EP1556425A1 - Synthetic branched polyisoprenes and method of obtaining same - Google Patents

Synthetic branched polyisoprenes and method of obtaining same

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Publication number
EP1556425A1
EP1556425A1 EP03757962A EP03757962A EP1556425A1 EP 1556425 A1 EP1556425 A1 EP 1556425A1 EP 03757962 A EP03757962 A EP 03757962A EP 03757962 A EP03757962 A EP 03757962A EP 1556425 A1 EP1556425 A1 EP 1556425A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polyisoprene
synthesis process
process according
polyisoprenes
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03757962A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philippe Laubry
Fanny Barbotin
Philippe Johnson
Jean-Luc Auger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Michelin Recherche et Technique SA France
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Michelin Recherche et Technique SA France, Societe de Technologie Michelin SAS filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP1556425A1 publication Critical patent/EP1556425A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C08F136/00Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F136/02Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F136/04Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F136/08Isoprene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08CTREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C19/00Chemical modification of rubber
    • 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
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/48Isomerisation; Cyclisation

Definitions

  • the present invention relates to branched synthetic polyisoprenes having macrostructure and microstructure characteristics very close to those of natural rubber, and to a process for the synthesis of these polyisoprenes.
  • These synthetic polyisoprenes can advantageously be used in rubber compositions for tires, replacing natural rubber.
  • Natural rubber also called “natural polyisoprene” is still widely used in rubber compositions for tires, despite the progress made in recent years in obtaining synthetic polyisoprenes capable of partially replacing natural rubber in certain locations of the tires.
  • a salt of one or more rare earth metals (metals having an atomic number between 57 and 71 in the periodic table of the elements of Mendeleev) of an organic phosphoric acid said salt being in suspension in at least one solvent inert, saturated, aliphatic or alicyclic hydrocarbon,
  • an alkylating agent consisting of an aluminum alkyl of formula A1R or HA1R 2 , the molar ratio (alkylating agent / rare earth salt) having a value ranging from 1 to 5, and - a halogen donor consisting of 'an aluminum alkyl halide.
  • This catalytic system makes it possible to polymerize isoprene with satisfactory activity at polymerization temperatures which are less than or equal to 5 ° C., and to obtain at these low temperatures polyisoprenes, the cis-1,4 linkage rates, measured at once
  • Natural rubber is also characterized in that it presents in the non-
  • Natural rubber also differs from synthetic polyisoprenes known to date by its degree of branching or “branching” in the non-crosslinked state, which is very high in the case of natural rubber and which is on the contrary relatively reduced in the case of synthetic polyisoprenes.
  • the object of the present invention is to remedy this drawback, and it is achieved in that the applicants have discovered, surprisingly, that if homopolymerization of isoprene is carried out in an inert hydrocarbon polymerization solvent or in mass, by means of a “preformed” catalytic system based on at least:
  • a salt of one or more rare earth metals of an organic phosphoric acid said salt being in suspension in at least one inert and saturated hydrocarbon solvent of aliphatic or alicyclic type which is included in said catalytic system, - an agent of alkylation consisting of an aluminum alkyl of formula A1R 3 or HA1R 2 , and
  • a halogen donor consisting of an alkylaluminum halide, and if, following said homopolymerization, it is reacted by a cationic mechanism.
  • ⁇ (%) 100 x D / L (D being the measured displacement of said movable jaw in mm)
  • F / S 0 (MPa) tensile force F / initial section S 0 (WE in mm 2 ) of the test piece.
  • polyisoprenes according to the invention thus obtained have a force-elongation curve in the non-crosslinked state which is characterized by an apparent stress value F / S 0 much higher than that of known synthetic polyisoprenes, for
  • said apparent stress F / S 0 of the polyisoprenes according to the invention is equal to or greater than 0.5 MPa for said relative elongation ⁇ of 150% and, even more advantageously, it is equal to or greater than 0.6 MPa for this same relative elongation.
  • these synthetic polyisoprenes according to the invention are obtained by carrying out said homopolymerization at a temperature of between -55 ° C and 55 ° C. Also for preference, a ratio is used for this homopolymerization
  • said branching agent belongs to the group consisting of halogenated metal compounds and halogenated organometallic compounds.
  • said branching agent is a halogenated metal compound of formula MX m , M being a metal of the groups IN or N, X a halogen represented by fluorine, chlorine, bromine or iodine and m an integer equal to 3 or 4.
  • said branching agent is titanium tetrachloride, tin tetrachloride or phosphorus trichloride.
  • said branching agent is a halogenated organometallic compound of formula R n M'X 4 - n , being an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon group, M 'a metal from groups IN or V , X a halogen represented by fluorine, chlorine, bromine or iodine and n an integer ranging from 1 to 3.
  • the branching agent according to the invention can be used, following the polymerization, according to a mass ratio (branching agent / neodymium salt) ranging for example from 2 to 20.
  • the synthetic polyisoprenes according to the invention are obtained, following said hopolymerization and prior to the addition of said branching agent, by the addition of an additional quantity of said catalytic system.
  • the applicant has also surprisingly discovered that if one proceeds to said homopolymerization of isoprene by means of said catalytic system in said polymerization solvent or in bulk and if, following to this polymerization, the polymerization medium is reacted with said branching agent, then a polyisoprene is obtained with a high rate of cis-1,4 linkages which is very branched, like natural rubber, because '' it satisfies the following relation: (i) Cotan ⁇ ⁇ 0.3761.
  • ⁇ inh + 0.15 where cotan ⁇ is the cotangent of the angle of loss of a sample of said polyisoprene, measured at 130 ° C by means of an apparatus with the commercial name "RPA2000", said sample being stressed in shear at 10% deformation and at a stress frequency of 0.035 Hz (see Annex 2 to this description), and where ⁇ n is the intrinsic viscosity of said polyisoprene, measured in toluene at 25 ° C and at a concentration of said polyisoprene in toluene of 0.1 g / dl (see appendix 3 of this description).
  • the synthetic polyisoprenes according to the invention are characterized by a cotan value ⁇ which is much higher than that of known synthetic polyisoprenes, this for a given inherent viscosity, it follows that the polyisoprenes according to invention are significantly more branched than known synthetic polyisoprenes.
  • the branched polyisoprenes according to the invention satisfy the relationship: (ii) Cotan ⁇ ⁇ 0.3761. ⁇ inh + 0.60.
  • these branched polyisoprenes satisfy the relationship: (iii) Cotan ⁇ ⁇ 0.3761. ⁇ inh + 1.0.
  • the polyisoprenes according to the invention have an inherent viscosity ⁇ i nh , measured at 0.1 g / dl in toluene according to annex 3 attached, which is equal to or greater than 4 dl / g and, even more advantageously , which is equal to or greater than 4.5 dl / g, like the synthetic polyisoprenes commercially available with the highest inherent viscosities.
  • a molar ratio (alkylating agent / rare earth salt) is used in the catalytic system which has a value ranging from 1 to 7 and, even more advantageously , ranging from 1 to 5, so that the polyisoprene obtained according to the invention has a cis-1,4 linkage rate, measured according to the assay technique by infrared means (see section 4 for the description of this technique), which either equal to or greater than 98.0% and, advantageously, which is strictly greater than 98.5%.
  • said polymerization reaction of isoprene is carried out at a temperature below 0 ° C., so that said polyisoprene has a rate of cis-1,4 sequences, measured according to the technique of * metering by infrared means, which is strictly greater than 99.0%.
  • said polymerization reaction of isoprene is carried out at a temperature less than or equal to -10 ° C., so that said polyisoprene has a level of cis-1,4 sequences, measured using the infrared assay technique, which is equal to or greater than 99.3%.
  • cis-1,4 chain rate values are very close to the value of 100% which characterizes natural rubber.
  • the cis-1,4 chain rate domain measured according to the present invention takes account of measurements established by means of the infrared assay technique after a calibration of the polyisoprene samples carried out by 13 C NMR analysis (at uncertainty measurement near plus or minus 0.1% which is inherent in said technique). The precision of these cis-1,4 chain rate values is thus notably increased, compared to that of the rates which have been mentioned in the prior art to date.
  • conjugated diene monomer which can be used to "preform" the catalytic system according to the invention, mention may be made of 1, 3-butadiene, preferably.
  • 2-methyl 1, 3-butadiene or isoprene
  • the 2, 3-di (C1-C5 alkyl) 1, 3 -butadiene such as for example 2, 3 dimethyl-1, 3 - butadiene, 2, 3-diethyl-1, 3 -butadiene, 2-methyl 3-ethyl 1, 3 -butadiene, 2-methyl 3-isopropyl 1, 3-butadiene, phenyl 1, 3-butadiene, 1, 3-pentadiene, 2, 4-hexadiene, or any other conjugated diene having between 4 and 8 carbon atoms.
  • the molar ratio conjuggated diene monomer / rare earth salt
  • the rare earth salt consists of a non-hygroscopic powder having a slight tendency to agglomerate at room temperature.
  • the inert hydrocarbon solvent in which said rare earth salt is in suspension is an aliphatic or alicyclic solvent of low molecular weight, such as cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, or a mixture of these solvents.
  • the solvent used for the suspension of the rare earth salt is a mixture of an aliphatic solvent of high molecular weight comprising a paraffinic oil, for example petrolatum oil, and a low molecular weight solvent such as those mentioned above (for example methylcyclohexane).
  • a paraffinic oil for example petrolatum oil
  • a low molecular weight solvent such as those mentioned above (for example methylcyclohexane).
  • This suspension is produced by dispersive grinding of the rare earth salt in this paraffinic oil, so as to obtain a very fine and homogeneous suspension of the salt.
  • said catalytic system comprises said rare earth metal (s) at a concentration ranging from 0.01 mol / 1 to 0.06 mol / 1, preferably ranging from 0.015 mol / 1 to 0.025 mol .l.
  • a tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate] of the rare earth metal (s) is used as the salt in said catalytic system.
  • said rare earth salt is neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate].
  • alkylating agent which can be used in the catalytic system according to the invention, mention may be made of aluminum alkyls such as:
  • trialkylaluminiums for example triisobutylaluminium, or
  • this alkylating agent preferably consists of diisobutylaluminum hydride (called HDiBA in the remainder of this description).
  • HDiBA diisobutylaluminum hydride
  • CDEA diethyl aluminum chloride
  • the molar ratio (halogen donor / rare earth salt) can have a value ranging from 2.0 to 3.5 and preferably ranging from 2.6 to 3.0.
  • the process for preparing said catalytic system consists of:
  • Fig. 1 is a graph of the apparent stress curves F / S 0 (MPa) - deformation (%) relating to non-crosslinked test pieces which have been obtained according to the method described in annex 1 attached, paragraph II, and which are respectively constituted :
  • Fig. 2 is a graph of the apparent stress curves F / S 0 (MPa) -
  • Fig. 3 is a graph illustrating, for given inherent viscosity values (in dl / g), the respective cotangent values of the loss angle (cotan ⁇ ) corresponding to:
  • Fig. 4 is a schematic front view of the specimen geometry used to obtain the stress-strain curves of FIG. 1 and of FIG. 2
  • Fig. 5 is a schematic side view of the test tube of FIG. 4 in which the thickness of said test piece is particularly visible
  • Fig. 6 illustrates a front view of the application of the traction machine to said test piece
  • Fig. 7 also illustrates in side view the application of said traction machine on said test piece.
  • Nd 2 O 3 + 6 HC1 + 9 H 2 O ⁇ 2 NdCl 3 , 6H 2 O reaction is very exothermic.
  • the solution is brought to the boil with stirring for 30 minutes, to remove the excess hydrochloric acid.
  • the aqueous solution of NdCl 3 is clear and purple in color. There remains no insoluble product (Nd 2 O 3 ).
  • the pH of the solution measured at 25 ° C., is corrected by adding sodium hydroxide to 2 moles per liter.
  • the final pH is around 4.5.
  • the neodymium phosphate salt thus obtained is recovered by sedimentation and it is washed with a mixture of 45 liters of demineralized water and 15 liters of acetone for 15 minutes.
  • the phosphate salt of neodymium is then recovered by centrifugation.
  • the pH of "mother” waters is between 3 and 4 at 25 ° C. These "mother” waters are colorless and clear.
  • the qualitative analytical test for chlorides is almost negative (the reaction is: NaCl + AgNO (HNO 3 medium) -> AgCl ⁇ + NaNO 3 ).
  • the neodymium salt thus washed is dried in an oven at 60 ° C, under vacuum and with air flow for 72 hours.
  • Each of these systems comprises a neodymium phosphate salt as synthesized according to paragraph 1) above, which is in suspension in an inert low molecular weight hydrocarbon solvent (consisting of methylcyclohexane, "MCH" for short below).
  • MCH methylcyclohexane
  • neodymium salt in the powder state, is poured into a reactor previously cleaned of its impurities. This salt is then subjected to nitrogen sparging through the bottom of the reactor, for 15 min.
  • Butadiene is then introduced into the reactor (according to the salt / butadiene molar ratio of 1/50 or 1/30 mentioned in paragraph 2) a) above) at a temperature of 30 ° C, for the purpose of "preformation" of each catalytic system.
  • - Fourth step :
  • HDiBA is then introduced into the reactor as an alkylating agent for the neodymium salt, at a concentration of approximately 1 M in the MCH.
  • the duration of the alkylation is 30 min. and the temperature of the alkylation reaction is 30 ° C.
  • CDEA is then introduced into the reactor as a halogen donor, at a concentration of approximately 1 M in the MCH.
  • the temperature of the reaction medium is brought to 60 ° C.
  • a “preformation” (or aging) of the mixture thus obtained is then carried out while maintaining this temperature of 60 ° C. for a period of 2 hours.
  • 16 branched polyisoprenes A to P according to the present invention were prepared which were synthesized by means of catalytic systems and branching agents according to the invention, and, on the other hand, three linear polyisoprenes Q, R, S not in accordance with the present invention which have been synthesized by means of a catalytic system according to the invention but without the addition of branching agent.
  • branched polyisoprenes A, B, C, D, E, F, G, H, M, N, O, P and of the first linear polyisoprene Q a 250 ml “Steinie” bottle was used.
  • a 750 ml “Steinie” bottle was used (the tightness of the “Steinie” bottle is ensured by an assembly of "pierced joint-capsule” type allowing the injection of the catalytic system. using a syringe).
  • a stirred 100 liter reactor was used for the synthesis of branched polyisoprenes I, J, K, L and of the third linear polyisoprene T.
  • each polymerization reaction was carried out dynamically with stirring in a water tank or in a glycol tank (for a polymerization carried out at a temperature below 0 ° C.).
  • the polymerization reaction of isoprene was carried out using 10 g or 50 g of isoprene when the polymerization is carried out in said 250 ml or 750 ml “Steinie” bottle, respectively, or else 8,469 g of isoprene when the polymerization is carried out in said agitated reactor of 100 1.
  • cyclohexane is used as polymerization solvent whereas, for a temperature of polymerization below 0 ° C (tests D and E only), methylcyclohexane is used.
  • the mass ratio of polymerization solvent / monomer (S / M) under an inert nitrogen atmosphere is equal to 9, except for test R where this ratio is equal to 7 and for tests I, J, K, Where said ratio is between 10 and 20.
  • the catalytic base of neodymium was varied in these polymerization tests from 100 ⁇ mol to 1750 ⁇ mol per 100 g of monomer (amount of neodymium in ⁇ Mcm below).
  • a branching agent according to the invention consisting of titanium or tin tetrachloride
  • a mass ratio (branching agent / neodymium salt) of between 2 and 15.
  • the branching agent is used at a concentration of 0.2 mol / 1 in cyclohexane and, for the tests D, E, F and O, at 0.1 mol / 1 in methylcyclohexane (tests D and E) or in cyclohexane (tests F, O).
  • Acetylacetone (“acac” below) is used as a stopping agent and N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (6PPD for short) is used as a protective agent ("Acac / Nd "designating the mass ratio (acetylacetone / neodymium)).
  • the polymer solution obtained is then stripped with steam for 30 min> in the presence of calcium tamolate. Finally, the drying is carried out in an oven at 60 ° C under vacuum (200 mm Hg) with a slight stream of nitrogen for about 48 hours.
  • the concentration of TiCl 4 or SnCl 4 in the polymerization medium was 0.0935 mol / l.
  • this concentration of TiCl 4 or SnCl was 0.17 mol / l and 0.12 mol / l, respectively.
  • the inherent viscosity ⁇ mh at 0.1 g / dl in toluene (measured according to annex 3 attached), the Mooney viscosity ML (l + 4) at 100 ° C (measured according to standard ASTM D-1646), the molecular weight distribution by the SEC technique (measured according to annex 5 attached) and the rate of gel or insoluble on grid (measured according to annex 6 attached) characterize the macrostructure of each polyisoprene according to the invention.
  • the MIR technique (medium infrared) was used, as detailed in annex 4 attached. This technique made it possible to establish, with an uncertainty of 0.1%, the rates of cis-1,4 and 3,4.
  • the MIR technique is very precise for determining the rate of units 3,4, because it uses polyisoprene samples having been previously calibrated for the 13 C NMR analysis.
  • Table 3 compares the characteristics of macrostructure and microstructure: - of said synthetic polyisoprenes branched IR A to IR P according to the invention
  • linear synthetic polyisoprenes IR Q to IR S not in accordance with the invention obtained by means of a catalytic system of the invention but without branching agent
  • linear synthetic polyisoprenes IR1 to IR 6 commercially available :
  • - IR 1 marketed by Nizhnekamsk under the name “SKI3S” or "IR 6596”
  • - IR 2 marketed by Nippon Zeon under the name "IR 2200L”
  • JSR 2200 Japan Synthetic Rubber
  • non-crosslinked test pieces 1 were prepared, respectively consisting of: - three synthetic branched polyisoprenes IR A, IR D and IR E according to the invention, two linear synthetic polyisoprenes IR R and IR S not in accordance with l invention (but obtained by a catalytic system according to the invention), six synthetic polyisoprenes IR 1 to IR 6 commercially available, and two natural rubbers NR1 and NR2 with the common name "TSR20”. “Raw” tensile tests were carried out on these uncrosslinked test pieces 1.
  • FIG. 1 illustrates the results obtained in the form of apparent stress curves F / S 0 (MPa) as a function of the deformation (%).
  • Fig. 1 shows that the branched polyisoprenes according to the invention IR A, IR D and IR E each have, for a relative elongation ⁇ of 150% applied to the dumbbell-shaped test piece which consists of the corresponding polyisoprene, an apparent stress F / S 0 which is, on the one hand, much superior to those of “commercial” polyisoprenes IR 1 to IR 6 and to those of linear polyisoprenes not in accordance with the invention IR R and IR S, and which is, on the other hand share, close to those of the known natural rubbers NR1 and NR2.
  • these branched polyisoprenes according to the invention IR A, IR D and IR E have an apparent stress F / S 0 greater than 0.4 MPa, for this relative elongation of 150%. It will be noted that the apparent stress F / S 0 of the polyisoprene IR E according to the invention is substantially equal to 0.5 MPa for this relative elongation, and that that of the polyisoprene IR D according to the invention is greater than 0.6 MPa for this same relative elongation.
  • Fig. 1 shows that the non-crosslinked force-elongation curve of these polyisoprenes according to the invention IR A, IR D and IR E is relatively close to the corresponding curves of natural rubber comius.
  • Non-crosslinked rubber compositions A to F were prepared, the elastomeric matrices of which are respectively made of said IR A to IR F polyisoprenes according to the invention, as well as a reference non-crosslinked rubber composition T incorporating only natural rubber NR1 of denomination "TSR20" as an elastomeric matrix, with the aim of carrying out "raw” tensile tests of test pieces 1 (shown diagrammatically in FIGS. 4 and 5) which consist respectively of these compositions A to F and T.
  • this apparent stress may even be greater than 2.0 MPa and even greater than 3.0 MPa, for this relative elongation of 400%.
  • this apparent stress may even be greater than 1.7 MPa for this relative elongation of 300%.
  • each of these samples was dynamically stressed in shear at 10% deformation and at a stress frequency of 0.035 Hz (see annex 2 of this description for the details of the conditions of these stresses).
  • FIG. 3 The cotangent loss angle measurements as a function of the inherent viscosity, carried out in accordance with appendices 2 and 3, are illustrated in FIG. 3.
  • the synthetic polyisoprenes IR B to IR P according to the invention for an inherent viscosity ⁇ j nh varying substantially from 2.5 dl / g to 5.5 dl / g, are characterized in that they have a value of cotan ⁇ which is equal to or greater than 0.3761. ⁇ i n + 0.15.
  • these polyisoprenes according to the invention can have a wide range of inherent viscosities, which can in particular be of the same order as those of the most viscous "commercial" synthetic polyisoprenes, ie close to 5 dl / g. ANNEX 1
  • Each 2.5 mm thick polyisoprene plate E is formed in a mold by pressure molding, between two polyester sheets, for 10 minutes at 110 ° C.
  • Each plate thus formed is kept under pressure for cooling for a period of 16 hours, then it is extracted from the mold at the end of these 16 hours.
  • the cutting is carried out in such a way that the longitudinal direction L of the test piece 1 is parallel to the direction of the calendering.
  • Each tensile test consists in subjecting a test piece 1 to constant speed traction and recording the evolution of the tensile force as a function of the displacement of a movable jaw of a traction machine 2 of the name "INSTRON 4501".
  • This machine 2 is equipped with a force sensor and a means for measuring the displacement of this movable jaw.
  • Each test piece 1 is held in its widest part under a clamping pressure P equal to 2 bar (see Fig. 5).
  • Each tensile test is carried out at room temperature, in a laboratory conditioned at 23 ° C and at 50% humidity.
  • the constant speed of movement of the movable jaw is 1000 mm / minute.
  • the variations in the tensile force and the displacement of the movable jaw are recorded during each test.
  • test pieces consisting of compositions based on synthetic polyisoprenes according to the invention or natural rubber:
  • the rubber composition intended to constitute each plate contains, per 100 g of synthetic polyisoprene or natural rubber:
  • This sheet is pressure molded in a mold for 10 minutes at 110 ° C between two polyester sheets, then extracted from the mold and finally cooled in the open air. A 2.5 mm thick plate is thus obtained. 2. Packaging of the plates obtained:
  • each plate is stored in an ambient atmosphere for a duration at least equal to 5 hours and not to exceed 8 days.
  • APPENDIX 2 Dynamic shear properties of the polyisoprenes obtained.
  • the device used is marketed by the company Alpha Technologies under the name “RPA2000” ("Rubber Process Analyzer”). It allows the measurement of the dynamic properties of elastomers and of the rubber compositions incorporating them.
  • the mass of polyisoprene sample is 4.5 +/- 0.5 grams.
  • the protection of the “RPA2000” trays is ensured by the use of interlayer films which are obtained from a roll of “Nylon® Dartek f0143” film and which are placed between these trays and the sample.
  • the sample is preheated for three minutes at 130 ° C in the thermally stabilized "RPA" chamber, before carrying out 10 cycles of dynamic stress at 0.035 Herz, 10% deformation at 130 ° C.
  • the calculation of the results is an average over the last five cycles.
  • ANNEX 3 Determination of the inherent viscosity of the polyisoprenes obtained.
  • the inherent viscosity is determined by measuring the flow time t of the polyisoprene solution and the flow time t 0 of toluene in a capillary tube. The method is broken down into 3 main steps:
  • step 1 preparation of the measurement solution at 0.1 g / dl in toluene
  • step 2 measurement of the flow times t of the polyisoprene solution and t 0 of toluene at 25 ° C. in a “Ubbelohde” tube;
  • step 3 calculation of the inherent viscosity.
  • the bottle is placed on a shaker for 90 min. (or even more if the polyisoprene is not dissolved).
  • - 1 tank with a thermostatically controlled bath at 25 ° C ⁇ 0.1 ° C provided with a cooling system with running water.
  • the tank is filled with VA of running water and VA of demineralized water.
  • C concentration of the toluene polyisoprene solution in g / dl
  • t flow time of the toluene polyisoprene solution in hundredths of a min .
  • t 0 toluene flow time in hundredths of a min .
  • Tji nh inherent viscosity expressed in dl / g.
  • APPENDIX 4 Determination of the microstructure of the polyisoprenes obtained.
  • This MIR technique is calibrated by means of samples as prepared in paragraph 1) above.
  • samples to be analyzed according to this MIR technique a polyisoprene solution at 10 g / l exactly in CC1 4 is used , which is analyzed using a KBr cell of 0.2 mm thick.
  • the band corresponding to the symmetrical deformation vibrations of the methyl groupings ( ⁇ CH 3 ) is a complex band which integrates the three conformations.
  • the absorption corresponding to ⁇ CH 3 of the 1-4 trans conformation is maximum around 1385 cm "1 ; it is - a shoulder of this band.
  • the bands of 3-4 and 1-4 cis are integrated according to the tangential surface mode.
  • the maximum absorption of 1-4 trans is located at the shoulder of the intense band of ⁇ CH 3 .
  • the most suitable method in this case is the measurement of the strip height with the tangent of the des CH strip as the base line.
  • Dx value of the integration of the band corresponding to the motif X
  • X rate of motif X in the gum (determined by 13 C NMR)
  • APPENDIX 5 Determination of the molecular mass distribution of the elastomers obtained by the size exclusion chromatography (SEC) technique.
  • Size exclusion chromatography makes it possible to physically separate the macromolecules according to their size in the swollen state on columns filled with porous stationary phase.
  • the macromolecules are separated by their hydrodynamic volume, the largest being eluted first.
  • the apparatus used is a “WATERS ALLIANCE” chromatograph.
  • the elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate of 0.7 ml / min, the system temperature of 35 ° C and the analysis time of 90 min.
  • a set of four columns is used, with the trade names "STYRAGEL HMW6E", “STYRAGEL HMW7" and two "STYRAGEL
  • the injected volume of the polymer sample solution is 100 ⁇ l.
  • the detector is a "WATERS 2140" differential refractometer and the operating software for the chromatographic data is the "WATERS MILLENIUM” system.
  • APPENDIX 6 Determination of the insoluble rate on a polyisoprene grid.
  • This method makes it possible to determine the insoluble rate on a grid of polymers for values greater than 0.3%. It applies to all polymers whose inherent viscosity (in toluene at 25 ° C and 0.1 g / dl) is less than 5.5 dl / g.
  • a known quantity of polymer is stirred at room temperature in toluene under determined conditions and the insoluble material is filtered through a metal filter, dried and then weighed.
  • Vacuum oven for drying set at 100 ° C
  • the insoluble level T expressed in%, is given by the formula:
  • the polymer remains stuck to the walls of the Steinie bottle; it is therefore essential to peel it off using a spatula and place it on the metal filter.

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Abstract

The invention relates to synthetic branched polyisoprenes having a macrostructure and a microstructure which are very similar to those of natural rubber. According to one aspect of the invention, said polyisoprenes have an apparent stress F/S0 which is equal to or greater than 0.4 MPa for an elongation alpha of 150 % which is applied to a dumb-bell-shaped test piece containing cross-linkable polyisoprene. According to another aspect of the invention, said polyisoprenes satisfy relation (i) Cotan delta = 0.3761. eta inh + 0.15, wherein: cotan delta is the cotangent of the loss angle of a sample of the polyisoprene, which is measured at 130 DEG C using a device with the trade name RPA2000, said sample being shear stressed at 10 % of deformation and at a stress frequency of 0.035 Hz; and eta inh is the inherent viscosity of the polyisoprene, which is measured in toluene at 25 DEG C and with a 0.1 g/dl concentration of polyisoprene in the toluene.

Description

Polyisoprènes ramifiés de synthèse et leur procédé d'obtention : Synthetic branched polyisoprenes and their process for obtaining:
La présente invention concerne des polyisoprènes de synthèse ramifiés présentant des caractéristiques de macrostructure et de microstructure très proches de celles du caoutchouc naturel, et un procédé de synthèse de ces polyisoprènes. Ces polyisoprènes de synthèse sont avantageusement utilisables dans des compositions de caoutchouc pour pneumatiques, en remplacement du caoutchouc naturel.The present invention relates to branched synthetic polyisoprenes having macrostructure and microstructure characteristics very close to those of natural rubber, and to a process for the synthesis of these polyisoprenes. These synthetic polyisoprenes can advantageously be used in rubber compositions for tires, replacing natural rubber.
Le caoutchouc naturel (encore appelé « polyisoprène naturel ») est encore largement utilisé dans les compositions de caoutchouc pour pneumatiques, malgré les progrès réalisés ces dernières amiées dans l'obtention de polyisoprènes de synthèse susceptibles de remplacer en partie le caoutchouc naturel à certains emplacements des pneumatiques.Natural rubber (also called “natural polyisoprene”) is still widely used in rubber compositions for tires, despite the progress made in recent years in obtaining synthetic polyisoprenes capable of partially replacing natural rubber in certain locations of the tires.
Le caoutchouc naturel étant notamment caractérisé à l'état pur par un taux d'enchaînements cis-1,4 égal à 100 %, on a cherché à synthétiser des polyisoprènes présentant une valeur de ce taux qui soit aussi proche que possible de 100 %. L'avancée la plus significative dans ce domaine est décrite dans le document de brevet international WO-A-02/38635 au nom des demanderesses, qui présente un système catalytique de type « préformé » à base d'au moins:Natural rubber being in particular characterized in the pure state by a rate of cis-1,4 chains equal to 100%, attempts have been made to synthesize polyisoprenes having a value of this rate which is as close as possible to 100%. The most significant advance in this field is described in the international patent document WO-A-02/38635 in the name of the applicants, which presents a catalytic system of “preformed” type based on at least:
- un monomère diène conjugué,- a conjugated diene monomer,
- un sel d'un ou de plusieurs métaux de terre rare (métaux ayant un numéro atomique compris entre 57 et 71 dans le tableau périodique des éléments de Mendeleev) d'un acide phosphorique organique, ledit sel étant en suspension dans au moins un solvant hydrocarboné inerte, saturé et de type aliphatique ou alicyclique,- a salt of one or more rare earth metals (metals having an atomic number between 57 and 71 in the periodic table of the elements of Mendeleev) of an organic phosphoric acid, said salt being in suspension in at least one solvent inert, saturated, aliphatic or alicyclic hydrocarbon,
- un agent d'alkylation constitué d'un alkylaluminium de formule A1R ou HA1R2, le rapport molaire (agent d'alkylation / sel de terre rare) présentant une valeur allant de 1 à 5, et - un donneur d'halogène constitué d'un halogénure d' alkylaluminium.- an alkylating agent consisting of an aluminum alkyl of formula A1R or HA1R 2 , the molar ratio (alkylating agent / rare earth salt) having a value ranging from 1 to 5, and - a halogen donor consisting of 'an aluminum alkyl halide.
Ce système catalytique permet de polymériser l'isoprène avec une activité satisfaisante à des températures de polymérisation qui sont inférieures ou égales à 5° C, et d'obtenir à ces basses températures des polyisoprènes dont les taux d'enchaînements cis-1,4, mesurés à la foisThis catalytic system makes it possible to polymerize isoprene with satisfactory activity at polymerization temperatures which are less than or equal to 5 ° C., and to obtain at these low temperatures polyisoprenes, the cis-1,4 linkage rates, measured at once
- selon la technique de résonance magnétique nucléaire du carbone 13 et selon la technique de dosage par moyen infrarouge, sont strictement supérieurs à 99,0 %. Le caoutchouc naturel est également caractérisé en ce qu'il présente à l'état non- according to the technique of nuclear magnetic resonance of carbon 13 and according to the technique of metering by infrared means, are strictly greater than 99.0%. Natural rubber is also characterized in that it presents in the non-
^réticulé (i.e. à l'état « cru », antérieurement à toute cuisson) une courbe force-allongement très ^ cross-linked (ie in the "raw" state, prior to any cooking) a very strong force-elongation curve
« redressée » par rapport à celles des polyisoprènes de synthèse connus à ce jour (i.e. les"Straightened" compared to those of synthetic polyisoprenes known to date (i.e.
"pentes respectives des tangentes à cette courbe pour des allongements relatifs donnés sont beaucoup plus élevées pour le caoutchouc naturel, par exemple à des allongements relatifs de " respective slopes of the tangents to this curve for given relative elongations are much higher for natural rubber, for example at relative elongations of
300 % et 400 %), ce qui se traduit par le fait que le caoutchouc naturel cristallise beaucoup plus à l'état non réticulé que les polyisoprènes de synthèse, sous l'effet d'une tension qui lui est appliquée.300% and 400%), which results in the fact that natural rubber crystallizes much more in the non-crosslinked state than synthetic polyisoprenes, under the effect of a tension which is applied to it.
Il résulte notamment de cette cristallisation insuffisante sous tension des polyisoprènes de synthèse que les propriétés mécaniques des compositions de caoutchouc les incorporant présentent parfois une forte déchéance lors de leur mise en œuvre, ce qui ne rend pas ces compositions adaptées pour remplacer celles à base de caoutchouc naturel, à l'ensemble des postes de fabrication d'un pneumatique.It results in particular from this insufficient crystallization under tension of the synthetic polyisoprenes that the mechanical properties of the rubber compositions incorporating them sometimes exhibit a strong decline during their implementation, which does not make these compositions suitable for replacing those based on rubber natural, at all tire manufacturing stations.
Le caoutchouc naturel se différencie en outre des polyisoprènes de synthèse connus à ce jour par son degré de ramification ou de « branchement » à l'état non réticulé, qui est très élevé dans le cas du caoutchouc naturel et qui est au contraire relativement réduit dans le cas des polyisoprènes de synthèse.Natural rubber also differs from synthetic polyisoprenes known to date by its degree of branching or “branching” in the non-crosslinked state, which is very high in the case of natural rubber and which is on the contrary relatively reduced in the case of synthetic polyisoprenes.
Un inconvénient majeur des polyisoprènes de synthèse connus à ce jour est donc qu'ils ne présentent pas, à l'état non réticulé, les caractéristiques précitées de cristallisation sous tension et de ramification qui caractérisent notamment le caoutchouc naturel.A major drawback of synthetic polyisoprenes known to date is therefore that they do not exhibit, in the non-crosslinked state, the aforementioned characteristics of stress crystallization and branching which characterize in particular natural rubber.
Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient, et il est atteint en ce que les demanderesses viennent de découvrir d'une manière surprenante que si l'on procède à une homopolymérisation d'isoprène dans un solvant de polymérisation hydrocarboné inerte ou en masse, au moyen d'un système catalytique « préformé » à base d'au moins:The object of the present invention is to remedy this drawback, and it is achieved in that the applicants have discovered, surprisingly, that if homopolymerization of isoprene is carried out in an inert hydrocarbon polymerization solvent or in mass, by means of a “preformed” catalytic system based on at least:
- un monomère diène conjugué,- a conjugated diene monomer,
- un sel d'un ou plusieurs métaux de terre rare d'un acide phosphorique organique, ledit sel étant en suspension dans au moins un solvant hydrocarboné inerte et saturé de type aliphatique ou alicyclique qui est compris dans ledit système catalytique, - un agent d'alkylation constitué d'un alkylaluminium de formule A1R3 ou HA1R2, et- a salt of one or more rare earth metals of an organic phosphoric acid, said salt being in suspension in at least one inert and saturated hydrocarbon solvent of aliphatic or alicyclic type which is included in said catalytic system, - an agent of alkylation consisting of an aluminum alkyl of formula A1R 3 or HA1R 2 , and
- un donneur d'halogène constitué d'un halogénure d' alkylaluminium, et si, suite à ladite homopolymérisation, l'on fait réagir par un mécanisme cationique .ledit système catalytique avec au moins un agent ramifiant comprenant un acide de Lewis organique ou non, alors on obtient un polyisoprène à fort taux d'enchaînements cis-1,4 et pratiquement exempt de gel qui présente une contrainte apparente F/S0 égale ou supérieure à 0,4 MPa pour un allongement relatif α de 150 %, appliqué à une éprouvette en forme d'haltère qui est constituée du polyisoprène réticulable (i.e. « à cru ») et qui est successivement obtenue par : formage d'une plaque d'épaisseur E = 2,5 mm constituée dudit polyisoprène par moulage sous pression pendant 10 min. à 110° C dans un moule entre deux feuilles de polyester, - refroidissement sous pression de la plaque ainsi formée pendant une durée de 16 heures, extraction dudit moule de la plaque ainsi formée et refroidie au terme de ladite durée, - découpage de ladite éprouvette dans la plaque ainsi extraite, de telle sorte que ladite éprouvette comporte deux extrémités reliées entre elles par une tige d'épaisseur E = 2,5 mm, de longueur L = 26 mm et de largeur W = 6 mm, cette éprouvette étant ensuite soumise, au plus tard 1 heure après ladite extraction, à une traction à une température de 23° C et à un taux d'humidité de l'air de 50 %, par déplacement à la vitesse constante de 100 mm/min. d'un mors mobile d'une machine de traction de dénomination commerciale « INSTRON 4501 » par rapport à un mors fixe de ladite machine, lesdits mors enserrant respectivement lesdites extrémités avec une même pression de serrage de 2 bars, avec : α (%) = 100 x D / L (D étant le déplacement mesuré dudit mors mobile en mm), et F/S0 (MPa) = force de traction F/ section initiale S0 (W.E en mm2) de l'éprouvette. On se reportera à l'annexe 1 jointe, paragraphe II, pour les conditions précises d'obtention de cette contrainte apparente en fonction de la déformation.- a halogen donor consisting of an alkylaluminum halide, and if, following said homopolymerization, it is reacted by a cationic mechanism. Said catalytic system with at least one branching agent comprising an organic Lewis acid or not, then a polyisoprene is obtained with a high rate of cis-1 linkages , 4 and practically free from gel which has an apparent stress F / S 0 equal to or greater than 0.4 MPa for a relative elongation α of 150%, applied to a dumbbell-shaped test piece which consists of crosslinkable polyisoprene (ie "Raw") and which is successively obtained by: forming a plate of thickness E = 2.5 mm made of said polyisoprene by pressure molding for 10 min. at 110 ° C. in a mold between two polyester sheets, - cooling under pressure of the plate thus formed for a period of 16 hours, extraction of said mold from the plate thus formed and cooled at the end of said period, - cutting of said test piece in the plate thus extracted, so that said test piece has two ends connected to each other by a rod of thickness E = 2.5 mm, of length L = 26 mm and of width W = 6 mm, this test piece then being subjected , at the latest 1 hour after said extraction, at a traction at a temperature of 23 ° C and at an air humidity level of 50%, by displacement at a constant speed of 100 mm / min. a movable jaw of a traction machine with the commercial name "INSTRON 4501" relative to a fixed jaw of said machine, said jaws respectively enclosing said ends with the same clamping pressure of 2 bars, with: α (%) = 100 x D / L (D being the measured displacement of said movable jaw in mm), and F / S 0 (MPa) = tensile force F / initial section S 0 (WE in mm 2 ) of the test piece. Reference is made to the attached annex 1, paragraph II, for the precise conditions for obtaining this apparent stress as a function of the deformation.
On notera que les polyisoprènes selon l'invention ainsi obtenus présentent une courbe force-allongement à l'état non réticulé qui est caractérisée par une valeur de contrainte apparente F/S0 très supérieure à celle des polyisoprènes de synthèse connus, pour desIt will be noted that the polyisoprenes according to the invention thus obtained have a force-elongation curve in the non-crosslinked state which is characterized by an apparent stress value F / S 0 much higher than that of known synthetic polyisoprenes, for
~ allongements donnés, et qui est relativement proche des courbes force-allongement à l'état non réticulé des caoutchoucs naturels connus. Ce « redressement » à l'état non réticulé de la courbe force-allongement témoigne d'une aptitude accrue des polyisoprènes selon l'invention à cristalliser sous tension, par rapport aux polyisoprènes de synthèse connus.~ given elongations, and which is relatively close to the force-elongation curves in the uncrosslinked state of known natural rubbers. This “straightening” in the uncrosslinked state of the force-elongation curve attests to an increased ability of the polyisoprenes according to the invention to crystallize under tension, compared with known synthetic polyisoprenes.
Avantageusement, ladite contrainte apparente F/S0 des polyisoprènes selon l'invention est égale ou supérieure à 0,5 MPa pour ledit allongement relatif α de 150 % et, à titre encore plus avantageux, elle est égale ou supérieure à 0,6 MPa pour ce même allongement relatif.Advantageously, said apparent stress F / S 0 of the polyisoprenes according to the invention is equal to or greater than 0.5 MPa for said relative elongation α of 150% and, even more advantageously, it is equal to or greater than 0.6 MPa for this same relative elongation.
On notera que ces dernières valeurs de contrainte apparente à 150 % d'allongement relatif confèrent aux polyisoprènes de synthèse selon l'invention des courbes force- allongement à l'état non réticulé qui sont extrêmement proches des courbes force-allongement à l'état non réticulé des caoutchoucs naturels connus. Il en résulte que ces polyisoprènes cristallisent sous tension pratiquement de la même manière que les caoutchouc naturels.It will be noted that these latter values of apparent stress at 150% relative elongation give the synthetic polyisoprenes according to the invention force-elongation curves in the non-crosslinked state which are extremely close to the force-elongation curves in the non-crosslinked state. crosslinked from known natural rubbers. As a result, these polyisoprenes crystallize under tension in much the same way as natural rubber.
De préférence, ces polyisoprènes de synthèse selon l'invention sont obtenus en réalisant ladite homopolymérisation à une température comprise entre -55° C et 55° C. Egalement à titre préférentiel, on utilise pour cette homopolymérisation un rapportPreferably, these synthetic polyisoprenes according to the invention are obtained by carrying out said homopolymerization at a temperature of between -55 ° C and 55 ° C. Also for preference, a ratio is used for this homopolymerization
(solvant de polymérisation / monomère isoprène) qui est compris entre 5 et 20.(polymerization solvent / isoprene monomer) which is between 5 and 20.
De préférence, ledit agent ramifiant appartient au groupe constitué par les composés métalliques halogènes et les composés organométalliques halogènes. Selon un exemple préférentiel de réalisation de l'invention, ledit agent ramifiant est un composé métallique halogène de formule MXm, M étant un métal des groupes IN ou N, X un halogène représenté par le fluor, le chlore, le brome ou l'iode et m un entier égal à 3 ou 4.Preferably, said branching agent belongs to the group consisting of halogenated metal compounds and halogenated organometallic compounds. According to a preferred embodiment of the invention, said branching agent is a halogenated metal compound of formula MX m , M being a metal of the groups IN or N, X a halogen represented by fluorine, chlorine, bromine or iodine and m an integer equal to 3 or 4.
A titre encore plus préférentiel pour cet exemple préférentiel, ledit agent ramifiant est le tétrachlorure de titane, le tétrachlorure d'étain ou le trichlorure de phosphore. Selon un autre exemple préférentiel de réalisation de l'invention, ledit agent ramifiant est un composé organométallique halogène de formule RnM'X4-n, étant un groupe hydrocarboné aliphatique, alicyclique ou aromatique, M' un métal des groupes IN ou V, X un halogène représenté par le fluor, le chlore, le brome ou l'iode et n un entier allant de 1 à 3.Even more preferably for this preferred example, said branching agent is titanium tetrachloride, tin tetrachloride or phosphorus trichloride. According to another preferred embodiment of the invention, said branching agent is a halogenated organometallic compound of formula R n M'X 4 - n , being an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon group, M 'a metal from groups IN or V , X a halogen represented by fluorine, chlorine, bromine or iodine and n an integer ranging from 1 to 3.
On notera que l'agent ramifiant selon l'invention peut être utilisé, suite à la polymérisation, selon un rapport massique (agent ramifiant/ sel de néodyme) allant par exemple de 2 à 20. Selon une variante de réalisation de l'invention, les polyisoprènes de synthèse selon l'invention sont obtenus, suite à ladite hopolymérisation et antérieurement à l'ajout dudit agent ramifiant, par l'ajout d'une quantité supplémentaire dudit système catalytique. Conformément à cette variante de réalisation, l'on peut par exemple faire varier la quantité de métal de terre rare de 200 μmol à 600 μmol pour 100 g de monomère isoprène pour réaliser l' homopolymérisation puis, lors de l'ajout supplémentaire du système catalytique, faire varier la quantité de métal de terre rare ajoutée de 500 μmol à 100 μmol pour 100 g dudit monomère. Dans le cas où la totalité du système catalytique est introduite en vue de l'homopolymérisation, on peut par exemple faire varier la quantité de métal de terre rare de 500 μmol à 2500 μmol pour 100 g dudit monomère.It will be noted that the branching agent according to the invention can be used, following the polymerization, according to a mass ratio (branching agent / neodymium salt) ranging for example from 2 to 20. According to an alternative embodiment of the invention, the synthetic polyisoprenes according to the invention are obtained, following said hopolymerization and prior to the addition of said branching agent, by the addition of an additional quantity of said catalytic system. In accordance with this alternative embodiment, it is possible, for example, to vary the quantity of rare earth metal from 200 μmol to 600 μmol per 100 g of isoprene monomer to carry out the homopolymerization then, during the additional addition of the catalytic system , varying the quantity of rare earth metal added from 500 μmol to 100 μmol per 100 g of said monomer. In the case where the entire catalytic system is introduced for the purpose of homopolymerization, it is possible, for example, to vary the quantity of rare earth metal from 500 μmol to 2500 μmol per 100 g of said monomer.
Selon un autre aspect de la présente invention, la demanderesse a par ailleurs découvert d'une manière surprenante que si l'on procède à ladite homopolymérisation de l'isoprène au moyen dudit système catalytique dans ledit solvant de polymérisation ou en masse et si, suite à cette polymérisation, l'on fait réagir le milieu de polymérisation avec ledit agent ramifiant, alors on obtient un polyisoprène à fort taux d'enchaînements cis-1,4 qui est très ramifié, à l'instar du caoutchouc naturel, du fait qu'il satisfait à la relation suivante : (i) Cotan δ ≥ 0,3761. ηinh + 0,15 , où cotan δ est la cotangente de l'angle de pertes d'un échantillon dudit polyisoprène, mesurée à 130° C au moyen d'un appareil de dénomination commerciale « RPA2000 », ledit échantillon étant sollicité en cisaillement à 10 % de déformation et à une fréquence de sollicitations de 0,035 Hz (voir annexe 2 de la présente description), et où ηιn est la viscosité inliérente dudit polyisoprène, mesurée dans le toluène à 25° C et à une concentration dudit polyisoprène dans le toluène de 0,1 g/dl (voir annexe 3 de la présente description).According to another aspect of the present invention, the applicant has also surprisingly discovered that if one proceeds to said homopolymerization of isoprene by means of said catalytic system in said polymerization solvent or in bulk and if, following to this polymerization, the polymerization medium is reacted with said branching agent, then a polyisoprene is obtained with a high rate of cis-1,4 linkages which is very branched, like natural rubber, because '' it satisfies the following relation: (i) Cotan δ ≥ 0.3761. η inh + 0.15, where cotan δ is the cotangent of the angle of loss of a sample of said polyisoprene, measured at 130 ° C by means of an apparatus with the commercial name "RPA2000", said sample being stressed in shear at 10% deformation and at a stress frequency of 0.035 Hz (see Annex 2 to this description), and where ηι n is the intrinsic viscosity of said polyisoprene, measured in toluene at 25 ° C and at a concentration of said polyisoprene in toluene of 0.1 g / dl (see appendix 3 of this description).
La relation (i), établie à partir de la variation des modules G' et G" en fonction de la fréquence imposée, rend compte de propriétés dynamiques en cisaillement du polyisoprène selon l'invention, cotan δ représentant le rapport de modules G'/G", où G' est le module réel, encore appelé élastique ou en phase, et où G' ' est le module imaginaire, encore appelé module »de pertes ou en quadrature (cotan δ représente un indice de viscoélasticité du polyisoprène).The relation (i), established from the variation of the modules G 'and G "as a function of the imposed frequency, accounts for dynamic shear properties of the polyisoprene according to the invention, cotan δ representing the ratio of modules G' / G ", where G 'is the real modulus, also called elastic or in phase, and where G '' is the imaginary module, also called loss or quadrature module (cotan δ represents an index of viscoelasticity of polyisoprene).
On notera que cette relation (i) permet de relier les propriétés rhéologiques du polyisoprène à sa macrostructure et en particulier à son degré de ramification, lequel, pour une viscosité inliérente donnée, est apprécié par la valeur de cotan δ. En effet, on sait qu'un élastomère est d'autant plus ramifié ou « branché » que cette valeur de cotan δ est plus élevée, pour une valeur donnée de sa viscosité inhérente η;n .It will be noted that this relation (i) makes it possible to relate the rheological properties of polyisoprene to its macrostructure and in particular to its degree of branching, which, for a given intrinsic viscosity, is appreciated by the value of cotan δ. Indeed, we know that an elastomer is all the more branched or "connected" that this value of cotan δ is higher, for a given value of its inherent viscosity η; n .
Comme on a pu vérifier que les polyisoprènes de synthèse selon l'invention sont caractérisés par une valeur de cotan δ qui est très supérieure à celle des polyisoprènes de synthèse connus, cela pour une viscosité inhérente donnée, il en résulte que les polyisoprènes selon l'invention sont notablement plus ramifiés que les polyisoprènes de synthèse connus. Avantageusement, les polyisoprènes ramifiés selon l'invention satisfont à la relation : (ii) Cotan δ ≥ 0,3761. ηinh + 0,60.As it has been possible to verify that the synthetic polyisoprenes according to the invention are characterized by a cotan value δ which is much higher than that of known synthetic polyisoprenes, this for a given inherent viscosity, it follows that the polyisoprenes according to invention are significantly more branched than known synthetic polyisoprenes. Advantageously, the branched polyisoprenes according to the invention satisfy the relationship: (ii) Cotan δ ≥ 0.3761. η inh + 0.60.
A titre encore plus avantageux, ces polyisoprènes ramifiés satisfont à la relation : (iii) Cotan δ ≥ 0,3761. ηinh + 1,0 .Even more advantageously, these branched polyisoprenes satisfy the relationship: (iii) Cotan δ ≥ 0.3761. η inh + 1.0.
Avantageusement, les polyisoprènes selon l'invention présentent une viscosité inhérente ηinh, mesurée à 0,1 g/dl dans le toluène selon l'annexe 3 jointe, qui est égale ou supérieure à 4 dl/g et, à titre encore plus avantageux, qui est égale ou supérieure à 4,5 dl/g, à l'instar des polyisoprènes de synthèse disponibles dans le commerce présentant les viscosités inhérentes les plus élevées.Advantageously, the polyisoprenes according to the invention have an inherent viscosity ηi nh , measured at 0.1 g / dl in toluene according to annex 3 attached, which is equal to or greater than 4 dl / g and, even more advantageously , which is equal to or greater than 4.5 dl / g, like the synthetic polyisoprenes commercially available with the highest inherent viscosities.
Selon un mode particulièrement avantageux de mise en œuvre de l'invention, on utilise dans le système catalytique un rapport molaire (agent d'alkylation/ sel de terre rare) qui présente une valeur allant de 1 à 7 et, à titre encore plus avantageux, allant de 1 à 5, pour que le polyisoprène obtenu selon l'invention présente un taux d'enchaînements cis-1,4, mesuré selon la technique de dosage par moyen infrarouge (voir amiexe 4 pour la description de cette technique), qui soit égal ou supérieur à 98,0 % et, avantageusement, qui soit strictement supérieur à 98,5 %.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, a molar ratio (alkylating agent / rare earth salt) is used in the catalytic system which has a value ranging from 1 to 7 and, even more advantageously , ranging from 1 to 5, so that the polyisoprene obtained according to the invention has a cis-1,4 linkage rate, measured according to the assay technique by infrared means (see section 4 for the description of this technique), which either equal to or greater than 98.0% and, advantageously, which is strictly greater than 98.5%.
Selon un exemple préférentiel de ce mode de mise en œuvre de l'invention, on réalise ladite réaction de polymérisation de l'isoprène à une température inférieure à 0° C, pour que ledit polyisoprène présente un taux d'enchaînements cis-1,4, mesuré selon la technique de *dosage par moyen infrarouge, qui soit strictement supérieur à 99,0 %.According to a preferred example of this embodiment of the invention, said polymerization reaction of isoprene is carried out at a temperature below 0 ° C., so that said polyisoprene has a rate of cis-1,4 sequences, measured according to the technique of * metering by infrared means, which is strictly greater than 99.0%.
Selon un autre exemple encore plus préférentiel de ce mode de mise en œuvre de l'invention, on réalise ladite réaction de polymérisation de l'isoprène à une température inférieure ou égale à -10° C, pour que ledit polyisoprène présente un taux d'enchaînements cis-1,4, mesuré selon la technique de dosage par moyen infrarouge, qui soit égal ou supérieur à 99,3 %.According to another even more preferred example of this embodiment of the invention, said polymerization reaction of isoprene is carried out at a temperature less than or equal to -10 ° C., so that said polyisoprene has a level of cis-1,4 sequences, measured using the infrared assay technique, which is equal to or greater than 99.3%.
On notera que ces valeurs de taux d'enchaînements cis-1,4 sont très proches de la valeur de 100 % qui caractérise le caoutchouc naturel. Le domaine de taux d'enchaînements cis-1,4 mesuré selon la présente invention tient compte de mesures établies au moyen de la technique de dosage par moyen infrarouge après un calibrage des échantillons de polyisoprène réalisé par analyse RMN13C (à l'incertitude de mesure près de plus ou moins 0,1 % qui est inhérente à ladite technique). La précision de ces valeurs de taux d'enchaînements cis-1,4 est ainsi notablement accrue, par rapport à celle des taux qui ont été mentionnées dans l'état de la technique à ce jour.It will be noted that these cis-1,4 chain rate values are very close to the value of 100% which characterizes natural rubber. The cis-1,4 chain rate domain measured according to the present invention takes account of measurements established by means of the infrared assay technique after a calibration of the polyisoprene samples carried out by 13 C NMR analysis (at uncertainty measurement near plus or minus 0.1% which is inherent in said technique). The precision of these cis-1,4 chain rate values is thus notably increased, compared to that of the rates which have been mentioned in the prior art to date.
On notera en outre que le taux très élevé d'enchaînements cis-1,4 obtenu pour les polyisoprènes selon l'invention est indépendant de la quantité de système catalytique utilisée.It will also be noted that the very high rate of cis-1,4 sequences obtained for the polyisoprenes according to the invention is independent of the amount of catalytic system used.
A titre de monomère diène conjugué utilisable pour « préformer » le système catalytique selon l'invention, on peut citer le 1, 3-butadiène, à titre préférentiel.As the conjugated diene monomer which can be used to "preform" the catalytic system according to the invention, mention may be made of 1, 3-butadiene, preferably.
On peut également citer le 2-méthyl 1, 3-butadiène (ou isoprène), les 2, 3-di (alcoyle en Cl à C5) 1, 3 -butadiène tels que par exemple le 2, 3 diméthyl-1, 3 -butadiène, le 2, 3- diéthyl-1, 3 -butadiène, le 2-méthyl 3-éthyl 1, 3 -butadiène, le 2-méthyl 3-isopropyl 1, 3- butadiène, le phényl 1, 3-butadiène, le 1, 3-pentadiène, le 2, 4-hexadiène, ou tout autre diène conjugué ayant entre 4 et 8 atomes de carbone.Mention may also be made of 2-methyl 1, 3-butadiene (or isoprene), the 2, 3-di (C1-C5 alkyl) 1, 3 -butadiene such as for example 2, 3 dimethyl-1, 3 - butadiene, 2, 3-diethyl-1, 3 -butadiene, 2-methyl 3-ethyl 1, 3 -butadiene, 2-methyl 3-isopropyl 1, 3-butadiene, phenyl 1, 3-butadiene, 1, 3-pentadiene, 2, 4-hexadiene, or any other conjugated diene having between 4 and 8 carbon atoms.
On notera que, dans ledit système catalytique, le rapport molaire (monomère diène conjugué / sel de terre rare) peut présenter une valeur allant de 15 à 70 et, à titre préférentiel, allant de 25 à 50. Selon une autre caractéristique de l'invention, le sel de terre rare est constitué d'une •poudre non hygroscopique ayant une légère tendance à s'agglomérer à la température ambiante.It will be noted that, in said catalytic system, the molar ratio (conjugated diene monomer / rare earth salt) may have a value ranging from 15 to 70 and, preferably, ranging from 25 to 50. According to another characteristic of the invention, the rare earth salt consists of a non-hygroscopic powder having a slight tendency to agglomerate at room temperature.
- Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, le solvant hydrocarboné inerte dans lequel ledit sel de terre rare est en suspension est un solvant aliphatique ou alicyclique de bas poids moléculaire, tel que le cyclohexane, le méthylcyclohexane, le n- heptane, ou un mélange de ces solvants.According to a preferred embodiment of the invention, the inert hydrocarbon solvent in which said rare earth salt is in suspension is an aliphatic or alicyclic solvent of low molecular weight, such as cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, or a mixture of these solvents.
- Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le solvant utilisé pour la suspension du sel de terre rare est un mélange d'un solvant aliphatique de haut poids moléculaire comprenant une huile paraffinique, par exemple de l'huile de vaseline, et d'un solvant de bas poids moléculaire tel que ceux susmentionnés (par exemple le méthylcyclohexane) .According to another embodiment of the invention, the solvent used for the suspension of the rare earth salt is a mixture of an aliphatic solvent of high molecular weight comprising a paraffinic oil, for example petrolatum oil, and a low molecular weight solvent such as those mentioned above (for example methylcyclohexane).
On réalise cette suspension en procédant à un broyage dispersif du sel de terre rare dans cette huile paraffinique, de sorte à obtenir une suspension très fine et homogène du sel.This suspension is produced by dispersive grinding of the rare earth salt in this paraffinic oil, so as to obtain a very fine and homogeneous suspension of the salt.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit système catalytique comprend ledit ou lesdits métaux de terre rare selon une concentration allant de 0,01 mol/1 à 0,06 mol/1, de préférence allant de 0,015 mol/ 1 à 0,025 mol.l.According to another characteristic of the invention, said catalytic system comprises said rare earth metal (s) at a concentration ranging from 0.01 mol / 1 to 0.06 mol / 1, preferably ranging from 0.015 mol / 1 to 0.025 mol .l.
Selon un exemple préférentiel de réalisation de l'invention, on utilise à titre de sel dans ledit système catalytique un tris[bis(2-éthylhexyl)phosphate] du ou des métaux de terre rare.According to a preferred embodiment of the invention, a tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate] of the rare earth metal (s) is used as the salt in said catalytic system.
A titre encore plus préférentiel, ledit sel de terre rare est le tris[bis(2- éthylhexyl)phosphate] de néodyme.Even more preferably, said rare earth salt is neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate].
A titre d'agent d'alkylation utilisable dans le système catalytique selon l'invention, on peut citer des alkylaluminiums tels que:As alkylating agent which can be used in the catalytic system according to the invention, mention may be made of aluminum alkyls such as:
- des trialkylaluminiums, par exemple le triisobutylaluminium, ou- trialkylaluminiums, for example triisobutylaluminium, or
- des hydrures de dialkylaluminium, par exemple l'hydrure de diisobutylaluminium. On notera que cet agent d'alkylation est de préférence constitué de l'hydrure de diisobutylaluminium (appelé HDiBA dans la suite de la présente description). A titre de donneur d'halogène utilisable dans le système catalytique selon l'invention, on peut citer des halogénures d' alkylaluminium, de préférence le chlorure de diéthylaluminium (appelé CDEA dans la suite de la présente description).- dialkylaluminum hydrides, for example diisobutylaluminum hydride. It will be noted that this alkylating agent preferably consists of diisobutylaluminum hydride (called HDiBA in the remainder of this description). Mention may be made, as halogen donor usable in the catalytic system according to the invention, of aluminum alkyl halides, preferably diethyl aluminum chloride (called CDEA in the remainder of the present description).
On notera que le rapport molaire (donneur d'halogène / sel de terre rare) peut présenter une valeur allant de 2,0 à 3,5 et, de préférence, allant de 2,6 à 3,0.It will be noted that the molar ratio (halogen donor / rare earth salt) can have a value ranging from 2.0 to 3.5 and preferably ranging from 2.6 to 3.0.
Selon l'invention, le procédé de préparation dudit système catalytique consiste:According to the invention, the process for preparing said catalytic system consists of:
- dans une première étape, à réaliser une suspension dudit sel dans ledit solvant,in a first step, carrying out a suspension of said salt in said solvent,
- dans une seconde étape, à ajouter à la suspension ledit monomère diène conjugué, - dans une troisième étape, à ajouter ledit agent d'alkylation à la suspension comprenant ledit monomère pour l'obtention d'un sel alkylé, et- in a second step, adding said conjugated diene monomer to the suspension, - in a third step, adding said alkylating agent to the suspension comprising said monomer to obtain an alkylated salt, and
- dans une quatrième étape, à ajouter ledit donneur d'halogène au sel alkylé.- In a fourth step, adding said halogen donor to the alkylated salt.
Les caractéristiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, ladite description étant réalisée en relation avec les dessins joints, parmi lesquels:The aforementioned characteristics of the present invention, as well as others, will be better understood on reading the following description of several embodiments of the invention, given by way of illustration and not limitation, said description being made in relation to the attached drawings, among which:
la Fig. 1 est un graphique des courbes de contrainte apparente F/S0 (MPa) - déformation (%) relatives à des éprouvettes non réticulées qui ont été obtenues selon la méthode décrite à l'annexe 1 jointe, paragraphe II, et qui sont respectivement constituées :Fig. 1 is a graph of the apparent stress curves F / S 0 (MPa) - deformation (%) relating to non-crosslinked test pieces which have been obtained according to the method described in annex 1 attached, paragraph II, and which are respectively constituted :
- de polyisoprènes de synthèse ramifiés selon l'invention, obtenus au moyen de différents systèmes catalytiques et d'un même agent ramifiant selon l'invention,- branched synthetic polyisoprenes according to the invention, obtained by means of different catalytic systems and of the same branching agent according to the invention,
- de polyisoprènes de synthèse linéaires non conformes à l'invention, obtenus au moyen d'un même système catalytique selon l'invention, mais sans agent ramifiant,- linear synthetic polyisoprenes not in accordance with the invention, obtained by means of the same catalytic system according to the invention, but without branching agent,
- de polyisoprènes de synthèse disponibles dans le commerce, et- commercially available synthetic polyisoprenes, and
- de caoutchoucs naturels également disponibles dans le commerce ; la Fig. 2 est un graphique des courbes de contrainte apparente F/S0 (MPa) -- natural rubbers also commercially available; Fig. 2 is a graph of the apparent stress curves F / S 0 (MPa) -
«déformation (%) relatives à des éprouvettes qui ont été obtenues selon la méthode décrite à l'annexe 1 jointe, paragraphe II/, et qui sont respectivement constituées de compositions de caoutchouc non réticulées, chargées au noir de carbone, et comprenant respectivement : - des polyisoprènes de synthèse ramifiés selon l'invention, obtenus au moyen de différents systèmes catalytiques et agents ramifiants selon l'invention, et"Deformation (%) relating to test pieces which have been obtained according to the method described in annex 1, paragraph II /, and which consist respectively of non-crosslinked rubber compositions, loaded with carbon black, and comprising respectively: synthetic branched polyisoprenes according to the invention, obtained by means of various catalytic systems and branching agents according to the invention, and
- un caoutchouc naturel disponible dans le commerce ;- a commercially available natural rubber;
la Fig. 3 est un graphique illustrant, pour des valeurs de viscosité inhérente données (en dl/g), les valeurs respectives de cotangente de l'angle de perte (cotan δ) correspondant à :Fig. 3 is a graph illustrating, for given inherent viscosity values (in dl / g), the respective cotangent values of the loss angle (cotan δ) corresponding to:
- des polyisoprènes de synthèse ramifiés selon l'invention, obtenus au moyen de différents systèmes catalytiques et agents ramifiants selon l'invention,- branched synthetic polyisoprenes according to the invention, obtained by means of various catalytic systems and branching agents according to the invention,
- un polyisoprène de synthèse linéaire non conforme à l'invention, obtenu au moyen d'un système catalytique selon l'invention mais sans agent ramifiant, et - des polyisoprènes de synthèse disponibles dans le commerce ;- a linear synthetic polyisoprene not in accordance with the invention, obtained by means of a catalytic system according to the invention but without branching agent, and - synthetic polyisoprenes commercially available;
la Fig. 4 est une vue schématique de face de la géométrie d'éprouvette utilisée pour l'obtention des courbes contrainte-déformation de la Fig. 1 et de la Fig. 2,Fig. 4 is a schematic front view of the specimen geometry used to obtain the stress-strain curves of FIG. 1 and of FIG. 2
la Fig. 5 est une vue schématique de côté de l'éprouvette de la Fig. 4 où est notamment visible l'épaisseur de ladite éprouvette,Fig. 5 is a schematic side view of the test tube of FIG. 4 in which the thickness of said test piece is particularly visible,
la Fig. 6 illustre en vue de face l'application de la machine de traction sur ladite éprouvette, etFig. 6 illustrates a front view of the application of the traction machine to said test piece, and
la Fig. 7 illustre également en vue de côté l'application de ladite machine de traction sur ladite éprouvette. I. PREPARATION DE SYSTEMES CATALYTIQUES SELON L'INVENTION:Fig. 7 also illustrates in side view the application of said traction machine on said test piece. I. PREPARATION OF CATALYTIC SYSTEMS ACCORDING TO THE INVENTION:
1) Synthèse d'un sel de phosphate organique de néodyme selon l'invention :1) Synthesis of an organic phosphate salt of neodymium according to the invention:
On a réalisé une pluralité d'essais pour la synthèse de ce sel. On a utilisé pour chacun de ces essais une même méthode de synthèse, qui est détaillée ci-après.A plurality of tests have been carried out for the synthesis of this salt. The same synthesis method was used for each of these tests, which is detailed below.
a) Synthèse d'une solution aqueuse de néodyme NdCK 6H2O :a) Synthesis of an aqueous solution of neodymium NdCK 6H 2 O:
Dans un réacteur, on introduit une quantité donnée de Nd O3. On ajoute 31 ,25 kg d'eau déminéralisée par kg de Nd O3. On ajoute lentement, à température ambiante, 1,56 1 d'HCl concentré à 36 % en poids (d = 1,18) par kg de Nd2O3.A given quantity of Nd O 3 is introduced into a reactor. 31.25 kg of demineralized water are added per kg of Nd O 3 . 1.56 l of concentrated HCl 36% by weight (d = 1.18) per kg of Nd 2 O 3 are added slowly at room temperature.
La réaction Nd2O3 + 6 HC1 + 9 H2O → 2 NdCl3, 6H2O est très exothermique. Lorsque tout l'acide chlorhydrique a été ajouté, on porte la solution à ébullition sous agitation pendant 30 minutes, pour éliminer l'excès d'acide chlorhydrique. La solution aqueuse de NdCl3 est limpide et de couleur mauve. Il ne reste pas de produit insoluble (Nd2O3).The Nd 2 O 3 + 6 HC1 + 9 H 2 O → 2 NdCl 3 , 6H 2 O reaction is very exothermic. When all the hydrochloric acid has been added, the solution is brought to the boil with stirring for 30 minutes, to remove the excess hydrochloric acid. The aqueous solution of NdCl 3 is clear and purple in color. There remains no insoluble product (Nd 2 O 3 ).
Le pH de la solution, mesuré à 25° C, est corrigé par ajout de soude à 2 mole par litre. Le pH final est d'environ 4,5.The pH of the solution, measured at 25 ° C., is corrected by adding sodium hydroxide to 2 moles per liter. The final pH is around 4.5.
b) Synthèse d'un phosphate organique de sodium de formule [ROIiPCO. ONab) Synthesis of an organic sodium phosphate of formula [ROIiPCO. We have
,R=2-éthylhexyl_:, R = 2-éthylhexyl_:
Dans un réacteur vide on introduit 27,8 kg d'eau déminéralisée par kg de Nd O3 de la synthèse du paragraphe a) ci-dessus. On dissout 0,708 kg de NaOH en pastilles par kg de Nd2O dudit paragraphe a). Dans un autre réacteur on ajoute, toujours par kg de Nd O initial,27.8 kg of demineralized water per kg of Nd O 3 from the synthesis of paragraph a) above are introduced into an empty reactor. 0.708 kg of NaOH is dissolved in pellets per kg of Nd 2 O from said paragraph a). In another reactor is added, still per kg of initial Nd O,
10,4 1 d'acétone et 5,819 kg d'un acide phosphorique organique (l'acide bis(2-éthylhexyl) phosphorique, répertorié dans l'ouvrage « Aldrich » sous la référence 23,782-5).10.4 1 of acetone and 5.819 kg of an organic phosphoric acid (bis (2-ethylhexyl) phosphoric acid, listed in the work "Aldrich" under the reference 23,782-5).
A température ambiante, on verse la solution dudit acide phosphorique organique dans la solution de NaOH. La réaction est la suivante : [RO]2P(O)OH + NaOH → [RO]2P(O)ONa + H2O. Cette réaction est légèrement exothermique, et l'on obtient une solution homogène de -couleur jaunâtre. Le pH de la solution, mesuré à 25° C, est égal à 5,4.At room temperature, the solution of said organic phosphoric acid is poured into the NaOH solution. The reaction is as follows: [RO] 2 P (O) OH + NaOH → [RO] 2 P (O) ONa + H 2 O. This reaction is slightly exothermic, and a homogeneous solution of yellowish color is obtained. The pH of the solution, measured at 25 ° C, is 5.4.
c) Synthèse d'un sel phosphaté de néodyme de formule ITROl P. O ) OfeNd:c) Synthesis of a phosphate salt of neodymium of formula ITROl P. O) OfeNd:
On verse sous vive agitation et à température de 36° C la solution aqueuse de NdCl ,6H2O obtenue au paragraphe a) ci-dessus sur la solution de phosphate organique de Na obtenue au paragraphe b) ci-dessus. L'ajout peut, suivant les cas, être effectué dans l'ordre inverse. Il se forme immédiatement un précipité blanc très fin. On maintient le mélange obtenu sous agitation pendant 15 min., après l'addition de tout le phosphate organique de Na: 3 [RO]2P(O)ONa + NdCl3,6H2O - Nd[OP(O)[OR]2]3 + 3 NaCl + 6 H2O. On récupère par sédimentation le sel phosphaté de néodyme ainsi obtenu et on le lave avec un mélange de 45 litres d'eau déminéralisée et 15 litres d'acétone pendant 15 minutes. Le sel phosphaté de néodyme est ensuite récupéré par centrifugation. Le pH des eaux « mères » est compris entre 3 et 4 à 25° C. Ces eaux « mères » sont incolores et limpides. Sur la dernière eau de lavage, le test analytique qualitatif des chlorures est quasi-négatif (la réaction est: NaCl + AgNO (milieu HNO3) -> AgCl ^ + NaNO3). On sèche le sel de néodyme ainsi lavé dans une étuve à 60° C, sous vide et avec courant d'air pendant 72 heures.The aqueous solution of NdCl, 6H 2 O obtained in paragraph a) above is poured with vigorous stirring and at a temperature of 36 ° C. onto the organic phosphate solution of Na obtained in paragraph b) above. The addition can, as the case may be, be carried out in reverse order. A very fine white precipitate immediately forms. The mixture obtained is kept under stirring for 15 min., After the addition of all the organic phosphate of Na: 3 [RO] 2 P (O) ONa + NdCl 3 , 6H 2 O - Nd [OP (O) [OR ] 2 ] 3 + 3 NaCl + 6 H 2 O. The neodymium phosphate salt thus obtained is recovered by sedimentation and it is washed with a mixture of 45 liters of demineralized water and 15 liters of acetone for 15 minutes. The phosphate salt of neodymium is then recovered by centrifugation. The pH of "mother" waters is between 3 and 4 at 25 ° C. These "mother" waters are colorless and clear. On the last wash water, the qualitative analytical test for chlorides is almost negative (the reaction is: NaCl + AgNO (HNO 3 medium) -> AgCl ^ + NaNO 3 ). The neodymium salt thus washed is dried in an oven at 60 ° C, under vacuum and with air flow for 72 hours.
2) Synthèse de sept systèmes catalytiques « préformés » selon l'invention:2) Synthesis of seven “preformed” catalytic systems according to the invention:
a) Composition de ces sept systèmes catalytiques :a) Composition of these seven catalytic systems:
Chacun de ces systèmes comprend un sel phosphaté de néodyme tel que synthétisé selon le paragraphe 1) ci-dessus, qui est en suspension dans un solvant hydrocarboné inerte de bas poids moléculaire (constitué de méthylcyclohexane, « MCH » en abrégé ci-après).Each of these systems comprises a neodymium phosphate salt as synthesized according to paragraph 1) above, which is in suspension in an inert low molecular weight hydrocarbon solvent (consisting of methylcyclohexane, "MCH" for short below).
Ces systèmes catalytiques sont caractérisés par les rapports molaires relatifs suivants, - par rapport au sel de néodyme : Sel de Nd / butadiène (Bd) / HDiBA / CDEA = 1 / 30 ou 50 / 1,8 ou 3 / 2,6 ou 3.These catalytic systems are characterized by the following relative molar ratios, - relative to the neodymium salt: Nd salt / butadiene (Bd) / HDiBA / CDEA = 1/30 or 50 / 1.8 or 3 / 2.6 or 3 .
La concentration finale en Nd de ces systèmes catalytiques est de 0,02 M. b Procédé de synthèse de chacun de ces sept systèmes catalytiques:The final Nd concentration of these catalytic systems is 0.02 M. b Process for the synthesis of each of these seven catalytic systems:
- Première étape :- First stage :
En vue de l'obtention de ces systèmes catalytiques, on verse une quantité donnée de sel de néodyme, à l'état de poudre, dans un réacteur préalablement nettoyé de ses impuretés. On soumet ensuite ce sel à un barbotage à l'azote par le fond du réacteur, pendant 15 min.In order to obtain these catalytic systems, a given quantity of neodymium salt, in the powder state, is poured into a reactor previously cleaned of its impurities. This salt is then subjected to nitrogen sparging through the bottom of the reactor, for 15 min.
- Seconde étape :- Second step:
On introduit environ 90 % (fraction massique) du solvant mentionné au paragrapheAbout 90% (mass fraction) of the solvent mentioned in paragraph is introduced.
2)a) ci-dessus dans le réacteur contenant le sel de néodyme, la durée de mise en contact du sel de néodyme avec ce solvant étant de 30 min, la température de mise en contact étant de 30° C.2) a) above in the reactor containing the neodymium salt, the duration of contacting the neodymium salt with this solvent being 30 min, the contacting temperature being 30 ° C.
- Troisième étape :- Third step :
On introduit ensuite du butadiène dans le réacteur (selon le rapport molaire sel / butadiène de 1/50 ou 1/30 mentionné au paragraphe 2)a) ci-dessus) à la température de 30° C, en vue de la « préformation » de chaque système catalytique. - Quatrième étape :Butadiene is then introduced into the reactor (according to the salt / butadiene molar ratio of 1/50 or 1/30 mentioned in paragraph 2) a) above) at a temperature of 30 ° C, for the purpose of "preformation" of each catalytic system. - Fourth step:
On introduit ensuite dans le réacteur du HDiBA à titre d'agent d'alkylation du sel de néodyme, selon une concentration d'environ 1 M dans le MCH. La durée de l'alkylation est de 30 min. et la température de la réaction d'alkylation est de 30° C.HDiBA is then introduced into the reactor as an alkylating agent for the neodymium salt, at a concentration of approximately 1 M in the MCH. The duration of the alkylation is 30 min. and the temperature of the alkylation reaction is 30 ° C.
- Cinquième étape : On introduit ensuite dans le réacteur du CDEA à titre de donneur d'halogène, selon une concentration d'environ 1 M dans le MCH. La température du milieu réactionnel est portée à 60° C.- Fifth step: CDEA is then introduced into the reactor as a halogen donor, at a concentration of approximately 1 M in the MCH. The temperature of the reaction medium is brought to 60 ° C.
- Sixième étape :- Sixth step:
On procède ensuite à une « préformation » (ou vieillissement) du mélange ainsi obtenu en maintenant cette température de 60° C pendant une durée de 2 heures.A “preformation” (or aging) of the mixture thus obtained is then carried out while maintaining this temperature of 60 ° C. for a period of 2 hours.
- Septième étape :- Seventh step:
On obtient ainsi une solution de système catalytique. On procède à la vidange du réacteur et l'on transfère cette solution dans une bouteille "Steinie" de 750 ml, préalablement - lavée, séchée et soumise à un barbotage à l'azote. On stocke finalement la solution catalytique sous atmosphère d'azote dans un congélateur, à la température de -15° C. Le tableau 1 ci-après contient les caractéristiques de chaque système catalytique 1 à 7 -et de son procédé de préparation.A solution of the catalytic system is thus obtained. The reactor is emptied and this solution is transferred to a 750 ml "Steinie" bottle, previously washed, dried and sparged with nitrogen. Finally, the catalytic solution is stored under a nitrogen atmosphere in a freezer, at a temperature of -15 ° C. Table 1 below contains the characteristics of each catalytic system 1 to 7 and its preparation process.
Tableau 1 :Table 1:
II. SYNTHESE DE POLYISOPRENES VIA CES SYSTEMES CATALYTIQUES :II. SYNTHESIS OF POLYISOPRENES VIA THESE CATALYTIC SYSTEMS:
1) Procédé de synthèse utilisé :1) Synthesis process used:
On a préparé, d'une part, 16 polyisoprènes ramifiés A à P selon la présente invention qui ont été synthétisés au moyen de systèmes catalytiques et d'agents ramifiants selon l'invention, et, d'autre part, trois polyisoprènes linéaires Q, R, S non conformes à la présente invention qui ont été synthétisés au moyen d'un système catalytique selon l'invention mais sans ajout d'agent ramifiant. Pour la synthèse des polyisoprènes ramifiés A, B, C, D, E, F, G, H, M, N, O, P et du premier polyisoprène linéaire Q, on a utilisé une bouteille « Steinie » de 250 ml. Pour la synthèse du second polyisoprène linéaire R, on a utilisé une bouteille « Steinie » de 750 ml (l'étanchéité de la bouteille « Steinie » est assurée par un ensemble de type "joint-capsule percée" permettant l'injection du système catalytique au moyen d'une seringue). Pour la synthèse des polyisoprènes ramifiés I, J, K, L et du troisième polyisoprène linéaire T, on a utilisé un réacteur agité de 100 litres.On the one hand, 16 branched polyisoprenes A to P according to the present invention were prepared which were synthesized by means of catalytic systems and branching agents according to the invention, and, on the other hand, three linear polyisoprenes Q, R, S not in accordance with the present invention which have been synthesized by means of a catalytic system according to the invention but without the addition of branching agent. For the synthesis of branched polyisoprenes A, B, C, D, E, F, G, H, M, N, O, P and of the first linear polyisoprene Q, a 250 ml “Steinie” bottle was used. For the synthesis of the second linear polyisoprene R, a 750 ml “Steinie” bottle was used (the tightness of the “Steinie” bottle is ensured by an assembly of "pierced joint-capsule" type allowing the injection of the catalytic system. using a syringe). For the synthesis of branched polyisoprenes I, J, K, L and of the third linear polyisoprene T, a stirred 100 liter reactor was used.
Concernant les polymérisations réalisées en bouteille, on a réalisé chaque réaction de polymérisation d'une manière dynamique avec une agitation dans un bac à eau ou dans un bac à glycol (pour une polymérisation réalisée à une température inférieure à 0° C).With regard to the polymerizations carried out in the bottle, each polymerization reaction was carried out dynamically with stirring in a water tank or in a glycol tank (for a polymerization carried out at a temperature below 0 ° C.).
On a utilisé une coupe de vapocraquage de naphta en C5, dans le but d'en extraire de l'isoprene présentant une pureté proche de 100 %. A cet effet, on a procédé à une purification classique en laboratoire, consistant successivement en :A C5 naphtha steam cracking cup was used in order to extract isoprene having a purity close to 100%. To this end, a conventional purification was carried out in the laboratory, consisting successively of:
- une distillation de cette coupe C5 sur de l'anhydride maléique pour éliminer le cyclopentadiène résiduel, suivie- a distillation of this C5 cut on maleic anhydride to remove the residual cyclopentadiene, followed
- d'un passage sur une colonne d'alumine pour éliminer les impuretés polaires, et- a passage over an alumina column to remove the polar impurities, and
- d'un barbotage à l'azote pendant 20 min., juste avant la réaction de polymérisation. On a déterminé, par la technique de chromatographie en phase gazeuse (CPG), la fraction massique de l'isoprene extrait de cette coupe C5, qui est proche de 99 %. Pour chaque essai A à S réalisé, on a mis en oeuvre la réaction de polymérisation de -l'isoprene en utilisant 10 g ou 50 g d'isoprène lorsque la polymérisation est réalisée dans ladite bouteille « Steinie » de 250 ml ou 750 ml, respectivement, ou bien 8469 g d'isoprène lorsque la polymérisation est réalisée dans ledit réacteur agité de 100 1. Pour une température de polymérisation égale ou supérieure à 0° C, on utilise le cyclohexane comme solvant de polymérisation alors que, pour une température de polymérisation inférieure à 0° C (essais D et E seulement), on utilise le méthylcyclohexane.- bubbling with nitrogen for 20 min., just before the polymerization reaction. The mass fraction of the isoprene extracted from this C5 cut, which is close to 99%, was determined by the gas chromatography technique (GC). For each test A to S carried out, the polymerization reaction of isoprene was carried out using 10 g or 50 g of isoprene when the polymerization is carried out in said 250 ml or 750 ml “Steinie” bottle, respectively, or else 8,469 g of isoprene when the polymerization is carried out in said agitated reactor of 100 1. For a polymerization temperature equal to or greater than 0 ° C., cyclohexane is used as polymerization solvent whereas, for a temperature of polymerization below 0 ° C (tests D and E only), methylcyclohexane is used.
Par ailleurs, le rapport massique Solvant de polymérisation /Monomère (S/M) sous atmosphère inerte d'azote est égal à 9, excepté pour l'essai R où ce rapport est égal à 7 et pour les essais I, J, K, L où ledit rapport est compris entre 10 et 20.Furthermore, the mass ratio of polymerization solvent / monomer (S / M) under an inert nitrogen atmosphere is equal to 9, except for test R where this ratio is equal to 7 and for tests I, J, K, Where said ratio is between 10 and 20.
On a fait varier dans ces essais de polymérisation la base catalytique en néodyme de 100 μmol à 1750 μmol pour 100 g de monomère (quantité de néodyme en μMcm ci-après).The catalytic base of neodymium was varied in these polymerization tests from 100 μmol to 1750 μmol per 100 g of monomer (amount of neodymium in μMcm below).
Pour l'obtention de chacun des polyisoprènes ramifiés aux essais de polymérisation A à L, on ajoute au polymère "vivant", après 100 % de conversion, un agent ramifiant selon l'invention (constitué de tétrachlorure de titane ou d'étain) selon un rapport massique (agent ramifiant/ sel de néodyme) compris entre 2 et 15.To obtain each of the branched polyisoprenes in the polymerization tests A to L, a branching agent according to the invention (consisting of titanium or tin tetrachloride) is added to the "living" polymer, after 100% conversion. a mass ratio (branching agent / neodymium salt) of between 2 and 15.
Pour l'obtention de chacun des polyisoprènes ramifiés aux essais de polymérisation M, N, O, P (voir astérisque « * » au tableau 2), on ajoute à nouveau au polymère "vivant", après 100 % de conversion, une quantité déterminée (400 μMcm pour chaque essai M, N, O et 450 μMcm pour l'essai P) du même système catalytique précédemment utilisé pour la polymérisation (selon une quantité de 300 μMcm pour chaque essai M, N, O et de 250 μMcm pour l'essai P), puis on ajoute ledit agent ramifiant selon l'invention selon un rapport massique (agent ramifiant/ sel de néodyme) allant de 10 à 20.To obtain each of the branched polyisoprenes in the M, N, O, P polymerization tests (see asterisk "*" in Table 2), a specific quantity is again added to the "living" polymer, after 100% conversion. (400 μMcm for each test M, N, O and 450 μMcm for test P) of the same catalytic system previously used for the polymerization (in an amount of 300 μMcm for each test M, N, O and 250 μMcm for l 'test P), then said branching agent according to the invention is added according to a mass ratio (branching agent / neodymium salt) ranging from 10 to 20.
Pour les essais A, B, C, G, H, I, J, K, L, M, N, P, on utilise l'agent ramifiant à une concentration de 0,2 mol/1 dans le cyclohexane et, pour les essais D, E, F et O, à 0,1 mol/1 dans le méthylcyclohexane (essais D et E) ou dans le cyclohexane (essais F, O).For tests A, B, C, G, H, I, J, K, L, M, N, P, the branching agent is used at a concentration of 0.2 mol / 1 in cyclohexane and, for the tests D, E, F and O, at 0.1 mol / 1 in methylcyclohexane (tests D and E) or in cyclohexane (tests F, O).
L'acétylacétone (« acac » ci-après) est utilisée comme agent de stoppage et la N-1,3- diméthylbutyl-N'-phényl-p-phénylènediamine (6PPD en abrégé) est utilisée comme agent de protection (« Acac/Nd » désignant le rapport massique (acétylacétone/néodyme)). La solution polymérique obtenue est ensuite strippée à la vapeur d'eau pendant 30 min >en présence de tamolate de calcium. Enfin, le séchage est réalisé dans une étuve à 60° C sous vide (200 mm Hg) avec un léger courant d'azote pendant environ 48 heures.Acetylacetone ("acac" below) is used as a stopping agent and N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (6PPD for short) is used as a protective agent ("Acac / Nd "designating the mass ratio (acetylacetone / neodymium)). The polymer solution obtained is then stripped with steam for 30 min> in the presence of calcium tamolate. Finally, the drying is carried out in an oven at 60 ° C under vacuum (200 mm Hg) with a slight stream of nitrogen for about 48 hours.
Dans le tableau 2 ci-après, on a désigné par « syst.cat. » le système catalytique utilisé, par « taux conv. » le taux de conversion de la réaction de polymérisation, par « S/P » le rapport massique Solvant/ Polymère, et par « Sn/Nd » ou « Ti/Nd » le rapport massique (étain/néodyme) ou (titane/ néodyme).In Table 2 below, the term “syst.cat. »The catalytic system used, by« conv. »The conversion rate of the polymerization reaction, by“ S / P ”the Solvent / Polymer mass ratio, and by“ Sn / Nd ”or“ Ti / Nd ”the mass ratio (tin / neodymium) or (titanium / neodymium ).
Tableau 2Table 2
Concernant chacun des essais I et J, la concentration en TiCl4 ou en SnCl4 dans le -milieu de polymérisation était de 0,0935 mol/1. Regarding each of tests I and J, the concentration of TiCl 4 or SnCl 4 in the polymerization medium was 0.0935 mol / l.
Concernant les essais K et L, cette concentration en TiCl4 ou en SnCl était respectivement de 0,17 mol/1 et de 0,12 mol/1.Regarding tests K and L, this concentration of TiCl 4 or SnCl was 0.17 mol / l and 0.12 mol / l, respectively.
2. Résultats obtenus :2. Results obtained:
La viscosité inhérente ηmh à 0,1 g/dl dans le toluène (mesurée suivant l'annexe 3 jointe), la viscosité Mooney ML(l+4) à 100° C (mesurée selon la norme ASTM D-1646), la distribution des masses moléculaires par la technique SEC (mesurée suivant l'annexe 5 jointe) et le taux de gel ou insoluble sur grille (mesuré suivant l'annexe 6 jointe) caractérisent la macrostructure de chaque polyisoprène selon l'invention.The inherent viscosity η mh at 0.1 g / dl in toluene (measured according to annex 3 attached), the Mooney viscosity ML (l + 4) at 100 ° C (measured according to standard ASTM D-1646), the molecular weight distribution by the SEC technique (measured according to annex 5 attached) and the rate of gel or insoluble on grid (measured according to annex 6 attached) characterize the macrostructure of each polyisoprene according to the invention.
Pour déterminer la microstructure de ces polyisoprènes, on a utilisé la technique MIR (moyen infrarouge), comme cela est détaillé à l'annexe 4 jointe. Cette technique a permis d'établir, à l'incertitude de 0,1 % près, les taux d'enchaînements cis-1,4 et 3,4.To determine the microstructure of these polyisoprenes, the MIR technique (medium infrared) was used, as detailed in annex 4 attached. This technique made it possible to establish, with an uncertainty of 0.1%, the rates of cis-1,4 and 3,4.
On notera que la technique MIR est d'une grande précision pour la détermination du taux de motifs 3,4, du fait qu'elle utilise des échantillons de polyisoprène ayant été préalablement étalonnés pour l'analyse RMN13C.It will be noted that the MIR technique is very precise for determining the rate of units 3,4, because it uses polyisoprene samples having been previously calibrated for the 13 C NMR analysis.
Le tableau 3 ci-après compare les caractéristiques de macrostructure et microstructure : - desdits polyisoprènes de synthèse ramifiés IR A à IR P selon l'invention,Table 3 below compares the characteristics of macrostructure and microstructure: - of said synthetic polyisoprenes branched IR A to IR P according to the invention,
- desdits polyisoprènes de synthèse linéaires IR Q à IR S non conformes à l'invention (obtenus au moyen d'un système catalytique de l'invention mais sans agent ramifiant), et de polyisoprènes de synthèse linéaires IR1 à IR 6 disponibles dans le commerce :- said linear synthetic polyisoprenes IR Q to IR S not in accordance with the invention (obtained by means of a catalytic system of the invention but without branching agent), and linear synthetic polyisoprenes IR1 to IR 6 commercially available :
- IR 1 : commercialisé par Nizhnekamsk sous le nom « SKI3S » ou « IR 6596 », - IR 2 : commercialisé par Nippon Zeon sous le nom « IR 2200L »,- IR 1: marketed by Nizhnekamsk under the name "SKI3S" or "IR 6596", - IR 2: marketed by Nippon Zeon under the name "IR 2200L",
- IR 3 : commercialisé par Japan Synthetic Rubber sous le nom « JSR 2200 »,- IR 3: marketed by Japan Synthetic Rubber under the name "JSR 2200",
- IR 4 : commercialisé par Goodyear sous le nom « NATSYN 2200 »,- IR 4: marketed by Goodyear under the name "NATSYN 2200",
- IR 5 : commercialisé par Nizhnekamsk sous le nom « SKI3S » ou « IR 6596 »,- IR 5: marketed by Nizhnekamsk under the name "SKI3S" or "IR 6596",
- IR 6 : commercialisé par Nippon Zeon sous le nom « IR 2200 ». Tableau 3 :- IR 6: marketed by Nippon Zeon under the name "IR 2200". Table 3:
Première série d'essais de traction « à cru » : First series of "raw" tensile tests:
Conformément à la description de l'annexe 1 jointe, paragraphe II, et aux Figs. 4 et 5, on a préparé des éprouvettes 1 non réticulées respectivement constituées : - de trois polyisoprènes de synthèse ramifiés IR A, IR D et IR E selon l'invention, de deux polyisoprènes de synthèse linéaires IR R et IR S non conformes à l'invention (mais obtenus par un système catalytique selon l'invention), des six polyisoprènes de synthèse IR 1 à IR 6 disponibles dans le commerce, et de deux caoutchoucs naturels NR1 et NR2 de dénomination commune « TSR20 ». On a réalisé des essais de traction « à cru » sur ces éprouvettes 1 non réticulées. Cette annexe 1, paragraphe II, détaille la méthode et le dispositif de traction utilisés pour ces essais, en relation avec les Figs. 6 et 7. La Fig. 1 illustre les résultats obtenus sous forme de courbes de contrainte apparente F/S0 (MPa) en fonction de la déformation (%).In accordance with the description of annex 1 attached, paragraph II, and in Figs. 4 and 5, non-crosslinked test pieces 1 were prepared, respectively consisting of: - three synthetic branched polyisoprenes IR A, IR D and IR E according to the invention, two linear synthetic polyisoprenes IR R and IR S not in accordance with l invention (but obtained by a catalytic system according to the invention), six synthetic polyisoprenes IR 1 to IR 6 commercially available, and two natural rubbers NR1 and NR2 with the common name "TSR20". “Raw” tensile tests were carried out on these uncrosslinked test pieces 1. This appendix 1, paragraph II, details the method and the traction device used for these tests, in relation to FIGS. 6 and 7. FIG. 1 illustrates the results obtained in the form of apparent stress curves F / S 0 (MPa) as a function of the deformation (%).
Cette Fig. 1 montre que les polyisoprènes ramifiés selon l'invention IR A, IR D et IR E présentent chacun, pour un allongement relatif α de 150 % appliqué à l' éprouvette en forme d'haltère qui est constituée du polyisoprène correspondant, une contrainte apparente F/S0 qui est, d'une part, très supérieure à celles des polyisoprènes « commerciaux » IR 1 à IR 6 et à celles des polyisoprènes linéaires non conformes à l'invention IR R et IR S, et qui est, d'autre part, proche de celles des caoutchoucs naturels connus NR1 et NR2. On voit que ces polyisoprènes ramifiés selon l'invention IR A, IR D et IR E présentent une contrainte apparente F/S0 supérieure à 0,4 MPa, pour cet allongement relatif de 150 %. On notera que la contrainte apparente F/S0 du polyisoprène IR E selon l'invention est sensiblement égale à 0,5 MPa pour cet allongement relatif, et que celle du polyisoprène IR D selon l'invention est supérieure à 0,6 MPa pour ce même allongement relatif. La Fig. 1 montre que la courbe force-allongement à l'état non réticulé de ces polyisoprènes selon l'invention IR A, IR D et IR E est relativement proche des courbes correspondantes des caoutchoucs naturels comius.This Fig. 1 shows that the branched polyisoprenes according to the invention IR A, IR D and IR E each have, for a relative elongation α of 150% applied to the dumbbell-shaped test piece which consists of the corresponding polyisoprene, an apparent stress F / S 0 which is, on the one hand, much superior to those of “commercial” polyisoprenes IR 1 to IR 6 and to those of linear polyisoprenes not in accordance with the invention IR R and IR S, and which is, on the other hand share, close to those of the known natural rubbers NR1 and NR2. It can be seen that these branched polyisoprenes according to the invention IR A, IR D and IR E have an apparent stress F / S 0 greater than 0.4 MPa, for this relative elongation of 150%. It will be noted that the apparent stress F / S 0 of the polyisoprene IR E according to the invention is substantially equal to 0.5 MPa for this relative elongation, and that that of the polyisoprene IR D according to the invention is greater than 0.6 MPa for this same relative elongation. Fig. 1 shows that the non-crosslinked force-elongation curve of these polyisoprenes according to the invention IR A, IR D and IR E is relatively close to the corresponding curves of natural rubber comius.
Ce « redressement » à l'état non réticulé de la courbe force-allongement par rapport aux polyisoprènes connus IR 1 à IR 6 et IR R, IR S témoigne d'une aptitude accrue des polyisoprènes selon l'invention à cristalliser sous tension, par rapport à ces polyisoprènes de synthèse connus. Deuxième série d'essais de traction « à cru » :This “straightening” in the uncrosslinked state of the force-elongation curve with respect to the known polyisoprenes IR 1 to IR 6 and IR R, IR S shows an increased ability of the polyisoprenes according to the invention to crystallize under tension, by compared to these known synthetic polyisoprenes. Second series of "raw" tensile tests:
On a préparé des compositions de caoutchouc A à F non réticulées dont les matrices élastomères sont respectivement constituées desdits polyisoprènes IR A à IR F selon l'invention, ainsi qu'une composition de caoutchouc non réticulée de référence T incorporant uniquement du caoutchouc naturel NR1 de dénomination « TSR20 » à titre de matrice élastomère, dans le but de réaliser des essais de traction « à cru » d' éprouvettes 1 (représentées schématiquement aux Figs. 4 et 5) qui sont respectivement constituées de ces compositions A à F et T. On se reportera à l'annexe 1 jointe, paragraphe 11/ pour la description détaillée de chaque composition de caoutchouc A à F et T, de chaque éprouvette 1 et des essais de traction réalisés (voir Figs. 6 et 7).Non-crosslinked rubber compositions A to F were prepared, the elastomeric matrices of which are respectively made of said IR A to IR F polyisoprenes according to the invention, as well as a reference non-crosslinked rubber composition T incorporating only natural rubber NR1 of denomination "TSR20" as an elastomeric matrix, with the aim of carrying out "raw" tensile tests of test pieces 1 (shown diagrammatically in FIGS. 4 and 5) which consist respectively of these compositions A to F and T. Reference is made to the attached annex 1, paragraph 11 / for the detailed description of each rubber composition A to F and T, of each test piece 1 and of the tensile tests carried out (see FIGS. 6 and 7).
Les résultats des essais de traction sont illustrés à la Fig. 2, sous la forme de courbes de contrainte apparente F/S0 en fonction de la déformation (%). Le tableau 4 ci-après présente les résultats obtenus de contrainte apparente F/S0 pour des allongements relatifs de 400 % et de 300 %.The results of the tensile tests are illustrated in Fig. 2, in the form of apparent stress curves F / S 0 as a function of the deformation (%). Table 4 below presents the results obtained from apparent stress F / S 0 for relative elongations of 400% and 300%.
Tableau 4 :Table 4:
Ces résultats montrent que les polyisoprènes de synthèse IR A à IR F selon l'invention, These results show that the synthetic polyisoprenes IR A to IR F according to the invention,
^lorsqu'ils constituent la matrice élastomère d'une composition de caoutchouc chargée et non réticulée, confèrent à cette composition, pour un allongement relatif de 400 % de l'éprouvette ^ when they constitute the elastomer matrix of a charged and non-crosslinked rubber composition, confer on this composition, for a relative elongation of 400% of the test piece
1, une contrainte apparente F/S0 supérieure à 1,0 MPa, pouvant même être supérieure à 1,5 MPa.1, an apparent stress F / S 0 greater than 1.0 MPa, possibly even greater than 1.5 MPa.
On notera que cette contrainte apparente peut même être supérieure à 2,0 MPa et même supérieure à 3,0 MPa, pour cet allongement relatif de 400 %.It will be noted that this apparent stress may even be greater than 2.0 MPa and even greater than 3.0 MPa, for this relative elongation of 400%.
Ces résultats montrent également que les polyisoprènes de synthèse IR A à IR F selon l'invention, lorsqu'ils constituent la matrice élastomère d'une composition de caoutchouc non réticulée, confèrent à cette composition, pour un allongement relatif de 300 % de l'éprouvette 1, une contrainte apparente F/So supérieure à 0,7 MPa, pouvant être supérieure à 1,2 MPa.These results also show that the synthetic polyisoprenes IR A to IR F according to the invention, when they constitute the elastomer matrix of a non-crosslinked rubber composition, confer on this composition, for a relative elongation of 300% of the test piece 1, an apparent stress F / So greater than 0.7 MPa, possibly greater than 1.2 MPa.
On notera que cette contrainte apparente peut même être supérieure à 1,7 MPa pour cet allongement relatif de 300 %.It will be noted that this apparent stress may even be greater than 1.7 MPa for this relative elongation of 300%.
Au vu de ces résultats, il apparaît également que ces polyisoprènes de synthèse selon l'invention confèrent à cette composition non réticulée une courbe F/S0 - allongement très proche de celle que confère le caoutchouc naturel à une composition identique (matrice élastomère exceptée). Cela confirme que les polyisoprènes de synthèse selon l'invention présentent une aptitude à cristalliser sous tension qui est analogue à celle du caoutchouc naturel. In view of these results, it also appears that these synthetic polyisoprenes according to the invention give this non-crosslinked composition an F / S 0 curve - elongation very close to that which natural rubber gives to an identical composition (elastomer matrix excepted) . This confirms that the synthetic polyisoprenes according to the invention have an ability to crystallize under tension which is analogous to that of natural rubber.
Degré de ramification des polyisoprènes selon l'invention :Degree of branching of the polyisoprenes according to the invention:
En vue de caractériser le degré de ramification des échantillons de polyisoprènes de synthèse IR B à IR P selon l'invention, on a comparé l'évolution de leur cotangente d'angle de pertes (voir annexes 2 et 3), en fonction de leur viscosité inhérente, à l'évolution de cette même cotangente dans le cas d'échantillons desdits polyisoprènes de synthèseIn order to characterize the degree of branching of the synthetic polyisoprene samples IR B to IR P according to the invention, the evolution of their cotangent of angle of losses was compared (see appendices 2 and 3), according to their inherent viscosity, the evolution of this same cotangent in the case of samples of said synthetic polyisoprenes
« commerciaux » IR 1 à IR 6 et dudit polyisoprène linéaire IR Q non conforme à l'invention."Commercial" IR 1 to IR 6 and of said linear polyisoprene IR Q not in accordance with the invention.
Pour ce faire, on a sollicité dynamiquement chacun de ces échantillons en cisaillement à 10 % de déformation et à une fréquence de sollicitations de 0,035 Hz (voir annexe 2 de la présente description pour le détail des conditions de ces sollicitations).To do this, each of these samples was dynamically stressed in shear at 10% deformation and at a stress frequency of 0.035 Hz (see annex 2 of this description for the details of the conditions of these stresses).
Les mesures de cotangente d'angle de perte en fonction de la viscosité inhérente, réalisées conformément aux annexes 2 et 3, sont illustrées à la Fig. 3. Comme on peut le voir sur cette Fig. 3, les polyisoprènes de synthèse IR B à IR P selon l'invention, pour une viscosité inhérente ηjnh variant sensiblement de 2,5 dl/g à 5,5 dl/g, sont caractérisés en ce qu'ils présentent une valeur de cotan δ qui est égale ou supérieure à 0,3761. ηin + 0,15 .The cotangent loss angle measurements as a function of the inherent viscosity, carried out in accordance with appendices 2 and 3, are illustrated in FIG. 3. As can be seen in this Fig. 3, the synthetic polyisoprenes IR B to IR P according to the invention, for an inherent viscosity ηj nh varying substantially from 2.5 dl / g to 5.5 dl / g, are characterized in that they have a value of cotan δ which is equal to or greater than 0.3761. ηi n + 0.15.
En effet, on peut voir à la Fig. 3 que les points de coordomiées . y≈cotan δ) qui caractérisent ces polyisoprènes ramifiés IR B à IR P sont tous situés nettement au-dessus de la droite d'équation y = 0,3761 x + 0,15 , à la différence des points correspondants qui caractérisent les polyisoprènes de synthèse « commerciaux » IR 1 à IR 6 et le polyisoprène linéaire IR Q.Indeed, we can see in Fig. 3 that the coordinate points . y≈cotan δ) which characterize these branched polyisoprenes IR B to IR P are all located clearly above the line of equation y = 0.3761 x + 0.15, unlike the corresponding points which characterize the polyisoprenes of "commercial" synthesis IR 1 to IR 6 and linear polyisoprene IR Q.
On en déduit que les polyisoprènes de synthèse selon l'invention, à l'instar du caoutchouc naturel, sont notablement plus ramifiés que les polyisoprènes de synthèse connus.It is deduced therefrom that the synthetic polyisoprenes according to the invention, like natural rubber, are notably more branched than the known synthetic polyisoprenes.
On notera que ces polyisoprènes selon l'invention peuvent présenter une large gamme de viscosités inhérentes, qui peuvent notamment être du même ordre que celles des polyisoprènes de synthèse « commerciaux » les plus visqueux, i.e. proches de 5 dl/g. ANNEXE 1It will be noted that these polyisoprenes according to the invention can have a wide range of inherent viscosities, which can in particular be of the same order as those of the most viscous "commercial" synthetic polyisoprenes, ie close to 5 dl / g. ANNEX 1
Obtention des courbes force-allongement d'éprouvettes non réticulées à base de polyisoprènes de synthèse ou naturels.Obtaining force-elongation curves of non-crosslinked specimens based on synthetic or natural polyisoprenes.
1/ Première série d'essais sur des éprouvettes constituées de polyisoprènes de synthèse connus, selon l'invention ou de caoutchoucs naturels :1 / First series of tests on test pieces made of known synthetic polyisoprenes, according to the invention or natural rubbers:
1) Formage de plaques en polyisoprène à l'état non réticulé :1) Forming of polyisoprene plates in the non-crosslinked state:
On forme chaque plaque de polyisoprène de 2,5 mm d'épaisseur E dans un moule par moulage sous pression, entre deux feuilles de polyester, pendant 10 minutes à 110° C.Each 2.5 mm thick polyisoprene plate E is formed in a mold by pressure molding, between two polyester sheets, for 10 minutes at 110 ° C.
On maintient sous pression chaque plaque ainsi formée pour son refroidissement pendant une durée de 16 heures, puis on l'extrait du moule au terme de ces 16 heures.Each plate thus formed is kept under pressure for cooling for a period of 16 hours, then it is extracted from the mold at the end of these 16 hours.
2. Confection des éprouvettes 1 à partir de ces plaques :2. Making of test pieces 1 from these plates:
Chaque éprouvette 1 est ensuite immédiatement découpée suivant une forme d'haltère dans l'une des plaques ainsi extraite du moule, de telle sorte qu'elle comporte deux extrémités reliées entre elles par une tige d'épaisseur E = 2,5 mm, de longueur L = 26 mm et de largeurEach test piece 1 is then immediately cut according to a dumbbell shape in one of the plates thus extracted from the mold, so that it has two ends connected to each other by a rod of thickness E = 2.5 mm, of length L = 26 mm and width
W = 6 mm. La découpe est effectuée de telle manière que la direction longitudinale L de l'éprouvette 1 soit parallèle à la direction du calandrage.W = 6 mm. The cutting is carried out in such a way that the longitudinal direction L of the test piece 1 is parallel to the direction of the calendering.
3) Conditionnement des plaques obtenues :3) Packaging of the plates obtained:
Afin d'éviter l'apparition de bulles d'air dans les plaques ou les éprouvettes de polyisoprène, les essais de traction sont réalisés dans un délai réduit après l'extraction du moule, ce délai étant au plus égal à 1 heure. 4) Essais de traction :In order to avoid the appearance of air bubbles in the polyisoprene plates or test pieces, the tensile tests are carried out within a reduced time after extraction from the mold, this time being at most equal to 1 hour. 4) Tensile tests:
Au moins trois éprouvettes 1 identiques sont testées dans les mêmes conditions pour chacun des essais de traction réalisés. Chaque essai de traction consiste à soumettre à une traction à vitesse constante chaque éprouvette 1 et à enregistrer l'évolution de la force de traction en fonction du déplacement d'un mors mobile d'une machine de traction 2 de dénomination « INSTRON 4501 ». Cette machine 2 est équipée d'un capteur de force et d'un moyen pour mesurer le déplacement de ce mors mobile. Chaque éprouvette 1 est maintenue dans sa partie la plus large sous une pression de serrage P égale à 2 bar (voir Fig. 5).At least three identical test pieces 1 are tested under the same conditions for each of the tensile tests carried out. Each tensile test consists in subjecting a test piece 1 to constant speed traction and recording the evolution of the tensile force as a function of the displacement of a movable jaw of a traction machine 2 of the name "INSTRON 4501". This machine 2 is equipped with a force sensor and a means for measuring the displacement of this movable jaw. Each test piece 1 is held in its widest part under a clamping pressure P equal to 2 bar (see Fig. 5).
Chaque essai de traction est réalisé à température ambiante, dans un laboratoire climatisé à 23° C et à 50 % d'humidité. La vitesse de déplacement constante du mors mobile est de 1000 mm/minute. Les variations de la force de traction et du déplacement du mors mobile sont enregistrées durant chaque essai.Each tensile test is carried out at room temperature, in a laboratory conditioned at 23 ° C and at 50% humidity. The constant speed of movement of the movable jaw is 1000 mm / minute. The variations in the tensile force and the displacement of the movable jaw are recorded during each test.
Pour chaque éprouvette 1, les paramètres suivants sont calculés : - Déformation relative α (%) = 100 x D / L (D est le déplacement du mors mobile en mm), mesuré par le capteur de la machine au cours de chaque essai et L - 26 mm est la longueur initiale de l'éprouvette 1 imposée par « l' emporte-pièce » ), et - Contrainte apparente F/S0 (MPa), qui représente le rapport de la force (en N) mesurée par le capteur de la machine, sur la section initiale S0 de l'éprouvette (S0 = W. E en mm2, W = 6 mm étant la largeur imposée par « l' emporte-pièce » et E = 2,5 mm l'épaisseur de l'éprouvette 1 avant la traction).For each test piece 1, the following parameters are calculated: - Relative deformation α (%) = 100 x D / L (D is the displacement of the movable jaw in mm), measured by the machine sensor during each test and L - 26 mm is the initial length of the test piece 1 imposed by the "cookie cutter"), and - Apparent stress F / S 0 (MPa), which represents the ratio of the force (in N) measured by the sensor of the machine, on the initial section S 0 of the test piece (S 0 = W. E in mm 2 , W = 6 mm being the width imposed by the "punch" and E = 2.5 mm l ' thickness of test piece 1 before traction).
Pour chaque niveau de déformation relative, on a calculé la moyenne des contraintes correspondantes pour trois éprouvettes 1 identiques, et l'on a tracé ainsi, pour chacune des éprouvettes testées, un graphe contrainte (moyenne sur trois mesures) - déformation. 11/ Seconde série d'essais sur des éprouvettes constituées de compositions à base de polyisoprènes de synthèse selon l'invention ou de caoutchouc naturel :For each level of relative strain, the average of the corresponding stresses has been calculated for three identical test pieces 1, and a stress (average over three measurements) - deformation graph has been drawn for each of the test pieces tested. 11 / Second series of tests on test pieces consisting of compositions based on synthetic polyisoprenes according to the invention or natural rubber:
1) Confection de plaques constituées de compositions de caoutchouc non réticulées :1) Making of plates made up of non-crosslinked rubber compositions:
La composition de caoutchouc destinée à constituer chaque plaque contient, pour 100 g de polyisoprène de synthèse ou de caoutchouc naturel :The rubber composition intended to constitute each plate contains, per 100 g of synthetic polyisoprene or natural rubber:
- 50 g de noir de carbone N375- 50 g of carbon black N375
- 5 g de ZnO - 2 g d'acide stéarique- 5 g of ZnO - 2 g of stearic acid
- 1 g d' antioxydant de dénomination « Santoflex 13 »- 1 g of antioxidant with the name "Santoflex 13"
- 1,2 g de soufre soluble « 2H »- 1.2 g of soluble sulfur "2H"
- 1,2 g de CBS (N-cyclohexyl-benzothiazyl-sulfénamide).- 1.2 g of CBS (N-cyclohexyl-benzothiazyl-sulfenamide).
Le mélangeage de ces ingrédients est réalisé dans un mélangeur interne de dénomination « Brabender », dont le volume utile est de 87 cm3, dans les conditions suivantes :The mixing of these ingredients is carried out in an internal mixer with the name "Brabender", the useful volume of which is 87 cm 3 , under the following conditions:
- Température de cuve = 60° C- Tank temperature = 60 ° C
- Vitesse de rotation des palettes = 50 tours / minute- Pallet rotation speed = 50 revolutions / minute
- Coefficient de remplissage = 65 % Les ingrédients sont introduits dans l'ordre suivant :- Filling coefficient = 65% The ingredients are introduced in the following order:
- 0 minute : polyisoprène- 0 minute: polyisoprene
- 1 minute : noir de carbone, ZnO, acide stéarique, antioxydant- 1 minute: carbon black, ZnO, stearic acid, antioxidant
- 5 minutes : soufre et CBS- 5 minutes: sulfur and CBS
- 6 minutes : tombée (réalisée avant 6 minutes si la température atteint 105° C). Le mélange est ensuite homogénéisé sur une calandre dont les cylindres sont à 75° C, de manière à obtenir une feuille de 2,9 mm d'épaisseur.- 6 minutes: fall (performed before 6 minutes if the temperature reaches 105 ° C). The mixture is then homogenized on a calender whose cylinders are at 75 ° C, so as to obtain a sheet 2.9 mm thick.
Cette feuille est moulée sous pression dans un moule pendant 10 minutes à 110° C entre deux feuilles de polyester, puis extraite du moule et enfin refroidie à l'air libre. Une plaque de 2,5 „ mm d'épaisseur est ainsi obtenue. 2. Conditionnement des plaques obtenues :This sheet is pressure molded in a mold for 10 minutes at 110 ° C between two polyester sheets, then extracted from the mold and finally cooled in the open air. A 2.5 mm thick plate is thus obtained. 2. Packaging of the plates obtained:
Entre le moment de leur confection et celui de l'essai de traction, chaque plaque est stockée sous atmosphère ambiante pour une durée au moins égale à 5 heures et ne pouvant excéder 8 jours.Between the time of their preparation and that of the tensile test, each plate is stored in an ambient atmosphere for a duration at least equal to 5 hours and not to exceed 8 days.
3) Confection des éprouvettes 1 à partir de ces plaques :3) Making of test pieces 1 from these plates:
On procède comme indiqué au paragraphe II 2) ci-dessus.We proceed as indicated in paragraph II 2) above.
4) Essais de traction :4) Tensile tests:
On procède comme indiqué au paragraphe 1/ 4) ci-dessus. We proceed as indicated in paragraph 1/4) above.
ANNEXE 2 : Propriétés dynamiques en cisaillement des polyisoprènes obtenus.APPENDIX 2: Dynamic shear properties of the polyisoprenes obtained.
1) Appareil utilisé :1) Device used:
L'appareil utilisé est commercialisé par la société Alpha Technologies sous la dénomination "RPA2000" ("Rubber Process Analyser"). Il permet la mesure des propriétés dynamiques des élastomères et des compositions de caoutchouc les incorporant.The device used is marketed by the company Alpha Technologies under the name "RPA2000" ("Rubber Process Analyzer"). It allows the measurement of the dynamic properties of elastomers and of the rubber compositions incorporating them.
2) Préparation des échantillons :2) Preparation of samples:
La masse d'échantillon de polyisoprène est de 4,5 +/- 0,5 grammes. La protection des plateaux du « RPA2000 » (voir ci-dessous) est assurée par l'utilisation de films intercalaires qui sont obtenus à partir d'un rouleau de film « Nylon® Dartek f0143 » et qui sont placés entre ces plateaux et l' échantillon.The mass of polyisoprene sample is 4.5 +/- 0.5 grams. The protection of the “RPA2000” trays (see below) is ensured by the use of interlayer films which are obtained from a roll of “Nylon® Dartek f0143” film and which are placed between these trays and the sample.
3. Description du test :3. Description of the test:
L'échantillon est préchauffé trois minutes à 130° C dans la chambre "RPA" stabilisée thermiquement, avant de réaliser 10 cycles de sollicitation dynamique à 0,035 Herz, 10 % de déformation à 130° C. Le calcul des résultats est une moyenne sur les cinq derniers cycles. The sample is preheated for three minutes at 130 ° C in the thermally stabilized "RPA" chamber, before carrying out 10 cycles of dynamic stress at 0.035 Herz, 10% deformation at 130 ° C. The calculation of the results is an average over the last five cycles.
ANNEXE 3 : Détermination de la viscosité inhérente des polyisoprènes obtenus.ANNEX 3: Determination of the inherent viscosity of the polyisoprenes obtained.
PRINCIPE :PRINCIPLE:
La viscosité inhérente est déterminée par la mesure du temps d'écoulement t de la solution de polyisoprène et du temps d'écoulement t0 du toluène, dans un tube capillaire. La méthode se décompose en 3 grandes étapes:The inherent viscosity is determined by measuring the flow time t of the polyisoprene solution and the flow time t 0 of toluene in a capillary tube. The method is broken down into 3 main steps:
— » étape n°l : préparation de la solution de mesure à 0,1 g/dl dans le toluène ; - étape n°2 : mesure des temps d'écoulement t de la solution de polyisoprène et t0 du toluène à 25° C dans un tube « Ubbelohde » ;- »step 1: preparation of the measurement solution at 0.1 g / dl in toluene; - step 2: measurement of the flow times t of the polyisoprene solution and t 0 of toluene at 25 ° C. in a “Ubbelohde” tube;
— » étape n°3 : calcul de la viscosité inhérente.- »step 3: calculation of the inherent viscosity.
ETAPE N°l — Préparation de la solution de mesure à partir du polyisoprène secSTEP 1 - Preparation of the measurement solution from the dry polyisoprene
Dans une bouteille de 250 ml lavée et étuvée à 140° C au minimum 10 heures, on introduit 0,1 g de polyisoprène sec (utilisation d'une balance de précision d'échelon e = 0,1 mg) et 100 ml de toluène de pureté supérieure à 99,5 %.0.1 g of dry polyisoprene is introduced into a 250 ml bottle, washed and steamed at 140 ° C. for a minimum of 10 hours (use of a scale precision scale e = 0.1 mg) and 100 ml of toluene purity greater than 99.5%.
On place la bouteille sur une dispositif d'agitation à secousses pendant 90 min. (voire plus si le polyisoprène n'est pas solubilisé).The bottle is placed on a shaker for 90 min. (or even more if the polyisoprene is not dissolved).
ETAPE N°2 - Mesure des temps d'écoulement t, du toluène et t de la solution de polyisoprène à 25° C :STEP 2 - Measurement of the flow times t, of the toluene and t of the polyisoprene solution at 25 ° C:
1. Matériel :1. Material:
- 1 cuve avec un bain thermostaté à 25° C ± 0,1° C pourvu d'un système de refroidissement à l'eau courante. La cuve est remplie par VA d'eau courante et VA d'eau déminéralisée.- 1 tank with a thermostatically controlled bath at 25 ° C ± 0.1 ° C provided with a cooling system with running water. The tank is filled with VA of running water and VA of demineralized water.
- 1 thermomètre à alcool de type « PROLABO », placé dans le bain thermostaté avec une incertitude de ± 0, 1 ° C - 1 tube viscosimétrique « Ubbelohde » destiné à être placé en position verticale dans ,1e bain thermostaté.- 1 "PROLABO" type alcohol thermometer, placed in the thermostatically controlled bath with an uncertainty of ± 0.1 ° C - 1 "Ubbelohde" viscometer tube intended to be placed in a vertical position in the 1st thermostatically controlled bath.
Caractéristiques des tubes utilisés: - diamètre du capillaire: 0,46 mm ;Characteristics of the tubes used: - capillary diameter: 0.46 mm;
- capacité: 18 à 22 ml.- capacity: 18 to 22 ml.
2. Mesure du temps d'écoulement t0 du toluène :2. Measurement of the flow time t 0 of toluene:
- rincer le tube par lavages au toluène ; -introduire la quantité de toluène (pureté supérieure à 99,5 %) nécessaire à la mesure ;- rinse the tube by washing with toluene; -introduce the quantity of toluene (purity greater than 99.5%) necessary for the measurement;
-vérifier que le bain thermostaté est à 25° C ; -déterminer le temps d'écoulement t0.-check that the thermostatically controlled bath is at 25 ° C; -determine the flow time t 0 .
3. Mesure du temps d'écoulement de la solution de polyisoprène t3. Measurement of the flow time of the polyisoprene solution t
-rincer le tube par lavages à la solution de polyisoprène ;rinse the tube by washing with polyisoprene solution;
-introduire la quantité de solution de polyisoprène nécessaire à la mesure ;-introduce the quantity of polyisoprene solution necessary for the measurement;
-vérifier que le bain thermostaté est à 25° C.-check that the thermostatically controlled bath is at 25 ° C.
-détenniner le temps d'écoulement t.- determine the flow time t.
ETAPE N°3 - Calcul de la viscosité inhérente :STEP N ° 3 - Calculation of the inherent viscosity:
La viscosité inhérente est obtenue par la relation suivante :The inherent viscosity is obtained by the following relation:
avec with
C: concentration de la solution toluénique de polyisoprène en g/dl ; t: temps d'écoulement de la solution toluénique de polyisoprène en centièmes de min.; t0: temps d'écoulement du toluène en centièmes de min.;C: concentration of the toluene polyisoprene solution in g / dl; t: flow time of the toluene polyisoprene solution in hundredths of a min .; t 0 : toluene flow time in hundredths of a min .;
Tjinh : viscosité inhérente exprimée en dl/g. ANNEXE 4 : Détermination de la microstructure des polyisoprènes obtenus.Tji nh : inherent viscosity expressed in dl / g. APPENDIX 4: Determination of the microstructure of the polyisoprenes obtained.
1) Préparation des échantillons selon la technique de RMN13C :1) Preparation of the samples according to the 13 C NMR technique:
2 g de polyisoprène sont extraits à l'acétone au reflux pendant 8 heures. Le polyisoprène extrait est ensuite séché à température ambiante et sous vide pendant 24 heures. Puis ce polyisoprène séché est remis en solution dans du chloroforme. La solution de polyisoprène est filtrée et le solvant est éliminé à l'évaporateur rotatif pendant 4 heures (la température du bain est de 40° C).2 g of polyisoprene are extracted with acetone at reflux for 8 hours. The extracted polyisoprene is then dried at room temperature and under vacuum for 24 hours. Then this dried polyisoprene is redissolved in chloroform. The polyisoprene solution is filtered and the solvent is removed on a rotary evaporator for 4 hours (the bath temperature is 40 ° C).
2) Technique de dosage par moyen infrarouge (MIR):2) Metering technique by infrared medium (MIR):
a) Préparation des échantillons:a) Preparation of samples:
On étalonne cette technique MIR par l'intermédiaire d'échantillons tels que préparés au paragraphe 1) ci-dessus. Quant aux échantillons à analyser selon cette technique MIR, on utilise une solution de polyisoprène à 10 g/1 exactement dans le CC14, qui est analysée à l'aide d'une cellule de KBr de 0,2 mm d'épaisseur.This MIR technique is calibrated by means of samples as prepared in paragraph 1) above. As for the samples to be analyzed according to this MIR technique, a polyisoprene solution at 10 g / l exactly in CC1 4 is used , which is analyzed using a KBr cell of 0.2 mm thick.
b) Appareillage:b) Apparatus:
- Spectrophotomètre commercialisé sous la dénomination « NECTOR 22 ».- Spectrophotometer sold under the name "NECTOR 22".
- Conditions d'enregistrement: ouverture du faisceau : maximale ; résolution : 2 cm"1 ; fréquence du miroir mobile : 10 kHz ; détecteur : DTGS ; accumulations : 64 scan ; temps de purge : 3 mn ; fenêtre spectrale : 4000 à 400 cm"1 ; spectres enregistrés en transmittance ; - Traitement des spectres : transfert sur micro-ordinateur ; traitement avec le logiciel « OPUS » de « BRUKER ».- Recording conditions: beam opening: maximum; resolution: 2 cm "1; frequency of the moving mirror: 10 kHz; detector: DTGS; accumulations: 64 scan; purge time: 3 min; spectral window: 4000 to 400 cm "1; spectra recorded in transmittance; - Processing of spectra: transfer to microcomputer; treatment with “OPUS” software from “BRUKER”.
c. Attribution des pics du spectre:vs. Spectrum peak allocation:
Des études spectrales et le contenu des documents suivants ont permis de détenniner les bandes caractéristiques des différents modes d'enchaînement :Spectral studies and the content of the following documents have made it possible to determine the characteristic bands of the different chaining modes:
- Y. Tanaka, Y. Takeuchi, M. Kobayashi, H. Tadokoro, Journal ofPolymer Science,- Y. Tanaka, Y. Takeuchi, M. Kobayashi, H. Tadokoro, Journal ofPolymer Science,
PartA-2, 1971, 9(1), 43-57.PartA-2, 1971, 9 (1), 43-57.
- J.P. Kistel, G. Friedman, B. Kaempf, Bulletin de la Société Chimique de France, 1967, n° 12.- J.P. Kistel, G. Friedman, B. Kaempf, Bulletin de la Société Chimique de France, 1967, n ° 12.
- F. Asssioma, J. Marchai, C. R. Acad. Se. Paris, Ser C, 1968, 266(22), 1563-6 et Ser D, 1968, 266(6), 369-72.- F. Asssioma, J. Marchai, C. R. Acad. Se. Paris, Ser C, 1968, 266 (22), 1563-6 and Ser D, 1968, 266 (6), 369-72.
- T.F. Banigan, AJ. Nerbiscar, T.A. Oda, Rubber Chemistry and technology, 1982, 55(2), 407-15.- T.F. Banigan, AJ. Nerbiscar, T.A. Oda, Rubber Chemistry and technology, 1982, 55 (2), 407-15.
La conformation 3^4 présente deux bandes caractéristiques : - une bande à 880 cm"1 de forte intensité correspondant aux vibrations de déformation hors du plan (δ C-H) des hydrogènes terminaux du groupement vinylique (=CH2).The conformation 3 ^ 4 has two characteristic bands: - a band at 880 cm "1 of high intensity corresponding to the deformation vibrations out of the plane (δ CH) of the terminal hydrogens of the vinyl group (= CH 2 ).
- une bande à 3070 cm"1 correspondant aux élongations v C-H de ce même groupement (=CH2).- a band at 3070 cm "1 corresponding to the elongations v CH of this same group (= CH 2 ).
La conformation 1-4 cis possède une bande caractéristique vers 3030 cm"1. Cette bande correspond aux vibrations d'élongation v C-H du groupement =CH.The 1-4 cis conformation has a characteristic band around 3030 cm "1. This band corresponds to the vibrations of elongation v CH of the group = CH.
La bande correspondant aux vibrations de déformation symétrique des groupements méthyles (δ CH3) est une bande complexe qui intègre les trois conformations. L'absorption correspondant aux δ CH3 de la conformation 1-4 trans est maximale vers 1385 cm"1 ; il s'agit - d'un épaulement de cette bande. d) Méthode d'intégration:The band corresponding to the symmetrical deformation vibrations of the methyl groupings (δ CH 3 ) is a complex band which integrates the three conformations. The absorption corresponding to δ CH 3 of the 1-4 trans conformation is maximum around 1385 cm "1 ; it is - a shoulder of this band. d) Integration method:
Les bandes du 3-4 et du 1-4 cis sont intégrées selon le mode de la surface tangentielle. Le maximum d'absorption du 1-4 trans se situe en épaulement de la bande intense des δ CH3. La méthode la plus adaptée dans ce cas est la mesure de la hauteur de bande avec comme ligne de base la tangente de la bande des δ CH .The bands of 3-4 and 1-4 cis are integrated according to the tangential surface mode. The maximum absorption of 1-4 trans is located at the shoulder of the intense band of δ CH 3 . The most suitable method in this case is the measurement of the strip height with the tangent of the des CH strip as the base line.
e) Courbes d'étalonnage:e) Calibration curves:
Expression de la loi de Beer-Lambert:Expression of Beer-Lambert's law:
Do(v ou δ) = ε(v ou δ) e c avec:Do (v or δ) = ε (v or δ) e c with:
Do(v ou δ) = densité optique de la bande v ou δ ; ε(v ou δ) = coefficient d'extinction molaire de l'analyte responsable de la bande v ou δ ; c = concentration molaire de l'analyte ; et e = épaisseur de l'échantillon.Do (v or δ) = optical density of the band v or δ; ε (v or δ) = molar extinction coefficient of the analyte responsible for the band v or δ; c = molar concentration of the analyte; and e = thickness of the sample.
Des polyisoprènes commerciaux (commercialisés sous les dénominations « IR305 », « NATSYN 2200 » et « SKI-3S »), un polyisoprène synthétisé au laboratoire (MC78) et du caoutchouc naturel (NR) sont pris comme étalons. Comparés à iso-concentration (solutions), la loi peut donc s'écrire :Commercial polyisoprenes (sold under the names “IR305”, “NATSYN 2200” and “SKI-3S”), polyisoprene synthesized in the laboratory (MC78) and natural rubber (NR) are taken as standards. Compared to iso-concentration (solutions), the law can therefore be written:
Dx = K X avec :Dx = K X with:
Dx = valeur de l'intégration de la bande correspondant au motif X, X = taux de motif X dans la gomme (déterminé par RMN13C), etDx = value of the integration of the band corresponding to the motif X, X = rate of motif X in the gum (determined by 13 C NMR), and
K = constante d'étalonnage.K = calibration constant.
Les courbes d'étalonnage Dx = f(X) peuvent donc être tracées pour chacun des motifs. ANNEXE 5 : Détermination de la distribution des masses moléculaires des élastomères obtenus par la technique de chromatographie d'exclusion par la taille (SEC).The calibration curves Dx = f (X) can therefore be plotted for each of the patterns. APPENDIX 5: Determination of the molecular mass distribution of the elastomers obtained by the size exclusion chromatography (SEC) technique.
a. Principe de la mesure:at. Principle of measurement:
La chiOmatographie d'exclusion par la taille ou SEC (size exclusion chromatography) permet de séparer physiquement les macromolécules suivant leur taille à l'état gonflé sur des colonnes remplies de phase stationnaire poreuse. Les macromolécules sont séparées par leur volume hydrodynamique, les plus volumineuses étant éluées en premier.Size exclusion chromatography (SEC) makes it possible to physically separate the macromolecules according to their size in the swollen state on columns filled with porous stationary phase. The macromolecules are separated by their hydrodynamic volume, the largest being eluted first.
Sans être une méthode absolue, la SEC permet d'appréhender la distribution des masses moléculaires d'un polymère. A partir de produits étalons commerciaux, les différentes masses moyennes en nombre (Mn) et en poids (Mw) peuvent être déterminées et l'indice de polydispersité calculé (Ip = Mw/Mn).Without being an absolute method, the SEC makes it possible to apprehend the molecular weight distribution of a polymer. From commercial standard products, the various average masses in number (Mn) and in weight (Mw) can be determined and the polydispersity index calculated (Ip = Mw / Mn).
b) Préparation du polymère:b) Preparation of the polymer:
Il n'y a pas de traitement particulier de l'échantillon de polymère avant analyse. Celui- ci est simplement solubilisé dans du tétrahydrofurane à une concentration d'environ 1 g/1.There is no special treatment of the polymer sample before analysis. This is simply dissolved in tetrahydrofuran at a concentration of about 1 g / 1.
c) Analyse SEC:c) SEC analysis:
L'appareillage utilisé est un chromatographe « WATERS ALLIANCE ». Le solvant d'élution est le tétrahydrofurane, le débit de 0,7 ml/mn, la température du système de 35°C et la durée d'analyse de 90 min. On utilise un jeu de quatre colonnes, de dénominations commerciales « STYRAGEL HMW6E », « STYRAGEL HMW7 » et deux « STYRAGELThe apparatus used is a “WATERS ALLIANCE” chromatograph. The elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate of 0.7 ml / min, the system temperature of 35 ° C and the analysis time of 90 min. A set of four columns is used, with the trade names "STYRAGEL HMW6E", "STYRAGEL HMW7" and two "STYRAGEL
HT6E », placées dans cet ordre.HT6E ”, placed in this order.
Le volume injecté de la solution de l'échantillon de polymère est 100 μl. Le détecteur est un réfractomètre différentiel « WATERS 2140 » et le logiciel d'exploitation des données chromatographiques est le système « WATERS MILLENIUM ». ANNEXE 6 : Détermination du taux d'insoluble sur grille des polyisoprènes.The injected volume of the polymer sample solution is 100 μl. The detector is a "WATERS 2140" differential refractometer and the operating software for the chromatographic data is the "WATERS MILLENIUM" system. APPENDIX 6: Determination of the insoluble rate on a polyisoprene grid.
1) Domaine d'application :1) Field of application:
Cette méthode permet de déterminer le taux d'insoluble sur grille des polymères pour des valeurs supérieures à 0,3 %. Elle s'applique à tous les polymères dont la viscosité inhérente (dans le toluène à 25° C et à 0,1 g/dl) est inférieure à 5,5 dl/g.This method makes it possible to determine the insoluble rate on a grid of polymers for values greater than 0.3%. It applies to all polymers whose inherent viscosity (in toluene at 25 ° C and 0.1 g / dl) is less than 5.5 dl / g.
Sauf indication contraire, la mesure est faite dans le toluène.Unless otherwise indicated, the measurement is made in toluene.
2) Principe :2) Principle:
Une quantité connue de polymère est agitée à température ambiante dans le toluène dans des conditions déterminées et l'insoluble est filtré sur filtre métallique, séché puis pesé.A known quantity of polymer is stirred at room temperature in toluene under determined conditions and the insoluble material is filtered through a metal filter, dried and then weighed.
3) Matériel :3) Material:
Agitateur à secoussesShaker shaker
Capsuleuse - Joints en caoutchouc et capsulesCapper - Rubber seals and capsules
Bouteilles Steinie de 500 ml500 ml Steinie bottles
Etuve à vide pour séchage réglée à 100°CVacuum oven for drying set at 100 ° C
DessicateurDryer
Filtre en toile métallique inox (10 cm x 10 cm). Taille de la maille : 125 μm - Balance à 0,1 mg prèsStainless steel mesh filter (10 cm x 10 cm). Mesh size: 125 μm - Balance to the nearest 0.1 mg
Paire de ciseauxPair of scissors
Barquettes aluminium.Aluminum trays.
4) Réactif :4) Reagent:
Toluène apte à la polymérisation. 5) Mode opératoire :Toluene suitable for polymerization. 5) Procedure:
Dans une barquette d'aluminium préalablement tarée, peser 1,0 g (P) à 0,1 mg près de polymère découpé en petits morceaux. Introduire le polymère dans une bouteille Stemie de 500 ml contenant 200 ml de toluène. Capsuler la bouteille. La placer horizontalement sur l'agitateur à secousses et agiter pendant 6 h au minimum à la vitesse de 100 à 120 va-et-vient à la minute. Filtrer immédiatement sur filtre métallique préalablement lavé au toluène, séché à l' étuve pendant 1 h, refroidi, conservé au dessicateur et taré immédiatement en sortie de dessicateur à 0,1 mg près (PI). Rincer 2 fois la bouteille avec 50 ml de toluène et verser le toluène de rinçage sur le filtre.In a previously tared aluminum tray, weigh 1.0 g (P) to 0.1 mg near the polymer cut into small pieces. Introduce the polymer into a 500 ml Stemie bottle containing 200 ml of toluene. Cap the bottle. Place it horizontally on the shaker and shake for at least 6 hours at the speed of 100 to 120 back and forth per minute. Filter immediately on a metal filter previously washed with toluene, dried in an oven for 1 h, cooled, stored in a desiccator and tared immediately after desiccant to the nearest 0.1 mg (PI). Rinse the bottle twice with 50 ml of toluene and pour the rinsing toluene over the filter.
Sécher le filtre métallique 1 h à l'étuve à vide à 100° C. Laisser refroidir 30 minutes au dessicateur et peser à 0,1 mg près (P2).Dry the metal filter for 1 hour in the vacuum oven at 100 ° C. Leave to cool for 30 minutes in the desiccator and weigh to the nearest 0.1 mg (P2).
6. Calcul :6. Calculation:
Soient :Let:
P exprimé en gramme le poids de polymère analyséP expressed in grams the weight of polymer analyzed
PI exprimé en gramme le poids du filtre métallique avant filtration P2 exprimé en gramme le poids du filtre métallique après filtrationPI expressed in grams the weight of the metal filter before filtration P2 expressed in grams the weight of the metal filter after filtration
Le taux d'insoluble T, exprimé en %, est donné par la formule :The insoluble level T, expressed in%, is given by the formula:
T = 100 (P2 - P1) / P (%)T = 100 (P2 - P1) / P (%)
Arrondir le résultat au multiple de 0,1 le plus près.Round the result to the nearest multiple of 0.1.
Remarque :Note :
Il est possible que dans des cas particuliers, le polymère reste collé aux parois de la bouteille Steinie ; il est alors indispensable de le décoller à l'aide d'une spatule et de le placer sur le filtre métallique. It is possible that in special cases, the polymer remains stuck to the walls of the Steinie bottle; it is therefore essential to peel it off using a spatula and place it on the metal filter.

Claims

REVENDICATIONS
1) Polyisoprène de synthèse réticulable, caractérisé en ce qu'il présente une contrainte apparente F/S0 égale ou supérieure à 0,4 MPa pour un allongement relatif α de 150 %, appliqué à une éprouvette (1) en forme d'haltère qui est constituée dudit polyisoprène réticulable et qui est obtenue par :1) Synthetic crosslinkable polyisoprene, characterized in that it has an apparent stress F / S 0 equal to or greater than 0.4 MPa for a relative elongation α of 150%, applied to a dumbbell-shaped test piece (1) which consists of said crosslinkable polyisoprene and which is obtained by:
- formage d'une plaque d'épaisseur E - 2,5 mm constituée dudit polyisoprène par moulage sous pression pendant 10 min. à 110° C dans un moule entre deux feuilles de polyester,- Forming a plate of thickness E - 2.5 mm made of said polyisoprene by pressure molding for 10 min. at 110 ° C. in a mold between two sheets of polyester,
- refroidissement sous pression de la plaque ainsi formée pendant une durée de 16 heures, - extraction dudit moule de la plaque ainsi formée et refroidie au terme de ladite durée,- cooling under pressure of the plate thus formed for a period of 16 hours, - extraction of said mold from the plate thus formed and cooled at the end of said period,
- découpage de ladite éprouvette (1) dans la plaque ainsi extraite, de telle sorte que ladite éprouvette (1) comporte deux extrémités reliées entre elles par une tige d'épaisseur E = 2,5 mm, de longueur L = 26 mm et de largeur W = 6 mm, ladite éprouvette (1) étant ensuite soumise, au plus tard 1 heure après ladite extraction, à une traction à une température de 23° C et à un taux d'humidité de l'air de 50 %, par déplacement à la vitesse constante de 100 mm/min. d'un mors mobile d'une machine de traction (2) de dénomination commerciale « INSTRON 4501 » par rapport à un mors fixe de ladite machine, lesdits mors enserrant respectivement lesdites extrémités avec une même pression de serrage de 2 bars, avec : α (%) = 100 x D / L (D étant le déplacement mesuré dudit mors mobile en mm), etcutting of said test piece (1) in the plate thus extracted, so that said test piece (1) has two ends connected together by a rod of thickness E = 2.5 mm, of length L = 26 mm and of width W = 6 mm, said test piece (1) then being subjected, at the latest 1 hour after said extraction, to traction at a temperature of 23 ° C. and to an air humidity level of 50%, by displacement at a constant speed of 100 mm / min. a movable jaw of a traction machine (2) with the commercial name "INSTRON 4501" relative to a fixed jaw of said machine, said jaws respectively enclosing said ends with the same clamping pressure of 2 bars, with: α (%) = 100 x D / L (D being the measured displacement of said movable jaw in mm), and
F/S0 (MPa) = force de traction F/ section initiale S0 (W.E en mm2) de l'éprouvette (1).F / S 0 (MPa) = tensile force F / initial section S 0 (WE in mm 2 ) of the test piece (1).
2) Polyisoprène de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la contrainte apparente F/S0 est égale ou supérieure à 0,5 MPa pour ledit allongement relatif α de 150 %.2) Synthetic polyisoprene according to claim 1, characterized in that the apparent stress F / S 0 is equal to or greater than 0.5 MPa for said relative elongation α of 150%.
3) Polyisoprène de synthèse selon la revendication 2, caractérisé en ce que la contrainte apparente F/S0 est égale ou supérieure à 0,6 MPa pour ledit allongement relatif α de 150 %. 4) Polyisoprène de synthèse selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce ,qu'il satisfait à la relation (i) : Cotan δ > 0,3761. ηinh + 0,15, où cotan δ est la cotangente de l'angle de pertes d'un échantillon dudit polyisoprène, mesurée à 130° C au moyen d'un appareil de dénomination commerciale « RPA2000 », ledit échantillon étant sollicité en cisaillement à 10 % de déformation et à une fréquence de sollicitations de 0,035 Hz, et où ηinh est la viscosité inhérente dudit polyisoprène, mesurée dans le toluène à 25° C et à une concentration dudit polyisoprène dans le toluène de 0,1 g/dl.3) Synthetic polyisoprene according to claim 2, characterized in that the apparent stress F / S 0 is equal to or greater than 0.6 MPa for said relative elongation α of 150%. 4) Synthetic polyisoprene according to one of the preceding claims, characterized in that it satisfies the relation (i): Cotan δ> 0.3761. η inh + 0.15, where cotan δ is the cotangent of the angle of loss of a sample of said polyisoprene, measured at 130 ° C by means of an apparatus with the commercial name "RPA2000", said sample being stressed in shear at 10% deformation and at a stress frequency of 0.035 Hz, and where ηin h is the inherent viscosity of said polyisoprene, measured in toluene at 25 ° C and at a concentration of said polyisoprene in toluene of 0.1 g / dl .
5) Polyisoprène de synthèse selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il satisfait en outre à la relation (ii) : Cotan δ > 0,3761. ηjnh + 0,605) Synthetic polyisoprene according to claim 4, characterized in that it also satisfies relation (ii): Cotan δ> 0.3761. ηj nh + 0.60
6) Polyisoprène de synthèse selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il satisfait en outre à la relation (iii) : Cotan δ > 0,3761. ηjnh + 1,06) Synthetic polyisoprene according to claim 5, characterized in that it also satisfies relation (iii): Cotan δ> 0.3761. ηj nh + 1.0
7) Polyisoprène de synthèse selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une viscosité inhérente ηinh, mesurée à 0,1 g/dl dans le toluène selon l'annexe 3 jointe, qui est égale ou supérieure à 4 dl/g.7) Synthetic polyisoprene according to one of the preceding claims, characterized in that it has an inherent viscosity ηi nh , measured at 0.1 g / dl in toluene according to annex 3 attached, which is equal to or greater than 4 dl / g.
8) Polyisoprène de synthèse selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente un taux d'enchaînements cis-1,4, mesuré selon la technique de dosage par moyen infrarouge, qui est égal ou supérieur à 98,0 %.8) Synthetic polyisoprene according to one of the preceding claims, characterized in that it has a rate of cis-1,4 sequences, measured according to the assay technique by infrared means, which is equal to or greater than 98.0%.
9) Polyisoprène de synthèse selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit taux d'enchaînements cis-1,4 est strictement supérieur à 99,0 %.9) Synthetic polyisoprene according to claim 8, characterized in that said rate of cis-1,4 sequences is strictly greater than 99.0%.
10) Polyisoprène de synthèse selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit taux d'enchaînements cis-1,4 est égal ou supérieur à 99,3 %. 11) Procédé de synthèse d'un polyisoprène selon une des revendications 1 à 10, comprenant la réaction d'un système catalytique en présence d'isoprène pour polymériser ledit isoprène, caractérisé en ce que ledit procédé comprend la réaction de polymérisation dudit isoprène dans un solvant de polymérisation hydrocarboné inerte ou en masse, ledit système catalytique étant à base d'au moins:10) Synthetic polyisoprene according to claim 9, characterized in that said rate of cis-1,4 sequences is equal to or greater than 99.3%. 11) Process for the synthesis of a polyisoprene according to one of claims 1 to 10, comprising the reaction of a catalytic system in the presence of isoprene to polymerize said isoprene, characterized in that said process comprises the reaction of polymerization of said isoprene in a inert or bulk hydrocarbon polymerization solvent, said catalytic system being based on at least:
- un monomère diène conjugué,- a conjugated diene monomer,
- un sel d'un ou plusieurs métaux de terre rare d'un acide phosphorique organique, ledit sel étant en suspension dans au moins un solvant hydrocarboné inerte et saturé de type aliphatique ou alicyclique qui est compris dans ledit système catalytique,a salt of one or more rare earth metals of an organic phosphoric acid, said salt being in suspension in at least one inert and saturated hydrocarbon solvent of aliphatic or alicyclic type which is included in said catalytic system,
- un agent d'alkylation constitué d'un alkylaluminium de formule A1R3 ou HA1R , etan alkylating agent consisting of an aluminum alkyl of formula A1R 3 or HA1R, and
- un donneur d'halogène constitué d'un halogénure d' alkylaluminium, et en ce que ledit procédé comprend, suite à ladite polymérisation, une réaction cationique entre ledit système catalytique et au moins un agent ramifiant comprenant un acide de Lewis organique ou non.- A halogen donor consisting of an aluminum alkyl halide, and in that said process comprises, following said polymerization, a cationic reaction between said catalytic system and at least one branching agent comprising an organic Lewis acid or not.
12) Procédé de synthèse d'un polyisoprène selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit procédé comprend, suite à ladite polymérisation et antérieurement à l'ajout dudit agent ramifiant, l'ajout d'une quantité supplémentaire dudit système catalytique.12) Process for the synthesis of a polyisoprene according to claim 11, characterized in that said process comprises, following said polymerization and prior to the addition of said branching agent, the addition of an additional quantity of said catalytic system.
13) Procédé de synthèse selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que ledit agent ramifiant appartient au groupe constitué par les composés métalliques halogènes et les composés organométalliques halogènes.13) Synthesis process according to claim 11 or 12, characterized in that said branching agent belongs to the group consisting of halogenated metal compounds and halogenated organometallic compounds.
14) Procédé de synthèse selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit agent ramifiant est un composé métallique halogène de formule MXm, M étant un métal des groupes IN ou N, X étant un halogène représenté par le fluor, le chlore, le brome ou l'iode et m étant un entier naturel égal à 3 ou 4.14) Synthesis process according to claim 13, characterized in that said branching agent is a halogenated metallic compound of formula MX m , M being a metal of groups IN or N, X being a halogen represented by fluorine, chlorine, bromine or iodine and m being a natural integer equal to 3 or 4.
15) Procédé de synthèse selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit agent ramifiant est le tétrachlorure de titane. 16) Procédé de synthèse selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit agent ramifiant est le tétrachlorure d'étain.15) Synthesis process according to claim 14, characterized in that said branching agent is titanium tetrachloride. 16) Synthesis process according to claim 14, characterized in that said branching agent is tin tetrachloride.
17) Procédé de synthèse selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit agent ramifiant est un composé organométallique halogène de formule RnM'X4-n,17) Synthesis process according to claim 13, characterized in that said branching agent is a halogenated organometallic compound of formula R n M'X 4 - n ,
R étant un groupe hydrocarboné aliphatique, alicyclique ou aromatique, M' étant un métal des groupes IV ou V, X étant un halogène représenté par le fluor, le chlore, le brome ou l'iode et n étant un entier naturel allant de 1 à 3.R being an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon group, M 'being a metal of groups IV or V, X being a halogen represented by fluorine, chlorine, bromine or iodine and n being a natural integer ranging from 1 to 3.
18) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que, dans ledit système catalytique, le rapport molaire (agent d'alkylation/ sel de terre rare) présente une valeur allant de 1 à 7, pour l'obtention d'un polyisoprène présentant un taux d'enchaînements cis-1,4, mesuré selon la technique de dosage par moyen infrarouge, qui est égal ou supérieur à 98,0 %.18) Synthesis process according to one of claims 11 to 17, characterized in that, in said catalytic system, the molar ratio (alkylating agent / rare earth salt) has a value ranging from 1 to 7, for obtaining of a polyisoprene having a rate of cis-1,4 sequences, measured according to the assay technique by infrared means, which is equal to or greater than 98.0%.
19) Procédé de synthèse selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en œuvre de ladite réaction de polymérisation de l'isoprene à une température inférieure à 0° C, pour que ledit polyisoprène présente un taux d'enchaînements cis-1,4, mesuré selon la technique de dosage par moyen infrarouge, qui soit strictement supérieur à 99,0 %.19) Synthesis process according to claim 18, characterized in that it comprises the implementation of said polymerization reaction of isoprene at a temperature below 0 ° C, so that said polyisoprene has a rate of cis sequences -1.4, measured using the infrared assay technique, which is strictly greater than 99.0%.
20) Procédé de synthèse selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en œuvre de ladite réaction de polymérisation de l'isoprene à une température inférieure ou égale à -10° C, pour que ledit polyisoprène présente un taux d'enchaînements cis-1,4, mesuré selon la technique de dosage par moyen infrarouge, égal ou supérieur à 99,3 %.20) Synthesis process according to claim 19, characterized in that it comprises the implementation of said isoprene polymerization reaction at a temperature less than or equal to -10 ° C, so that said polyisoprene has a rate of 'cis-1,4 sequences, measured using the infrared medium assay technique, equal to or greater than 99.3%.
21) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 20, caractérisé en ce que ledit sel est un tris[bis(2-éthylhexyl)phosphate] de terre(s) rare(s).21) Synthesis process according to one of claims 11 to 20, characterized in that said salt is a tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate] of rare earth (s).
22) Procédé de synthèse selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit sel est le tris[bis(2-éthylhexyl)phosphate] de néodyme. 23) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 22, caractérisé en ce que ledit système catalytique comprend ledit ou lesdits métaux de terre rare selon une concentration allant de 0,01 mol/1 à 0,06 mol/ 1.22) Synthesis process according to claim 21, characterized in that said salt is neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate]. 23) Synthesis process according to one of claims 11 to 22, characterized in that said catalytic system comprises said rare earth metal (s) at a concentration ranging from 0.01 mol / 1 to 0.06 mol / 1.
24) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 23, caractérisé en ce que, dans ledit système catalytique, le rapport molaire (donneur d'halogène/ sel) présente une valeur allant de 2,0 à 3,5.24) Synthesis process according to one of claims 11 to 23, characterized in that, in said catalytic system, the molar ratio (halogen donor / salt) has a value ranging from 2.0 to 3.5.
25) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 24, caractérisé en ce que, dans ledit système catalytique, le rapport molaire (monomère diène conjugué / sel) présente une valeur allant de 15 à 70.25) Synthesis process according to one of claims 11 to 24, characterized in that, in said catalytic system, the molar ratio (conjugated diene monomer / salt) has a value ranging from 15 to 70.
26) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 25, caractérisé en ce que ledit monomère diène conjugué est le butadiène.26) Synthesis process according to one of claims 11 to 25, characterized in that said conjugated diene monomer is butadiene.
27) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 26, caractérisé en ce que ledit agent d'alkylation est l'hydrure de diisobutylaluminium.27) Synthesis process according to one of claims 11 to 26, characterized in that said alkylating agent is diisobutylaluminum hydride.
28) Procédé de synthèse selon une des revendications 11 à 27, caractérisé en ce que ledit donneur d'halogène est le chlorure de diéthylaluminium. 28) Synthesis process according to one of claims 11 to 27, characterized in that said halogen donor is diethylaluminum chloride.
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