DE2427955A1 - Polyfunktionelle alkalimetallorganische verbindungen - Google Patents

Polyfunktionelle alkalimetallorganische verbindungen

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DE2427955A1
DE2427955A1 DE19742427955 DE2427955A DE2427955A1 DE 2427955 A1 DE2427955 A1 DE 2427955A1 DE 19742427955 DE19742427955 DE 19742427955 DE 2427955 A DE2427955 A DE 2427955A DE 2427955 A1 DE2427955 A1 DE 2427955A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/46Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides selected from alkali metals

Description

  • Polyfunktionelle alkalimetallorganische Verbindungen Die Erfindung betrifft polyfunktionelle alkalimetallorganische Verbindungen, die durch Umsetzung von Divinylbenzol und niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindungen erhalten werden können0 Es ist für viele Anwendungszwecke von besonderem Interesse, Polymerisate mit gezielter Verzweigung und einem möglichst hohen Verzweigungsgrad herzustellen, ohne daß dabei die Makromoleküle untereinander vernetzt sind0 Diese Polymerisate lassen sich in geeigneter Weise mit Hilfe der anionischen Polymerisation erhalten, Eine Möglichkeit hierzu besteht zoBo in der Verwendung eines polyfunktionellen Initiators, der in einem Molekül mehrere aktive Gruppen enthält, die die anionische Polymerisation starten können0 Dabei entstehen sogenannte sternförmig aufgebaute PolymerisateO Solche Polymerisate zeigen vor allem bei der Verarbeitung erhebliche Vorteile, Aus den deutschen Patentschriften 1 225 863 und 1 225 864 ist bekannt, Alkali-Metalle-an äthylenisch ungesättigte Doppelbindungen eines polymeren Kohlenwasserstoffes anzulagernO Setzt man die so erhaltenen makromolekularen Startermoleküle mit anionisch polymerisierbaren Monomeren um, entstehen Pfropfpolymerisate mit definierter Kettenlänge der aufgepfropften Seitenäste, Dieses Verfahren ist jedoch technisch sehr umständlich und nicht allgemein anwendbar, da die Bildung des makromolekularen Startermoleküls an das Vorhandensein von äthylenisch ungesättigten Doppelbindungen im polymeren Kohlenwasserstoff geknüpft ist0 Es lassen sich dabei auch keine gezielten Verzweigungsstrukturen erhalten0 Zur Herstellung von sternförmig aufgebauten Polymerisaten wurde weiterhin vorgeschlagen, lineares "livin - Polystyrol, z.B.
  • Polystyrol mit einer Lithium-Kohlenstoff-Bindung am Kettenende, mit geringen Mengen von Divinylbenzol umzusetzen (vgl. Canadian Journal of Chemie 47 (1969), Seite 3379 off0) Dabei werden die linearen Polystyrolketten über die copolymerisierenden Divinylbenzolmoleküle miteinander verknüpft, und es bilden sich Verzweigungszentren aus Divinylbenzol-Einheiten mit mehreren Polystyrol-Seitenketten Da diese Reaktion jedoch sehr stark diffusionskontrolliert ist, lassen sich nach diesem Verfahren nur Polymerisate mit einer begrenzten Anzahl von Seitenketten, nämlich nur etwa 4 bis maximal 20 pro Molekül, erhalten Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen polyfunktionellen Initiator für die anionische Polymerisation aufzuzeigen, der es gestattet, gezielt sternförmig aufgebaute Polymerisate mit einer beliebig hohen Anzahl von Seitenästen herzustellen Es wurde nun gefunden, daß ein solcher polyfunktioneller Initiator erhalten werden kann, wenn man Divinylbenzol oder Mischungen von Divinylbenzol mit monovinylaromatischen Verbindungen und niedermolekulare alkalimetallorganische Verbindungen mit bis zu 50 Kohlenstoffatomen im organischen Rest unter bestimmten Reaktionsbedingungen miteinander umsetzt Gegenstand der Erfindung sind dementsprechend lösliche, polyfunktionelle alkalimetallorganische Verbindungen durch Umsetzung von (a) Divinylbenzol oder Mischungen von Divinylbenzol mit monovinylaromatischen Verbindungen und (b) niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindungen mit bis zu 50 Kohlenstoffatomen im organischen Rest, mit einem Molverhältnis von Dinvinylbenzol zu Alkalimetall von 0,5 ; 1 bis 20 : 1, mindestens 2 Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül und einem Gewichtsmittel des Molekulargewichtes von 500 bis 10 000 OOOO Zur Herstellung der erfindungsgemäßen polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindung kommen alle drei Isomeren des Divinylbenzols, nämlich o-, m- und p-Divinylbenzol, in Betracht.
  • Die Isomeren können gleichermaßen alleine als auch im Gemisch miteinander eingesetzt werden0 In vorteilhafter Weise wird Divinylbenzol im Gemisch mit monovinylaromatischen Verbindungen eingesetzt. Geeignete monovinylaromatische Verbindungen sind insbesondere Styrol und/oder Äthylvinylbenzol Es sollen hierunter jedoch auch die Seitenkettensubstituierten Verbindungen, wie z,B. d -Methylstyrol verstanden werden0 Der Gehalt an Divinylbenzol in diesem Gemisch liegt in der Regel bei 10 bis 80 Gewichtsprozent, bevorzugt zwischen 30 und 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch, Das Divinylbenzol wird erfindungsgemäß mit niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindungen umgesetzt, deren organischer Rest bis zu 50 Kohlenstoffatome enthalten kann0 Die niedermolekularen alkalimetallorganishen Verbindungen können dabei mono- oder auch mehrfunktionell sein, Als günstig haben sich insbesondere die lithiumorganischen Verbindungen erwiesen, Es können alle bekannten, niedermolekularen Verbindungen dieser Art herangezogen werden0 Beispielhaft seien erwähnt Äthyllithium, Butyllithium, Phenyllithium oder tetrameres Lithium-Ot-methylstyrol Bevorzugt wird dabei das Butyllithium verwendet; besonders vorteilhaft ist das sekundär-Butyllithium0 In gleicher Weise eignen sich auch die metallorganischen Verbindungen des Natriums und des Kaliums Es kommen dabei alle die Verbindungen des Natriums und Kaliums in Betracht, die als Initiatoren für die anionische Polymerisation bekannt und beschrieben sind0 Als solche seien beispielsweise genannt: Cumylnatrium, Cumylkalium, Natrium-naphthalin und tetrameres c( -Methylstyroldinatrium sowie tetrameres OL -Methylstyroldikalium, Die Umsetzung von Divinylbenzol mit der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung erfolgt in grosser Verdünnung in inerten organischen Lösungsmitteln als Reaktionsmedium0 Geeignete solche Lösungsmittel sind cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan, Cycloheptan, Dekahydronaphthalin; aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol, Tetrahydronaphthalin, oder Gemische derselben. Ebenso können die für die Umsetzung von metallorganischen Verbindungen üblichen linearen und cyclischen Äther als Lösungsmittel verwendet werden, wie /Phenylmethyläther beispielsweise Diäthyläther, Dimethoxyathan, /Tetrahydrofuran oder Dioxan. Die Äther können allein oder im Gemisch mit inerten Kohlenwasserstofflösungsmitteln eingesetzt werden. Die Reaktionstemperatur liegt in der Regel zwischen -1000C und +1000C und hängt im allgemeinen von der Wahl des Lösungsmittels ab.
  • Die Reaktion wird bevorzugt so geführt, dass die polyfunktionellen Reaktionsprodukte in den als Reaktionsmedium dienenden inerten organischen Lösungsmitteln gut löslich und daher allgemein verwendbar sind. Je nach den Reaktionsbedingungen sind dabei die erfindungsgemässen polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindungen mehr oder weniger stark verzweigt bzw.
  • in sich vernetzt. Produkte die aus solchen in sich vernetzten, aber noch löslichen Molekülen bestehen, werden als Mikrogele bezeichnet.
  • Es können aber auch teilweise oder völlig intermolekular vernetzte Produkte entstehen. Solche polyfunktionellen Makrogele sind trotz ihrer Unlöslichkeit für spezielle Anwendungen zu gebrauchen. Als Initiator für die anionische Polymerisation z.B. sind sie nur bedingt verwendbar.
  • Massgebend für den Reaktionsverlauf sind die Konzentration des Divinylbenzols im Reaktionsgemisch sowie das Verhältnis von Divinylbenzol zu niedermolekularer alkalimetallorganischer Verbindung bei der Umsetzung. Die Konzentration des reinen Divinylbenzol soll dabei nicht mehr als 2,5 Gew.%, bezogen auf das Reaktionsgemisch, betragen. Höhere Konzentrationen an Divinylbenzol sind zwar möglich, doch werden dann in erster Linie nicht die bevorzugten löslichen, sondern makrogelartig vernetzte, unlösliche Produkte erhalten.
  • Durch das Verhältnis von Divinylbenzol zu niedermolekularer alkalimetallorganischer Verbindung bei der Umsetzung wird das Molekulargewicht, der Vernetzungsgrad - und damit die Löslichkeit - sowie die Anzahl der Alkalimetall-Kohlenstoff-Gruppen der polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindung bei jeweils einer bestimmten Konzentration von Divinylbenzol im Reaktionsgemisch festgelegt Wie gross dieses Verhältnis gewählt bzw. in welchen Grenzen es variiert werden kann, hängt in erster Linie von dem Verdünnungsgrad des Reaktionsgemisches, d.h0 von der Konzentration des Divinylbenzols ab.
  • Ein Molverhältnis von Divinylbenzol zum Alkalimetallgehalt der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung von 0,5 : 1 stellt im allgemeinen die untere Grenze dar. Ein kleineres Verhältnis ist unvorteilhaft und nicht sinnvoll, da man dann mit einem unnötigen Überschuss an niedermolekularer alkalimetallorganischer Verbindung arbeitet Je grösser man das Molverhältnis von Divinylbenzol zum Alkalimetall-Gehalt der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung wählt, umso höher liegt die Anzahl der Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül des Reaktionsproduktes, dessen Molekulargewicht sowie dessen Vernetzungsgrad. Oberhalb eines bestimmten Grenzverhältnisses tritt dabei teilweise oder völlige intermolekulare Vernetzung unter Bildung von unlöslichen Makrogelen ein. Das Verhältnis der beiden Reaktionspartner, bei dem völlige Vernetzung eintritt, ist abhängig von der Konzentration des Divinylbenzols in dem Reaktionsgemisch. Die Grenze ist umso höher, je niedriger die Konzentration an Divinylbenzol ist0 Dieser Zusammenhang wird in der Zeichnung verdeutlicht. Auf der Abszisse ist das Molverhältnis X von Divinylbenzol zum Alkalimetall-Gehalt der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung (Butyllithium) aufgetragen, auf der Ordinate das mittlere Molekulargewicht des Reaktionsproduktes (als Gewichtsmittel bestimmt nach der Lichtstreuungs-Methode)p Kurve (a) beschreibt den Reaktionsablauf für ein Reaktionsgemisch, das 2,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Reaktionsgemisch, an reinem Divinylbenzol enthält, Kurve (b) gilt für ein Reaktionsgemisch, das 1,25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Reaktionsgemisch, an reinem Divinylbenzol enthält0 Bei dem Wert von X, bei dem die Kurven steil nach oben verlaufen, genauer gesagt, bei dem X-Wert, bei dem das Molekulargewicht des Reaktionsproduktes gegen Unendlich strebt, tritt völlige Vernetzung unter Bildung eines Makrogels ein. Man erkennt, dass die obere Grenze des Molverhältnisses von Divinylbenzol zum Alkalimetall-Gehalt der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung bei der Kurve (a) (2,5-prozentige Lösung) bei 2:1 und bei der Kurve (b) (1,25-prozentige Lösung) bei 6,7 : 1 liegt.
  • Je niedriger man den Gehalt an Divinylbenzol im Reaktionsgemisch wählt, zu um so höheren Werten verschiebt sich dieses Grenzverhältnis. Ein Molverhältnis von Divinylbenzol zum Alkalimetall-Gehalt in der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung von 20 : 1 kann dabei als eine vernünftige obere Grenze angesehen werden. Zwar ist wohl auch ein Molverhältnis größer als 20 : 1 noch möglich; will man jedoch dabei noch zu löslichen Reaktionsprodukten gelangen, muß die Umsetzung von Divinylbenzol mit niedermolekularer alkalimetallorganischer Verbindung in einer so extrem hohen Verdünnung durchgeführt werden, daß sie technisch zu aufwendig und daher uninteressant wird0 Ansonsten erfolgt die Umsetzung von Divinylbenzol und den niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindungen unter solchen Bedingungen, wie z.B. in Inertgasatmosphäre und unter Feuchtigkeitsausschluß, wie sie für Reaktionen von metallorganischen Verbindungen mit äthylenisch ungesättigten Substanzen üblich und allgemein bekannt sind.
  • Die Umsetzung von Divinylbenzol und den niedermolekularen alkalimetallorganiseben Verbindungen führt in den inerten organischen Lösungsmitteln zu einem vollständigen Umsatz der Reaktionspartner. Es bilden sich Reaktionsprodukte, die in ihrer Zusammensetzung das gleiche Molverhältnis von Divinylbenzol zu Alkalimetall aufweisen wie das Reaktionsgemisch0 In den so erhältlichen polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindungen sind daher Divinylbenzol und Alkalimetall im Molverhältnis von 0,5:1 bis 20:1 eingebaut0 Die löslichen, polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindungen gemäß Erfindung haben dabei normalerweise ein Molekulargewicht von 500 bis 10 000 000O Bei diesen Werten handelt es sich um das Gewichtsmittel N bestimmt nach der Lichtstreuungsmethode, Es lassen sich aber auch Produkte erhalten, die selbst bei einem erheblich höheren Molekuargewicht, z0B einem Mw von 250 000 000, immer noch löslich sind0 Polyfunktionelle alkalimetallorganische Verbindungen mit einem Molekulargewicht über 107 sind aber technisch wenig sinnvoll, da sie nur eine geringe Anwendungsbreite haben, und sind daher weniger bevorzugt0 Die Grenzviskosität J E zu der erfindungsgemäßen löslichen, polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindungen ist kleiner als 50 cm3/g, vorzugsweise kleiner als 20 cm5/gO Führt die Umsetzung von Divinylbenzol und den niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindungen zu einem teilweise intermolekular vernetzten Produkt, bei dem neben einem unlöslichen Makrogel auch noch lösliche Anteile vorliegen, so ist es vorteilhaft, das Makrogel von der überstehenden Lösung abzutrennen und nur die löslichen Reaktionsproduktanteile weiter zu verwenden, Man kann aber in gleicher Weise auch das gesamte Reaktionsprodukt, also einschließlich des Makrogel-Anteils weiter verwenden0 Die Zahl der Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen in den polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindungen kann durch die Wahl der Reaktionsbedingungen bei der Herstellung beliebig variiert werden0 Dabei enthalten die polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindungen im Mittel mindestens 2 Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül, Wie bereits erwähnt, erhält man einen niedrigen Gehalt an Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen bei einem kleinen Molverhältnis von Divinylbenzol zum Alkalimetall- Gehalt der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung in dem Reaktionsgemisch, zoBo von 0,5:1 oder 1:1, Vergrössert man dieses Verhältnis, lässt sich die Zahl der Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen beliebig erhöhen, So ist es möglich, polyfunktionelle alkalimetallorganische Verbindungen gemäß Erfindung mit weit über 10 000 Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül herzustellen. Die Zahl der Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül, p, läßt sich dabei auf einfache Weise mit Hilfe der folgenden Beziehung berechnen: Darin bedeuten der Polymerisationsgrad der polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindung, das Molverna lt nis von IJivinylbenzol zu Alkalimetall-Gehalt in der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung.
  • Die erfindungsgemäßen polyfunktionellen alkalimetallorganis chen Verbindungen lassen sich als Initiator für die anionische Polymerisation von allen anionisch polymerisierbaren Monomeren verwenden. Geeignete Monomere sind dabei beispielsweise Styrol, cts-Methylstyrol, Vinyltoluol, Butadien, Isopren, Dimethylbutadien, Methylmethacrylat, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Äthylenoxid und andere. Es ist so möglich, hochmolekulare, sternförmig aufgebaute Polymere mit einer beliebig hohen Anzahl von Seitenästen herzustellen. Da durch jede Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindung in der polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindung die Polymerisation eines Seitenastes initiiert wird, entspricht die Anzahl der sternförmigen Seitenäste in den so hergestellten Polymerisaten der Anzahl der Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen in der polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindung und läßt sich somit erfindungsgemäß beliebig variieren.
  • Die so erhaltenen sternförmig aufgebauten Polymerisate haben trotz ihres hohen Molekulargewicht es eine niedrige Viskosität und sind daher leicht verarbeitbar. Bei kautschukartigen Polymerisaten der in Rede stehenden Art wird ausserdem der kalte Fluß verringert, Neben den sternförmig aufgebauten Homopolymerisaten lassen sich mittels der anionischen Polymerisation mit den erfindungsgemäßen polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindungen auch Copolymerisate herstellen, bei denen die sternförmigen Seitenäste die Comonomeren entweder in statistischer Verteilung oder blockartig eingebaut enthalten. Man erhält diese Copolymerisate/ indem man 2 oder mehrere der anionisch polymerisierbaren Monomeren in Mischung oder nacheinander mit den polyfunktionellen, alkalimetallorganischen Verbindungen polymerisiert.
  • Die Polymerisation wird dabei prinzipiell unter solchen Bedingungen durchgeführt, wie sie für die anionische Polymerisation mit alkalimetallorganischen Initiatoren vielfach beschrieben und daher wohlbekannt sind, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert, ist jedoch in keiner Weise auf diese beschränkt0 In allen Beispielen wurde technisches Divinylbenzol verwendet, das aus einer Mischung von 50 Gewichtsprozent Divinylbenzol und 50 Gewichtsprozent Äthylvinylbenzol bestand. Alle Teile und Prozente beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
  • Das Zahlmittel des Molekulargewichts Mn erhält man durch Bestimmung des osmotischen Druckes; bei hohen Molekulargewichten wird ein Membranosmometer verwendet, bei niedrigen ein Dampfdruckosmometer. Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts M wird w mit Hilfe der Lichtstreuungsmethode bestimmt. Die Ausführung dieser Analysenmethoden ist in der Literatur hinreichend beschrieben. Die Uneinheitlichkeit U wird definiert als U = MW/Mn - lo Die GrenzviskositätI"-1 wird nach Desaktivierung der polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindung bestimmt in toluolischer Lösung bei 250C. Die Zahl der Alkalimetall -Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül wird nach der weiter oben bereits beschriebenen Methode ermittelt, Beispiel 1 In einem aus geheizten und mit Reinst-Stickstoff gespülten 2 l-4-Halskolben mit Rührer werden unter Ausschluss von Luftsauerstoff und Feuchtigkeit 900 ml Toluol (über Lithiumbutyl destilliert) und 25 ml wasserfreies THF vorgelegt. Hierzu werden 65 g technisches Divinylbenzol, das 50% Divinylbenzol enthält und das vorher über Calciumhydrid im Vakuum destilliert worden war, gegeben und bei 00C mit 330 ml einer 1,5 molaren Lösung von n-Butyllithium in Hexan versetzt. Die intensiv rotgefärbte Reaktionslösung wird langsam auf +400C gebracht und 10 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, Die Lösung färbt sich durch die Bildung des polyfunktionellen Initiators intensiv rot. Die ausreagierte Lösung wird in zwei Teile A und B geteilt.
  • Teil A der Lösung (90Z der Gesamtmenge) wird zu analytischen Zwecken unter Kühlung bis zur Entfärbung mit Eisessig versetzt, Durch mehrmaliges Ausschütteln mit Wasser im Scheidetrichter werden die Lithiumsalze entfernt. Das so inaktivierte Polydivinylbenzol-Mikrogel wird durch Eingiessen in Methanol ausgefällt und anschliessend im Vakuum bei +50°C getrocknet. Die Grenzviskosität q liegt bei 13 cm3/g; das mittlere Molekulargewicht Mw beträgt 1,4 . 106. Für das Zahlenmittel des Molekulargewichts erhält man ein Mn von 320 000. Die Uneinheitlichkeit U ist 3,5. Die Zahl der aktiven Lithium-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül errechnet sich zu etwa 2 400. Ein lineares Polystyrol mit der entsprechenden Grenzviskosität hat vergleichsweise ein M von etwa 17 000.
  • v Teil B der Raktionslösung (10% der Ausgangsmenge) wird unter Rühren bei +100C in einen trockenen, mit Stickstoff gespülten 2 1-4 Halskolben, der 350 g Styrol und 850 ml trockenes Toluol enthält, gegeben. Durch vorsichtiges Erwärmen auf ca. 300C wird die Polymerisation in Gang gebracht0 Danach muss gekühlt werden, um die Reaktionswärme abzuführen, Nach 1 Stunde bei +400C ist die Polymerisation beendet, Der Umsatz ist 100%ig.
  • Das Polymere wird durch Eingiessen der Lösung in die fünffache Menge Methanol ausgefällt, abfiltriert und im Vakuumtrockenschrank getrocknet.
  • Für das Polydivinylbenzol-Polystyrol Multisternpolymere wurden folgende Kenndaten erhalten: Mw = 3,5 . 107 [n] = 21 cm³/g Zahl der Sternäste pro Molekül = 2.400 eines Sternastes ov 1.3 000 Beispiel 2 In analoger Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, werden 37,5 g technisches Divinylbenzol zu 1050 ml Toluol gegeben. Es wird jedoch kein THF zugesetzt0 Als Initiator wird sekundär-Butyllithium verwendet. Bei +5°C werden 170 ml einer 0,7 molaren Lösung von sekundär-Butyllithium in Isopentan zugesetzt. Danach wird wie in Beispiel l beschrieben verfahren.
  • Teil A der Lösung (20% der Gesamtmenge) wird analysiert. Man erhält ein Polydivinylbenzol-Mikrogel mit folgenden Kenndaten: Mw = 25 000 Mn = 2 800 U = 8 C%3 = 9 cm3/g Die Zahl der aktiven Lithium-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül beträgt 11. Teil B der Reaktionslösung (80% der Gesamtmenge) wird als polyfunktioneller Initiator eingesetzt. Hierzu werden in einem 5 l-Rührautoklaven 2000 ml trockenes Toluol und 200 g Butadien (destilliert mber Lithiumbutyl-Lösung) vorgelegt0 Bei 40°C wird die Lösung des polyfunktionellen Initiators schnell zugegeben. Dei Farbe der Lösung schlägt von rot nach gelblich umO Danach wird die Reaktionslösung langsam auf +60°C gebracht und zwei Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Ein kleiner Teil der ausreagierten Lösung wird abgenommen und analysiert0 Folgende Kenndaten wurden ermittelt: Butadiengehalt 87 Gewichtsprozent Mw = 50 000 Mw eines Sternastes ~ 2 000 [n] = 19 cm³/g Zahl der Äste = 11 Zu der lebenden Polymerlösung werden bei +30°C 600 g trockenes Styrol zugegeben. Die Farbe schlägt dabei von gelblich nach rot um. Nach 1 Stunde bei 400C ist die Polymerisation beendet; der Umsatz ist 100-prozentig. Die Polymerlösung wird in die fünffache Menge Methanol eingegossen0 Das ausgefallene Polymere wird abgefiltert und getrocknet. Folgende Daten wurden erhalten: Zusammensetzung: 72 Gewichtsprozent Styrol 24 " Butadien 4 " Divinylbenzol Mw = ~120 000 Mw eines Sternastes # 8 000 [n]= 24 cm³/g Zahl der Sternäste = 11 Beispiel 3 In analoger Weise wie in Beispiel 2 werden 37,5 g technisches Divinylbenzol, verdünnt mit 1100 ml Toluol und 25 ml THF bei OOC mit 80 ml einer 0,7 molaren Lösung von n-Butyllithium in Hexan versetzt. Nach Beendigung der Reaktion (3 Stunden bei +400C) wird das Mikrogel wie oben beschrieben isoliert und charakterisiert0 Folgende Kenndaten wurden ermittelt Mw = 1,18 106 M = 265 000 n %] = 12 cm3/g U = 3,4 Die Anzahl der aktiven Lithium-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül berechnet sich zu 460 Beispiel 4 In einem trockenen und mit Stickstoff gespülten 5 l-Rührautoklaven werden unter Ausschluss von Luftsauerstoff und Feuchtigkeit 200 ml einer 0,5 molaren Lösung von tetramerem d-Methylstyroldikalium in THF und 200 ml trockenes Toluol vorgelegt.
  • Die Lösung wird auf -7O0C gebracht.
  • Aus einem kühlbaren Tropftrichter werden langsam uner kräftigem Rühren bei 700 C 15 g Divinylbenzol technO (stabilisatorfrei), verdünnt mit 1000 ml Toluol zur Initiatorlösung gegeben.
  • Die Reaktionslösung wird langsam auf Raumtemperatur gebracht und nach einer halben Stunde in zwei gleich grosse Teile A und B geteilt. Teil A wird abgelassen und unter Kühlen mit Essigsäure abgebrochen. Die farblose Lösung wird zur Trockne gedampft, mit Chloroform aufgenommen und zur Entfernung der K-Salze mehrmals mit Wasser ausgeschüttelt0 Danach wird die organische Phase mit Na2SO4 getrocknet und das Polymere durch Eingiessen in die 5-bis 7-fache Menge Methanol ausgefällte Die Grenzviskosität beträgt 7,9 cm3/g Mw nach Lichtstreuungsmessungen beträgt 95 000 Die Zahl Kalium-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül beträgt p = 630 Zu Teil B der Reaktionslösung (50% der Gesamtmenge) werden bei -100C innerhalb von 15 Minuten Soo g getrocknetes Styrol verdünnt mit 500 ml Toluol zugegeben. Die Polymerisation des zugesetzten Styrols erfolgt momentan. Nach 15 Minuten bei -10°C wird ein kleiner Teil der ausreagierten Lösung abgelassen und isoliert. Der Umsatz ist l00-prozentigO Folgende Daten wurden ermittelt: nach Lichtstreuung = 5,5 . 106 [n] = 18 cm³/g Zahl der Sternäste p = 630 eines Sternastes 10 000 Zu der lebenden Polymerlösung werden bei 0 C 500 g trockenes Äthylenoxid (über Lithium-Butyl destilliert) zugesetzt. Die ursprünglich rote Lösung wird farblos. Danach wird langsam auf 1000C aufgeheizt und 8 Stunden bei dieser Temperatur gehalten.
  • Das Polymere wird danach durch Eingiessen der Lösung in die 5- bis 7-fache Menge Petroläther ausgefällt und anschliessend abfiltriert und getrocknet0 Der Umsatz ist l00-prozentigO Die Zusammensetzung beträgt 50 Gewichtsprozent Styrol 50 " Äthylenoxid [p] = 31 cm³/g Beispiel 5 Analog wie in Beispiel 1 beschrieben werden 740 ml trockenes Toluol 10 ml trockenes THF und 45 g technisches Divinylbenzol (vor Gebrauch über Calciumhydrid destilliert) vorgelegt.
  • Bei 0°C und unter kräftigem Rühren werden hierzu 240 ml 1,0 molare Lithium-Butyl-Lösung zugesetzt. Die intensiv rot gefärbte Lösung wird langsam auf +400C gebracht und bei dieser Temperatur gehalten. Die Lösung wird mit Sebazinsäure bis zur Entfärbung versetzt. In einer Laborzentrifuge werden anschliessend die Gel-Anteile abzentrifungiert, Die überstehende klare Lösung wird eingeengt auf ein Drittel des ursprünglichen Volumens und in die siebenfache Menge Methanol gegossen. Das ausgefallene Polymer wird abfiltriert, getrocknet und gewogen. Man erhält 11 g Gel und 30 g lösliches Polymeres.
  • Für das lösliche Polymere wurden folgende Kenndaten erhalten: n = 23,5 cm3/g M w (nach Lichtstreuung) = 2,7 . 107 Die Zahl der aktiven Lithium-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül beträgt ca. 30 000.

Claims (3)

Patentansprüche
1. Lösliche, polyfunktionelle alkalimetallorganische Verbindungen durch Umsetzung von (a) Divinylbenzol oder Mischungen von Divinylbenzol mit monovinylaromatischen Verbindungen und (b) niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindungen mit bis zu 50 Kohlenstoffatomen im organischen Rest, mit einem Molverhältnis von Divinylbenzol zu Alkalimetall von 0,5 : 1 bis 20 : 1, mindestens
2 Alkalimetall-Kohlenstoff-Bindungen pro Molekül und einem Gewichtsmittel des Molekulargewichtes von 500 bis 10 000 000O Verfahren zur Herstellung einer polyfunktionellen alkalimetallorganischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) Divinylbenzol oder Mischungen von Divinylbenzol mit monovinylaromatischen Verbindungen und (b) niedermolekulare alkalimetallorganische Verbindungen mit bis zu 50 Kohlenstoffatomen im organischen Rest in einem inerten organischen Lösungsmittel miteinander umsetzt, der Gehalt an Divinylbenzol im Reaktionsgemisch dabei nicht über 2,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Reaktionsgemisch, liegt und das Molverhältnis von Divinylbenzol zu Alkalimetall-Gehalt der niedermolekularen alkalimetallorganischen Verbindung von 0,5 : 1 und 20 : 1 beträgt0
3. Verwendung einer polyfunktionellen alkalimetallorganis chen Verbindung gemäß Anspruch 1 als Initiator bei der anionischen Polymerisation von anionisch polymerisierbaren Monomeren.
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