
Diese Technik kann den Vorteil haben, daß der Komplexbildner während der Suspendierung in Wasser automatisch von der Polymermasse getrennt wird.This technique can have the advantage that the complexing agent is automatically removed during suspension in water the polymer mass is separated.
Die Pfropfreaktion wird allgemein bei Temperaturen durchgeführt, die von 0 bis 200 0C reichen; diese Temperaturen liegen insbesondere zwischen 0 und 150 C und vorzugsweise zwischen 20 und 100 0C.The grafting reaction is generally carried out at temperatures ranging from 0 to 200 ° C .; these temperatures are in particular between 0 and 150 ° C. and preferably between 20 and 100 ° C.
Der Komplexbildner kann in das Reaktionsmilieu getrennt eingebracht werden, bevorzugt Jedoch wird die Zugabe in Form einer Lösung im polaren Monomeren.The complexing agent can be separated into the reaction medium be introduced, however, the addition is in the form of a solution in the polar monomer.
Ebenso kann der Radikalinitiator gesondert oder in Form einer Lesung im vinylaromatischen Monomeren zur Reaktionsmischung hinzugegeben werden. The radical initiator can also be added to the reaction mixture separately or in the form of a reading in the vinyl aromatic monomer.
Wenn man auf das Molekulargewicht der Aufpfropfungen von alternierenden Copolymeren und auf den Gelanteil des Pfropf-Copolymeren Einfluß nehmen will, führt man die Aufpfropfungsreaktion in Gegenwart von Kettenübertragungsmitteln, insbesondere von Mercaptanen mit langer Kette und bevorzugt von tert.-Dodecylmercaptan durch. Dadurch kann man zu einer Einstellung und Kontrolle der Reaktion und der Eigenschaften der When looking at the molecular weight of the grafts of alternating copolymers and the gel fraction of the graft copolymers If you want to exert influence, the grafting reaction is carried out in the presence of chain transfer agents, in particular long-chain mercaptans and preferably tert-dodecyl mercaptan. This allows one to adjust and control the reaction and the properties of the
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erhaltenen Produkte gelangen.received products.
Die Pfropfreaktion wird allgemein in inerter Atmosphäre, beispielsweise unter Stickstoff, durchgeführtj ihre Dauer kann Je nach den herzustellenden Produkten von einigen 10 Minuten bis zu mehreren Stunden variieren.The grafting reaction is generally carried out in an inert atmosphere, for example under nitrogen, for its duration Depending on the products to be manufactured, it can range from a few 10 Minutes to several hours vary.
Am Ende der Reaktion wird die Reaktionsmischung nach irgendeinem Verfahren verarbeitet, mit dem das Pfropf-Copolymere abgetrennt bzw. isoliert werden kann.At the end of the reaction, the reaction mixture is processed by any method by which the graft copolymer can be separated or isolated.
Zum besseren Verständnis der technischen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele beschrieben, die jedoch selbstverständlich weder die Art und Weise der Durchführung noch die möglichen Anwendungen beschränken sollen.For a better understanding of the technical features and advantages of the invention, exemplary embodiments are given below described, but of course neither the way of implementation nor the possible applications should restrict.
Unter Verwendung eines in ein thermostatisiertes Bad tauchenden 1 1 Reaktionsgefäßes mit Rührer wurde eine Serie von k Versuchen (A, B, C und D) zur Aufpfropfung alternierender Copolymerer von Acrylnitril-Styrol auf durch Emulsionscopolymerisation von Butadien und Methacrylsäure erhaltenes carboxyliertes Polybutadien mit einem Molekulargewicht von 15OOO und einem Carboxylgruppengehalt von 0,7 - 0,8 . 10 ■ pro Gramm Polymer durchgeführt.A series of k experiments (A, B, C and D) for grafting alternating copolymers of acrylonitrile-styrene onto carboxylated polybutadiene obtained by emulsion copolymerization of butadiene and methacrylic acid with a molecular weight of 15,000 and a carboxyl group content of 0.7-0.8. 10 ■ carried out per gram of polymer.
Für jeden Versuch wurden 100 ml einer benzolischen
Lösung mit 5,15 g des obigen carboxylierten Polybutadien
in das Reaktionsgefäß gegeben und die jeweils vorangehendFor each experiment 100 ml of a benzene
Solution with 5.15 g of the above carboxylated polybutadiene was added to the reaction vessel and the previous one
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durch Vakuumdestillation über Calciumhydrid gereinigten Monomeren hinzugefügt, und zwar 0,3 Mol Acrylnitril und 0,3 Mol Styrol.added monomers purified by vacuum distillation over calcium hydride, namely 0.3 mol of acrylonitrile and 0.3 moles of styrene.
Bei dem als Vergleichsversuch fungierenden Versuch A wurde ausschließlich ein Radikalinitiator, und zwar Benzoylperoxid, in einer Menge von 0,2 g verwendet, der in das Reaktionsgefäß in Form einer Lösung im Styrol-Monomeren eingebracht wurde.In experiment A, which functions as a comparative experiment, only a radical initiator was used, namely benzoyl peroxide, used in an amount of 0.2 g, which was introduced into the reaction vessel in the form of a solution in the styrene monomer became.
Bei den Versuchen B und C wurde die Aufpfropfung allein in Gegenwart von 0,03 Mol Zinkchlorid durchgeführt, das in das Reaktionsgefäß in Form einer Lösung im Acrylnitril eingebracht wurde.In experiments B and C, grafting was used alone carried out in the presence of 0.03 mol of zinc chloride, the was introduced into the reaction vessel in the form of a solution in acrylonitrile.
Beim Versuch D wurde die Pfropfreaktion in Gegenwart von 0,03 Mol Zinkchlorid und 0,2 g Benzoylperoxid durchgeführt, wobei das Zinkchlorid im Acrylnitril gelöst und das Peroxid im Styrol gelöst in das Reaktionsgefäß gegeben wurde.In experiment D, the grafting reaction was carried out in the presence of 0.03 mol of zinc chloride and 0.2 g of benzoyl peroxide, the zinc chloride being dissolved in the acrylonitrile and the peroxide being dissolved in the styrene being added to the reaction vessel.
Nach Durchspülen mit Stickstoff wurde das Reaktionsgefäß jeweils dicht verschlossen und dann in ein auf 60 °( thermdstatisiertes Bad gebracht und die Mischung gerührt.After purging with nitrogen, the reaction vessel was tightly closed and then placed in a 60 ° ( brought thermdstatisiert bath and stirred the mixture.
Die Dauer der Pfropfreaktion betrug bei den Versuchen A, B und C l6 Stunden und beim Versuch D 2,3 Stunden.The duration of the grafting reaction in the experiments was A, B and C 16 hours and in experiment D 2.3 hours.
Am Ende der Reaktion wurde beim Versuch A eine sehr viskose Lösung erhalten, aus der die Gesamtheit der Polymeren ausgefällt wurde. Die erhaltene Polymermischung wurde in Benzol mit 5 bis 10 % Methanol gelöst und dann zur AbtrennungAt the end of the reaction in experiment A, a very viscous solution was obtained from which all of the polymers were precipitated. The obtained polymer mixture was dissolved in benzene containing 5 to 10 % methanol and then for separation
982770960982770960
- ίο -- ίο -
der verbliebenen Monomeren in Methanol ausgefällt. Die wiederausgefällten Polymeren wurden wieder in Lösung gebracht und das reine Aufgepfropfte wurde vom nichtaufgepfropften Acrylnitril-Styrol-Copolymeren durch Bildung eines ionischen Gels durch Neutralisation der Carboxylgruppen des Aufgepfropften mit Natriummethanolat abgetrennt.the remaining monomers precipitated in methanol. The reprecipitated ones Polymers were redissolved and the pure grafted became from the ungrafted acrylonitrile-styrene copolymer by forming an ionic gel by neutralizing the carboxyl groups of the grafted separated with sodium methoxide.
Bei den Versuchen B, C und D war das am Ende der Reaktion erhaltene Produkt ein weißes Gel. Dieses Gel wurde zur Extraktion des unveränderten bzw. nleht-gepfropften Polybutadiens mit Chloroform behandelt. Danach wurde das Acrylnitril-Styrol-Copolymere durch Lösung in einer Mischung von Benzol und Dimethylformamid abgetrennt. Der nach diesen Extraktionen verbleibende Rest war das reine Pfropf-Copolymere.In experiments B, C and D, the product obtained at the end of the reaction was a white gel. This gel was used for extraction of the unchanged or non-grafted polybutadiene treated with chloroform. Thereafter, the acrylonitrile-styrene copolymer separated by solution in a mixture of benzene and dimethylformamide. The one remaining after these extractions The rest was the pure graft copolymer.
Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.The results obtained in these experiments are summarized in the table below.
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(a) Als Aufpfropfungsgrad wird das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgepfropften Aerylnitril-Styrol-Copolymeren und dem Ausgangselastomeren bezeichnet.(a) The degree of grafting is the weight ratio between the grafted aeryl nitrile-styrene copolymer and the starting elastomer.
(b) Die Pfropfausbeute ist das Verhältnis zwischen(b) The graft yield is the ratio between
dem Gewicht, des aufgepfropften Aerylnitril-Styrol-Copolymeren und dem Gesamtgewicht der polymerisieren Monomeren.the weight of the grafted aeryl nitrile-styrene copolymer and the total weight of the monomers polymerized.
(c) Der Prozentsatz wird über den Acrylnitrilgehalt im Pfropf-Copolymeren (ermittelt durch Bestimmung des Stickstof fgehalts nach Kjeldahl) und den aufgepfropften Acrylnitril-Styrol-Copolymeranteil (ermittelt durch Bestimmung der Doppelbindungen des Polybutadiens nach der Abbaumethode' mit Osmiumsäure und tert.-Butylhydroperoxid) erhalten. \(c) The percentage is determined via the acrylonitrile content in the graft copolymer (determined by determining the nitrogen f content according to Kjeldahl) and the grafted acrylonitrile-styrene copolymer portion (determined by determining the double bonds of the polybutadiene according to the degradation method ' with osmic acid and tert-butyl hydroperoxide). \
Ein Vergleich der Ergebnisse der Versuche B, C und D mit denjenigen von Versuch A läßt erkennen, daß durch die Anwesenheit von Zinkchlorid oder Zinkchlorid und Benzoylperoxid eine deutliche Zunahme des Aufpfropfungsgrades und der Pfropfausbeute erreicht wird. Darüberhinaus führt bereits die Anwesenheit von Zinkchlorid allein zu Aufpfröpfungen, die zu mehr als 50 % aus alternierenden Copolymeren mit äquimolaren Troportionen von Styrol und Acrylnitril bestehen. Bei Abwesenheit von Zinkchlorid findet man Aufpfropfungen, die durch statistische Acrylnitril-Styrol-Copolymere gebildet werden.A comparison of the results of experiments B, C and D with those of experiment A shows that the presence of zinc chloride or zinc chloride and benzoyl peroxide results in a significant increase in the degree of grafting and the graft yield. In addition, the presence of zinc chloride alone leads to grafts, more than 50 % of which consist of alternating copolymers with equimolar proportions of styrene and acrylonitrile. In the absence of zinc chloride, grafts are found which are formed by random acrylonitrile-styrene copolymers.
Unter Wiederholung der Arbeitsweise von Beispiel 1, Versuch C, wurden 2 Pfropfversuche (E und P) durchgeführt,Repeating the procedure of Example 1, Experiment C, 2 grafting experiments (E and P) were carried out,
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bei denen zum Reaktionsmilieu zusätzlich unterschiedliche Mengen eines Kettenübertragungsmittels und zwar tert.-Dodecy!mercaptan (abgekürzt mit tpM) hinzugefügt und die Dauer der Pfropfreaktipn auf 2 Stünden vermindert wurde.in which, in addition to the reaction medium, different amounts of a chain transfer agent, namely tert-dodecyl mercaptan (abbreviated with tpM) was added and the duration of the grafting reaction was reduced to 2 hours.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben. The results obtained are shown in Table II.
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Dauer
(Std.)Rk.-
duration
(Hours.)
(Mol)ZnCl 2
(Mole)
(ml)tDM
(ml)
Monomer-
umwandl.
(Gew.#)Total-
Monomer
convertible
(Weight #)
•pfungs-
gradGraft
• care
Degree
aus-,
beuteGraft
the end-,
prey
Acryl
nitril
im al
ternie
renden
Copoly-
meren• mole #
acrylic
nitrile
in al
ternia
end
Copoly-
meren
% gel
%
Eine Betrachtung der Werte von Tabelle II zeigt, daß die alternierende Zusammensetzung der auf carboxyliertes Polybutadien aufgepfropften Acrylnitril-Styrol-Copolymeren erhalten bleibt, wenn man die Pfropfreaktion in Gegenwart eines Kettenübertragungsmittels durchführt und daß die AnwendungExamination of the values in Table II shows that the alternating composition of the carboxylated polybutadiene Grafted acrylonitrile-styrene copolymers is retained if you carry out the grafting reaction in the presence of a Chain transfer agent performs and that the application
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wachsender Anteile an Kettenübertragungsmittel eine Absenkung des Gelgehalts des Pfropf-Copolymeren ermöglicht.increasing proportions of chain transfer agent allows a lowering of the gel content of the graft copolymer.
Dagegen sind die Gesamtumwandlung von Styrol und Acrylnitril sowie der Aufpfropfungsgrad und die Pfropfausbeute vermindert.In contrast, the overall conversion of styrene and acrylonitrile as well as the degree of grafting and the grafting yield are reduced.
In einem Reaktionsgefäß analog zu demjenigen der vorangehenden Versuche wurde eine Serie von Aufpfropfungen (G, H, I) durchgeführt, indem Jeweils unterschiedliche Elastomersubstrate, und zwar Butylkautschuk, Polyisobuten und ein Terpolymeres vom A-thylen/Propy 1 en/Dien-Typ, verwendet wurden.In a reaction vessel to be analogous to that of the preceding tests, a series of grafts (G, H, I) carried out by respectively different elastomer substrates, namely butyl rubber, polyisobutene, and a terpolymer of A - Thylen / propylene 1 en / diene type used became.
In das Reaktionsgefäß wurden jeweils 100 ml einer Lösung des Elastomeren in Cyclohexan gegeben und 0,5 Mol Acrylnitril mit darin gelöstem Zinkchlorid (0,03 Mol) und 0,3 Mol Styrol zugesetzt.In each case 100 ml of a solution were put into the reaction vessel of the elastomer in cyclohexane and 0.5 mol of acrylonitrile with zinc chloride (0.03 mol) and 0.3 mol of styrene dissolved therein added.
Nach Durchspülen mit Stickstoff wurde das Reaktionsgefäß dicht verschlossen und dann 18 Stunden lang unter Rühren bei 63 0C gehalten. Nach Ablauf dieser Zeit hatte sich an den Wänden des Reaktionsgefäßes eine weiße Abscheidung gebildet. After purging with nitrogen, the reaction vessel was tightly closed and then kept at 63 ° C. for 18 hours with stirring. After this time a white deposit had formed on the walls of the reaction vessel.
Die in der Reaktionsmischung enthaltenen Polymeren wurden zur Abtrennung der verbliebenen Monomeren mit Methanol gefällt, wonach die erhaltene Polymermischung zur Abtrennung des nicht aufgepfropften alternierenden Acrylnitril-Styrol-Copolymeren unter Zurücklassung des reinen Pfropf-CopolymerenThe polymers contained in the reaction mixture were used to separate the remaining monomers with methanol precipitated, after which the polymer mixture obtained to separate the non-grafted alternating acrylonitrile-styrene copolymer leaving the pure graft copolymer
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24 Stunden lang mit Aceton behandelt wurde.Treated with acetone for 24 hours.
Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengefaßt.The results obtained in these experiments are summarized in Table III below.
wicht (g)Elastomerge
weight (g)
Monomer-
umwandlg.
(Gew.#)Total-
Monomer
convert.
(Weight #)
pfropfungs
gradon
grafting
Degree
aus
beutePlug
the end
prey
schuk -Butyl chew
schuk -
butylenPolyiso
butylene
merTerpoly
mer
Die Aufpfropfung verläuft bei den in Tabelle III aufgeführten Elastomeren ebenfalls positiv, und man stellt fest, daß die Aufpfropfungen zu mehr als 50 % durch alternierende Acrylnitril-Styrol-Copolymere gebildet werden.The grafting is also positive for the elastomers listed in Table III, and it is found that more than 50 % of the grafting is formed by alternating acrylonitrile-styrene copolymers.
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~ 15 -~ 15 -
Es ist zu bemerken, daß die Aufpfropfung umso besser verläuft, Je mehr restliche Doppelbindungen das als Substrat dienende Elastomere (siehe Butylkautschuk) aufweist.It should be noted that the grafting is all the better The more remaining double bonds the elastomer used as substrate (see butyl rubber) has.
In einem Reaktionsgefäßt analog zu demjenigen von Beispiel 1 wurde eine Serie von Pfropfversuchen (J, K, L, M) mit unterschiedlichen Elastomersubstraten durchgeführt.In a reaction vessel analogous to that of Example 1, a series of grafting experiments (J, K, L, M) carried out with different elastomer substrates.
PUr jedes der verwendeten Substrate wurde eine Pfropfreaktion unter analogen Bedingungen wie bei Versuch A durchgeführt sowie eine weitere Pfropfreaktion unter den zu Versuch D (Beispiel I) analogen Bedingungen, jedoch unter jeweiligem Ersatz des Benzols durch Cyelohexan, Herabsetzung der Reaktionsdauer auf 5 Stunden und Aufrechterhaltung einer Temperatur von 6-1 0C während der Pfropfung.For each of the substrates used, a graft reaction was carried out under conditions analogous to Experiment A and a further graft reaction under the conditions analogous to Experiment D (Example I), but with replacement of the benzene by cyelohexane, reducing the reaction time to 5 hours and maintaining one Temperature of 6-1 0 C during the grafting.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengefaßt. '..';'The results obtained are summarized in Table IV. '..'; '
dingungen
nach VersuchPlug
conditions
after attempt
(ß)peroxide
(ß)
(Mol)ZnCl 2
(Mole)
pfro
pf ungs-
gradon
pfro
care
Degree
aus
beutePlug
the end
prey
E P DMTerpolymer
EP DM
kautschukButyl
rubber
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Ports. Tab. IVPorts. Tab. IV
butylenPolyiso
butylene
dienPolybuta
serve
Wie festgestellt wurde, werden die in Gegenwart von Zinkchlorid erhaltenen Aufpfropfungen durch alternierende Copolymere von Acrylnitril und Styrol gebildet, während die bei Abwesenheit von Zinkchlorid gebildeten Aufpfropfungen statistische Acrylnitril-Styrol-Copolymere sind.It has been found that the grafts obtained in the presence of zinc chloride are made by alternating copolymers formed by acrylonitrile and styrene, while the grafts formed in the absence of zinc chloride are statistical Are acrylonitrile-styrene copolymers.
Weiter wurde festgestellt, daß durch Anwesenheit von Zinkchlorid eine wesentliche Steigerung des Aufpfropfungsgrades ermöglicht wird.It was also found that the presence of zinc chloride significantly increases the degree of grafting is made possible.
In ein Reaktionsgefäß analog zu demjenigen von Beispiel 1 wurden 5 g Butylkautschuk, gelöst in 0,3 Mol Styrol und nachfolgend 0,3 Mol Acrylnitril mit darin gelöstem wasserfreien Zinkcblorid (0,03 Mol) gegeben. Das Reaktionsgefäß wurde dann nach Durchleiten von Stickstoff dicht verschlossen und 5, 25 Stunden lang bei 60 0C gehalten.5 g of butyl rubber dissolved in 0.3 mol of styrene and subsequently 0.3 mol of acrylonitrile with anhydrous zinc chloride (0.03 mol) dissolved therein were placed in a reaction vessel analogous to that of Example 1. After nitrogen had been passed through, the reaction vessel was then tightly closed and kept at 60 ° C. for 5.25 hours.
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Nach Ablauf dieser Zeit wurde eine Gesamteindickung beobachtet. Das Pfropf-Copolymere wurde vom Acrylnitril/Styrol-Copolymeren durch Extraktion des letzteren mit Aceton (3 Tage lang) getrennt.After this time, an overall thickening was observed. The graft copolymer was derived from the acrylonitrile / styrene copolymer by extraction of the latter with acetone (3 days long) separated.
Die Gesamtumwandlung von Acrylnitril und Styrol macht 72 Gew.-% der eingeführten Monomeren aus.The overall conversion of acrylonitrile and styrene makes 72 wt -.% Of the introduced monomers from.
Die Pfropfausbeute beträgt 0,1J und der Aufpfropfungsgrad 0,25; die Aufpfropfungen werden noch durch ein alternierendes Copolymeres von Acrylnitril und Styrol gebildet.The graft yield is 0.1J and the degree of grafting 0.25; the grafts are made by an alternating one Copolymer formed by acrylonitrile and styrene.
Es läßt sich also vermuten, daß die Aufpfropfung des alternierenden Copolymeren aus Acrylnitril und Styrol auf das Elastomere ebenfalls im Block bzw. in Masse stattfindet. Jedoch ist die Bildungsgeschwindigkeit für das nicht-aufgepfropfte alternierende Copolymere höher und die Pfropfausbeute geringer als 0,5.It can therefore be assumed that the grafting of the alternating copolymers of acrylonitrile and styrene on the elastomer also takes place in the block or in bulk. However, the rate of formation is for the ungrafted alternating copolymers higher and the graft yield lower than 0.5.
In einem Reaktionsgefäß analog zu demjenigen von Beispiel 1 wurde ein erstes Stadium der Pfropfreaktion in Masse bis zu einem bestimmten Umwandlungsgrad durchgeführt, woran sich eine Polymerisation in Suspension anschloß.In a reaction vessel analogous to that of example 1 a first stage of the grafting reaction was carried out in bulk up to a certain degree of conversion, whereupon a polymerization in suspension followed.
In das Reaktionsgefäß wurden 5,*l· g Polybutadien.(gelöst in 0,7 Mol Styrol mit 0,5 g Benzoylperoxid) gebracht und dann 0,4-7 Mol Acrylnitril mit darin gelöstem wasserfreien Zinkehlorid (O,O4;5 Mol) hinzugegeben.5.1 g of polybutadiene were dissolved in the reaction vessel in 0.7 mol of styrene with 0.5 g of benzoyl peroxide) and then 0.4-7 mol of acrylonitrile with anhydrous zinc chloride dissolved therein (O, O4; 5 mol) added.
Nach einstündi,ger Polymerisation bei 60 C entsprechend einem Umwandlungsgrad über der Inversion der Phasen wurde dieAfter one hour of polymerization at 60 C accordingly a degree of conversion above the inversion of the phases was the
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Reaktionsmasse in 500 ml Wasser mit 30 g NaCIi 0,3 g Natriurathiosulfatj 6 ml einer 6 $igen Polyvinylalkohollösüng und 1 g Benzoylperoxid in Suspension gebracht»Reaction mass in 500 ml of water with 30 g of NaCli 0.3 g of Natriurathiosulfatj 6 ml of a 6% polyvinyl alcohol solution and 1 g of benzoyl peroxide put in suspension »
Nach 16-stündiger Suspensionspolymerisation mit einer Rührgeschwindigkeit von 120 Upm wurden 25 g Pfropf-Copolymer mit einem globalen Acrylnitrilanteil von 9 $ gewonnen. Es wurde angenommen bzw. geschätzt, daß die während der Bloqkpolymerisation gebildeten Aufpfropfungen durch alternierende Copolymere gebildet werden, während die in Suspension gebildeten aus statistischen Copolymeren bestehen.After 16 hours of suspension polymerization with a With a stirring speed of 120 rpm, 25 g of graft copolymer with a global acrylonitrile content of $ 9 were obtained. It was assumed or estimated that the during the block polymerization grafts formed are formed by alternating copolymers, while those formed in suspension consist of random copolymers.
In ein Reaktionsgefäß analog zu demjenigen von Beispiel 1 wurden 5 g Polybutadien (gelöst in 100 ml Toluol); 0,3 Mol Styrol mit 0,2 g Benzoylperoxid und dann 0,3 Mol Methylmethacrylat mit darin gelöstem Zinkchlorid (0,03 Mol) gegeben.In a reaction vessel analogous to that of Example 1, 5 g of polybutadiene (dissolved in 100 ml of toluene); 0.3 mole Styrene with 0.2 g of benzoyl peroxide and then 0.3 mole of methyl methacrylate with zinc chloride (0.03 mol) dissolved therein.
Das von einem Stickstoffstrom durchspülte Reaktionsgefäß wurde 16 Stunden lang bei 6o 0C gehalten.The flushed through by a stream of nitrogen, the reaction vessel was maintained for 16 hours at 0 C 6o.
Die Gesamtumwandlung von Methylmethacrylat und Styrol belief sich unter diesen Bedingungen auf 80 Gew.-% der eingesetzten Monomeren.The overall conversion of methyl methacrylate and styrene amounted under these conditions to 80 wt -.% Of the monomers used.
Man kann anhand der Analyse des Copolymeren abschätzen, daß die Aufpfropfungen durch alternierende "Copolymere gebildet werden, die mibhin äquimolare Mengen an Styrol und Methylmethacrylat enthalten. From the analysis of the copolymer it can be estimated that the grafts are formed by alternating "copolymers" which contain equimolar amounts of styrene and methyl methacrylate.
Bei den obigen Beispielen konnte durch Kernniagnetresonanzuntersuchung der· Produkte geschlossen werden, daß die nachIn the above examples, nuclear magnetic resonance testing the · products are closed that the after
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dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Aufpfropfungen "Motive" bzw. Einheiten besitzen, von denen zumindest 50 # regelmäßig abwechseln.the grafts obtained by the process according to the invention Own "motifs" or units, of which at least 50 # alternate regularly.
Wie bereits weiter oben gesagt wurde, ist es klar, daß _ die Beispiele lediglich zur Erläuterung angegeben wurden und zahlreichen, vom Fachmann vorzunehmenden Abwandlungen zugänglich sind, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Insbesondere ist es klar, daß die Erfindung nicht auf ein einziges bzw. einzelnes alternierendes Copolymeres von einem einzigen bzw. einzelnen polaren vinylischen Monomeren und einem einzigen vinyl-aromatischen Monomeren beschränkt ist, ebenso wenig wie auf einen einzigen Komplexbildner, einen einzigen Radikalinitiator oder ein einziges Elastomeres. Man kann insbesondere als Substrat Mischungen, Copolymere oder Terpolymere auf der Basis der im Rahmen der Beschreibung genannten Polymeren (beispielsweise Polybutadien/Polyisopren) verwenden.As was said above, it is clear that _ the examples are given for illustration purposes only and are accessible to numerous modifications to be made by the person skilled in the art are without thereby departing from the scope of the invention. In particular, it is clear that the invention is not to a single alternating copolymer of a single polar vinylic monomer and a single vinyl aromatic monomer is, just as little as a single complexing agent, a single radical initiator or a single one Elastomer. In particular, mixtures, copolymers or terpolymers based on the in the context of the Description of the named polymers (e.g. polybutadiene / polyisoprene) use.
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