DE1292847B - Process for the production of 1,3-diene copolymers - Google Patents
Process for the production of 1,3-diene copolymersInfo
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Description
Es sind einige Verfahren bekannt, nach denen 1,3-Diene, wie Butadien, mit vinylaromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Styrol, copolymerisiert werden können. Bei diesen Verfahren werden vor allem Alkalimetalle, alkaliorganische Verbindungen oder radikalbildende Katalysatoren verwendet, und man erhält im allgemeinen nur Copolymerisate, in denen das Butadien vornehmlich unter 1,2-Addition eingebaut ist. Durch den hohen Anteil an Vinylgruppen zeigen diese Copolymerisate, z. B. bei öligen Produkten, nachteilige Eigenschaften, wie hohe Viskositäten bei relativ niederen Molekulargewichten und leichte Vernetzbarkeit, die sie für manche Anwendungsgebiete ausschließen. Some processes are known by which 1,3-dienes, such as butadiene, can be copolymerized with vinyl aromatic hydrocarbons such as styrene. In this process, mainly alkali metals, organic alkali compounds or radical-forming catalysts are used, and in general only Copolymers in which the butadiene is mainly incorporated with 1,2-addition. Due to the high proportion of vinyl groups, these copolymers, for. B. with oily Products, disadvantageous properties, such as high viscosities at relatively low Molecular weights and ease of crosslinking that make them suitable for some areas of application exclude.
Vinylaromatische Kohlenwasserstoffe, wie Styrol, können in benzolischer Lösung mit löslichen Katalysatoren, die aus Nickel-und/oder Kobaltverbindungen und Aluminiumhalogeniden hergestellt sind, nicht homopolymerisiert werden. Dagegen ist es aus der deutschen Patentschrift 1 156 986 bekannt, daß man 1,3-Diene, wie Butadien, unter Verwendung von Katalysatoren aus Kobalt-und/oder Nickel-Kohlenoxid-Verbindungen oder deren Substitutions-bzw. Vinyl aromatic hydrocarbons, such as styrene, can be converted into benzene Solution with soluble catalysts made from nickel and / or cobalt compounds and Aluminum halides are not homopolymerized. Against it is it is known from German patent specification 1,156,986 that 1,3-dienes, such as butadiene, using catalysts made from cobalt and / or nickel-carbon oxide compounds or their substitution or.
Additionsprodukten und Aluminiumhalogeniden in aromatischen Lösungsmitteln zu kautschukelastischen Produkten mit hohem Anteil mit 1,4-cis-Struktur polymerisieren kann, wobei Monoolefine nicht stören.Addition products and aluminum halides in aromatic solvents polymerize to form rubber-elastic products with a high proportion of 1,4-cis structure can, whereby monoolefins do not interfere.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man 1,3-Dien-Mischpolymerisate durch Copolymerisieren von 1,3-Dienen mit vinylaromatischen Verbindungen in Gegenwart aromatischer Lösungsmittel unter Verwendung von Katalysatoren aus Verbindungen des Nickels und/oder Kobalts, die in aromatischen Lösungsmitteln löslich sind, unter Zusatz von Aluminiumhalogeniden herstellen kann, indem man die Copolymerisation unter zusätzlicher Verwendung von aluminiumorganischen Verbindungen und/oder Komplexbildnern für Aluminiumhalogenide durchführt. It has now surprisingly been found that 1,3-diene copolymers can be used by copolymerizing 1,3-dienes with vinyl aromatic compounds in the presence aromatic solvent using catalysts from compounds of the Nickel and / or cobalt, which are soluble in aromatic solvents, under Addition of aluminum halides can be produced by copolymerization with the additional use of organoaluminum compounds and / or complexing agents for aluminum halides.
Als Nickel und/oder Kobalt enthaltende Katalysatorkomponente werden vorzugsweise Kohlenoxidverbindungen dieser Metalle oder deren Substitutions-oder Additionsprodukte der in der deutschen Patentschrift 1 156 986 beschriebenen Art und/oder kohlenoxidfreie Verbindungen dieser Metalle der in der Auslegeschrift 1 174 507 beschriebenen Art, in denen diese Metalle nullwertig sind, verwendet. Ferner kommen auch andere in aromatischen Lösungsmitteln lösliche Verbindungen des Nickels und/oder Kobalts als Katalysatorkomponente in Frage, wie die löslichen Komplexe der Kobaltsalze mit polaren Verbindungen, wie z. B. Pyridin, Chinolin, Äthanol oder Tetrahydrofuran, außerdem Chelatverbindungen, wie Nickelacetylacetonat, Nickelacetessigester und Kobaltbenzoylacetonat. As a catalyst component containing nickel and / or cobalt preferably carbon oxide compounds of these metals or their substitution or Addition products of the type described in German Patent 1,156,986 and / or carbon oxide-free compounds of these metals in the Auslegeschrift 1 174 507, in which these metals are zero-valent, is used. Further There are also other compounds of nickel which are soluble in aromatic solvents and / or cobalt as a catalyst component in question, such as the soluble complexes the cobalt salts with polar compounds, such as. B. pyridine, quinoline, ethanol or Tetrahydrofuran, as well as chelate compounds such as nickel acetylacetonate, nickel acetoacetic ester and cobalt benzoylacetonate.
Geeignete Nickel-und Kobalt-Kohlenoxid-Verbindungen sind vor allem Nickeltetracarbonyl, Di-kobaltoctacarbonyl, Tetra-kobalt-dodecarbonyl und Kobaltcarbonylwasserstoff. Geeignete Substitutions-bzw. Suitable nickel and cobalt-carbon oxide compounds are above all Nickel tetracarbonyl, cobalt octacarbonyl, tetra cobalt dodecarbonyl and cobalt carbonyl hydrogen. Suitable substitution or.
Additionsprodukte derartiger Kohlenoxidverbindungen sind z. B. Nitrosylcobaltcarbonyl, Diphenylacetylen-dicobalt-hexacarbonyl, Bis-triphenylphosphin-nickel-dicarbonyl und Acrylnitrilnickel-bis- (trio-tolylphosphit). An Stelle der obenerwähnten Nickel-oder Kobalt-Kohlenoxid-Verbindungen kann man auch kohlenoxidfreie Verbindungen des nullwertigen Nickels und Kobalts der in der Auslegeschrift 1174507 offenbarten Art einsetzen. Beispiele hierfür sind Nickel- (O)-bis-acrolein, Nickel- (O)-cyclododecatrien, Nickel-tO)-bis-cyclooctadien und Bis-triphenylphosphinnickel-tO)-cyclooctadien.Addition products of such carbon oxide compounds are, for. B. Nitrosylcobaltcarbonyl, Diphenylacetylene-dicobalt-hexacarbonyl, bis-triphenylphosphine-nickel-dicarbonyl and acrylonitrile nickel bis (trio-tolyl phosphite). Instead of the above-mentioned nickel or Cobalt-carbon oxide compounds can also be compounds of the zero-valent carbon oxide Use nickel and cobalt of the type disclosed in Auslegeschrift 1174507. Examples are nickel- (O) -bis-acrolein, nickel- (O) -cyclododecatriene, Nickel-to-bis-cyclooctadiene and bis-triphenylphosphine nickel-tO) -cyclooctadiene.
Als Aluminiumhalogenide eignen sich besonders wasserfreiesAluminiumchlorid undAluminiumbromid. Anhydrous aluminum chloride is particularly suitable as the aluminum halide and aluminum bromide.
Geeignete Komplexbildner für Aluminiumhalogenide sind im allgemeinen solche Verbindungen, die freie Elektronenpaare aufweisen, z. B. eine Reihe von Verbindungen der Elemente der V. und VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, wie besonders des Stickstoffes, Schwefels und Sauerstoffs. Suitable complexing agents for aluminum halides are in general those compounds which have lone pairs of electrons, e.g. B. a number of connections the elements of V. and VI. Main group of the periodic table of the elements, such as special of nitrogen, sulfur and oxygen.
Genannt seien Ammoniak und Amine, wie Diäthylamin, Tripropylamin, N-Phenyl-ß-naphthylamin, N-Cyclohexyl-N, N-diäthylamin, N, N-Dimethylanilin, heterocyclische Verbindungen wie Pyridin, Chinolin, Morpholin und Phenthiazin. Geeignete Verbindungen des Schwefels sind besonders Thiophen, Diphenylsulfid, Thionaphthen und Diäthylsulfid. Geeignete Verbindungen des Sauerstoffs sind aromatische und aliphatische Äther, z. B. Anisol und Diisopropyläther.Ammonia and amines such as diethylamine, tripropylamine, N-phenyl-ß-naphthylamine, N-cyclohexyl-N, N-diethylamine, N, N-dimethylaniline, heterocyclic Compounds like pyridine, quinoline, morpholine and phenthiazine. Suitable connections of sulfur are especially thiophene, diphenyl sulfide, thionaphthene and diethyl sulfide. Suitable compounds of oxygen are aromatic and aliphatic ethers, z. B. anisole and diisopropyl ether.
Als aluminiumorganische Verbindungen eignen sich z. B. Triäthylaluminium, Diäthylaluminiumhydrid, Triisobutylaluminium, Diäthylaluminiumchlorid, Dipropylaluminiumchlorid, Äthylaluminiumdichlorid und Phenylaluminiumsesquichlorid. As organoaluminum compounds are suitable, for. B. triethylaluminum, Diethyl aluminum hydride, triisobutyl aluminum, diethyl aluminum chloride, dipropyl aluminum chloride, Ethyl aluminum dichloride and phenyl aluminum sesquichloride.
Das Mengenverhältnis der Katalysatorkomponenten kann in weiten Grenzen variiert werden. Im allgemeinen arbeitet man bei einem molaren Verhältnis von Nickel-bzw. Kobalt-Kohlenoxid-Verbindung zu Aluminiumhalogeniden zu aluminiumorganischen Verbindungen bzw. Komplexbildnern für Aluminiumhalogenide zwischen 1 : 0,2 : 1 und 1--100 : 50, vorzugsweise zwischen 1 : 0,5 : 1 und 1 : 40 : 30. The quantitative ratio of the catalyst components can be within wide limits can be varied. In general, one works with a molar ratio of nickel or. Cobalt-carbon oxide compound to aluminum halides to form organoaluminum compounds or complexing agents for aluminum halides between 1: 0.2: 1 and 1--100: 50, preferably between 1: 0.5: 1 and 1:40:30.
Die Menge der angewendeten Katalysatoren kann in weiten Grenzen variiert werden. Im allgemeinen reichen 0,0001 bis 0,5 Teile Nickel-bzw. Kobaltverbindung für 10 Teile Monomere aus. The amount of catalysts used can vary within wide limits will. In general, 0.0001 to 0.5 parts of nickel or nickel are sufficient. Cobalt compound for 10 parts of monomers.
Die Katalysatoren werden vorzugsweise vor Beginn der Polymerisation hergestellt, indem man beispielsweise nach den Angaben der deutschen Patentschrift 1156 986, Nickel-oder Kobalt-Kohlenoxid-Verbindungen oder deren Substitutions-bzw. Additionsprodukte mit Aluminiumhalogeniden in aromatischen Lösungsmitteln, gegebenenfalls im Gemisch mit anderen unter den Reaktionsbedingungen indifferenten Lösungsmitteln, bei Temperaturen zwischen 20 und 150°C, vorzugsweise zwischen 20 und 70°C, einige Zeit, z. B. 0,2 bis 1 Stunde, mischt und den erhaltenen Lösungen, gegebenenfalls nach der Filtration, geringe Mengen Komplexbildner für Aluminiumhalogenide und bzw. oder aluminiumorganische Verbindungen und gegebenenfalls geringe Mengen, z. B. etwa 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des zu polymerisierenden 1,3-Diens, Butadien zusetzt. Die Herstellung der Katalysatoren sowie die Copolymerisation der 1,3-Diene mit den vinylaromatischen Verbindungen wird vorzugsweise in Abwesenheit von Feuchtigkeit und Sauerstoff durchgeführt, indem man praktisch trockene und sauerstofffreie Schutzgase, wie Stickstoff, Edelgase oder Methan, verwendet. The catalysts are preferably used before the start of the polymerization produced by, for example, following the information in the German patent specification 1156 986, nickel or cobalt-carbon oxide compounds or their substitution or. Addition products with aluminum halides in aromatic solvents, if appropriate in a mixture with other solvents which are inert under the reaction conditions, at temperatures between 20 and 150 ° C, preferably between 20 and 70 ° C, some Time, e.g. B. 0.2 to 1 hour, mixes and the resulting solutions, if necessary after filtration, small amounts of complexing agents for aluminum halides and / or or organoaluminum compounds and optionally small amounts, e.g. B. about 0.1 to 1 percent by weight, based on the amount of 1,3-diene to be polymerized, Butadiene adds. The preparation of the catalysts and the copolymerization of the 1,3-dienes with the vinyl aromatic compounds are preferably used in the absence Carried out by moisture and oxygen by being practically dry and oxygen-free Protective gases such as nitrogen, noble gases or methane are used.
Als 1,3-Diene, die nach dem Verfahren copolymerisiert werden können, kommen vor allem offenkettige und cyclische Kohlenwasserstoffe mit konjugierten Doppelbindungen, wobei die 1,3-Dienstruktur ganz oder teilweise in einem cycloaliphatischen Ring liegen kann, in Frage. Geeignet sind z. B. Butadien- (1, 3), Isopren, 2,3-Dimethylbutadien- (1,3), 2-Äthylbutadien-(1,3), Pentadien- (1, 3), Cyclopentadien, Hexadien- (2, 4), Cyclohexadien- (1, 3), Octatrien- (1, 3,6) und 3-Methylheptatrien- (1, 4,6). Bevorzugt werden außer Butadien- (1, 3) offenkettige 1,3-Diene mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen. Die 1,3-Diene können auch im Gemisch mit Monoolefinen, wie Äthylen, Propylen und Buten, als Ausgangsmaterial eingesetzt werden, da aliphatische Monoolefine nicht in nennenswertem Maße eingebaut werden. Geeignet sind z. B. auch C4-Kohlenwasserstoffgemische, wie sie bei der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen anfallen. Diese enthalten bis zu 50°/0 Butadien- (1, 3) neben Monoolefinen, wie Buten- (l), Buten- (2) und Isobuten, sowie Paraffine. As 1,3-dienes that can be copolymerized by the process, there are mainly open-chain and cyclic hydrocarbons with conjugated ones Double bonds, the 1,3-diene structure wholly or partly in a cycloaliphatic Ring may be in question. Suitable are e.g. B. butadiene (1, 3), isoprene, 2,3-dimethylbutadiene (1,3), 2-ethylbutadiene (1,3), pentadiene (1, 3), cyclopentadiene, hexadiene (2, 4), Cyclohexadiene (1, 3), octatriene (1, 3,6) and 3-methylheptatriene (1, 4,6). Are preferred except Butadiene- (1, 3) open-chain 1,3-dienes with 5 to 7 carbon atoms. The 1,3-diene can also be mixed with monoolefins, such as ethylene, propylene and butene, as starting material be used because aliphatic monoolefins are not incorporated to any significant extent will. Suitable are e.g. B. also C4 hydrocarbon mixtures, as they are in pyrolysis of hydrocarbons. These contain up to 50% butadiene (1, 3) in addition to monoolefins, such as butene (1), butene (2) and isobutene, and paraffins.
Die geeigneten vinylaromatischen Verbindungen können ein carbocyclisches oder heterocyclisches aromatisches Ringsystem, wie einen Benzol-, Naphthalin-, Thiophen-oder Pyridinring, aufweisen. In Betracht kommen beispielsweise Styrol, x-Methylstyrol, 1-Methylstyrol, 2-Methylstyrol, 1,3- und 1,4-Divinylbenzol, oc-Vinylnaphthalin, Propylenstyrol, Vinylthiophen, Vinylpyridine, 4-Methoxystyrol, m-Dimethylaminostyrol und 2-Chlorstyrol. Bevorzugt wird Styrol. The suitable vinyl aromatic compounds can be carbocyclic or heterocyclic aromatic ring system, such as a benzene, naphthalene, or thiophene Pyridine ring. For example, styrene, x-methylstyrene, 1-methylstyrene, 2-methylstyrene, 1,3- and 1,4-divinylbenzene, oc-vinylnaphthalene, Propylene styrene, vinyl thiophene, vinyl pyridines, 4-methoxystyrene, m-dimethylaminostyrene and 2-chlorostyrene. Styrene is preferred.
Das Mengenverhältnis der Monomeren zueinander kann bei dem neuen Verfahren in weiten Grenzen variiert werden. Im allgemeinen kommen dabei auf 100 Gewichtsteile 1,3-Diene 0, 5 bis 70, vorzugsweise 5 bis 30 Gewichtsteile vinylaromatische Verbindungen. The quantitative ratio of the monomers to one another can be in the new Process can be varied within wide limits. In general, 100 Parts by weight 1,3-dienes 0.5 to 70, preferably 5 to 30 parts by weight of vinyl aromatic Links.
Die erfindungsgemäße Mischpolymerisation wird in Gegenwart aromatischer Lösungsmittel durchgeführt. The copolymerization according to the invention becomes more aromatic in the presence Solvent carried out.
Diese sind für das Verfahren um so besser geeignet, je besser sie die entstehenden Polymerisate lösen. Sie können auch im Gemisch mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden. Geeignet sind z. B.The better they are, the more suitable they are for the process dissolve the resulting polymers. They can also be mixed with aliphatic Hydrocarbons are used. Suitable are e.g. B.
Toluol, Benzol, Chlorbenzol, Tetrahydronaphthalin, Äthylbenzol oder Gemische aus aromatischen Lösungsmitteln und aliphatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. aus Benzol und Cyclohexan oder aus Toluol und Heptan. Die Menge der aromatischen Lösungsmittel kann in weiten Grenzen variiert werden. In manchen Fällen kann ihre Menge im Verhältnis zur Menge der Monomeren sehr klein bemessen sein. Im allgemeinen verwendet man 20 bis 80, vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsprozent.Toluene, benzene, chlorobenzene, tetrahydronaphthalene, ethylbenzene or Mixtures of aromatic solvents and aliphatic hydrocarbons, z. B. from benzene and cyclohexane or from toluene and heptane. The amount of aromatic Solvent can be varied within wide limits. In some cases your The amount must be very small in relation to the amount of monomers. In general 20 to 80, preferably 40 to 60 percent by weight are used.
Die Mischpolymerisation kann im allgemeinen bei Temperaturen von-50 bis +120°C, vorzugsweise von 10 bis +80°C, durchgeführt werden, wobei Drücke von Normaldruck bis 20 atü angewandt werden können. Höhere Drücke oder Drücke unterhalb Normaldruck sind möglich, bieten aber im allgemeinen keinen Vorteil. The interpolymerization can generally be carried out at temperatures of -50 to + 120 ° C, preferably from 10 to + 80 ° C, are carried out, with pressures of Normal pressure up to 20 atmospheres can be used. Higher pressures or pressures below Normal pressure are possible, but generally do not offer any advantage.
Bei dem Verfahren kann man diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeiten. Bei diskontinuierlicher Fahrweise kann man beispielsweise die in Benzol hergestellte Katalysatorlösung im Reaktionsgefäß vorlegen, gegebenenfalls mit weiterem Lösungsmittel verdünnen und das vinylaromatische Monomere zusetzen. Anschließend kann man dann gegebenenfalls unter Kühlung das 1,3-Dien einführen. Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchführen, indem man einem entsprechenden Reaktionsgefäß die Monomeren und die Katalysatorlösung gleichzeitig im gewünschten Mengenverhältnis zuführt. The process can be carried out batchwise or continuously work. In the case of a discontinuous procedure, for example, the benzene can be used Present the prepared catalyst solution in the reaction vessel, if necessary with further Dilute the solvent and add the vinyl aromatic monomer. Afterward the 1,3-diene can then optionally be introduced with cooling. Particularly beneficial the inventive method can be carried out continuously by one corresponding reaction vessel, the monomers and the catalyst solution at the same time supplies in the desired proportions.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man im allgemeinen viskose Lösungen der Mischpolymerisate. Der Katalysator kann durch vorsichtige Zugabe geringer Mengen Lewis-Basen, z. B. von Äthern, Ketonen, Aminen, Alkoholen, Ammoniak, Wasser oder Gemischen davon, zersetzt werden. Die Misch- polymerisate können aus den Lösungen gegebenenfalls nach Abtrennen unlöslicher Katalysatorreste in üblicher Weise, z. B. durch Abdampfen des Lösungsmittels oder durch Ausfällen mittels größerer Mengen Methanol, isoliert werden. Zur Herstellung völlig aschefreier Mischpolymerisate kann man die anorganischen Katalysatorreste aus der Polymerisatlösung mit Stoffen, in denen die anorganischen Bestandteile gut löslich sind, z. B. mit angesäuertem Wasser, extrahieren. The process according to the invention generally results in viscous ones Solutions of the copolymers. The catalyst can be reduced by careful addition Amounts of Lewis bases, e.g. B. ethers, ketones, amines, alcohols, ammonia, water or mixtures thereof, are decomposed. The mixed polymers can be extracted from the solutions optionally after separating off insoluble catalyst residues in a conventional manner, for. B. by evaporation of the solvent or by precipitation by means of larger quantities Methanol. For the production of completely ash-free copolymers can the inorganic catalyst residues from the polymer solution with substances, in which the inorganic constituents are readily soluble, e.g. B. with acidified Water, extract.
Das Verfahren zeichnet sich auch bei Verwendung sehr geringer Katalysatormengen durch hohe Raumzeitausbeuten aus, und man erhält Polymerisate, die auch ohne aufwendige Reinigung nur wenig durch Katalysatorreste verunreinigt sind. The process is also notable when using very small amounts of catalyst by high space-time yields, and one obtains polymers that are also without expensive Cleaning are only slightly contaminated by catalyst residues.
Das mittlere Molekulargewicht der erhaltenen Mischpolymerisate ist abhängig von der Katalysatorkonzentration, der Katalysatorzusammensetzung, dem Monomerenmengenverhältnis, dem verwendeten Lösungsmittel sowie von dem Umsatz bzw. der Viskosität der Reaktionslösung. The average molecular weight of the copolymers obtained is depending on the catalyst concentration, the catalyst composition, the monomer ratio, the solvent used and the conversion or viscosity of the reaction solution.
Im allgemeinen weisen die erhaltenen, meist öligen Mischpolymerisate mittlere Molekulargewichte von etwa 500 bis 10 000 auf, die mit Viskositäten bei 20° C von etwa 102 bis 2 107 cP den Charakter von dünnflüssigen Ölen bis zu sehr viskosen, kautschukähnlichen Stoffen haben. In general, the resulting, mostly oily copolymers have average molecular weights of about 500 to 10,000, those with viscosities at 20 ° C from about 102 to 2 107 cP the character of thin oils up to very have viscous, rubber-like substances.
Die Polymerisate, beispielsweise aus Butadien und Styrol, weisen eine bisher nicht bekannte Struktur auf. The polymers, for example from butadiene and styrene, have a previously unknown structure.
Das Butadien liegt zu über 95°/0 in 1,4-Stellung im Mischpolymerisat vor, wobei die Doppelbindungen vorwiegend in cis-Konfiguration eingebaut sind. Das Styrol ist zum Teil statistisch in die Kette isoliert einpolymerisiert, zum Teil statistisch in Form von Blöcken mit bis zu sechs oder mehr Styroleinheiten.More than 95% of the butadiene is in the 1,4-position in the copolymer before, with the double bonds being built predominantly in the cis configuration. That Partly, styrene is polymerized into the chain, and partly isolated, statistically randomly in the form of blocks with up to six or more styrene units.
Je nach den Polymerisationsbedingungen können aber auch bis zu 50 Gewichtsprozent des einpolymerisierten Styrols in Form von a-oder -Styrylgruppen vorliegen. Der Einbau des Styrols in hochpolymere Mischpolymerisate in Form von endständigen Styrylgruppen stellt ein neuartiges Prinzip der Copolymerisation unter Bildung interessanter Produkte dar, die auf Grund der endständigen reaktiven Styrylgruppen weiteren Umsetzungen zugänglich sind.Depending on the polymerization conditions, however, up to 50 Percentage by weight of the polymerized styrene in the form of α or -styryl groups are present. The incorporation of styrene in high polymer copolymers in the form of terminal styryl groups is based on a novel principle of copolymerization Formation of interesting products due to the terminal reactive styryl groups further implementations are accessible.
Die erfindungsgemäß hergestellten Copolymerisate eignen sich für viele technische Zwecke, z. B. als Weichmacher für natürlichen und synthetischen Kautschuk und Athylen-Propylen-Kautschuk, zur Herstellung von durch Vernetzung härtbaren Filmen, Überzügen und Formmassen sowie als Zusatz zu trocknenden Ölen. Ferner sind die öligen Mischpolymerisate gute Viskositätsindexverbesserungsmittel für Mineralöle mit hoher Scherfestigkeit. The copolymers prepared according to the invention are suitable for many technical purposes, e.g. B. as a plasticizer for natural and synthetic Rubber and ethylene-propylene rubber, for the production of curable by crosslinking Films, coatings and molding compounds and as additives to oils to be dried. Furthermore are the oily copolymers are good viscosity index improvers for mineral oils with high shear strength.
Die nach dem neuen Verfahren erhältlichen Mischpolymerisate können in einfacher Weise durch Erhitzen mit oc-, p-ungesättigten Säuren und/oder deren Anhydriden, Estern, Amiden und Imiden, beispielsweise mit Maleinsäureanhydrid und Maleinsäure-diäthylester und Vinylsulfonsäureestern. in wertvolle Zwischenprodukte oder Lackrohstoffe übergeführt werden. Durch Hydrierung der öligen Mischpolymerisate können hochwertige Hartwachse hergestellt werden, deren Sulfonierungsprodukte z. B. als Detergentien verwendet werden können. The copolymers obtainable by the new process can in a simple manner by heating with oc-, p-unsaturated acids and / or their Anhydrides, esters, amides and imides, for example with maleic anhydride and Maleic acid diethyl ester and vinyl sulfonic acid esters. into valuable intermediates or paint raw materials are transferred. By hydrogenating the oily copolymers high quality hard waxes can be produced whose sulfonation products z. B. can be used as detergents.
Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile. Die darin angegebenen Volumteile verhalten sich zu den Gewichtsteilen wie das Liter zum Kilogramm. Die darin angegebenen K-Werte wurden nach H. Fikentscher, Cellulose Chem., 13, S. 58 (1932), bestimmt, die Molekulargewichte wurden in benzolischer Lösung mit einem Dampfdruckosometer der Firma Mechrolab Incorp. bestimmt. The parts given in the following examples are parts by weight. The parts by volume given therein relate to the parts by weight like the liter to the kilogram. The K values given therein were after H. Fikentscher, Cellulose Chem., 13, p. 58 (1932), the molecular weights were determined in benzene Solution with a vapor pressure osmometer from Mechrolab Incorp. certainly.
Beispiel 1 0,53 Teile Nickelcarbonyl, 3 Teile sublimiertes Aluminiumchlorid und 500 Teile Benzol, das praktisch frei von Wasser-und Sauerstoffspuren ist, werden 1 Stunde lang bei 50°C unter Luftausschluß gerührt. Example 1 0.53 parts nickel carbonyl, 3 parts sublimed aluminum chloride and 500 parts of benzene, which is practically free of traces of water and oxygen Stirred for 1 hour at 50 ° C. with exclusion of air.
Man läßt auf 30°C abkühlen, gibt 7,4 Teile N-Phenyl--naphthylamin zu und dekantiert die Katalysatorlösung unter Luftausschluß in das Polymerisationsgefäß, wo sie mit 500 Teilen n-Hexan vermischt wird. The mixture is allowed to cool to 30.degree. C., 7.4 parts of N-phenyl naphthylamine are added and decanted the catalyst solution into the polymerization vessel with the exclusion of air, where it is mixed with 500 parts of n-hexane.
Nach Zugabe von 400 Teilen Styrol wird gasförmiges . Butadien- (1, 3) rasch in das Reaktionsgefäß eingeleitet, wobei die Temperatur in etwa 10 bis 15 Minuten auf 50°C ansteigt. Man hält die Temperatur während des weiteren Einleitens von Butadien durch Kühlung auf 50°C, bis insgesamt etwa 800 Teile Butadien zugeführt sind, läßt noch 1 Stunde unter Rühren nachreagieren und zersetzt den Katalysator durch Zugabe eines Gemisches aus 20 Teilen Aceton und 20 Teilen Benzol. After adding 400 parts of styrene it becomes gaseous. Butadiene- (1, 3) introduced rapidly into the reaction vessel, the temperature being approximately 10 to Rises to 50 ° C for 15 minutes. The temperature is maintained during the further introduction of butadiene by cooling to 50 ° C., up to a total of about 800 parts of butadiene is allowed to react for a further 1 hour with stirring and decomposes the catalyst by adding a mixture of 20 parts of acetone and 20 parts of benzene.
: Nach einigen Minuten fügt man noch ein Gemisch aus 20 Teilen Methanol und 20 Teilen Benzol zu. In die Polymerisatlösung wird dann noch 10 Minuten lang gasförmiges Ammoniak eingeleitet. Man trennt von abgeschiedenen Katalysatorresten ab und destilliert aus der klaren Lösung die Lösungsmittel ab. Aus dem als Destillationsrückstand erhaltenen Öl werden 2 Stunden bei 150° C und 10 Torr in einem Rotations--verdampfer flüchtige Anteile abgedampft.: After a few minutes, a mixture of 20 parts of methanol is added and 20 parts of benzene. The polymer solution is then poured into the polymer solution for a further 10 minutes gaseous ammonia initiated. Separated catalyst residues are separated and the solvent is distilled off from the clear solution. From the as distillation residue obtained oil are 2 hours at 150 ° C and 10 Torr in a rotary evaporator volatile components evaporated.
Man erhält 760 Teile eines gelbbraunen, klaren, diinnfliissigen Öls des K-Werts 13,9, das das mittlere Molekulargewicht 700,9,2 Gewichtsprozent jB-Styrylgruppen und 0,8 Gewichtsprozent a-Styrylgruppen hat. Es hat bei 20°C die Viskosität 530cP und die Jodzahl 576. 760 parts of a yellow-brown, clear, thin liquid oil are obtained the K value 13.9, the average molecular weight 700.9.2 percent by weight of jB-styryl groups and has 0.8 weight percent α-styryl groups. It has a viscosity of 530cP at 20 ° C and the iodine number 576.
Seine Doppelbindungen liegen zu 76°/o in 1,4-cis-und zu 22 0/0 in 1,4-trans-Strukturen und zu 2 0/0 in Vinylgruppen vor. Its double bonds are 76% in 1,4-cis and 22% in 1,4-trans structures and 2 0/0 in vinyl groups.
Das Mischpolymerisat enthält 28 bis 30 Gewichtsprozent Styrol einpolymerisiert. The copolymer contains 28 to 30 percent by weight of styrene as polymerized units.
Durch 6stündige Extraktion mit Methanol können aus dem Mischpolymerisat
16,7 Gewichtsprozent eines bräunlichen, klaren Öls extrahiert werden. Als Rückstandverbleibt
ein gelbes, klares öl. Die beiden Bestandteile weisen folgende Kennzahlen auf :
Die Katalysatorlösung wird auf folgende Weise hergestellt : Zu 1,1 Teilen praktisch wasser-und luftfreiem Anisol gibt man 0,62 Teile wasserfreies Aluminiumchlorid und 0,068 Teile Nickelcarbonyl. Das Gemisch wird etwa 20 Minuten bei 40°C gerührt und danach mit 2 Teilen Benzol verdünnt. The catalyst solution is prepared in the following way: To 1.1 Parts of anisole which are practically anhydrous and air are given 0.62 parts of anhydrous aluminum chloride and 0.068 part nickel carbonyl. The mixture is stirred at 40 ° C. for about 20 minutes and then diluted with 2 parts of benzene.
In knapp 3 Stunden werden bei 50 bis 55 ° C insgesamt 161 Teile flüssiges Butadien und gleichzeitig 22,6 Teile Styrol kontinuierlich zugegeben. Innerhalb 7 Stunden fällt der Druck von 1,4 auf 0,1 atü. Man läßt 16 Stunden unter Rühren nachreagieren, gibt ein Gemisch aus 5 Teilen Aceton und 10 Teilen Benzol und nach etwa 30 Minuten 1 Teil gelöschten Kalk und anschließend noch ein Gemisch aus 3 Teilen Methanol und 7 Teilen Benzol zu und trennt die Katalysatorreste ab. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels und Süchtiger Anteile erhält man 179 Teile eines hellgelben, klaren Öls, das den K-Wert 32,6, das mittlere Molekulargewicht 3400 und bei 20°C die Viskosität 30 180 cP hat. Das ölige Mischpolymerisat enthält 11 Gewichtsprozent Styrol einpolymerisiert. Seine Doppelbindungen liegen zu 84°/o in Gruppierungen mit 1,4-cis-Struktur, zu 15 °/o in solchen mit 1,4-trans-Struktur und zu 1 °/o in Vinylgruppen vor. In just under 3 hours at 50 to 55 ° C, a total of 161 parts become liquid Butadiene and at the same time 22.6 parts of styrene were added continuously. Within 7 hours the pressure falls from 1.4 to 0.1 atm. The mixture is left with stirring for 16 hours react further, are a mixture of 5 parts of acetone and 10 parts of benzene and after about 30 minutes 1 part slaked lime and then a mixture of 3 parts Methanol and 7 parts of benzene are added and the catalyst residues are separated off. After evaporation of the solvent and addicts proportions, you get 179 parts of a light yellow, clear oil, which has the K value 32.6, the average molecular weight 3400 and at 20 ° C the viscosity has 30 180 cP. The oily copolymer contains 11 percent by weight Polymerized in styrene. 84% of its double bonds are in groupings with 1,4-cis structure, 15% in those with 1,4-trans structure and 1% in Vinyl groups.
Beispiel 3 Zur Katalysatorbereitung werden 150 Teile Anisol bei 40°C mit 82 Teilen sublimiertem Aluminiumchlorid versetzt. Nachdem alles Aluminiumchlorid in Lösung gegangen ist, werden 9 Teile Nickelcarbonyl zugegeben, wobei die Farbe der Lösung von Dunkelgrün nach Gelbbraun umschlägt. Example 3 150 parts of anisole are used at 40 ° C. to prepare the catalyst mixed with 82 parts of sublimed aluminum chloride. After all aluminum chloride Has gone into solution, 9 parts of nickel carbonyl are added, whereby the color the solution changes from dark green to yellow-brown.
In einem Rührgefäß mischt man 300 Teile Benzol und 50 Teile frisch destilliertes Styrol und sättigt mit gasförmigem Butadien bei Raumtemperatur. Dann werden 4 Teile der frischen Katalysatorlösung zugefügt und anschließend gasförmiges Butadien bei 50°C eingeleitet. Gleichzeitig läßt man 500 Teile Styrol kontinuierlich bis zum Ende des Butadieneinleitens zulaufen. 300 parts of benzene and 50 parts are freshly mixed in a stirred vessel distilled styrene and saturates with gaseous butadiene at room temperature. then 4 parts of the fresh catalyst solution are added and then gaseous Butadiene initiated at 50 ° C. At the same time, 500 parts of styrene are left continuously run up to the end of the butadiene introduction.
Nach etwa 3 Stunden werden weitere 4 Teile Katalysatorlösung zugefügt und die Polymerisation nach 5 Stunden durch aufeinanderfolgende Zugabe erstens eines Gemisches aus 5 Teilen Aceton und 10 Teilen Benzol und zweitens eines Gemisches aus 5 Teilen Methanol und 10 Teilen Benzol abgebrochen. Anschließend wird fünfmal mit je 2000 Teilen Wasser extrahiert und die Ölphase abgetrennt. Die flüchtigen Anteile werden aus der Ölphase, wie im Beispiel 1 angegeben, abgetrennt. After about 3 hours, a further 4 parts of catalyst solution are added and the polymerization after 5 hours by sequentially adding first one Mixture of 5 parts of acetone and 10 parts of benzene and, secondly, a mixture terminated from 5 parts of methanol and 10 parts of benzene. Then it is five times extracted with 2000 parts of water and separated the oil phase. The fleeting ones Fractions are separated from the oil phase, as indicated in Example 1.
Man erhält 663 Teile eines gelblichen, sehr viskosen, stark klebenden Öls, das den K-Wert 18,5, das mittlere Molekulargewicht 1900 und bei 100°C die Viskosität 3120 cP hat. Es enthält etwa 59 Gewichtsprozent Styrol einpolymerisiert. Die Doppelbindungen des Mischpolymerisats liegen zu 48°/o in Molekülteilen mit 1,4-cis-, zu 41°/o mit 1,4-trans-Struktur und zu 14"/ in Vinylgruppen vor. Das Mischpolymerisat enthält Styrolblöcke einer Sequenzlänge von mindestens sechs Styroleinheiten. 663 parts of a yellowish, very viscous, strongly adhesive material are obtained Oil that has the K value 18.5, the average molecular weight 1900 and at 100 ° C the viscosity Has 3120 cP. It contains about 59 percent by weight of styrene polymerized. The double bonds of the copolymer are 48% in molecular parts with 1,4-cis- and 41% with 1,4-trans structure and up to 14 "/ in vinyl groups. The copolymer contains Styrene blocks with a sequence length of at least six styrene units.
Beispiel 4 In einem Rührgefäß wird ein Gemisch aus 500 Teilen Benzol und 50 Teilen frisch destilliertem a-Methylstyrol mit Butadien bei Raumtemperatur gesättigt. Example 4 A mixture of 500 parts of benzene is added to a stirred vessel and 50 parts of freshly distilled α-methylstyrene with butadiene at room temperature saturated.
Man gibt 8 Teile der im Beispiel 3 angegebenen frisch bereiteten Katalysatorlösung zu und leitet unter heftigem Rühren in raschem Strom gasförmiges Butadien ein, wobei man die Temperatur auf 50 bis 55°C hält und kontinuierlich 150 Teile z-Methylstyrol sowie nach Ablauf von 2 Stunden noch 4 Teile Katalysatorlösung zugibt. Nach 5 Stunden wird das Einleiten von Butadien beendet. Man läßt 30 Minuten nachreagieren, zersetzt den Katalysator und isoliert das Mischpolymerisat, wie im Beispiel 1 angegeben. Erhalten werden 655 Teile gelbliches, dünnflüssiges 01, das 24 Gewichtsprozent o¢-Methylstyrol einpolymerisiert enthält, den K-Wert 24,8 und bei 20°C die Viskosität 5700 cP hat. Seine Doppelbindungen liegen zu 79 °/o in Gruppierungen mit 1, 4-cis-, zu 19"/ in Gruppierungen mit 1,4-trans-Struktur und zu 2 °/o in Vinylgruppen vor.8 parts of the freshly prepared catalyst solution given in Example 3 are added and passes in gaseous butadiene with vigorous stirring in a rapid stream, whereby the temperature is kept at 50 to 55 ° C and continuously 150 parts of z-methylstyrene and after 2 hours a further 4 parts of catalyst solution are added. After 5 hours the introduction of butadiene is ended. The reaction is allowed to continue for 30 minutes and it is decomposed the catalyst and isolate the copolymer, as indicated in Example 1. 655 parts of yellowish, low-viscosity oil are obtained, which is 24 percent by weight of o [-methylstyrene] Contains polymerized, the K value 24.8 and at 20 ° C the viscosity 5700 cP. 79% of its double bonds are in groups of 1, 4-cis and 19 "/ in Groupings with 1,4-trans structure and 2% in vinyl groups.
Claims (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1965B0083483 DE1292847B (en) | 1965-08-28 | 1965-08-28 | Process for the production of 1,3-diene copolymers |
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DE1965B0083483 DE1292847B (en) | 1965-08-28 | 1965-08-28 | Process for the production of 1,3-diene copolymers |
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ID=6981990
Family Applications (1)
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
DE1051003B (en) * | 1955-04-29 | 1959-02-19 | Badische Anilin- &. Soda-Fabrik Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein | Process for the preparation of polymerization products from olefinically unsaturated compounds |
DE1156986B (en) * | 1962-03-03 | 1963-11-07 | Basf Ag | Process for the production of high molecular weight polymers by polymerizing 1,3-dienes |
-
1965
- 1965-08-28 DE DE1965B0083483 patent/DE1292847B/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1051003B (en) * | 1955-04-29 | 1959-02-19 | Badische Anilin- &. Soda-Fabrik Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein | Process for the preparation of polymerization products from olefinically unsaturated compounds |
DE1156986B (en) * | 1962-03-03 | 1963-11-07 | Basf Ag | Process for the production of high molecular weight polymers by polymerizing 1,3-dienes |
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