WO1997001585A1 - Process for the anionic polymerization of vinyl aromates - Google Patents

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WO1997001585A1 PCT/EP1996/002738 EP9602738W WO9701585A1 WO 1997001585 A1 WO1997001585 A1 WO 1997001585A1 EP 9602738 W EP9602738 W EP 9602738W WO 9701585 A1 WO9701585 A1 WO 9701585A1
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Konrad Knoll
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Abstract

The invention concerns a process for the anionic polymerization or copolymerization of vinyl aromatic compounds such as styrene in solution with an initial monomer concentration of between 40 and 100 wt.% under non-isothermic conditions, preferably in a pipe reactor or pipe assembly reactor, of which a substantial part is provided with means preventing the exchange of heat with the environment, toluene, methylcyclohexane, ethylbenzene or Decalin preferably being used as solvent. The temperature of the polymer solution leaving the reaction chamber is at least 170 °C. A styrene polymer containing fewer than 50 ppm monomers is produced.

Description

Verfahren zur anionischen Polymerisation von Vinylaromaten Process for the anionic polymerization of vinyl aromatics
Beschreibung 5Description 5
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur schnellen, wirtschaftlichen und sicheren Herstellung von vinyl¬ aromatischen Polymeren wie Polystyrol, das hierdurch auch in verbesserter Qualität, nämlich verbesserter Thermostabilität 0 erhalten wird.The invention relates to a continuous process for the rapid, economical and safe production of vinylaromatic polymers such as polystyrene, which is thereby also obtained in improved quality, namely improved thermal stability.
Das Verfahren benutzt die anionische Polymerisation, wobei die hohe Raum-Zeit-Ausbeute zu einem kleinen und sicher beherrsch¬ baren Reaktor führt. Die anfallende Reaktionswärme wird bei dem 5 erfindungsgemäßen, nicht-isothermen Verfahren dazu benutzt, durch Aufheizung des Reaktionsmediums bis nahe zur Entgasungstemperatur Energie für die nachgeschaltete Entfernung flüchtiger Bestand¬ teile des Reaktionsgemisches zu speichern, was einen weiteren Vorteil bedeutet. 0The process uses anionic polymerization, the high space-time yield resulting in a small and safely controllable reactor. The heat of reaction obtained is used in the non-isothermal process according to the invention to store energy for the subsequent removal of volatile constituents of the reaction mixture by heating the reaction medium to near the degassing temperature, which means a further advantage. 0
Die anionische Polymerisation von Vinylaromaten ist lange be¬ kannt. Untersuchungen über die kontinuierliche Polymerisation von Styrol sind in neuerer Zeit unter anderem von D.B. Priddy, M. Pire (J. Appl. Polym. Sei.; 37 (1989) 392-402) (nachstehend 5 as Dl zitiert) sowie von W. Michaeli, H. Höcker, U. Berghaus, W. Frings (J. Appl. Polym. Sei.; 48 (1993) 871-886) (nachstehend as D2 zitiert) angestellt worden.The anionic polymerization of vinyl aromatics has been known for a long time. Studies on the continuous polymerization of styrene have recently been carried out by D.B. Priddy, M. Pire (J. Appl. Polym. Sei .; 37 (1989) 392-402) (hereinafter referred to as 5 Dl) and by W. Michaeli, H. Höcker, U. Berghaus, W. Frings (J. Appl. Polym. Sci. 48 (1993) 871-886) (cited below as D2).
Außerdem wird auf EP-A-522 641, DE-A-17 70 261 und DE-A-42 35 785 30 (D3, D4 bzw. D5) verwiesen.Reference is also made to EP-A-522 641, DE-A-17 70 261 and DE-A-42 35 785 30 (D3, D4 and D5).
In Dl wird die kontinuierliche Polymerisation von Styrol mit n-Butyllithium in Ethylbenzol in einem kontinuierlich betriebenen Rührkessel (continuously stirred tank reactor; CSTR) bei 90 bisIn DI, the continuous polymerization of styrene with n-butyllithium in ethylbenzene in a continuously operated tank reactor (CSTR) at 90 to
35 110°C beschrieben. Die mittlere Verweilzeit beträgt mehr als35 110 ° C described. The mean residence time is more than
1,5 Stunden. Es wird erwähnt, daß die Reinigung der Einsatzstoffe als kritisch anzusehen ist und daß Temperaturen oberhalb 110°C zu hochmolekularen Anteilen durch thermischen Abbruch (Li-H-Eli- minierung) führen.1.5 hours. It is mentioned that the cleaning of the starting materials is to be regarded as critical and that temperatures above 110 ° C. lead to high molecular weight fractions due to thermal termination (Li-H elimination).
4040
Das beschriebene Verfahren kann mit gewissen Einschränkungen in einer Anlage betrieben werden, die für die radikalische Poly¬ merisation eingerichtet ist, weist aber wegen der geringen Stei¬ gerungsmöglichkeit der Raum-Zeit-Ausbeute gegenüber der Ausbeute,The process described can be operated with certain restrictions in a plant which is set up for radical polymerization, but because of the low possibility of increasing the space-time yield compared to the yield,
45 die schon mit der radikalischen (u.U. rein thermisch ausgelösten) Polymerisation erzielbar ist, kaum Vorteile auf, da die relativ hohen Kosten für den erforderlichen Initiator den nach Dl erziel- baren Vorteil wieder verzehren.. Die Reaktionsenthalpie wird im wesentlichen über die Reaktorwand abgeführt, was die Wirtschaft¬ lichkeit weiter schmälert. Nach D2, D3, D4 kann die kontinuierliche, anionische Polymerisa¬ tion von Styrol in einem Extruder bei Temperaturen zwischen 150 und 300°C bzw. 50 bis 150°C (D4) betrieben werden. Es muß dazu festgestellt werden, daß die Annahme der Autoren, wonach die am Ausgang des Extruders beobachtete, intensiv rote Färbung von lebenden Styryl-Anionen herrühren soll, sich nicht bestätigt hat. Vielmehr kann davon ausgegangen werden, daß nach dem Ende der Umsetzung alle Styryl-Anionen durch thermischen Abbruch (Dispro¬ portion!erung) verschwunden sind. Die rote Farbe rührt von den allylischen Kettenenden her.45 which can already be achieved with free-radical (possibly purely thermal) polymerization, has hardly any advantages, since the relatively high costs for the initiator required Consumable advantage again. The enthalpy of reaction is essentially removed via the reactor wall, which further reduces the economy. According to D2, D3, D4, the continuous, anionic polymerization of styrene can be operated in an extruder at temperatures between 150 and 300 ° C or 50 to 150 ° C (D4). It must be stated that the authors' assumption that the intensely red coloration observed at the exit of the extruder should result from living styryl anions has not been confirmed. Rather, it can be assumed that after the end of the reaction, all the styryl anions have disappeared due to thermal termination (disproportionation). The red color comes from the allylic chain ends.
Außerdem ist die Benutzung eines technisch aufwendigen Extruders als Reaktionsraum offensichtlich unwirtschaftlich, wozu die Tat¬ sache kommt, daß die Reaktionsenthalpie über die Extruderwandung abgeführt werden muß, wo sie technisch praktisch nicht aufgefan- gen werden kann. Zusätzlich entstehen verfahrenstechnische Pro¬ bleme dadurch, daß ein Extruder nur schwer mit flüssigen Einsatz¬ stoffen zu betreiben ist (Abdichtungsproblem der Antriebswellen; Instabilität der Förderung durch schwankende Viskosität in der Reaktionszone) .In addition, the use of a technically complex extruder as a reaction space is obviously uneconomical, to which there is the fact that the enthalpy of reaction must be removed via the extruder wall where it cannot be practically collected technically. In addition, procedural problems arise from the fact that an extruder is difficult to operate with liquid feedstocks (sealing problem of the drive shafts; instability of the conveyance due to fluctuating viscosity in the reaction zone).
Dies wird auch durch den Vorschlag in D4 nicht behoben, die niedrige Anfangsviskositat durch einen mäßigen Vorumsatz (ca. 20 %) zu beseitigen und erst daran anschließend auf dem Extruder weiterzupolymerisieren.This is also not remedied by the proposal in D4 to eliminate the low initial viscosity by moderate pre-conversion (approx. 20%) and only then to continue polymerizing on the extruder.
D5 beschreibt die Möglichkeit, die radikalische Polymerisation oder Copolymerisation von Styrol unter teilweise adiabatischer Reaktionsführung ablaufen zu lassen und auf diese Weise zu höheren Umsätzen zu kommen, d.h. zu Reaktionsgemischen mit einem geringeren Gehalt an Restmonomeren.D5 describes the possibility of allowing the free-radical polymerization or copolymerization of styrene to take place under a partially adiabatic reaction regime and in this way to achieve higher conversions, i.e. to reaction mixtures with a lower content of residual monomers.
Die Erfindung hat sich die bereits eingangs angedeutete Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur kontinuierlichen, schnellen, wirt¬ schaftlichen und sicheren Herstellung von vinylaromatischen Poly- meren wie Polystyrol anzugeben, das hierdurch auch in verbesser¬ ter Qualität, nämlich verbesserter Thermostabilität erhalten wer¬ den sollte. Dabei war das aus dem Studium der in D2, D3 beschrie¬ benen Abläufe gewonnene Vorurteil zu überwinden, daß bei hoher Temperatur die lebenden Enden wachsender Polymerketten durch Disproportionierung verlorengehen. Die Erfindung geht aus von der Beobachtung, daß die diskontinu¬ ierliche, anionische Polymerisation von Styrol in z.B. Dekalin als Lösungsmittel selbst bei einer Temperatur von 170 bis zu 270°C zu einer unerwartet engen Molmassenverteilung führt, wenn die Umsetzung im wesentlichen ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung, (d.h. adiabatisch) vorgenommen wird und die Verweilzeit des Reak¬ tionsgemisches bei der höchsten auftretenden Temperatur auf unter etwa 30 Sekunden begrenzt wird. Dabei kann quantitativer Umsatz erreicht werden.The object of the invention is to provide a process for the continuous, rapid, economical and safe production of vinylaromatic polymers such as polystyrene, which should also be obtained in improved quality, namely improved thermal stability . The prejudice gained from the study of the processes described in D2, D3 that the living ends of polymer chains growing at high temperatures were lost through disproportionation had to be overcome. The invention is based on the observation that the discontinuous, anionic polymerization of styrene in, for example, decalin as solvent leads to an unexpectedly narrow molar mass distribution even at a temperature of 170 to 270 ° C. if the reaction is carried out essentially without heat exchange with the Environment (ie adiabatically) is carried out and the residence time of the reaction mixture at the highest temperature occurring is limited to less than about 30 seconds. Here quantitative turnover can be achieved.
Die erhaltene, rot gefärbte, viskose Lösung läßt sich durch Protonierung mit üblichen Mitteln (Alkohole, Wasser) in eine farblose Flüssigkeit überführen, aus der durch Verdünnen und Fällen ein farbloses Polymeres isoliert werden kann.The red-colored, viscous solution obtained can be converted into a colorless liquid by protonation using customary means (alcohols, water), from which a colorless polymer can be isolated by dilution and precipitation.
Die Untersuchung der thermischen Stabilität (TGA unter Stickstoff bei einer Anstiegsrate von 50 bis 500°C/10 min-i) zeigt, daß das auf diese Weise erhaltene Polystyrol stabiler ist als das durch radikalische Polymerisation erhaltene, erstaunlicherweise sogar stabiler als ein anionisch bei 50 bis 120°C hergestelltes Poly¬ styrol.Examination of the thermal stability (TGA under nitrogen at an increase rate of 50 to 500 ° C./10 min-i) shows that the polystyrene obtained in this way is more stable than that obtained by radical polymerization, surprisingly even more stable than an anionic at 50 up to 120 ° C manufactured poly styrene.
Unmittelbarer Erfindungsgegenstand ist ein vorzugsweise fort¬ laufend (kontinuierlich) durchgeführtes Verfahren zur anioni- sehen, nicht-isothermen Polymerisation oder Copolymerisation von vinylaromatischen Verbindungen, insbesondere Styrol, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polymerisation lösungsmittelfrei oder unter mäßiger Verdünnung mit einem inerten Lösungsmittel, bei einer Konzentration von 40 bis 100 Gewichtsprozent unter nicht- isothermen Bedingungen vorgenommen wird derart, daß die den Reak¬ tionsraum verlassende Polymerlösung eine Temperatur von minde¬ stens 170°C aufweist.Immediate subject matter of the invention is a preferably continuously (continuously) carried out process for the anionic, non-isothermal polymerization or copolymerization of vinyl aromatic compounds, in particular styrene, which is characterized in that the polymerization is solvent-free or with moderate dilution with an inert solvent a concentration of 40 to 100 percent by weight under non-isothermal conditions is carried out in such a way that the polymer solution leaving the reaction space has a temperature of at least 170 ° C.
Die Verweilzeit muß so bemessen werden, daß vollständiger Umsatz möglich ist. Bei einer Temperatur, die je nach Konzentration des Monomeren 170 bis 270°C erreichen kann, ist eine Begrenzung auf 300 bis 30 Sekunden oder weniger zu empfehlen, wobei die höhere Temperatur die kürzere Verweilzeit verlangt.The dwell time must be measured so that complete conversion is possible. At a temperature that can reach 170 to 270 ° C depending on the concentration of the monomer, a limitation to 300 to 30 seconds or less is recommended, the higher temperature requiring the shorter residence time.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in jedem druck- und tempera¬ turfesten Reaktor durchgeführt werden, der eine breite oder enge Verweilzeitverteilung erlaubt. Geeignet sind zum Beispiel Rühr¬ kesselreaktoren und Schlaufenreaktoren sowie Rohrreaktoren oder Rohrbündelreaktoren mit oder ohne statische oder bewegliche Ein- bauten. Bevorzugt werden Rohr- oder Rohrbündelreaktoren mit oder ohne statische Einbauten. Die Verwendung von Rohrreaktoren ist dem nachstehenden Beispiel zugrundegelegt worden. Das zu polymerisierende Reaktionsgemisch besteht i.a. aus minde¬ stens 40 Gewichtsprozent Monomer und entsprechend höchstens 60 Gewichtsprozent Lösungsmittel, wobei eine Monomerkonzentrationen von z.B. 60 bis 80 Gewichtsprozent bevorzugt ist, sowie der erforderlichen Menge an Initiator, die wie bekannt je nach beab¬ sichtigtem Molgewicht des Polymeren gewählt wird und i.a. 0,001 bis 0,1 Gewichtsteil je 100 Teile Monomer beträgt.The process according to the invention can be carried out in any pressure- and temperature-resistant reactor which permits a broad or narrow distribution of residence times. For example, stirred tank reactors and loop reactors as well as tubular reactors or tube bundle reactors with or without static or movable installations are suitable. Tube or tube bundle reactors with or without static internals are preferred. The example below is based on the use of tubular reactors. The reaction mixture to be polymerized generally consists of at least 40 percent by weight of monomer and correspondingly at most 60 percent by weight of solvent, a monomer concentration of, for example, 60 to 80 percent by weight being preferred, and the required amount of initiator, which, as is known, depends on the intended molecular weight of the polymer is selected and generally 0.001 to 0.1 part by weight per 100 parts of monomer.
Um das Erfindungsziel zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Einmischzeit des Initiators in die Monomerlösung bzw. dasIn order to achieve the object of the invention, it is necessary that the mixing time of the initiator into the monomer solution or that
Monomere kurz ist gegen die gesamte Verweilzeit im Reaktionsraum, zweckmäßig nicht mehr als etwa 10 % der Verweilzeit. Die Strö¬ mungsgeschwindigkeit sollte ebenfalls kontrolliert werden und in einem Bereich gehalten werden, der sicherstellt, daß der zur Verfügung stehende Reaktionsraum einerseits ausgenützt wird und andererseits ausreicht für einen praktisch vollständigen Umsatz ist. Die absolute Strömungsgeschwindigkeit liegt zweckmäßig im Bereich von über 0,05, bevorzugt über 0,1 m/s; in einem Rohr ohne Einbauten ergibt sich dadurch eine Scherrate (Strömungsgradient) in Wandnähe von mindestens 100, bevorzugt mindestens 400 [1/s] .Monomer is short compared to the total residence time in the reaction space, advantageously not more than about 10% of the residence time. The flow rate should also be checked and kept in a range which ensures that the available reaction space is used on the one hand and on the other hand is sufficient for a practically complete conversion. The absolute flow velocity is expediently in the range of over 0.05, preferably over 0.1 m / s; in a pipe without internals, this results in a shear rate (flow gradient) near the wall of at least 100, preferably at least 400 [1 / s].
Der zu verwendende Reaktor ist vorteilhaft auf der Zulaufseite beheizbar, damit das Reaktionsgemisch möglichst rasch auf Betriebstemperatur gebracht werden kann. Zu diesem Zweck kann ein erster Rohrabschnitt mit einem Heizmantel versehen werden, der die Lösung schnell auf z.B. 80 bis 100°C erwärmt. Hier reagieren zunächst eventuell vorhandene geringe Mengen an Verunreinigungen (ggf. unter Verbrauch einer gewissen Menge an Initiator, die bei der Ermittlung der notwendigen Initiatormenge berücksichtigt wer- den müssen) und die Polymerisation springt an. In den folgenden Abschnitten des Reaktors, welche im stationären Zustand nicht temperiert werden müssen und zweckmäßig zur Vermeidung von Wärme¬ austausch mit der Umgebung isoliert sind, läuft die Polymeri¬ sation nahezu spontan (i.a. in weniger als 20 Sekunden) ab, wobei die Temperatur je nach Lösungsmittelanteil und Isolierungsquali- tät auf 170 bis 270°C ansteigt. Es ist zweckmäßig, aber nicht unbedingt notwendig, die in diesem Teil des Reaktors freiwerdende Wärme teilweise zu nutzen, um die eintretende Reaktionsmischung vorzuheizen, indem nach dem Ende der zur Umsetzung benötigten Rohrstrecke noch ein mit einem Wärmetauscher versehener Rohrab¬ schnitt angeschlossen wird. Dieser kann auch dazu eingerichtet werden, die zum Abbruch der lebenden Kettenenden benötigten Reagentien zuzuführen. Eine bevorzugte Anordnung hierfür ist ein als Wärmeaustauscher eingerichteter Rohr(bündel)reaktor, der eine kontrollierte Umwälzung des Wärmeträgers bzw. Wärmeaustausch mit dem Reaktoreingang gestattet. Die umgesetzte Polymerlösung bzw. Schmelze verläßt den Reaktor in gut fließfähigem Zustand und wird in einer nachfolgenden Misch¬ strecke mit einem polaren Protonierungsagens versetzt und dadurch stabilisiert und entfärbt und anschließend auf konventionellem Wege (Vakuum-Entgaser, ein- oder mehrstufig, mit/ohne Zugabe eines Strippmittels; Extruder) zu Polymergranulat aufgearbeitet. Die erhaltenen Polymeren weisen vorteilhafterweise einen Gehalt an Restmonomeren unter 50, in günstigen Fällen sogar unter 10 ppm, auf.The reactor to be used can advantageously be heated on the feed side, so that the reaction mixture can be brought to operating temperature as quickly as possible. For this purpose, a first pipe section can be provided with a heating jacket, which quickly heats the solution to, for example, 80 to 100 ° C. Any small amounts of impurities present initially react here (possibly using a certain amount of initiator, which must be taken into account when determining the required amount of initiator) and the polymerization starts. In the following sections of the reactor, which do not have to be temperature-controlled in the stationary state and are suitably insulated to avoid heat exchange with the environment, the polymerization proceeds almost spontaneously (generally in less than 20 seconds), the temperature depending rises to 170 to 270 ° C depending on the solvent content and insulation quality. It is expedient, but not absolutely necessary, to partially use the heat released in this part of the reactor in order to preheat the incoming reaction mixture by connecting a pipe section provided with a heat exchanger after the end of the pipe section required for the reaction. This can also be set up to supply the reagents required to terminate the living chain ends. A preferred arrangement for this is a tube (bundle) reactor which is set up as a heat exchanger and which permits controlled circulation of the heat transfer medium or heat exchange with the reactor inlet. The converted polymer solution or melt leaves the reactor in a readily flowable state and is mixed with a polar protonating agent in a subsequent mixing section and thereby stabilized and decolorized and then by conventional means (vacuum degasifier, one or more stages, with / without addition) a stripping agent; extruder) processed into polymer granules. The polymers obtained advantageously have a residual monomer content of less than 50, in favorable cases even less than 10 ppm.
Vinylaromatische Monomere zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind vor allem Styrol, ferner z.B. p-Methylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, alpha-Methylstyrol so wie 1,1-Diphenyl- ethylen und ferner zur anionischen Copolymerisation befähigte andere Monomere, wie insbesondere die technisch üblichen Diene. Die Monomeren können einzeln oder als Mischungen eingesetzt wer¬ den und müssen einen für die anionische Polymerisation geeigneten Reinheitsgrad aufweisen.Vinyl aromatic monomers for use in the process of the invention are primarily styrene, further e.g. p-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, alpha-methylstyrene such as 1,1-diphenylethylene and also other monomers capable of anionic copolymerization, such as, in particular, the technically customary dienes. The monomers can be used individually or as mixtures and must have a degree of purity suitable for anionic polymerization.
Als Lösungsmittel eignen sich Kohlenwasserstoffe, die unter den Reaktionsbedingungen inert sind und vorzugsweise 4 bis 12 C-Atome enthalten, wie Cyclohexan, Methylcyclohexan, Isooktan, Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol oder Dekalin. Wesentlich ist, daß das verwendete Lösungsmittel frei von protonenaktiven Verunreini- gungen ist, die den metallorganischen Initiator zersetzen würden. Es wird deshalb vor seiner Verwendung destilliert und scharf getrocknet.Suitable solvents are hydrocarbons which are inert under the reaction conditions and preferably contain 4 to 12 carbon atoms, such as cyclohexane, methylcyclohexane, isooctane, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene or decalin. It is essential that the solvent used is free of proton-active impurities which would decompose the organometallic initiator. It is therefore distilled and dried thoroughly before use.
Als Initiatoren kommen mono- und bifunktionelle metallorganische Verbindungen infrage. Für ein wirtschaftlich attraktives Ver¬ fahren werden die leicht handhabbaren Lithiumalkyle n-Butyl- und sec-Butyllithium bevorzugt.Mono- and bifunctional organometallic compounds can be used as initiators. For an economically attractive process, the easily manageable lithium alkyls n-butyl and sec-butyllithium are preferred.
Beispiel 1example 1
Zur Demonstration des technischen Verfahrens im Labormaßstab wird ein Rohrreaktor mit einem Innendurchmesser von 2 mm und einer Länge von 5000 mm, der für einen Druck von 60 bar und eine Temperatur von 300°C ausgelegt ist, auf einem ersten, 1000 mm langen Rohrabschnitt mit einem Temperiermantel versehen. Der verbleibende Rohrabschnitt von 4000 mm ist unbeheizt und wärme¬ isoliert.To demonstrate the technical process on a laboratory scale, a tube reactor with an inner diameter of 2 mm and a length of 5000 mm, which is designed for a pressure of 60 bar and a temperature of 300 ° C, is placed on a first, 1000 mm long tube section with a Provide tempering jacket. The remaining tube section of 4000 mm is unheated and thermally insulated.
Der Temperiermantel wird mit einem Öl-Thermostaten auf 100°C be- heizt und dem Reaktor stündlich über drei getrennte Pumpen 1000 g Styrol, 300 g Ethylbenzol und 30 g einer auf 5°C gehaltenen 4 %igen Lösung von s-Butyl-Lithium in Ethylbenzol kontinuierlich zugeführt. Es stellt sich ein Systemdruck von etwa 22 bar ein.The temperature jacket is heated to 100 ° C. with an oil thermostat and the reactor is kept at 1000 ° C. per hour with three separate pumps, 1000 g styrene, 300 g ethylbenzene and 30 g 4% solution of s-butyl lithium in ethylbenzene fed continuously. A system pressure of approximately 22 bar is established.
Die den Reaktor verlassende dünnflüssige Polymerlösung wird noch unter Verfahrensdruck kontinuierlich mit einer HPLC-Pumpe mit 60 ml/h einer Lösung von 20 Teilen Methanol in 80 Teilen Ethyl¬ benzol versetzt und in einem statischen Mischer homogenisiert. Die erhaltene Polymerlösung weist eine Temperatur von 235°C auf. Sie wird über ein Dosseiventil in einen auf 15 mbar gehaltenen Behälter entspannt und die entstandene Polymerschmelze über eine Schneckenpumpe abgezogen, durch eine Düse zum Strang gezogen, abgekühlt und granuliert.The low-viscosity polymer solution leaving the reactor is continuously mixed under process pressure with an HPLC pump with 60 ml / h of a solution of 20 parts of methanol in 80 parts of ethylbenzene and homogenized in a static mixer. The polymer solution obtained has a temperature of 235 ° C. It is decompressed into a container kept at 15 mbar via a dosing valve and the polymer melt is drawn off via a screw pump, pulled through a nozzle, cooled and granulated.
Es wird glasklares, verfärbungsfreies Polystyrol mit einem Rest- monomergehalt von weniger als 5 ppm erhalten. Die GPC-Analyse er¬ gibt ein gewichtmittleres Molekulargewicht (Mw) von 115.000 g/mol und ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 96.000 g/mol, woraus sich eine Verteilungsbreite (Mw/Mn) von 1,20 errechnet. Die Untersuchung mittels TGA bei 50 bis 500°C mit [10°/min] ergibt einen Onset (Schnittpunkt des Verlaufes mit minimalem Gewichts¬ verlust mit dem steil abfallenden Ast großen Gewichtsverlustes) von 345°C. Ein vergleichbares radikalisch hergestelltes Polystyrol weist einen Onset von 320°C auf, ein konventionell, anionisch her¬ gestelltes Polystyrol einen solchen von 335°C.Crystal-clear, discoloration-free polystyrene with a residual monomer content of less than 5 ppm is obtained. The GPC analysis gives a weight average molecular weight (M w ) of 115,000 g / mol and a number average molecular weight (M n ) of 96,000 g / mol, from which a distribution width (M w / M n ) of 1.20 is calculated. The investigation by means of TGA at 50 to 500 ° C with [10 ° / min] shows an onset (intersection of the course with minimal weight loss with the steeply falling branch of great weight loss) of 345 ° C. A comparable radically produced polystyrene has an onset of 320 ° C., a conventional, anionically produced polystyrene has one of 335 ° C.
Das Beispiel zeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Raum-Zeit-Ausbeute von 1500 kg/l-*h-ι eine bisher nicht erreichte Produktqualität erzeugt werden kann. The example shows that with the process according to the invention with a space-time yield of 1500 kg / l- * h-ι a previously unattainable product quality can be generated.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorzugsweise kontinuierliches Verfahren zur anionischen Polymerisation oder Copolymerisation von vinylaromatischen1. Preferably continuous process for anionic polymerization or copolymerization of vinyl aromatic
Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation bei einer anfänglichen Monomerenkonzentration von 40 bis 100 Gewichtsprozent unter nicht-isothermen Bedingungen vor¬ genommen wird derart, daß die den Reaktionsraum verlassende Polymerlösung eine Temperatur von wenigstens 170°C aufweist.Compounds, characterized in that the polymerization is carried out at an initial monomer concentration of 40 to 100 percent by weight under non-isothermal conditions such that the polymer solution leaving the reaction space has a temperature of at least 170 ° C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktor ein Rohr- oder Rohrbündelreaktor eingesetzt wird, der in einem wesentlichen Teilabschnitt mit Mitteln versehen ist, die einen Wärmeaustausch mit der Umgebung verhindern.2. The method according to claim 1, characterized in that a tube or tube bundle reactor is used as the reactor, which is provided in a substantial portion with means which prevent heat exchange with the environment.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als vinylaromatische Verbindung Styrol, alpha-Methylstyrol, p-Methylstyrol, 1,1-Diphenylethylen oder deren Mischungen polymerisiert werden.3. The method according to claim 1, characterized in that styrene, alpha-methylstyrene, p-methylstyrene, 1,1-diphenylethylene or mixtures thereof are polymerized as vinyl aromatic compound.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Toluol, Methylcyclohexan, Ethylbenzol oder Dekalin eingesetzt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that toluene, methylcyclohexane, ethylbenzene or decalin is used as solvent.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt mit einem polaren Reagens nachbehandelt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the reaction product is aftertreated with a polar reagent.
6. Nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erhältliches Polymerisat mit einem Monomergehalt von unter 10 ppm. 6. According to one of claims 1 to 5 available polymer with a monomer content of less than 10 ppm.
PCT/EP1996/002738 1995-06-29 1996-06-20 Process for the anionic polymerization of vinyl aromates WO1997001585A1 (en)

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