EP1315764A2 - Metallized unsaturated polymer anions, stabilized by a coordinate bond and having a large portion of cis double bonds - Google Patents

Metallized unsaturated polymer anions, stabilized by a coordinate bond and having a large portion of cis double bonds

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EP1315764A2
EP1315764A2 EP01974160A EP01974160A EP1315764A2 EP 1315764 A2 EP1315764 A2 EP 1315764A2 EP 01974160 A EP01974160 A EP 01974160A EP 01974160 A EP01974160 A EP 01974160A EP 1315764 A2 EP1315764 A2 EP 1315764A2
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EP
European Patent Office
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metallized
polymer
polymers
polymer anions
anions
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Withdrawn
Application number
EP01974160A
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Inventor
Michael GRÜN
Thomas Knauf
Wilfried Braubach
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Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Bayer AG
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F279/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00 on to polymers of conjugated dienes
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Abstract

The invention relates to metallized unsaturated polymer anions, stabilized by a coordinate bond and having a large portion of cis double bonds. The invention further relates to a method for producing the same and to the use of said novel polymer anions in the production of graft polymers that are obtained by reacting the unsaturated polymer anions with anionically polymerizable nonpolar monomers. The graft polymers so obtained can be used for producing all sorts of shaped rubber bodies by corresponding vulcanization methods.

Description

Metallisierte, durch koordinative Bindung stabilisierte, ungesättigte Polymeranionen mit einem hohen Anteil an cis-ständigen DoppelbindungenMetallized, coordinated bond stabilized, unsaturated polymer anions with a high proportion of cis double bonds
Die Erfindung betrifft metallisierte, durch koordinative Binding stabilisierte, ungesättigte Polymeranionen mit einem hohen Anteil an cis-ständigen Doppelbindungen, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie die Verwendung der neuen Polymeranionen zur Herstellung von Pfropfpolymeren, die durch Umsetzung der ungesättigten Polymeranionen mit anionisch polymerisierbaren, unpolaren Monomeren erhält- lieh sind. Aus den so hergestellten Pfropfpolymeren können die verschiedenstenThe invention relates to metallized, coordinated binding, unsaturated polymer anions with a high proportion of cis-permanent double bonds, a process for their preparation and the use of the new polymer anions for the production of graft polymers by reacting the unsaturated polymer anions with anionically polymerizable, non-polar monomers are available. A wide variety can be obtained from the graft polymers prepared in this way
Kautschukformkörper durch entsprechende Vulkanisationsverfahren hergestellt werden.Rubber moldings are produced by appropriate vulcanization processes.
Es ist prinzipiell bekannt, Polymere, die aktivierte Wasserstoffatome enthalten zu metallisieren, indem man solche Polymere z.B. mit Alkalimetallen oder organischenIt is known in principle to metallize polymers containing activated hydrogen atoms by e.g. with alkali metals or organic
Alkalimetallverbindungen, insbesondere lithiumorganische Verbindungen, wie Butyllithium, in Gegenwart von komplexbildenden Verbindungen, wie Alkalimetallalkoxide, Alkalimetallphenoxide, tertiäre Polyamine oder Kronenpolyether, umsetzt. Solche Metallisierungsreaktionen für aktivierte Wasserstoffatome enthaltende Poly- mere auf Basis von beispielsweise konjugierten Dienen oder Copolymeren auf Basis solcher konjugierten Diene und vinylaromatischen Verbindungen, wie Styrolen, oder auf Basis von Ethylen, Propylen und nicht konjugierten Dienen, wie Hexadienen, Dicyclopentadienen oder Ethylennorbornenen (EPDM), sind beispielsweise beschrieben in US-A 3 781 262, TJS-A 3 925 511, US-A 3 978 161, US-A 4 761 456, US-A 5 652 310 sowie EP-A 0 942 004 und Houben-Weyl; Methoden der Organischen Chemie; 4. Auflage, Band E20, Makromolekulare Stoffe, S. 129 ff. und 1994 ff.; Georg-Thieme Verlag Stuttgart-New York 1987.Alkali metal compounds, in particular organolithium compounds, such as butyllithium, in the presence of complexing compounds, such as alkali metal alkoxides, alkali metal phenoxides, tertiary polyamines or crown polyethers. Such metallization reactions for activated hydrogen-containing polymers based on, for example, conjugated dienes or copolymers based on such conjugated dienes and vinylaromatic compounds, such as styrenes, or based on ethylene, propylene and non-conjugated dienes, such as hexadienes, dicyclopentadienes or ethylene norbornenes (EPDM) are described, for example, in US Pat. No. 3,781,262, TJS-A 3 925 511, US-A 3 978 161, US-A 4 761 456, US-A 5 652 310 and EP-A 0 942 004 and Houben-Weyl ; Methods of organic chemistry; 4th edition, volume E20, macromolecular substances, p. 129 ff. And 1994 ff .; Georg-Thieme Verlag Stuttgart-New York 1987.
Aus den genannten Veröffentlichungen ist weiterhin bekannt, dass die metallisierten Polymere bzw. Polymeranionen beispielsweise zur Herstellung von Pfropfpolymeren dienen, die durch Umsetzung mit geeigneten polymerisierbaren Monomeren erhalten werden.It is also known from the publications mentioned that the metallized polymers or polymer anions, for example, for the production of graft polymers serve, which are obtained by reaction with suitable polymerizable monomers.
Aus GB 11 73 508 A ist bekannt, hochmolekulare reaktive Gruppen tragende Poly- mere herzustellen, indem man ein Homopolymerisat eines konjugierten C^Cg-Diole- fϊns (1,3-Butadien, Isopren), ein Copolymerisat eines solchen Diolefins mit einer monovinylaromatischen Verbindung (Styrol) oder deren Mischung mit einem Alkalimetall oder einer alkaliorganischen Verbindung (oder deren Mischung, speziell Li- oder eine Organo-Li- Verbindung) in Gegenwart eines definierten tert.-Amins umsetzt. In Gegenwart der genannten Amine lassen sich aktive Alkalireste unterFrom GB 11 73 508 A it is known to produce high molecular weight reactive group-carrying polymers by using a homopolymer of a conjugated C 1 -C 6 -diolene (1,3-butadiene, isoprene), a copolymer of such a diolefin with a monovinyl aromatic compound (Styrene) or a mixture thereof with an alkali metal or an alkali organic compound (or a mixture thereof, in particular a Li or an organo-Li compound) in the presence of a defined tertiary amine. Active alkali radicals can be omitted in the presence of the amines mentioned
Erhaltung der Doppelbindung in das Polymere einfuhren. Die aktive Alkalireste enthaltenden Polymere können gemäß der genannten Patentveröffentlichung zur Herstellung von Pfropf-Copolymeren, zur Herstellung hochmolekularer vernetzter Polymerisate unter Verwendung von polyfunktionellen Verbindungen oder zur Her- Stellung von Polymeren mit funktionellen Gruppen durch Reaktion mit funktioneilenIntroduce preservation of the double bond into the polymer. The polymers containing active alkali radicals can, according to the cited patent publication, for the production of graft copolymers, for the production of high molecular weight crosslinked polymers using polyfunctional compounds or for the production of polymers with functional groups by reaction with functional groups
Verbindungen, z.B. Kohlenstoffdioxid verwendet werden, aus denen sich wiederum Fasern, Harze und Elastomere herstellen lassen (vergl. auch Hochmolekularbericht 1970, Referat H 7686/79).Connections, e.g. Carbon dioxide is used, from which fibers, resins and elastomers can in turn be produced (see also High Molecular Report 1970, Unit H 7686/79).
Die Herstellung der Homopolymerisate bzw. Copolymerisate erfolgt gemäß GBThe homopolymers or copolymers are prepared in accordance with GB
11 73 508 A durch ionische (anionische oder kationische) Polymerisation oder radikalische Polymerisation. Die Polymerisation kann dabei - wie zuvor beschrieben - z.B. in Gegenwart von Alkalimetallen oder Alkalimetallverbindungen oder in Gegenwart von Ziegler-Natta-Katalysatoren, die Alkaliverbindungen oder Hydride der Elemente der L, II. und III. Gruppe des Periodensystems der Elemente und11 73 508 A by ionic (anionic or cationic) polymerization or radical polymerization. The polymerization can - as described above - e.g. in the presence of alkali metals or alkali metal compounds or in the presence of Ziegler-Natta catalysts, the alkali compounds or hydrides of the elements of L, II. and III. Group of the Periodic Table of the Elements and
Halogenide, Alkoholate und Azetonate der Übergangsmetalle der IV., V. und VI. Gruppe umfassen, durchgeführt werden.Halides, alcoholates and acetonates of the transition metals of IV., V. and VI. Group include, be performed.
Die durch anionische Polymerisation hergestellten metallisierten Polymere bzw. Polymeranionen haben den Nachteil, dass dabei nur die Eigenschaften anionisch polymerisierter Polymere miteinander verknüpft werden und die Einstellung der Mikrostruktur nur im Rahmen der anionischen Polymerisation möglich ist. Bei dieser Herstellungsmethode ist es z.B. nicht möglich ein hoch cis-haltiges Polymer zu erhalten, bei dem der cis-l,4-Gehalt über 50 % liegt.The disadvantage of the metallized polymers or polymer anions produced by anionic polymerization is that only the properties of anionically polymerized polymers are linked to one another and the setting of the Microstructure is only possible in the context of anionic polymerization. With this production method it is not possible, for example, to obtain a high cis-containing polymer in which the cis-1,4 content is above 50%.
Die nach der Britischen Patentanmeldung GB 11 73 508 A erhaltenen Polymeranionen besitzen einen cis-l,4-Gehalt von ca. 92 %. Auch dieser Cis-1,4-Gehalt ist für bestimmte physikalische Eigenschaften der daraus hergestellten Vulkanisate noch zu gering.The polymer anions obtained according to British patent application GB 11 73 508 A have a cis-1,4 content of approx. 92%. This cis-1,4 content is still too low for certain physical properties of the vulcanizates produced from it.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun metallisierte, durch koordinativeThe object of the present invention was now metallized, by coordinative
Bindung stabilisierte, ungesättigte Polymeranionen mit einem hohen Anteil an cis- ständigen Doppelbindungen zur Verfügung zu stellen, die durch Polymerisation von entsprechenden ungesättigten Monomeren in Gegenwart von Seltene-Erdmetall- Katalysatoren und anschließender Metallisierungsreaktion erhalten werden, und die eine verbesserte Schlagzähigkeit bei Thermoplasten ergeben (z.B. bei HLPS undTo provide bond stabilized, unsaturated polymer anions with a high proportion of cis- double bonds, which are obtained by polymerizing corresponding unsaturated monomers in the presence of rare earth metal catalysts and subsequent metallization reaction, and which result in improved impact resistance in thermoplastics (e.g. at HLPS and
ABS-Produkten), die sich besser als die bekannten Produkte in Reifenmischungen einmischen lassen und die verbesserte physikalische Eigenschaften bei Kautschuk- Vulkanisaten ergeben.ABS products), which can be mixed better than the known products in tire compounds and which result in improved physical properties for rubber vulcanizates.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher metallisierte, durch koordinativeThe present invention therefore relates to metallized, coordinative
Bindung stabilisierte, ungesättigte Polymeranionen mit einem hohen Anteil (größer 92 %, bevorzugt größer als 95 %, insbesondere größer 97 %, bezogen auf 100 g Polymer) an cis-ständigen Doppelbindungen, herstellbar durch Polymerisation von ungesättigten Monomeren in Gegenwart von Seltene-Erdmetall-Katalysatoren, mit der Maßgabe, dass die so erhaltenen Polymere 1,0 bis 1 000, bevorzugt 1,5 bis 100, insbesondere bevorzugt 2 bis 30 mmol pro 100 g Polymer, aktive Wasserstoffatome enthalten, und anschließender Umsetzung der erhaltenen Polymere mit zur koordi- nativen Bindung fähigen Reagenzien in Anwesenheit von metallorganischen Verbindungen, wobei die metallorganischen Verbindungen in Mengen von 1,0 bis 1 000, bevorzugt 1.5 bis 100. insbesondere bevorzugt 2 bis 30 mmol pro 100 g Polymer eingesetzt werden. Als aktives Wasserstoffatom wird ein Wasserstoffatom bezeichnet, das sich leicht durch entsprechende Metalle substituieren lässt. Beispiele für aktive Wasserstoffatome sind allylständige Wasserstoffatome oder Wasserstoffatome, die sich in der Nähe von elek ronenanziehenden Gruppierungen befinden.Binding stabilized, unsaturated polymer anions with a high proportion (greater than 92%, preferably greater than 95%, in particular greater than 97%, based on 100 g of polymer) of cis-permanent double bonds, producible by polymerizing unsaturated monomers in the presence of rare earth metal Catalysts, with the proviso that the polymers thus obtained contain 1.0 to 1000, preferably 1.5 to 100, particularly preferably 2 to 30 mmol, per 100 g of polymer, active hydrogen atoms, and subsequent reaction of the polymers obtained with to coordinate native binding capable reagents in the presence of organometallic compounds, the organometallic compounds being used in amounts of 1.0 to 1,000, preferably 1.5 to 100, particularly preferably 2 to 30 mmol per 100 g of polymer. An active hydrogen atom is a hydrogen atom that can be easily substituted by the corresponding metals. Examples of active hydrogen atoms are allylic hydrogen atoms or hydrogen atoms which are in the vicinity of electron-attracting groups.
Als ungesättigte Monomere zur Herstellung der erfindungsgemäßen metallisierten Polymeranionen kommen insbesondere konjugierte Diene in Betracht, wie 1,3-Buta- dien, Isoprene, Piperylen, 1,3-Hexadien, 1,3-Octadien, 2-Phenyl-l,3-butadien, bevor- zugt 1,3 -Butadien.In particular, conjugated dienes, such as 1,3-butadiene, isoprene, piperylene, 1,3-hexadiene, 1,3-octadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, are suitable as unsaturated monomers for the preparation of the metallized polymer anions according to the invention , preferably 1,3-butadiene.
Die erwähnten konjugierten Diene können selbstverständlich mit vinylaromatischen Monomeren, wie Styrolen, copolymerisiert werden.The conjugated dienes mentioned can of course be copolymerized with vinyl aromatic monomers such as styrenes.
Darüber hinaus können noch Alkene, wie Ethylen und Propylen, zum Aufbau der zu metallisierenden Polymere eingesetzt werden, die in bekannter Weise gegebenenfalls mit nicht konjugierten Polyenen, wie Ethylidennorbornen, Vinylidennorbornen, Dicyclopentadien, 2-Methyl-l,5-hexadiene, 3,3 Dimethyl-l,5-hexadien, 1,6-Hepta- diene, 1,7-Octadien, 1,8-Nonadien, 1,9-Decadiene und/oder 1,19-Eicosadien zu den entsprechenden Terpolymeren, wie EPDM, mit Kautschukeigenschaften umgesetzt werden können. Der Anteil an nicht konjugierten Polyenen beträgt üblicherweise bis zu 15 Gew.-%, der Anteil an Alkenen ergänzt sich entsprechend zu 100 Gew.-%.In addition, alkenes, such as ethylene and propylene, can also be used to build up the polymers to be metallized, which in a known manner optionally with non-conjugated polyenes, such as ethylidene norbornene, vinylidene norbornene, dicyclopentadiene, 2-methyl-l, 5-hexadienes, 3.3 Dimethyl-l, 5-hexadiene, 1,6-hepadiene, 1,7-octadiene, 1,8-nonadiene, 1,9-decadiene and / or 1,19-eicosadiene to the corresponding terpolymers, such as EPDM Rubber properties can be implemented. The proportion of non-conjugated polyenes is usually up to 15% by weight, the proportion of alkenes is correspondingly 100% by weight.
Der Anteil der mit den konjugierten Dienen copolymerisierbaren vinylaromatischen Monomeren kann bis zu 40 Gew.-% betragen. Ein höherer Anteil ist möglich. Dieser richtet sich nach dem späteren Verwendungszweck der metallisierten Polymeranionen.The proportion of the vinyl aromatic monomers copolymerizable with the conjugated dienes can be up to 40% by weight. A higher percentage is possible. This depends on the later intended use of the metallized polymer anions.
Prinzipiell können zum Aufbau der erfindungsgemäßen metallisierten Polymeranio- nen alle bekannten Monomerbausteine eingesetzt werden, die sich in Gegenwart von Seltene-Erdmetall-Katalysatoren polymerisieren oder copolymerisieren lassen, mit der oben angegebenen Maßgabe bezüglich der Anzahl an aktiven Wasserstoffatomen.In principle, all known monomer building blocks which are in the presence of .mu Polymerize or copolymerize rare earth metal catalysts, with the above stipulation regarding the number of active hydrogen atoms.
Bei der Copolymerisation richtet sich die Menge der einzusetzenden Monomere - wie erwähnt - insbesondere nach dem späteren Verwendungszweck der Polymere und den gewünschten Eigenschaften der Polymere.In the copolymerization, the amount of the monomers to be used - as mentioned - depends in particular on the later intended use of the polymers and the desired properties of the polymers.
Besonders zu erwähnen sind Polymeranionen, die wie folgt aufgebaut sind: Homopolybutadien mit größer 92 % cis-ständigen Doppelbindungen, bevorzugt größer 95 %, insbesondere größer 97 % cis-ständigen Doppelbindungen; Copolymere aufgebaut aus 2 bis 98 % 1,3-Butadien und einem entsprechend sich zu 100 % ergänzenden Anteil an einem Comonomer wie 1,3-Isopren, Piperylen, 1,3-Hexadien, 1,3- Octadien oder 2-Phenyl-l,3-butadien. Weiter sind zu erwähnen Copolymeranionen aufgebaut aus Styrolen (20 bis 40 %) und 1,3-Butadien (80 bis 60 %).Particular mention should be made of polymer anions which are constructed as follows: homopolybutadiene with greater than 92% double bonds, preferably greater than 95%, in particular greater than 97% double bonds; Copolymers composed of 2 to 98% 1,3-butadiene and a correspondingly 100% complementary proportion of a comonomer such as 1,3-isoprene, piperylene, 1,3-hexadiene, 1,3-octadiene or 2-phenyl-1 , 3-butadiene. Also to be mentioned are copolymer anions composed of styrenes (20 to 40%) and 1,3-butadiene (80 to 60%).
Wie erwähnt, wird die Polymerisation der zum Aufbau der Polymeren dienenden Monomeren erfindungsgemäß in Gegenwart von Seltene-Erdmetall-Katalysatoren durchgeführt.As mentioned, the polymerization of the monomers used to build up the polymers is carried out according to the invention in the presence of rare earth metal catalysts.
Der Einsatz von Seltene-Erdmetall-Katalyatoren bei der Polymerisation ist für die erfindungsgemäßen, metallisierten Polymeranionen von Bedeutung, da sich nur mit diesen Katalysatoren bestimmte physikalische Eigenschaften erzielen lassen, die zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe beitragen.The use of rare earth metal catalysts in the polymerization is important for the metallized polymer anions according to the invention, since only with these catalysts can certain physical properties be achieved which contribute to the solution of the object according to the invention.
Als Seltene-Erdmetall-Katalysatoren werden Verbindungen der Seltenen Erdmetalle eingesetzt, wie Cer-, Lanthan-, Praseodym-, Gadolinium- oder Neodymverbindungen, die in Kohlenwasserstoffen löslich sind. Besonders bevorzugt werden die entsprechenden Salze der Seltenen Erdmetalle als Katalysatoren eingesetzt, wie Neo- dym-carboxylate, insbesondere Neodym-neodecanoat, Neodymoctanoat, Neodym- naphthenai, Neodym-2,2-diethyl-hexanoat, Neodym-2,2-diethyl-heptanoat, sowie die entsprechenden Salze des Lanthans oder Praseodyms. Ganz besonders bevorzugt ist Neodym-neodecanoat.Compounds of rare earth metals, such as cerium, lanthanum, praseodymium, gadolinium or neodymium compounds which are soluble in hydrocarbons, are used as rare earth metal catalysts. The corresponding salts of the rare earth metals are particularly preferably used as catalysts, such as neodymium carboxylates, in particular neodymium neodecanoate, neodymium octanoate, neodymium naphthenai, neodymium 2,2-diethyl hexanoate and neodymium 2,2-diethyl heptanoate , as well as the corresponding salts of lanthanum or praseodymium. Neodymium neodecanoate is very particularly preferred.
Die oben erwähnten Seltene-Erdmetall-Katalysatoren sind bekannt und beispiels- weise beschrieben in der Deutschen Patentanmeldung mit der AnmeldungsnummerThe above-mentioned rare earth metal catalysts are known and are described, for example, in the German patent application with the application number
19 951 841.6 sowie in DE-A 28 48 964 und DE-A 26 25 390.19 951 841.6 and in DE-A 28 48 964 and DE-A 26 25 390.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird die Polymerisation der ungesättigten Monomeren in Gegenwart eines Seltenen-Erdmetall-Katalysator-Systems durchge- führt, wie beschrieben in der deutschen Patentanmeldung Nr. 19 951 841.6.In a preferred embodiment, the polymerization of the unsaturated monomers is carried out in the presence of a rare earth metal catalyst system, as described in German Patent Application No. 19 951 841.6.
Eingesetzt wird gemäß der genannten deutschen Patentanmeldung ein Katalysatorsystem auf Basis von Verbindungen der Seltenen Erdmetalle, bestehend ausAccording to the German patent application mentioned, a catalyst system based on compounds of rare earth metals, consisting of
a) einer Verbindung der Seltenen Erdmetalle, b) einer organischen Aluminium- Verbindung c) einem Trihalogensilan der Formela) a compound of rare earth metals, b) an organic aluminum compound c) a trihalosilane of the formula
R— Si- al X al wobeiR- Si- al X al where
hal für Fluor, Chlor und Brom steht undhal stands for fluorine, chlorine and bromine and
R Wasserstoff oder eine Vinylgruppe bedeutet,R represents hydrogen or a vinyl group,
worin die Komponenten a) : b) : c) in wasserfreier Form (Wassergehalt: <1 000 ppm, bevorzugt <500 ppm , bezogen auf eine 20 gew.-%ige Lösung der Komponente a) in einem inerten, aliphatischen Lösungsmittel) in einem Verhältnis von 1 : 0,5 bis 5 : 0,05 bis 0,5 vorliegen. Als Komponente a) des eben genannten Katalysator-Systems auf Basis von Verbindungen der Seltenen Erdmetalle werden die bereits erwähnten Verbindungen der Seltenen Erdmetalle eingesetzt; als organische Aluminium- Verbindung (Komponente b)) kommen insbesondere Aluminiumalkyle und Aluminiumalkylhydride in Betracht, in denen die Alkylgruppe 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoffatome besitzt. Die Aluminiumalkylhydride können eine oder zwei Alkylgruppen besitzen. Bevorzugt sind zu nennen: Aluminiumtriethyl, Diisobutylaluminiumhydrid, Aluminiumtriisobutyl, ganz besonders bevorzugt Diisobutylaluminiumhydrid. Bevorzugt wird als Trihalogensilan (Komponente c)) Trichlorsilan eingesetzt.wherein components a): b): c) in anhydrous form (water content: <1,000 ppm, preferably <500 ppm, based on a 20% by weight solution of component a) in an inert, aliphatic solvent) in one Ratio of 1: 0.5 to 5: 0.05 to 0.5. Component a) of the catalyst system just mentioned, based on rare earth metal compounds, uses the rare earth metal compounds already mentioned; Suitable organic aluminum compounds (component b)) are in particular aluminum alkyls and aluminum alkyl hydrides in which the alkyl group has 1 to 10, preferably 1 to 6, carbon atoms. The aluminum alkyl hydrides can have one or two alkyl groups. The following should preferably be mentioned: aluminum triethyl, diisobutyl aluminum hydride, aluminum triisobutyl, very particularly preferably diisobutyl aluminum hydride. Trichlorosilane is preferably used as the trihalosilane (component c)).
Bevorzugt sind erfindungsgemäß Katalysatorsysteme auf Basis von Verbindungen der Seltenen Erdmetalle, in denen die Komponenten a) : b) : c) in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 2 : 0,1 bis 0,4 vorliegen und die Komponente a) Neodymversatat ist, die Komponente b) Diisobutylaluminiumhydrid darstellt und Komponente c) Trichlorsilan bedeutet.Catalyst systems based on compounds of the rare earth metals in which components a): b): c) are present in a weight ratio of 1: 1 to 2: 0.1 to 0.4 and component a) is neodymium versatate are preferred, component b) is diisobutyl aluminum hydride and component c) is trichlorosilane.
Die Metallisierung der so erhaltenen Polymere bzw. Elastomere mit aktiven Wasserstoffatomen wird anschließend durch Umsetzung dieser Polymere bzw. Elastomere durchgeführt mit geeigneten metallorganischen Verbindungen in Gegenwart von zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien.The metallization of the polymers or elastomers thus obtained with active hydrogen atoms is then carried out by reacting these polymers or elastomers with suitable organometallic compounds in the presence of reagents capable of coordinative binding.
Als metallorganische Verbindungen für die Metallisierung können alle aus dem Stand der Technik bekannten metallorganischen Verbindungen eingesetzt werden, inclusive der Metalle selbst. Bevorzugt werden als metallorganische Verbindung alkalimetallorganische Verbindungen oder deren zugrundeliegende Metalle eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt sind lithiumorganische Verbindungen, welche durch die Formel R-Li representiert werden, wobei R ein Hydrocarbyl-Radikal symbolisiert, mit 1 bis 20 C-Atomen. Bevorzugt beinhalten solche monofunktionellen lithiumorganische Verbindungen 1 bis 10 C-Atome. Zum Beispiel werden genannt: Methyllithium, Ethyllithium, Isopropyllithium, n-Butyllithium, sec-Butyllithium, n-All organometallic compounds known from the prior art, including the metals themselves, can be used as organometallic compounds for the metallization. Organometallic compounds or their underlying metals are preferably used as the organometallic compound. Organolithium compounds which are represented by the formula R-Li, where R symbolizes a hydrocarbyl radical with 1 to 20 C atoms, are very particularly preferred. Such monofunctional organolithium compounds preferably contain 1 to 10 carbon atoms. Examples include: methyl lithium, ethyl lithium, isopropyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, n-
Octyllithium, tert.-Octyüithium, n-Decyllithium, Phenyllithium, 1-Naphtyllithium, 4- Butylphenyllithium, p-Tolyllithium, 4-Phenylbutyllithium, Cyclohexyllithium, 4- Butylcyclohexyllithium und oder 4-Cyclohexylbutyllithium. Bevorzugt sind Ethyl- lithium, Isopropyllithium, n-Butyllithium, sec-Butyllithium, n-Hexyllithium, tert- Octyllithium, Phenyllithium, 2-Naphthyllithium, 4-Butylphenyllithium, und/oder Cyclohexyllithium. n-Butyllithium und/oder sec-Butyllithium sind ganz besonders bevorzugt.Octyllithium, tert-octyithithium, n-decyllithium, phenyllithium, 1-naphthyllithium, 4- Butylphenyllithium, p-tolyllithium, 4-phenylbutyllithium, cyclohexyllithium, 4-butylcyclohexyllithium and or 4-cyclohexylbutyllithium. Ethyl lithium, isopropyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, n-hexyllithium, tert-octyllithium, phenyllithium, 2-naphthyllithium, 4-butylphenyllithium, and / or cyclohexyllithium are preferred. n-Butyllithium and / or sec-Butyllithium are very particularly preferred.
Zur Stabilisierung der metallisierten Polymere bzw. Polymeranionen wird in bekannter Weise die Metallisierung in Gegenwart von zur koordinativen Bindung fähi- gen Reagenzien durchgeführt. Solche zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien sind ebenfalls aus dem zuvor diskutierten Stand der Technik bekannt.To stabilize the metallized polymers or polymer anions, the metallization is carried out in the known manner in the presence of reagents capable of coordinative binding. Such reagents capable of coordinative binding are also known from the prior art discussed above.
Als zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien kommen beispielsweise in Betracht: tert.-Diamine mit drei gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoff esten, cyclische Diamine oder verbrückte Diamine. Zu nennen sind insbesondere Tetra- methylethylendiamin, Tetraethylethylendiamin, Tetradecylethylendiamin, Tetralkyl- 1,2-diaminocyclohexan, Tetralkyl-l,4-diaminocyclohexan, Piperazine, N,N'- Dimethylpiperazin sowie Spartein oder Triethylendiamin. Selbstverständlich können die genannten Amine einzeln oder im Gemisch untereinander eingesetzt werden.Examples of suitable reagents capable of coordinating binding are: tert-diamines with three saturated aliphatic hydrocarbon esters, cyclic diamines or bridged diamines. Worth mentioning in particular are tetramethylethylenediamine, tetraethylethylenediamine, tetradecylethylenediamine, tetralkyl-1,2-diaminocyclohexane, tetralkyl-l, 4-diaminocyclohexane, piperazines, N, N'-dimethylpiperazine and sparteine or triethylenediamine. Of course, the amines mentioned can be used individually or in a mixture with one another.
Weiterhin können als zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien die bekannten Alkalimetallalkoxide sowie die Alkalimetallphenoxide oder Kronenpolyether eingesetzt werden. Zu nennen sind insbesondere Kalium tert-amyloxid, Natrium tert- amyloxid und/oder Kalium tert.-butyloxid.Furthermore, the known alkali metal alkoxides and the alkali metal phenoxides or crown polyethers can be used as reagents capable of coordinative binding. Potassium tert-amyl oxide, sodium tert-amyl oxide and / or potassium tert-butyl oxide should be mentioned in particular.
Die Menge an einzusetzenden zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien beträgt üblicherweise 0,1 bis 8 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf 100 g Polymer.The amount of reagents capable of coordinative binding to be used is usually 0.1 to 8% by weight, preferably 0.1 to 4% by weight, based on 100 g of polymer.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung der metallisierten, durch koordinative Bindung stabilisierten, ungesättigten Polymeranionen mit einem zuvor beschriebenen hohen Anteil an cis-ständigen Doppelbindungen, indem man ungesättigte Monomere in Gegenwart von Seltene-Erdmetall-Katalysatoren polymerisiert, mit der Maßgabe, dass die so erhaltenen Polymere 1,0 bis 1 000, bevorzugt 1,5 bis 100, insbesondere bevorzugt 2 bis 30 mmol pro 100 g Polymer, aktive Wasserstoffatome enthalten, und das erhaltene Polymer anschließend mit zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien in Gegenwart von metallorganischen Verbindungen umsetzt, wobei die metallorganischen Verbindungen in Mengen von 1,0 bis 1 000, bevorzugt 1,5 bis 100, insbesondere bevorzugt 2 bis 30 mmol pro 100 g Polymer eingesetzt werden.Another object of the present invention is the production of the metallized, unsaturated polymer anions stabilized by coordinative binding with a previously described high proportion of cis double bonds, by polymerizing unsaturated monomers in the presence of rare earth metal catalysts, with the proviso that the polymers thus obtained 1.0 to 1000, preferably 1.5 to 100, in particular preferably 2 to 30 mmol per 100 g of polymer containing active hydrogen atoms, and then reacting the polymer obtained with reagents capable of coordinative binding in the presence of organometallic compounds, the organometallic compounds in amounts of 1.0 to 1000, preferably 1.5 up to 100, particularly preferably 2 to 30 mmol per 100 g of polymer are used.
Die Polymerisation der zuvor genannten ungesättigten Monomeren in Gegenwart der erwähnten Katalysatoren wird üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von -30 bis 130°C, bevorzugt 20 bis 100°C, gegebenenfalls unter erhöhtem Druck (2 bis 10 bar) durchführt.The polymerization of the aforementioned unsaturated monomers in the presence of the catalysts mentioned is usually carried out at temperatures in the range from -30 to 130 ° C., preferably 20 to 100 ° C., if appropriate under elevated pressure (2 to 10 bar).
Es ist üblich, die Polymerisation in Gegenwart von inerten, aliphatischen Lösungsmitteln, wie Pentane, Hexane, Heptane oder Cyclohexan, durchzuführen. Bei diesen aliphatischen Lösungsmitteln kommen sowohl die geradkettigen als auch deren verzweigten Isomeren in Betracht. Weiterhin können auch aromatische Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol oder Ethylbenzol, verwendet werden. Die Lösungsmittel können sowohl einzeln als auch oder im Gemisch untereinander eingesetzt werden; das günstige Mischungsverhältnis ist durch entsprechende Vorversuche leicht zu ermitteln.It is customary to carry out the polymerization in the presence of inert, aliphatic solvents such as pentanes, hexanes, heptanes or cyclohexane. With these aliphatic solvents, both the straight-chain and their branched isomers can be considered. Aromatic solvents such as benzene, toluene or ethylbenzene can also be used. The solvents can be used either individually or in a mixture with one another; the favorable mixture ratio can be easily determined by means of appropriate preliminary tests.
Die Menge an Lösungsmittel beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren üblicherweise 1000 bis 100g, bevorzugt 500 bis 150g, bezogen auf 100g der gesamten Menge an eingesetztem Monomer. Selbstverständlich ist es auch möglich, die eingesetzten Monomere in Abwesenheit von Lösungsmitteln zu polymerisieren. Bevorzugt wird in Gegenwart eines Lösungsmittels polymerisiert. Die erfindungsgemäße Polymerisation der ungesättigten Monomeren in Gegenwart der genannten Katalysatoren kann bis zum vollständigen Umsatz der eingesetzten Monomeren durchgeführt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Polymerisation in Abhängigkeit der gewünschten Polymer-Eigenschaften vorzeitig zu unterbrechen, beispielsweise beim Umsatz von ca. 80 % der Monomeren.The amount of solvent in the process according to the invention is usually 1000 to 100 g, preferably 500 to 150 g, based on 100 g of the total amount of monomer used. Of course, it is also possible to polymerize the monomers used in the absence of solvents. Polymerization is preferably carried out in the presence of a solvent. The polymerization of the unsaturated monomers according to the invention in the presence of the catalysts mentioned can be carried out until the monomers used are completely converted. Of course, it is also possible to interrupt the polymerization prematurely depending on the desired polymer properties, for example when about 80% of the monomers are converted.
In bevorzugter Weise wird die Polymerisation der ungesättigten Monomeren bis zu deren quantitativen Umsatz durchgeführt. Als quantitiativer Umsatz wird der Umsatz bezeichnet, bei dem eine maximale Menge von etwa 5 000 ppm, bevorzugt 500 ppm, an Restmonomeren im Reaktionsgemisch noch vorhanden ist. Ist der Gehalt anThe polymerization of the unsaturated monomers is preferably carried out until their quantitative conversion. The quantitative conversion is the conversion at which a maximum amount of about 5,000 ppm, preferably 500 ppm, of residual monomers is still present in the reaction mixture. Is the content of
Restmonomeren im Reaktionsgemisch höher als die angegebenen Werte, so empfiehlt es sich, die Restmonomeren durch beispielsweise Destillation abzutrennen.Residual monomers in the reaction mixture higher than the specified values, it is advisable to separate the residual monomers by, for example, distillation.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der ungesättigten Polymeranionen ist es möglich, die aus der Polymerisation der ungesättigten Monomeren in Gegenwart der genannten Katalysatoren erhaltenen Polymerisate in bekannter Weise zunächst zu Isolieren, zu Reinigen und Aufzuarbeiten und anschließend die isolierten Polymere in gelöster Form einer Metallisierungsreaktion zu unterwerfen.In the preparation of the unsaturated polymer anions according to the invention, it is possible to isolate, purify and work up the polymers obtained from the polymerization of the unsaturated monomers in the presence of the catalysts mentioned in a known manner and then to subject the isolated polymers to a metallization reaction in dissolved form.
In bevorzugter Weise werden die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Polymerisation) erhaltenen Polymerisate direkt, d.h. in situ, ohne Isolierung der erhaltenen Polymerisate, im Reaktionsgemisch einer Metallisierungsreaktion unterworfen.The polymers obtained by the process (polymerization) according to the invention are preferably directly, i.e. subjected to a metallization reaction in situ in the reaction mixture without isolation of the polymers obtained.
Außerdem ist es von besonderem Vorteil, wenn sowohl die Polymerisation mit den genannten Katalysatoren als auch die nachfolgende Metallisierungsreaktion praktisch wasserfrei durchgeführt wird, wobei der maximale Wassergehalt bereits zuvor erwähnt wurde.It is also of particular advantage if both the polymerization with the catalysts mentioned and the subsequent metallization reaction are carried out practically without water, the maximum water content having already been mentioned above.
Die Metallisierungsreaktion wird üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 200°C, bevorzugt bei 40 bis 120°C, in Gegenwart von den oben erwähnten inerten Lösungsmitteln durchgeführt. Erfindungsgemäß werden die Seltene-Erdmetall-Katalysatoren in Mengen von etwa 0,001 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Menge an vorhandenen ungesättigten Monomeren, eingesetzt. Die jeweils günstigste Menge an einzusetzenden Katalysatoren kann leicht durch entsprechende Vorversuche ermittelt werden.The metallization reaction is usually carried out at temperatures in the range from 20 to 200 ° C., preferably at 40 to 120 ° C., in the presence of the above-mentioned inert solvents. According to the invention, the rare earth metal catalysts are used in amounts of about 0.001 to 0.5% by weight, preferably 0.01 to 0.3% by weight, based on the amount of unsaturated monomers present. The most favorable amount of catalysts to be used can easily be determined by appropriate preliminary tests.
In ganz bevorzugter Weise werden erfindungsgemäß die ungesättigten Monomere in Gegenwart des zuvor beschriebenen Katalysatorsystems bestehend ausAccording to the invention, the unsaturated monomers are very preferably composed of in the presence of the catalyst system described above
a) einer Verbindung der Seltenen Erdmetalle, b) einer organischen Aluminium- Verbindung c) einem Trihalogensilan der Formela) a compound of rare earth metals, b) an organic aluminum compound c) a trihalosilane of the formula
/hal R— Si- al Nhal wobei / hal R— Si- al N hal where
hal für Fluor, Chlor und Brom steht undhal stands for fluorine, chlorine and bromine and
R Wasserstoff oder eine Vinylgruppe bedeutet,R represents hydrogen or a vinyl group,
worin die Komponenten a) : b) : c) in wasserfreier Form (Wassergehalt: <1 000 ppm, bevorzugt <500 ppm , bezogen auf eine 20 gew.-%ige Lösung der Komponente a) in einem inerten, aliphatischen Lösungsmittel) in einem Verhältnis von 1 : 0,5 bis 5 : 0,05 bis 0,5 vorliegen, polymerisiert. Insbesondere wird die Polymerisation der ungesättigten Monomeren dabei mit einem Katalysatorsystem durchgeführt basierend auf Neodymversatat, Diisobutylaluminiumhydrid und Trichlorsilan, wie ebenfalls zuvor erwähnt. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen metallisierten Polymeranionen wie folgt hergestellt werden:wherein components a): b): c) in anhydrous form (water content: <1,000 ppm, preferably <500 ppm, based on a 20% by weight solution of component a) in an inert, aliphatic solvent) in one Ratio of 1: 0.5 to 5: 0.05 to 0.5 are present, polymerized. In particular, the polymerization of the unsaturated monomers is carried out using a catalyst system based on neodymium versatate, diisobutyl aluminum hydride and trichlorosilane, as also mentioned above. For example, the metallized polymer anions according to the invention can be produced as follows:
In einem Autoklaven, versehen mit einem Rührwerk, werden die zu polymerisieren- den Monomere und das entsprechende Lösungsmittel vorgelegt und anschließend wird der Katalysator zu der Lösung zudosiert. Der Autoklav wird vorher durch Spülen mit einem Inertgas, wie Stickstoff, inertisiert. Nach Erreichen des gewünschten Umsatzes wird in bevorzugter Weise in situ das erhaltene Polymere, durch Umsetzung mit zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien in Gegenwart von den erwähnten metallorganischen Verbindungen metallisiert. Bei der Arbeitsweise in situ und bei einem nicht vollständigen Monomer-Umsatz ist es von Vorteil, wenn man die nicht umgesetzten Monomere - wie zuvor erwähnt - vorher, d.h. vor der Metallisierungsreaktion, aus der Polymermischung entfernt.The monomers to be polymerized and the corresponding solvent are placed in an autoclave equipped with a stirrer and then the catalyst is metered into the solution. The autoclave is previously rendered inert by flushing with an inert gas such as nitrogen. After the desired conversion has been reached, the polymer obtained is preferably metallized in situ by reaction with reagents capable of coordinative binding in the presence of the organometallic compounds mentioned. When working in situ and with incomplete monomer conversion, it is advantageous if the unreacted monomers - as mentioned above - are previously, i.e. before the metallization reaction, removed from the polymer mixture.
Die erfindungsgemäß hergestellten metallisierten ungesättigten Polymeranionen besitzen einen höheren Gehalt an cis-ständigen Doppelbindungen als die nach dem diskutierten Stand der Technik erhaltenen Polymeranionen. Darüber hinaus haben sie einen vergleichsweisen hohen Gehalt an aktiven Wasserstoffatomen, wodurch im Polymeren reaktive Zentren erhalten werden, die zu weiteren Reaktionen fähig sind, wie beispielsweise in GB 1, 173, 508- A beschrieben. Ausgehend von den erfindungsgemäß metallisierten ungesättigten Polymeranionen mit dem beschriebenen hohen Anteil an cis-ständigen Doppelbindungen und aktiven Zentren können Polymere hergestellt werden, mit verbesserten physikalischen Eigenschaften.The metallized unsaturated polymer anions produced according to the invention have a higher cis-position double bond content than the polymer anions obtained according to the prior art discussed. In addition, they have a comparatively high content of active hydrogen atoms, as a result of which reactive centers are obtained in the polymer which are capable of further reactions, as described, for example, in GB 1, 173, 508-A. Starting from the metallized unsaturated polymer anions according to the invention with the described high proportion of cis-permanent double bonds and active centers, polymers can be produced with improved physical properties.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten metallisierten Polymeranionen zur Herstellung von P frop fpoly meren .Another object of the present invention is therefore the use of the metallized polymer anions prepared according to the invention for the production of graft polymers.
Dabei werden die metallisierten Polymeranionen in bekannter Weise mit entspre- chenden anionisch polymerisierbaren, unpolaren Monomeren, wie Diolefinen, z.B.The metallized polymer anions are in a known manner with corresponding anionically polymerizable, non-polar monomers, such as diolefins, e.g.
1,3-Butadien, 1,3-Isopren, Piperylen, sowie vinylaromatischen Verbindungen, wie Styrol, α-Methylstyrol, bevorzugt 1,3-Butadien, 1,3-Isopren, Styrol oder α-Methyl- styrol,in bekannter Weise umgesetzt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die genannten unpolaren Monomeren in Mischungen untereinander einzusetzen.1,3-butadiene, 1,3-isoprene, piperylene, and vinyl aromatic compounds, such as Styrene, α-methylstyrene, preferably 1,3-butadiene, 1,3-isoprene, styrene or α-methylstyrene, implemented in a known manner. Of course, it is also possible to use the nonpolar monomers mentioned in mixtures with one another.
Die Herstellung solcher Pfropφolymere ist allgemein bekannt und beispielsweise in den zuvor angegebenen Patentveröffentlichungen beschrieben.The preparation of such graft polymers is generally known and is described, for example, in the patent publications cited above.
Die durch Umsetzung der metallisierten Polymeranionen mit anionisch polymeri- sierbaren unpolaren Monomeren hergestellten Pfropφolymere können wiederum zur Herstellung von Kautschukformkörpem aller Art dienen, beispielsweise zur Herstellung von Reifen. Darüber hinaus können sie vorteilhafterweise eingesetzt werden zur Schlagzähmodifizierung von Thermoplasten, beispielsweise von HTPS und ABS. The graft polymers produced by reacting the metallized polymer anions with anionically polymerizable nonpolar monomers can in turn be used for the production of all kinds of rubber moldings, for example for the production of tires. In addition, they can be used advantageously for impact modification of thermoplastics, for example HTPS and ABS.
BeispieleExamples
1. Herstellung von mit Lithium metallisiertem Polybutadien1. Production of lithium metallized polybutadiene
In einen mit Stickstoff gespülten und mit einem Rührer versehenen Autoklaven wurden 8 200 g n-Hexan vorgelegt. Danach wurde unter Rühren zu dem vorgelegten Hexan 2 mmol Neodymversatat, 16,7 mmol Diisobutylaluminiumhydrid und 1,9 mmol Trichlorsilan gegeben und zu diesem Gemisch 1 800 g getrocknetes, destabilisiertes 1,3-Butadien zudosiert. Die Poly- merisation des 1,3-Butadiens wurde bei einer Temperatur von 60°C bis zum quantitativen Umsatz der Monomeren durchgeführt. Das erhaltene Polybuta- dienanion hatte einen cis-l,4-Gehalt von 98,5 %.8,200 g of n-hexane were placed in an autoclave flushed with nitrogen and provided with a stirrer. Thereafter, 2 mmol of neodymium versatate, 16.7 mmol of diisobutylaluminum hydride and 1.9 mmol of trichlorosilane were added to the initially introduced hexane, and 1,800 g of dried, destabilized 1,3-butadiene were added to this mixture. The polymerization of 1,3-butadiene was carried out at a temperature from 60 ° C. until the quantitative conversion of the monomers. The polybutadiene anion obtained had a cis-1,4 content of 98.5%.
Das dabei erhaltene Polymer wurde direkt - in situ - mit 7,5 ml getrocknetem N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin und 50 mmol n-Butyllithium versetzt und das Gemisch ca. 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 100°C gerührt.7.5 ml of dried N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine and 50 mmol of n-butyllithium were added directly to the polymer obtained in situ, and the mixture was stirred at a temperature of 100 ° C. for about 1 hour ,
2. Umsetzung des metallisierten Polybutadienanions mit anionisch poly- merisierbaren Monomeren (Pfropfungsreaktion):2. Reaction of the metallized polybutadiene anion with anionically polymerizable monomers (grafting reaction):
Das in 1) erhaltene metallisierte Polybutadienanion wurde mit jeweils 180 g getrocknetem Isopren, Butadien oder Styrol versetzt und eine Stunde lang bei 100°C gerührt. Danach wurde die Pfropfreaktion mit Ethanol abgestoppt. Das erhaltene Pfropφrodukt wurde stabilisiert, mit Wasser gewaschen und bei 60°C getrocknet.The metallized polybutadiene anion obtained in 1) was mixed with 180 g of dried isoprene, butadiene or styrene and stirred at 100 ° C. for one hour. The grafting reaction was then stopped with ethanol. The graft product obtained was stabilized, washed with water and dried at 60.degree.
Die Analyse der erhaltenen Propφolymere ergab folgende Daten: a) Isopren gepfropft: Mooney: 38Analysis of the propolymers obtained gave the following data: a) Isoprene grafted: Mooney: 38
(Probe a) 1,4 eis Gehalt: 90,5 %(Sample a) 1.4 ice content: 90.5%
1,2-Gehalt: 6,8 %1,2-content: 6.8%
1,4-trans Gehalt: 2,6 %1,4-trans content: 2.6%
Tg: -103°CTg: -103 ° C
b) Butadien gepfropft: Mooney: 73b) Grafted butadiene: Mooney: 73
(Probe b) 1,4 eis Gehalt: 85,9 %(Sample b) 1.4 ice content: 85.9%
1,2-Gehalt: 9,9 %1,2-content: 9.9%
1,4-trans Gehalt: 4,2 %1,4-trans content: 4.2%
Tg: -102°CTg: -102 ° C
c) Styrol gepfropft: Mooney: 78c) Styrene grafted: Mooney: 78
(Probe c) 1,4 eis Gehalt: 75,2 %(Sample c) 1.4 ice content: 75.2%
1,2-Gehalt: 6,6 %1,2-content: 6.6%
1,4-trans Gehalt: 4,7 %1,4-trans content: 4.7%
Styrol-Gehalt: 13,6 %Styrene content: 13.6%
Tg: -103°CTg: -103 ° C
In einem weiteren Versuch wurde das gemäß 1) erhaltene metallisierte Polymer bzw. die erhaltenen Polymermischung auf 50°C abgekühlt. Zu 4,46 kg der Polymermischung wurden portionsweise ein Gemisch von 1 125 g 1,3- Butadien, 375 g Styrol und 3,46 mmol getrocknetem Divinylbenzol so zudosiert, dass die Innentemperatur des Gemischs nicht über 70°C stieg. Nach vollständigem Umsatz der eingesetzten Monomere wurde die Pfropfreaktion wie zuvor beschrieben abgestoppt und das erhaltene Pfropφolymere entsprechend aufgearbeitet.In a further experiment, the metallized polymer or polymer mixture obtained according to 1) was cooled to 50.degree. A mixture of 1 125 g of 1,3-butadiene, 375 g of styrene and 3.46 mmol of dried divinylbenzene was added in portions to 4.46 kg of the polymer mixture in such a way that the internal temperature of the mixture did not exceed 70.degree. After complete conversion of the monomers used, the grafting reaction was stopped as described above and the graft polymer obtained was worked up accordingly.
Die Analyse des erhaltenen mit Styrol und Butadien gepfropften Pfropfco- polymers ergab folgende Daten (Probe d): Mooney: 67The analysis of the graft copolymer obtained which had been grafted with styrene and butadiene gave the following data (sample d): Mooney: 67
1,4 eis Gehalt: 43,8 %1.4 ice content: 43.8%
1,2-Gehalt: 23,1 %1,2-content: 23.1%
1,4-trans Gehalt: 16,0 %1,4-trans content: 16.0%
Styrol-Gehalt: 17,1 %Styrene content: 17.1%
Tg: -63°CTg: -63 ° C
3. Herstellung von Vulkanisaten und Bestimmung derer physikalischen Eigenschaften3. Production of vulcanizates and determination of their physical properties
Bei den Vulkanisaten handelt es sich um solche wie sie für Reifenlaufflächen eingesetzt werden, jeweils mit Ruß und Kieselsäure als Füllstoff (Tabellen 2 und 3).The vulcanizates are those used for tire treads, each with soot and silica as filler (Tables 2 and 3).
Tabelle 1Table 1
(Eingesetzte Pfropφolymere aus den vorherigen Proben sowie nicht gepfropftes Polybutadien)(Graft polymers used from the previous samples and non-grafted polybutadiene)
Tabelle 2 RußmischungenTable 2 Carbon black mixtures
* Mineralölweichmacher, Mobil Schmierstoff GmbH ** Lichtschutzwachs, Rhein Chemie Rheinau *** Alterunsschutzmittel (6PPD), Bayer AG **** Alterungsschutzmittel (TMQ), Bayer AG ***** Sulfenamid Beschleuniger (TBBS), Bayer AG * Mineral oil softener, Mobil lubricant GmbH ** light protection wax, Rhein Chemie Rheinau *** anti-aging agent (6PPD), Bayer AG **** anti-aging agent (TMQ), Bayer AG ***** sulfenamide accelerator (TBBS), Bayer AG
****** Sulfenamid Beschleuniger (CBS), Bayer AG ******* Guanidin Beschleuniger (DPG), Bayer AG ******** Kieselsäure, Bayer AG ********* Silan, Degussa****** Sulfenamide Accelerator (CBS), Bayer AG ******* Guanidine Accelerator (DPG), Bayer AG ******** Silica, Bayer AG ********* Silane, Degussa
Tabelle 3 KieselsäuremischungenTable 3 silica mixtures
Dämpfung (Röhlig 10 Hz) DIN 53513Attenuation (Röhlig 10 Hz) DIN 53513
Bezogen auf das eingesetzte Referenzmaterial (Vergleich), welches den aktuellen Stand der Technik beschreibt, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Pfropφolymeren durch ausgezeichnetes Verarbeitungsverhalten aus. Die Mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeiten, Spannungswerte und Härten, liegen auf dem Niveau des Referenzmaterials. Die Weiterreißfestigkeiten der erfindungsgemäßen Polymere sind verbessert. Besonders positiv ist die Erhöhung des dynamischen Verlustwinkels tan delta bei tiefen Temperaturen (-20°C), welches in der Industrie allgemein als Indiz für verbesserte Nässeeigenschaften von Reifen akzeptiert ist und die Absenkung des dynamischen Verlustwinkels bei hohen Temperaturen (60°C). Diese Absenkung korreliert mit dem Rollwiderstand von Reifen und ist um so besser, je geringer der Verlustwinkel ist. Die erfindungsgemäßen Polymere sind gut verarbeitbare Produkte mit denen sich Reifenlaufflächen compoundieren lassen, deren Eigenschaften, insbesondere Nässe- handling und/oder Rollwiderstand, gegenüber dem Stand der Technik deutlich ver- bessert sind. Based on the reference material used (comparison), which describes the current state of the art, the graft polymers according to the invention are distinguished by excellent processing behavior. The mechanical properties, such as strength, stress values and hardness, are at the level of the reference material. The tear strength of the polymers according to the invention are improved. Particularly positive is the increase in the dynamic loss angle tan delta at low temperatures (-20 ° C), which is generally accepted in industry as an indication of improved wetness properties of tires and the decrease in the dynamic loss angle at high temperatures (60 ° C). This reduction correlates with the rolling resistance of tires and the better the lower the loss angle, the better. The polymers according to the invention are easily processable products with which tire treads can be compounded, the properties of which, in particular wet handling and / or rolling resistance, are significantly improved compared to the prior art.

Claims

Patentansprüche claims
1. Metallisierte, durch koordinative Bindung stabilisierte, ungesättigte Polymeranionen mit einem hohen Anteil an cis-ständigen Doppelbindungen, herstell- bar durch Polymerisation von ungesättigten Monomeren in Gegenwart von1. Metallized, coordinated binding, unsaturated polymer anions with a high proportion of cis-permanent double bonds, producible by polymerizing unsaturated monomers in the presence of
Seltene-Erdmetall-Katalysatoren, mit der Maßgabe, dass die so erhaltenen Polymere 1,0 bis 1000 mmol pro 100 g Polymer aktive Wasserstoffatome enthalten, und anschließender Umsetzung der erhaltenen Polymere mit zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien in Anwesenheit von metall- organischen Verbindungen, wobei die metallorganischen Verbindungen inRare earth metal catalysts, with the proviso that the polymers thus obtained contain 1.0 to 1000 mmol per 100 g of polymer active hydrogen atoms, and subsequent reaction of the polymers obtained with reagents capable of coordinative binding in the presence of organometallic compounds, where the organometallic compounds in
Mengen von 1,0 bis 1 000 mmol pro 100 g Polymer eingesetzt werden.Amounts of 1.0 to 1,000 mmol per 100 g of polymer are used.
2. Verfahren zur Herstellung von metallisierten, durch koordinative Bindung stabilisierten, ungesättigten Polymeranionen mit einem hohen Anteil an cis- ständigen Doppelbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass man ungesättigte2. Process for the production of metallized, coordinated binding, unsaturated polymer anions with a high proportion of cis-positioned double bonds, characterized in that unsaturated
Monomere in Gegenwart von Seltene-Erdmetall-Katalysatoren polymerisiert, mit der Maßgabe, dass die so erhaltenen Polymere 1,0 bis 1 000 mmol pro 100 g Monomer aktive Wasserstoffatome enthalten, und das erhaltene Polymer anschließend mit zur koordinativen Bindung fähigen Reagenzien in Gegenwart von metallorganischen Verbindungen umsetzt, wobei die metallorganischen Verbindungen in Mengen von 1,0 bis 1 000 mmol pro 100 g Monomer eingesetzt werden.Monomers polymerized in the presence of rare earth metal catalysts, with the proviso that the polymers thus obtained contain 1.0 to 1000 mmol per 100 g of monomer active hydrogen atoms, and then the polymer obtained with reagents capable of coordinative binding in the presence of organometallic Reacts compounds, the organometallic compounds being used in amounts of 1.0 to 1000 mmol per 100 g of monomer.
3. Verwendung der metallisierten Polymeranionen nach Anspruch 1 zur Her- Stellung von Pfropφolymeren, die durch Umsetzung der metallisierten Polymeranionen mit anionisch polymerisierbaren, unpolaren Monomeren erhalten werden.3. Use of the metallized polymer anions according to claim 1 for the preparation of graft polymers which are obtained by reacting the metallized polymer anions with anionically polymerizable, non-polar monomers.
4. Verwendung der Pfropφolymere nach Anspruch 3 zur Herstellung von Kautschukformkörpern aller Art, sowie zur Schlagzähmodifizierung von4. Use of the graft polymers according to claim 3 for the production of rubber moldings of all kinds, and for the impact modification of
Thermoplasten. Thermoplastics.
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