DE2531623A1 - Verfahren zur herstellung heller polychloroprenkautschuke - Google Patents
Verfahren zur herstellung heller polychloroprenkautschukeInfo
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Description
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
509 Leverkusen. Bayerwerk
E/Cm 1 4 JUL11975
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von hellen Polychloroprenkautschuktypen in wäßrig-alkalischer
Emulsion in Anwesenheit radikalischer Initiatoren, wobei als Emulgatoren bestimmte Emulgatorsysteme zur Anwendung
gelangen.
Die Herstellung von Polychloropren ist seit langem bekannt und beispielsweise in Ullmans Encyclopädie der technischen
Chemie, Stuttgart, Band 9, S. 336 ff.,Verlag Urban und
Schwarzenberg, München-Berlin 1957 und in Encyclopädia of Polymer Science and Technology, Vol. 3, Seiten 705-730,
John Wiley, New York 1965, beschrieben.
Das Verfahren verläuft zweistufig, wobei in der ersten Stufe die Polymerisation zum Latex durchgeführt wird und in der
zweiten Stufe die Aufarbeitung des Latex zum Festkautschuk, beispielsweise durch Gefrierkoagulation oder Elektrolytfällung,
erfolgt.
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Die Durchführung der Polymerisationsatule ist beispielsweise
in den US-Patentschriften 2 394 291 und 2 567 117,
den britischen Patentschriften 512 458 und 1 094 321 sowie
in der deutschen Offenlegungsschrift 2 241 394 beschrieben.
Die Aufarbeitung des Latex durch Gefrierkoagulation u.a. ist beschrieben in
Chem. Engng. Progr. 43, 391 (1947) und in der deutschen
Patentschrift 1.051.506. Die Aufarbeitung des Latex durch Elektrolytfällung und der anschließenden Trocknung in
Schnecken ist in dem deutschen Patent 1.111.804 beschrieben.
Die Gefrierkoagulation stellt Jedoch das bevorzugte Aufarbeitungsverfahren
dar.
Die anwendungstechnischen Eigenschaften der Chloroprenpolymeren
werden weitgehend durch die Polymerisationsremperatur bestimmt:
Ein bei tieferer Temperatur hergestelltes Produkt besitzt eine starke Kristallisationstendenz und eignet sich vorzüglich
zur Herstellung von Klebstoffen.
Bei höherer Temperatur hergestelltes Polychloropren läßt sich beispielsweise als Kautschuk mit wertvollen Eigenschaften
verwenden.
Die Aufarbeitung erfolgt in allen Fällen auf gleiche Weise:
Der alkalische Latex, der bei der Polymerisation angefallen ist, wird durch Zugabe von verdünnter Essigsäure auf pH
5-7 eingestellt und so sensibilisiert.
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Bei diesem Ansäuern verlieren die Emulgatoren Abeitlnsäure
und/oder gesättigte und ungesättigte Fettsäure ihre Wirkung. Der Latex würde unkontrolliert koagulieren, wenn
nicht eine weitere oberflächenaktive Verbindung im Latex vorhanden wäre, die dem Latex eine gewisse Stabilität
verleiht. Für diesen Zweck wird üblicherweise das Kondensationsprodukt aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd
in der Form eines Alkalisalzes verwendet, (s. R. S. Barrows u. G.W. Scott, Ind.eng. Chem. 40, 2193 (1948)).
Mit gleichem Erfolg lassen sich zur Stabilisierung des Latex nach dem Ansäuern auch Alkylnaphthalinsulfonate, z.B.
Diisopropyl- oder Diisobutylnaphthalinsulfonat einsetzen.
Der mit Naphthalinsulfonaten stabilisierte Latex koaguliert auf der Oberfläche einer rotierenden Kühlwalze irreversibel
aus.
Die aufgetaute, gewaschene und mechanisch abgepreßte Folie wird anschließend in einem Bandtrockner mit Hilfe
von IR-Strahlung und/oder Heißluft getrocknet.
Dieser Vorgang stellt eine merkliche thermische bzw. Strahlenbelastung für das Polymer dar. Üblicherweise
zeigt das auf diese Weise getrocknete Polychloropren Je
nach Ausmaß der Belastung während des Trockenprozesses einen mehr oder weniger starken Braunton.
Polymere mit einer leichten braunen Eigenfarbe können jedoch beispielsweise zur Herstellung von Mischungen für
PKW Weißwandreifen oder zur Herstellung von Kunststoffen für helle^ transparente,„verfärbungsfreie Verklebüngen^
nicht eingesetzt werden.
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Es besteht somit das Bedürfnis, ein Polychloroprenpolymer bereitzustellen, das eine sehr helle Eigenfarbe sowohl
als Feststoff als auch als Lösung in geeigneten organischen Lösungsmitteln aufweist.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein sehr heller
Polychloroprenkautschuk, der sich nach dem Verfahren der Gefrierkoagulation mit anschließender Trocknung der Folie
in einem Bandtrockner mit IR-Strahlung und/oder heißer Luft
aufarbeiten läßt, hergestellt werden kann, wenn anstelle der bisher eingesetzten Costabilisatoren auf Basis von Kondensationsprodukten
aus Naphthalin-sulfonsäure und Formaldehyd andere geeignete Verbindungen eingesetzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Polychloropren mit heller Eigenfarbe durch
radikalische Polymerisation von Chloropren, welches bis zu 30 Gew.-96 eines mit Chloropren copolymerisierbaren
Comonomeren enthalten kann, in wäßrig alkalischer Emulsion in Anwesenheit radikalischer Initiatoren bei Temperaturen
von 0-600C in Gegenwart von Emulgatorsystemen enthaltend
Alkalisalze von disproportionierten Abietinsäuren und/oder gesättigten und ungesättigten Fettsäuren, dadurch gekennzeichnet,
daß man als weitere oberflächenaktive Stoffe Alkalisalze von Alkylsulfonaten, Alkylsulfaten und/oder Alkylphosphate
einsetzt.
Als Alkalimetall seien Natrium und Kalium beispielhaft
erwähnt. Die Alkylketten sind geradkettig oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt und besitzen soviele C-Atome,
wie es für eine oberflächenaktive Wirkung erforderlich
ist. Die Alkylketten weisen bevorzugt 8 bis 40 C-Atome auf. Sie können gegebenenfalls noch durch Sauerstoffatome
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. 5.
unterbrochen sein. Weiterhin können die Alkylketten
noch mit 1 bis 5 Hydroxylgruppen und/oder 1 bis 5 Äthoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen substituiert sein.
Beispielhaft seinen die folgenden Alkylreste aufgeführt: Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, isomeres Butyl,
Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl.
Als Alkylsulfonate seien Verbindungen bezeichnet, deren Alkylreste
die Gruppe -SO,*■~' aufweist; als Alkylsulfate seien
Verbindungen bezeichnet, deren Alkylrest die Gruppe -O-SO^"'
aufweist und als Alkylphosphat seinen Verbindungen bezeichnet,
(2-) deren Alkylrest die Gruppen -0-Po3 v ' oder -0-PO2-O- aufweist,
Die folgenden Verbindungen seien zur Erläuterung aufgeführt: R bedeutet einen Alkylrest mit bevorzugt 8 bis 40 C-Atomen.
r-O-SO3® Me®
(R-O-PO3 2 Θ ) 2 Me®
R-CO-O-CH2-CH2-SO3 0 Me®
(R-O-PO3 2 Θ ) 2 Me®
R-CO-O-CH2-CH2-SO3 0 Me®
R-CH-COcP Me®
R-CH-COO-R1 (R1 = C1-C10-AIlCyI)
SO3 0 Me®
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R" (R" « C1-C10 Alkyl oder -
R-CH-COO®
^5
^5
Me®
R-CH-COO-R"1 (R1"
0-SOp
R-CH-CO-NH-R"» (R"" = H; C1-C10
I ft A -CH2-O-C1-C10-AIkYl)
0-S03 @ Me® 2 1
-0-SO5 0 Me® m = 1-15
R-COO-CH9-CH-CH9-O-SO,0 Me"
OH
(R-CO-O-CH2-CH-CH2-O-PO3 2
OH
R-OOC-CH-CH2-COQ-R
^ Me®
^ Me®
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R-CONH-(CH2) -0OC-CH-CH2-COO-(CH2) -HN-COOR
t SO,® Me® y =
Von den erfindungsgemäß eingesetzten oberflächenaktiven Verbindungen seien folgende beispielhaft aufgeführt:
C12H25-O-SO3
C12H25 -CH-COO®
S03® Na
C10H21-CH-COO-IC3H7
SO^ Na®
C17H35-CO-N-CH2-CH2-SO3 0 Na®
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C12H25CH
-COO0
0H21-CH-COO-IC3H7
C10H21-CH-CO-NH2
0-SO
3 Nav
13H27-C0-NH-
Na*
C11 H23COO-CH2-CH-CH2-O-SO3
OH
(2-) Λ C11H23CO-O-CH2-CH-CH-O-PO3
OH
-00C-CH-CH2-C00-CqH1?
SO® · Na© ■
C1 -,H23-CO-MH. (CH2)4-00C-CH-CH2-C00-(CH2J4-NH-CO-C1.
S03© Na®
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Als Alkalisalze der disproportionierten Abietinsäure seien die Natrium- oder Kaliumsalze beispielhaft erwähnt. Die
disproportionierten Abietinsäuren selbst sowie deren Herstellung sind in den US-Patentschriften 2 154 629 und
2 201 237 beschrieben. Sie werden beispielsweise durch Disproportionierung von Holzharzen, wie z.B. Kolophonium,
gewonnen. Die Alkalisalze können in Mengen von 3 bis 6 Gewichtsteilen, bevorzugt von 3,5 bis 5,5 Gewichtsteilen
pro 100 Gewichtsteile Monomer zugesetzt werden.
Als Alkalisalze gesättigter und/oder ungesättigter Fettsäuren seien die Natrium- oder Kaliumsalze beispielhaft
erwähnt. Als Fettsäuren mit 6 bis 25 C-Atomen seien beispielsweise folgende Verbindungen erwähnt: Capronsäure,
Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure,
CaprOleinsäure, LaurOleinsäure, ölsäure, Elaidinsäure,
Eicosensäure, Erucasäure, Linolsäure.
Die Fettsäuresalze können in Mengen von 2,5 bis 5,0 Gewichtsteilen,
bevorzugt von 3 bis 4 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Monomer zugesetzt werden.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Verbindungen werden in solchen Mengen eingesetzt, die eine oberflächenaktiven Wirkung
gewährleisten. Die entsprechenden Mengen können von jedem Fachmann leicht ermittelt werden. Als ein besonders günstiger
Mengenbereich seien 0,4 bis 1,5 Gewichteteile pro 100 Gewichtsteile Monomer angesehen.
Die Polymerisation wird in bekannter Weise als Emulsionspolymerisation
durchführt, wobei ein diskontinuierliches
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-40·
oder kontinuierliches Verfahren möglich ist.
Als Polymerisationsinitiatoren werden die bekannten, freie
Radikale erzeugenden Verbindungen eingesetzt, wie z.B. Kaliumperoxidisulfat,
Wasserstoffperoxid, wasserlösliche Salze der Perschwefelsäure, organische Peroxide (p-Menthanhydroperoxid,
Benzoylperoxid, Laurylperiod, tert.-Buty!hydroperoxid)
und in besonders vorteilhafter Weise Formamidinsulfinsäure gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 097 689.
Die Polymerisation kann im Temperaturbereich von 0 bis 60 C durchgeführt we:
bevorzugt wird.
bevorzugt wird.
durchgeführt werden, wobei der Bereich von 10 bis 50°C
Die Verwendung der beschriebenen Emulgatorsysteme erfordert pH-Werte der Emulsion größer 10, wobei ein pH-Bereich von
12,0 bis 13,5 besonders günstig ist.
Das Monomere wird zwischen 60 und 80 % umgesetzt, um Produkte
mit guten anwendungstechnischen Eigenschaften zu erhalten.
Nicht umgesetzte organische Verbindungen lassen sich durch Wasserdampfdestillation, beispielsweisi
absoluten Druck von 20 Torr entfernen.
Wasserdampfdestillation, beispielsweise bei 500C und einem
Bei der Durchführung des Verfahrens kann Chloropren allein polymerisiert oder bis zu 30 % durch eine andere mit
Chloropren,copolymerisierbare Verbindung ersetzt werden, wie z.B. Monoviny!verbindungen (Acylnitril, Methacrylnitril,
Vinylidenchlorid,eC-Chloracrylnitril, Methacrylsäureester,
Acrylsäureester), vinylsubstituierte aromatische Verbindungen (Styrol, Vinyltoluole) und konjugierte Dien-Verbindungen
(Butadien-(1,3), 1-Chlor-Butadien-(1,3), 2,3-Dichlorbutadien-(1,3),
2-Chlor-3-methyl-butadien-(1,3)).
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Die Struktur und die Eigenschaften der Polymeren können durch Zugabe bekannter modifizierend wirkender Verbindungen,
wie z.B. Mercaptane, Xanthogendisulfide, Benzyljodid und
Jodoform in weiten Grenzen variiert werden.
Die Latices wurden durch Gefrierkoagulation mit anschließender Trocknung der Folie gemäß der deutschen Patentschrift
1 051 506 zu Festkautschuk aufgearbeitet.
Zur Beurteilung der Farbe wurden die mit verschiedenen oberflächenaktiven Verbindungen hergestellten Polymeren in
Toluol gelöst (20 Gew.-90, aus dieser Lösung 1 mm dicke Filme gegossen und nach dem Trocknen deren Farbe Musterkarten
(RAL) des Ausschusses für Lieferbedingungen und Gütesicherung beim Deutschen Normenausschuß (DNA), 6 Frankfurt/M.1
Gutleutstr. 163-167 >
zugeordnet.
Durch die folgenden Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden, ohne sie jedoch zu beschränken.
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Beispiel 1 - Versuch gemäß dem Stand der Technik
Zur Herstellung des Polymeren wurde eine Mischung folgender
Zusammensetzung unter Stickstoffatmosphäre polymerisiert:
Zusammensetzung unter Stickstoffatmosphäre polymerisiert:
Chloropren 100,00 Gewichtsteile
n-Dodecylmercaptan 0,15 Gewichtsteile
Phenothiazin 0,01 Gewichtsteile
Entsalztes Wasser 120,00 Gewichtsteile Natriumsalz einer disproportionierten
Abietinsäure 4,0 Gewichtsteile
Ätznatron 0,65 Gewichtsteile
Natriumsalz des Kondensationsproduktes 0,65 Gewichtsteile aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd
Die Polymerisation wurde bei 40 - 420C durchgeführt, indem
eine 1%-ige wässrige Lösung von Formamidinsulfinsäure
kontinuierlich dem Ansatz zufloß.
eine 1%-ige wässrige Lösung von Formamidinsulfinsäure
kontinuierlich dem Ansatz zufloß.
Bei einem Monomerumsatz von 65 - 70 % wurde das restliche
Monomere durch Wasserdampfdestillation im Vakuum entfernt
und das Polymere durch Gefrierkoagulation mit anschließender
Trocknung gemäß DBP 1.051.506 isoliert.
Monomere durch Wasserdampfdestillation im Vakuum entfernt
und das Polymere durch Gefrierkoagulation mit anschließender
Trocknung gemäß DBP 1.051.506 isoliert.
Die Farbe entspricht RAL 1015.
Beispiel 2
Beispiel 2
Das Polymere wurde wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure
und Formaldehyd wurden 0,4 Gewichtsteile oberflächenaktives
C12-15 ^Ky3-su3-fonfirt (als Natriumsalz) eingesetzt.
Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure
und Formaldehyd wurden 0,4 Gewichtsteile oberflächenaktives
C12-15 ^Ky3-su3-fonfirt (als Natriumsalz) eingesetzt.
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Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Die Farbe entspricht RAL 9001.
Das Polymere wurde wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure
und Formaldehyd wurden 0,7 Gewichtsteile 1,3-Bis-£2-äthylhexy]J-glycerinäther-sulfat
(als Natriumsalz) eingesetzt.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Die Farbe entspricht RAL 9001.
Beispiel 4 -Versuch gemäß dem Stand der Technik
Zur Herstellung des Polymeren wurde analog dem Beispiel
der britischen Patentschrift 1.094.321 eine Mischung folgender Zusammensetzung unter Stickstoffatmosphäre polymerisiert.
der britischen Patentschrift 1.094.321 eine Mischung folgender Zusammensetzung unter Stickstoffatmosphäre polymerisiert.
Chloropren 100,00 Gewichtsteile
n-Dodecylmercaptan 0,14 Gewichtsteile
Entsalztes Wasser 140,00 Gewichtsteile
Natriumsalz einer disproportionierten 6,0 Gewichtsteile Abietinsäure
Ätznatron 0,6
Natriumsalz des Kondensationsproduktes 0,7
aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd
Kaliumperoxidisulfat 0,1 Gewichtsteile
aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd
Kaliumperoxidisulfat 0,1 Gewichtsteile
Gewichtsteile Gewichtsteile
Die Polymerisation wurde bei 10 C, durchgeführt, indem
eine 1#-ige wässrige Lösung von Formamidinsulfinsäure
eine 1#-ige wässrige Lösung von Formamidinsulfinsäure
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kontinuierlich dem Ansatz zufloß.
Bei einem Monomerumsatz von 65 - 7096 wurde das restliche Monomere durch Wasserdampfdestillation im Vakuum entfernt,
und das Polymere durch Gefrierkoagulation mit anschließender Trocknung gemäß der deutchen Patentschrift 1.051.506 gewonnen.
Die Farbe enstpricht RAL 1015.
Das Polymere wurde wie im Beispiel 4 beschrieben hergestellt. Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure
und Formaldehyd wurden 0,40 Gewichtsteile oberflächenaktives Paraffinsulfonat (als Natriumsalz)(C12-C15-AIkVl )
eingesetzt.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Die Farbe entspricht RAL 9001.
Beispiel 6 - Versuch gemäss dem Stand der Technik
Das Polymere wurde wie im Beispiel 4 beschrieben hergestellt. Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulf ons äure
und Formaldehyd wurden 0,5 Gewichtsteile Diisobutylnaphthalinsulfonat (als Natriumsalz) eingesetzt.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Die Farbe entspricht RAL 1015.
Das Polymere wurde wie im Beispiel 4 beschrieben hergestellt. Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure
und Formaldehyd wurden 0,7 Gewichtsteile 1,3-Bis-/2-
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äthylhexyi]-glycerinäther- 3υ1ίοΐ (als Natriumsalz) eingesetzt
.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet.
Die Farbe entspricht RAL 9001.
Das Polymere wurde wie im Beispiel 4 beschrieben hergestellt.
Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure
und Formaldehyd wurden 0,7 Gewichtsteile a-Hydroxy-octadecansulfonsäures
Natrium eingesetzt.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet.
Die Farbe entspricht RAL 9001.
Beispiel 9
Das Polymere wurde wie im Beispiel 4 beschrieben hergestellt.
Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd wurden 0,7 Gewichtsteile eines sekundären
Natriumalkylsulfates (C12-C14-A^JSyI) eingesetzt.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Die Farbe entspricht RAL 9001.
Das Polymere wurde wie im Beispiel 4 beschrieben hergestellt. Anstelle des,Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd wurden 0,5 Gewichtsteile eines Monolaurylsäureglyceridsulfates eingesetzt.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet.
Die Farbe entspricht RAL 1013.
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Das Polymere wurde wie im Beispiel 4 beschrieben hergestellt. Anstelle des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure
und Formaldehyd wurden 0,7 Gewichtsteile des N-Octadecyl-dinatrium-sulfobernsteinsäure-amids
eingesetzt.
Der Latex wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Die Farbe entspricht RAL 9001.
Die Wertung der Farbtone läßt sich in Worten wie folgt ausdrücken:
RAL 9001 wesentlich heller als RAL 1013 und RAL 1013 merklich heller als RAL 1015.
Die Beispiele zeigen deutlich die Vorteile der erfindungsgemäßen oberflächenaktiven Substanzen gegenüber den üblicherweise
verwendeten Kondensationsprodukten aromatischer Sulfonsäuren.
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Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Polychloropren mit heller
Eigenfarbe durch radikalische Polymerisation von Chloropren, welches bis zu 30 Gew.-# eines mit Chloropren copolymerisierbaren
Comonomeren enthalten kann, in wässrig alkalischer Emulsion, in Anwesenheit radikalischer Initiatoren
bei Temperaturen von 0 bis 600C in Gegenwart von Emulgatorsystemen enthaltend Alkalisalze von disproportionierten
Abietinsäuren und/oder gesättigten und ungesättigten Fettsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass man
als weitere oberflächenaktive Stoffe Alkalisalze von Alkylsulfonaten,
Alkylsulfaten und/oder Alkylphosphaten einsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation in Gegenwart von 3 bis 6 Gewichtsteilen an
Alkalisalzen disproportionierter Abietinsäure durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation in Gegenwart von 2,5 bis 5,0 Gewichtsteilen
an Alkalisalzen von Fettsäuren durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation in Gegenwart von 0,4 bis 1,5 Gewichtsteilen
an Alkalisalzen von Alkylsulfonaten, Alkylsulfaten und/oder Alkylphosphaten durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation bei Temperaturen von 10 bis 500C
durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Monomer zwischen 60 und 80 % umgesetzt wird.
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7. Polychloropren hergestellt nach einem Verfahren der
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IT (1) | IT1062608B (de) |
NL (1) | NL7607791A (de) |
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