DE1300239B - Verfahren zur Herstellung eines kautschukartigen Mischpolymerisats - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines kautschukartigen MischpolymerisatsInfo
- Publication number
- DE1300239B DE1300239B DE1963F0040198 DEF0040198A DE1300239B DE 1300239 B DE1300239 B DE 1300239B DE 1963F0040198 DE1963F0040198 DE 1963F0040198 DE F0040198 A DEF0040198 A DE F0040198A DE 1300239 B DE1300239 B DE 1300239B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- copolymer
- styrene
- butadiene
- copolymers
- lithium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/08—Anhydrides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
- B60C1/0016—Compositions of the tread
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
- C08F236/10—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated with vinyl-aromatic monomers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F297/00—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer
- C08F297/02—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L39/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L39/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing heterocyclic rings having nitrogen as ring member
- C08L39/08—Homopolymers or copolymers of vinyl-pyridine
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Tires In General (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kautschukartigen Mischpolymerisats mit im
wesentlichen vollständig linearer Struktur durch Mischpolymerisation von 1,3-Butadien, Isopren oder
deren Gemisch mit mindestens einer vinylsubstituierten aromatischen Verbindung unter Verwendung
eines lithiumhaltigen Katalysators.
Die Copolymerisation von Dienen mit vinylsubstituierten aromatischen Verbindungen und insbesondere
die Copolymerisation von Butadien mit ] Styrol hat bereits seit einiger Zeit umfangreiche Anwendung
gefunden. Das am meisten verwendete Verfahren für die Durchführung der Copolymerisation
arbeitet nach einer sogenannten Emulsionstechnik, bei der ein ein freies Radikal bildender Katalysator, j
beispielsweise ein organisches Peroxyd oder Hydroperoxyd, benutzt wird. Diese Emulsionspolymeren
weisen, wie aus der Infrarotanalyse hervorgeht, im wesentlichen eine trans-l,4-Struktur auf. Der diolefinische
Anteil des Polymeren enthält etwa 64 % trans- s 1,4-Additionsprodukt, 18 % cis-l,4-Additionsprodukt
und 18% 1,2-Additionsprodukt. Die Herstellung solcher Polymere und ihrer Mikrostruktur sind bereits
von J. L. Binder in »Industrial and Engineering Chemistry«, Bd. 46, S. 1727 bis 1730, beschrieben. a
In jüngster Zeit ist beträchtliche Arbeit darauf verwendet worden, die Herstellung der Copolymere von
solchen Monomerenmischungen in der Masse selbst oder in der Lösung unter Verwendung eines Lithium
enthaltenden Katalysators zu ermöglichen. Solche Copolymere sind z. B. in der britischen Patentschrift
817 693 beschrieben. Es handelt sich dabei um neue Copolymere, die durch Copolymerisation von Butadien
und Styrol unter Verwendung eines Lithium enthaltenden Katalysators hergestellt sind.
In gleicher Weise sind in der britischen Patentschrift 817 695 Copolymere von Isopren und Styrol beschrieben
worden, die durch Polymerisation der Monomeren unter Verwendung eines Lithium enthaltenden Katalysators
hergestellt worden sind.
Durch Infrarotanalyse wurde festgestellt, daß im Fall des Butadien-CopoIymeren der diolefinische Anteil
des Copolymeren eine Mikrostruktur aufwies, die durch wenigstens 23% cis-l,4-Addition und nicht
mehr als 15% 1,2-Addition gekennzeichnet war, 4, während im Fall des Isoprens der diolefinische Anteil
des Copolymeren eine Mikrostruktur von wenigstens etwa 70 % eines cis-l,4-Additionsprodukts, nicht mehr
als etwa 15% eines 3,4-Additionsprodukts und im wesentlichen kein 1,2-Additionsprodukt aufwies.
Es ist bekannt, daß Copolymere, die durch Lithium katalysierte Copolymerisation von konjugiertenDienen,
wie Butadien und vinylaromatischen Verbindungen, wie Styrol, hergestellt werden, ein Block-Polymerisat
ergeben. Während unter Verwendung eines Lithium 5; enthaltenden Katalysators die Polymerisationsgeschwindigkeit des Styrols allein viel größer ist als
die des Butadiens allein, kehrt sich die relative Polymerisationsgeschwindigkeit der beiden Monomeren
um, wenn eine Mischung der beiden Mono- 6c meren copolymerisiert wird, so daß das Butadien im
Zeitraum, in dem nur ein kleiner Teil des Styrols polymerisiert wird, im wesentlichen ganz durchpolymerisiert.
Aus diesem Grund wird als Ergebnis der Copolymerisation einer Mischung eines konju- 6<
gierten Diens, z.B. 1,3-Butadiens oder Isoprens mit einer vinylsubstituierten aromatischen Verbindung,
wie z. B. Styrol, auf Grund der verschiedenen Poly-
merisationsgeschwindigkeiten der Monomeren, wie sie aus der britischen Patentschrift 888 624 hervorgeht,
ein Block-Copolymerisat erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus dem Dienmonomeren und dem gesamten erforderlichen aromatischen Monomeren in dem das gewünschte Mischpolymerisat ergebenden Verhältnis in Gegenwart eines lithiumhaltigen Katalysators bei einer Tempe-Lo ratur zwischen O und IOO0C zu einem Mischpolymerisat, in dem die aromatischen Monomereinheiten im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind, polymerisiert, wobei man das Monomerenverhältnis im Verlauf der Polymerisation durch zusätzliche Zugaben des .5 schneller polymerisierenden Dienmonomeren aufrechterhält.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus dem Dienmonomeren und dem gesamten erforderlichen aromatischen Monomeren in dem das gewünschte Mischpolymerisat ergebenden Verhältnis in Gegenwart eines lithiumhaltigen Katalysators bei einer Tempe-Lo ratur zwischen O und IOO0C zu einem Mischpolymerisat, in dem die aromatischen Monomereinheiten im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind, polymerisiert, wobei man das Monomerenverhältnis im Verlauf der Polymerisation durch zusätzliche Zugaben des .5 schneller polymerisierenden Dienmonomeren aufrechterhält.
Das neue Verfahren gemäß der Erfindung liefert wirkliche Copolymere im Gegensatz zu Blockcopolymeren.
Das neue erfindungsgemäß hergestellte so copolymere Produkt kann durch einen Block einer
vinylsubstituierten aromatischen Verbindung telomerisiert sein. Daraus hergestellte Reifenwerkstoffe
zeichnen sich durch unerwartete verbesserte Eigenschaften aus.
Diese und weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
und den Zeichnungen hervor. Diese stellen dar in
Fig. 1 Kurven, die durch Aufzeichnung der Daten für die Umwandlungszeit und die Umwandlung der
ο Styrolbindung erhalten worden sind, in
F i g. 2 Kurven, die durch Aufzeichnung des Monomerengehalts in der unpolymerisierten Mischung
gegenüber dem Gehalt an gebundenem Monomeren in dem Copolymeren erhalten worden sind, und in
F i g. 3 Kurven, die durch Aufzeichnung der Daten für den »Young Modulus Index« in Abhängigkeit von
der Temperatur erhalten worden sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß Copolymere mit außerordentlichen Eigen-
Q schäften durch Copolymerisation von wenigstens einem Dien mit wenigstens einer vinylsubstituierten
aromatischen Verbindung unter Verwendung eines Lithium enthaltenden Katalysators erhalten werden
können, wobei die Konzentration der Monomeren im Verlauf der Polymerisation gesteuert wird, um deren
unterschiedliche Polymerisationsgeschwindigkeiten zu kompensieren.
In der Vergangenheit wurde bereits eine zusätzliche Zugabe verschiedenartiger Monomerer durchgeführt.
Die bislang nach dieser Methode hergestellten Copolymeren unterscheiden sich von den früher erhaltenen
Copolymeren jedoch nur in vorhersagbaren und zu erwartenden Eigenschaften. Bei der vorliegenden
Erfindung weisen jedoch demgegenüber die durch zusätzliche Zugabe erhaltenen Copolymeren in
hohem Maße ungewöhnliche und unerwartete Eigenschaften gegenüber den anderen, nach früheren Verfahren
hergestellten Copolymeren oder Block-Polymerisationsprodukten auf. Daher werden bei den
) bisher verwendeten Emulsionspolymerisationssystemen zur Erzielung wirklicher Copolymerer von konjugierten
Dienen und vinylaromatischen Verbindungen die Eigenschaften der polymerisierten Diene nicht
merklich verändert, wenn nicht beträchtliche Mengen
ί der vinylsubstituierten aromatischen Verbindung in dieselben eingeführt werden. So hat z. B. bei dem
Butadien-StyroI-System die Zugabe von etwa 20% Styrol eigentlich überhaupt keine Wirkung auf die
Eigenschaften des copolymeren Produkts, außer einer Erniedrigung der Rückfederung und einer Verminderung
der Kaltwalzbarkeit des Polymeren. Dementsprechend erfordert die Standard-SBR- oder GR-S-Mischungsvorschrift
etwa 28 °/o Siyrol in einem solchen Copolymeren. Demgegenüber verbessert die Einverleibung
von 20% oder sogar noch geringerer Mengen Styrol in ein Butadien-Copolymeres, gemäß
vorliegender Erfindung, in ausgeprägter Weise und unerwartet die meisten der wesentlichen physikalischen
Eigenschaften des Produkts. Ein solches copolymeres Produkt hat daher im Vergleich mit
einem monopolymeren Produkt aus Butadien, das mit einem Lithium-Katalysator polymerisiert worden ist,
bedeutend verbesserte Bruchfestigkeit, verminderte innere Reibung, es besitzt eine hohe Verdichtsteife,
und die Bruchdehnung ist wesentlich verbessert. Im Vergleich mit einem Block-Copolymeren, das aus
Butadien und Styrol hergestellt ist, treten diese verbesserten Eigenschaften des Copolymeren noch mehr
in Erscheinung, und darüber hinaus wird gegenüber einem Block-Polymeren eine wesentliche Verbesserung
der Kaltwalzbarkeit erzielt.
Um bei der praktischen Durchführung der Erfindung die später erklärten Unterschiede in den Polymerisationsgeschwindigkeiten
zu kompensieren, werden der Katalysator und die Monomeren mit dem notwendigen Überschuß an langsam polymerisierender
Komponente in die Reaktionszone eingeführt und das erforderliche Verhältnis dann während der Polymerisation
durch nachfolgende Zugabe der schneller polymerisierenden Komponente aufrechterhalten. Der
verwendete Katalysator ist ein Lithium enthaltender Katalysator, d.h. metallisches Lithium oder ein
Lithium-Kohlenwasserstoff.
Geeignete Lithium-Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise Alkyl-Lithium-Verbindungen, wie Methyllithium,
Äthyllithium, Butyllithium, Amyllithium, Hexyllithium, 2-ÄthylhexyIithium und n-Hexadecyllithium.
Zusätzlich zu den gesättigten aliphatischen Lithium-Verbindungen sind auch ungesättigte Verbindungen,
wie beispielsweise Allyllithium, Methallyllithium u. dgl., geeignet. Aryl-, Alkaryl- und Aralkyl-Lithium-Verbindungen,
wie beispielsweise Phenyllithium, die verschiedenen Tolyl- und Xylyllithium-Verbindungen,
«- und /S-NaphthyIlithium u. dgl., sind ebenfalls brauchbar. Weiterhin sind Mischungen
der verschiedenartigen Lithium-Kohlenwasserstoff-Verbindungen geeignet. Weitere Lithium-Kohlenwasserstoff-Verbindungen
sind die KohlenwasserstoffPolylithium-Verbindungen, wie z. B. irgendwelche Kohlenwasserstoffe mit 1 bis etwa 40 Kohlenstoffatomen,
in denen Lithium eine Mehrzahl von Wasserstoffatomen ersetzt hat. Beispiele für geeignete
Kohlenwasserstoff - Polylithium - Verbindungen sind : Alkylendilithium-Verbindungen, wie Methylendilithium,
Äthylendilithium, Trimethylendilithium, Pentamethylendilithium, Hexamethylendilithium, Dekamethylendilithium,
Okta-dekamethylendilithium und 1,2-Dilithiumpropan. Andere geeignete PolyIithium-Kohlenwasserstoffe
sind Polylithiumaryl-, -aralkyl- und -alkaryl-Verbindungen, wie z.B. 1-4-Dilithiumbenzol,
1-5-Dilithiumnaphthalin, l-2-Dilithium-l-3-diphenylpropan, die Verbindung der Formel
/ Li Li -C-C—C —
Drei und mehr Lithiumatome enthaltende Kohlenwasserstoffe sind ebenfalls geeignet, wiel,3,5-Trilithiumpentan
oder 1,3,5-Trilithiumbenzol. Das metallische Lithium oder die verschiedenartigen Lithium-Kohlenwasserstoffe
sind dabei für die Herstellung der erfindungsgemäßen Copolymeren sowohl allein wie auch
bei gemeinsamer Anwendung geeignet.
Was die Menge des Katalysators betrifft, so kann festgestellt werden, daß im allgemeinen die Geschwindigkeit
der Polymerisationsreaktion um so größer ist und das Molekulargewicht des erhaltenen
Produktes um so niedriger ist, je größer die Menge des verwendeten Katalysators ist. Im allgemeinen
wird eine Katalysatormenge von etwa 0,001 bis etwa 1,0 g Lithium für jeweils 100 g Monomeres in der
Polymerisationsmischung verwendet. Vorzugsweise wird die kleinste geeignete Menge Katalysator verwendet,
die oft etwa 0,5 g oder weniger Lithium auf 100 g Monomeres beträgt. Die anderen Alkalimetalle
und organischen Metallderivate von anderen Metallen als Lithium, erzeugen Produkte, die völlig von den
Produkten gemäß der vorliegenden Erfindung verschieden sind.
Die Reaktion kann nach der sogenannten Massenpolymerisationstechnik, in der die Monomeren in im
wesentlichen unverdünnter Form mit dem Katalysator in Kontakt kommen, durchgeführt werden, oder es
kann die Verdünnungstechnik angewandt werden, nach der die Monomeren in einem geeigneten inerten
Lösungsmittel gelöst und dann mit dem Katalysator in Kontakt gebracht werden. Die Polymerisationstemperatur kann innerhalb weiter Grenzen variieren,
z.B. von O0C oder niedriger bis über IOO0C Die Monomeren sind in flüssiger oder dampfförmiger
Phase von Temperatur und Druck abhängig.
Katalysatorherstellung
Für den Fall, daß metallisches Lithium als Katalysator verwendet werden soll, wird das Metall unter
beispielsweise hochsiedendem Petroleum (Petroleumjelly) geschmolzen und die geschmolzene Masse dann,
während sie noch gerade über dem Schmelzpunkt des Lithiums gehalten wird, unter einer inerten Atmosphäre
einer sehr schnellen Bewegung ausgesetzt, wodurch
feinverteiltes metallisches Lithium erzeugt wird, das in dem Petroleum dispergiert ist. Die Funktion des
Petroleums besteht darin, den Kontakt der Luft mit dem metallischen Lithium zu verhindern. Irgendein
anderes Medium, das ebenfalls diese Funktion erfüllt, kann daher an Stelle des Petroleums treten, wie
beispielsweise andere inerte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, die oberhalb 200°C sieden, z.B.
Mineralöl, Paraffin u. dgl. Die Herstellung des Katalysators wird zweckmäßig in einem geschlossenen
Behälter aus nicht reaktionsfähigem Material, beispielsweise rostfreiem Stahl od. dgl., durchgeführt.
Zweckmäßigerweise wird für die Badbewegung ein Hochgeschwindigkeitsrührer verwendet. Diese Hochgeschwindigkeitsrührung
dient dabei zur Reduzierung der Partikelgröße des metallischen Lithiums, und infolgedessen kann auch irgendeine andere Bewegungsvorrichtung, durch die ein feinverteiltes metallisches
Lithium erhalten wird, Anwendung finden. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit Katalysatordispersionen
nach vorstehendem Verfahren erzielt, bei denen die Dispersion etwa 35u/0 metallisches
Lithium enthielt und die Lithiumpartikeln einen mittleren Durchmesser von etwa 20 μ oder eine
Oberfläche von etwa 1 m2 pro Gramm aufwiesen.
Organolithium-Verbindungen, die für die Durchführung der Erfindung als Katalysator geeignet sind,
können nach einer beliebigen Methode hergestellt werden. Eine bequeme Methode für die Herstellung
von Lithium-Kohlenwasserstoff-Verbindungen besteht in der Reaktion von metallischem Lithium mit
Kohlenwasserstoff-Halogeniden. Im Gegensatz zu Kohlenwasserstoff-Verbindungen von anderen Alkalimetallsalzen
als Lithium, scheint die katalytische Wirkung der Lithium-Kohlenwasserstoff-Verbindung
bei der vorliegenden Erfindung nicht durch die Gegenwart anderer salzartiger Alkalimetall-Verbindungen
beeinflußt zu werden. So werden z. B. bei der Synthese von Alkalimetall-Verbindungen von
Kohlenwasserstoffen Alkalimetall-Halogenide als Nebenprodukt erhalten. In den Polymerisationskatalysatoren
mit Kohlenwasserstoff-Metall-Derivaten von anderen Metallen als Lithium bewirken diese
fremdartigen Salze beträchtliche und in vielen Fällen sehr wesentliche Effekte. Bei der vorliegenden Erfindung
scheinen diese Fremdsalze keinen Effekt zu bewirken. Sie können daher in dem Kohlenwasserstoff-Lithium-Katalysator
verbleiben oder aber ausgeschieden werden, ohne daß eine Veränderung in der Wirkung des Katalysators zu bemerken ist.
Konzentration von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Luft
Die Feuchtigkeit in der Polymerisationszone soll auf einem Minimum gehalten werden, da sie dazu
neigt, den Katalysator zu verbrauchen. Weiterhin wurde festgestellt, daß Sauerstoff, Stickstoff und
andere Bestandteile der Luft die Polymerisation hemmen, sie sollen daher so weit als möglich aus der
Reaktionszone ferngehalten werden. Besonders zu vermeiden ist die Gegenwart von oxydierten und
stickstoffhaltigen organischen Verbindungen, wie Äthern, Estern, Aminen u. dgl., die gewöhnlich als
wesentliche Bestandteile von Alkalimetall-Katalysatorsystemen betrachtet werden. Diese Verbindungen
sollen streng von der erfindungsgemäßen Reaktionsmischung ausgeschlossen werden.
Temperatur
Es wurde festgestellt, daß das Molekulargewicht und der Gehalt an Polymeren mit cis-l,4-Struktur in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in dem Maße zum Steigen neigt, wie die Polymerisationstemperatur gesenkt wird. Darüber hinaus ist die
Reaktion bei erhöhten Temperaturen sehr schwer zu steuern, insbesondere wenn Monomere von hoher
Reinheit verwendet werden. Dementsprechend ist es wünschenswert, innerhalb des vorstehend genannten
Temperaturbereichs bei Temperaturen zu arbeiten, die gerade noch anwendbar sind. Im allgemeinen
nimmt die Polymerisationsgeschwindigkeit bei fortschreitender Polymerisation ab. Falls es wünschenswert
erscheint, kann die Temperatur während der Polymerisation langsam erhöht werden, um eine
relativ konstante Reaktionsgeschwindigkeit zu erzielen.
Mikrostruktur der erfindungsgemäß
hergestellten Produkte
Bei Copolymeren aus Butadien und Styrol kann die Menge der cis-1,4-, trans-1,4-, 1-2-Additionsprodukte
und Styrol in dem polymeren Produkt am zweckmäßigsten durch Infrarot-Analyse bestimmt
werden. Der relative Gehalt der vorgenannten vier Strukturbausteine wird durch Messung der Intensität
der Infrarot-Absorptionsbanden bei 14,70, 10,34, 10,98 und 14,29 Mikron bestimmt, und diese Werte
werden dann in die nachfolgende Gleichung eingesetzt:
tfi = ej C1 + ei Co + ei C3 + ei C1,
dabei ist:
Di = Absorption (optische Dichte) des Polymeren bei Wellenlänge z,
ei> ei, ei oder ei = Absorption der verschiedenen Strukturen bei Wellenlänge z, die Fußnoten 1, 2,
3 oder 4 beziehen sich auf die verschiedenen Strukturkomponenten,
C1, C2, C3 oder C4 = Konzentration der verschiedenen
Strukturen, die Fußnoten 1, 2, 3 oder 4 beziehen sich auf die verschiedenen Strukturkomponenten.
Die auf diesem Wege erhaltenen vier Gleichungen werden für C1, C2, C3 und C4, die Werte der Konzentrationen
von cis-1,4-, trans-1,4-, 1-2-Addition- und Styrolkomponente in dem polymeren Produkt, gelöst.
Die ausgewählten Spitzenwellenlängen und die Werte der Absorptionen el für diese Wellenlängen
sind für die verschiedenen Strukturen nachfolgend tabellarisch aufgeführt:
Strukturen | Molare Absorption e' bei den Wellenlängen 14,70 μ , 10,34 μ j 10,98 μ 14,29 μ |
|||
1,2-Addition | 1,2 | 7,4 | 145,0 | 1,4 |
cis-l,4-Addition | 23,0 | 9,5 | 4,4 | 25,0 |
trans-l,4-Addition.. | 2,4 | 109,0 | 3,0 | 2,3 |
Styrol | 1,1 | 3,4 | 7,2 | 154,0 |
Der Prozentsatz der verschiedenen Arten von Additionsprodukten und von Styrol, bezogen auf das
gesamtpolymere Produkt, wird erhalten durch Division der absoluten Konzentration einer jeden Komponente
durch die Summe der Konzentrationen der drei oder vier Arten von Komponenten (1-2-; eis-; trans-;
und Styrol, falls anwesend) und anschließende Multiplikation mit 100%· Um die Genauigkeit der Bestimmung
zugänglich zu machen, wird die gesamte Ungesättigheit bestimmt. Diese ist der Quotient der
Summe der Konzentrationen der verschiedenen, durch die IR-Analyse bestimmten Komponenten, dividiert
durch die Konzentration der bei der Analyse verwendeten Lösungen, deren Konzentration durch Bestimmung
des gesamten Feststoffes erhalten wurde. In den nachfolgend angeführten detaillierten Beispielen
ist der Prozentsatz des Styrols (falls anwesend) angegeben, wie vorstehend abgeleitet (bezogen auf das
Gesamtpolymere); die Prozentsätze der anderen Komponenten des Polymeren (die tatsächlich Bestandteile
des Diolefinanteils des Polymeren sind) sind jedoch in jedem Beispiel als Prozentsätze des Butadienanteils
des Polymeren angegeben. Der Butadienanteil des Polymeren bildet den Wert, der durch Subtraktion
des Prozentsatzes von Styrol (bezogen auf das Gesamtpolymere) von 100 erhalten wird. Der Prozentsatz
eines jeden der anderen Bestandteile (bezogen nur auf den Butadienanteil des Polymeren) wird konsequenterweise
in jedem Beispiel durch Division des Prozentsatzes des Bestandteils (bezogen auf das Gesamtpolymere)
durch eine Zahl, die durch Subtraktion des Prozentsatzes Styrol (bezogen auf das Gesamtpolymere)
von 100 und Multiplikation des so erhaltenen Quotienten mit 100 erhalten wird.
Eine ähnliche Technik wird verwendet, um die Mikrostruktur der anderen erfindungsgemäß hergestellten
Copolymeren zu bestimmen.
In den erfindungsgemäß hergestellten Butadien-Copolymeren hat der Dienbestandteil des Copolymeren
eine Mikrostruktur, die durch eine cis-1,4-Struktur von wenigstens 30% und eine 1-2-Struktur
von nicht mehr als 12% gekennzeichnet ist. In den erfindungsgemäß hergestellten Isopren-Copolymeren
weist der Dienbestandteil des Copolymeren eine Mikrostruktur auf, die sich durch eine cis-l,4-Struktur
von wenigstens etwa 70 %> eine 3-4-Struktur von nicht mehr als 15% und im wesentlichen keine
1-2-Struktur auszeichnet. Alle erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren sind durch eine im wesentlichen
völlig lineare Struktur charakterisiert, und es wird angenommen, daß darin der wichtigste Unterschied
gegenüber den Emulsions-Copolymeren der bisherigen Art zu sehen ist.
Die Makrostruktur der erfindungsgemäß
hergestellten Polymeren
hergestellten Polymeren
Die nachfolgend aufgeführten zugehörigen Viskositätszahlen sind nach dem Verfahren von G. D. Sands
und B. L. Johnson, »Industrial and Engineering Chemistry«, Bd. 40, S. 351 (1948), erhalten worden.
Polymerisationsverfahren
und Gewinnung der Polymeren
und Gewinnung der Polymeren
Die konjugierten Diene, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Copolymeren verwendet werden,
sind 1-3-Butadien oder Isopren und Mischungen derselben. Die vinylsubstituierten aromatischen Ver-
bindungen, die bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendet werden können, schließen
Verbindungen ein, wie Styrol, oc-Methylstyrol, ß-Methylstyrol, y-Methylstyrol, I-Vinylnaphthalin und
S 2-Vinylnaphthalin.
Falls gewünscht, kann dem Copolymeren zur Verbesserung des Fließvermögens des erhaltenen Polymeren
eine geringe Menge von Divinylbenzol oder anderer verzweigender Stoffe zugesetzt werden. Die
ίο vinylsubstituierte aromatische Verbindung kann, in Abhängigkeit von der Endverwendung, von etwa
1 bis 90 Gewichtsprozent der copolymeren Verbindung umfassen. Bei Verwendung des Copolymeren
als Elastomeres soll der Gehalt an vinylsubstituierter aromatischer Verbindung etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent
des Copolymeren betragen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden als Verdünnungsmittel bevorzugt aliphatische und aromatische
Kohlenwasserstofflösungsmittel verwendet, wie beispielsweise Pentan, Hexan, Heptan, Petroläther,
Benzol, Zyklopentan, Zyklohexan, Xylol, Isooktan. Selbstverständlich können auch Mischungen
von zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel in dem Verfahren Anwendung finden. Während des Einfüllens
wird in dem Reaktionsgefäß bevorzugt eine Inertgasatmosphäre aus Helium oder Argon aufrechterhalten,
um einen Kontakt des Monomeren mit Sauerstoff zu vermeiden. Da das Monomere kein
Antioxydans enthält, ist es gegenüber Oxydation empfindlich. Eine bevorzugte Methode, um das
Polymere vor Oxydation zu schützen, besteht darin, daß es in eine Lösung eines Antioxydans in Methanol,
Isopropanol oder einem anderen Alkohol eingetropft wird und die Lösung sehr stark gerührt wird. Der
Alkohol dient als Träger für die Verteilung des Antioxydans und als Mittel, um den Katalysator zu zerstören.
Das abgetrennte Polymere wird dann vorzugsweise mit Wasser in einer Waschvorrichtung gewaschen,
gewöhnlich unter Zusatz weiterer Stabilisationsmittel, und dann getrocknet.
Für die Bestimmung des notwendigen Uberschusses an langsamer reagierendem Bestandteil des erfindungsgemäßen
Copolymeren wird auf F i g. 2 Bezug genommen. Im Fall des Butadiens und des Styrole
polymerisiert das Butadien etwa 7mal so schnell wie das Styrol in der Mischung dieser beiden Monomeren.
F i g. 2 stellt das relative Verhältnis der Eingliederung dieser beiden Monomeren in das Copolymere
in Abhängigkeit von den Monomeren-Konzentrationen dar als Folge ihrer unterschiedlichen Polymerisationsgeschwindigkeiten.
Ähnliche Kurven können für andere Monomeren-Zusammensetzungen gezeichnet werden, z. B. polymerisiert im Fall des
Isoprens und Styrols das Isopren 8mal so schnell wie das Styrol. Um die Kurve der F i g. 2 für das
erfindungsgemäße Verfahren zu verwenden, wenn man beispielsweise ein copolymeres Produkt herzustellen
wünscht, in dem der gebundene Styrolgehalt 25% beträgt, geht man auf der Ordinate aufwärts
bis zur 25%-Marke und dann nach rechts, bis diese Linie die mit Styrol bezeichnete Kurve schneidet.
Dieser Schnittpunkt wird dann auf der Abszisse abgelesen, um die in der Monomerenlösung notwendige
Konzentration an Styrol zu bestimmen. Aus der Kurve ist ersichtlich, daß es wesentlich ist, zur
Erzielung einer 25%igen Konzentration an gebundenem Styrol im Copolymeren im Polymerisationsgefäß in der Monomerenmischung eine Konzentration
909531/421
von 70,2% zu haben. Da diese Konzentration während der ganzen Polymerisationsreaktion aufrechterhalten
werden muß, ist es augenscheinlich, daß bei Vollendung der Reaktion ein wesentlicher Gehalt an
unreagierten Monomeren vorliegt. Wo es möglich ist, die Polymerisation mit einer geeigneten Vorrichtung
zum kontinuierlichen Probennehmen, Analysieren und Steuern der Reaktion durchzuführen, da
ist es auch möglich, die Konzentration des unreagier-
10
Beispiel 1 bis 5
In den Beispielen 1 bis 5 wurde das Reaktionsgefäß in jedem Fall erst mit Stickstoff ausgespült
und dann mit 5,03 kg Styrol, 4,04 kg Butadien und 36,3 kg Hexan beschickt, wobei diese Charge erst
durch eine mit SiIikageI gefüllte Kolonne geschickt wurde. Durch Zugabe von 120 ml einer Butyllithium-Hexan-Lösung
mit einer Konzentration von 0,0118 g
ten Monomeren fast genau auf dem gewünschten io kohlenstoffgebundenem Lithium pro Milliliter Lösung
Wert zu halten und dadurch ein Copolymeres des wurde dann die Polymerisation eingeleitet. Die
gewünschten Prozentsatzes zu erzielen. Reaktionsmischung wurde auf eine Temperatur von
Wo solche Regelungseinrichtungen nicht verwendet 40° C gebracht, und in regelmäßigen Abständen
werden, wird ein bestimmter Styrol-Konzentrations- wurden zur Überwachung des Polymerisationsverbereich
ausgewählt und ein Zusatz an Butadien 15 laufs Proben entnommen. Die anfängliche Charge
zugegeben, wenn der Bereich überschritten ist, um ergab einen Styrolgehalt von 55,5%· Nachdem der
den Gehalt auf den gewünschten Wert zurückzu- Styrolgehalt der Mischung 70,2% erreicht hatte,
bringen. Wenn beispielsweise die Herstellung eines wurde eine Mischung von 50% Hexan und 50%
Butadien-Styrol-Copolymeren mit etwa 20% Styrol- Butadien zugegeben, die ausreichte, um die Styrolgehalt
im Copolymeren gewünscht wird, so kann ao Konzentration auf 55,5 % zu senken. Mit fortschreider
Styrolgehalt im Bereich zwischen ausgewählten tender Polymerisation wurde die Temperatur langsam
auf 63,9 °C erhöht, um die Polymerisationsgeschwindigkeit der Mischung etwa konstant zu erhalten.
Die Reaktion wurde etwa 8 Stunden lang fortgeführt. 25 Nachdem die letzte zusätzliche Zugabe von Butadien
zu dem Copolymeren mit dem gewünschten StyroI-gehalt reagiert hatte, wurde die Reaktion durch
Eintropfen des Reaktorinhaltes in eine methanolische Lösung, die ein handelsübliches Antioxydans enthielt,
an gebundenem Styrol von 25% in dem Polymeren 30 beendet. Das Polymere wurde gewaschen und im
70,2%. Dementsprechend wird das Reaktionsgefäß Vakuum bei 82,2° C getrocknet. Im Beispiel 3 wurde
mit 55,5 Gewichtsprozent Styrol und der entsprechen- die Polymerisation fortgeführt, nachdem das zusätzden
Menge Butadien beschickt. Die Polymerisation liehe Butadien aufgebraucht war, wodurch ein copolyverläuft
dann unter regelmäßigem Probennehmen meres Produkt erhalten wurde, in dem die copolymere
aus dem System, um die Styrol-Konzentration in 35 Kette aus Styrol-Butadien durch einen Styrolblock
der Monomerenlösung zu bestimmen. Wenn der telomerisiert war. Nach Vollendung der Polymeri-StyroIgehalt
der Monomerenlösung auf 70,2% an- sation des Styrols wurde das polymere Produkt im
gestiegen ist, wird ein zusätzlicher Anteil an Butadien Beispiel 3 ebenfalls in eine methanolische Lösung
zu der Lösung gegeben, um den Styrolgehalt auf eines Antioxydans gegeben, dann gewaschen und
55,5% zu reduzieren. Als Ergebnis wird ein copoly- 40 getrocknet, wie bei den anderen Polymeren. Im
meres Produkt erhalten, dessen Ketten einen will- Beispiel 2 wurde 4mal eine zusätzliche Butadienkürlich
verteilten Styrolgehalt längs der Ketten Hexan-Lösung zugegeben, im Beispiel 1 und 4 wurden
zwischen 15 und 25% aufweisen und deren durch- fünf zusätzliche Butadien-Hexan-Lösungen und im
schnittlicher Styrolgehalt die gewünschten 20 % ergibt. Beispiel 3 und 5 wurden sechs zusätzliche ButadienEs
ist augenscheinlich, daß, je größer die Variation 45 Hexan-Lösungen zugegeben. Die Eigenschaften der
des Styrolgehalts in den Ketten ist, um so seltener nach diesen Beispielen erhaltenen polymeren Produkte
ein zusätzlicher Anteil an Butadien zugesetzt werden
muß und um so größer gleichzeitig die Unregelmäßigkeit der Struktur der polymeren Kette wird.
muß und um so größer gleichzeitig die Unregelmäßigkeit der Struktur der polymeren Kette wird.
Falls gewünscht, kann die Polymerisation nach der Zugabe des letzten Butadienanteils (d. h. des
schneller polymerisierenden Monomeren) zu Ende geführt werden. Dies führt zu einer TeIomerisierung
der copolymeren Ketten mit einem Block aus Styroleinheiten (d. h. des langsamer polymerisierenden
Monomeren). Solche Produkte sind besonders brauchbar für Latizes.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die nachfolgenden detaillierten Beispiele verwiesen.
In diesen Beispielen wurde das Copolymere in jedem Fall dadurch erhalten, daß man das Butadien-Styrol-Verhältnis
so steuerte, daß ein 80:20-Copolymeres
entstand, wobei das Butadien so anteilmäßig züge- Zur Bestimmung der Veränderung im gebundenen
geben wurde, daß, wie oben beschrieben, die Menge Styrolgehalt des copolymeren Produkts im Polydes
gebundenen Styrols in dem Copolymeren im 65 merisationsverlauf nach Beispiell wurden die zur
Bereich zwischen 15 und 25% lag. Alle Prozent- Bestimmung des Styrolgehalts der monomeren Miangaben
beziehen sich auf das Gewicht, wenn es schung entnommenen Proben ebenfalls analysiert,
nicht anders vermerkt ist. um die Menge des gebundenen Styrols im Copoly-
Werten, z.B. etwa 15 bis 25% (oder einer anderen Kombination, die im Schnitt den Wert 20% ergibt),
schwanken. Aus der Kurve in F i g. 2 ist ersichtlich, daß zur Erzielung eines Copolymeren mit 15%
Styrolgehalt eine Konzentration an Styrolmonomeren von 55,5% notwendig ist. Wie vorstehend bereits
gezeigt, beträgt der notwendige Styrolgehalt der Monomerenmischung zur Erzielung eines Gehalts
sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt:
Beispiel |
Mooney-
Viskosität (ML/4/1000 Q |
Tatsächliche
Viskosität |
% Styrol |
1 | 13 | 1,29 | 16,0 |
2 | 31 | 1,68 | 16,8 |
3 | 89 | 1,48 | 34,2 |
4 | 37,5 | 16,3 | |
5 | 54,5 | 19,3 |
meren zu bestimmen. Die erhaltenen Werte sind in F i g. 1 graphisch dargestellt. Zum Vergleich ist in
F i g. 1 ebenfalls die aus der britischen Patentschrift 888 624 bekannte Kurve aufgezeichnet, die die Unterschiede
im Styrolgehalt eines Produkts angibt, das durch lithiumkatalysierte Polymerisation eines Butadien-Styrol-Gemisches
erhalten wurde und wobei das gesamte Butadien und Styrol gleichzeitig zu Beginn der Polymerisation zugegeben wurden. Wie daraus
ersichtlich ist, wird in das Polymere bei gleichzeitiger Zugabe der Monomeren so lange kein Styrol eingebaut,
bis nach praktisch vollständigem Aufbrauch des Butadiens sich die Bildung einer Block-Polymerisation
anzeigt. Demgegenüber zeigt die Kurve, in der der Styrolgehalt bei zusätzlicher Zugabe dargestellt
ist, eine relativ gleichförmige Höhe des Styrolgehalts während des ganzen Polymerisationsverlaufs
an.
B e i s ρ i e 1 6
Die Mischung gemäß nachfolgendem Rezept wurde bei 60° C polymerisiert.
Butadien 100
Hexan 300
Butyllithium 0,01
30
Die Mikrostruktur des erhaltenen Polymeren wurde mit der Mikrostruktur der in den Beispielen 1 und 2
erhaltenen Polymeren verglichen.
Beispiel | %cis-l-4 | % trans-l-4 | % 1-2 | % Styrol |
1 | 31,6 | 46,4 | 5,9 | 16,1 |
2 | 32,9 | 45,3 | 5,8 | 16,0 |
6 | 37,7 | 55,4 | 7,0 |
Die Mischung gemäß nachfolgendem Rezept wurde bei 60° C polymerisiert.
Butadien 75,3
Styrol 24,7
Hexan 300
Butyllithium 0,125
Das erhaltene polymere Produkt ist ein sogenanntes Block-Copolymeres von Butadien und Styrol, das
durch Polymerisierung der Monomeren bei gleichzeitiger Einführung derselben in die Polymerisationszone, wie vorstehend beschrieben, erhalten worden ist.
Beispiel 8 bis 10
Unter Verwendung der aus den Beispielen 4, 5 und 6 erhaltenen polymeren Produkte wurde in den
Beispielen 8, 9 und 10 gemäß nachfolgendem Rezept, eine Reihe von Reifenwerkstoffen zusammengestellt.
Polymeres 100
Zinkoxyd 1,4
Ruß (zwischen hoch- und superabriebfestem Ofenruß) 68
Stearinsäure 2
Antioxydans 2,5
Aromatisches Öl (Weichmacher) 40
Schwefel 1,7
Beschleuniger 1,4
Die physikalischen Eigenschaften dieser drei Massen wurden nach einer optimalen Aushärtung erhalten
und sie sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt
Beispiel 8 (Beispiel 4, Copolymer) |
Beispiel 9 (Beispiel 5, Copolymer) |
Beispiel 10 Q3eispiel 6, Poly butadien) |
||
300% Modul (kg/cm2) | 63 | 64,9 | 51 | |
177,5 | 182,8 | 138,8 | ||
620 | 610 | 550 | ||
Dynamischer Modul mit »Forced Vibrator« | ||||
(kg/cm2)« | 17,9 | 17,4 | 15,0 | |
Statischer Modul (kg/cm2) | 12,4 | 11,4 | 9,1 | |
Innere Reibung (kps) | 5,2 | 4,8 | 5,1 |
0) bestimmt nach der Testmethode von J. H. D i 11 ο η, I. Β. P r e 11 y m a η und G. L. H a 11, Journal of Applied Physics,
Bd. 15, S. 309 bis 323 (1944).
Beispiel 11 bis 13
Unter Verwendung der in den Beispielen 5, 6 und 7 erhaltenen polymeren Produkte wurde eine Reihe
von Reifenwerkstoffen nach dem für die Beispiele 8 bis 10 gegebenen Rezept zusammengestellt. Die
physikalischen Eigenschaften dieser drei Massen wurden nach einer optimalen Aushärtung erhalten
und sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
13 14
300 % Modul (kg/cm2)
Bruchspannung (kg/cm2)
Brachdehnung (%)
Dynamischer Modul mit »Forced Vibrator« (kg/cm2)«
Statischer Modul (kg/cm2)
Innere Reibung (kps)
Zugfestigkeit (kg/cm2)
bei IOO0C
bei 135° C
bei 135° C
Äußerste Dehnung (%)
bei IOO0C
bei 135° C
Stahlkugelrückprall (%)
bei22,8°C
bei IOO0C
Beispiel 11 iel 5, Copolymer) |
Beispiel 12 (Beispiel 6, Poly butadien) |
Beispiel 13 (Beispiel 7, Block polymer) |
70 | 45,7 | 72 |
205,4 | 133,6 | 121,3 |
600 | 580 | 560 |
13,9 | 15 | 14,7 |
9,8 | 9,1 | V |
3,9 | 5,1 | 6,1 |
91,4 | 61,9 | 38,7 |
70 | 47,8 | 28 |
370 | 390 | 250 |
330 | 360 | 360 |
45 | 44 | 40 |
64 | 54 | 46 |
Obestimmt nach der Testmethode von J. H. D ill on, I. B. Pretty man und G.L.Hall, Journal of Applied Physics,
Bd. 15, S. 309 bis 323 (1944).
Der Young-Modul ψ wurde nach der in der britischen Patentschrift 603 630 beschriebenen Methode
für diese Zusammensetzungen bestimmt. Die Ergebnisse sind in F i g. 3 dargestellt. Wie daraus
ersichtlich ist, überragen die Tieftemperatureigenschaften des Copolymeren bei weitem die des Blockpolymeren,
und sie sind nur wenig niedriger als die des Homopolymeren, einem Material, das ja bekanntlieh
unter anderem für seine Tieftemperaturleistungsfähigkeit bekannt ist.
Beispiel 14 bis 16
Unter Verwendung der in den Beispielen 1, 2 und 6 erhaltenen polymeren Produkte wurde, gemäß nachfolgendem
Rezept, eine Reihe von Reifenwerkstoffen zusammengestellt.
40
Polymeres 100
Hochabriebfester Ofenruß 50
Aromatisches Öl 5
Zinkoxyd 3
Stearinsäure 2,5
Antioxydans 2,5
Schwefel 1,75
Beschleuniger 0,7
Die physikalischen Eigenschaften dieser drei Verbindungen wurden nach einer optimalen Aushärtung
erhalten und sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Beispiel 14
(Beispiel 1, Copolymer) |
Beispiel 15
(Beispiel 2, Copolymer) |
Beispiel 16
(Beispiel 6, Poly butadien) |
61,5 | 75,6 | 63 |
165,2 | 209 | 137,1 |
610 | 590 | 470 |
56 | 58 | 57 |
55 | 60 | 63 |
58 | 67 | 63 |
300% Modul (kg/cm2) .
Bruchspannung (kg/cm2)
Bruchdehnung (°/0)
»Shore-A«-Härte
Stahlkugelrückprall
bei22,8°C
bei IOO0C
Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, führt die Verwendung eines Copolymeren mit einem höheren
»Mooneye-Wert im Beispiel 15 im Vergleich zu einem Copolymeren mit einem niedereren »Mooney«-Wert
im Beispiel 14 zu einem verbesserten Reifenmaterial. Im allgemeinen weist das Copolymere dort, wo es
in einem Reifenmaterial verwendet wird, vorzugsweise einen »Mooney«-Wert von wenigstens etwa
25 auf, obwohl dort, wo das Copolymere bei tiefen Weichmachungsgraden oder als Zumischung zu zwei
anderen Elastomeren verwendet wird, auch niederere »Mooney«-Werte brauchbar sind. Für den »Mooney«-
Wert gibt es keine kritische obere Grenze. Polymere mit einem berechneten »Mooney«-Wert von 300
lassen sich in zufriedenstellender Weise mit geeigneten Weichmachern verarbeiten. Aus praktischen
Claims (1)
- Gründen ist jedoch für ein Reifenmaterial die Verwendung eines Copolymeren mit einer »Mooney«- Viskosität (ML/4/1000 C) von etwa 25 bis 200 vorzuziehen.B e i s ρ i e 1 17 und 18Unter Verwendung der in den Beispielen 2 und 6 erhaltenen polymeren Produkte wurde nach dem für die Beispiele 8 bis 10 gegebenen Rezept eine Reihe von Reifenwerkstoffen zusammengestellt. Die physi- to kaiischen Eigenschaften dieser Verbindungen wurden nach einer optimalen Aushärtung erhalten, und sie sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Beispiel 17
(.jtseispiei ζ,
Copolymer)Beispiel 18
(Beispiel 6,
Poly
butadien)300 °/0 Modulus (kg/cm2) 82,6 68,5 Bruchspannung (kg/cm2).. 191,6 147,6 Bruchdehnung (%) 540 480 Dynamischer Modul mit
»Forced Vibrator«
(kg/cm2)13,8 14,7 Statischer Modul (kg/cm2) 9,1 9,1 Innere Reibung (kps) 4,5 4,8 Ringzerreißprobe
(kg/2,5 cm)
bei IOO0C
bei 135° C260
185240
160Kinetische Beanspruchung
auf feuchtem Beton1,18 1,00 Schnittaufweitung,
5 Stunden in einer Luft
bombe gealtert
(0,25 cm/Std.)60 150 2535Wie aus den Daten der vorstehenden Beispiele hervorgeht, haben die erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren sehr geschätzte Eigenschaften für die Herstellung von Reifenwerkstoffen. Zur Zeit sind im Handel Reifen erhältlich, die unter Verwendung des jetzt verfügbaren hochpolymerisierten 1,4-Polybutadiens hergestellt sind. Wie aus den Beispielen hervorgeht, haben die erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren im Vergleich zu den hochpolymerisierten 1,4-Polybutadienen wesentlich verbesserte Eigenschaften für ihre Verwendung als Reifenwerkstoffe. Zusätzlich zu den verbesserten Eigenschaften im Hinblick auf »Modulus«, Spannung, Dehnung und Innere Reibung weisen die erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren, wie aus den Beispielen 17 und 18 hervorgeht, wesentlich verbesserte Schnittaufweitungs- und Stoppeigenschaften auf feuchtem Beton auf. Die kinetische Beanspruchung auf feuchtem Beton ist dabei nur eine relative Prüfung der Wirksamkeit der beiden Materialien, wobei die Wirkung des Polybutadien-Polymeren willkürlich auf 1,00 festgesetzt worden ist. Die verbesserte Wirkung der erfindungsgemäß hergestellten Polymeren gegenüber dem Polybutadien ist dabei im Hinblick auf die verbesserte Rückfederung des Copolymeren völlig unerwartet.Während die ausgezeichneten Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren dieselben in hohem Maße für die alleinige Verwendung als Kautschuk in Reifenwerkstoffen geeignet machen, können sie daneben doch auch mit anderen Elastomeren für die Herstellung solcher Reifenwerkstoffe verschnitten werden. So können die Copolymeren mit natürlichem Kautschuk, herkömmlichem Styrol-Butadien-Kautschuk, hochpolymerisierten cis-Polyisoprenen, hochpolymerisierten cis-Polybutadienen, Äthylen-Propylen-, Nitril- oder Chloropren-Kautschuk verschnitten werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Copolymeren sind entweder selbst oder verschnitten mit anderen Elastomeren besonders geeignet zum Ansatz mit wesentlichen Mengen Weichmachern, wie beispielsweise weichmachendem Öl in Verbindung mit Ruß.Zusätzlich zu ihrer Verwendung in Reifenwerkstoffen können die erfindungsgemäß hergestellten Produkte mit Polystyrol oder Polypropylen verschnitten werden, wodurch hochschlagfeste Materialien entstehen, die für Formen und andere Anwendungen geeignet sind. Die erfindungsgemäß hergestellten Produkte sind weiterhin für die Verwendung in Reifenkarkassen, in Latizes und in Klebstoffen geeignet, und sie können darüber hinaus zu Folien vergossen und weiterhin, wie es dem Kunststoff-Fachmann bereits bekannt ist, zur Herstellung von schützenden Uberzügen (wie beispielsweise Drahtüberzug), von Rohren, Fasern, Schüsseln, Spielzeug und anderen Gegenständen verformt oder verspritzt werden.Bei der Anwendung in Reifenwerkstoffen kann dieser etwa 40 bis 200 Gewichtsteile Ruß und etwa 15 bis 130 Gewichtsteile Weichmacher auf 100 Teile Gesamtelastomeres enthalten. Das Elastomere enthält dabei ein oder mehrere erfindungsgemäß hergestellte Copolymere allein oder in Mischung mit natürlichem Kautschuk, Äthylen-Propylen-Kautschuk, einem Emulsions-Copolymeren von Butadien und Styrol, einem Polyisopren mit einem cis-l,4-Gehalt von wenigstens etwa 90% oder einem Polybutadien mit einem cis-l,4-Gehalt von wenigstens etwa 30% und einem 1-2-Gehalt von nicht mehr als 12%. Während grundsätzlich jedes Elastomerenverhältnis angewendet werden kann, ist es bei einem verschnittenen Produkt vorzuziehen, wenigstens von jedem Elastomeren 25 Gewichtsprozent anzuwenden.Die Polymerisation kann in Lösung oder in der Masse, in Suspension oder in Emulsion durchgeführt werden. Welche Methode auch immer angewendet wird, in jedem Fall ist es wesentlich, daß die zur Anwendung kommenden Materialien keine nachteilige Reaktion, die zur Zerstörung der katalytischen Aktivität führt, aufweisen. Die zusätzliche Zugabe kann in einzelnen Schritten oder aber kontinuierlich durchgeführt werden.Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines kautschukartigen Mischpolymerisats mit im wesentlichen vollständig linearer Struktur durch Mischpolymerisation von 1,3-Butadien, Isopren oder deren Gemischen mit mindestens einer vinylsubstituierten aromatischen Verbindung unter Verwendung eines lithiumhaltigen Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man ein909531/421Gemisch aus dem Dienmonomeren und dem gesamten erforderlichen aromatischen Monomeren in dem das gewünschte Mischpolymerisat ergebenden Verhältnis in Gegenwart eines lithiumhaltigen Katalysators bei einer Temperatur zwisehen 0 und IOO0C zu einem Mischpolymerisat,in dem die aromatischen Monomereinheiten im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind, polymerisiert, wobei man das Monomerenverhältnis im Verlauf der Polymerisation durch zusätzliche Zugaben des schneller polymerisierenden Dienmonomeren aufrechterhält.Hierzu 1 Blatt ZeichnungenZEICHNUNGEN BLATTNummer: Int. Cl.: Deutsche KI.: Auslegetag:FIG. I1300239 C08d 39 b3,1/20 31. Juli 1969mV- jc 6Α./o Zo se6c a?#0SO seoFIG. 2ZEiCHNUNGENBtATTi Nummer: 1300239IntCl.: C08dDeutscheKl.: 39 b3,1/20Auslegetag: 31. Juli 1969F IG. 3f J909 531/421
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US20970662A | 1962-07-13 | 1962-07-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1300239B true DE1300239B (de) | 1969-07-31 |
Family
ID=22779919
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1963F0040198 Pending DE1300239B (de) | 1962-07-13 | 1963-07-10 | Verfahren zur Herstellung eines kautschukartigen Mischpolymerisats |
DE19631720102 Pending DE1301729B (de) | 1962-07-13 | 1963-07-10 | Luftreifen |
DE1963F0045041 Pending DE1301261B (de) | 1962-07-13 | 1963-07-10 | Luftreifen |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19631720102 Pending DE1301729B (de) | 1962-07-13 | 1963-07-10 | Luftreifen |
DE1963F0045041 Pending DE1301261B (de) | 1962-07-13 | 1963-07-10 | Luftreifen |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT272629B (de) |
BE (1) | BE634869A (de) |
CH (1) | CH461108A (de) |
DE (3) | DE1300239B (de) |
DK (2) | DK107127C (de) |
ES (1) | ES289936A1 (de) |
GB (1) | GB994726A (de) |
LU (1) | LU44053A1 (de) |
NL (2) | NL295247A (de) |
NO (1) | NO115319B (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3449306A (en) * | 1964-04-23 | 1969-06-10 | Phillips Petroleum Co | Modified block copolymers and production thereof |
GB1293589A (en) * | 1968-11-14 | 1972-10-18 | Asahi Chemical Ind | Rubbery copolymer compositions |
NL145567B (nl) * | 1970-04-16 | 1975-04-15 | Shell Int Research | Werkwijze voor de niet-continue copolymerisatie van geconjugeerde dienen met ten hoogste 5 c-atomen en vinylaromatische verbindingen. |
GB1604393A (en) | 1977-09-09 | 1981-12-09 | Dunlop Ltd | Tyres |
GB1604395A (en) * | 1977-10-08 | 1981-12-09 | Dunlop Ltd | Elastomer compositions and tyre treads comprising them |
US4948849A (en) * | 1980-03-07 | 1990-08-14 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process for making copolymers of aromatic vinyl compounds ADD conjugated diolefins having substantial increase in aromatic vinyl compound differential content |
US4396741A (en) | 1982-03-30 | 1983-08-02 | Shell Oil Company | Photometer-controlled anionic polymerization |
DE19801101A1 (de) * | 1998-01-15 | 1999-07-22 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von statistischen Styrol-Butadien-Copolymeren |
US6372863B1 (en) * | 1999-08-12 | 2002-04-16 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Synthesis of styrene-butadiene rubber |
RU2501816C2 (ru) | 2008-04-30 | 2013-12-20 | Стирон Юроп Гмбх | Стирол-бутадиеновые полимеры со стирольным градиентом и способы изготовления таковых |
SG173195A1 (en) | 2009-03-19 | 2011-08-29 | Styron Europe Gmbh | Styrene butadiene rubber with novel styrene incorporation |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1130169B (de) * | 1959-12-31 | 1962-05-24 | Phillips Petroleum Co | Verfahren zur Herstellung von regellosen Mischpolymerisaten |
-
0
- NL NL136672D patent/NL136672C/xx active
- BE BE634869D patent/BE634869A/xx unknown
- NL NL295247D patent/NL295247A/xx unknown
-
1963
- 1963-07-10 DE DE1963F0040198 patent/DE1300239B/de active Pending
- 1963-07-10 DE DE19631720102 patent/DE1301729B/de active Pending
- 1963-07-10 DE DE1963F0045041 patent/DE1301261B/de active Pending
- 1963-07-11 AT AT590465A patent/AT272629B/de active
- 1963-07-12 CH CH875763A patent/CH461108A/de unknown
- 1963-07-12 LU LU44053D patent/LU44053A1/xx unknown
- 1963-07-12 GB GB2768363A patent/GB994726A/en not_active Expired
- 1963-07-12 ES ES289936A patent/ES289936A1/es not_active Expired
- 1963-07-13 NO NO14939363A patent/NO115319B/no unknown
- 1963-07-13 DK DK234064A patent/DK107127C/da active
- 1963-07-13 DK DK335963A patent/DK107193C/da active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1130169B (de) * | 1959-12-31 | 1962-05-24 | Phillips Petroleum Co | Verfahren zur Herstellung von regellosen Mischpolymerisaten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK107127C (da) | 1967-04-24 |
ES289936A1 (es) | 1963-10-16 |
NL136672C (de) | |
AT272629B (de) | 1969-07-10 |
BE634869A (de) | |
LU44053A1 (de) | 1963-09-13 |
NL295247A (de) | |
DK107193C (da) | 1967-05-01 |
CH461108A (de) | 1968-08-15 |
DE1301261B (de) | 1969-08-14 |
GB994726A (en) | 1965-06-10 |
DE1301729B (de) | 1969-08-21 |
NO115319B (de) | 1968-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1928856C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Homo- oder Copolymerisaten von konjugierten Dienen | |
DE69225182T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polymeren und Copolymeren mit kontinuierlich sich ändernder Zusammensetzung und dadurch erzeugte Produkte | |
DE1131411B (de) | Verfahren zur Herstellung von kautschukartigen Mischpolymerisaten | |
DE2015249A1 (de) | Blockcopolymerisate und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE2460009C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Butadien-Styrol-Block-Copolymeren | |
DE1300239B (de) | Verfahren zur Herstellung eines kautschukartigen Mischpolymerisats | |
DE1224045B (de) | Verfahren zur Herstellung von Blockmischpolymerisaten | |
DE2524849C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von elastomeren Butadienpolymerisaten oder -copolymerisaten | |
DE1813765B1 (de) | Verfahren zum Copolymerisieren von konjugierten Dienen,die 4-12 C-Atome enthalten,mit vinylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen | |
DE2442849A1 (de) | Verfahren zur herstellung von alphamethylstyrol enthaltenden blockmischpolymerisaten | |
DE1270820C2 (de) | Verfahren zur herstellung von block-mischpolymerisaten | |
DE1809854A1 (de) | Verfahren zum Polymerisieren von Butadien und Butadien im Gemisch mit weiteren konjugierten Diolefinen | |
DE69317753T2 (de) | Poly(metallcarboxylat) gepfropfte Kautschuke mit hohem Elastizitätsmodul | |
DE1921017C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von kautschukartigen Polymeren | |
AT261201B (de) | Verfahren zur Herstellung eines kautschukartigen Mischpolymerisats | |
DE1816089B2 (de) | Verfahren zum herstellen von regellosen coplymeren aus conjugierten dienen mit 4 12 kohlenstoffatomen und vinylsubstitu ierten aromatischen kohlenwasserstoffen | |
DE2554585A1 (de) | Verfahren zur herstellung von nicht-linearen, elastomeren copolymerisaten | |
DE2406092A1 (de) | Verfahren zur herstellung von polymeren mit funktionellen gruppen an den kettenenden | |
DE2338627C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von modifizierten Dienpolymeren | |
DE1720718A1 (de) | Verfahren zur Mischpolymerisation des Butadiens | |
DE2013263C3 (de) | Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Doppelbindungen enthaltenden Polymeren | |
DE2257786C2 (de) | Verfahren zur Homopolymerisation von Butadien-(1,3), Isopren oder Pentadien-(1,3) und zur Mischpolymerisation von Butadien-(1,3) mit Isopren oder Pentadien-(1,3) bzw. von Butadien-(1,3) oder Isopren mit Äthylen | |
DE1745750B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Polymerisates mit niedrigem Vinylgehalt | |
DE2344784A1 (de) | Verfahren zur erhoehung des molekulargewichts sowie der molekulargewichtsverteilung von homo- und copolymeren | |
DE1720252B2 (de) | Verfahren zur herstellung von schlagfesten monovinylaromatischen polymeren |