DE2345755A1 - METHOD OF MANUFACTURING DIESEL ELASTOMERS USING ALKYLLITHIUM AS A CATALYST - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING DIESEL ELASTOMERS USING ALKYLLITHIUM AS A CATALYSTInfo
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Uniroyal, Inc.
New York (USA)Uniroyal, Inc.
New York (USA)
Verfahren zur Herstellung von Dienelastomeren unter Verwendung von Alkyllithium als KatalysatorProcess for the preparation of diene elastomers using alkyl lithium as a catalyst
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von konjugierten Diencopolymeren nach einem Lösungsmittelverfahren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein löslicher Co-Katalysator verwendet, der aus einer organischen Li,thiumverbindung und einem Komplex aus Kaliumphenolat hergestellt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls Pseudorandom-Copolymere, die bei diesem Lösungsverfahren erhalten werden.The invention relates to a process for the preparation of conjugated diene copolymers by a solvent process. In the process according to the invention, a soluble cocatalyst is used, which consists of an organic Lithium compound and a complex of potassium phenolate will. The invention also relates to pseudorandom copolymers obtained by this solution process.
. Die folgenden Patente betreffen dieses Gebiet. In der US-Patentschrift 2 975 160 wird ein Verfahren zur Herstellung von Random-Styrol-Butadien-Kautschuk beschrieben. Der Kautschuk, der bei diesem Verfahren erhalten wird, ist dadurch charakterisiert, daß er einen erhöhten Vinylgehalt besitzt (so viel wie 27%), was durch die Anwesenheit einer polaren organischen Verbindung in der Polymerisationsreaktionsmischung bedingt ist . Bei dem Verfahren werden organische Lithium-. The following patents are in this area. In U.S. Patent 2,975,160 a method of manufacture is disclosed of random styrene butadiene rubber. The rubber, obtained by this process is characterized by having an increased vinyl content (as much as 27%) what by the presence of a polar organic compound in the polymerization reaction mixture. In the process, organic lithium
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katalysatoren und eine flüssige Lösungsmittelmischung, die einen Kohlenwasserstoff und eine polare organische Verbindung enthält, verwendet. Bei technischen Verfahren ist Tetrahydrofuran das polare organische Lösungsmittel der Wahl. Wenn das Copolymer Styrol in Mengen in der Größenordnung von 35% oder mehr enthalten soll, kann man noch höhere Vinylgehalte erreichen, wenn man dieses Verfahren verwendet.catalysts and a liquid solvent mixture containing a hydrocarbon and a polar organic compound contains, used. Tetrahydrofuran is the polar organic solvent of choice for industrial processes. If the copolymer is to contain styrene in amounts on the order of 35% or more, even higher vinyl contents can be used when using this procedure.
Die US-Patentschrift 3 094 512 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Random-Styrol-Butadien-Kautschuk mit einem niedrigen Vinylgehalt. Als Katalysator verwendet man eine organische Lithiumverbindung. Das neue Merkmal dieses Verfahrens liegt darin, daß die Monomeren in die Polymerisationszone mit einer Geschwindigkeit eingeführt werden, die geringer ist als die normale Polymerisationsgeschwindigkeit des Systems, und es ist eine Forderung, daß die Monomeren mit solcher kontrollierten Geschwindigkeit eingeführt werden. Polare Verbindungen sind von dem System im wesentlichen ausgeschlossen, damit man Copolymere mit niedrigem Vinylgehalt erhält.U.S. Patent 3,094,512 relates to a process for making random styrene-butadiene rubber with a low vinyl content. An organic lithium compound is used as the catalyst. The new feature of this procedure is that the monomers are introduced into the polymerization zone at a rate which is slower than the normal rate of polymerization of the system, and it is a requirement that the monomers be controlled with such Speed to be introduced. Polar connections are essentially excluded from the system, in order to obtain copolymers with a low vinyl content.
Die US-Patentschrift 3 294 768 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Styrol-Butadien-Kautschuk. In diesem Fall wird eine Katalysatormischung verwendet, die eine organische Lithiumverbindung und ein organisches Natrium-, Kaliumsalz oder ein ähnliches Salz enthält. Die letzteren Salze sind in den Kohlenwasserstofflösungsmitteln vollständig unlöslich und werden daher zu der Reaktionsmischung als Fest-U.S. Patent 3,294,768 relates to a method for the production of styrene-butadiene rubber. In this case, a catalyst mixture is used which is an organic Lithium compound and an organic sodium, potassium salt or the like salt. The latter salts are completely insoluble in the hydrocarbon solvents and are therefore added to the reaction mixture as solid
stoffe zugefügt. Dies ist bei einem kontinuierlichen Betrieb oder bei einem Betrieb in größerem Maßstab sehr schwierig und kompliziert. Die Patentinhaberin hat versucht, diesen Nachteil zu beseitigen,und vorgeschlagen, daß man das Salz mit der organischen Lithiumverbindung vorreagieren läßt.substances added. This is in continuous operation or very difficult and complicated when operating on a larger scale. The patent proprietor tried this To eliminate the disadvantage, and proposed that the salt is allowed to pre-react with the organic lithium compound.
In der US-Patentschrift 3 324 191 wird ein Verfahren zur Polymerisation von Styrol und Butadien in Anwesenheit einer organischen Lithiumverbindung, einer organischen Natrium-, Kalium- oder ähnlichen Verbindung und einem polaren Material wie Wasser und Alkoholen beschrieben. Die Verwendung von Wasser und Alkoholen bringt, wenn sie als solche zugegeben werden, keine Erhöhung der Löslichkeit der Natrium-, Kalium- oder ähnlichen Verbindungen mit sich. Die Anwesenheit eines aromatischen Kohlenwasserstoffs mit benzylischen Wasserstoffatomen wie Toluol ist erforderlich, damit man das Molekulargewicht regulieren kann. Ein Altern in der Wärme soll die Solubilisierung des Katalysators erleichtern. Dies bringt jedoch mit sich, daß der Katalysator zerstört wird.In U.S. Patent 3,324,191 a method for the polymerization of styrene and butadiene in the presence of an organic lithium compound, an organic one Sodium, potassium or similar compounds and a polar material such as water and alcohols are described. The usage of water and alcohols, if they are added as such, does not increase the solubility of the sodium, Potassium or similar compounds with itself. The presence of an aromatic hydrocarbon with benzylic Hydrogen atoms like toluene are required to regulate molecular weight. Aging in the warmth is intended to facilitate the solubilization of the catalyst. However, this entails that the catalyst is destroyed.
In der britischen Patentschrift 994 726 wird ein Polymerisationsverfahren für Styrol und Butadien beschrieben. Dabei wird Butadien anteilig zugegeben, dies ist jedoch eine Verfahrensstufe, die extrem schwierig zu regulieren ist, da es erforderlich ist, daß die Bedingungen im Reaktor zu allen Zeiten genau bekannt sind. Wird die Reaktion nicht genau kon-British patent specification 994 726 describes a polymerization process for styrene and butadiene. Butadiene is added proportionally, but this is a process stage that is extremely difficult to regulate because it is necessary that the conditions in the reactor are exactly known at all times. If the reaction is not exactly
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trolliert, so enthalten die Produkte lange Blöcke, insbesondere am Ende der Kette.'trolled, the products contain long blocks, especially at the end of the chain. '
In der US-Patentschrift 3 520 858 wird ein Lösungsverfahren zur Herstellung von Styrol-Butadien-Kautschuk beschrieben, bei dem Wasserstoff mit einem organischen Lithiumkatalysator verwendet wird. Die Verwendung des Wasserstoffs hält die Gelbildung minimal klein und ermöglicht eine starke Verminderung in der Menge an verwendetem Katalysator. Die Verwendung von Wasserstoff ergibt ebenfalls eine Regulierung des Molekulargewichts.US Patent 3,520,858 teaches a solution method for the production of styrene-butadiene rubber described in the hydrogen with an organic lithium catalyst is used. The use of hydrogen keeps the gel formation minimal and enables a strong one Reduction in the amount of catalyst used. The use of hydrogen also results in a regulation of the Molecular weight.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von konjugierten Diencopolymeren basiert auf der Verwendung eines Co-Katalysators, der eine organische Lithiumverbindung und ein Kaliumsalz enthält , das in Form eines Komplexes mit Wasser oder einem Alkohol verwendet wird. Die Verwendung eines solchen Komplexes ergibt einen vollständig löslichen Katalysator, und dadurch ist eine Kontrolle des-Polymerisationsverfahrens möglich, und man kann Copolymere mit optimalen Eigenschaften herstellen. Der Molekulargewichtsbereich der erfindungsgemäßen Produkte liegt üblicherweise im Bereich von 5000 bis ungefähr 1 000 000.The process according to the invention for the preparation of conjugated diene copolymers is based on the use of a co-catalyst which is an organic lithium compound and contains a potassium salt which is used in the form of a complex with water or an alcohol. The usage such a complex gives a completely soluble catalyst, and thereby control of the polymerization process is possible and copolymers with optimal Establish properties. The molecular weight range of the products according to the invention is usually in the range of 5000 to about 1,000,000.
Die erfindungsgemäßen Copolymeren werden hauptsächlich als Kautschuk für Reifenprofile verwendet. Zu diesem ZweckThe copolymers according to the invention are mainly used as rubber for tire treads. To this end
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sind die Copolymeren bevorzugt vollständig randomartig oder pseudorandomartig und besitzen einen Vinylgehalt von 0 bis 10%, eine niedrige Tg (Glasübergangstemperatur) und einen Gehalt an vinylsubstituiertem aromatischen Kohlenwasserstoff von 15 bis 45%. Diese Eigenschaften werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht erhalten. Es wurde weiterhin gefunden, daß die erfindungsgemäßen Pseudorandom-Copolymeren sehr gute Kaut schulte für Reifenprofile oder Reifenlaufflächen ergeben. Vulkanisate der Copolymeren, die lange Styrolblöcke enthalten, besitzen schlechte Hystereseeigenschaften; dies ergibt die unerwünschte Wirkung, daß sich in Reifen, die aus solchen Copolymeren hergestellt sind, Wärme aufstaut bzw. ansammelt.the copolymers are preferably completely random or pseudorandom-like and have a vinyl content of 0 to 10%, a low Tg (glass transition temperature) and a Vinyl-substituted aromatic hydrocarbon content from 15 to 45%. These properties are easily obtained in the process of the invention. It was further found that the pseudorandom copolymers according to the invention had very good chewing skills for tire profiles or tire treads result. Vulcanizates of the copolymers which contain long styrene blocks have poor hysteresis properties; this results in the undesirable effect that heat builds up or heats up in tires made from such copolymers. accumulates.
Die konjugierten Diene, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, enthalten bevorzugt 4 bis 12 Kohlenstoff atome im Molekül und umfassen 1,3-Butadien, Isopren, 1,3-Pentadien, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, 2-Methyl-1,3-pentadien, 2,3-Dimethyl-1,3-pentadien, 2-Phenyl-1,3-butadien und 4,5-Diäthyl-1,3-octadien. Die vinylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe, die verwendet werden können, sind Kohlenwasserstoffe, bei denen die Vinylgruppe an ein Kernkohlenstoff a torn gebunden ist. Beispiele von bevorzugten vinylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen sind Styrol, 1-Viny!naphthalin und 3-Methylstyrol. Beispiele von anderen Verbindungen dieser Art, die verwendet werden können, sindThe conjugated dienes which are suitable for the process according to the invention preferably contain 4 to 12 carbon atoms in the molecule and include 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-pentadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene and 4,5-diethyl-1,3-octadiene. The vinyl substituted aromatic hydrocarbons that can be used are hydrocarbons, in which the vinyl group is bonded to a core carbon atom. Examples of preferred vinyl substituted aromatic hydrocarbons are styrene, 1-vinyl naphthalene and 3-methylstyrene. Examples from others Compounds of this type that can be used are
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beispielsweise 3,5-Diäthylstyrol, 4-n-Propylstyrol, 2,4,6-Trimethylstyrol, 4-Dodecylstyrol, 3-Methyl-5-n-hexylstyrol, 4-Phenylstyrol, 2-Äthyl-4-benzylstyrol, 4-p-Tolylstyrol, 3,5-Diphenylstyrol, 2,3,4,5-Tetraäthylstyrol, 3-(4-n-Hexylphenyl)-styrol, 3-Äthyl-i-vinylnaphthalin, 6-Isopropyl-1-vinylnaphthalin, 3,6-Di-p-tolyl-i-vinylnaphthalin, 6-Cyclohexyl-i-vinylnaphthalin, 8-Phenyl-i-vinylnaphthalin, 7-Dodecyl-2-vinylnaphthalin, α-Methylstyrol u.a. Es ist wünschenswert, daß der vinylsubstituiert aromatische Kohlenwasserstoff in einer Menge von ungefähr 5 bis ungefähr 50 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile, der gesamten Monomeren verwendet wird.for example 3,5-diethylstyrene, 4-n-propylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, 4-dodecylstyrene, 3-methyl-5-n-hexylstyrene, 4-phenylstyrene, 2-ethyl-4-benzylstyrene, 4-p -Tolylstyrene, 3,5-diphenylstyrene, 2,3,4,5-tetraethylstyrene, 3- (4-n-hexylphenyl) -styrene, 3-ethyl-i-vinylnaphthalene, 6-isopropyl-1-vinylnaphthalene, 3,6 -Di-p-tolyl-i-vinylnaphthalene, 6-cyclohexyl-i-vinylnaphthalene, 8-phenyl-i-vinylnaphthalene, 7-dodecyl-2-vinylnaphthalene, α-methylstyrene and others. It is desirable that the vinyl-substituted aromatic hydrocarbon in one Amount of about 5 to about 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomers is used.
Die organische Lithiumkomponente des Katalysators ist ähnlich wie die organischen Lithiumverbindungen, die bei den bekannten Verfahren verwendet werden. Die Formel der Lithiumverbindung ist RLi, worin R eine aliphatische, cycloaliphatische oder/und aromatische Kohlenwasserstoffgruppe bedeutet. Die Gruppe R enthält in der Formel bevorzugt 1 bis 20 Kohlenstoffatome, obgleich Verbindungen mit höherem Molekulargewicht verwendet werden können. Beispiele geeigneter organischer Lithiumverbindungen sind Methyllithium, Isopropyllithium, n-Butyllithium, sek.-Butyllithium, tert.-Octyllithium, n-Decyllithium, Phenyllithium, Naphthyllithium, 4-Butylphenyllithium, p-Tolyllithium, 4-Phenylbutyllithium, Cyclohexyllithium, 4-Butylcyclohexyllithium 4-Cyclohexylbutyllithium u.a.The organic lithium component of the catalyst is similar to the organic lithium compounds used in the known methods can be used. The formula of the lithium compound is RLi, where R is aliphatic, cycloaliphatic or / and denotes an aromatic hydrocarbon group. The group R in the formula preferably contains 1 to 20 carbon atoms, although compounds of higher molecular weight can be used. Examples of suitable organic lithium compounds are methyl lithium, isopropyllithium, n-butyllithium, sec.-butyllithium, tert.-octyllithium, n-decyllithium, phenyllithium, naphthyllithium, 4-butylphenyllithium, p-tolyllithium, 4-phenylbutyllithium, Cyclohexyllithium, 4-butylcyclohexyllithium, 4-cyclohexylbutyllithium i.a.
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Die andere Komponente des Katalysators ist einThe other component of the catalyst is a
Komplex der FormelComplex of the formula
Rt - Ar - OK · HOR"Rt - Ar - OK · HOR "
worin R1 eine Alkylgruppe bedeutet, die minimal 8 Kohlenstoffatome pro Gruppe enthält und die maximal 26 Kohlenstoffatome in einer oder mehreren solcher Gruppen enthält, R" ein Wasserstoffatom, eine aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffgruppe bedeutet, Ar eine Arylengruppe, die einen aromatischen Ring enthält, und y eine ganze Zahl von 1 bis einschließlich 3 bedeuten. Solche löslichen Katalysatoren, die Kalium enthalten, werden hergestellt, indem man bestimmte Alkylphenole, die in Kohlenwasserstoffen löslich sind, mit Kaliumhydroxyd oder -alkoholat umsetzt, wobei man ein Kaliumphenolat in Form eines Komplexes mit dem Reaktionsnebenprodukt erhält.where R 1 denotes an alkyl group which contains at least 8 carbon atoms per group and which contains a maximum of 26 carbon atoms in one or more such groups, R "denotes a hydrogen atom, an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon group, Ar an arylene group which contains an aromatic ring , and y is an integer from 1 to inclusive 3. Such soluble catalysts containing potassium are prepared by reacting certain alkylphenols which are soluble in hydrocarbons with potassium hydroxide or alcoholate, whereby a potassium phenolate is formed in the form of a complex obtained with the reaction by-product.
Rt _// W-OH + KOR" 5* R' -// \\-0~K+ · HOR"Rt _ // W-OH + KOR "5 * R '- // \\ - 0 ~ K + · HOR"
Der beste Weg, solche löslichen Komplexe herzustellen, besteht darin, daß man beispielsweise Kalium-t-butylat mit Phenol in beispielsweise Heptan umsetzt, die Mischung gewünschtenfalls unter Inertgasatmosphäre, beispielsweise Stickstoff, während mehrerer Stunden bei Zimmertemperatur rührt. Bei der Herstellung der Kalium enthaltenden Katalysatorkomponente sind bevorzugte Phenole Octylphenol, Nonylphenol und Polyisobutylphenol. Die Polyxsobutylgruppe in der letzteren Verbindung enthält durchschnittlich 26 Kohlenstoffatome.The best way to prepare such soluble complexes is that, for example, potassium t-butoxide with Converting phenol into, for example, heptane, the mixture if desired stirred under an inert gas atmosphere, for example nitrogen, for several hours at room temperature. at In the preparation of the potassium-containing catalyst component, preferred phenols are octylphenol, nonylphenol and polyisobutylphenol. The polyxobutyl group in the latter compound contains an average of 26 carbon atoms.
ι- 0 9 8 U / 0 8 8 7 ι - 0 9 8 U / 0 8 8 7
Geeignete, Kalium enthaltende Reaktionsteilnehmer sind Kaliurahydroxyd und Kalium-t-butylat. Andere geeignete, Kalium enthaltende Reaktionsteilnehmer sind beispielsweise Kaliumderivate der folgenden Alkohole: Äthanol, 3-Propenol, Propinol, 1-Buten-3-olf Methylisopropylcarbinol, n-Heptanol, Triptanol, Tri-t-butylcarbinol, 1-Dodecanol, Cyclopentanol, Cyclohexanol, oc-Terpinol ., Phenylcarbinol, Benzylcarbinol, Styrylcarbinol, Phenol und symmetrisches Xylenol.Suitable potassium-containing reactants are potassium hydroxide and potassium t-butoxide. Other suitable reactants containing potassium as potassium derivatives of the following alcohols: ethanol, 3-propenol, propynol, 1-butene-3-ol f Methylisopropylcarbinol, n-heptanol, Triptanol, tri-t-butyl carbinol, 1-dodecanol, cyclopentanol, cyclohexanol , oc-terpinol., phenyl carbinol, benzyl carbinol, styryl carbinol, phenol and symmetrical xylenol.
Die Menge an organische Lithiumverbindung, die verwendet wird, beträgt ungefähr 0,1 bis ungefähr 20 mMol/100 g Mischung der monomeren Kohlenwasserstoffe. Die Menge an Kalium enthaltendem Komplex, die verwendet wird, wird als Li/K-Molverhältnis des Co-Katalysators ausgedrückt. Dieses Verhältnis sollte von ungefähr 4/1 bis ungefähr 25/1 betragen, wenn man in der Polymerisationsreaktionsmischung ein aliphatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel verwendet, und sie sollte von ungefähr 20/1 bis ungefähr 90/1 betragen, wenn man ein aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel verwendet. Wird ein vollständiges Random-Copolymer gewünscht, so sollte das Li/K-Molverhältnis des Co-Katalysators von ungefähr 4/1 bis ungefähr 5/1 eingestellt werden, wenn ein aliphatisches Kohlenwasserstoff lösungsmittel verwendet wird,und es sollte von ungefähr 20/1 bis ungefähr 30/1 eingestellt werden, wenn ein aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel verwendet wird. Wenn es gewünscht ist, ein Pseudorandcm-Copolymer herzustellen, welches Blöcke mit bis zu 3 bis 4 Einheiten des vinylsub-The amount of the organic lithium compound that is used is about 0.1 to about 20 mmol / 100 g Mixture of monomeric hydrocarbons. The amount of potassium-containing complex that is used is referred to as the Li / K molar ratio of the co-catalyst expressed. This ratio should be from about 4/1 to about 25/1 if one an aliphatic hydrocarbon solvent is used in the polymerization reaction mixture, and it should be of be about 20/1 to about 90/1 when using an aromatic hydrocarbon solvent. Becomes a If complete random copolymer is desired, the Li / K molar ratio of the co-catalyst should be from about 4/1 to about 5/1 can be adjusted if an aliphatic hydrocarbon solvent is used, and it should be set from about 20/1 to about 30/1 if a aromatic hydrocarbon solvent is used. If it is desired to make a pseudo-marginal cm copolymer, which blocks up to 3 to 4 units of the vinyl sub-
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•i• i
stituierten aromatischen Kohlenwasserstoffs eingesprengt bzw. verteilt in der Copolymerkette enthält, sollte das Li/K-Mo!verhältnis des Co-Katalysators von über 5/1 bis ungefähr 25/1 eingestellt werden, wenn ein aliphatisches Kohlenwasserstoff lösungsmittel verwendet wird,und von über 30/1 bis 9O/1, wenn ein aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel verwendet wird. Wird eine Mischung aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln verwendet, so wird ein vollständiges Random-Copolymer erhalten, wenn man das Li/K-Molverhältnis des Co-Katalysators auf einen Wert im Bereich von 4 + (0,24 χ Vol-% des aromatischen Kohlenwasserstoff lösungsmittels) bis weniger als 6 + (0,24 χ Vol-% des aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittels) einstellt. Ähnlich wird, wenn eine Mischung aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln verwendet wird und es gewünscht ist, ein Pseudorandom-Copolymer zu erhalten, das Li/K-Molverhältnis des Co-Katalysators auf einen Wert im Bereich von 6 + (0,24 χ Vol-% des aromatischen Kohlenwasserstoff lösungsmittels) bis 25 + (0,65 x Vol-% des aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittels) eingestellt. Wird ein aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel allein verwendöt und ist es gewünscht, ein Random-Copolymer herzustellen, so beträgt ein bevorzugtes Li/K-Molverhältnis des Co-Katalysators von 25/1 bis 30/1. Ähnlich beträgt, wenn ein Pseudorandom-Copolymer gebildet werden soll, das bevorzugte Li/K-Molverhältnis des Co-Katalysators von 75/1 bis 85/1, wenn man alscontaining substituted aromatic hydrocarbons or dispersed in the copolymer chain, should that Li / K-Mo! Ratio of the co-catalyst of over 5/1 to about 25/1 if an aliphatic hydrocarbon solvent is used, and from over 30/1 to 9O / 1 if an aromatic hydrocarbon solvent is used. If a mixture of aliphatic and aromatic hydrocarbon solvents is used, so a complete random copolymer is obtained if the Li / K molar ratio of the co-catalyst to a value im Range of 4+ (0.24 χ vol% of the aromatic hydrocarbon solvent) to less than 6 + (0.24 χ vol-% des aromatic hydrocarbon solvent). It will be similar when a mixture of aliphatic and aromatic Hydrocarbon solvents is used and it is desired to obtain a pseudorandom copolymer which Li / K molar ratio of the co-catalyst to a value in the range of 6+ (0.24 χ vol% of the aromatic hydrocarbon solvent) up to 25 + (0.65 x vol-% of the aromatic Hydrocarbon solvent). Becomes an aromatic If hydrocarbon solvents are used alone and if it is desired to produce a random copolymer, then it is a preferred Li / K molar ratio of the co-catalyst of 25/1 to 30/1. Similarly, if a pseudorandom copolymer is to be formed, the preferred Li / K molar ratio of the co-catalyst of 75/1 to 85/1, if one as
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Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasserstoff verwendet, und von 15/1 bis 22/1, wenn man als Lösungsmittel einen aliphatischen Kohlenwasserstoff verwendet. In allen Fällen beträgt ein bevorzugter Bereich für die Menge an organischer Lithiumverbindung, die verwendet wird, von 0,25 bis 1,5 mMol/i00g der gesamten Kohlenwasserstoffmonomeren.The solvent used is an aromatic hydrocarbon, and from 15/1 to 22/1 if the solvent used is an aliphatic one Used hydrocarbon. In all cases, a preferable range for the amount of organic is Lithium compound used from 0.25 to 1.5 mmol / 100 g of total hydrocarbon monomers.
Als Lösungsmittel, in denen die Polymerisationsumsetzung durchgeführt wird, werden gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe oder/und aromatische Kohlenwasserstoffe, die keine benzylischen V/asserstoffatome enthalten, verwendet. Aromatische Kohlenwasserstoffe, die benzylische Wasserstoffatome enthalten, bewirken eine Regulierung des Molekulargewichts, so daß man derartige Kohlenwasserstoffe verwenden kann, wenn diese Wirkung erwünscht ist. Als aliphatische Kohlenwasserstoffe kann man irgendwelche Kohlenwasserstoffe verwenden, solange sie bei der Polymerisationstemperatur flüssig sind. Geeignete gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoff lösungsmittel sind beispielsweise 2,5-Dimethylhexan, n-Decan, Di-t-amyl, n-Hexadecan, Cyclohexan und Methylcyclohexan. Geeignete aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel sind beispielsweise Benzol, tert.-Butylbenzol, Naphthalin und Diphenyl.As the solvent in which the polymerization reaction is carried out, saturated aliphatic ones are used Hydrocarbons and / or aromatic hydrocarbons, which do not contain any benzylic hydrogen atoms. Aromatic hydrocarbons containing benzylic hydrogen atoms regulate the molecular weight, so that one can use such hydrocarbons when this effect is desired. As aliphatic Hydrocarbons One can use any hydrocarbons as long as they are at the polymerization temperature are liquid. Suitable saturated aliphatic hydrocarbon solvents are, for example, 2,5-dimethylhexane, n-decane, di-t-amyl, n-hexadecane, cyclohexane and methylcyclohexane. Suitable aromatic hydrocarbon solvents are for example benzene, tert-butylbenzene, naphthalene and diphenyl.
Die Menge an verwendetem Lösungsmittel ist nicht kritisch und wird im allgemeinen durch die Viskosität derThe amount of solvent used is not critical and is generally determined by the viscosity of the
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Reaktionsmischung, so daß diese bequem gehandhabt werden kann, bestimmt. Die bevorzugte Menge ist die, bei der der Feststoffgehalt in der Lösung gegen Ende der Polymerisation in der Größenordnung von 5 bis 15 Gew.% liegt.Reaction mixture, so that it can be conveniently handled, determined. The preferred amount is that at which the Solids content in the solution towards the end of the polymerization is of the order of 5 to 15% by weight.
Die Polymerisationstemperatur ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht kritisch. Im allgemeinen ist es bevorzugt, die Polymerisationsreaktion bei einer Temperatur zwischen 0 und 1000C oder bei höheren Temperaturen durchzuführen .The polymerization temperature is not critical in the process according to the invention. In general, it is preferred to carry out the polymerization reaction at a temperature between 0 and 100 ° C. or at higher temperatures.
Die erfindungsgemäßen Pseudorandom -Copolymere sind neue Produkte. Es wurde angegeben, daß sie sich von den vollständigen Random-Copolymeren dadurch unterscheiden, daß sie Blöcke enthalten, die 3 bis 4 Einheiten der vinylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe enthalten, worin die Viny!gruppe an ein Kernkohlenstoffatorn gebunden ist,und die innerhalb der Copolymerkette eingestreut sind. Sie sind ebenfalls durch einen Vinylgehalt von ungefähr 7 bis ungefähr 15 Gew.% und eine Tg von ungefähr -70 bis -800C und niedriger charakterisiert, wobei die Tg mindestens 10°C niedriger ist als die Tg eines Random-Copolymeren, das den gleichen Gehalt an vinylsubstituiertem aromatischem Kohlenwasserstoff besitzt. Reifenlaufdeckenmischungen mit einer Tg im angegebenen Bereich haben ein ausgezeichnetes Verhältnis von Laufflächenverschleiß und Griffigkeit. Ein Vorteil der Pseudorandom-The pseudorandom copolymers according to the invention are new products. They have been stated to differ from the full random copolymers in that they contain blocks containing 3 to 4 units of vinyl substituted aromatic hydrocarbons in which the vinyl group is attached to a core carbon atom and which are interspersed within the copolymer chain . They are also by a vinyl content of about 7 to about 15 wt.% And characterized and low Tg of about -70 ° to -80 0 C, wherein the Tg of at least 10 ° C lower than the Tg of a random copolymer containing the has the same vinyl-substituted aromatic hydrocarbon content. Tire tread compounds with a Tg in the specified range have an excellent ratio of tread wear and grip. An advantage of the pseudorandom
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Copolymere ist der, daß sie so hergestellt werden können, daß sie mehr des billigen vinylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffs enthalten, ohne daß die gewünschten Eigen·^ schäften des Copolymeren nachteilig beeinflußt werden.Copolymers is that they can be made to contain more of the cheap vinyl substituted aromatic Contain hydrocarbons without the desired property · ^ shafts of the copolymer are adversely affected.
Dies steht im Gegensatz zu der Situation, die man bei den vollständigen Random-Copolymeren beobachtet, bei denen eine Erhöhung in der Menge an vinylsubstituiertem aromatischem Kohlenwasserstoff in dem Copolymer eine ausgeprägte Wirkung auf die Eigenschaften des Copolymeren besitzt. Wünschenswerte Mengen an vinylsubstituiertem aromatischem Kohlenwasserstoff in den Pseudorandom-Copolymeren liegen im Bereich von ungefähr 24 bis ungefähr 50 Gew.%, bezogen auf das Copolymere. Man kann das Pseudorandom-Copolymere als ein Copolymer betrachten, das sich "verjüngt", d.h. daß der zuerst polymerisierte Teil einer jeden Kette weniger Styrol enthält als der zuletzt polymerisierte Teil einer jeden Kette. Wenn der vinylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoff in den Copolymeren in größeren Blöcken als angegeben vorhanden ist, werden dieEigenschaften des Vulkanisats wie die Hysterese nachteilig beeinflußt.This is in contrast to the situation observed with the fully random copolymers which an increase in the amount of vinyl-substituted aromatic hydrocarbon in the copolymer is marked Has an effect on the properties of the copolymer. Desirable amounts of vinyl substituted aromatic Hydrocarbons in the pseudorandome copolymers range from about 24 to about 50 weight percent based on the copolymer. The pseudorandom copolymer can be viewed as a copolymer that "tapers", that is, the first The polymerized part of each chain contains less styrene than the last polymerized part of each chain. When the vinyl substituted aromatic hydrocarbon is present in the copolymers in larger blocks than specified is, the properties of the vulcanizate become like the hysteresis adversely affected.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the invention without restricting it.
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• Beispiel • Example
In diesem Beispiel wird die Herstellung des Katalysators und ein typisches Verfahren zur Herstellung von Random- oder Pseudorandom-Copolymeren aus Styrol und Butadien beschrieben.This example describes the preparation of the catalyst and a typical process for the preparation of Random or pseudo-random copolymers of styrene and butadiene described.
(a) Löslicher Katalysator (a) Soluble catalyst
22,0 g (0,1 Mol) Nonylphenol werden in trockenem, anaeroben Heptan gelöst, so daß man 100 ml erhält. Zu dieser Lösung werden 11,2g Kalium-t-butylat zugefügt und dann schüttelt man unter Stickstoffatmosphäre während mehrerer Stun den, wobei sich das KOtBu löst und man eine klare Lösung erhält. Diese Lösung, die22.0 g (0.1 mol) of nonylphenol are dissolved in dry, anaerobic heptane, so that 100 ml are obtained. To this 11.2 g of potassium t-butoxide are added to the solution and then it is shaken under a nitrogen atmosphere for several hours the, whereby the KOtBu dissolves and you get a clear solution. This solution that
enthält, ist 1,0 molar, so daß 1 ml 1,0 mM enthält. Die Lösung wird mit BuLi zusammen verwendet, um Random- und Pseudorandom-Copolymere aus Styrol und Butadien herzustellen.contains is 1.0 molar, so that 1 ml contains 1.0 mM. The solution is used with BuLi to create random and pseudorandom copolymers made from styrene and butadiene.
(b) Typische Polymerisation zur Herstellung von Random-Copolymeren (b) Typical polymerization for the production of random copolymers
In eine 500 ml-Flasche, die mit einer Kautschukscheibe, einer Teflonabdichtung und einer Metallkappe mit Löchern bedeckt ist, fügt man 300 ml Lösungsmittel (trocken, anaerob) (beispielsweise Benzol). Anschließend werden 30 g Butadien und 10 g reines Styrol zugefügt. Dazu gibt man durchIn a 500 ml bottle with a rubber disc, a Teflon seal and a metal cap with holes, add 300 ml of solvent (dry, anaerobic) (e.g. benzene). Then 30 g of butadiene and 10 g of pure styrene are added. To do this, one passes through
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die Löcher in dom Stopfen 0,02 mMol des oben hergestellten löslichen Katalysators. Dann werden 0,25 ml 1,6n BuLi (in Hexan) zugegeben. Die Mischung kann bis zur Beendigung reagieren. Dazu sind im allgemeinen 2 bis 3 Stunden bei Zimmertemperatur oder eine kürzere Zeit, wenn höhere Temperaturen verwendet werden, erforderlich. Die Reaktionsmischung vrird mit 5 ml eines Alkohols (beispielsweise Isopropanol), der gegebenenfalls Essigsäure enthält (ausreichend, um die Basizität des Katalysators zu neutralisieren), und einem Antioxydans wie Santowhite -[4,4*-Thiobis-(6-t-butyl-mcresol)JKristallen kurz abgestoppt. Die Polymerflasche wird geöffnet und der Inhalt wird mit Methanol, Äthanol, Isopropanol oder ähnlichen Verbindungen ausgeflockt (1 1 enthält 1 bis 2 g Antioxydans). Die Polymerkrümel werden durch Filtration abgetrennt und in einem Vakuumofen getrocknet. Die Ausbeute beträgt 100%. Dieses Polymer, das nach den oben beschriebenen typischen Bedingungen hergestellt wird, ergibt ein Random-SBR-Polymer, das von 20 bis 22% Vinyl enthält (normalisiert, d.h. xomgewandelt, so daß die eis- und trans-Vinylgehalte ingesamt 100% ergeben). Das Li/K-Verhältnis, das verwendet wurde, beträgt 20/1. Verwendet man ein 80/1-Verhältnis, so erhält man ein Pseudorandom-Copolymerprodukt mit niedriger Tg. Verwendet man ein 20/1-Verhältnis mit Heptan oder einem anderen aliphatischen Lösungsmittel, so erhält man ein Pseudorandomprodukt und mehr Kaliumsalzkomplex (um 4/1 Li/K zu ergeben) wäre erforderlich, um ein Random-Copolymer herzustellen.the holes in the stopper 0.02 mmol of the one prepared above soluble catalyst. Then 0.25 ml of 1.6N BuLi (in Hexane) added. The mixture can react to completion. This generally takes 2 to 3 hours at room temperature or a shorter time is required if higher temperatures are used. The reaction mixture is produced with 5 ml of an alcohol (e.g. isopropanol), which may contain acetic acid (sufficient to To neutralize the basicity of the catalyst), and an antioxidant such as Santowhite - [4,4 * -Thiobis- (6-t-butyl-mcresol) J crystals stopped briefly. The polymer bottle is opened and the contents are washed with methanol, ethanol, isopropanol or similar compounds (1 1 contains 1 to 2 g of antioxidant). The polymer crumbs are through Separated by filtration and dried in a vacuum oven. The yield is 100%. This polymer that after the above The typical conditions described above yields a random SBR polymer containing from 20 to 22% vinyl (normalized, i.e. xom-converted so that the cis and trans-vinyl contents total 100%). The Li / K ratio that was used is 20/1. Using an 80/1 ratio, a low Tg pseudorandom copolymer product is obtained. Using a 20/1 ratio with heptane or another aliphatic solvent, one obtains a pseudorandom product and more potassium salt complex (around 4/1 Li / K to yield) would be required to be a random copolymer to manufacture.
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Beispiel 2Example 2
In diesem Beispiel wird die Verwendung eines löslichen Katalysators (hergestellt gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren) als Mittel, um Styrol und Butadien randomartig zu polymerisieren,und die Wirkung des Li/K-Verhältnisses in einem aromatischen Medium erläutert.This example uses a soluble catalyst (prepared according to that described in Example 1 Method) as a means to randomly polymerize styrene and butadiene and the effect of Li / K ratio explained in an aromatic medium.
Bei dieser Versuchsreihe wurden alle Polymerisationen folgendermaßen durchgeführt:
In eine trockene, anaerobe Flasche füllt man ein:In this series of experiments, all polymerizations were carried out as follows:
Pour into a dry, anaerobic bottle:
(a) 300 ml reines Benzol,(a) 300 ml of pure benzene,
(b) unterschiedliche Mengen des löslichen Salzes, hergestellt durch Umsetzung von PoIyisobuty!phenol mit KOH (als eine O,2n-Lösung in Benzol),(b) Different amounts of the soluble salt, produced by reacting polyisobutylphenol with KOH (as an O, 2N solution in benzene),
(c) 10 g Styrol; die Flasche wird dann verschlossen, wobei in dem Stopfen Löcher sind, durch die eingeführt werden: (c) 10 grams of styrene; the bottle is then closed, with holes in the stopper through which:
(d) 30 g Butadien,(d) 30 g of butadiene,
(e) 0,5 ml 1,6n BuLi (in Hexan(e) 0.5 ml 1.6N BuLi (in hexane
Rohm and Haas "Polyisobuty!phenol 450".Rohm and Haas "Polyisobuty! Phenol 450".
Nachdem das BuLi zugegeben war, beginnt die Polymerisation unmittelbar. Die Geschwindigkeit der Polymerisation hängt von der Menge an zugegebenem Kaliumsalz ab. Zu Beginn wird geschüttelt und dann wird nicht mehr gerührt. Die Polymerisation wird bei Zimmertemperatur begonnen und die exotherme Wärmeentwicklung bewirkt, daß die Reaktionstemperatur auf un-After the BuLi was added, the polymerization begins immediately. The rate of polymerization depends on the amount of potassium salt added. At the beginning it is shaken and then it is no longer stirred. The polymerization is started at room temperature and the exothermic heat development causes the reaction temperature to un-
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gefähr 45°C steigt. Um das Ausmaß der Randomisierung ^Bildung eines Random-Polymerisats) zu untersuchen, wurden aus jeder Flasche bei verschiedenen Umwandlungen Proben entnommen und der Prozentgehalt an Styrol in dem gebildeten Copolymeren wurde durch den Brechungsindex bestimmt. Die Ergebnisse dieser Proben, bei denen das Li/K-Verhältnis variiert wurde, indem man die Menge an zugefügtem Kaliumsalz änderte, sind im folgenden aufgeführt.about 45 ° C rises. To the extent of randomization ^ education of a random polymer), samples were taken from each bottle at different conversions and the percentage of styrene in the formed copolymer was determined by the refractive index. The results of this Samples in which the Li / K ratio was varied by adding when the amount of potassium salt added was changed, they are shown below.
Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß eine maximale Randomisierung (gleiche Mengen Styrol bei allen Stufen der Polymerisation) auftritt, wenn das lösliche Salz ein Li/K-Verhältnis von 27/1 besitzt (d.h. eine sehr geringe Menge an Kaliumsalz enthält).From these results it can be seen that a maximum randomization (equal amounts of styrene at all stages polymerization) occurs when the soluble salt has a Li / K ratio of 27/1 (i.e. a very low one Amount of potassium salt).
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+ bedeutet, daß keine Ergebnisse erhalten wurden+ means that no results were obtained
++ bestimmt durch Infrarotspektroskopie++ determined by infrared spectroscopy
+++ bestimmt durch thermische Differentialanalyse+++ determined by differential thermal analysis
R Random-StyrolR random styrene
SB kurze Blöcke (3 bis 4 Einheiten) Styrol.SB short blocks (3 to 4 units) of styrene.
Es ist ersichtlich, daß der Vinylgehalt abnimmt, wenn die Menge an verwendetem Kalium erniedrigt wird.It can be seen that the vinyl content decreases as the amount of potassium used is decreased.
Dieses Beispiel soll erläutern, daß die löslichen Kaliumsalze stärker wirksame Randomisierungsmittel in aromatischem Medium sind (vergl. Beispiel 2), verglichen mit dem unlöslichen KOtBu-SaIz, das in der US-Patentschrift 3 294 768 beschrieben ist. Dieses Beispiel wurde genauso wie Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Kaliumsalz ersetzt wurde und daß dieses Salz unlöslich ist.This example is intended to illustrate that the soluble potassium salts are more effective randomizers in aromatic Medium (see Example 2) compared to the insoluble KOtBu salt disclosed in US Pat. No. 3,294,768 is described. This example was carried out the same as Example 2 except that it replaced the potassium salt and that this salt is insoluble.
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Bezeichnung der Proben 8 9 10 11Designation of the samples 8 9 10 11
KOtBu, mMol BuLi, mMol Li/K-VerhältnisKOtBu, mmol BuLi, mmol Li / K ratio
% Umwandlung % Styrol % Conversion % styrene
% Umwandlung % Styrol % Conversion % styrene
% Umwandlung % Styrol % Conversion % styrene
% Umwandlung % Styrol % Conversion % styrene
Aus den Werten geht eindeutig hervor, daß eine maximale Randomisierung bei einem ungefähren 4/1- bis 6/1-Li/K-Verhältnis auftritt und daß die löslichen Kaliumsalze, die in Beispiel 2 verv/endet wurden, stärker wirksame Randomisierungsmittel in Benzol sind als der unlösliche KOtBu-Katalysator. The values clearly show that a maximum randomization occurs at an approximate 4/1 to 6/1 Li / K ratio occurs and that the soluble potassium salts used in Example 2 are more potent randomizers in benzene are considered to be the insoluble KOtBu catalyst.
Im Gegensatz zu der Versuchsreihe, die in Beispiel 2 aufgeführt ist, erläutert dieses Beispiel die Randomisierung von Styrol-Butadien-Polymerisationen, wobei man das lösliche Salz in einem Alkanmedium verwendet. Die Polymerisationen bei diesen Versuchsreihen wurden unter genau den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt, mit der Ausnahme, daß Heptan als Lösungsmittel verwendet wurde.In contrast to the series of experiments listed in Example 2, this example explains the randomization of styrene-butadiene polymerizations, whereby the soluble Salt used in an alkane medium. The polymerizations in these runs were under exactly the same Conditions as described in Example 2 carried out with except that heptane was used as the solvent.
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Bezeichnung der Proben 12 13 14 15Designation of the samples 12 13 14 15
Li/K-Verhältnis 2/1 4/1 8/1 16/1Li / K ratio 2/1 4/1 8/1 16/1
% Umwandlung %. Styrol % Conversion%. Styrene
% Umwandlung % Styrol % Conversion % styrene
% Umwandlung % Styrol % Conversion % styrene
Aus diesen Werten geht eindeutig hervor, daß die maximale Randomisierung bei einem Li/K-Verhältnis von ungefähr 4/1 auftritt, wenn man Alkanlösungsmittel und das lösliche Salz verwendet.From these values it is clear that the maximum randomization at a Li / K ratio of approximately 4/1 occurs when using alkane solvents and the soluble salt.
In diesem Beispiel wird die Wirkung von Lösungsmittelmischungen (Alkan/aromatische Verbindungen) auf die Fähigkeit des löslichen Kaliumsalzes, Produkte mit maximaler Zufallsstreuung zu ergeben, und auf die Eigenschaften des entstehenden Polymeren erläutert. Bei dieser Versuchsreihe wurden die Polymerisationen unter genau den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt, wobei man bei jedem Versuch ein Li/K-Verhältnis von 20/1 verwendete, mit der Ausnahme, daß das Lösungsmittel variiert wurde.This example shows the effect of mixed solvents (alkane / aromatic compounds) on the Ability of the soluble potassium salt to give products with maximum randomness and on the properties of the resulting product Polymers explained. In this series of experiments, the polymerizations were carried out under exactly the same conditions carried out as described in Example 2, with used a Li / K ratio of 20/1 in each trial except that the solvent was varied.
AQ98U/0887AQ98U / 0887
Bezeichnung der Probe 16 17 18 19Name of the sample 16 17 18 19
Heptan (ml zugegeben) 300 295 250 150 Benzol (" " ) 0 - 5 50 150Heptane (ml added) 300 295 250 150 Benzene ("") 0-5 50 150
% Umwandlung 17,4 15,9 13 10,6 '16,5 % Conversion 17.4 15.9 13 10.6 '16.5
% Styrol 7,9 8,3 9,2 10,8 27 % Styrene 7.9 8.3 9.2 10.8 27
% Umwandlung 22,4 23,1 29,4 31,2 47,5 % Conversion 22.4 23.1 29.4 31.2 47.5
% Styrol 9,2 10 11,8 14,3 27% Styrene 9.2 10 11.8 14.3 27
% Umwandlung 100 100 32,8 64,3 67,5 % Conversion 100 100 32.8 64.3 67.5
% Styrol 25 25 13,2 15,3 25,4 % Styrene 25 25 13.2 15.3 25.4
% Umwandlung —+ 72 83 % Conversion - + 72 83
% Styrol — 16,3 25 % Styrene - 16.3 25
% Umwandlung — — 100 % Conversion - - 100
% Styrol - — — 25 % Styrene - - - 25
% Styrol 24 % Styrene 24
% eis 41 % ice 41
% trans 52 % trans 52
% Vinyl 11 % Vinyl 11
Tg -85Tg -85
bedeutet, daß keine Werte erhalten wurdenmeans that no values were obtained
Aus diesem Beispiel geht hervor, daß das Ausmaß der statistischen Verteilung und die physikalischen Eigenschaften der entsprechenden Polymeren, die man erhält, wenn man das lösliche Kaliumsalz als Randomisierungsmittel verwendet, von der Art des Lösungsmittels abhängen und daß diese Eigenschaften entweder durch geeignete Wahl des Lösungsmittels oder der Lösungsmittelmischungen variiert werden können. From this example it can be seen that the extent of statistical distribution and the physical properties of the corresponding polymers which are obtained when the soluble potassium salt is used as a randomizing agent depend on the type of solvent and that these properties are determined either by a suitable choice of the solvent or the solvent mixtures can be varied.
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In diesem Beispiel werden Random- und Pseudorandom-Polymere hergestellt, indem man unterschiedliche Mengen an Styrol mit Butadien polymerisiert, wobei man Pseudorandom-(in Heptan als Lösungsmittel) und Random- (in Benzol als Lösungsmittel) Copolymere erhält, wenn man das lösliche Kaliumsalz und ein Li/K-Verhältnis von 20/1 verwendet. Alle Polymerisationen wurden genau wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Heptan-Lösungsmittel wie angegeben verwendet wurde. Aus den folgenden Ergebnissen ist ersichtlich, daß beide Arten von Polymeren bei unterschiedlichen Styrolmengen- erhalten werden können, wobei man die im folgenden aufgeführten Glasübergangstemperaturen und Blockstyrolgehalte erhält.In this example, random and pseudorandom polymers are made by adding different amounts of Styrene is polymerized with butadiene, using pseudorandom (in heptane as solvent) and random (in benzene as Solvent) copolymers are obtained if the soluble potassium salt and a Li / K ratio of 20/1 are used. All Polymerizations were carried out exactly as described in Example 2, except that the heptane solvent was used as indicated. It can be seen from the following results that both types of polymers are different for different Styrene can be obtained using the glass transition temperatures listed below and Block styrene content is obtained.
+ Die beiden Tg-Werte sind an Anzeichen für Blockbildung,+ The two Tg values are signs of block formation,
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Lösungsmittel - Heptan (Li/Κ = 20/1)Solvent - heptane (Li / Κ = 20/1)
BlockstyrolBlock styrene
NMR w.NMR w.
0 00 0
0 00 0
kurz 0short 0
kurz 0short 0
kurz 0short 0
Diese Versuchsreihe zeigt, daß eine niedrige Tg bei den Pseudorandom-Polymeren beibehalten wird, trotz der Tatsache, daß keine langen Styrolsequenzen erkennbar sind, entweder durch NMR- (kurz = 3 bis 4 Einheiten) oder durch Ozonolyse-Verfahren. Daher kann man bei Verwendung der Technik, die bei der Herstellung von Pseudorandom-Polymeren verwendet wird, Polymere mit niedriger Tg, die einen hohen Prozentgehalt an Styrol enthalten, herstellen. Solche Polymeren besitzen wegen ihrer kurzen Blocklänge des Styrole gute Vulkanisiereigenschaften, insbesondere einen niedrigen Wärmestau (bzw. Wärmeansammlung) (Hysterese), niedrige Tg und gute Abriebbeständigkeit. Vulkanisate, die diese Eigenschaften besitzen, können mit Vorteil bei der Herstellung von solchen Gegenständen wie von Autoreifen verwendet werden.This series of experiments shows that a low Tg is maintained for the pseudorandom polymers, in spite of the The fact that no long styrene sequences can be seen, either by NMR (short = 3 to 4 units) or by ozonolysis methods. Therefore, when using the Technique used in making pseudorandom polymers, low Tg polymers that have a high Contain percentage of styrene. Such polymers have good styrene blocks because of their short block length Vulcanizing properties, in particular low heat build-up (or heat accumulation) (hysteresis), low Tg and good abrasion resistance. Vulcanizates that have these properties can be used with advantage in the production of such items as used by car tires.
Bei der'Bestimmung der Menge an Blockstyrol durch Ozonolyse wird die Probe zuerst in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel (Benzol) mit Ozon umgesetzt und dann in Alkohol ausgeflockt. Blockstyrol, das 5 oder mehr Styroleinheiten proWhen determining the amount of block styrene through Ozonolysis is the first reaction of the sample in a hydrocarbon solvent (benzene) with ozone and then in alcohol flocculated. Block styrene containing 5 or more styrene units per
«098U/0887«098U / 0887
Block enthält, wird in dem Alkohol ausgefällt und kann isoliert werden. Bei 5O/5O-Mischungen aus Butadien-und Styrol-Homopolymeren kann man mit diesem Verfahren 95% des Polystyrols wiedergewinnen und bestimmen.Block contains, is precipitated in the alcohol and can be isolated. In the case of 5O / 5O mixtures of butadiene and styrene homopolymers, 95% of the polystyrene can be recovered and determined using this method.
Dieses Beispiel erläutert,daß Pseudorandom-Polymere
(die durch einen niedrigen Vinylgehalt und niedrige Tg charakterisiert sind) in entweder Alkanlösungsmitteln oder aromatischen
Lösungsmitteln hergestellt werden können, indem man das Li/K-Verhältnis kontrolliert. Als Polymerisationsverfahren
wurden die gleichen wie in Beispiel 2 beschrieben verwendet .
Bezeichnung der Probe 35 36This example illustrates that pseudo-random polymers (characterized by low vinyl content and low Tg) can be made in either alkane solvents or aromatic solvents by controlling the Li / K ratio. As the polymerization method, the same as described in Example 2 were used.
Designation of the sample 35 36
Beispiel 8Example 8
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Pseudorandom-Polymeren in einer halbtechnischen Versuchsanlage .This example illustrates the production of pseudorandom polymers in a pilot plant .
A098U/0887A098U / 0887
Die Polymerisation wurde in einem 189 1 (50 gallon)-Rührstahlautoklaven durchgeführt. Der Reaktor wurde folgendermaßen beschickt:The polymerization was carried out in a 189 l (50 gallon) stirred steel autoclave carried out. The reactor was charged as follows:
Hexan 100 kgHexane 100 kg
Butadien 15|4 kgButadiene 15 | 4 kg
Styrol 4,6 kgStyrene 4.6 kg
BuLi 112 mMolBuLi 112 mmoles
KOArR1·HOR"+ 2 gKOArR 1 * HOR " + 2 g
Li/K 15/1Li / K 15/1
Reaktionstemperatur 43 bis 49°C (110-1200F) + Löslicher Komplex des Kaliumsalzes von Nonylphenol.Reaction temperature 43 to 49 ° C (110-120 0 F) + soluble complex of the potassium salt of nonylphenol.
Die Polymerisation wurde über Nacht durchgeführt, nach 6 Stunden erhielt man eine Umwandlung von 94%. Der Gesamtstyrolgehalt des Polymeren betrug 24%. Bei den ersten 25% Umwandlung enthielt das Polymer 16% Styrol; bei den zweiten 25% Umwandlung 18% Styrol, bei der nächsten 25%igen Umwandlung 26% und beim letzten Viertel 36% Styrol. D^e Eigenschaften dieses Produkten sind:The polymerization was carried out overnight, after 6 hours a conversion of 94% was obtained. The total styrene content of the polymer was 24%. For the first 25% conversion, the polymer contained 16% styrene; the second 25% conversion 18% styrene, next 25% conversion 26%, and last quarter 36% styrene. D ^ e properties of these products are:
% cig 31% cig 31
% trans 39 % trans 39
% Vinyl 8% Vinyl 8
Tg -81 (DTA)Tg -81 (DTA)
-85 (T.P.)1 -85 (TP) 1
Molekulargewichtsverteilung engMolecular weight distribution narrow
Mn3 163 000Mn 3,163,000
Ml^ 110Ml ^ 110
NMR kurze StyrolblöckeNMR short styrene blocks
= Torsionspendel 2 = bestimmt durch Gelpermeations-= Torsion pendulum 2 = determined by gel permeation
chromatographie
= zahlenmittl.Moleku- 4 = Mooney-Viskosität bei 100°C(212°F)
largew.,bestimmt mit
einem Osmometerchromatography = number average molecular weight 4 = Mooney viscosity at 100 ° C (212 ° F), determined with
an osmometer
AO9814/0887AO9814 / 0887
Wenn in der vorliegenden Anmeldung von "Random-Copolyraeren" gesprochen wird, werden darunter Copolymere verstanden, die die Monomeren statistisch verteilt enthalten. Dieser Ausdruck entspricht dem angelsächsischen Ausdruck "random copolymer". Wird in der vorliegenden Anmeldung von "Randomisierung" gesprochen, so wird darunter verstanden, daß die Herstellung der Copolymeren mit maximaler Zufallsstreuung erfolgt oder, anders ausgedrückt, daß ein Randomverfahren verwendet wird, welches eine unverfälschte Monomerenauswahl gewährleistet.If in the present application of "random copolyraeren" is spoken, it is understood to mean copolymers which contain the monomers in a randomly distributed manner. This expression corresponds to the Anglo-Saxon expression "random copolymer". Used in the present application When speaking of "randomization", this is understood to mean that the copolymers are produced with a maximum of random scatter or, in other words, that a random process is used is used, which guarantees an unadulterated selection of monomers.
A098U/0887A098U / 0887
Claims (12)
worinR Li
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