WO2015101478A1 - Method for the continuous synthesis of a functionalised diene elastomer - Google Patents

Method for the continuous synthesis of a functionalised diene elastomer Download PDF

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WO2015101478A1
WO2015101478A1 PCT/EP2014/077845 EP2014077845W WO2015101478A1 WO 2015101478 A1 WO2015101478 A1 WO 2015101478A1 EP 2014077845 W EP2014077845 W EP 2014077845W WO 2015101478 A1 WO2015101478 A1 WO 2015101478A1
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polymerization
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polymerization reactor
mixer
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PCT/EP2014/077845
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Gaël COURBES
Jérôme DUSSILLOLS
Aurélie TRIGUEL
Hélène PAROLA
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Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to a method of synthesis in a concentrated medium of modified diene elastomers with a high degree of functionalization.
  • the invention applies in particular to the continuous production of modified diene elastomers.
  • the anionic polymerization makes it possible to control to a certain extent the microstructure of the synthesized polymers. However, it is not possible by this type of polymerization to synthesize high cis content polymers.
  • High cis content polymers are essentially prepared by coordination catalysis polymerization. There is also a very extensive literature dealing with this type of catalysis.
  • the advantages of mass or semi-mass polymerization are various.
  • the size of the equipment, in particular those outside the reaction part is reduced because of the small amount of solvent used. This reduces investment costs.
  • this reduction or removal of the solvent in fact leads to a decrease in the amount of energy (in the form of steam for removal of the solvent by steam stripping) to separate the elastomer from the solvent, as well as a decrease in the flow of solvent to be treated. All these characteristics lead to a reduction in the energy costs of the polymerization process.
  • the amount of catalyst is generally decreased, which reduces the cost of raw materials.
  • the technical problem to be solved by the invention is to have a competitive, economical and flexible synthesis process that is adaptable to industrial production, making it possible to produce a polymer with a high functionalized cis content.
  • An object of the invention is to provide a method for producing a high cis functionalised polymer having a high degree of functionalization.
  • Another objective of the invention is to provide a method for synthesizing, in a highly concentrated medium, high functionalized cis-diene polymers which, in addition, have increased productivity while avoiding the phenomenon of expansion of the reaction medium and thus allowing flexibility in the conduct of the process especially in a wide range of temperatures.
  • the present invention solves the technical problem and achieves these objectives in that it proposes a continuous process, particularly suitable for economically interesting industrial production with increased competitiveness.
  • the invention proposes a continuous process for the synthesis of a functionalized diene polymer comprising a continuous polymerization step in a highly concentrated medium by coordination catalysis of at least one diene monomer and a step of continuous functionalization of the pseudo polymer. -vivant obtained.
  • the invention makes it possible to improve the conditions of polymerization of conjugated dienes in a highly concentrated medium in order to be able to reach high conversion rates, without the appearance of an expansion phenomenon of the reaction medium.
  • the invention also makes it possible to achieve high levels of functionalization on elastomers with a high cis content.
  • the invention also provides the energy and environmental advantages of polymerization in a highly concentrated medium and the possibility of carrying out the process over a wide range of reaction temperatures.
  • the subject of the invention is a process for the continuous synthesis of a modified diene elastomer comprising a mass or semi-mass polymerization step in which High-cis pseudo-living diene elastomer is synthesized and a functionalization or modification step in which the pseudo-living diene elastomer reacts with a specific functionalising agent.
  • the invention also relates to an installation for implementing such a method.
  • the first subject of the invention is a process for continuously synthesizing a functionalized diene elastomer comprising the following simultaneous steps,
  • steps (a) to (i) take place simultaneously once the polymerization reactor has been supplied.
  • any range of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values from more than a to less than b (i.e., terminals a and b excluded) while any Range of values referred to as "from a to b” means the range of values from a to b (i.e., including the strict limits a and b).
  • high cis content or "high cis ratio” in relation to the elastomer means a molar ratio of 1,4-cis units of at least 95% by relative to the elastomer.
  • the term "pseudo-living" in relation to the elastomer means that the elastomer has all or part of these reactive chain ends, especially vis-à-vis functionalising agents.
  • the rate of functionalization which is an average degree of functionalization, must be understood as the average percentage of functionalized elastomer chains.
  • the combination of the flow characteristics and the conversion constitutes one of the essential elements of the invention which enables the continuous polymerization process to respond to the technical problem posed for the polymerization in a highly concentrated medium, adaptable to a economically industrial production advantageous with satisfactory productivity, more particularly by avoiding the phenomenon of expansion of the reaction medium.
  • the polymerization is carried out continuously with a quantity of solvent not exceeding 70% by weight of the total mass of monomer (s) and solvent, the quantity of a solvent which may be, for example, at least 10% by weight, or even at least 30% by weight, and at most 60% by weight, or even at most 55% by weight of the mass total monomer (s) and solvent.
  • the polymerization is carried out without addition of polymerization solvent.
  • the choice of the polymerization reactor is, because of these possibilities of implementation, a particularly important aspect of the process according to the invention. Indeed, it is desired to polymerize monomers in highly concentrated media. According to the invention, by highly concentrated media, it is meant a concentration of monomer (s) in the solvent + monomer (s) mixture of at least 30% by weight, this concentration can reach 100% by weight in the absence of solvent . In addition, it is desired to polymerize until obtaining high conversion rates in the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor of at least 60% and up to 100%.
  • the viscosity of the polymerization medium consisting essentially of the monomers, the elastomer and optionally the solvent can reach high values.
  • the inherent viscosity of the diene elastomer depends on its nature. It has a minimum value of at least 1.5 dl / g, or even at least 4 dl / g, especially for polyisoprenes obtained by coordination catalysis. However, the inherent viscosity preferably does not exceed 10 dl / g or 7 dl / g.
  • the inherent viscosity is determined according to the method described in Appendix 1.
  • the stirring within the polymerization reactor must ensure the mixing of this highly viscous medium to allow the synthesis of a polymer of constant and homogeneous quality.
  • the reactor In addition to the compatibility with high viscosities, the reactor must be suitable for use in polymerizing the monomer (s) in a continuous mode and allow flow in a highly concentrated medium, or even in mass, such as the standard deviation of the function. of residence time distribution in the polymerization reactor is greater than the average residence time divided by 2 ⁇ / 3.
  • the stirring mobile allows continuous stirring of the reaction medium. It can be of varied form and is adapted to the reactor technology. Many types of agitation mobiles can be found commercially.
  • the stirring device may be a sigma (or "Z") type or other type of blade as described in the David B. Todd book, Mixing of Highly Viscous Fluids, Polymers, and Pastes, Handbook of Industrial Mixing: Science and Practice, Paul EL, Atiemo-Obeng VA, and SM Kresta, Editors. 2004, John Wiley and Sons. Page 998, Page 1021.
  • the reactor When the reactor is equipped with at least two agitating mobiles, these can be counter-rotating or co-rotating. In addition, they can be tangential or nested.
  • the polymerization reactor is equipped with a stirrer.
  • this type of reactor may be formed of a vessel, a stirring device and a discharge device.
  • the reactor marketed by the company LIST AG under the name single-arm kneader or single-shaft kneader, as reactor suitable for the invention.
  • the polymerization reactor is equipped with two stirring rods.
  • the polymerization reactor may be formed of a tank, its stirring system and a discharge device.
  • the polymerization reactor is more particularly Z-arm kneader technology.
  • Z-arm kneading technology more particularly is meant a mixer or kneader formed of a tank equipped with two Z-shaped arms, each driven by independently about a rotary axis, preferably horizontal. The two Z-arms are then preferably moved in counter-rotating rotation so as to fill the emptying device at the bottom of the tank.
  • this reactor according to the invention is marketed under various names such as:
  • extruder-kneaders marketed by Aachener Misch-und Knetmaschinenfabrik Peter Kupper GmbH & Co. KG, double Z mixers with extrusion screws or in English "double-z-kneader” with extrusion screw ", marketed by Hermann Linden Maschinenfabrik GmbH & Co. KG., Extruder mixers, sold by Aaron Process Equipment Company.
  • the polymerization reactor is provided with a gas phase allowing the evacuation of the polymerization heat by vaporization of a part of the reaction medium.
  • the volume ratio of the gas phase to the reaction medium depends on the type of reactor used and its determination is within the reach of those skilled in the art.
  • the polymerization is carried out in bulk. In this case, there is no addition of polymerization solvent.
  • the polymerization is carried out in semi-mass.
  • the medium then comprises an inert hydrocarbon polymerization solvent, preferably aliphatic or alicyclic low molecular weight, especially for environmental reasons.
  • an inert hydrocarbon polymerization solvent preferably aliphatic or alicyclic low molecular weight, especially for environmental reasons.
  • Aromatic hydrocarbons for example benzene or toluene, may also be mentioned as solvents.
  • the solvent can be introduced directly into the reactor. It may also be mixed beforehand with at least one of the other components introduced into the polymerization reactor, in particular with the monomer (s) to be polymerized. This last option constitutes a preferential implementation according to the invention.
  • At least one conjugated diene monomer is polymerized.
  • conjugated diene monomer is meant a conjugated diene monomer having from 4 to 16 carbon atoms.
  • conjugated dienes 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di (C 1 -C 5 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, myrcene etc.
  • the conjugated diene monomer may be copolymerized with one or more conjugated diene monomers.
  • the conjugated diene monomer may be introduced in the form of a petroleum fraction comprising the monomer or monomers to be polymerized.
  • the choice of monomers is dictated by the desired polymer.
  • the coordination catalysis polymerization is carried out using a catalytic system based on a rare earth metal, titanium or other transition metal.
  • such a catalytic system may be prepared based on at least:
  • the expression “based on” used to define the constituents of the catalytic system is meant the product or the reaction products of these constituents after premixing of all or part of the constituents, or, where appropriate, after pre-forming and / or aging of the catalytic system or the product or products of the in situ reaction of these constituents.
  • the catalyst system can be prepared batchwise or continuously. According to an implementation of the method of the invention, upstream of the polymerization reactor, a continuous synthesis system of the catalytic system continuously feeds the polymerization reactor.
  • the catalytic system can be introduced directly into the reactor or be premixed with at least one of the other components that supply the polymerization reactor.
  • the term "rare earth” is understood to mean a metal chosen from yttrium, scandium and lanthanides, metals having an atomic number ranging from 57 to 71 inclusive in the periodic table of Mendeleyev elements.
  • the rare earth metal is chosen from lanthanides, neodymium being more particularly preferred.
  • organic salt of a rare earth metal is meant, for example, tris (carboxylates), tris (alcoholates), tris (acetylacetonates) or tris (organophosphates) of rare earth.
  • the rare earth organic salt is a rare earth tris (carboxylate)
  • the carboxylate can be chosen from linear or branched aliphatic carboxylic acid esters having 6 to 16 carbon atoms in the linear chain, and the esters aromatic carboxylic acids having 6 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted.
  • neodecanoate (versatate), octoate, hexanoate, linear or branched, or naphthenate, which may or may not be substituted.
  • rare earth 2-ethylhexanoate, naphthenate or neodecanoate (versatate) is particularly preferred.
  • the organic rare earth salt is a rare earth tris (alcoholate)
  • the alcoholate may be chosen from the alcoholates of an alcohol or a polyol derived from an aliphatic or cyclic hydrocarbon and in particular from an aliphatic hydrocarbon , linear or branched, having 1 to 10 carbon atoms in the linear chain, more particularly 4 to 8 carbon atoms.
  • neo-pentanolate may be mentioned.
  • the organophosphate may be chosen from phosphoric acid diesters of general formula (R'0) (R “O) PO (OH), in which R 'and R ", which may be identical or different, represent an alkyl, aryl or alkylaryl radical.
  • neodymium tris [dibutyl phosphate], neodymium tris [dipentyl phosphate], neodymium tris [dioctyl phosphate], neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate], neodymium tris [bis (1-methylheptyl) phosphate], neodymium tris [bis (p-nonylphenyl) phosphate], neodymium tris [butyl (2-ethylhexyl) phosphate], tris [(1-methylheptyl) 2-ethylhexyl) phosphate], neodymium tris [(2-ethylhexyl) (p-nonylphenyl) phosphate], neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate], tris [bis (dibutyl phosphate],
  • the salt is more preferably tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate] rare earth.
  • the rare earth organic salt is preferably selected from neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate] and neodymium tris (versatate).
  • the rare earth salt is conventionally dissolved or suspended in a conventional manner in an inert hydrocarbon solvent chosen, for example, from low molecular weight aliphatic or alicyclic solvents such as, for example, cyclohexane, methylcyclohexane and n-heptane. , pentane or a mixture of these solvents.
  • an inert hydrocarbon solvent chosen, for example, from low molecular weight aliphatic or alicyclic solvents such as, for example, cyclohexane, methylcyclohexane and n-heptane. , pentane or a mixture of these solvents.
  • alkylating agent that may be used in the catalytic system according to the invention, mention may be made of alkylaluminiums chosen from trialkylaluminiums, or hydrides of dialkylaluminium, the alkyl group having from 1 to 10 carbon atoms.
  • alkylaluminium there may be mentioned triethylaluminium, tri-isopropylaluminium, triisobutylaluminium, tributylaluminium or trioctylaluminium.
  • alkylating agent that may be used in the catalytic system according to the invention, mention may also be made of aluminoxanes, compounds resulting from the partial hydrolysis of one or more trialkylaminiums, such as methylaluminoxane, triisobutylaluminoxane or else the methylaluminoxane.
  • an alkyl halide When the catalyst system comprises a halogen donor, an alkyl halide, an alkylaluminum halide or an alkylaluminum sesquihalide can be used.
  • An alkylaluminium halide is preferably used, the alkyl group comprising from 1 to 8 carbon atoms. Of these, diethylaluminum chloride is preferred.
  • the rare earth metal or metals are present in the catalytic system in a concentration equal to or greater than 0.005 mol / l and, preferably, ranging from 0.010 to 0.1 mol / l and more particularly ranging from 0.02 mol / l to 0.08 mol / l.
  • the molar ratio (alkylating agent / rare earth salt (s)) in said catalytic system advantageously has a value of at least 1 and at most 50. According to certain variants of the process of the invention, this ratio is at most 30 or even at most 15. According to other variants of the process of the invention, this ratio is at least 4..
  • the molar ratio (halogen donor / rare earth salt) has a value ranging from 0.5 to 5, preferably from 2 to 3.6 and even more preferably from 2.5 to 3. , 2;
  • the catalytic system comprises a preformed conjugated diene monomer used to "preform" said catalytic system
  • it may be chosen from the conjugated diene monomers mentioned above. 1,3-butadiene or isoprene are particularly preferred.
  • the molar ratio (preforming monomer / rare earth salt (s)) has a value of at least 5, preferably at least 10, and at most 100, preferably, at most 90. According to some variants, this ratio has a value ranging from 15 to 70, or even 25 to 50.
  • these variants and preferred aspects, although differentiated, are combinable with each other, be it the nature of the components of the catalytic system or of their proportion.
  • As a preformed or non-formed catalyst system it is possible to use in the context of the present invention those described in WO-A-02/38636, WO-A-03/097708, WO-A-2007045417 and PCT / EP2013 / 075437 in the name of the Applicants.
  • alkylaluminium compounds such as:
  • trialkylaluminums such as, for example, trimethylaluminium, triethylaluminium, tri-n-propylaluminium, triisopropylaluminium, tri-n-butylaluminium, tri-t-butylaluminium, triisobutylaluminium, tri-n-pentylaluminium, tri-n-aluminum, n-hexylaluminum, tricyclohexylaluminum, preferably triisobutylaluminum or
  • dialkylaluminum hydrides such as, for example, diethylaluminum hydride, diisopropylaluminum hydride, di-n-propylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, di-n-octylaluminum hydride, hydride. di-n-butylaluminum, preferably diisobutylaluminum hydride.
  • the molar ratio (alkylaluminium compound added in shifted / trialkylaluminium in the catalytic system) varies from 1/20 to 50/1, preferably varies from 1/15 to 30/1 and even more preferably from 1/10 to 20/1. .
  • all the components of the initial reaction medium that is to say the monomers to be polymerized, the optional solvent, the catalyst system and, where appropriate, the aluminum alkyl additional, can be introduced individually directly into the polymerization reactor.
  • At least two components of the initial reaction medium are not introduced individually directly into the polymerization reactor.
  • the mixture of said components may be provided by various means known to those skilled in the art with static, dynamic or ultrasonic mixers.
  • the mixture can be temperature-conditioned before entering the polymerization reactor.
  • a second step of the process according to the invention relates to the polymerization of the diene monomers until reaching (1) a high degree of conversion of at least 60%, in limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor with (2) a standard deviation of the residence time distribution function in the polymerization reactor greater than the average residence time divided by 2 ⁇ / 3.
  • the degree of conversion of the monomers to polymer is at least 60%, in limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor.
  • the volume of the polymerization reactor is understood to mean the volume existing in the reactor between the point of entry of the reactants and the outlet of the reactor, excluding the discharge device.
  • This 60% conversion limit associated with the specific characteristic relating to the residence time distribution function of the invention, is essential to overcome the formation of foam and to eliminate the phenomenon of expansion of the reaction medium. In fact, below 60% and without satisfying the condition relating to the residence time distribution function of the invention, the formation of bubbles is observed which rapidly leads to an uncontrollable expansion of the reaction medium.
  • the skilled person has many levers or technical means that can vary in multiple combinations. Among these various technical levers include the reaction temperature, the monomer concentration in the reaction medium, the catalyst concentration in the reaction medium, the average residence time. ..
  • the means to be used to reach at least 60%> of conversion to the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor are within the reach of those skilled in the art.
  • the simple instruction to reach a minimum conversion limit, in this case at least 60% in limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor constitutes for him an identification of the combinations of means to be implemented to carry out this instruction. .
  • the conversion rate can be determined in various ways known to those skilled in the art.
  • the conversion rate can be determined from a measurement made on a sample taken at the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor, for example by gas chromatography (GC).
  • GC gas chromatography
  • the concentration of residual monomer (s) (unconverted) in the sample is measured.
  • the rate is determined.
  • Ci concentration of the monomer or monomers introduced into the polymerization reactor
  • this conversion rate is at least 80% and more preferably still 85% to 100%, for increasing productivity.
  • the process of the invention is also characterized by the flow conditions in the reactor during the polymerization reaction.
  • the characterization of these flows by a residence time distribution function is such that the standard deviation of the residence time distribution function is greater than the average residence time divided by 2 ⁇ / 3. More particularly, the standard deviation of the residence time distribution function is greater than the average residence time divided by 2.
  • the residence time distribution function in the polymerization reactor can be determined in a manner known per se by a man of career. For example, it can be determined by modeling the experimental points obtained by measuring, by Gas Chromatography, the evolutions of the concentration of a tracer at the outlet of the reactor, following a very rapid injection, of this tracer, according to a mode of introduction.
  • the thermal of the polymerization reaction is mainly regulated by the at least partial vaporization of the constituents of the non-polymeric phase of the reaction medium.
  • the regulation of the thermal of the polymerization reaction by the vaporization of a part of the constituents of the non-polymeric phase of the reaction medium implies a free space (permanent or temporary) above said medium capable of accommodating the gas phase as has been defined previously.
  • a free space permanent or temporary
  • an internal condenser may be installed in the gas phase of the reactor.
  • an external condensation loop is used.
  • part of the gas phase generated by the vaporization of the reaction medium during the polymerization is driven by an outlet of the reactor to a condenser.
  • the condensate may then advantageously be reinjected in all or part of the reactor, partly replacing the solvent and / or the monomers in the mixture of at least one monomer and solvent, or stored for later use. In the latter case, it is then necessary to readjust the flow into or out of the polymerization reactor so as to maintain constant reaction volume or residence time in the reactor.
  • a device may be installed to remove the non-condensables either from the reactor or from the condensation loop depending on the variants used to control the thermal of the reaction.
  • the thermal of the polymerization reaction can also be partially controlled by the cooling provided by the initial components injected into the polymerization reactor when the temperature of said components is at a lower temperature than the reaction medium.
  • the initial components injected into the polymerization reactor can thus be regulated at the desired temperature between -5 ° C. and room temperature.
  • the thermal of the polymerization reaction can also be partially controlled by the cooling via the double-envelopes or the stirring shafts of the reactors.
  • the polymerization is carried out in the reactor under conditions of thermodynamic equilibrium between the polymerization medium and the gas phase.
  • a regulation of the pressure of the gas phase in the reactor more reactive than a temperature regulation can advantageously be implemented and allow to maintain the reaction medium to a pressure and therefore, due to the thermodynamic equilibrium, at a chosen temperature.
  • the polymerization reaction can also be conducted under vacuum, in which case a connection to a vacuum circuit can preferably be provided on the external condensation loop.
  • the very low absolute pressure values allow polymerization at very low temperature, favorable operating conditions especially for the synthesis of certain diene elastomers.
  • the polymerization proceeds at a temperature in the range of -30 ° C to 100 ° C.
  • the flexibility of the process advantageously makes it possible to work temperatures between 20 ° C and 60 ° C, which do not require large energetic contributions, without penalizing the productivity of the process.
  • the reaction medium which can reach a high viscosity, is kept under stirring by the movement around a rotary axis, preferably horizontal, of the stirring motive (s) of the reaction reactor. polymerization.
  • Another step of the invention consists in continuously discharging a part of the reaction medium in the form of an elastomer paste comprising the synthesized pseudo-living elastomer. This continuous discharge is carried out by a discharge device totally or partially integrated into the polymerization reactor, such as a gear or screw extraction device, arranged at the bottom or on the side of the reactor.
  • the additional devices can be installed at the outlet of the reactor.
  • the elastomer paste is discharged by the combined action of at least one drain screw and a gear pump, which are both the discharge system, by gavage gears with the elastomer paste discharged by the screw device. It is thus advantageously possible to maintain a flow rate leaving the reactor that is equivalent to a flow rate entering the reactor in order to ensure continuous operation with a constant residence time.
  • the discharge device comprises a screw
  • it can be single or double.
  • the solution of pseudo-living elastomer discharged in step d), is conveyed continuously (step e) to a mixer having a gas phase, at least one movable stirrer and a discharge device, to be functionalized (step g) by a functionalization agent continuously introduced into said mixer (step f)).
  • This mixer is advantageously self-cleaning.
  • self-cleaning according to the invention, the fact that its stirring system sweeps at least 90% of the volume of the kneader, preferably 95% of the volume.
  • reactors of continuous kneading technology equipped with a device for discharging at least one screw, and in particular continuous mixers agitated with twin-screw discharge.
  • Such kneaders are marketed, for example, by the company LIST AG under the name dual-arm kneader or "Twin Shaft Kneader Reactor” or by the company Buss-SMS-Canzler under the name of double-arm reactors or in English "large volume processors, twin shaft horizontal"
  • step (f) a functionalization agent capable of reacting with a pseudo-living elastomer obtained at the end of the coordination catalysis polymerization is introduced continuously into the kneader.
  • the functionalizing agent corresponds to the formula A-Ri-B with A denoting a group capable of reacting on the reactive end of the pseudo-living elastomer, Ri denoting an atom or a group of atoms forming a bond between A and B and B denoting a function capable of reacting with a reinforcing filler;
  • the R 1 group is preferably a linear, branched or cyclic divalent hydrocarbon radical, and may contain one or more aromatic radicals, and / or one or more heteroatoms.
  • Said radical R 1 can optionally be substituted, provided that the substituents are inert with respect to the reactive ends of the pseudo-living elastomer.
  • the group R 1 denotes a divalent aliphatic hydrocarbon radical C1-C18, saturated or unsaturated, cyclic or otherwise, which may contain one or more aromatic radicals.
  • a group capable of reacting on the reactive end of the pseudo-living elastomer is understood to mean a group chosen from, in particular, epoxides, glycidyloxy, carbonyls, aldehydes, ketones and esters. , carbonates, anhydrides, isocyanates, imines, alkoxysilanes, nitriles, aziridines, acyl chlorides, azines, cyclic halosilanes, oximes, ureas, methacrylates, hydrazones, lactones, thiolactones, thiocarboxylic acid esters, nitroso, carbamates.
  • the term functional group capable of interacting with a reinforcing filler is understood to mean a functional group comprising one or more functions chosen from a protected or non-protected primary amine, a protected secondary or a non-tertiary protected amine, an imide or an imide.
  • the functionalization step is carried out by reaction of at least one functionalization agent described above with the pseudo-living elastomer solution at a temperature in the range of -30 ° C to 100 ° C. According to some variants Advantageously, the functionalization can be carried out at temperatures between 40 ° C and 70 ° C.
  • the reaction time is at least 10 minutes.
  • the amount of functionalizing agent can vary over a wide range.
  • the molar ratio (functionalizing agent / total aluminum) is at least 1/1 and at most 10/1, preferably at most 5/1, or even at most 2/1.
  • Total aluminum is the total amount of aluminum present in the reaction medium, taking into account the aluminum included in the alkylating agent and, if appropriate, the aluminum included in the additional alkylaluminium compound added in offset relative to to the catalytic system.
  • the kneader can concomitantly with the functionalization, be used to concentrate the reaction medium by removing, if necessary, a part of the solvent, and / or unreacted monomers.
  • a condensation loop is then used. This loop works in the same way as that of the polymerization reactor described above.
  • the condensate stream may advantageously be reintroduced in all or part upstream of the first reactor, partly replacing the solvent and / or the monomers in the mixture of at least one monomer and solvent or stored for later use.
  • the kneader may also, concomitantly with the functionalization, be used to devolatilize the reaction medium by optionally removing the solvent, and / or unreacted monomers.
  • a condensation loop is then used. This loop works in the same way as that of the polymerization reactor described above.
  • the condensate stream may advantageously be reintroduced wholly or partly upstream of the polymerization reactor, partly replacing the solvent and / or the monomers in the mixture of at least one monomer and solvent or stored for later use. .
  • the kneader is dedicated to functionalization, without it being implemented concomitant concentration or devolatilization reaction.
  • step (g) The elastomer paste resulting from this functionalization step (step (g)) is continuously discharged of this mixer (step h).
  • This continuous discharge is effected by a device which is provided with the mixer. Additional devices for the transport of the products can be installed at the outlet of the reactor discharge device to control the output flow rate.
  • the latter is discharged by the combined action of at least one drain screw and a gear pump which both constitute the discharge system, by feeding the gears with the elastomer paste discharged by the screw device.
  • the method for synthesizing a functionalized diene elastomer can be continued in a manner known per se.
  • Another step of the process of the invention consists in cutting the functionalized elastomer paste discharged.
  • the elastomer paste is conveyed to a device for cutting it.
  • This type of device is preferably a granulator which makes it possible to transform the dough into particles of variable shapes and average volumes of between 0.07 cm 3 and 12 cm 3 .
  • the granulation step can be carried out under various conditions known to those skilled in the art and which are suitable for the process according to the invention.
  • the granulation can be carried out under water to feed a step of removing the solvent from the particles of the elastomer paste by steam stripping, or in a gaseous phase allowing feeding a step of removing the solvent from the particles of the elastomer paste by drying different from the stripping with water.
  • the granulation will be carried out under water. .
  • this type of underwater granulator is marketed under various names such as underwater pelletizer, or in English “Underwater Pelletizers”, marketed by Gala Industries, the underwater granulator, or in English “Underwater Pelletizing By Kreyenborg Industries.
  • the process is then continued in a manner known per se by separating and recovering the functionalized diene elastomer prepared.
  • the unreacted monomers and / or the solvent contained in the elastomer paste, in particulate form, can be removed according to methods known to those skilled in the art.
  • the functionalized elastomer recovered at the end of these different steps can then be packaged in a manner known per se, in the form of balls for example.
  • the method of the invention makes it possible to synthesize, by coordination catalysis, functionalized elastomers characterized by a molar ratio of cis of at least 95% with respect to the elastomer, and by an average percentage of functionalized chains of at least 70%, up to 100%. This synthesis also offers the energy and environmental benefits of polymerization in highly concentrated media while ensuring increased productivity with a conversion rate of over 60%.
  • the invention also relates to any installation for implementing the continuous synthesis process of a functionalized diene elastomer and suitable for application on an industrial scale.
  • FIG. 1 constituting a schematic representation of an installation for implementing the method.
  • Figure 1 is a diagram of an installation according to one embodiment of the invention for the continuous synthesis of a diene elastomer by coordination catalysis integrating a polymerization reactor, a self-cleaning mixer and a granulator.
  • the installation illustrated in FIG. 1 essentially comprises a polymerization reactor 1 which is provided with a gas phase and equipped with at least one stirring mobile, preferably with a double Z-arm, and with a discharge device at least one screw.
  • the reactor 1 is characterized by a specific flow so that the residence time distribution function is such that the standard deviation of this function is greater than the average residence time divided by 2 ⁇ / 3, preferably greater than average residence time divided by 2.
  • the polymerization reactor 1 is at least connected
  • the polymerization reactor 1 is connected to a supply source 3 in a mixture of at least one monomer and of solvent.
  • a mixer 4 situated upstream of the polymerization reactor 1, makes it possible to carry out this mixing.
  • This mixer 4 is fed by a source of at least one monomer 5 and a source of solvent 6, and is connected to the polymerization reactor 1.
  • the polymerization reactor 1 is also connected to an additional alkylating agent supply source 7.
  • the alkylating agent may, alternatively, be added to the mixture of monomer and solvent, before entering the reactor 1, the additional alkylating agent supply source 7 thus being connected to the monomer and solvent supply source 3, as shown in dashed lines in FIG.
  • the alkylating agent can be injected directly into the mixer 4 to be mixed with the monomer and with the solvent, the additional alkylating agent supply source being then connected to the mixer 4.
  • the catalytic system feed source 2 can be connected to a non-illustrated installation for the continuous preparation of the catalytic system as described in EP 1 968 734 A1.
  • the polymerization reactor 1 is provided with a discharge device with at least one screw which makes it possible to continuously discharge the elastomer paste in an outgoing flow 9.
  • This discharge device consists of at least one emptying screw, integrated in the reactor 1, and a gear pump 10 downstream of the reactor 1.
  • the thermal of the polymerization reaction is regulated by the at least partial vaporization of the non-polymeric constituents of the reaction medium.
  • the polymerization reactor 1 is equipped with a condensation loop which enables
  • the condensation loop may advantageously be connected to a device for the elimination of incondensable products in a manner known per se.
  • the plant also comprises a kneader 11 downstream of the polymerization reactor 1 and connected thereto via the gear pump 10.
  • the kneader 11 has a stirring device which sweeps at least 90% of the volume of the kneader, preferably 95% of its volume, thus ensuring a self-cleaning.
  • the kneader 11 is at least provided
  • the kneader 11 is provided with a discharge device with at least one screw which makes it possible to continuously discharge the functionalized elastomer paste in an outgoing flow 13.
  • This discharge device consists of at least one emptying screw, integrated to the mixer 11 and a gear pump 16 located downstream of the mixer 11.
  • the flow of functionalized elastomer paste 13 is conveyed to the granulator 17, preferably under water, to be cut through the gear pump 16 which is connected to the granulator.
  • the mixer 11 is exclusively dedicated to functionalization.
  • the mixer 11 may be equipped with a condensation loop which allows the condensation of the gases coming from the reactor 11 via a condenser and the return all or part of the condensate in the polymerization reactor 1.
  • the condensation loop may advantageously be connected to a device for the elimination of incondensable products in a manner known per se.
  • a stopper and an antioxidant are then injected into the flow of the functionalized elastomer paste 13 discharged from the kneader 1 1, respectively through feed sources 14 and 15. upstream of the gear pump 16.
  • the installation illustrated in Figure 1 further comprises a cutting device 17, for example a granulator preferably under water.
  • the cutting device 17 is provided with an inlet connected to the gear pump 16 through which the discharge device feeds the device 17 of elastomer paste to be cut.
  • the device 17 is also provided with an outlet adapted to evacuate from said device 17, continuously, the elastomer paste particles functionalized in a stream 18, to a device for the elimination of the solvent and isoprene. .
  • NIR near infrared
  • the spectra are acquired on a BRUKER 500 MHz Avance spectrometer equipped with a BBIz-grad 5 mm wideband probe.
  • Samples about 25mg, are solubilized in carbon disulfide (CS 2 ), about 1mL.
  • the 1 H NMR spectrum makes it possible to quantify the ethylenic units of the IR by integration of the proton characteristic massifs according to:
  • the 1 H NMR spectrum makes it possible to quantify the grafted GMDE units by integrations of the proton characteristic massifs according to:
  • the SEC allows to apprehend the distribution of the molar masses of a polymer.
  • Case cl The equipment used is a "WATERS alliance" chromatographic chain.
  • the elution solvent is tetrahydrofuran
  • the flow rate is 1 ml / min
  • the temperature of the system is 35 ° C
  • the analysis time is 30 min.
  • a set of two WATERS columns with the trade name "STYRAGEL HT6E" is used.
  • the injected volume of the solution of the polymer sample is 100 ⁇ l.
  • the detector is a differential refractometer "WATERS 2140" and the chromatographic data exploitation software is the “WATERS MILLENNIUM” system.
  • Case c2 The apparatus used is a "WATERS alliance” chromatograph.
  • the elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate 0.7 ml / min, the system temperature 35 ° C and the analysis time 90 min.
  • a set of four WATERS columns in series, trade names "STYRAGEL HMW7", “STYRAGEL HMW6E” and two “STYRAGEL HT6E” are used.
  • the injected volume of the solution of the polymer sample is 100 ⁇ l.
  • the detector is a "WATERS model RI32X” differential refractometer and the chromatographic data exploitation software is the “WATERS MILLENIUM” system.
  • Nd neodymium
  • HDiBA diisobutylaluminum hydride
  • TiBA triisobutylaluminum
  • GMDE (3-glycidyloxypropyl) methyldiethoxysilane I - Synthesis of catalytic systems
  • the Nd / Bd / HDiBA / CDEA catalytic system diluted in MCH is synthesized according to the procedure described in WO-A-02/38636 in the name of the Applicants:
  • the powdered neodymium phosphate salt is introduced into a reactor previously cleaned of its impurities. This salt is then sparged with nitrogen for 10 min in order to render the reaction medium inert. The following successive steps are then performed:
  • a solvent consisting of previously distilled MCH, purified on alumina and bubbled with nitrogen is introduced into the reactor.
  • the duration and the temperature of contacting this solvent with the neodymium salt are 30 minutes at 30 ° C. with stirring.
  • the butadiene previously purified on alumina and sparged with nitrogen is then introduced into the reactor at 30 ° C. This monomer will be used to preform the catalyst during the aging step.
  • the HDiBA in solution in the MCH is then introduced into the reactor as an agent for alkylating the neodymium salt, at a concentration of approximately 1 mol / l.
  • the duration of the alkylation is 15 min.
  • the temperature of the alkylation reaction is 30 ° C.
  • the CDEA in solution in the MCH is then introduced into the reactor as a halogen donor at a concentration of about 0.5 mol / L.
  • the temperature of the reaction medium is brought to 60 ° C.
  • the mixture thus obtained is aged maintaining the temperature of 60 ° C for a period of 50 minutes.
  • the catalytic solution obtained is finally stored under a nitrogen atmosphere at a temperature of between -15 ° C. and -5 ° C.
  • the catalytic system is characterized by its catalytic formula which is given in the form of Nd / Monomer / Alkylating Agent / Halogenating Agent in molar ratios indexed on the neodymium salt.
  • the neodymium concentration is 0.02 mol / L. 2 - Nd / Isop / TOA / CDEA
  • the Nd / Isop / TOA / CDEA catalyst system is diluted in n-pentane.
  • the powdered neodymium phosphate salt is introduced into a reactor previously cleaned of its impurities. This salt is then sparged with nitrogen for 10 min in order to render the reaction medium inert. The following successive steps are then performed:
  • a solvent consisting of n-pentane previously purified on alumina and bubbled with nitrogen is introduced into the reactor.
  • the duration and the temperature of contacting this solvent with the neodymium salt are 30 minutes at 30 ° C. with stirring.
  • the isoprene previously purified on alumina and bubbled with nitrogen is then introduced into the reactor at 30 ° C. This monomer will be used to preform the catalyst during the aging step.
  • the TOA in solution in n-pentane is then introduced into the reactor as agent for alkylation of the neodymium salt, at a concentration of approximately 1 mol / l.
  • the duration of the alkylation is 15 min.
  • the temperature of the alkylation reaction is 30 ° C.
  • CDEA dissolved in n-pentane is then introduced into the reactor as a halogen donor at a concentration of about 0.5 mol / L.
  • the temperature of the reaction medium is brought to 60 ° C.
  • the mixture thus obtained is aged maintaining the temperature of 60 ° C for a period of 50 minutes.
  • the catalytic solution obtained is finally stored under a nitrogen atmosphere at a temperature of between -15 ° C. and -5 ° C.
  • the catalytic systems are characterized by their catalytic formula which is given in the form of Nd / Monomer / Alkylating Agent / Halogenating Agent in molar ratios indexed on the neodymium salt. In the examples, their neodymium concentration is 0.02 mol / L. II - Procedure followed for continuous polymerizations
  • the continuous polymerization is carried out on a line comprising a reactor with a double Z-arm gas phase of 150 liters total, equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump and a self-cleaning mixer, also equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump.
  • This continuous line corresponds to the installation shown in FIG.
  • Isoprene and pentane are mixed in a dynamic mixer 4 provided for this purpose upstream of the polymerization reactor 1.
  • the mixture obtained is injected in the form of an incoming stream 3 directly into the reactor 1.
  • Isoprene is injected at a flow rate of 7.8 kg / h according to a flow 5 in the mixer 4.
  • Pentane is injected with a flow rate of 12.54 kg / h according to a flow 6 in the mixer 4, ie about 37% by weight of monomer in the reaction medium.
  • a catalytic coordination system is also injected directly into the reactor 1 in a stream 2. It has been prepared by following the method of preparation described in paragraph I above, part 2.
  • the catalytic system has the following molar ratios with respect to neodymium:
  • the amount of neodymium is 150 ⁇ ⁇ 68 per 100g of isoprene to be polymerized.
  • the molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
  • TiBa is also injected directly into the reactor 1 in a separate and independent stream 7, as an additional alkylaluminium compound.
  • the amount of TiBa injected is 680 ⁇ mol / 100 g of isoprene.
  • the molar concentration of the TiBa solution is 0.1 mol / L.
  • the pressure of the gas phase is regulated to 0.5 barg, the vapors are condensed in an external condenser 8 and returned to the polymerization reactor 1 with a double Z-arm.
  • the temperature of the jacket is maintained at 60 ° C.
  • the mean residence time t 0 of the reaction is 80 minutes.
  • the discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
  • the conversion measured on a sample taken at the limit of the first third of the reactor volume is 91%.
  • the conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken. Residual isoprene in the sample taken was assayed at 3.4% by mass.
  • the flows are characterized by the residence time distribution given in FIG.
  • the experimental points allowing to establish this distribution of residence time were obtained by measuring by Gas Chromatography the evolutions of concentration of a tracer following a very fast injection according to a mode of impulse introduction of a chemically inert product. according to the principle described in the book Jacques Villermaux, Chemical reaction engineering: design and operation of reactors. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 to 172.
  • the experimental points are taken from samples taken in the stream 9 of Figure 1 at the outlet of the reactor 1, at the end of the discharge screw.
  • the modeling of these experimental points by a gamma law made it possible to determine the variance of the residence time distribution function E.
  • r (k) gamma function of k
  • the discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
  • the gear pump 10 transfers the pseudo-living elastomer paste to a self-cleaning mixer with gas phase 11.
  • the flow rate transferred by the gear pump 10 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1.
  • the self-cleaning kneader is a 39 liters total volume double-arm kneader-mixer with a dump twin-screw discharge device and a gear pump 16. Flow in this double-arm kneader-mixer can be likened to a piston flow.
  • the temperature of the jacket is maintained at 68 ° C.
  • the average residence time of the functionalization reaction with the pseudo-living polymer solution in the self-cleaning mixer 11 is 37 minutes.
  • the GMDE is injected with a flow rate of 0.456 l / h in the self-cleaning mixer at the same level as the arrival of the solution in the mixer.
  • the GMDE solution is concentrated at 0. 47 mol / L.
  • the flow stopper 14 and the antioxidant flux used are acetyl acetone, with a flow rate of 0.224 l / h at a concentration of 120 g / l, and N, 3-dimethylbutyl-N'-phenyl-para-phenylenediamine, according to 0.5 ⁇ cm (mw: parts by weight per 100 parts by weight of monomer-isoprene).
  • This stopper and this antioxidant are injected upstream of the gear pump 16;
  • the gear pump 16 transfers the elastomer paste to the underwater granulator 17.
  • the flow rate transferred by the gear pump 16 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1, to which is added the flow rates of the functionalizing streams. stopper 14 and antioxidant 15.
  • the degree of functionalization obtained is 70%.
  • the continuous polymerization is carried out on a line comprising a reactor with a double Z-arm gas phase of 150 liters total, equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump and a self-cleaning mixer, also provided with a discharge device with a drain screw and a gear pump.
  • This continuous line corresponds to the installation shown in FIG. 1.
  • Isoprene and pentane are mixed in a dynamic mixer 4 provided for this purpose upstream of the polymerization reactor 1.
  • the mixture obtained is injected in the form of an incoming stream 3 directly into the reactor 1.
  • Isoprene is injected with a flow rate of 7.52 kg / h according to a flow 5 in the mixer 4.
  • Pentane is injected at a flow rate of 12.01 kg / h according to a flow 6 in the mixer 4, ie about 37% by weight of monomer in the reaction medium.
  • a catalytic coordination system is also injected directly into the reactor 1 in a stream 2.
  • the catalyst system is based on tris [bis- (2-ethylhexyl) phosphate] neodymium, isoprene as pre-forming monomer, TOA as an alkylating agent and CDEA as a halogen donor. It has been prepared following the method of preparation described in the previous paragraph, Part 2.
  • the catalytic system has the following molar ratios with respect to neodymium:
  • the amount of neodymium is ⁇ per 100g of isoprene to be polymerized.
  • the molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
  • TiBa is also injected directly into reactor 1 in a separate and independent stream 7 as an additional alkylaluminum compound.
  • the amount of TiBa injected is 2200 ⁇ mol / 100 g of isoprene to be polymerized.
  • the molar concentration of the TiBa solution is 0.294 mol / L.
  • the pressure of the gas phase is regulated at 0.16 barg, the vapors are condensed in an external condenser 8 and returned to the polymerization reactor 1 with a double Z-arm.
  • the temperature of the jacket is maintained at 21 ° C.
  • the mean residence time t 0 of the reaction is 80 minutes.
  • the discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10. No expansion phenomenon is observed.
  • the conversion measured on a sample taken at the limit of the first third of the reactor volume is 92%.
  • the conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken. Residual isoprene, in the sample taken, was assayed at 2.9% by mass.
  • the flows are characterized by the residence time distribution given in FIG.
  • the experimental points allowing to establish this distribution of residence time were obtained by measuring by Gas Chromatography the evolutions of concentration of a tracer following a very fast injection according to a mode of impulse introduction of a chemically inert product. according to the principle described in the book Jacques Villermaux, Chemical reaction engineering: design and operation of reactors. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 to 172.
  • the experimental points are taken from samples taken in the stream 9 of Figure 1 at the outlet of the reactor 1, at the end of the discharge screw.
  • r (k) gamma function of k
  • the discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
  • the gear pump 10 transfers the pseudo-living elastomer paste to a self-cleaning mixer with gas phase 11.
  • the flow rate transferred by the gear pump 10 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1.
  • the self-cleaning kneader is a 39 liters total volume double-arm kneader-mixer with a dump twin-screw discharge device and a gear pump 16. Flow in this double-arm kneader-mixer can be likened to a piston flow.
  • the temperature of the jacket is maintained at 68 ° C.
  • the average residence time of the functionalization reaction with the pseudo-living polymer solution in the self-cleaning mixer 11 is 37 minutes.
  • the GMDE is injected with a flow rate of 0824 1 / h into the self-cleaning mixer at the same level as the arrival of the solution in the mixer.
  • the GMDE solution is concentrated at 0. 45 mol / L.
  • the flow stopper 14 and the flow antioxidant used are acetyl acetone, with a flow rate of 0.387 l / h at a concentration of 120 g / l, and N, 3-dimethylbutyl-N'-phenyl-para-phenylenediamine, according to 0.5 ⁇ cm (mw: parts by weight per 100 parts by weight of monomer-isoprene).
  • This stopper and this antioxidant are injected upstream of the gear pump 6.
  • the gear pump 16 transfers the elastomer paste to the underwater granulator 17.
  • the flow rate transferred by the gear pump 16 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1, to which is added the flow rates of the functionalizing streams. stopper 14 and antioxidant 15.
  • the degree of functionalization obtained is 100%.
  • the continuous polymerization is carried out on a line comprising a reactor with a double Z-arm gas phase of 150 liters total, equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump and a self-cleaning mixer, also provided with a discharge device with a drain screw and a gear pump.
  • This continuous line corresponds to the installation shown in FIG. 1.
  • Isoprene and pentane are mixed in a dynamic mixer 4 provided for this purpose upstream of the polymerization reactor 1.
  • the mixture obtained is injected in the form of an incoming stream 3 directly into the reactor 1.
  • Isoprene is injected with a flow rate of 7.52 kg / h according to a flow 5 in the mixer 4.
  • Pentane is injected with a flow rate of 12.26 kg / h according to a flow 6 in the mixer 4, ie about 37% by weight of monomer in the reaction medium.
  • a catalytic coordination system is also injected directly into the reactor 1 in a stream 2.
  • the catalytic system is based on tris [(2-ethylhexyl) phosphate] neodymium, butadiene as pre-forming monomer, HDiBa as alkylating agent and CDEA as a halogen donor. It has been prepared following the method of preparation described in the preceding paragraph, Part 1.
  • the catalytic system has the following molar ratios with respect to neodymium:
  • Nd / butadiene / HDiBa / CDEA 1/30 / 1.8 / 2.6
  • the amount of neodymium is ⁇ per 100g of isoprene to be polymerized.
  • the molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
  • the pressure of the gas phase is regulated at 0.16 barg, the vapors are condensed in an external condenser 8 and returned to the polymerization reactor 1 with a double Z-arm.
  • the temperature of the jacket is maintained at 35 ° C.
  • the mean residence time t 0 of the reaction is 80 minutes.
  • the discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
  • the conversion measured on a sample taken at the limit of the first third of the reactor volume is 91%.
  • the conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken. Residual isoprene in the sample taken was assayed at 3.4% by mass.
  • the flows are characterized by the residence time distribution given in FIG.
  • the experimental points allowing to establish this distribution of residence time were obtained by measuring by Gas Chromatography the evolutions of concentration of a tracer following a very fast injection according to a mode of impulse introduction of a chemically inert product. according to the principle described in the book Jacques Villermaux, Chemical reaction engineering: design and operation of reactors. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 to 172.
  • the experimental points are taken from samples taken in the stream 9 of Figure 1 at the outlet of the reactor 1, at the end of the discharge screw.
  • r (k) gamma function of k
  • the gear pump 10 transfers the pseudo-living elastomer paste to a self-cleaning mixer with gas phase 11.
  • the flow rate transferred by the gear pump 10 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1.
  • the self-cleaning kneader is a 39 liters total volume double-arm kneader-mixer with a dump twin-screw discharge device and a gear pump 16. Flow in this double-arm kneader-mixer can be likened to a piston flow.
  • the temperature of the jacket is maintained at 68 ° C.
  • the average residence time of the functionalization reaction with the pseudo-living polymer solution in the self-cleaning mixer 11 is 37 minutes.
  • the GMDE is injected with a flow rate of 0.172 l / h into the self-cleaning mixer at the same level as the arrival of the solution in the mixer.
  • the GMDE solution is concentrated at 0. 45 mol / L.
  • the flow stopper 14 and the antioxidant flux used are acetyl acetone, with a flow rate of 0.321 l / h at a concentration of 26 g / l, and N, 3-dimethylbutyl-N'-phenyl-para-phenylenediamine, according to 0.5 ⁇ cm (mw: parts by weight per 100 parts by weight of monomer-isoprene).
  • This stopper and this antioxidant are injected upstream of the gear pump 16.
  • the gear pump 16 transfers the elastomer paste to the underwater granulator 17.
  • the flow rate transferred by the gear pump 16 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1, to which is added the flow rates of the functionalizing streams. , stopper 14 and antioxidant 15.
  • the degree of functionalization obtained is 75%.
  • the amount of neodymium is 100 ⁇ per 100g of isoprene to be polymerized.
  • the molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
  • TiBa is also injected directly into the reactor 1 in a separate and independent stream 7 as an additional alkylaluminium compound.
  • the amount of TiBa injected is 900 ⁇ mol / 100 g of isoprene.
  • the molar concentration of the TiBa solution is 0.1 mol / L.
  • the conversion measured on a sample taken from the stream 9 upstream of the gear pump 10 is 99% at 80 min of overall reaction time.
  • the conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken.
  • Tables 1 and 2 show the polymerization tests carried out with the two types of catalytic system and the associated functional polyisoprenes.
  • This method of synthesizing polyisoprene according to the invention makes it possible to achieve a high conversion rate of 99%, of which at least 91% in the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor 1
  • the standard deviation of the residence time distribution function in the polymerization reactor is greater than the average residence time divided by 2 ⁇ / 3.
  • the average functionalization rate (or average percentage of functionalized chains) is also high since it varies from 70% to 100% of functionalized chains. This process is perfectly flexible and adaptable to economically attractive industrial production due to the reduced amount of solvent used while ensuring increased productivity with a high conversion rate.
  • Rubber Compositions All the necessary basic constituents (diene elastomer, reinforcing fillers and coupling agent, plasticizers, other additives), with the exception of the crosslinking system, are successively introduced into a usual internal mixer. Thermomechanical work (non-productive phase) is then carried out in one step, which lasts a total of about 3 to 4 minutes, until a maximum temperature of "fall” of 165 ° C is reached. The mixture thus obtained is recovered and cooled.
  • the crosslinking system composed of sulfur and sulfenamide (CBS) is then incorporated in an external mixer (homo-fender) maintained at a low temperature. The whole is then mixed (productive phase) for a few minutes (about ten minutes).
  • the final composition thus obtained is then calendered in the form of a sheet or a plate for a characterization in the laboratory.
  • the rubber compositions are characterized after curing as indicated below.
  • Dynamic properties are measured on a viscoanalyzer (Metravib VA4000) according to ASTM D 5992-96.
  • the response of a sample of vulcanized composition (cylindrical specimen 4 mm in thickness and 400 mm 2 in section) is recorded, subjected to a sinusoidal stress in alternating simple shear, at the frequency of 10 Hz, during a sweeping in temperature, under a fixed stress of 0.7 MPa, the value of tan ⁇ observed at -10 ° C (ie tan ( ⁇ ) -10 ° C) is recorded.
  • the same sample is also subjected, at a temperature of 40 ° C.
  • tan ( ⁇ ) max (according to a "deformation" sweep at a given temperature) is representative of hysteresis and rolling resistance (plus tan ( ⁇ ) max is low, hysteresis and thus rolling resistance are lower) while the value of tan ( ⁇ ) -10 ° C (according to a "temperature" sweep, with a given deformation) is representative of the Wet adhesion potential (more tan ( ⁇ ) -10 ° C is higher, better adhesion).
  • Coupling agent TESPT Si69 Degussa
  • Plasticizer A TDAE Oil
  • Plasticizer B polylimonene resin: "Dercolyte L120" from DRT Table 4
  • compositions A and B have hysteresis properties as well as properties of reinforcement and breaking strength which are greatly improved compared to those of the reference composition implementing a nonfunctionalized IR (composition C), which is very favorable for obtaining a tire having a reduced rolling resistance when the composition according to the invention is used either as a tread, or as a tread underlayer or as a sidewall rubber.
  • composition according to the invention When the composition according to the invention is used as tread, wet grip performance is further maintained (values of tan ( ⁇ ) -10 ° C close).
  • the inherent viscosity is determined by measuring the flow time (t) of the polymer solution and the toluene flow time (t 0 ) in a capillary tube. In a tube Ubbelhode (diameter of capillary 0.46 mm, capacity 18 to 22 ml), placed in a bath thermostated at 25 ⁇ 0.1 ° C, the flow time of toluene and that of the polymer solution (Q to 0, 1 g / dl are measured.

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Abstract

The invention relates to a method for the continuous synthesis of a functionalised high-cis diene elastomer, characterised in that it comprises the simultaneous steps of: continuous polymerisation in a highly concentrated medium, or bulk, of at least one diene monomer in the presence of a catalytic coordination system, until at least 60% conversion is achieved in a polymerisation reactor dimensioned such that the standard deviation of the distribution function of the residence time in the reactor is greater than the average residence time divided by 2√3; continuous functionalisation of the pseudo-living elastomer obtained from the polymerisation, by reaction with a functionalisation agent in a mixer, for example of the self-cleaning type. The synthesis method, for use in a highly concentrated medium, offers increased productivity, in particular allowing a high conversion rate of up to 100% and functionalisation rates of at least 70% to be achieved, as well as allowing performance flexibility.

Description

PROCEDE DE SYNTHESE EN CONTINU D'UN ELASTOMERE  PROCESS FOR THE CONTINUOUS SYNTHESIS OF AN ELASTOMER
DIENIQUE FONCTIONNALISE.  FUNCTIONALIZED DIENIC.
La présente invention concerne un procédé de synthèse en milieu concentré d'élastomères diéniques modifiés avec un taux de fonctionnalisation élevé. L'invention s'applique notamment à l'obtention en continu d'élastomères diéniques modifiés. The present invention relates to a method of synthesis in a concentrated medium of modified diene elastomers with a high degree of functionalization. The invention applies in particular to the continuous production of modified diene elastomers.
Depuis que les économies de carburant et la nécessité de préserver l'environnement sont devenues une priorité, il est souhaitable de produire des mélanges possédant de bonnes propriétés mécaniques et une hystérèse aussi faible que possible afin de pouvoir les mettre en œuvre sous forme de compositions de caoutchouc utilisables pour la fabrication de divers produits semi-finis entrant dans la composition de pneumatiques. Since fuel savings and the need to preserve the environment have become a priority, it is desirable to produce mixtures with good mechanical properties and as low a hysteresis as possible so that they can be used in the form of fuel compositions. rubber suitable for the manufacture of various semi-finished products used in the composition of tires.
Pour atteindre l'objectif de baisse d'hystérèse, de nombreuses solutions ont déjà été expérimentées. En particulier, on peut citer la modification de la structure des polymères et des copolymères diéniques au moyen d'agents de fonctionnalisation dans le but d'obtenir une bonne interaction entre le polymère ainsi modifié et la charge, qu'il s'agisse du noir de carbone ou d'une autre charge renforçante. To achieve the goal of lower hysteresis, many solutions have already been tested. In particular, mention may be made of modifying the structure of the diene polymers and copolymers by means of functionalising agents in order to obtain a good interaction between the polymer thus modified and the filler, whether it be black carbon or other reinforcing filler.
Il existe une vaste littérature concernant la fonctionnalisation de polymères obtenu par polymérisation anionique. La fonctionnalisation peut s'opérer soit lors de l'initiation de polymérisation au moyen d'un initiateur portant la fonction à incorporer à la chaîne élastomère, soit lors d'une réaction post-polymérisation au moyen d'un agent de fonctionnalisation. Des agents permettant d'introduire toutes sortes de fonctions au sein du polymère sont connus de l'homme du métier et largement décrits.  There is a vast literature concerning the functionalization of polymers obtained by anionic polymerization. Functionalization can take place either during the initiation of polymerization by means of an initiator bearing the function to be incorporated in the elastomeric chain, or during a post-polymerization reaction by means of a functionalization agent. Agents for introducing all kinds of functions within the polymer are known to those skilled in the art and widely described.
La polymérisation anionique permet de contrôler dans une certaine mesure la microstructure des polymères synthétisés. Toutefois, il n'est pas possible par ce type de polymérisation de synthétiser des polymères à fort taux de cis.  The anionic polymerization makes it possible to control to a certain extent the microstructure of the synthesized polymers. However, it is not possible by this type of polymerization to synthesize high cis content polymers.
Les polymères à fort taux de cis sont essentiellement préparés par polymérisation par catalyse de coordination. Il existe également une littérature très fournie traitant de ce type de catalyse.  High cis content polymers are essentially prepared by coordination catalysis polymerization. There is also a very extensive literature dealing with this type of catalysis.
La fonctionnalisation de ces polymères à fort taux de cis est moins répandue du fait de la nature même des systèmes catalytiques utilisés. Certains auteurs ont décrit la fonctionnalisation de polymères obtenus par catalyse de coordination. On peut notamment citer les documents WO 0134658 Al, EP 1,939,221 Al et EP 1,873,168 Al . Certains mentionnent des taux de fonctionnalisation élevés, supérieurs à 75%, pour des polymères obtenus par polymérisation en masse ou semi-masse (EP 1,939,221 Al) The functionalization of these polymers with a high cis content is less widespread because of the nature of the catalytic systems used. Some authors have described the functionalization of polymers obtained by coordination catalysis. Mention may especially be made of the documents WO 0134658 A1, EP 1,939,221 A1 and EP 1,873,168 A1. Some mention high levels of functionalization, greater than 75%, for polymers obtained by mass or semi-mass polymerization (EP 1,939,221 A1)
Néanmoins tous ces documents traitent de polymérisation en discontinu (ou batch en anglais). S'il est rapidement évoqué dans EP 1,939,221 Al par référence à WO2005087824, la possibilité de réaliser le procédé décrit en continu, les taux de conversion sont faibles. Dans WO2005087824, la polymérisation est conduite dans un premier réacteur jusqu'à un taux de conversion d'au plus 20%>. Le polymère est déchargé et transféré dans un deuxième réacteur dans lequel une dévolatilisation peut être réalisée immédiatement. La limitation à un taux de conversion faible de 20% conduit à une faible productivité de ce procédé. En outre, le monomère non converti doit être extrait et traité pour être réintroduit dans le premier réacteur. Ce traitement se fait sur des volumes importants de monomère non converti. Cet aspect du procédé le rend peu attractif du fait de son impact énergétique et économique sur le coût du procédé. Nevertheless all these documents deal with discontinuous polymerization (or batch in English). If it is rapidly evoked in EP 1,939,221 A1 with reference to WO2005087824, the possibility of carrying out the method described continuously, the conversion rates are low. In WO2005087824, the polymerization is conducted in a first reactor to a conversion level of at most 20%. The polymer is discharged and transferred to a second reactor in which devolatilization can be carried out immediately. The limitation to a low conversion rate of 20% leads to a low productivity of this process. In addition, the unconverted monomer must be extracted and processed for reintroduction into the first reactor. This treatment is done on large volumes of unconverted monomer. This aspect of the process makes it unattractive because of its energy and economic impact on the cost of the process.
On constate que par le passé, les procédés de modification d'un polymère diénique à fort taux de cis sont principalement opérés en discontinu, à l'issu de la polymérisation par catalyse de coordination. Or un tel procédé discontinu n'est pas toujours productif et suffisamment compétitif et économique pour une production industrielle.  It can be seen that in the past, the processes for modifying a high cis diene polymer are mainly carried out batchwise at the end of the coordination catalysis polymerization. However, such a batch process is not always productive and sufficiently competitive and economical for industrial production.
Par ailleurs, afin de renforcer l'intérêt d'ordre économique de la polymérisation, il peut être avantageux d'utiliser une quantité réduite de solvant. Les avantages de la polymérisation en masse ou semi-masse (encore appelée milieu très concentré) sont divers. Par exemple, la taille des équipements, en particulier ceux en dehors de la partie réactionnelle, est réduite du fait de la faible quantité de solvant utilisé. Ce qui réduit les coûts d'investissement. En outre, cette réduction ou suppression du solvant entraîne de fait une diminution de la quantité d'énergie (sous forme de vapeur pour une élimination du solvant par stripping à la vapeur d'eau) pour séparer l'élastomère du solvant, ainsi qu'une diminution du flux de solvant à traiter. Toutes ces caractéristiques conduisent à une diminution des coûts énergétiques du procédé de polymérisation. Par ailleurs, la quantité de catalyseur est en général diminuée, ce qui baisse le coût des matières premières. Furthermore, in order to enhance the economic interest of the polymerization, it may be advantageous to use a reduced amount of solvent. The advantages of mass or semi-mass polymerization (also called highly concentrated medium) are various. For example, the size of the equipment, in particular those outside the reaction part, is reduced because of the small amount of solvent used. This reduces investment costs. In addition, this reduction or removal of the solvent in fact leads to a decrease in the amount of energy (in the form of steam for removal of the solvent by steam stripping) to separate the elastomer from the solvent, as well as a decrease in the flow of solvent to be treated. All these characteristics lead to a reduction in the energy costs of the polymerization process. Moreover, the amount of catalyst is generally decreased, which reduces the cost of raw materials.
Toutefois, il est un inconvénient majeur de la polymérisation en masse ou semi-masse. Celui-ci se traduit par l'apparition d'un phénomène physique qui pourrait dégrader la nature du polymère obtenu et engendrer des situations non contrôlables dans une production industrielle. En effet, la vaporisation d'une partie du monomère liquide, sous l'effet de l'énergie de la réaction de polymérisation, conduit, à partir d'une certaine concentration de polymère dans le milieu réactionnel, à une expansion excessive du milieu réactionnel. Dans de telles conditions opératoires, il n'est plus possible de contrôler la thermique de la réaction et le polymère peut s'en trouver dénaturé. C'est la raison pour laquelle certains auteurs préfèrent des taux de conversion peu élevés pour éviter ce phénomène, par exemple dans US 3,770,710 ou dans WO2005087824. However, it is a major disadvantage of mass or semi-mass polymerization. This results in the appearance of a physical phenomenon that could degrade the nature of the polymer obtained and lead to uncontrollable situations in an industrial production. Indeed, the vaporization of a part of the liquid monomer, under the effect of the energy of the polymerization reaction, leads, from a certain polymer concentration in the reaction medium, excessive expansion of the reaction medium. Under such operating conditions, it is no longer possible to control the temperature of the reaction and the polymer may be denatured. This is the reason why some authors prefer low conversion rates to avoid this phenomenon, for example in US 3,770,710 or in WO2005087824.
Le problème technique que se propose de résoudre l'invention est de disposer d'un procédé de synthèse compétitif, économique et flexible, adaptable à une production industrielle, permettant de produire un polymère à fort taux de cis fonctionnalisé.  The technical problem to be solved by the invention is to have a competitive, economical and flexible synthesis process that is adaptable to industrial production, making it possible to produce a polymer with a high functionalized cis content.
Un objectif de l'invention est de disposer d'un procédé permettant de produire un polymère à fort taux de cis fonctionnalisé présentant un taux de fonctionnalisation élevé. An object of the invention is to provide a method for producing a high cis functionalised polymer having a high degree of functionalization.
L'invention a encore pour objectif de pouvoir disposer d'un procédé de synthèse, en milieu très concentré, de polymères diéniques à fort taux de cis fonctionnalisé présentant en outre une productivité accrue en évitant le phénomène d'expansion du milieu réactionnel et permettant ainsi une flexibilité dans la conduite du procédé notamment dans une large gamme de températures.  Another objective of the invention is to provide a method for synthesizing, in a highly concentrated medium, high functionalized cis-diene polymers which, in addition, have increased productivity while avoiding the phenomenon of expansion of the reaction medium and thus allowing flexibility in the conduct of the process especially in a wide range of temperatures.
La présente invention résout le problème technique et atteint ces objectifs en ce sens qu'elle propose un procédé continu, particulièrement adapté à une production industrielle économiquement intéressante avec une compétitivité accrue. L'invention propose en effet, un procédé continu de synthèse d'un polymère diénique fonctionnalisé comprenant une étape de polymérisation en continu en milieu très concentré par catalyse de coordination d'au moins un monomère diène et une étape de fonctionnalisation en continu du polymère pseudo-vivant obtenu.  The present invention solves the technical problem and achieves these objectives in that it proposes a continuous process, particularly suitable for economically interesting industrial production with increased competitiveness. The invention proposes a continuous process for the synthesis of a functionalized diene polymer comprising a continuous polymerization step in a highly concentrated medium by coordination catalysis of at least one diene monomer and a step of continuous functionalization of the pseudo polymer. -vivant obtained.
L'invention permet d'améliorer les conditions de polymérisation de diènes conjugués en milieu très concentré afin de pouvoir atteindre des taux de conversion élevés, sans apparition de phénomène d'expansion du milieu réactionnel.  The invention makes it possible to improve the conditions of polymerization of conjugated dienes in a highly concentrated medium in order to be able to reach high conversion rates, without the appearance of an expansion phenomenon of the reaction medium.
L'invention permet également d'atteindre des taux de fonctionnalisation élevés sur des élastomères à fort taux de cis.  The invention also makes it possible to achieve high levels of functionalization on elastomers with a high cis content.
L'invention procure également les avantages énergétiques et environnementaux liés à la polymérisation en milieu très concentré et à la possibilité de mettre en œuvre le procédé dans un large domaine de températures de réaction.  The invention also provides the energy and environmental advantages of polymerization in a highly concentrated medium and the possibility of carrying out the process over a wide range of reaction temperatures.
Ainsi, l'invention a pour objet un procédé de synthèse en continu d'un élastomère diénique modifié comprenant une étape de polymérisation en masse ou semi-masse lors de laquelle Γ élastomère diénique pseudo-vivant à fort taux de cis est synthétisé et une étape de fonctionnalisation ou de modification lors de laquelle Γ élastomère diénique pseudo-vivant réagit avec un agent de fonctionnalisation spécifique. Thus, the subject of the invention is a process for the continuous synthesis of a modified diene elastomer comprising a mass or semi-mass polymerization step in which High-cis pseudo-living diene elastomer is synthesized and a functionalization or modification step in which the pseudo-living diene elastomer reacts with a specific functionalising agent.
L'invention a également pour objet une installation pour la mise en œuvre d'un tel procédé.  The invention also relates to an installation for implementing such a method.
Le premier objet de l'invention est un procédé de synthèse en continu d'un élastomère diénique fonctionnalisé comprenant les étapes simultanées suivantes, The first subject of the invention is a process for continuously synthesizing a functionalized diene elastomer comprising the following simultaneous steps,
liées à la polymérisation:  related to polymerization:
a) introduire en continu dans un réacteur de polymérisation doté d'une phase gaz et équipé d'au moins un mobile d'agitation et d'un dispositif de décharge, au moins  a) continuously introducing into a polymerization reactor equipped with a gas phase and equipped with at least one stirring device and a discharge device, at least one
i. un système catalytique de coordination,  i. a catalytic system of coordination,
ii. au moins un monomère diène conjugué à polymériser, et, iii. de 0 % à 70% en masse d'un solvant organique, calculé par rapport à la masse totale monomère(s) et de solvant;  ii. at least one conjugated diene monomer to be polymerized, and, iii. from 0% to 70% by weight of an organic solvent, calculated with respect to the total monomer (s) mass and solvent;
b) polymériser en continu le ou les monomère(s), en mettant en œuvre les moyens nécessaires pour atteindre un taux de conversion d'au moins 60% en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation;  b) continuously polymerizing the monomer (s), by implementing the means necessary to achieve a conversion of at least 60% at the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor;
c) agiter le milieu de polymérisation par le mouvement continu d'au moins un mobile d'agitation autour d'un axe rotatif;  c) stirring the polymerization medium by the continuous movement of at least one stirring member around a rotary axis;
d) décharger en continu la pâte d' élastomère pseudo-vivant issue de la polymérisation;  d) continuously discharging the pseudo-living elastomer paste resulting from the polymerization;
l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour dans le réacteur de polymérisation étant supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3, liées à la fonctionnalisation:  the standard deviation of the residence time distribution function in the polymerization reactor being greater than the average residence time divided by 2Λ / 3, related to functionalization:
e) acheminer en continu cette pâte vers un malaxeur disposant d'une phase gaz, d'un dispositif d'agitation à au moins un mobile d'agitation et d'un dispositif de décharge;  e) continuously feed this paste to a mixer having a gas phase, a stirring device to at least one stirring device and a discharge device;
f) introduire en continu dans le malaxeur un agent de fonctionnalisation répondant à la formule A-Ri-B avec A désignant un groupement susceptible de réagir sur l'extrémité réactive de l'élastomère pseudo- vivant, Ri désignant un atome ou un groupe d'atomes formant une liaison entre A et B, et B désignant une fonction susceptible de réagir avec une charge renforçante; f) continuously introducing into the kneader a functionalizing agent corresponding to the formula A-R 1 -B with A denoting a group capable of reacting on the reactive end of the pseudo-elastomer; R 1 denotes an atom or a group of atoms forming a bond between A and B, and B denotes a function capable of reacting with a reinforcing filler;
g) fonctionnaliser en continu l'élastomère pseudo-vivant par réaction avec l'agent de fonctionnalisation dans ledit malaxeur;  g) continuously functionalizing the pseudo-living elastomer by reaction with the functionalization agent in said kneader;
h) décharger en continu la pâte élastomère fonctionnalisé issue de l'étape précédente;  h) continuously discharging the functionalized elastomer paste from the previous step;
i) récupérer l'élastomère diénique fonctionnalisé.  i) recovering the functionalized diene elastomer.
Dans la mesure où le procédé selon l'invention se déroule en continu, il faut comprendre que les étapes (a) à (i) se déroulent simultanément une fois le réacteur polymérisation alimenté.  Inasmuch as the process according to the invention proceeds continuously, it should be understood that steps (a) to (i) take place simultaneously once the polymerization reactor has been supplied.
Dans la présente description, les expressions « milieu très concentré » et « masse ou semi- masse » sont utilisées indifféremment pour avoir la même signification. In the present description, the terms "highly concentrated medium" and "mass or semi-mass" are used interchangeably to have the same meaning.
Dans la présente description, les expressions « solvant » et « diluant » sont utilisées indifféremment pour avoir la même signification. In the present description, the terms "solvent" and "diluent" are used interchangeably to have the same meaning.
Dans cette description, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c'est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c'est-à-dire incluant les bornes strictes a et b). In this description, any range of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values from more than a to less than b (i.e., terminals a and b excluded) while any Range of values referred to as "from a to b" means the range of values from a to b (i.e., including the strict limits a and b).
Dans la présente description, l'expression "fort taux de cis" ou " taux de cis élevé" en rapport avec l'élastomère, signifie un taux molaire d'enchaînement d'unités 1,4- cis d'au moins 95% par rapport à l'élastomère. In the present description, the term "high cis content" or "high cis ratio" in relation to the elastomer means a molar ratio of 1,4-cis units of at least 95% by relative to the elastomer.
Dans la présente description, l'expression "pseudo-vivant" en rapport avec l'élastomère, signifie que l'élastomère possède tout ou partie de ces extrémités de chaîne réactives, notamment vis-à-vis d'agents de fonctionnalisation.  In the present description, the term "pseudo-living" in relation to the elastomer, means that the elastomer has all or part of these reactive chain ends, especially vis-à-vis functionalising agents.
Dans la présente description, le taux de fonctionnalisation, qui est un taux de fonctionnalisation moyen, doit être compris comme le pourcentage moyen de chaînes élastomères fonctionnalisées.  In the present description, the rate of functionalization, which is an average degree of functionalization, must be understood as the average percentage of functionalized elastomer chains.
Il convient de noter que la combinaison des caractéristiques d'écoulement et de la conversion constitue un des éléments essentiels de l'invention qui permet au procédé de polymérisation en continu de répondre au problème technique posé pour la polymérisation en milieu très concentré, adaptable à une production industrielle économiquement avantageuse avec une productivité satisfaisante, plus particulièrement en évitant le phénomène d'expansion du milieu réactionnel. It should be noted that the combination of the flow characteristics and the conversion constitutes one of the essential elements of the invention which enables the continuous polymerization process to respond to the technical problem posed for the polymerization in a highly concentrated medium, adaptable to a economically industrial production advantageous with satisfactory productivity, more particularly by avoiding the phenomenon of expansion of the reaction medium.
Selon une mise en œuvre particulière du procédé de synthèse de l'invention, la polymérisation s'effectue en continu avec une quantité de solvant n'excédant pas 70% en masse de la masse totale de monomère(s) et de solvant, la quantité de solvant pouvant être par exemple d'au moins 10%> en masse, voire d'au moins 30%> en masse, et d'au plus 60%> en masse, voire d'au plus 55% en masse de la masse totale de monomère(s) et de solvant. Selon une autre mise en œuvre de l'invention, la polymérisation s'effectue sans adjonction de solvant de polymérisation.  According to a particular implementation of the synthesis method of the invention, the polymerization is carried out continuously with a quantity of solvent not exceeding 70% by weight of the total mass of monomer (s) and solvent, the quantity of a solvent which may be, for example, at least 10% by weight, or even at least 30% by weight, and at most 60% by weight, or even at most 55% by weight of the mass total monomer (s) and solvent. According to another embodiment of the invention, the polymerization is carried out without addition of polymerization solvent.
Le choix du réacteur de polymérisation constitue, du fait de ces possibilités de mise en œuvre, un aspect particulièrement important du procédé selon l'invention. En effet, on souhaite polymériser des monomères dans des milieux très concentrés. Selon l'invention, par milieux très concentrés, il faut entendre une concentration en monomère(s) dans le mélange solvant+monomère(s) d'au moins 30% en masse, cette concentration pouvant atteindre 100 % en masse en absence de solvant. En outre, on souhaite polymériser jusqu'à l'obtention de taux de conversion élevés en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation d'au moins 60% et pouvant atteindre 100%. The choice of the polymerization reactor is, because of these possibilities of implementation, a particularly important aspect of the process according to the invention. Indeed, it is desired to polymerize monomers in highly concentrated media. According to the invention, by highly concentrated media, it is meant a concentration of monomer (s) in the solvent + monomer (s) mixture of at least 30% by weight, this concentration can reach 100% by weight in the absence of solvent . In addition, it is desired to polymerize until obtaining high conversion rates in the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor of at least 60% and up to 100%.
La viscosité du milieu de polymérisation constitué pour l'essentiel des monomères, de l'élastomère et le cas échéant du solvant, peut atteindre des valeurs élevées. La viscosité inhérente de l'élastomère diénique dépend de sa nature. Elle a une valeur minimale d'au moins 1 ,5 dl/g, voire d'au moins 4 dl/g, notamment pour les polyisoprènes obtenus par catalyse de coordination. Toutefois, la viscosité inhérente n'excède pas de préférence 10 dl/g, voire 7 dl/g. La viscosité inhérente est déterminée selon la méthode décrite en annexe 1. The viscosity of the polymerization medium consisting essentially of the monomers, the elastomer and optionally the solvent can reach high values. The inherent viscosity of the diene elastomer depends on its nature. It has a minimum value of at least 1.5 dl / g, or even at least 4 dl / g, especially for polyisoprenes obtained by coordination catalysis. However, the inherent viscosity preferably does not exceed 10 dl / g or 7 dl / g. The inherent viscosity is determined according to the method described in Appendix 1.
L'agitation au sein du réacteur de polymérisation doit assurer le malaxage de ce milieu très visqueux pour permettre la synthèse d'un polymère de qualité constante et homogène. Outre la compatibilité avec de hautes viscosités, le réacteur doit convenir à une utilisation pour polymériser le ou les monomère(s) selon un mode continu et permettre un écoulement en milieu très concentré, voire en masse, tel que l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour dans le réacteur de polymérisation soit supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3. The stirring within the polymerization reactor must ensure the mixing of this highly viscous medium to allow the synthesis of a polymer of constant and homogeneous quality. In addition to the compatibility with high viscosities, the reactor must be suitable for use in polymerizing the monomer (s) in a continuous mode and allow flow in a highly concentrated medium, or even in mass, such as the standard deviation of the function. of residence time distribution in the polymerization reactor is greater than the average residence time divided by 2Λ / 3.
Le mobile d'agitation permet une agitation continue du milieu réactionnel. Il peut être de forme variée et est adapté à la technologie du réacteur. De nombreux types de mobiles d'agitation peuvent être trouvés dans le commerce. A titre d'exemple, le mobile d'agitation peut être une pâle de type sigma (ou en "Z") ou un autre type de pâles tel que décrit dans le livre David B. Todd, Mixing of Highly Viscous Fluids, Polymers, and Pastes, in Handbook of Industrial Mixing: Science and Practice, E.L. Paul, V.A. Atiemo-Obeng, and S.M. Kresta, Editors. 2004, John Wiley and Sons. Page 998, Page 1021. The stirring mobile allows continuous stirring of the reaction medium. It can be of varied form and is adapted to the reactor technology. Many types of agitation mobiles can be found commercially. By way of example, the stirring device may be a sigma (or "Z") type or other type of blade as described in the David B. Todd book, Mixing of Highly Viscous Fluids, Polymers, and Pastes, Handbook of Industrial Mixing: Science and Practice, Paul EL, Atiemo-Obeng VA, and SM Kresta, Editors. 2004, John Wiley and Sons. Page 998, Page 1021.
Lorsque le réacteur est équipé d'au moins deux mobiles d'agitation, ceux-ci peuvent être contre-rotatifs ou co-rotatifs. Ils peuvent en outre être de type tangentiel ou imbriqué.  When the reactor is equipped with at least two agitating mobiles, these can be counter-rotating or co-rotating. In addition, they can be tangential or nested.
Selon certaines configurations, le réacteur de polymérisation est équipé d'un mobile d'agitation. Ainsi, ce type de réacteur peut être formé d'une cuve, d'un mobile d'agitation et d'un dispositif de décharge. Par exemple, on peut citer le réacteur commercialisé par la société LIST AG sous la dénomination malaxeur-réacteur à un bras ou en anglais « single shaft kneader », à titre de réacteur convenant à l'invention. According to certain configurations, the polymerization reactor is equipped with a stirrer. Thus, this type of reactor may be formed of a vessel, a stirring device and a discharge device. For example, mention may be made of the reactor marketed by the company LIST AG under the name single-arm kneader or single-shaft kneader, as reactor suitable for the invention.
Selon d'autres configurations, le réacteur de polymérisation est équipé de deux mobiles d'agitation.  According to other configurations, the polymerization reactor is equipped with two stirring rods.
Selon les configurations décrites ci-dessus, le réacteur de polymérisation peut être formé d'une cuve, de son système d'agitation et d'un dispositif de décharge.  According to the configurations described above, the polymerization reactor may be formed of a tank, its stirring system and a discharge device.
Selon des configurations préférées, le réacteur de polymérisation est plus particulièrement de technologie malaxeur à bras en Z. Par technologie malaxeur à bras en Z, on entend plus particulièrement un mélangeur ou malaxeur formé d'une cuve équipée de deux bras en Z, mus chacun indépendamment autour d'un axe rotatif, de préférence horizontal. Les deux bras en Z sont alors préférentiellement mus en rotation contre-rotative de manière à gaver le dispositif de vidange en fond de cuve.  According to preferred configurations, the polymerization reactor is more particularly Z-arm kneader technology. By Z-arm kneading technology, more particularly is meant a mixer or kneader formed of a tank equipped with two Z-shaped arms, each driven by independently about a rotary axis, preferably horizontal. The two Z-arms are then preferably moved in counter-rotating rotation so as to fill the emptying device at the bottom of the tank.
A titre d'exemple, ce réacteur conforme à l'invention est commercialisé sous divers dénominations telles que :  By way of example, this reactor according to the invention is marketed under various names such as:
- les malaxeurs à pâles sigma - vis de décharge, ou en anglais « sigma blades mixer- discharge screw type », commercialisés par la société Battaggion SPA,  - Mixers sigma blades - discharge screw, or in English "sigma blades mixer-discharge screw type", marketed by Battaggion SPA,
- les malaxeurs-extrudeurs ou en anglais « extrusion-kneader », commercialisés par la société Aachener Misch- und Knetmaschinenfabrik Peter Kupper GmbH & Co. KG, - les malaxeurs doubles Z avec vis d'extrusion ou en anglais « double-z-kneader with extrusion screw », commercialisés par la société Hermann Linden Maschinenfabrik GmbH & Co. KG., - les malaxeurs extrudeurs ou en anglais « mixer extruders », commercialisés par la société Aaron Process Equipment Company. extruder-kneaders, marketed by Aachener Misch-und Knetmaschinenfabrik Peter Kupper GmbH & Co. KG, double Z mixers with extrusion screws or in English "double-z-kneader" with extrusion screw ", marketed by Hermann Linden Maschinenfabrik GmbH & Co. KG., Extruder mixers, sold by Aaron Process Equipment Company.
Le réacteur de polymérisation est doté d'une phase gaz permettant l'évacuation de la chaleur de polymérisation par vaporisation d'une partie du milieu réactionnel. Le rapport volumique de la phase gaz au milieu réactionnel dépend du type de réacteur utilisé et sa détermination est à la portée de l'homme de l'art.  The polymerization reactor is provided with a gas phase allowing the evacuation of the polymerization heat by vaporization of a part of the reaction medium. The volume ratio of the gas phase to the reaction medium depends on the type of reactor used and its determination is within the reach of those skilled in the art.
Selon une mise en œuvre de l'invention, la polymérisation s'effectue en masse. Dans ce cas il n'y a pas d'adjonction de solvant de polymérisation.  According to one embodiment of the invention, the polymerization is carried out in bulk. In this case, there is no addition of polymerization solvent.
Selon d'autres mises en œuvre de l'invention, la polymérisation s'effectue en semi-masse. Le milieu comprend alors un solvant de polymérisation hydrocarboné inerte, de préférence aliphatique ou alicyclique de faible masse moléculaire, notamment pour des raisons environnementales. On peut citer à titre d'exemple le n-pentane, l'isopentane, les isoamylènes (2-methyl-2-butène, 2-methyl-l -butène et 3 -methyl-1 -butène), le 2,2- diméthylbutane, le 2,2 dimethyl-propane (neopentane)le n-heptane, le n-octane, l'iso- octane, le cyclopentane, le cyclohexane, le n-hexane, le méthylcyclopentane et le méthylcyclohexane, ainsi que les mélanges de ces composés, le n-pentane étant particulièrement préféré. On peut également citer à titre de solvant, les hydrocarbures aromatiques comme par exemple le benzène ou le toluène.  According to other embodiments of the invention, the polymerization is carried out in semi-mass. The medium then comprises an inert hydrocarbon polymerization solvent, preferably aliphatic or alicyclic low molecular weight, especially for environmental reasons. By way of example, mention may be made of n-pentane, isopentane and isoamylenes (2-methyl-2-butene, 2-methyl-1-butene and 3-methyl-1-butene). dimethylbutane, 2,2-dimethylpropane (neopentane), n-heptane, n-octane, isooctane, cyclopentane, cyclohexane, n-hexane, methylcyclopentane and methylcyclohexane, as well as these compounds, n-pentane being particularly preferred. Aromatic hydrocarbons, for example benzene or toluene, may also be mentioned as solvents.
Le solvant peut être introduit directement dans le réacteur. Il peut également être mélangé préalablement à au moins un autre des composants introduits dans le réacteur de polymérisation, notamment au(x) monomère(s) à polymériser. Cette dernière option constitue une mise en œuvre préférentielle selon l'invention.  The solvent can be introduced directly into the reactor. It may also be mixed beforehand with at least one of the other components introduced into the polymerization reactor, in particular with the monomer (s) to be polymerized. This last option constitutes a preferential implementation according to the invention.
Selon le procédé de l'invention, on polymérise au moins un monomère diène conjugué. According to the process of the invention, at least one conjugated diene monomer is polymerized.
Par monomère diène conjugué, on entend un monomère diène conjugué ayant de 4 à 16 atomes de carbone. A titre de diènes conjugués conviennent notamment le butadiène-1 ,3, le 2-méthyl-l ,3-butadiène, les 2,3-di(alkyle en Ci à C5)-l ,3-butadi0ne tels que par exemple le 2,3-diméthyl-l ,3-butadiène, 2,3-diéthyl-l ,3-butadiène, 2-méthyl-3-éthyl-l ,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-l ,3-butadiène, le phényl-l ,3-butadiène, le 1 ,3-pentadiène, le 2,4- hexadiène, le myrcène etc.. By conjugated diene monomer is meant a conjugated diene monomer having from 4 to 16 carbon atoms. As conjugated dienes 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di (C 1 -C 5 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, myrcene etc.
Selon des mises en œuvre du procédé de l'invention, le monomère diène conjugué peut être copolymérisé avec un ou plusieurs monomères diènes conjugués. Selon une mise en œuvre du procédé de l'invention, le monomère diène conjugué peut être introduit sous la forme d'une coupe pétrolière comprenant le ou les monomères à polymériser. According to implementations of the process of the invention, the conjugated diene monomer may be copolymerized with one or more conjugated diene monomers. According to an implementation of the process of the invention, the conjugated diene monomer may be introduced in the form of a petroleum fraction comprising the monomer or monomers to be polymerized.
Le choix des monomères est dicté par le polymère souhaité. La polymérisation par catalyse de coordination est réalisée au moyen d'un système catalytique à base d'un métal de terre rare, de titane ou d'un autre métal de transition.  The choice of monomers is dictated by the desired polymer. The coordination catalysis polymerization is carried out using a catalytic system based on a rare earth metal, titanium or other transition metal.
Dans le cadre de cette polymérisation en chaîne par catalyse de coordination, on utilise un système catalytique à base de métal de terre rare ou de titane.  In the context of this coordination catalytic chain polymerization, a catalytic system based on rare earth metal or titanium is used.
De tels systèmes catalytiques sont amplement décrits dans la littérature. Such catalytic systems are amply described in the literature.
A titre d'exemple, un tel système catalytique peut être préparé à base d'au moins : By way of example, such a catalytic system may be prepared based on at least:
- un sel organique de terre rare,  an organic rare earth salt,
- un agent d'alkylation  an alkylating agent
et, le cas échéant, and optionally,
- un donneur d'halogène et/ou  - a halogen donor and / or
- un monomère diène conjugué de préformation.  a conjugated diene monomer of preformation.
Par l'expression « à base de » utilisée pour définir les constituants du système catalytique, on entend le produit ou les produits de réaction de ces constituants après prémélangeage de tout ou partie des constituants, ou, le cas échéant, après préformation et/ou vieillissement du système catalytique ou encore le produit ou les produits de la réaction in situ de ces constituants.  By the expression "based on" used to define the constituents of the catalytic system is meant the product or the reaction products of these constituents after premixing of all or part of the constituents, or, where appropriate, after pre-forming and / or aging of the catalytic system or the product or products of the in situ reaction of these constituents.
Le système catalytique peut être préparé en discontinu ou en continu. Selon une mise en œuvre du procédé de l'invention, en amont du réacteur de polymérisation, une installation de synthèse en continu du système catalytique alimente en continu le réacteur de polymérisation. Le système catalytique peut être introduit directement dans le réacteur ou être mélangé préalablement à l'un au moins des autres composants qui alimentent le réacteur de polymérisation.  The catalyst system can be prepared batchwise or continuously. According to an implementation of the method of the invention, upstream of the polymerization reactor, a continuous synthesis system of the catalytic system continuously feeds the polymerization reactor. The catalytic system can be introduced directly into the reactor or be premixed with at least one of the other components that supply the polymerization reactor.
Selon l'invention, on entend par "terre rare" un métal choisi parmi l'yttrium, le scandium et les lanthanides, métaux ayant un numéro atomique allant de 57 à 71 inclus dans le tableau périodique des éléments de Mendeleïev. De préférence le métal de terre rare est choisi parmi les lanthanides, le néodyme étant plus particulièrement préféré.  According to the invention, the term "rare earth" is understood to mean a metal chosen from yttrium, scandium and lanthanides, metals having an atomic number ranging from 57 to 71 inclusive in the periodic table of Mendeleyev elements. Preferably, the rare earth metal is chosen from lanthanides, neodymium being more particularly preferred.
Par sel organique d'un métal de terre rare on entend par exemple les tris(carboxylates), tris(alcoolates), tris(acétylacétonates) ou tris(organophosphates) de terre rare. Lorsque le sel organique de terre rare est un tris(carboxylate) de terre rare, le carboxylate peut être choisi parmi les esters d'acides carboxyliques aliphatiques, linéaires ou ramifiés, ayant 6 à 16 atomes de carbone dans la chaîne linéaire, et les esters d'acides carboxyliques aromatiques comportant entre 6 et 12 atomes de carbone, substitués ou non. A titre d'exemple on peut citer le néodécanoate (versatate), l'octoate, l'hexanoate, linéaires ou ramifiés, ou encore le naphthénate, substitué ou non. Parmi ceux-ci, le 2-éthylhexanoate, le naphténate ou le néodécanoate (versatate) de terre rare est particulièrement préféré. By organic salt of a rare earth metal is meant, for example, tris (carboxylates), tris (alcoholates), tris (acetylacetonates) or tris (organophosphates) of rare earth. When the rare earth organic salt is a rare earth tris (carboxylate), the carboxylate can be chosen from linear or branched aliphatic carboxylic acid esters having 6 to 16 carbon atoms in the linear chain, and the esters aromatic carboxylic acids having 6 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted. By way of example, mention may be made of neodecanoate (versatate), octoate, hexanoate, linear or branched, or naphthenate, which may or may not be substituted. Of these, rare earth 2-ethylhexanoate, naphthenate or neodecanoate (versatate) is particularly preferred.
Lorsque le sel organique de terre rare est un tris(alcoolate) de terre rare, l'alcoolate peut être choisi parmi les alcoolates d'un alcool ou d'un polyol dérivé d'un hydrocarbure aliphatique ou cyclique et notamment d'un hydrocarbure aliphatique, linéaire ou ramifié, ayant 1 à 10 atomes de carbone dans la chaîne linéaire, plus particulièrement 4 à 8 atomes de carbone. On peut mentionner par exemple le néo-pentanolate. When the organic rare earth salt is a rare earth tris (alcoholate), the alcoholate may be chosen from the alcoholates of an alcohol or a polyol derived from an aliphatic or cyclic hydrocarbon and in particular from an aliphatic hydrocarbon , linear or branched, having 1 to 10 carbon atoms in the linear chain, more particularly 4 to 8 carbon atoms. For example, neo-pentanolate may be mentioned.
Lorsque le sel organique de terre rare est un tris(organophosphate) de terre rare, l'organophosphate peut être choisi parmi les diesters d'acide phosphorique de formule générale (R'0)(R"0)PO(OH), dans laquelle R' et R", identiques ou différents, représentent un radical alkyle, aryle ou alkylaryle. A titre d'exemple on peut citer le tris [dibutyl phosphate] de néodyme, le tris [dipentyl phosphate] de néodyme, le tris [dioctyl phosphate] de néodyme, le tris [bis (2-éthylhexyl) phosphate] de néodyme, le tris [bis (1-méthylheptyl) phosphate] de néodyme, le tris [bis (p-nonylphenyl) phosphate] de néodyme, le tris [butyl (2-éthylhexyl) phosphate] de néodyme, le tris [(1-méthylheptyl) (2-éthylhexyl) phosphate] de néodyme, le tris [(2-éthylhexyl) (p-nonylphényl) phosphate] de néodyme, le tris [bis (2-éthylhexyl) phosphate] de néodyme, le tris[bis(oléyllyl) phosphate] de néodyme ou le tris[bis(linéolyl) phosphate] de néodyme.  When the organic rare earth salt is a rare earth tris (organophosphate), the organophosphate may be chosen from phosphoric acid diesters of general formula (R'0) (R "O) PO (OH), in which R 'and R ", which may be identical or different, represent an alkyl, aryl or alkylaryl radical. By way of example, mention may be made of neodymium tris [dibutyl phosphate], neodymium tris [dipentyl phosphate], neodymium tris [dioctyl phosphate], neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate], neodymium tris [bis (1-methylheptyl) phosphate], neodymium tris [bis (p-nonylphenyl) phosphate], neodymium tris [butyl (2-ethylhexyl) phosphate], tris [(1-methylheptyl) 2-ethylhexyl) phosphate], neodymium tris [(2-ethylhexyl) (p-nonylphenyl) phosphate], neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate], tris [bis (oleyllyl) phosphate] neodymium or tris [bis (linolyl) phosphate] neodymium.
Parmi les organophosphates de terre rare, le sel est plus préférentiellement encore le tris[bis(2-éthylhexyl)phosphate] de terre rare.  Among the rare earth organophosphates, the salt is more preferably tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate] rare earth.
Le sel organique de terre rare est préférentiellement choisi parmi le tris[bis(2- éthylhexyl)phosphate] de néodyme et le tris(versatate) de néodyme.  The rare earth organic salt is preferably selected from neodymium tris [bis (2-ethylhexyl) phosphate] and neodymium tris (versatate).
Le sel de terre rare est mis en solution ou en suspension selon les cas de manière classique dans un solvant hydrocarboné inerte choisi par exemple parmi les solvants aliphatiques ou alicycliques de bas poids moléculaire tel que par exemple le cyclohexane, le méthylcyclohexane, le n-heptane, le pentane ou un mélange de ces solvants.  The rare earth salt is conventionally dissolved or suspended in a conventional manner in an inert hydrocarbon solvent chosen, for example, from low molecular weight aliphatic or alicyclic solvents such as, for example, cyclohexane, methylcyclohexane and n-heptane. , pentane or a mixture of these solvents.
A titre d'agent d'alkylation utilisable dans le système catalytique selon l'invention, on peut citer des alkylaluminiums choisi parmi des trialkylaluminiums, ou des hydrures de dialkylaluminium, le groupement alkyl comportant de 1 à 10 atomes de carbone. A titre de tri(alkylaluminium), on peut citer le triéthylaluminium, le tri-isopropylaluminium, le tri- isobutylaluminium, le tributylaluminium ou le trioctylaluminium. As alkylating agent that may be used in the catalytic system according to the invention, mention may be made of alkylaluminiums chosen from trialkylaluminiums, or hydrides of dialkylaluminium, the alkyl group having from 1 to 10 carbon atoms. As tri (alkylaluminium), there may be mentioned triethylaluminium, tri-isopropylaluminium, triisobutylaluminium, tributylaluminium or trioctylaluminium.
A titre d'agent d'alkylation utilisable dans le système catalytique selon l'invention, on peut également citer les aluminoxanes, composés issus de l'hydrolyse partielle d'un ou de plusieurs trialkylaminium, tels que le méthylaluminoxane, le triisobutylaluminoxane ou encore les méthylaluminoxanes.  As alkylating agent that may be used in the catalytic system according to the invention, mention may also be made of aluminoxanes, compounds resulting from the partial hydrolysis of one or more trialkylaminiums, such as methylaluminoxane, triisobutylaluminoxane or else the methylaluminoxane.
Lorsque le système catalytique comprend un donneur d'halogène, on peut utiliser un halogénure d'alkyle, un halogénure d'alkylaluminium ou un sesquihalogénure d'alkylaluminium. On utilise préférentiellement un halogénure d'alkylaluminium, le groupement alkyl comportant de 1 à 8 atomes de carbone. Parmi ceux-ci, on préfère le chlorure de diéthylaluminium.  When the catalyst system comprises a halogen donor, an alkyl halide, an alkylaluminum halide or an alkylaluminum sesquihalide can be used. An alkylaluminium halide is preferably used, the alkyl group comprising from 1 to 8 carbon atoms. Of these, diethylaluminum chloride is preferred.
Selon une caractéristique particulière du système catalytique, le ou les métaux de terre rare sont présents dans le système catalytique selon une concentration égale ou supérieure à 0,005 mol/1 et, de préférence, allant de 0,010 à 0,1 mol/1 et plus particulièrement allant de 0,02 mol/1 à 0,08 mol/1.  According to a particular characteristic of the catalytic system, the rare earth metal or metals are present in the catalytic system in a concentration equal to or greater than 0.005 mol / l and, preferably, ranging from 0.010 to 0.1 mol / l and more particularly ranging from 0.02 mol / l to 0.08 mol / l.
Selon des variantes de l'invention, le rapport molaire (agent d'alkylation / sel de terre(s) rare(s)) dans ledit système catalytique présente avantageusement une valeur d'au moins 1 et d'au plus 50. Selon certaines variantes du procédé de l'invention, ce rapport est d'au plus 30, voire d'au plus 15. Selon d'autres variantes du procédé de l'invention, ce rapport est d'au moins 4. .  According to variants of the invention, the molar ratio (alkylating agent / rare earth salt (s)) in said catalytic system advantageously has a value of at least 1 and at most 50. According to certain variants of the process of the invention, this ratio is at most 30 or even at most 15. According to other variants of the process of the invention, this ratio is at least 4..
Selon des variantes de l'invention, le rapport molaire (donneur d'halogène / sel de terre rare) présente une valeur allant de 0,5 à 5, préférentiellement de 2 à 3,6 et encore plus préférentiellement de 2,5 à 3,2;  According to variants of the invention, the molar ratio (halogen donor / rare earth salt) has a value ranging from 0.5 to 5, preferably from 2 to 3.6 and even more preferably from 2.5 to 3. , 2;
Lorsque le système catalytique comprend un monomère diène conjugué de préformation utilisé pour « préformer » ledit système catalytique, celui-ci peut être choisi parmi les monomères diènes conjugués cités précédemment. Le 1,3-butadiène ou l'isoprène sont particulièrement préférés. When the catalytic system comprises a preformed conjugated diene monomer used to "preform" said catalytic system, it may be chosen from the conjugated diene monomers mentioned above. 1,3-butadiene or isoprene are particularly preferred.
Selon des variantes de l'invention, le rapport molaire (monomère de préformation / sel de terre(s) rare(s)) présente une valeur d'au moins 5, préférentiellement d'au moins 10, et d'au plus 100, préférentiellement d'au plus 90. Selon certaines variantes, ce rapport présente une valeur allant de 15 à 70, voire de 25 à 50. Ces variantes et aspects préférentiels, bien que différenciés, sont combinables entre eux, qu'il s'agisse de la nature des composants du système catalytique ou de leur proportion.. A titre de système catalytique préformé ou non, on peut utiliser dans le cadre de la présente invention ceux décrits dans les documents WO-A-02/38636, WO-A-03/097708, WO-A- 2007045417 et PCT/EP2013/075437 au nom des Demanderesses. According to variants of the invention, the molar ratio (preforming monomer / rare earth salt (s)) has a value of at least 5, preferably at least 10, and at most 100, preferably, at most 90. According to some variants, this ratio has a value ranging from 15 to 70, or even 25 to 50. These variants and preferred aspects, although differentiated, are combinable with each other, be it the nature of the components of the catalytic system or of their proportion. As a preformed or non-formed catalyst system, it is possible to use in the context of the present invention those described in WO-A-02/38636, WO-A-03/097708, WO-A-2007045417 and PCT / EP2013 / 075437 in the name of the Applicants.
Selon des variantes d'exécution du procédé de polymérisation catalytique conforme à l'invention, on peut introduire dans le réacteur de polymérisation, par un flux indépendant de l'introduction du système catalytique utilisé pour la réaction de polymérisation, une quantité supplémentaire prédéterminée d'au moins un composé alkylaluminium de formules A1R3 ou HA1R2 ou R"nAlR'3_n, dans lesquelles R et R représentent un groupe alkyle de 1 à 20 atomes de carbone, saturé ou non, préférentiellement de 1 à 12 atomes de carbone, R" représente un groupe allylique, n un entier inclusivement de 1 à 3. De telles variantes sont décrites notamment dans les documents WO2006133757, EP 1845118, WO 10/069511, WO 10/069805. According to alternative embodiments of the catalytic polymerization process according to the invention, it is possible to introduce into the polymerization reactor, by a flow independent of the introduction of the catalytic system used for the polymerization reaction, a predetermined additional amount of at least one alkylaluminium compound of formula A1R 3 or HA1R 2 or R " n AlR ' 3 _ n , in which R and R represent an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms, saturated or unsaturated, preferably from 1 to 12 carbon atoms, carbon, R "represents an allyl group, n an integer inclusive of 1 to 3. Such variants are described in particular in the documents WO2006133757, EP 1845118, WO 10/069511, WO 10/069805.
A titre de composé alkylaluminium, on peut citer des alkylaluminiums tels que:  As the alkylaluminium compound, mention may be made of alkylaluminiums such as:
- des trialkylaluminiums tels que par exemple le triméthylaluminium, le triéthylaluminium, le tri-n-propylaluminium, le triisopropylaluminium, le tri-n- butylaluminium, le tri-t-butylaluminium, le triisobutylaluminium, le tri-n- pentylaluminium, le tri-n-hexylaluminium, le tricyclohexylaluminium, de préférence le triisobutylaluminium ou  trialkylaluminums such as, for example, trimethylaluminium, triethylaluminium, tri-n-propylaluminium, triisopropylaluminium, tri-n-butylaluminium, tri-t-butylaluminium, triisobutylaluminium, tri-n-pentylaluminium, tri-n-aluminum, n-hexylaluminum, tricyclohexylaluminum, preferably triisobutylaluminum or
- des hydrures de dialkylaluminium tels que par exemple l'hydrure de diéthylaluminium, l'hydrure de diisopropylaluminium, l'hydrure de di-n- propylaluminium, l'hydrure de diisobutylaluminium, l'hydrure de di-n- octylaluminium, l'hydrure de di-n-butylaluminium, de préférence l'hydrure de diisobutylaluminium.  dialkylaluminum hydrides such as, for example, diethylaluminum hydride, diisopropylaluminum hydride, di-n-propylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, di-n-octylaluminum hydride, hydride. di-n-butylaluminum, preferably diisobutylaluminum hydride.
Avantageusement, le rapport molaire (composé alkylaluminium ajouté en décalé / trialkylaluminium dans le système catalytique) varie de 1/20 à 50/1, préférentiellement varie de 1/15 à 30/1 et encore plus préférentiellement de 1/10 à 20/1.  Advantageously, the molar ratio (alkylaluminium compound added in shifted / trialkylaluminium in the catalytic system) varies from 1/20 to 50/1, preferably varies from 1/15 to 30/1 and even more preferably from 1/10 to 20/1. .
On notera que l'ajout du composé alkylaluminium avant polymérisation permet de s'affranchir des fluctuations dans le temps des impuretés dues aux solvants et aux monomères injectés en entrée de ligne et de ne pas pénaliser, du fait de ces fluctuations, l'activité du système catalytique. Cette variante d'exécution de l'invention permet ainsi de minimiser la dispersion des caractéristiques de l'élastomère obtenu. Cette variante est combinable avec l'ensemble des variantes et mises en œuvre de l'invention, préférentielles ou non, décrites plus haut ou ci-après. It will be noted that the addition of the alkylaluminium compound before polymerization makes it possible to overcome the fluctuations in time of the impurities due to the solvents and monomers injected at the line inlet and not to penalize, because of these fluctuations, the activity of the catalytic system. This variant embodiment of the invention thus makes it possible to minimize the dispersion of the characteristics of the elastomer obtained. This variant is combinable with all the variants and implementations of the invention, preferred or not, described above or hereinafter.
Selon une mise en œuvre du procédé de polymérisation de l'invention, tous les composants du milieu réactionnel initial, c'est-à-dire les monomères à polymériser, le solvant éventuel, le système catalytique et, le cas échéant, l'alkylaluminium supplémentaire, peuvent être introduits individuellement directement dans le réacteur de polymérisation.  According to one implementation of the polymerization process of the invention, all the components of the initial reaction medium, that is to say the monomers to be polymerized, the optional solvent, the catalyst system and, where appropriate, the aluminum alkyl additional, can be introduced individually directly into the polymerization reactor.
Selon d'autres mises en œuvre du procédé de l'invention, au moins deux composants du milieu réactionnel initial ne sont pas introduits individuellement directement dans le réacteur de polymérisation. Le mélange des dits composants peut-être assuré par divers moyens connus de l'homme de l'art avec des mélangeurs statiques, dynamiques ou à ultrasons. Le mélange peut être conditionné en température avant d'entrer dans le réacteur de polymérisation. According to other implementations of the process of the invention, at least two components of the initial reaction medium are not introduced individually directly into the polymerization reactor. The mixture of said components may be provided by various means known to those skilled in the art with static, dynamic or ultrasonic mixers. The mixture can be temperature-conditioned before entering the polymerization reactor.
Une deuxième étape du procédé selon l'invention concerne la polymérisation des monomères diènes jusqu'à atteindre (1) un taux de conversion élevé d'au moins 60% , en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation avec (2) un écart type de la fonction de distribution de temps de séjour dans le réacteur de polymérisation supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3.  A second step of the process according to the invention relates to the polymerization of the diene monomers until reaching (1) a high degree of conversion of at least 60%, in limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor with (2) a standard deviation of the residence time distribution function in the polymerization reactor greater than the average residence time divided by 2Λ / 3.
Selon le procédé de l'invention, le taux de conversion des monomères en polymère est d'au moins 60%, en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation. On entend par volume du réacteur de polymérisation, le volume existant dans le réacteur entre le point d'entrée des réactifs et la sortie du réacteur, hors dispositif de décharge.  According to the process of the invention, the degree of conversion of the monomers to polymer is at least 60%, in limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor. The volume of the polymerization reactor is understood to mean the volume existing in the reactor between the point of entry of the reactants and the outlet of the reactor, excluding the discharge device.
Ce taux de conversion limite de 60%>, associé à la caractéristique spécifique relative à la fonction de distribution de temps de séjour de l'invention, est indispensable pour palier la formation de mousse et écarter le phénomène d'expansion du milieu réactionnel. En effet, en dessous de 60%> et sans satisfaire la condition relative à la fonction de distribution de temps de séjour de l'invention, on observe la formation de bulles qui rapidement conduit à une expansion incontrôlable du milieu réactionnel. Pour atteindre ce taux de conversion nécessaire d'au moins 60%>, l'homme du métier dispose de nombreux leviers ou moyens techniques qu'il peut faire varier en de multiples combinaisons. Parmi ces différents leviers techniques on peut citer la température de réaction, la concentration en monomère dans le milieu réactionnel, la concentration en catalyseur dans le milieu réactionnel, le temps de séjour moyen. .. . Les moyens à mettre en œuvre pour atteindre au moins 60%> de conversion en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation sont à la portée de l'homme du métier. La simple consigne d'atteindre une limite minimale de conversion, en l'occurrence au moins 60% en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation, constitue pour lui une identification des combinaisons de moyens à mettre en œuvre pour exécuter cette consigne. This 60% conversion limit, associated with the specific characteristic relating to the residence time distribution function of the invention, is essential to overcome the formation of foam and to eliminate the phenomenon of expansion of the reaction medium. In fact, below 60% and without satisfying the condition relating to the residence time distribution function of the invention, the formation of bubbles is observed which rapidly leads to an uncontrollable expansion of the reaction medium. To achieve this necessary conversion rate of at least 60%, the skilled person has many levers or technical means that can vary in multiple combinations. Among these various technical levers include the reaction temperature, the monomer concentration in the reaction medium, the catalyst concentration in the reaction medium, the average residence time. .. The means to be used to reach at least 60%> of conversion to the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor are within the reach of those skilled in the art. The simple instruction to reach a minimum conversion limit, in this case at least 60% in limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor, constitutes for him an identification of the combinations of means to be implemented to carry out this instruction. .
Le taux de conversion peut être déterminé de différentes façons, connues de l'homme de l'art. Par exemple, le taux de conversion peut être déterminé à partir d'une mesure réalisée sur un échantillon prélevé en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation par exemple par chromatographie en phase gazeuse (CPG). On mesure la concentration de monomère(s) résiduel(s) (non converti(s)) dans l'échantillon). Par différence entre la concentration du ou des monomère(s) introduit(s) dans le réacteur de polymérisation ( ) et la concentration de monomère(s) résiduel(s) mesurée dans l'échantillon prélevé (Cr), on détermine le taux de conversion en pourcentage massique comme étant :
Figure imgf000015_0001
The conversion rate can be determined in various ways known to those skilled in the art. For example, the conversion rate can be determined from a measurement made on a sample taken at the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor, for example by gas chromatography (GC). The concentration of residual monomer (s) (unconverted) in the sample is measured. By difference between the concentration of the monomer (s) introduced into the polymerization reactor () and the concentration of residual monomer (s) measured in the sample taken (C r ), the rate is determined. mass conversion as:
Figure imgf000015_0001
avec :  with:
X% mass : taux de conversion en pourcentage massique ;  X% mass: mass conversion rate;
Ci : concentration du ou des monomères introduite dans le réacteur de polymérisation;  Ci: concentration of the monomer or monomers introduced into the polymerization reactor;
concentration du ou des monomères résiduels mesurée dans l'échantillon prélevé ;  concentration of the residual monomer (s) measured in the sample taken;
Préférentiellement ce taux de conversion est d'au moins 80% et plus préférentiellement encore de 85% à 100%, pour une productivité croissante. Preferably, this conversion rate is at least 80% and more preferably still 85% to 100%, for increasing productivity.
Le procédé de l'invention est également caractérisé par les conditions d'écoulement dans le réacteur pendant la réaction de polymérisation. La caractérisation de ces écoulements par une fonction de distribution de temps de séjour est telle que l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3. Plus particulièrement, l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2. La fonction de distribution de temps de séjour dans le réacteur de polymérisation peut être déterminée de manière connue en soi par un homme du métier. Par exemple, elle peut être déterminée par la modélisation des points expérimentaux obtenus en mesurant par Chromatographie Phase Gaz les évolutions de concentration d'un traceur en sortie du réacteur, suite à une injection très rapide, de ce traceur, selon un mode d'introduction par impulsion d'un produit chimiquement inerte selon le principe décrit dans le livre Jacques Villermaux, Génie de la réaction chimique : conception et fonctionnement des réacteurs. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 à 172. The process of the invention is also characterized by the flow conditions in the reactor during the polymerization reaction. The characterization of these flows by a residence time distribution function is such that the standard deviation of the residence time distribution function is greater than the average residence time divided by 2Λ / 3. More particularly, the standard deviation of the residence time distribution function is greater than the average residence time divided by 2. The residence time distribution function in the polymerization reactor can be determined in a manner known per se by a man of career. For example, it can be determined by modeling the experimental points obtained by measuring, by Gas Chromatography, the evolutions of the concentration of a tracer at the outlet of the reactor, following a very rapid injection, of this tracer, according to a mode of introduction. by impulse of a chemically inert product according to the principle described in the book Jacques Villermaux, Engineering of the chemical reaction: design and operation of the reactors. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 to 172.
La combinaison de ces deux caractéristiques de taux de conversion et d'écoulement constitue un des éléments essentiels de l'invention. On dispose ainsi selon l'invention, d'un procédé de synthèse, en milieu très concentré et en continu, de polymères diéniques présentant une productivité accrue, et une flexibilité remarquable du fait de l'absence d'expansion.  The combination of these two characteristics of conversion rate and flow is one of the essential elements of the invention. Thus, according to the invention, a dienic polymer having a higher productivity and a remarkable flexibility due to the absence of expansion is available in a very concentrated and continuous medium.
La thermique de la réaction de polymérisation est principalement régulée par la vaporisation au moins partielle des constituants de la phase non polymérique du milieu réactionnel. La régulation de la thermique de la réaction de polymérisation par la vaporisation d'une partie des constituants de la phase non polymérique du milieu réactionnel implique un espace libre (permanent ou temporaire) au-dessus dudit milieu susceptible d'accueillir la phase gaz comme cela a été défini précédemment. Pour contrôler la température du réacteur et donc maîtriser l'évacuation de la chaleur dégagée par la réaction de polymérisation, plusieurs configurations sont envisageables.  The thermal of the polymerization reaction is mainly regulated by the at least partial vaporization of the constituents of the non-polymeric phase of the reaction medium. The regulation of the thermal of the polymerization reaction by the vaporization of a part of the constituents of the non-polymeric phase of the reaction medium implies a free space (permanent or temporary) above said medium capable of accommodating the gas phase as has been defined previously. To control the temperature of the reactor and thus control the evacuation of the heat generated by the polymerization reaction, several configurations are possible.
Ainsi selon une variante, un condenseur interne peut être installé dans la phase gaz du réacteur.  Thus, according to one variant, an internal condenser may be installed in the gas phase of the reactor.
Selon une autre variante, une boucle de condensation externe est utilisée. Selon cette variante, une partie de la phase gaz générée par la vaporisation du milieu réactionnel pendant la polymérisation, est entraînée par une sortie du réacteur vers un condenseur. Le condensât peut ensuite avantageusement être réinjecté en tout ou partie dans le réacteur en se substituant pour partie au solvant et/ou aux monomères dans le mélange d'au moins un monomère et de solvant, ou être stocké pour une utilisation ultérieure. Dans ce dernier cas de figure, il convient alors de réajuster les débits entrant ou sortant du réacteur de polymérisation de manière à maintenir constant le volume réactionnel ou le temps de séjour dans le réacteur. Un dispositif peut-être installé pour enlever les incondensables soit du réacteur, soit de la boucle de condensation en fonction des variantes utilisées pour contrôler la thermique de la réaction. Selon une autre variante encore, la thermique de la réaction de polymérisation peut également être partiellement contrôlée par le refroidissement apporté par les composants initiaux injectés dans le réacteur de polymérisation quand la température des dits composants est à plus basse température que le milieu réactionnel. Les composants initiaux injectés dans le réacteur de polymérisation peuvent ainsi être régulés à la température souhaitée entre -5°C et la température ambiante. According to another variant, an external condensation loop is used. According to this variant, part of the gas phase generated by the vaporization of the reaction medium during the polymerization, is driven by an outlet of the reactor to a condenser. The condensate may then advantageously be reinjected in all or part of the reactor, partly replacing the solvent and / or the monomers in the mixture of at least one monomer and solvent, or stored for later use. In the latter case, it is then necessary to readjust the flow into or out of the polymerization reactor so as to maintain constant reaction volume or residence time in the reactor. A device may be installed to remove the non-condensables either from the reactor or from the condensation loop depending on the variants used to control the thermal of the reaction. According to another variant, the thermal of the polymerization reaction can also be partially controlled by the cooling provided by the initial components injected into the polymerization reactor when the temperature of said components is at a lower temperature than the reaction medium. The initial components injected into the polymerization reactor can thus be regulated at the desired temperature between -5 ° C. and room temperature.
Selon d'autres variantes, la thermique de la réaction de polymérisation peut aussi être partiellement contrôlée par le refroidissement via les double-enveloppes ou les arbres d'agitation des réacteurs.  According to other variants, the thermal of the polymerization reaction can also be partially controlled by the cooling via the double-envelopes or the stirring shafts of the reactors.
Ces différentes variantes sont combinables entre elles, tout en sachant que le procédé se déroulant en continu, les variantes combinées se déroulent simultanément. On préférera au moins la variante de la boucle de condensation externe car la surface d'échange n'est pas limitée par la place disponible à l'intérieur du réacteur. These different variants are combinable with each other, while knowing that the process is continuous, the combined variants take place simultaneously. At least the variant of the external condensation loop will be preferred since the exchange surface is not limited by the space available inside the reactor.
La polymérisation est réalisée dans le réacteur dans des conditions d'équilibre thermodynamique entre le milieu de polymérisation et la phase gaz. Ainsi, selon une mise en œuvre particulière du procédé de l'invention, une régulation de la pression de la phase gaz dans le réacteur, plus réactive qu'une régulation de température peut avantageusement être mise en place et permettre de maintenir le milieu réactionnel à une pression et donc, du fait de l'équilibre thermodynamique, à une température choisie.  The polymerization is carried out in the reactor under conditions of thermodynamic equilibrium between the polymerization medium and the gas phase. Thus, according to a particular implementation of the method of the invention, a regulation of the pressure of the gas phase in the reactor, more reactive than a temperature regulation can advantageously be implemented and allow to maintain the reaction medium to a pressure and therefore, due to the thermodynamic equilibrium, at a chosen temperature.
Selon une mise en œuvre du procédé de l'invention, la réaction de polymérisation peut également être conduite sous vide, auquel cas une connexion à un circuit de vide peut être prévue de préférence sur la boucle de condensation externe. According to an implementation of the method of the invention, the polymerization reaction can also be conducted under vacuum, in which case a connection to a vacuum circuit can preferably be provided on the external condensation loop.
Les très faibles valeurs de pression absolue permettent une polymérisation à très basse température, conditions opératoires favorables notamment à la synthèse de certains élastomères diéniques.  The very low absolute pressure values allow polymerization at very low temperature, favorable operating conditions especially for the synthesis of certain diene elastomers.
De manière classique, la polymérisation se déroule à une température comprise dans un domaine allant de -30°C à 100°C. La flexibilité du procédé permet avantageusement de travailler des températures entre 20°C et 60°C, qui ne nécessitent pas de gros apports énergétiques, sans pour autant pénaliser la productivité du procédé.  Typically, the polymerization proceeds at a temperature in the range of -30 ° C to 100 ° C. The flexibility of the process advantageously makes it possible to work temperatures between 20 ° C and 60 ° C, which do not require large energetic contributions, without penalizing the productivity of the process.
Pendant l'étape de polymérisation du ou des monomères, le milieu réactionnel, qui peut atteindre une viscosité élevée, est maintenu sous agitation par le mouvement autour d'un axe rotatif, de préférence horizontal, du ou des mobiles d'agitation du réacteur de polymérisation. Une autre étape de l'invention consiste à décharger en continu une partie du milieu réactionnel sous forme d'une pâte d'élastomère comprenant l'élastomère pseudo-vivant synthétisé. Cette décharge en continu s'effectue par un dispositif de décharge totalement ou partiellement intégré au réacteur de polymérisation, tel qu'un dispositif de soutirage à engrenages ou à vis, disposé en fond ou sur le côté du réacteur. Pour maîtriser le débit de sortie du réacteur, les dispositifs complémentaires peuvent-être installés en sortie du réacteur. Ainsi, selon une variante particulière de l'invention, la pâte d'élastomère est déchargée par l'action combinée d'au moins une vis de vidange et d'une pompe à engrenages, qui constituent tous deux le système de décharge, par gavage des engrenages avec la pâte d'élastomère déchargée par le dispositif à vis. On peut ainsi avantageusement maintenir un débit sortant du réacteur équivalent à un débit entrant dans le réacteur afin d'assurer le fonctionnement en continu à temps de séjour constant. During the step of polymerization of the monomer or monomers, the reaction medium, which can reach a high viscosity, is kept under stirring by the movement around a rotary axis, preferably horizontal, of the stirring motive (s) of the reaction reactor. polymerization. Another step of the invention consists in continuously discharging a part of the reaction medium in the form of an elastomer paste comprising the synthesized pseudo-living elastomer. This continuous discharge is carried out by a discharge device totally or partially integrated into the polymerization reactor, such as a gear or screw extraction device, arranged at the bottom or on the side of the reactor. To control the output flow of the reactor, the additional devices can be installed at the outlet of the reactor. Thus, according to a particular variant of the invention, the elastomer paste is discharged by the combined action of at least one drain screw and a gear pump, which are both the discharge system, by gavage gears with the elastomer paste discharged by the screw device. It is thus advantageously possible to maintain a flow rate leaving the reactor that is equivalent to a flow rate entering the reactor in order to ensure continuous operation with a constant residence time.
Lorsque le dispositif de décharge comprend une vis, elle peut être simple ou double. When the discharge device comprises a screw, it can be single or double.
Selon une autre étape du procédé de l'invention la solution d'élastomère pseudo-vivant déchargée à l'étape d), est acheminé en continu (étape e)) vers un malaxeur disposant d'une phase gaz, d'au moins un mobile d'agitation et d'un dispositif de décharge, pour y être fonctionnalisé (étape g) par un agent de fonctionnalisation introduit en continu dans ledit malaxeur (étape f)). According to another step of the process of the invention the solution of pseudo-living elastomer discharged in step d), is conveyed continuously (step e) to a mixer having a gas phase, at least one movable stirrer and a discharge device, to be functionalized (step g) by a functionalization agent continuously introduced into said mixer (step f)).
Ce malaxeur est avantageusement autonettoyant. On entend par "autonettoyant" selon l'invention, le fait que son système d'agitation balaie au moins 90% du volume du malaxeur, préférentiellement 95% du volume. Parmi les malaxeurs envisageables, on peut citer les réacteurs de technologie malaxeur continu muni d'un dispositif de décharge à au moins une vis et notamment les malaxeurs continus agités avec bi-vis de décharge. De tels malaxeurs sont commercialisés par exemple par la Société LIST AG sous la dénomination malaxeurs-réacteurs à double bras ou en anglais « Twin Shaft Kneader Reactor » ou encore par la société Buss-SMS-Canzler sous la dénomination de malaxeurs réacteurs à double bras ou en anglais « large volume processors, twin shaft horizontal»  This mixer is advantageously self-cleaning. The term "self-cleaning" according to the invention, the fact that its stirring system sweeps at least 90% of the volume of the kneader, preferably 95% of the volume. Among the kneaders that can be envisaged, mention may be made of reactors of continuous kneading technology equipped with a device for discharging at least one screw, and in particular continuous mixers agitated with twin-screw discharge. Such kneaders are marketed, for example, by the company LIST AG under the name dual-arm kneader or "Twin Shaft Kneader Reactor" or by the company Buss-SMS-Canzler under the name of double-arm reactors or in English "large volume processors, twin shaft horizontal"
Selon l'invention, à l'étape (f), on introduit en continu dans le malaxeur un agent de fonctionnalisation susceptible de réagir avec un élastomère pseudo-vivant obtenu à l'issue de la polymérisation par catalyse de coordination.  According to the invention, in step (f), a functionalization agent capable of reacting with a pseudo-living elastomer obtained at the end of the coordination catalysis polymerization is introduced continuously into the kneader.
L'agent de fonctionnalisation répond à la formule A-Ri-B avec A désignant un groupement susceptible de réagir sur l'extrémité réactive de l'élastomère pseudo-vivant, Ri désignant un atome ou un groupe d'atomes formant une liaison entre A et B et B désignant une fonction susceptible de réagir avec une charge renforçante; The functionalizing agent corresponds to the formula A-Ri-B with A denoting a group capable of reacting on the reactive end of the pseudo-living elastomer, Ri denoting an atom or a group of atoms forming a bond between A and B and B denoting a function capable of reacting with a reinforcing filler;
Le groupement Ri est de préférence radical divalent hydrocarboné, linéaire, ramifié ou cyclique, et peut contenir un ou plusieurs radicaux aromatiques, et/ou un ou plusieurs hétéroatomes. Ledit radical Ri peut éventuellement être substitué, pour autant que les substituants soient inertes vis-à-vis des extrémités réactives de l'élastomère pseudo-vivant. Selon des variantes préférées, le groupement Ri désigne un radical hydrocarboné divalent aliphatique en Ci-Cis, saturé ou non, cyclique ou non, pouvant contenir un ou plusieurs radicaux aromatiques.  The R 1 group is preferably a linear, branched or cyclic divalent hydrocarbon radical, and may contain one or more aromatic radicals, and / or one or more heteroatoms. Said radical R 1 can optionally be substituted, provided that the substituents are inert with respect to the reactive ends of the pseudo-living elastomer. According to preferred variants, the group R 1 denotes a divalent aliphatic hydrocarbon radical C1-C18, saturated or unsaturated, cyclic or otherwise, which may contain one or more aromatic radicals.
Selon des variantes de l'invention, par groupement susceptible de réagir sur l'extrémité réactive de l'élastomère pseudo-vivant, on entend un groupement choisi parmi notamment les époxydes, les glycidyloxy, les carbonyles, les aldéhydes, les cétones, les esters, les carbonates, les anhydrides, les isocyanates, les imines, les alcoxysilanes, les nitriles, les aziridines, les chlorures d'acyle, les azines, les halosilanes cycliques, les oximes, les urées, les méthacrylates, les hydrazones, les lactones, les thiolactones, les ester d'acide thiocarboxylique, les nitroso, les carbamates. According to variants of the invention, a group capable of reacting on the reactive end of the pseudo-living elastomer is understood to mean a group chosen from, in particular, epoxides, glycidyloxy, carbonyls, aldehydes, ketones and esters. , carbonates, anhydrides, isocyanates, imines, alkoxysilanes, nitriles, aziridines, acyl chlorides, azines, cyclic halosilanes, oximes, ureas, methacrylates, hydrazones, lactones, thiolactones, thiocarboxylic acid esters, nitroso, carbamates.
Selon des variantes de l'invention, par fonction susceptible d'interagir avec une charge renforçante, on entend un groupe fonctionnel comprenant une ou plusieurs fonctions choisies parmi une aminé primaire protégée ou non, secondaire protégée ou non ou tertiaire, une imine, une imide, une amide, un nitrile, un azo, un carbamate, un méthacrylate, un méthacrylamide, un hydroxyle, un carbonyle, un carboxyle, un époxy, un glycidyloxy, un thiol, un sulfure, un disulfure, un thiocarbonyle, un thioester, un sulfonyle, un silane, un silanol, un alcoxysilane, un di-alcoxysilane, un tri-alcoxysilane, un stannyle, un halogénure d'étain, un alkyle d'halogénure d'étain, un aryle d'halogénure d'étain, un polyéther, un hétérocycle azoté, un hétérocycle oxygéné, un hétérocycle soufré et un groupement aromatique substitué par les groupes précédemment cités.  According to variants of the invention, the term functional group capable of interacting with a reinforcing filler is understood to mean a functional group comprising one or more functions chosen from a protected or non-protected primary amine, a protected secondary or a non-tertiary protected amine, an imide or an imide. , amide, nitrile, azo, carbamate, methacrylate, methacrylamide, hydroxyl, carbonyl, carboxyl, epoxy, glycidyloxy, thiol, sulfide, disulfide, thiocarbonyl, thioester, sulfonyl, silane, silanol, alkoxysilane, di-alkoxysilane, tri-alkoxysilane, stannyl, tin halide, tin halide alkyl, tin halide aryl, polyether , a nitrogenous heterocycle, an oxygenated heterocycle, a sulfur heterocycle and an aromatic group substituted with the aforementioned groups.
Les différents aspects, préférentiels ou non, qui précèdent et qui concernent notamment la nature du groupement A, du groupement Ri et de la fonction B, sont combinables entre eux. Ainsi, en fonction des difficultés de synthèse et des disponibilités commerciales, mais surtout en fonction du type de charge renforçante envisagée en association avec l'élastomère modifié, l'homme du métier saura quelles combinaisons, notamment les de combinaisons des groupements A et B cités plus haut, sont particulièrement avantageuses. On peut par exemple privilégier, selon certaines variantes, les groupements glycydiloxy, époxydes, aldéhydes, cétones, esters, alcoxysilane, isocyanates, aziridines, chlorures d'acyle à titre de groupement susceptible de réagir sur l'extrémité réactive de l'élastomère pseudo-vivant. The various aspects, preferential or not, which precede and which concern in particular the nature of the group A, the group Ri and the function B, are combinable with each other. Thus, depending on the difficulties of synthesis and commercial availability, but especially as a function of the type of reinforcing filler envisaged in association with the modified elastomer, the skilled person will know which combinations, especially combinations of groups A and B cited above, are particularly advantageous. For example, it is possible, according to certain variants, to favor the groups glycydiloxy, epoxides, aldehydes, ketones, esters, alkoxysilanes, isocyanates, aziridines, acyl chlorides as a group capable of reacting on the reactive end of the pseudo-elastomer. living.
On peut par exemple également privilégier, selon certaines variantes, la fonction, imine, la fonction aminé primaire, protégée ou non, secondaire, protégée ou non, ou tertiaire, la fonction mono, di ou tri alcoxysilane, éventuellement substitué par un groupement comprenant une fonction aminé, à titre de fonction susceptible d'interagir avec une charge renforçante For example, it is also possible, according to certain variants, to favor the function, imine, the primary protected or unprotected amino function, secondary, protected or non-protected, or tertiary, the mono, di or trialkoxysilane function, optionally substituted with a group comprising a amino function, as a function likely to interact with a reinforcing filler
On peut encore privilégier, selon certaines variantes, un radical alkyle en -Qg, à titre de groupement formant une liaison entre A et B. In certain embodiments, it is still possible to favor an alkyl radical in the form of -Qg, as a group forming a bond between A and B.
A titre d'illustrations de ces variantes, on peut citer les agents de fonctionnalisation tel que le (3-glycidyloxypropyl) methyldiethoxysilane, le 3-glycidoxypropyltriméthoxysilane, le N-(3-Triéthoxysilylpropyl)-4,5-dihydroimidazole, le 2-(3,4- époxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, le 3-(méth)acryloyloxypropyltriméthoxysilane, le tris(3-triéthoxysilylpropyl) isocyanurate, l'isocyanatopropyltriéthoxysilane, le (dioctyltin bis(2-ethylhexyl)maleate, le 3-aminopropyltriéthoxysilane, le 3- mercaptopropyltriéthoxysilane, le 3-diméthylaminopropyl(triéthoxy)silane, le dibutyl bisbenzyl maleate d'étain, la 4,4'-bis(diéthylamino)benzophénone, la Ν',Ν- diméthylimidazolidinone, la dichloronapthoquinone, le diéthylaminobenzaldéhyde, le 4,4'- diphénylméthanediisocyanate, le polyméthylènepolyphénylpolyisocyanate, le 1,3- hexaméthylènediisocyanate, le 2,6-toluènediisocyanate, la 1-butylaziridine, le triméthylolpropane tris[3-(l-aziridinyl)propionate], la butyrylaziridine, 2-(4- morpholinodithio)benzothiazole, la N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfemamide, le diethyldithiocarbamic acid 2-benzothiazoyl ester, le N-(cyclohexylthio)phathalimide, le diméthylcarbamic chloride, le 4-morpholinecarbonylchloride. Parmi ces agents de fonctionnalisation, le (3-glycidyloxypropyl) methyldiethoxysilane est particulièrement avantageux. L'étape de fonctionnalisation se déroule par réaction d'au moins un agent de fonctionnalisation décrit plus haut avec la solution d'élastomère pseudo-vivant à une température dans un domaine allant de -30°C à 100°C. Selon certaines variantes avantageuses, la fonctionnalisation peut être mise en œuvre à des températures entre 40°C et 70°C. By way of illustration of these variants, mention may be made of functionalization agents such as (3-glycidyloxypropyl) methyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N- (3-Triethoxysilylpropyl) -4,5-dihydroimidazole, 2- ( 3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, tris (3-triethoxysilylpropyl) isocyanurate, isocyanatopropyltriethoxysilane, (dioctyltin bis (2-ethylhexyl) maleate, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-dimethylaminopropyl (triethoxy) silane, dibutyl bisbenzyl maleate tin, 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, Ν ', Ν-dimethylimidazolidinone, dichloronapthoquinone, diethylaminobenzaldehyde, 4,4'-diphenylmethanediisocyanate polymethylenepolyphenylpolyisocyanate, 1,3-hexamethylenediisocyanate, 2,6-toluenediisocyanate, 1-butylaziridine, trimethylolpropane tris [3- (1-aziridinyl) propionate], butyrylaziridine, 2- (4-morpholinodithio) benzothiazole, N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfamamide, diethyldithiocarbamic acid 2-benzothiazoyl ester, N- (cyclohexylthio) phathalimide, dimethylcarbamic chloride, 4-morpholinecarbonylchloride. Among these functionalizing agents, (3-glycidyloxypropyl) methyldiethoxysilane is particularly advantageous. The functionalization step is carried out by reaction of at least one functionalization agent described above with the pseudo-living elastomer solution at a temperature in the range of -30 ° C to 100 ° C. According to some variants Advantageously, the functionalization can be carried out at temperatures between 40 ° C and 70 ° C.
Le temps de réaction est quant à lui d'au moins 10 min.  The reaction time is at least 10 minutes.
La quantité d'agent de fonctionnalisation peut varier dans un large domaine. Selon des variantes de l'invention, le rapport molaire (agent de fonctionnalisation/aluminium total) est d'au moins 1/1 et d'au plus 10/1, préférentiellement d'au plus 5/1, voire d'au plus 2/1. On appelle aluminium total, la quantité totale d'aluminium présent dans le milieu réactionnel en tenant compte de l'aluminium compris dans l'agent alkylant et, le cas échéant, de l'aluminium compris dans le composé alkylaluminium supplémentaire ajouté en décalé par rapport au système catalytique.  The amount of functionalizing agent can vary over a wide range. According to variants of the invention, the molar ratio (functionalizing agent / total aluminum) is at least 1/1 and at most 10/1, preferably at most 5/1, or even at most 2/1. Total aluminum is the total amount of aluminum present in the reaction medium, taking into account the aluminum included in the alkylating agent and, if appropriate, the aluminum included in the additional alkylaluminium compound added in offset relative to to the catalytic system.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le malaxeur peut concomitamment à la fonctionnalisation, être utilisé pour concentrer le milieu réactionnel en retirant le cas échéant une partie du solvant, et/ou des monomères n'ayant pas réagi. Une boucle de condensation est alors utilisée. Cette boucle fonctionne de la même manière que celle du réacteur de polymérisation décrite plus haut. Le flux de condensât peut avantageusement être réintroduit en tout ou partie en amont du premier réacteur, en se substituant pour partie au solvant et/ou aux monomères dans le mélange d'au moins un monomère et de solvant ou être stocké pour une utilisation ultérieure. According to one embodiment of the invention, the kneader can concomitantly with the functionalization, be used to concentrate the reaction medium by removing, if necessary, a part of the solvent, and / or unreacted monomers. A condensation loop is then used. This loop works in the same way as that of the polymerization reactor described above. The condensate stream may advantageously be reintroduced in all or part upstream of the first reactor, partly replacing the solvent and / or the monomers in the mixture of at least one monomer and solvent or stored for later use.
Selon une autre mise en œuvre, le malaxeur peut également, concomitamment à la fonctionnalisation, être utilisé pour dévolatiliser le milieu réactionnel en retirant le cas échéant le solvant, et/ou les monomères n'ayant pas réagi. Une boucle de condensation est alors utilisée. Cette boucle fonctionne de la même manière que celle du réacteur de polymérisation décrite plus haut. Le flux de condensât peut avantageusement être réintroduit en tout ou partie en amont du réacteur de polymérisation, en se substituant pour partie au solvant et/ou aux monomères dans le mélange d'au moins un monomère et de solvant ou être stocké pour une utilisation ultérieure. According to another embodiment, the kneader may also, concomitantly with the functionalization, be used to devolatilize the reaction medium by optionally removing the solvent, and / or unreacted monomers. A condensation loop is then used. This loop works in the same way as that of the polymerization reactor described above. The condensate stream may advantageously be reintroduced wholly or partly upstream of the polymerization reactor, partly replacing the solvent and / or the monomers in the mixture of at least one monomer and solvent or stored for later use. .
Selon une mise en œuvre avantageuse de l'invention, le malaxeur est dédié à la fonctionnalisation, sans qu'il ne soit mis en œuvre de réaction de concentration ou de dévolatilisation concomitante.  According to an advantageous implementation of the invention, the kneader is dedicated to functionalization, without it being implemented concomitant concentration or devolatilization reaction.
Il est entendu que, dans la mesure où il s'agit d'un procédé en continu, ces différentes étapes, lorsqu'elles sont combinées, sont mises en œuvre simultanément. La pâte d'élastomère issue de cette étape de fonctionnalisation (étape (g)) est déchargée en continu de ce malaxeur (étape h). Cette décharge en continu s'effectue par un dispositif dont est muni le malaxeur. Des dispositifs complémentaires pour le transport des produits peuvent- être installés en sortie du dispositif de décharge du réacteur pour maîtriser le débit de sortie. Ainsi, selon une variante particulière de l'invention, cette dernière est déchargée par l'action combinée d'au moins une vis de vidange et d'une pompe à engrenages qui constituent tous deux le système de décharge, par gavage des engrenages avec la pâte d'élastomère déchargée par le dispositif à vis. It is understood that, insofar as it is a continuous process, these different stages, when combined, are implemented simultaneously. The elastomer paste resulting from this functionalization step (step (g)) is continuously discharged of this mixer (step h). This continuous discharge is effected by a device which is provided with the mixer. Additional devices for the transport of the products can be installed at the outlet of the reactor discharge device to control the output flow rate. Thus, according to a particular variant of the invention, the latter is discharged by the combined action of at least one drain screw and a gear pump which both constitute the discharge system, by feeding the gears with the elastomer paste discharged by the screw device.
A ce stade et selon une variante de l'invention, le procédé de synthèse d'un élastomère diénique fonctionnalisé peut être poursuivi de manière connue en soi. Ainsi, selon une mise en œuvre, il est possible d'injecter un stoppeur et un anti-oxydant à cette étape. At this stage and according to a variant of the invention, the method for synthesizing a functionalized diene elastomer can be continued in a manner known per se. Thus, according to one embodiment, it is possible to inject a stopper and an antioxidant at this stage.
Une autre étape du procédé de l'invention consiste à couper la pâte d'élastomère fonctionnalisé déchargée. La pâte d'élastomère est acheminée vers un dispositif destiné à la couper. Ce type de dispositif est préférentiellement un granulateur qui permet de transformer la pâte en particules de formes variables et de volumes moyens compris entre 0,07 cm3 et 12 cm3. Another step of the process of the invention consists in cutting the functionalized elastomer paste discharged. The elastomer paste is conveyed to a device for cutting it. This type of device is preferably a granulator which makes it possible to transform the dough into particles of variable shapes and average volumes of between 0.07 cm 3 and 12 cm 3 .
L'étape de granulation peut être mise en œuvre dans différentes conditions connues de l'homme de l'art et qui conviennent au procédé selon l'invention. Ainsi, par exemple, la granulation peut s'effectuer sous eau permettant d'alimenter une étape d'élimination du solvant des particules de la pâte d'élastomère par stripping à la vapeur d'eau, ou encore dans une phase gazeuse permettant d'alimenter une étape d'élimination du solvant des particules de la pâte d'élastomère par séchage différent du stripping à l'eau. Selon un aspect préférentiel, la granulation s'effectuera sous eau. . A titre d'exemple, ce type de granulateur sous eau est commercialisé sous diverses dénominations telles que le granulateur sous eau, ou en anglais « Underwater Pelletizers », commercialisé par la société Gala Industries, le granulateur sous eau, ou en anglais « Underwater Pelletizing », par la société Kreyenborg Industries.  The granulation step can be carried out under various conditions known to those skilled in the art and which are suitable for the process according to the invention. Thus, for example, the granulation can be carried out under water to feed a step of removing the solvent from the particles of the elastomer paste by steam stripping, or in a gaseous phase allowing feeding a step of removing the solvent from the particles of the elastomer paste by drying different from the stripping with water. In a preferred aspect, the granulation will be carried out under water. . For example, this type of underwater granulator is marketed under various names such as underwater pelletizer, or in English "Underwater Pelletizers", marketed by Gala Industries, the underwater granulator, or in English "Underwater Pelletizing By Kreyenborg Industries.
Le procédé se poursuit ensuite de manière connue en soi par la séparation et récupération de l'élastomère diénique fonctionnalisé préparé. Les monomères n'ayant pas réagi et/ou le solvant contenu dans la pâte d'élastomère, sous forme de particules, peuvent être éliminés, selon des méthodes connues de l'homme de l'art.  The process is then continued in a manner known per se by separating and recovering the functionalized diene elastomer prepared. The unreacted monomers and / or the solvent contained in the elastomer paste, in particulate form, can be removed according to methods known to those skilled in the art.
L'élastomère fonctionnalisé récupéré à l'issue de ces différentes étapes peut ensuite être conditionné de manière connue en soi, sous forme de balles par exemple. Le procédé de l'invention permet de synthétiser en continu par catalyse de coordination des élastomères fonctionnalisé caractérisés par un taux molaire de cis d'au moins 95% par rapport à l'élastomère, et par un pourcentage moyen de chaînes fonctionnalisées d'au moins 70%, pouvant atteindre 100%. Cette synthèse offre également les avantages énergétiques et environnementaux liés à la polymérisation en milieu très concentré tout en assurant une productivité accrue avec un taux de conversion de plus de 60%. The functionalized elastomer recovered at the end of these different steps can then be packaged in a manner known per se, in the form of balls for example. The method of the invention makes it possible to synthesize, by coordination catalysis, functionalized elastomers characterized by a molar ratio of cis of at least 95% with respect to the elastomer, and by an average percentage of functionalized chains of at least 70%, up to 100%. This synthesis also offers the energy and environmental benefits of polymerization in highly concentrated media while ensuring increased productivity with a conversion rate of over 60%.
L'invention a également pour objet toute installation destinée à la mise en œuvre du procédé de synthèse en continu d'un élastomère diénique fonctionnalisé et appropriée pour une application à l'échelle industrielle. The invention also relates to any installation for implementing the continuous synthesis process of a functionalized diene elastomer and suitable for application on an industrial scale.
A titre illustratif et non limitatif, une installation pour la synthèse en continu d'un élastomère diénique fonctionnalisé conformément à un mode de réalisation du procédé de synthèse de l'invention est plus particulièrement décrite par référence à la figure 1 constituant une représentation schématique d'une installation pour la mise en œuvre du procédé.  By way of nonlimiting illustration, an installation for the continuous synthesis of a functionalized diene elastomer in accordance with one embodiment of the synthesis method of the invention is more particularly described with reference to FIG. 1 constituting a schematic representation of an installation for implementing the method.
La Figure 1 est un schéma d'une installation selon un mode de réalisation de l'invention pour la synthèse en continu d'un élastomère diénique par catalyse de coordination intégrant un réacteur de polymérisation, un malaxeur auto-nettoyant et un granulateur.  Figure 1 is a diagram of an installation according to one embodiment of the invention for the continuous synthesis of a diene elastomer by coordination catalysis integrating a polymerization reactor, a self-cleaning mixer and a granulator.
L'installation illustrée à la figure 1 comporte essentiellement un réacteur de polymérisation 1 qui est doté d'une phase gaz et équipé d'au moins un mobile d'agitation, de préférence à double bras en Z, et d'un dispositif de décharge à au moins une vis. En outre, le réacteur 1 est caractérisé par un écoulement spécifique de sorte que la fonction de distribution de temps de séjour est telle que l'écart type de cette fonction est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3, de préférence supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2. The installation illustrated in FIG. 1 essentially comprises a polymerization reactor 1 which is provided with a gas phase and equipped with at least one stirring mobile, preferably with a double Z-arm, and with a discharge device at least one screw. In addition, the reactor 1 is characterized by a specific flow so that the residence time distribution function is such that the standard deviation of this function is greater than the average residence time divided by 2Λ / 3, preferably greater than average residence time divided by 2.
Le réacteur de polymérisation 1 est au moins relié The polymerization reactor 1 is at least connected
- à plusieurs sources d'alimentation en continu dont au moins une source d'alimentation 2 en système catalytique, une source d'alimentation 3 en au moins un monomère, le cas échéant mélangé au solvant hydrocarboné inerte, et - à une sortie adaptée pour évacuer dudit réacteur 1, en continu, la pâte d'élastomère en un flux sortant par un dispositif de décharge. at several sources of continuous supply of which at least one feed source 2 in a catalytic system, a feed source 3 in at least one monomer, optionally mixed with the inert hydrocarbon solvent, and - At an outlet adapted to evacuate said reactor 1, continuously, the elastomer paste in a flow exiting by a discharge device.
Selon la variante de l'installation illustrée par la figure 1, le réacteur de polymérisation 1 est relié à une source d'alimentation 3 en un mélange d'au moins un monomère et de solvant. Un mélangeur 4, situé en amont du réacteur de polymérisation 1, permet de réaliser ce mélange. Ce mélangeur 4 est alimenté par une source en au moins un monomère 5 et par une source en solvant 6, et est relié au réacteur de polymérisation 1.  According to the variant of the installation illustrated in FIG. 1, the polymerization reactor 1 is connected to a supply source 3 in a mixture of at least one monomer and of solvent. A mixer 4, situated upstream of the polymerization reactor 1, makes it possible to carry out this mixing. This mixer 4 is fed by a source of at least one monomer 5 and a source of solvent 6, and is connected to the polymerization reactor 1.
Selon des variantes d'exécution du procédé de polymérisation catalytique conforme à l'invention, on peut introduire dans le réacteur de polymérisation, par un flux distinct et indépendant de l'introduction du système catalytique utilisé pour la réaction de polymérisation, une quantité supplémentaire prédéterminée d'au moins un composé alkylaluminium. Selon une variante d'installation illustrée par des pointillés sur la figure 1, le réacteur de polymérisation 1 est également relié à une source d'alimentation en agent alkylant supplémentaire 7. L'agent alkylant peut, de manière alternative, être ajouté au mélange de monomère et de solvant, avant l'entrée dans le réacteur 1, la source d'alimentation en agent alkylant supplémentaire 7 étant ainsi reliée à la source d'alimentation en monomère et solvant 3, comme cela est indiqué en pointillé sur la figure 1. Ou encore selon une autre alternative également illustrée sur la figure 1 par des pointillés, l'agent alkylant peut être injecté directement dans le mélangeur 4 pour y être mélangé au monomère et au solvant, la source d'alimentation en agent alkylant supplémentaire 7 étant alors reliée au mélangeur 4. According to alternative embodiments of the catalytic polymerization process according to the invention, it is possible to introduce into the polymerization reactor, by a separate flow and independent of the introduction of the catalytic system used for the polymerization reaction, a predetermined additional quantity. at least one alkylaluminium compound. According to an alternative installation illustrated by dashed lines in FIG. 1, the polymerization reactor 1 is also connected to an additional alkylating agent supply source 7. The alkylating agent may, alternatively, be added to the mixture of monomer and solvent, before entering the reactor 1, the additional alkylating agent supply source 7 thus being connected to the monomer and solvent supply source 3, as shown in dashed lines in FIG. Alternatively, according to another alternative also illustrated in FIG. 1 by dotted lines, the alkylating agent can be injected directly into the mixer 4 to be mixed with the monomer and with the solvent, the additional alkylating agent supply source being then connected to the mixer 4.
Selon une variante de l'installation illustrée à la figure 1, la source d'alimentation en système catalytique 2 peut être reliée à une installation non-illustrée pour la préparation en continu du système catalytique telle que décrite dans EP 1 968 734 Al  According to a variant of the installation illustrated in FIG. 1, the catalytic system feed source 2 can be connected to a non-illustrated installation for the continuous preparation of the catalytic system as described in EP 1 968 734 A1.
Le réacteur de polymérisation 1 est muni d'un dispositif de décharge à au moins une vis qui permet de décharger en continu la pâte d'élastomère en un flux sortant 9. Ce dispositif de décharge est constitué d'au moins une vis de vidange, intégrée au réacteur 1, et d'une pompe à engrenages 10 en aval du réacteur 1. The polymerization reactor 1 is provided with a discharge device with at least one screw which makes it possible to continuously discharge the elastomer paste in an outgoing flow 9. This discharge device consists of at least one emptying screw, integrated in the reactor 1, and a gear pump 10 downstream of the reactor 1.
Selon certaines mises en œuvre du procédé de polymérisation, la thermique de la réaction de polymérisation est régulée par la vaporisation au moins partielle des constituants non polymériques du milieu réactionnel. Sur la figure 1 illustrant une variante de ce procédé, le réacteur de polymérisation 1 est équipé d'une boucle de condensation qui permet  According to certain implementations of the polymerization process, the thermal of the polymerization reaction is regulated by the at least partial vaporization of the non-polymeric constituents of the reaction medium. In FIG. 1 illustrating a variant of this process, the polymerization reactor 1 is equipped with a condensation loop which enables
- la condensation des gaz issus du réacteur 1 via un condenseur 8 et - le retour en tout ou partie du condensât dans le réacteur 1. the condensation of the gases coming from the reactor 1 via a condenser 8 and - The return in all or part of the condensate in the reactor 1.
Selon un mode de réalisation optionnel non-illustré, la boucle de condensation peut avantageusement être reliée à un dispositif permettant l'élimination des produits incondensables de manière connue en soi. According to an optional embodiment not illustrated, the condensation loop may advantageously be connected to a device for the elimination of incondensable products in a manner known per se.
L'installation comporte également un malaxeur 11 en aval du réacteur de polymérisation 1 et relié à ce dernier via la pompe à engrenages 10. Le malaxeur 11 dispose d'un dispositif d'agitation qui balaye au moins 90% du volume du malaxeur, préférentiellement 95% de son volume, assurant ainsi un auto-nettoyage.  The plant also comprises a kneader 11 downstream of the polymerization reactor 1 and connected thereto via the gear pump 10. The kneader 11 has a stirring device which sweeps at least 90% of the volume of the kneader, preferably 95% of its volume, thus ensuring a self-cleaning.
Le malaxeur 11 est au moins muni The kneader 11 is at least provided
- d'une entrée reliée à une source d'alimentation en pâte d'élastomère pseudo-vivant déchargée du réacteur de polymérisation 1 par la pompe à engrenage 10,  an inlet connected to a supply source of pseudo-living elastomer paste discharged from the polymerization reactor 1 by the gear pump 10,
- d'une entrée reliée à une source d'alimentation 12 en agent de fonctionnalisation  an input connected to a supply source 12 as functionalization agent
- d'une sortie adaptée pour évacuer dudit malaxeur 11, en continu, la pâte d'élastomère fonctionnalisé en un flux sortant 13 vers la pompe 16.  an outlet suitable for discharging from said mixer 11, continuously, the functionalized elastomer paste into a flow coming out towards the pump 16.
Le malaxeur 11 est muni d'un dispositif de décharge à au moins une vis qui permet de décharger en continu la pâte d'élastomère fonctionnalisé en un flux sortant 13. Ce dispositif de décharge est constitué d'au moins une vis de vidange, intégrée au malaxeur 11 et d'une pompe à engrenages 16 située en aval du malaxeur 11.  The kneader 11 is provided with a discharge device with at least one screw which makes it possible to continuously discharge the functionalized elastomer paste in an outgoing flow 13. This discharge device consists of at least one emptying screw, integrated to the mixer 11 and a gear pump 16 located downstream of the mixer 11.
Le flux sortant de pâte d'élastomère fonctionnalisé 13 est acheminé vers le granulateur 17, de préférence sous eau, pour y être coupée via la pompe à engrenage 16 qui est reliée au granulateur.  The flow of functionalized elastomer paste 13 is conveyed to the granulator 17, preferably under water, to be cut through the gear pump 16 which is connected to the granulator.
Selon la mise en œuvre du procédé de polymérisation illustrée à la figure 1, le malaxeur 11 est exclusivement dédié à la fonctionnalisation.  According to the implementation of the polymerization process illustrated in FIG. 1, the mixer 11 is exclusively dedicated to functionalization.
Selon des variantes d'installation d'autres mises en œuvre du procédé, non illustrées à la figure 1, le malaxeur 11 peut être équipé d'une boucle de condensation qui permet la condensation des gaz issus du réacteur 11 via un condenseur et le retour en tout ou partie du condensât dans le réacteur de polymérisation 1.  According to alternative arrangements of other implementations of the process, not illustrated in FIG. 1, the mixer 11 may be equipped with a condensation loop which allows the condensation of the gases coming from the reactor 11 via a condenser and the return all or part of the condensate in the polymerization reactor 1.
Selon un mode de réalisation de ces variantes non-illustrées, la boucle de condensation peut avantageusement être reliée à un dispositif permettant l'élimination des produits incondensables de manière connue en soi. Selon le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 1 , on injecte ensuite au flux de la pâte élastomère fonctionnalisé 13 déchargée du malaxeur 1 1 , un stoppeur et un antioxydant, par le biais respectivement de sources d'alimentation 14 et 15 en amont de la pompe à engrenage 16. According to one embodiment of these non-illustrated variants, the condensation loop may advantageously be connected to a device for the elimination of incondensable products in a manner known per se. According to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 1, a stopper and an antioxidant are then injected into the flow of the functionalized elastomer paste 13 discharged from the kneader 1 1, respectively through feed sources 14 and 15. upstream of the gear pump 16.
L'installation illustrée à la figure 1 comprend en outre un dispositif de coupe 17, par exemple un granulateur de préférence sous eau. Le dispositif de coupe 17 est muni d'une entrée relié à la pompe à engrenage 16 par laquelle le dispositif de décharge alimente le dispositif 17 en pâte d'élastomère à couper. Le dispositif 17 est également muni d'une sortie adaptée pour évacuer dudit dispositif 17, en continu, les particules de pâte de d'élastomère fonctionnalisé en un flux 18, vers notamment un dispositif destiné à l'élimination du solvant et de l'isoprène. The installation illustrated in Figure 1 further comprises a cutting device 17, for example a granulator preferably under water. The cutting device 17 is provided with an inlet connected to the gear pump 16 through which the discharge device feeds the device 17 of elastomer paste to be cut. The device 17 is also provided with an outlet adapted to evacuate from said device 17, continuously, the elastomer paste particles functionalized in a stream 18, to a device for the elimination of the solvent and isoprene. .
A - METHODES DE MESURE A - METHODS OF MEASUREMENT
I - Détermination de la microstructure des polyisoprènes obtenus. I - Determination of the microstructure of the polyisoprenes obtained
On a utilisé la technique de dosage appelée « proche infrarouge » (NIR). Il s'agit d'une méthode indirecte faisant appel à des élastomères « témoin » dont la microstructure a été mesurée par la technique de RMN13C. On utilise la relation quantitative (loi de Beer- Lambert) existant entre la répartition des monomères dans un élastomère et la forme du spectre NIR de celui-ci. Cette technique est mise en œuvre en deux étapes : The so-called "near infrared" (NIR) assay technique was used. This is an indirect method using "control" elastomers whose microstructure has been measured by the 13 C NMR technique. The quantitative relationship (Beer-Lambert law) existing between the distribution of monomers in an elastomer and the shape of the NIR spectrum thereof. This technique is implemented in two steps:
1) Etalonnage : 1) Calibration:
On procède à l'acquisition des spectres respectifs des élastomères « témoin ». - On établit un modèle mathématique associant une microstructure à un spectre donné, ceci à l'aide de la méthode de régression PLS (Partial Least Squares) reposant sur une analyse factorielle des données spectrales. Les deux documents suivants traitent d'une manière approfondie de la théorie et de la mise en œuvre de cette méthode d'analyse de données « multi-variées » : The respective spectra of the "control" elastomers are acquired. - A mathematical model associating a microstructure with a given spectrum is established using the Partial Least Squares (PLS) regression method based on a factorial analysis of the spectral data. The following two papers deal extensively with the theory and implementation of this "multi-varied" data analysis method:
(1) P. GELADI et B. R. KOWALSKI  (1) P. GELADI and B. R. KOWALSKI
« Partial Least Squares régression : a tutorial »,  "Partial Least Squares Regression: a tutorial,"
Analytica Chimica Acta, vol. 185, 1-17 (1986).  Analytica Chimica Acta, vol. 185, 1-17 (1986).
(2) M. TENENHAUS  (2) M. TENENHAUS
« La régression PLS - Théorie et pratique »  «PLS regression - theory and practice»
Paris, Editions Technip (1998).  Paris, Technip Publishing (1998).
2) Mesure : 2) Measure:
On procède à un enregistrement du spectre de l'échantillon. The spectrum of the sample is recorded.
- On réalise le calcul de la microstructure.  - The calculation of the microstructure is carried out.
II - Détermination de la quantité de GMDE greffé aux polyisoprènes obtenus, a) Principe Cette détermination est réalisée par une analyse RMN sur des échantillons coagulés. II - Determination of the amount of GMDE grafted to the polyisoprenes obtained, a) Principle This determination is carried out by NMR analysis on coagulated samples.
Les spectres sont acquis sur un spectromètre Avance 500 MHz BRUKER équipé d'une sonde " large bande " BBIz-grad 5 mm.  The spectra are acquired on a BRUKER 500 MHz Avance spectrometer equipped with a BBIz-grad 5 mm wideband probe.
L'expérience RMN 1H quantitative, utilise une séquence simple impulsion 30° et un délai de répétition de 5 secondes entre chaque acquisition (1024 acquisitions). b) Préparation échantillon :  The quantitative 1H NMR experiment uses a 30 ° single-pulse sequence and a 5-second repetition time between each acquisition (1024 acquisitions). b) Sample preparation:
Les échantillons, environ 25mg, sont solubilisés dans le sulfure de carbone (CS2), environ lmL. Samples, about 25mg, are solubilized in carbon disulfide (CS 2 ), about 1mL.
100 de cyclohexane deutéré (C6D12) sont ajoutés pour le signal de lock. c) Caractérisation :  100% of deuterated cyclohexane (C6D12) are added for the lock signal. c) Characterization:
Le spectre RMN 1H permet de quantifier les motifs éthyléniques de l'IR par intégration des massifs de signaux caractéristiques des protons suivant :  The 1 H NMR spectrum makes it possible to quantify the ethylenic units of the IR by integration of the proton characteristic massifs according to:
PI 1-4 : 1H éthylénique ôppm 1H massif entre 5.40ppm et 4.75ppm  PI 1-4: 1H ethylenic δppm 1H massive between 5.40ppm and 4.75ppm
PI3-4 : 2H éthyléniques ôppm 1H massif entre 4.75ppm et 4.30ppm PI3-4: 2H? Ppm 1H ethylenic solid between 4.75ppm and 4.30ppm
Les déplacements chimiques sont calibrés par rapport à l'impureté protonée du CS2 ôppm 1H à 7.18ppm référencé sur le TMS (ôppm 1H à Oppm). The chemical shifts are calibrated with respect to the protonated impurity of CS 2 δppm 1H at 7.18ppm referenced on the TMS (δppm 1H at Oppm).
Le spectre RMN 1H permet de quantifier les motifs GMDE greffés par intégrations des massifs de signaux caractéristiques des protons suivant : The 1 H NMR spectrum makes it possible to quantify the grafted GMDE units by integrations of the proton characteristic massifs according to:
CH2-0-Si- : ôppm 1H massif à 3.6ppm CH 2 -0-Si-: öppm 1H solid at 3.6ppm
-CH2-O- + -CH-O- : ôppm 1H massif à 3.25ppm -CH 2 -O- + -CH-O-: öppm 1H solid at 3.25ppm
-CH2-O- : ôppm 1H massif à 3.00ppm -CH 2 -O-: öppm 1H solid at 3.00ppm
CH3-S1- : ôppm 1H massif à -0.02ppm CH 3 -S1-: solid 1Hpp at -0.02ppm
CH2-Si- : ôppm 1H massif à 0.46ppm CH 2 -Si: Oppm 1H massive at 0.46ppm
Les déplacements chimiques sont calibrés par rapport à l'impureté protonée du CS2 ôppm 1H à 7.18ppm référencé sur le TMS (ôppm 1H à Oppm). The chemical shifts are calibrated with respect to the protonated impurity of CS 2 δppm 1H at 7.18ppm referenced on the TMS (δppm 1H at Oppm).
Le spectre de corrélation RMN 2D 1H/13C lJ HSQC édité permet de vérifier la nature du motif greffé grâce aux déplacements chimiques des atomes de carbones et de protons. III - Détermination de la distribution des masses molaires des polyisoprènes obtenus par la technique de chromatographie d'exclusion stérique (SEC). a) Principe de la mesure: The 2D NMR correlation spectrum 1H / 13 C I J HSQC edited makes it possible to verify the nature of the grafted pattern by virtue of the chemical shifts of the carbon and proton atoms. III - Determination of the molecular weight distribution of polyisoprenes obtained by the steric exclusion chromatography (SEC) technique. a) Principle of the measure:
La chromatographie d'exclusion stérique ou SEC (size exclusion Size Exclusion Chromatography (SEC)
chromatography) permet de séparer les macromolécules en solution suivant leur taille à travers des colonnes remplies d'un gel poreux. Les macromolécules sont séparées suivant leur volume hydrodynamique, les plus volumineuses étant éluées en premier.  chromatography) makes it possible to separate the macromolecules in solution according to their size through columns filled with a porous gel. The macromolecules are separated according to their hydrodynamic volume, the larger ones being eluted first.
Sans être une méthode absolue, la SEC permet d'appréhender la distribution des masses molaires d'un polymère. A partir de produits étalons commerciaux, les différentes masses molaires moyennes en nombre (Mn) et en poids (Mw) peuvent être déterminées et l'indice de polymolécularité (Ip = Mw/Mn) calculé via un étalonnage dit de MOORE. b) Préparation du polymère:  Without being an absolute method, the SEC allows to apprehend the distribution of the molar masses of a polymer. From commercial standard products, the various average molar masses (Mn) and weight (Mw) can be determined and the polymolecularity index (Ip = Mw / Mn) calculated via a so-called calibration of MOORE. 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'environThere is no particular treatment of the polymer sample before analysis. This is simply solubilized in tetrahydrofuran at a concentration of about
1 g/i. c) Analyse SEC: 1 g / i. c) SEC analysis:
Cas cl) L'appareillage utilisé est une chaîne chromatographique « WATERS alliance ». Le solvant d'élution est le tétrahydrofurane, le débit de 1 ml/min., la température du système de 35° C et la durée d'analyse de 30 min. On utilise un jeu de deux colonnes WATERS de dénomination commerciale « STYRAGEL HT6E ». Case cl) The equipment used is a "WATERS alliance" chromatographic chain. The elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate is 1 ml / min, the temperature of the system is 35 ° C and the analysis time is 30 min. A set of two WATERS columns with the trade name "STYRAGEL HT6E" is used.
Le volume injecté de la solution de l'échantillon de polymère est 100 μΐ. Le détecteur est un réfractomètre différentiel « WATERS 2140 » et le logiciel d'exploitation des données chromatographiques est le système « WATERS MILLENIUM ». Cas c2) 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 WATERS en série, de dénominations commerciales « STYRAGEL HMW7 », « STYRAGEL HMW6E » et deux « STYRAGEL HT6E ». The injected volume of the solution of the polymer sample is 100 μl. The detector is a differential refractometer "WATERS 2140" and the chromatographic data exploitation software is the "WATERS MILLENNIUM" system. Case c2) The apparatus used is a "WATERS alliance" chromatograph. The elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate 0.7 ml / min, the system temperature 35 ° C and the analysis time 90 min. A set of four WATERS columns in series, trade names "STYRAGEL HMW7", "STYRAGEL HMW6E" and two "STYRAGEL HT6E" are used.
Le volume injecté de la solution de l'échantillon de polymère est 100 μΐ. Le détecteur est un réfractomètre différentiel « WATERS modèle RI32X » et le logiciel d'exploitation des données chromatographiques est le système « WATERS MILLENIUM ». The injected volume of the solution of the polymer sample is 100 μl. The detector is a "WATERS model RI32X" differential refractometer and the chromatographic data exploitation software is the "WATERS MILLENIUM" system.
B - ESSAIS Procédés de synthèse d'un polyisoprène fonctionnalisé par catalyse de coordination en milieu très concentré selon une variante de l'invention B - TESTS Synthesis processes of a polyisoprene functionalized by coordination catalysis in a highly concentrated medium according to a variant of the invention
Quelques définitions: Some definitions:
Nd = néodyme  Nd = neodymium
Bd = butadiène  Bd = butadiene
Isop = isoprène  Isop = isoprene
MCH = methylcyclohexane  MCH = methylcyclohexane
HDiBA = hydrure de diisobutylaluminium  HDiBA = diisobutylaluminum hydride
TOA = trioctylaluminium  TOA = trioctylaluminum
CDEA = chlorure de diéthylaluminium  CDEA = diethylaluminum chloride
TiBA = triisobutylaluminium  TiBA = triisobutylaluminum
GMDE = (3-glycidyloxypropyl)methyldiethoxysilane I - Synthèse des systèmes catalytiques  GMDE = (3-glycidyloxypropyl) methyldiethoxysilane I - Synthesis of catalytic systems
1 - Nd/Bd/HDiBA/CDEA 1 - Nd / Bd / HDiBA / CDEA
Le système catalytique Nd/Bd/HDiBA/CDEA dilué dans le MCH est synthétisé selon le mode opératoire décrit dans WO-A-02/38636 au nom des Demanderesses : En vue de l'obtention de ce catalyseur, le sel de phosphate de néodyme à l'état de poudre est introduit dans un réacteur préalablement nettoyé de ses impuretés. Ce sel est ensuite soumis à un barbotage à l'azote pendant 10 min dans le but de rendre le milieu réactionnel inerte. Les étapes successives suivantes sont ensuite réalisées : The Nd / Bd / HDiBA / CDEA catalytic system diluted in MCH is synthesized according to the procedure described in WO-A-02/38636 in the name of the Applicants: In order to obtain this catalyst, the powdered neodymium phosphate salt is introduced into a reactor previously cleaned of its impurities. This salt is then sparged with nitrogen for 10 min in order to render the reaction medium inert. The following successive steps are then performed:
- Première étape de solvatation : - First solvation step:
Un solvant constitué de MCH préalablement distillé, purifié sur alumines et barboté à l'azote est introduit dans le réacteur. En vue de la formation d'un gel, la durée et la température de mise en contact de ce solvant et du sel de néodyme sont de 30 min à 30°C sous agitation.  A solvent consisting of previously distilled MCH, purified on alumina and bubbled with nitrogen is introduced into the reactor. In order to form a gel, the duration and the temperature of contacting this solvent with the neodymium salt are 30 minutes at 30 ° C. with stirring.
- Seconde étape d'addition du monomère :  Second stage of addition of the monomer:
Le butadiène préalablement purifié sur alumines et barboté à l'azote est ensuite introduit dans le réacteur à 30°C. Ce monomère servira à préformer le catalyseur lors de l'étape de vieillissement.  The butadiene previously purified on alumina and sparged with nitrogen is then introduced into the reactor at 30 ° C. This monomer will be used to preform the catalyst during the aging step.
- Troisième étape d'alkylation : Third stage of alkylation:
L'HDiBA en solution dans le MCH est ensuite introduit dans le réacteur à titre d'agent d'alkylation du sel de néodyme, selon une concentration d'environ 1 mol/L. La durée de l'alkylation est de 15 min. La température de la réaction d'alkylation est égale à 30° C. The HDiBA in solution in the MCH is then introduced into the reactor as an agent for alkylating the neodymium salt, at a concentration of approximately 1 mol / l. The duration of the alkylation is 15 min. The temperature of the alkylation reaction is 30 ° C.
- Quatrième étape d'halogénation : - Fourth step of halogenation:
Le CDEA en solution dans le MCH est ensuite introduit dans le réacteur à titre de donneur d'halogène, selon une concentration d'environ 0,5 mol/L. La température du milieu réactionnel est portée à 60° C. The CDEA in solution in the MCH is then introduced into the reactor as a halogen donor at a concentration of about 0.5 mol / L. The temperature of the reaction medium is brought to 60 ° C.
- Cinquième étape de vieillissement :  - Fifth stage of aging:
Le mélange ainsi obtenu est vieilli en maintenant la température de 60° C pendant une durée de 50 min.  The mixture thus obtained is aged maintaining the temperature of 60 ° C for a period of 50 minutes.
La solution catalytique obtenue est finalement stockée sous atmosphère d'azote à une température comprise entre -15° C et -5 ° C.  The catalytic solution obtained is finally stored under a nitrogen atmosphere at a temperature of between -15 ° C. and -5 ° C.
Le système catalytique est caractérisé par sa formule catalytique qui est donnée sous la forme Nd/Monomère/ Agent Alkylant/ Agent halogénant en rapports molaires indexés sur le sel de néodyme. Dans les exemples, la concentration en néodyme est de 0,02 mol/L. 2 - Nd/Isop/TOA/CDEA The catalytic system is characterized by its catalytic formula which is given in the form of Nd / Monomer / Alkylating Agent / Halogenating Agent in molar ratios indexed on the neodymium salt. In the examples, the neodymium concentration is 0.02 mol / L. 2 - Nd / Isop / TOA / CDEA
Le système catalytique Nd/Isop/TOA/CDEA est dilué dans le n-pentane.  The Nd / Isop / TOA / CDEA catalyst system is diluted in n-pentane.
En vue de l'obtention de ce catalyseur, le sel de phosphate de néodyme à l'état de poudre est introduit dans un réacteur préalablement nettoyé de ses impuretés. Ce sel est ensuite soumis à un barbotage à l'azote pendant 10 min dans le but de rendre le milieu réactionnel inerte. Les étapes successives suivantes sont ensuite réalisées : In order to obtain this catalyst, the powdered neodymium phosphate salt is introduced into a reactor previously cleaned of its impurities. This salt is then sparged with nitrogen for 10 min in order to render the reaction medium inert. The following successive steps are then performed:
- Première étape de solvatation : - First solvation step:
Un solvant constitué de n-pentane préalablement purifié sur alumines et barboté à l'azote est introduit dans le réacteur. En vue de la formation d'un gel, la durée et la température de mise en contact de ce solvant et du sel de néodyme sont de 30 min à 30°C sous agitation.A solvent consisting of n-pentane previously purified on alumina and bubbled with nitrogen is introduced into the reactor. In order to form a gel, the duration and the temperature of contacting this solvent with the neodymium salt are 30 minutes at 30 ° C. with stirring.
- Seconde étape d'addition du monomère : Second stage of addition of the monomer:
L'isoprène préalablement purifié sur alumines et barboté à l'azote est ensuite introduit dans le réacteur à 30°C. Ce monomère servira à préformer le catalyseur lors de l'étape de vieillissement.  The isoprene previously purified on alumina and bubbled with nitrogen is then introduced into the reactor at 30 ° C. This monomer will be used to preform the catalyst during the aging step.
- Troisième étape d'alkylation :  Third stage of alkylation:
Le TOA en solution dans le n-pentane est ensuite introduit dans le réacteur à titre d'agent d'alkylation du sel de néodyme, selon une concentration d'environ 1 mol/L. La durée de l'alkylation est de 15 min. La température de la réaction d'alkylation est égale à 30° C. The TOA in solution in n-pentane is then introduced into the reactor as agent for alkylation of the neodymium salt, at a concentration of approximately 1 mol / l. The duration of the alkylation is 15 min. The temperature of the alkylation reaction is 30 ° C.
- Quatrième étape d'halogénation : - Fourth step of halogenation:
Le CDEA en solution dans le n-pentane est ensuite introduit dans le réacteur à titre de donneur d'halogène, selon une concentration d'environ 0,5 mol/L. La température du milieu réactionnel est portée à 60° C.  CDEA dissolved in n-pentane is then introduced into the reactor as a halogen donor at a concentration of about 0.5 mol / L. The temperature of the reaction medium is brought to 60 ° C.
- Cinquième étape de vieillissement : - Fifth stage of aging:
Le mélange ainsi obtenu est vieilli en maintenant la température de 60° C pendant une durée de 50 min.  The mixture thus obtained is aged maintaining the temperature of 60 ° C for a period of 50 minutes.
La solution catalytique obtenue est finalement stockée sous atmosphère d'azote à une température comprise entre -15° C et -5 ° C.  The catalytic solution obtained is finally stored under a nitrogen atmosphere at a temperature of between -15 ° C. and -5 ° C.
Les systèmes catalytiques sont caractérisés par leur formule catalytique qui est donnée sous la forme Nd/Monomère/ Agent Alkylant/ Agent halogénant en rapports molaires indexés sur le sel de néodyme. Dans les exemples, leur concentration en néodyme est de 0,02 mol/L. II - Mode opératoire suivi pour les polymérisations continues The catalytic systems are characterized by their catalytic formula which is given in the form of Nd / Monomer / Alkylating Agent / Halogenating Agent in molar ratios indexed on the neodymium salt. In the examples, their neodymium concentration is 0.02 mol / L. II - Procedure followed for continuous polymerizations
Exemple 1 Example 1
La polymérisation continue est mise en œuvre sur une ligne comprenant un réacteur avec phase gaz à double bras en Z de 150 litres total, muni d'un dispositif de décharge avec une vis de vidange et une pompe à engrenage et un malaxeur autonettoyant, lui aussi muni d'un dispositif de décharge avec une vis de vidange et une pompe à engrenage. Cette ligne en continu correspond à l'installation représentée à la figure 1.  The continuous polymerization is carried out on a line comprising a reactor with a double Z-arm gas phase of 150 liters total, equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump and a self-cleaning mixer, also equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump. This continuous line corresponds to the installation shown in FIG.
De l'isoprène et du pentane sont mélangés dans un mélangeur dynamique 4 prévu à cet effet en amont du réacteur de polymérisation 1. Le mélange obtenu est injecté sous la forme d'un flux entrant 3 directement dans le réacteur 1.  Isoprene and pentane are mixed in a dynamic mixer 4 provided for this purpose upstream of the polymerization reactor 1. The mixture obtained is injected in the form of an incoming stream 3 directly into the reactor 1.
L'isoprène est injecté avec un débit de 7.8 kg/h selon un flux 5 dans le mélangeur 4.  Isoprene is injected at a flow rate of 7.8 kg / h according to a flow 5 in the mixer 4.
Le pentane est injecté avec un débit de 12,54 kg/h selon un flux 6 dans le mélangeur 4, soit environ 37% massique de monomère dans le milieu réactionnel.  Pentane is injected with a flow rate of 12.54 kg / h according to a flow 6 in the mixer 4, ie about 37% by weight of monomer in the reaction medium.
Un système catalytique de coordination est également injecté directement dans le réacteur 1 selon un flux 2. Il a été préparé en suivant le mode de préparation décrit au paragraphe I précédent, partie 2. A catalytic coordination system is also injected directly into the reactor 1 in a stream 2. It has been prepared by following the method of preparation described in paragraph I above, part 2.
Le système catalytique présente les rapports molaires suivants par rapport au néodyme:  The catalytic system has the following molar ratios with respect to neodymium:
Nd/ isoprène/ TOA/ CDEA = 1 / 30 / 8 / 2,8  Nd / isoprene / TOA / CDEA = 1/30/8 / 2.8
La quantité de néodyme est de 150μι οΐ68 pour 100g d'isoprène à polymériser. La concentration molaire en néodyme dans le catalyseur est de 0.02 mol/L.  The amount of neodymium is 150μι οΐ68 per 100g of isoprene to be polymerized. The molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
Du TiBa, est également injecté directement dans le réacteur -1 selon un flux distinct et indépendant 7, à titre de composé alkylaluminium supplémentaire. La quantité de TiBa injectée est de 680 μmoles/100g d'isoprène. La concentration molaire de la solution TiBa est de 0.1 mol/L. TiBa is also injected directly into the reactor 1 in a separate and independent stream 7, as an additional alkylaluminium compound. The amount of TiBa injected is 680 μmol / 100 g of isoprene. The molar concentration of the TiBa solution is 0.1 mol / L.
La pression de la phase gaz est régulée à 0.5 barg, les vapeurs sont condensées dans un condenseur externe 8 et renvoyé dans le réacteur de polymérisation 1 à double bras en Z. La température de la double enveloppe est maintenue à 60°C. The pressure of the gas phase is regulated to 0.5 barg, the vapors are condensed in an external condenser 8 and returned to the polymerization reactor 1 with a double Z-arm. The temperature of the jacket is maintained at 60 ° C.
Le temps de séjour moyen t0 de la réaction est de 80 minutes. La vis de décharge permet de transférer le produit du réacteur 1 à une pompe à engrenage 10. The mean residence time t 0 of the reaction is 80 minutes. The discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
Aucun phénomène d'expansion n'est observé.  No expansion phenomenon is observed.
La conversion mesurée sur un échantillon prélevé, en limite du premier tiers du volume du réacteur est de 91%. La mesure de conversion a été établie à partir d'une mesure par CPG de l'isoprène dans l'échantillon prélevé. L'isoprène résiduel, dans l'échantillon prélevé, a été dosé à 3.4 % massique.  The conversion measured on a sample taken at the limit of the first third of the reactor volume is 91%. The conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken. Residual isoprene in the sample taken was assayed at 3.4% by mass.
Les écoulements sont caractérisés par la distribution de temps de séjour donnée par la figure 2. The flows are characterized by the residence time distribution given in FIG.
Les points expérimentaux permettant d'établir cette distribution de temps de séjour ont été obtenus en mesurant par Chromatographie Phase Gaz les évolutions de concentration d'un traceur suite à une injection très rapide selon un mode d'introduction par impulsion d'un produit chimiquement inerte selon le principe décrit dans le livre Jacques Villermaux, Génie de la réaction chimique : conception et fonctionnement des réacteurs. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 à 172. Les points expérimentaux sont issus de prélèvements effectués dans le flux 9 de la figure 1 en sortie du réacteur 1, à l'extrémité de la vis de décharge. La modélisation de ces points expérimentaux par une loi gamma a permis de déterminer la variance de la fonction E de distribution de temps de séjour.  The experimental points allowing to establish this distribution of residence time were obtained by measuring by Gas Chromatography the evolutions of concentration of a tracer following a very fast injection according to a mode of impulse introduction of a chemically inert product. according to the principle described in the book Jacques Villermaux, Chemical reaction engineering: design and operation of reactors. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 to 172. The experimental points are taken from samples taken in the stream 9 of Figure 1 at the outlet of the reactor 1, at the end of the discharge screw. The modeling of these experimental points by a gamma law made it possible to determine the variance of the residence time distribution function E.
La loi gamma pour modéliser la fonction E de distribution de temps de séjour est la suivante :  The gamma law for modeling the residence time distribution function E is as follows:
- t  - t
T(k)t0 k Avec: T (k) t 0 k With:
r(k) : fonction gamma de k ; r (k): gamma function of k;
k : 1,22 ; k: 1.22;
to : temps de séjour moyen, soit 80 minutes ; to: average residence time, 80 minutes;
t : temps de séjour ; t: residence time;
La variance de cette fonction de distribution de temps de séjour est égal à t0 2 On en déduit l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour qui est égal à The variance of this residence time distribution function is equal to t 0 2 We deduce the standard deviation of the residence time distribution function which is equal to
88,4, ce qui est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3, soit88.4, which is greater than the average residence time divided by 2Λ / 3,
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000035_0001
23.1. La vis de décharge permet de transférer le produit du réacteur 1 à une pompe à engrenage 10.  23.1. The discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
La pompe à engrenage 10 transfère la pâte d'élastomère pseudo-vivant vers un malaxeur autonettoyant avec phase gaz 11. Le débit transféré par la pompe à engrenage 10 est égal à la somme des débits injectés dans le réacteur 1. The gear pump 10 transfers the pseudo-living elastomer paste to a self-cleaning mixer with gas phase 11. The flow rate transferred by the gear pump 10 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1.
Le malaxeur autonettoyant est un malaxeur-réacteur à double bras de volume total 39 litres avec un dispositif de décharge constitué d'une bi-vis de vidange et d'une pompe à engrenage 16. L'écoulement dans ce malaxeur-réacteur à double bras peut s'apparenter à un écoulement piston.  The self-cleaning kneader is a 39 liters total volume double-arm kneader-mixer with a dump twin-screw discharge device and a gear pump 16. Flow in this double-arm kneader-mixer can be likened to a piston flow.
La température de la double enveloppe est maintenue à 68°C.  The temperature of the jacket is maintained at 68 ° C.
Le temps de séjour moyen tO de la réaction du fonctionnalisant avec la solution de polymère pseudo-vivant dans le malaxeur autonettoyant 11 est de 37 minutes.  The average residence time of the functionalization reaction with the pseudo-living polymer solution in the self-cleaning mixer 11 is 37 minutes.
Le GMDE est injecté avec un débit de 0.456 1/h dans le malaxeur autonettoyant au même niveau que l'arrivée de la solution dans le malaxeur. La solution de GMDE est concentrée à 0. 47 mol/L. The GMDE is injected with a flow rate of 0.456 l / h in the self-cleaning mixer at the same level as the arrival of the solution in the mixer. The GMDE solution is concentrated at 0. 47 mol / L.
Le stoppeur flux 14 et l'antioxydant flux 15 utilisés sont l'acétyl acétone, avec un débit de 0.224 1/h à une concentration de 120 g/L, et la N-l,3-diméthylbutyl-N'-phényl- paraphénylènediamine, selon 0,5 pcm (pcm : parties en masse pour 100 parties en masse de monomère-isoprène). Ce stoppeur et cet antioxydant sont injectés en amont de la pompe à engrenage 16;  The flow stopper 14 and the antioxidant flux used are acetyl acetone, with a flow rate of 0.224 l / h at a concentration of 120 g / l, and N, 3-dimethylbutyl-N'-phenyl-para-phenylenediamine, according to 0.5 μcm (mw: parts by weight per 100 parts by weight of monomer-isoprene). This stopper and this antioxidant are injected upstream of the gear pump 16;
La pompe à engrenage 16 transfère la pâte d'élastomères vers le granulateur sous eau 17. Le débit transféré par la pompe à engrenage 16 est égal à la somme des débits injectés dans le réacteur 1 auquel s'ajoute les débits des flux de fonctionnalisant 12 de stoppeur 14 et d' antioxydant 15.  The gear pump 16 transfers the elastomer paste to the underwater granulator 17. The flow rate transferred by the gear pump 16 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1, to which is added the flow rates of the functionalizing streams. stopper 14 and antioxidant 15.
Le taux de fonctionnalisation obtenu est de 70%. The degree of functionalization obtained is 70%.
Exemple 2 Example 2
La polymérisation continue est mise en œuvre sur une ligne comprenant un réacteur avec phase gaz à double bras en Z de 150 litres total, muni d'un dispositif de décharge avec une vis de vidange et une pompe à engrenage et un malaxeur autonettoyant, lui aussi muni d'un dispositif de décharge avec une vis de vidange et une pompe à engrenage. Cette ligne en continu correspond à l'installation représentée à la figure 1. De l'isoprène et du pentane sont mélangés dans un mélangeur dynamique 4 prévu à cet effet en amont du réacteur de polymérisation 1. Le mélange obtenu est injecté sous la forme d'un flux entrant 3 directement dans le réacteur 1. The continuous polymerization is carried out on a line comprising a reactor with a double Z-arm gas phase of 150 liters total, equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump and a self-cleaning mixer, also provided with a discharge device with a drain screw and a gear pump. This continuous line corresponds to the installation shown in FIG. 1. Isoprene and pentane are mixed in a dynamic mixer 4 provided for this purpose upstream of the polymerization reactor 1. The mixture obtained is injected in the form of an incoming stream 3 directly into the reactor 1.
L'isoprène est injecté avec un débit de 7.52 kg/h selon un flux 5 dans le mélangeur 4. Isoprene is injected with a flow rate of 7.52 kg / h according to a flow 5 in the mixer 4.
Le pentane est injecté avec un débit de 12,01 kg/h selon un flux 6 dans le mélangeur 4, soit environ 37% massique de monomère dans le milieu réactionnel. Pentane is injected at a flow rate of 12.01 kg / h according to a flow 6 in the mixer 4, ie about 37% by weight of monomer in the reaction medium.
Un système catalytique de coordination est également injecté directement dans le réacteur 1 selon un flux 2. Le système catalytique est à base de tris-[bis-(2-éthylhexyl) phosphate] de néodyme, d'isoprène comme monomère de préformation, de TOA comme agent alkylant et de CDEA comme donneur d'halogène. Il a été préparé en suivant le mode de préparation décrit au paragraphe précédent, partie 2. A catalytic coordination system is also injected directly into the reactor 1 in a stream 2. The catalyst system is based on tris [bis- (2-ethylhexyl) phosphate] neodymium, isoprene as pre-forming monomer, TOA as an alkylating agent and CDEA as a halogen donor. It has been prepared following the method of preparation described in the previous paragraph, Part 2.
Le système catalytique présente les rapports molaires suivants par rapport au néodyme:  The catalytic system has the following molar ratios with respect to neodymium:
Nd/ isoprène/ TOA/ CDEA = 1 / 30 / 8 / 2,8  Nd / isoprene / TOA / CDEA = 1/30/8 / 2.8
La quantité de néodyme est de Πθμιηοΐεβ pour 100g d'isoprène à polymériser. La concentration molaire en néodyme dans le catalyseur est de 0.02 mol/L. The amount of neodymium is Πθμιηοΐεβ per 100g of isoprene to be polymerized. The molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
Du TiBa, est également injecté directement dans le réacteur -1 selon un flux distinct et indépendant 7 à titre de composé alkylaluminium supplémentaire. La quantité de TiBa injectée est de 2200 μmoles/100g d'isoprène à polymériser. La concentration molaire de la solution TiBa est de 0.294 mol/L. TiBa is also injected directly into reactor 1 in a separate and independent stream 7 as an additional alkylaluminum compound. The amount of TiBa injected is 2200 μmol / 100 g of isoprene to be polymerized. The molar concentration of the TiBa solution is 0.294 mol / L.
La pression de la phase gaz est régulée à 0.16 barg, les vapeurs sont condensées dans un condenseur externe 8 et renvoyé dans le réacteur de polymérisation 1 à double bras en Z. The pressure of the gas phase is regulated at 0.16 barg, the vapors are condensed in an external condenser 8 and returned to the polymerization reactor 1 with a double Z-arm.
La température de la double enveloppe est maintenue à 21°C. The temperature of the jacket is maintained at 21 ° C.
Le temps de séjour moyen t0 de la réaction est de 80 minutes. The mean residence time t 0 of the reaction is 80 minutes.
La vis de décharge permet de transférer le produit du réacteur 1 à une pompe à engrenage 10. Aucun phénomène d'expansion n'est observé. The discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10. No expansion phenomenon is observed.
La conversion mesurée sur un échantillon prélevé, en limite du premier tiers du volume du réacteur est de 92%. La mesure de conversion a été établie à partir d'une mesure par CPG de l'isoprène dans l'échantillon prélevé. L'isoprène résiduel, dans l'échantillon prélevé, a été dosé à 2.9% massique. The conversion measured on a sample taken at the limit of the first third of the reactor volume is 92%. The conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken. Residual isoprene, in the sample taken, was assayed at 2.9% by mass.
Les écoulements sont caractérisés par la distribution de temps de séjour donnée par la figure 2. The flows are characterized by the residence time distribution given in FIG.
Les points expérimentaux permettant d'établir cette distribution de temps de séjour ont été obtenus en mesurant par Chromatographie Phase Gaz les évolutions de concentration d'un traceur suite à une injection très rapide selon un mode d'introduction par impulsion d'un produit chimiquement inerte selon le principe décrit dans le livre Jacques Villermaux, Génie de la réaction chimique : conception et fonctionnement des réacteurs. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 à 172. Les points expérimentaux sont issus de prélèvements effectués dans le flux 9 de la figure 1 en sortie du réacteur 1, à l'extrémité de la vis de décharge. The experimental points allowing to establish this distribution of residence time were obtained by measuring by Gas Chromatography the evolutions of concentration of a tracer following a very fast injection according to a mode of impulse introduction of a chemically inert product. according to the principle described in the book Jacques Villermaux, Chemical reaction engineering: design and operation of reactors. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 to 172. The experimental points are taken from samples taken in the stream 9 of Figure 1 at the outlet of the reactor 1, at the end of the discharge screw.
La modélisation de ces points expérimentaux par une loi gamma a permis de déterminer la variance de la fonction E de distribution de temps de séjour. The modeling of these experimental points by a gamma law made it possible to determine the variance of the residence time distribution function E.
La loi gamma pour modéliser la fonction E de distribution de temps de séjour est la suivante :  The gamma law for modeling the residence time distribution function E is as follows:
- t  - t
T(k)t0 k Avec: T (k) t 0 k With:
r(k) : fonction gamma de k ; r (k): gamma function of k;
k : 1,22 ; k: 1.22;
t0 : temps de séjour moyen, soit 80 minutes ; t 0 : average residence time, ie 80 minutes;
t : temps de séjour ; La variance de cette fonction de distribution de temps de séjour est égal à k* t On en déduit l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour qui est égal à t: residence time; The variance of this residence time distribution function is equal to k * t We deduce the standard deviation of the residence time distribution function which is equal to
88,4, ce qui est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3, soit88.4, which is greater than the average residence time divided by 2Λ / 3,
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000038_0001
23.1. La vis de décharge permet de transférer le produit du réacteur 1 à une pompe à engrenage 10.  23.1. The discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
La pompe à engrenage 10 transfère la pâte d'élastomère pseudo-vivant vers un malaxeur autonettoyant avec phase gaz 11. Le débit transféré par la pompe à engrenage 10 est égal à la somme des débits injectés dans le réacteur 1. The gear pump 10 transfers the pseudo-living elastomer paste to a self-cleaning mixer with gas phase 11. The flow rate transferred by the gear pump 10 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1.
Le malaxeur autonettoyant est un malaxeur-réacteur à double bras de volume total 39 litres avec un dispositif de décharge constitué d'une bi-vis de vidange et d'une pompe à engrenage 16. L'écoulement dans ce malaxeur-réacteur à double bras peut s'apparenter à un écoulement piston.  The self-cleaning kneader is a 39 liters total volume double-arm kneader-mixer with a dump twin-screw discharge device and a gear pump 16. Flow in this double-arm kneader-mixer can be likened to a piston flow.
La température de la double enveloppe est maintenue à 68°C.  The temperature of the jacket is maintained at 68 ° C.
Le temps de séjour moyen tO de la réaction du fonctionnalisant avec la solution de polymère pseudo-vivant dans le malaxeur autonettoyant 11 est de 37 minutes.  The average residence time of the functionalization reaction with the pseudo-living polymer solution in the self-cleaning mixer 11 is 37 minutes.
Le GMDE est injecté avec un débit de 0824 1/h dans le malaxeur autonettoyant au même niveau que l'arrivée de la solution dans le malaxeur. La solution de GMDE est concentrée à 0. 45 mol/L. The GMDE is injected with a flow rate of 0824 1 / h into the self-cleaning mixer at the same level as the arrival of the solution in the mixer. The GMDE solution is concentrated at 0. 45 mol / L.
Le stoppeur flux 14 et l'antioxydant flux 15 utilisés sont l'acétyl acétone, avec un débit de 0.387 1/h à une concentration de 120 g/L, et la N-l,3-diméthylbutyl-N'-phényl- paraphénylènediamine, selon 0,5 pcm (pcm : parties en masse pour 100 parties en masse de monomère-isoprène). Ce stoppeur et cet antioxydant sont injectés en amont de la pompe à engrenage 6.  The flow stopper 14 and the flow antioxidant used are acetyl acetone, with a flow rate of 0.387 l / h at a concentration of 120 g / l, and N, 3-dimethylbutyl-N'-phenyl-para-phenylenediamine, according to 0.5 μcm (mw: parts by weight per 100 parts by weight of monomer-isoprene). This stopper and this antioxidant are injected upstream of the gear pump 6.
La pompe à engrenage 16 transfère la pâte d'élastomères vers le granulateur sous eau 17. Le débit transféré par la pompe à engrenage 16 est égal à la somme des débits injectés dans le réacteur 1 auquel s'ajoute les débits des flux de fonctionnalisant 12 de stoppeur 14 et d' antioxydant 15.  The gear pump 16 transfers the elastomer paste to the underwater granulator 17. The flow rate transferred by the gear pump 16 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1, to which is added the flow rates of the functionalizing streams. stopper 14 and antioxidant 15.
Le taux de fonctionnalisation obtenu est de 100%. The degree of functionalization obtained is 100%.
Exemple 3 Example 3
La polymérisation continue est mise en œuvre sur une ligne comprenant un réacteur avec phase gaz à double bras en Z de 150 litres total, muni d'un dispositif de décharge avec une vis de vidange et une pompe à engrenage et un malaxeur autonettoyant, lui aussi muni d'un dispositif de décharge avec une vis de vidange et une pompe à engrenage. Cette ligne en continu correspond à l'installation représentée à la figure 1. De l'isoprène et du pentane sont mélangés dans un mélangeur dynamique 4 prévu à cet effet en amont du réacteur de polymérisation 1. Le mélange obtenu est injecté sous la forme d'un flux entrant 3 directement dans le réacteur 1. The continuous polymerization is carried out on a line comprising a reactor with a double Z-arm gas phase of 150 liters total, equipped with a discharge device with a drain screw and a gear pump and a self-cleaning mixer, also provided with a discharge device with a drain screw and a gear pump. This continuous line corresponds to the installation shown in FIG. 1. Isoprene and pentane are mixed in a dynamic mixer 4 provided for this purpose upstream of the polymerization reactor 1. The mixture obtained is injected in the form of an incoming stream 3 directly into the reactor 1.
L'isoprène est injecté avec un débit de 7.52 kg/h selon un flux 5 dans le mélangeur 4. Isoprene is injected with a flow rate of 7.52 kg / h according to a flow 5 in the mixer 4.
Le pentane est injecté avec un débit de 12,26 kg/h selon un flux 6 dans le mélangeur 4, soit environ 37% massique de monomère dans le milieu réactionnel. Pentane is injected with a flow rate of 12.26 kg / h according to a flow 6 in the mixer 4, ie about 37% by weight of monomer in the reaction medium.
Un système catalytique de coordination est également injecté directement dans le réacteur 1 selon un flux 2. Le système catalytique est à base de tris-[bis-(2-éthylhexyl) phosphate] de néodyme, de butadiène comme monomère de préformation, de HDiBa comme agent alkylant et de CDEA comme donneur d'halogène. Il a été préparé en suivant le mode de préparation décrit au paragraphe précédent, partie 1. A catalytic coordination system is also injected directly into the reactor 1 in a stream 2. The catalytic system is based on tris [(2-ethylhexyl) phosphate] neodymium, butadiene as pre-forming monomer, HDiBa as alkylating agent and CDEA as a halogen donor. It has been prepared following the method of preparation described in the preceding paragraph, Part 1.
Le système catalytique présente les rapports molaires suivants par rapport au néodyme:  The catalytic system has the following molar ratios with respect to neodymium:
Nd/ butadiène/ HDiBa/ CDEA = 1 / 30 / 1,8 / 2,6  Nd / butadiene / HDiBa / CDEA = 1/30 / 1.8 / 2.6
La quantité de néodyme est de Πθμιηοΐεβ pour 100g d'isoprène à polymériser. La concentration molaire en néodyme dans le catalyseur est de 0.02 mol/L. The amount of neodymium is Πθμιηοΐεβ per 100g of isoprene to be polymerized. The molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
Aucun composé alkylaluminium supplémentaire n'est injecté. No additional alkylaluminium compound is injected.
La pression de la phase gaz est régulée à 0.16 barg, les vapeurs sont condensées dans un condenseur externe 8 et renvoyé dans le réacteur de polymérisation 1 à double bras en Z. The pressure of the gas phase is regulated at 0.16 barg, the vapors are condensed in an external condenser 8 and returned to the polymerization reactor 1 with a double Z-arm.
La température de la double enveloppe est maintenue à 35°C. The temperature of the jacket is maintained at 35 ° C.
Le temps de séjour moyen t0 de la réaction est de 80 minutes. The mean residence time t 0 of the reaction is 80 minutes.
La vis de décharge permet de transférer le produit du réacteur 1 à une pompe à engrenage 10.  The discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
Aucun phénomène d'expansion n'est observé. La conversion mesurée sur un échantillon prélevé, en limite du premier tiers du volume du réacteur est de 91%. La mesure de conversion a été établie à partir d'une mesure par CPG de l'isoprène dans l'échantillon prélevé. L'isoprène résiduel, dans l'échantillon prélevé, a été dosé à 3.4% massique. No expansion phenomenon is observed. The conversion measured on a sample taken at the limit of the first third of the reactor volume is 91%. The conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken. Residual isoprene in the sample taken was assayed at 3.4% by mass.
Les écoulements sont caractérisés par la distribution de temps de séjour donnée par la figure 2. The flows are characterized by the residence time distribution given in FIG.
Les points expérimentaux permettant d'établir cette distribution de temps de séjour ont été obtenus en mesurant par Chromatographie Phase Gaz les évolutions de concentration d'un traceur suite à une injection très rapide selon un mode d'introduction par impulsion d'un produit chimiquement inerte selon le principe décrit dans le livre Jacques Villermaux, Génie de la réaction chimique : conception et fonctionnement des réacteurs. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 à 172. Les points expérimentaux sont issus de prélèvements effectués dans le flux 9 de la figure 1 en sortie du réacteur 1, à l'extrémité de la vis de décharge.  The experimental points allowing to establish this distribution of residence time were obtained by measuring by Gas Chromatography the evolutions of concentration of a tracer following a very fast injection according to a mode of impulse introduction of a chemically inert product. according to the principle described in the book Jacques Villermaux, Chemical reaction engineering: design and operation of reactors. Editors. 1993, TEC & DOC - LAVOISIER, Page 170 to 172. The experimental points are taken from samples taken in the stream 9 of Figure 1 at the outlet of the reactor 1, at the end of the discharge screw.
La modélisation de ces points expérimentaux par une loi gamma a permis de déterminer la variance de la fonction E de distribution de temps de séjour. The modeling of these experimental points by a gamma law made it possible to determine the variance of the residence time distribution function E.
La loi gamma pour modéliser la fonction E de distribution de temps de séjour est la suivante :  The gamma law for modeling the residence time distribution function E is as follows:
- t  - t
E= E =
Y(k)tn k Y (k) t n k
Avec: With:
r(k) : fonction gamma de k ; r (k): gamma function of k;
k : 1,22 ; k: 1.22;
to : temps de séjour moyen, soit 80 minutes ; to: average residence time, 80 minutes;
t : temps de séjour ; t: residence time;
La variance de cette fonction de distribution de temps de séjour est égal à k* t0 2 The variance of this residence time distribution function is equal to k * t 0 2
On en déduit l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour qui est égal t 80 We deduce the standard deviation of the residence time distribution function which is equal to 80
88,4, ce qui est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3, soit J~ = 23.1. La vis de décharge permet de transférer le produit du réacteur 1 à une pompe à engrenage 10. 88.4, which is greater than the average residence time divided by 2Λ / 3, ie J ~ = 23.1. The discharge screw makes it possible to transfer the product of the reactor 1 to a gear pump 10.
La pompe à engrenage 10 transfère la pâte d'élastomère pseudo-vivant vers un malaxeur autonettoyant avec phase gaz 11. Le débit transféré par la pompe à engrenage 10 est égal à la somme des débits injectés dans le réacteur 1.  The gear pump 10 transfers the pseudo-living elastomer paste to a self-cleaning mixer with gas phase 11. The flow rate transferred by the gear pump 10 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1.
Le malaxeur autonettoyant est un malaxeur-réacteur à double bras de volume total 39 litres avec un dispositif de décharge constitué d'une bi-vis de vidange et d'une pompe à engrenage 16. L'écoulement dans ce malaxeur-réacteur à double bras peut s'apparenter à un écoulement piston.  The self-cleaning kneader is a 39 liters total volume double-arm kneader-mixer with a dump twin-screw discharge device and a gear pump 16. Flow in this double-arm kneader-mixer can be likened to a piston flow.
La température de la double enveloppe est maintenue à 68°C. The temperature of the jacket is maintained at 68 ° C.
Le temps de séjour moyen tO de la réaction du fonctionnalisant avec la solution de polymère pseudo-vivant dans le malaxeur autonettoyant 11 est de 37 minutes.  The average residence time of the functionalization reaction with the pseudo-living polymer solution in the self-cleaning mixer 11 is 37 minutes.
Le GMDE est injecté avec un débit de 0.172 1/h dans le malaxeur autonettoyant au même niveau que l'arrivée de la solution dans le malaxeur. La solution de GMDE est concentrée à 0. 45 mol/L. The GMDE is injected with a flow rate of 0.172 l / h into the self-cleaning mixer at the same level as the arrival of the solution in the mixer. The GMDE solution is concentrated at 0. 45 mol / L.
Le stoppeur flux 14 et l'antioxydant flux 15 utilisés sont l'acétyl acétone, avec un débit de 0.321 1/h à une concentration de 26 g/L, et la N-l,3-diméthylbutyl-N'-phényl- paraphénylènediamine, selon 0,5 pcm (pcm : parties en masse pour 100 parties en masse de monomère-isoprène). Ce stoppeur et cet antioxydant sont injectés en amont de la pompe à engrenage 16.  The flow stopper 14 and the antioxidant flux used are acetyl acetone, with a flow rate of 0.321 l / h at a concentration of 26 g / l, and N, 3-dimethylbutyl-N'-phenyl-para-phenylenediamine, according to 0.5 μcm (mw: parts by weight per 100 parts by weight of monomer-isoprene). This stopper and this antioxidant are injected upstream of the gear pump 16.
La pompe à engrenage 16 transfère la pâte d'élastomères vers le granulateur sous eau 17. Le débit transféré par la pompe à engrenage 16 est égal à la somme des débits injectés dans le réacteur 1 auquel s'ajoute les débits des flux de fonctionnalisant 12, de stoppeur 14 et d' antioxydant 15.  The gear pump 16 transfers the elastomer paste to the underwater granulator 17. The flow rate transferred by the gear pump 16 is equal to the sum of the flow rates injected into the reactor 1, to which is added the flow rates of the functionalizing streams. , stopper 14 and antioxidant 15.
Le taux de fonctionnalisation obtenu est de 75%. The degree of functionalization obtained is 75%.
Témoin Witness
Un polyisoprène non fonctionnel a été synthétisé selon la méthode décrite à l'exemple 1 utilisant un système catalytique présentant les rapports molaires suivants par rapport au néodyme: Nd/ isoprène/ TOA/ CDEA = 1 / 30 / 8 / 2,8, à la différence près qu'aucun agent de fonctionnalisation n'a été introduit dans le malaxeur 11. La quantité de néodyme est de 100 μηιοΐεβ pour 100g d'isoprène à polymériser. La concentration molaire en néodyme dans le catalyseur est de 0.02 mol/L. A non-functional polyisoprene was synthesized according to the method described in Example 1 using a catalytic system having the following molar ratios with respect to neodymium: Nd / isoprene / TOA / CDEA = 1/30/8 / 2.8, at the except that no functionalising agent has been introduced into the mixer 11. The amount of neodymium is 100 μηιοΐεβ per 100g of isoprene to be polymerized. The molar concentration of neodymium in the catalyst is 0.02 mol / l.
Du TiBa, est également injecté directement dans le réacteur 1 selon un flux distinct et indépendant 7, à titre de composé alkylaluminium supplémentaire. La quantité de TiBa injectée est de 900 μmoles/100g d'isoprène. La concentration molaire de la solution TiBa est de 0.1 mol/L . TiBa is also injected directly into the reactor 1 in a separate and independent stream 7 as an additional alkylaluminium compound. The amount of TiBa injected is 900 μmol / 100 g of isoprene. The molar concentration of the TiBa solution is 0.1 mol / L.
Pour toutes les polymérisations précédentes, la conversion mesurée sur un échantillon prélevé dans le flux 9 en amont de la pompe à engrenage 10 est de 99% à 80 min de temps de réaction globale. La mesure de conversion a été établie à partir d'une mesure par CPG de l'isoprène dans l'échantillon prélevé. For all previous polymerizations, the conversion measured on a sample taken from the stream 9 upstream of the gear pump 10 is 99% at 80 min of overall reaction time. The conversion measure was derived from a GPC measurement of isoprene in the sample taken.
Les tableaux 1 et 2 présentent les essais de polymérisation réalisés avec les deux types de système catalytique et les polyisoprènes fonctionnels associés. Tables 1 and 2 show the polymerization tests carried out with the two types of catalytic system and the associated functional polyisoprenes.
Tableau 1 : Table 1:
Témoin  Witness
Formule catalytique Nd/lsop/TOA CDEA Catalytic formula Nd / lsop / TOA CDEA
Stoechiométrie 1/30/8/2.8 Stoichiometry 1/30/8 / 2.8
Concentration Nd (μητΐϋΐτι) 100 Concentration Nd (μητΐϋΐτι) 100
Agent transfert TiBA TiBA transfer agent
Concentration agent tranfert (μητΐϋΐτι) 900  Tranferant concentration (μητΐϋΐτι) 900
Pression phase gaz réacteur (Barg) 0,50 Reactor gas phase pressure (Barg) 0.50
Mn/lp (g. mol"1/-) 428500/2.25 Mn / lp (g, mol "1 / -) 428500 / 2.25
Cis (%) 95.1 Cits (%) 95.1
Tableau 2 : Table 2:
Exemples  Examples
1 2 3  1 2 3
Formule catalytique Nd/lsop/TOA/CDEA Nd/lsop/TOA/CDEA Nd/Bd/HDiBA/CDEA Nd / Isop / TOA / CDEA Nd / Isop / TOA / CDEA Nd / Bd / HDiBA / CDEA Catalytic Formula
Stoechiométrie 1/30/8/2.8 1/30/8/2.8 1/30/1.8/2.6Stoichiometry 1/30/8 / 2.8 1/30/8 / 2.8 1/30 / 1.8 / 2.6
Concentration Nd (μιηοιη) 150 170 170 Concentration Nd (μιηοιη) 150 170 170
Agent transfert TiBA TiBA - TiBA transfer agent TiBA -
Concentration agent tranfert (μιηαη) 680 2200 0 Tranfer concentration (μιηαη) 680 2200 0
Pression phase gaz réacteur (Barg) 0,50 0,16 0,16 Pressure gas phase reactor (Barg) 0.50 0.16 0.16
GMDE/AI total 1.2 1.2 1.2 GMDE / AI total 1.2 1.2 1.2
Mn/lp (g.mol"1/-) 440000/2.28 436200/2.46 439000/2.36Mn / lp (g.mol "1 / -) 440000 / 2.28 436200 / 2.46 439000 / 2.36
CH2-SÎ/PI RMN 1 H (méq/Kg) 1.6 2.3 1.7 CH2-Si / PI 1 H NMR (meq / Kg) 1.6 2.3 1.7
% moyen chaînes fonctionnalisées (%) 70 100 75  % average functionalized chains (%) 70 100 75
Cis (%) 95.7 97.7 98.1 Cits (%) 95.7 97.7 98.1
Le pourcentage moyen de chaînes fonctionnalisées (en %) est obtenu par la formule : The average percentage of functionalized chains (in%) is obtained by the formula:
(CH2-Si/PI)*Mn* 1.10"4 avec CH2-Si/PI en méq/Kg et Mn en g.mol" 1. (CH 2 -Si / PI) * Mn * 1.10 "4 with CH 2 -Si / PI in meq / kg and Mn in g.mol " 1 .
Ce procédé de synthèse de polyisoprène selon l'invention, en milieu très concentré et en continu, permet d'atteindre un taux élevé de conversion de 99%, dont au moins 91 > en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation 1. En outre, l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour dans le réacteur de polymérisation est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3. Le taux de fonctionnalisation moyen (ou pourcentage moyen de chaînes fonctionnalisées) est par ailleurs élevé puisqu'il varie de 70% à 100% de chaînes fonctionnalisées. Ce procédé est parfaitement flexible et adaptable à une production industrielle économiquement intéressante du fait de la quantité réduite de solvant utilisé tout en assurant une productivité accrue avec un taux de conversion élevé. This method of synthesizing polyisoprene according to the invention, in a very concentrated and continuous medium, makes it possible to achieve a high conversion rate of 99%, of which at least 91% in the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor 1 In addition, the standard deviation of the residence time distribution function in the polymerization reactor is greater than the average residence time divided by 2Λ / 3. The average functionalization rate (or average percentage of functionalized chains) is also high since it varies from 70% to 100% of functionalized chains. This process is perfectly flexible and adaptable to economically attractive industrial production due to the reduced amount of solvent used while ensuring increased productivity with a high conversion rate.
Evaluation des polyisoprènes préparés en composition de caoutchouc Evaluation of polyisoprenes prepared in rubber composition
1-Fabrication des compositions de caoutchouc : On introduit successivement, dans un mélangeur interne usuel, tous les constituants de base nécessaires (élastomère diénique, charges renforçantes et agent de couplage, plastifiants, autres additifs), à l'exception du système de réticulation. On conduit alors un travail thermomécanique (phase non-productive) en une étape, qui dure au total environ 3 à 4 min, jusqu'à atteindre une température maximale de « tombée » de 165°C. On récupère le mélange ainsi obtenu et on le refroidit. 1-Manufacture of Rubber Compositions: All the necessary basic constituents (diene elastomer, reinforcing fillers and coupling agent, plasticizers, other additives), with the exception of the crosslinking system, are successively introduced into a usual internal mixer. Thermomechanical work (non-productive phase) is then carried out in one step, which lasts a total of about 3 to 4 minutes, until a maximum temperature of "fall" of 165 ° C is reached. The mixture thus obtained is recovered and cooled.
Après refroidissement du mélange ainsi obtenu, on incorpore alors dans un mélangeur externe (homo-fmisseur) maintenu à basse température, le système de réticulation composé du soufre et du sulfénamide (CBS). L'ensemble est alors mélangé (phase productive) pendant quelques minutes (une dizaine de minutes environ).  After cooling the mixture thus obtained, the crosslinking system composed of sulfur and sulfenamide (CBS) is then incorporated in an external mixer (homo-fender) maintained at a low temperature. The whole is then mixed (productive phase) for a few minutes (about ten minutes).
La composition finale ainsi obtenue est ensuite calandrée sous la forme d'une feuille ou d'une plaque pour une caractérisation au laboratoire. The final composition thus obtained is then calendered in the form of a sheet or a plate for a characterization in the laboratory.
2- Mesures et tests : 2- Measurements and tests:
Les compositions de caoutchouc sont caractérisées après cuisson comme indiqué ci- après. The rubber compositions are characterized after curing as indicated below.
Les propriétés dynamiques sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, lors d'un balayage en température, sous une contrainte fixe de 0,7 MPa, on enregistre la valeur de tan δ observée à - 10°C (soit tan(ô)-10°C). On soumet également le même échantillon, à la température de 40°C ou 60°C, à un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 50% (cycle aller), puis de 50%> à 1% (cycle retour) : pour le cycle retour, on enregistre la valeur maximale du facteur de perte, notée tan(ô)max. La non linéarité notée AG* est la différence de module de cisaillement entre 0,1% à 50% de déformation en MPa. On rappelle que, de manière bien connue de l'homme du métier, la valeur de tan(ô)max (selon un balayage "en déformation", à température donnée) est représentative de l'hystérèse et de la résistance au roulement (plus tan(ô)max est faible, plus basse est l'hystérèse et donc la résistance au roulement) tandis que la valeur de tan(ô)-10°C (selon un balayage "en température", à déformation donnée) est représentative du potentiel d'adhérence sur sol mouillé (plus tan(ô)-10°C est élevée, meilleure est l'adhérence). Dynamic properties are measured on a viscoanalyzer (Metravib VA4000) according to ASTM D 5992-96. The response of a sample of vulcanized composition (cylindrical specimen 4 mm in thickness and 400 mm 2 in section) is recorded, subjected to a sinusoidal stress in alternating simple shear, at the frequency of 10 Hz, during a sweeping in temperature, under a fixed stress of 0.7 MPa, the value of tan δ observed at -10 ° C (ie tan (δ) -10 ° C) is recorded. The same sample is also subjected, at a temperature of 40 ° C. or 60 ° C., to a strain amplitude sweep of 0.1% to 50% (forward cycle) and then to 50%> to 1% (return cycle). ): for the return cycle, the maximum value of the loss factor is recorded, denoted tan (ô) max. The non-linearity denoted AG * is the difference in shear modulus between 0.1% to 50% deformation in MPa. It will be recalled that, in a manner well known to those skilled in the art, the value of tan (δ) max (according to a "deformation" sweep at a given temperature) is representative of hysteresis and rolling resistance (plus tan (δ) max is low, hysteresis and thus rolling resistance are lower) while the value of tan (δ) -10 ° C (according to a "temperature" sweep, with a given deformation) is representative of the Wet adhesion potential (more tan (δ) -10 ° C is higher, better adhesion).
3 - Résultats Les compositions et leurs propriétés sont reportées dans les tableaux 3 et 4 ci-dessous. 3 - Results The compositions and their properties are reported in Tables 3 and 4 below.
Tableau 3 Table 3
Composition Composition
A B C  A B C
Exemple 1 100  Example 1 100
Exemple 2 100  Example 2 100
Témoin 100  Witness 100
N234 6 6 6  N234 6 6 6
Silice Zeosil 1165MP Rhodia 80 80 80  Zeosil Silica 1165MP Rhodia 80 80 80
Agent de couplage TESPT (Si69 Degussa) 6.4 6.4 6.4  Coupling agent TESPT (Si69 Degussa) 6.4 6.4 6.4
PLASTIFIANT A 10 10 10  PLASTICIZING A 10 10 10
PLASTIFIANT B 25 25 25  PLASTICIZER B 25 25 25
Cire ozone C32ST 1.5 1.5 1.5  Ozone wax C32ST 1.5 1.5 1.5
Agent antiozone (6PPD) 1.9 1.9 1.9  Antiozone Agent (6PPD) 1.9 1.9 1.9
Diphénylguanidine (DPG) 1 .5 1.5 1.5  Diphenylguanidine (DPG) 1 .5 1.5 1.5
ZnO 2 2 2  ZnO 2 2 2
Acide stéarique 2 2 2  Stearic acid 2 2 2
Soufre 1.2 1.2 1.2  Sulfur 1.2 1.2 1.2
CBS 1.8 1.8 1.8  CBS 1.8 1.8 1.8
Plastifiant A : Huile TDAE Plasticizer A: TDAE Oil
Plastifiant B : résine polylimonène : "Dercolyte L120" de la société DRT Tableau 4 Plasticizer B: polylimonene resin: "Dercolyte L120" from DRT Table 4
Composition Composition
A B C tan(5)max (40°C 10Hz) 0.261 0.249 0.293  A B C tan (5) max (40 ° C 10Hz) 0.261 0.249 0.293
DG* (40°C 10Hz) 3.44 3.04 4.17  DG * (40 ° C 10Hz) 3.44 3.04 4.17
tan(ô)-10°C (0.7 MPa 10Hz) 0.71 0.7 0.72 tan (δ) -10 ° C (0.7 MPa 10Hz) 0.71 0.7 0.72
Les propriétés à l'état vulcanisé des compositions montrent que les compositions conformes à l'invention (compositions A et B) possèdent des propriétés d'hystérèse ainsi que des propriétés de renforcement et de tenue à la rupture très fortement améliorées par rapport à celles de la composition de référence mettant en œuvre un IR non fonctionnalisé (composition C), ce qui est très favorable pour obtenir un pneumatique possédant une résistance au roulement réduite lorsque la composition conforme à l'invention est utilisée soit à titre de bande de roulement, soit en tant que sous-couche de bande de roulement ou encore en tant que gomme de flanc. The properties in the vulcanized state of the compositions show that the compositions according to the invention (compositions A and B) have hysteresis properties as well as properties of reinforcement and breaking strength which are greatly improved compared to those of the reference composition implementing a nonfunctionalized IR (composition C), which is very favorable for obtaining a tire having a reduced rolling resistance when the composition according to the invention is used either as a tread, or as a tread underlayer or as a sidewall rubber.
Lorsque la composition conforme à l'invention est utilisée à titre de bande de roulement, la performance adhérence sur sol mouillée est en outre conservée (valeurs de tan(ô)-10°C proches). When the composition according to the invention is used as tread, wet grip performance is further maintained (values of tan (δ) -10 ° C close).
ANNEXE 1 ANNEX 1
La viscosité inhérente est déterminée par la mesure du temps d'écoulement (t) de la solution de polymère et du temps d'écoulement du toluène (t0), dans un tube capillaire. Dans un tube Ubbelhode (diamètre du capillaire 0.46 mm, capacité 18 à 22 ml), placé dans un bain thermostaté à 25 ± 0, 1 °C, le temps d'écoulement du toluène et celui de la solution polymère (Q à 0,1 g/dl sont mesurés. The inherent viscosity is determined by measuring the flow time (t) of the polymer solution and the toluene flow time (t 0 ) in a capillary tube. In a tube Ubbelhode (diameter of capillary 0.46 mm, capacity 18 to 22 ml), placed in a bath thermostated at 25 ± 0.1 ° C, the flow time of toluene and that of the polymer solution (Q to 0, 1 g / dl are measured.
La viscosit inhérente est obtenue par la relation suivante :
Figure imgf000047_0001
The inherent viscosity is obtained by the following relation:
Figure imgf000047_0001
avec :  with:
C : concentration de la solution toluénique de polymère en g/dl ;  C: concentration of the toluene solution of polymer in g / dl;
t : temps d'écoulement de la solution toluénique de polymère en secondes ; to : temps d'écoulement du toluène en secondes ; t: flow time of the toluene solution of polymer in seconds; to: toluene flow time in seconds;
inh : viscosité inhérente exprimée en dl/g.  inh: inherent viscosity expressed in dl / g.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de synthèse en continu d'un élastomère diénique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes simultanées suivantes, Process for the continuous synthesis of a diene elastomer, characterized in that it comprises the following simultaneous stages,
liées à la polymérisation:  related to polymerization:
a) introduire en continu dans un réacteur de polymérisation doté d'une phase gaz et équipé d'au moins un mobile d'agitation et d'un dispositif de décharge, au moins  a) continuously introducing into a polymerization reactor equipped with a gas phase and equipped with at least one stirring device and a discharge device, at least one
i. un système catalytique de coordination,  i. a catalytic system of coordination,
ii. au moins un monomère diène conjugué à polymériser, et iii. de 0 % à 70% en masse d'un solvant organique, calculé par rapport à la masse totale monomère(s) et de solvant;  ii. at least one conjugated diene monomer to be polymerized, and iii. from 0% to 70% by weight of an organic solvent, calculated with respect to the total monomer (s) mass and solvent;
b) polymériser en continu le ou les monomère(s), en mettant en œuvre les moyens nécessaires pour atteindre un taux de conversion d'au moins 60% en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation;  b) continuously polymerizing the monomer (s), by implementing the means necessary to achieve a conversion of at least 60% at the limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor;
c) agiter le milieu de polymérisation par le mouvement continu d'au moins un mobile d'agitation autour d'un axe rotatif;  c) stirring the polymerization medium by the continuous movement of at least one stirring member around a rotary axis;
d) décharger en continu la pâte d' élastomère pseudo-vivant issue de la polymérisation;  d) continuously discharging the pseudo-living elastomer paste resulting from the polymerization;
l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour dans le réacteur de polymérisation étant supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2Λ/3, liées à la fonctionnalisation :  the standard deviation of the residence time distribution function in the polymerization reactor being greater than the average residence time divided by 2Λ / 3, related to functionalization:
e) acheminer en continu cette pâte vers un malaxeur disposant d'une phase gaz, d'un dispositif d'agitation à au moins un mobile d'agitation et d'un dispositif de décharge;  e) continuously feed this paste to a mixer having a gas phase, a stirring device to at least one stirring device and a discharge device;
f) introduire en continu dans le malaxeur un agent de fonctionnalisation répondant à la formule A-Ri-B avec A désignant un groupement susceptible de réagir sur l'extrémité réactive de l'élastomère pseudovivant, Ri désignant un atome ou un groupe d'atomes formant une liaison entre A et B, et B désignant une fonction susceptible de réagir avec une charge renforçante g) fonctionnaliser en continu l'élastomère pseudo-vivant par réaction avec l'agent de fonctionnalisation dans ledit malaxeur; f) continuously introducing into the kneader a functionalizing agent corresponding to the formula A-R 1 -B with A denoting a group capable of reacting on the reactive end of the pseudovivant elastomer, R 1 denoting an atom or a group of atoms forming a bond between A and B, and B denoting a function capable of reacting with a reinforcing filler g) continuously functionalizing the pseudo-living elastomer by reaction with the functionalization agent in said kneader;
h) décharger en continu la pâte élastomère fonctionnalisé issue de l'étape précédente;  h) continuously discharging the functionalized elastomer paste from the previous step;
i) récupérer l'élastomère diénique fonctionnalisé.  i) recovering the functionalized diene elastomer.
2 Procédé de synthèse en continu d'un élastomère diénique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le taux de conversion est d'au moins 80%, en limite du premier tiers du volume réactionnel du réacteur de polymérisation. Process for the continuous synthesis of a diene elastomer according to claim 1, characterized in that the conversion ratio is at least 80%, in limit of the first third of the reaction volume of the polymerization reactor.
3 Procédé de synthèse en continu d'un élastomère diénique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écart type de la fonction de distribution de temps de séjour au sein du réacteur de polymérisation est supérieur au temps de séjour moyen divisé par 2. Process for the continuous synthesis of a diene elastomer according to claim 1 or 2, characterized in that the standard deviation of the residence time distribution function within the polymerization reactor is greater than the average residence time divided by 2.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agitation du milieu de polymérisation s'effectue par le mouvement continu de deux mobiles d'agitation. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the stirring of the polymerization medium is carried out by the continuous movement of two stirring rods.
Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les mobiles d'agitation sont des pâles de type sigma, ou en Z. Process according to Claim 4, characterized in that the stirring machines are sigma-type or Z-shaped blades.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape h), la pâte d' élastomère déchargée est acheminée vers un granulateur destiné à couper ladite pâte d'élastomère. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that in step h) the discharged elastomer paste is conveyed to a granulator for cutting said elastomer paste.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le granulateur est un granulateur sous eau. 7. Method according to claim 6, characterized in that the granulator is a granulator under water.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'agitation du malaxeur balaye au moins 90% du volume du malaxeur, préférentiellement 95%, en assurant un auto-nettoyage. 8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixing device of the mixer sweeps at least 90% of the volume of the kneader, preferably 95%, ensuring self-cleaning.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la décharge de la pâte d'élastomère à l'étape d) et le cas échéant à l'étape h) s'effectue par l'action combinée d'au moins une vis de vidange et d'une pompe à engrenages qui constitue le dispositif de décharge. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the discharge of the elastomer paste in step d) and optionally in step h) is carried out by the combined action of at least a drain screw and a gear pump which constitutes the discharge device.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le groupement Ri est un radical divalent hydrocarboné, linéaire, ramifié ou cyclique, et peut contenir un ou plusieurs radicaux aromatiques, et/ou un ou plusieurs hétéroatomes, de préférence un radical hydrocarboné divalent aliphatique en Ci-Cis, saturé ou non, cyclique ou non, pouvant contenir un ou plusieurs radicaux aromatiques. 10. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the group R 1 is a divalent hydrocarbon radical, linear, branched or cyclic, and may contain one or more aromatic radicals, and / or one or more heteroatoms, preferably a divalent aliphatic hydrocarbon radical Ci-Cis, saturated or unsaturated, cyclic or not, which may contain one or more aromatic radicals.
1 1. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le groupement A susceptible de réagir sur l'extrémité réactive de l'élastomère pseudo-vivant est choisi parmi les époxydes, les glycidyloxy, les carbonyles, les aldéhydes, les cétones, les esters, les carbonates, les anhydrides, les isocyanates, les imines, les alcoxysilanes, les nitriles, les aziridines, les chlorures d'acyle, les azines, les halosilanes cycliques, les oximes, les urées, les méthacrylates, les hydrazones, les lactones, les thiolactones, les ester d'acide thiocarboxylique, les nitroso, les carbamates. 1. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the group A capable of reacting on the reactive end of the pseudo-living elastomer is chosen from epoxides, glycidyloxy, carbonyls and aldehydes. ketones, esters, carbonates, anhydrides, isocyanates, imines, alkoxysilanes, nitriles, aziridines, acyl chlorides, azines, cyclic halosilanes, oximes, ureas, methacrylates, hydrazones, lactones, thiolactones, thiocarboxylic acid esters, nitroso, carbamates.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction susceptible d'interagir avec une charge renforçante est un groupe fonctionnel comprenant une ou plusieurs fonctions choisies parmi une aminé primaire protégée ou non, secondaire protégée ou non ou tertiaire, une imine, une imide, une amide, un nitrile, un azo, un carbamate, un méthacrylate, un méthacrylamide, un hydroxyle, un carbonyle, un carboxyle, un époxy, un glycidyloxy, un thiol, un sulfure, un disulfure, un thiocarbonyle, un thioester, un sulfonyle, un silane, un silanol, un alcoxysilane, un di-alcoxysilane, un tri- alcoxysilane, un stannyle, un halogénure d'étain, un alkyle d'halogénure d'étain, un aryle d'halogénure d'étain, un polyéther, un hétérocycle azoté, un hétérocycle oxygéné, un hétérocycle soufré et un groupement aromatique substitué par les groupes précédemment cités. 12. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the function capable of interacting with a reinforcing filler is a functional group comprising one or more functions selected from a primary amine protected or not, secondary protected or not or tertiary , imine, imide, amide, nitrile, azo, carbamate, methacrylate, methacrylamide, hydroxyl, carbonyl, carboxyl, epoxy, glycidyloxy, thiol, sulfide, disulfide, thiocarbonyl, a thioester, a sulfonyl, a silane, a silanol, an alkoxysilane, a di-alkoxysilane, a alkoxysilane, stannyl, tin halide, tin halide alkyl, tin halide aryl, polyether, nitrogen heterocycle, oxygenated heterocycle, sulfur heterocycle and aromatic group substituted by previously mentioned groups.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système catalytique est à base d'au moins: 13. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the catalytic system is based on at least:
(i) un sel organique de terre rare, (i) an organic rare earth salt,
(ii) un agent alkylant, et, le cas échéant,  (ii) an alkylating agent and, where applicable,
(iii) un donneur d'halogène, et/ou  (iii) a halogen donor, and / or
(iv) un monomère diène de préformation,  (iv) a pre-forming diene monomer,
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l'étape a), on introduit en continu dans le réacteur de polymérisation, par un flux différent de celui du système catalytique, au moins un composé alkylaluminium de formule A1R3 ou HA1R2 dans lesquelles R représente un radical alkyle et H un atome d'hydrogène, qui est identique ou non à celui dudit système catalytique. 14. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that during step a), is introduced continuously into the polymerization reactor, with a flow different from that of the catalyst system, at least one alkyl aluminum compound of formula A1R 3 or HA1R 2 in which R represents an alkyl radical and H a hydrogen atom, which is identical or not to that of said catalytic system.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que préalablement à l'étape a), le composé alkylaluminium, le solvant et le monomère à polymériser sont mis en contact pour former un mélange qui est introduit dans le réacteur de polymérisation lors de l'étape a). 15. Process according to claim 14, characterized in that prior to step a), the alkylaluminium compound, the solvent and the monomer to be polymerized are brought into contact to form a mixture which is introduced into the polymerization reactor when the step a).
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le monomère diène à polymériser est choisi parmi le butadiène, l'isoprène ou leur mélange. 16. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the diene monomer to be polymerized is chosen from butadiene, isoprene or their mixture.
17. Installation pour la mise en œuvre d'un procédé selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend • un réacteur de polymérisation (1) doté d'une phase gaz et équipé d'au moins un mobile d'agitation et d'un dispositif de décharge, le réacteur (1) étant au moins muni : 17. Installation for the implementation of a method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises A polymerization reactor (1) equipped with a gas phase and equipped with at least one stirring device and a discharge device, the reactor (1) being at least provided with:
- de plusieurs entrées reliées respectivement à plusieurs sources d'alimentation dont au moins une source d'alimentation (2) en système catalytique, une source d'alimentation (5) en au moins un monomère et, le cas échéant, une source d'alimentation (6) en solvant hydrocarboné inerte, et several inputs respectively connected to a plurality of supply sources including at least one feed source (2) in a catalytic system, a supply source (5) in at least one monomer and, where appropriate, a source of supply (6) of inert hydrocarbon solvent, and
- d'une sortie adaptée pour évacuer dudit réacteur (1), en continu, la pâte d'élastomère pseudo-vivant en un flux sortant reliée par l'intermédiaire d'un dispositif de décharge vers un malaxeur de type autonettoyant (11)an outlet suitable for discharging from said reactor (1), continuously, the pseudo-living elastomer paste into an outgoing flow connected via a discharge device to a self-cleaning type mixer (11)
- d'un mobile d'agitation adapté aux viscosités élevées du milieu réactionnel, a stirring mechanism adapted to the high viscosities of the reaction medium,
- d'un dispositif de décharge constitué d'au moins une vis de vidange;  - A discharge device consisting of at least one emptying screw;
• un malaxeur (11), préférentiellement de type autonettoyant balayant au moins 90% du volume du malaxeur, à titre de réacteur de fonctionnalisation, au moins muni  A kneader (11), preferably of the self-cleaning type sweeping at least 90% of the volume of the kneader, as functionalization reactor, at least provided with
- d'une entrée reliée à une source d'alimentation en pâte d'élastomère pseudo-vivant (9) déchargé du réacteur de polymérisation (1), an inlet connected to a supply source of pseudo-living elastomer paste (9) discharged from the polymerization reactor (1),
- d'une entrée reliée à une source d'alimentation (12) en agent de fonctionnalisation, et an input connected to a power source (12) as functionalization agent, and
- d'une sortie adaptée pour évacuer dudit malaxeur (11), en continu, la pâte d'élastomère fonctionnalisé en un flux sortant (13) vers le dispositif (17) destiné à couper la pâte d'élastomère.  - An output adapted to discharge said mixer (11), continuously, the elastomer paste functionalized in a flow out (13) to the device (17) for cutting the elastomer paste.
18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que le réacteur de polymérisation (1) est un réacteur à double bras sigma ou en Z. 18. Installation according to claim 17, characterized in that the polymerization reactor (1) is a double-sigma or Z-shaped reactor.
19. Installation selon la revendication 17 ou 18, caractérisée en ce que le dispositif (17) destiné à couper la pâte d'élastomère fonctionnalisé déchargée du malaxeur (11) est un granulateur. 19. Installation according to claim 17 or 18, characterized in that the device (17) for cutting the functionalized elastomer paste discharged from the mixer (11) is a granulator.
20. Installation selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que le dispositif de décharge du réacteur de polymérisation (1) et/ou du malaxeur (1 1), est constitué d'au moins une vis de vidange à l'extrémité de laquelle est connecté une pompe à engrenages (10) et/ou (16). 20. Installation according to any one of claims 17 to 19, characterized in that the discharge device of the polymerization reactor (1) and / or the mixer (1 1) consists of at least one drain screw to the end of which is connected a gear pump (10) and / or (16).
21. Installation selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisée en ce qu'elle comporte une source d'alimentation (7) en un alkylaluminium directement relié au réacteur de polymérisation (1) ou relié au mélange des flux (6) et (5) en amont du réacteur de polymérisation à la condition que l'alimentation en système catalytique (2) se fasse indépendamment de ce mélange de flux . 21. Installation according to any one of claims 17 to 20, characterized in that it comprises a supply source (7) of an alkylaluminium directly connected to the polymerization reactor (1) or connected to the mixture of flows (6). and (5) upstream of the polymerization reactor provided that the supply of the catalyst system (2) is independent of this flow mixture.
22. Installation selon l'une quelconque des revendications 17 à 21 , caractérisée en ce qu'au moins l'un du réacteur (1) et du malaxeur (1 1) est pourvu d'une deuxième sortie vers un condenseur. 22. Installation according to any one of claims 17 to 21, characterized in that at least one of the reactor (1) and the mixer (1 1) is provided with a second outlet to a condenser.
23. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce qu'au moins l'un des condenseurs est pourvu d'une sortie pour ramener le condensât vers le réacteur (1). 23. Installation according to claim 22, characterized in that at least one of the condensers is provided with an outlet for returning the condensate to the reactor (1).
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