DE1645152C3 - Vulkanisierbare flüssige Butadienpolymerisate - Google Patents
Vulkanisierbare flüssige ButadienpolymerisateInfo
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- DE1645152C3 DE1645152C3 DE1966P0040080 DEP0040080A DE1645152C3 DE 1645152 C3 DE1645152 C3 DE 1645152C3 DE 1966P0040080 DE1966P0040080 DE 1966P0040080 DE P0040080 A DEP0040080 A DE P0040080A DE 1645152 C3 DE1645152 C3 DE 1645152C3
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Description
in einer Menge von 0,8—6,5 Molen pro 100 Mole des
monomeren Butadien-(1,3) hergestellt worden ist, wobei die Verbindung
entweder in situ durch Einsatz der zur Herstellung
dieser Verbindung erforderlichen Mengen an Tetrabromkohlenstoff und an zusätzlichem Butadien-(1,3)
oder über ein gesondertes Verfahren durch Erwärmen eines Gemisches aus Butadien-(1,3), Tetrabromkohlenstoff und einer öllöslichen, freie Radikale
bildenden Verbindung bzw. in wäßriger Emulsion aus Butadien-1,3 und Tetrabromkohlenstoff mittels
Kaliumpersulfat als Initiator erhalten worden ist
to
Endständig aktive Polymere wurden bisher nach verschiedenen Verfahren hergestellt wie (a) durch
Kondensation von Monomeren, die aktive Endgruppen enthalten, unter Bildung von oc/u-difunktionellen polymeren Molekülen, (b) anionische Polymerisation von r>
ungesätigten Monomeren mit alkaliorganischen Initiatoren, wie z. B. lithiumorganischen Verbindungen unter
Bildung von Polymeren, die endständige Alkalimetallatome enthalten und anschließendem Austausch des
Alkalimetalls durch reaktionsfähige Gruppen, und (c) -in
Abbau eines vorher aufgebauten Polymeren unter Bedingungen, bei denen die Enden der Polymerenbruchstucke an den Kettenbruchstellen mit chemisch
reaktionsfähigen Gruppen versehen werden. Diese Produkte und Verfahren wurden mit wechselndem v,
Erfolg als Grundlage für die Gewinnung von Dichtungsmitteln, Kalfatermitteln und Bindemitteln für Raketentreibstoffe verwendet, aber man suchte nach anderen
und einfacheren Produkten und Verfahren zwecks Gewinnung von Produkten mit besseren Eigenschaften w
und zur Herabsetzung der für die früheren Verfahren charakteristischen hohen Kosten.
In der Vergangenheit wurden flüssige Polymere hergestellt, indem man konjugierte Diolefine in einem
Lösungsmittel polymerisate, wobei man einen öllösli- γ,
chen Katalysator und ein Modifizierungsmitlei, wie Diisopropylxanthogendisulfid oder Tetrachlorkohlenstoff, verwendete. Dieses Verfahren ist in der US-PS
25 86 594 beschrieben.
Aus der US-PS 24 63 225 ist es ferner bekannt, bo
Polymerisate mit erhöhter Plastizität und verbesserter Verarbeitbarkeit in Anwesenheit einer Polyjodverbindung,
wie CHJi, CJ4 oder RCb, herzustellen.
Die nach diesem bekannten Verfahren erhaltenen flüssigen Polymeren oder Polymeren mit erhöhter (,<·,
Plastizität zeigen jedoch keine endständige Reaktivität, die zum Härten von flüssigen Polymeren in einem
kautschukähnlichen Zustand wichtig ist.
Gegenstand der Erfindung sind vulkanisierbare flüssige Butadienpolymerisate mit endständigen Allyl*
bromidgruppen und mit einer Intrinsic-Viskosität von
0,05 bis 0,6 dl/g, gemessen in Toluol bei 300C, die durch
Polymerisation von Butadien-(l^) in wäßriger Emulsion
unter Verwendung eines freie Radikale bildenden Katalysators sowie einer Verbindung der Formel
in einer Menge von 0,8 bis 6,5 Molen pro 100 Mole des
monomeren Butadien-(1,3), hergestellt worden ist,
wobei die Verbindung
entweder in situ durch Einsatz der zur Herstellung dieser Verbindung erforderlichen Mengen an Tetrabromkohlenstoff und an zusätzlichem Butadien-(1,3)
oder über ein gesondertes Verfahren durch Ere- frmen
eines Gemisches aus Butadien-(1,3), Tetrabromkohlenstoff und einer öllöslichen, freie Radikale bildenden
Verbindung bzw. in wäßriger Emulsion aus Butadien-(1,3) und Tetrabromkohlenstoff mittels Kaliumpersulfat
als Initiator erhalten worden ist
Wenn bei der Polymerisationsreaktion anionische Emulgatoren verwendet werden, kann es wünschenswert sein, eine Pufferverbindung zuzusetzen, um den
pH-Wert des Systems im alkalischen Bereich zu halten. Es kann nach Bedarf auch eine geringe Menge eines aus
12 bis 16 Kohlenstoffatomen aufgebauten Mercaptans zugegen sein. Beispiele für geeignete herkömmliche
Polymerisationsinitiatoren sind Cumolhydroperoxyd, Diisopropylbenzolhydroperoxyd, Azobisisobutyrolnitril, Kaliumpersulfat und Natriumpersulfat Die Menge,
in der die genannten Verbindungen angewandt werden, ist innerhalb eines weiten Bereichs variabel, der etwa bei
0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent bezogen auf die Monomeren, liegt
Die Polymerisationsreaktion kann im allgemeinen bei Temperaturen von etwa 5 bis zu etwa 80°C oder höher
durchgeführt werden. Bei Anwendung von Redox-Katalysatoren zur Einleitung der Polymerisation wird
gewöhnlich eine Temperatur von etwa 5 bis 45°C, vorzugsweise von etwa 5 bis 20° C, eingehalten.
Wenn die Polymerisation durch thermische Zersetzung von Initiatoren, wie Kaliumpersulfat, eingeleitet
werden soll, sind Temperaturen im Bereich von 45 bis 8O0C besonders günstig, vorzugsweise wird in einem
Temperaturbereich von 50 bis 700C gearbeitet. Überraschenderweise wurde außerdem gefunden, daß
bei Anwendung von Redoxsys-temen bei 5 bis 45° C praktisch keine Polymerisation erreicht wird, ehe das
bei wäßrigen Emulsionspolymerisationen gewöhnlich angewandte Verhältnis von 13 bis 2/1 für Wasser/Monomeres auf etwa 3 bis 4/1 oder mehr erhöht ist.
Die Eigenschaften der anschließend vulkanisierten Produkte, wie Zerreißfestigkeit und Sol-Gel-Verhalten
der Vulkanisate, werden mit steigender Umwandlung bei der Polymerisation des Monomeren fortlaufend
besser. Die besten Eigenschaften scheinen bei einer IOO%igen Umwandlung erreicht zu werden. Ferner
wufde gefunden, daß durch Naehefwärnien eines
Materials mit geringer Umwandlung eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften des vulkanisierten Produktes
erreicht werden kann, wenn das Erwärmen nach der Entfernung des nichtumgesetzten Monomeren durchgeführt wird. Temperaturen von etwa 45 bis 6O0Cscheinen
beim Nacherwftrmen geeignet m sein.
Eine Verbindung der Formel
wird beispielsweise erbalten, wenn ein Gemisch von 100
Gewientsteilen Butadien-(lß), 40 Teilen Tetrabrommethan und 0,5 Teilen Benzoylperoxyd 1 Stunde auf 6O0C
erwärmt wird. Das ungereinigte Produkt kann so wie es
anfällt zur Polymerisation der flüssigen Polymeren ι ο verwendet werdein, es kann aber auch vor dem Zusatz
zu dem Polymerisationssystem durch Abtreiben des nichtumgesetzten Butadien-(1,3) und Extrahieren mit
Aceton oder Alkohol oder durch. Entfernung von nichtumgesetzteira Tetrabrommethan durch Dampfde- π
stillation gereinigt werden.
Ein anderes Verfahren besteht darin, daß das zu polymerisierende monomere System, das das Butadien-(1,3), Tetrabrommethan und die öl- oder wasserlösliche,
freie Radikale bildende Verbindung und weitere x erwünschte Stoffe, wie zum Beispiel Pufferverbindungen und einen Aktivator für die Bildung der freien
Radikale enthält, einfach in Wasser emulgiert und die
Emulsion dann gerührt wird, wobei die Bildung der Verbindung in situ vor und während der Polymerisationsreaktion unter Bildung des flüssigen Polymeren
stattfindet
Nach Beendigung der Polymerisationsreaktion werden die vulkanisierbaren flüssigen Butadienpolymerisate durch Koagulation aus dem Latex, in dem sie anfallen, Jn
gewonnen. Das übliche Verfahren zur Gewinnung von festen kautschukartigen Polymerisaten aus ihren Latices
besteht darin, daß von dem Latex zunächst das nichtumgesetzte Monomere unter Vakuum abdestilliert
wird, worauf die Potymerisate durch Vi-rmischen des J5
Latex mit einer wäßrigen Lösung, eines ionisierbaren Salzes und/oder einer Säure koaguliert we den und das
koagulierte Polymerisat abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet wird. Dieses Verfahren ist bei der
Herstellung der erfindungsgemäßen Butadienpolymeri- -in
sate nicht sehr befriedigend, da bei seiner Durchführung die monofunktionellen Moleküle mit niederem Molekulargewicht, die ebenfalls gebildet werden, nicht entfernt
werden. Diese Moleküle stören bei dem nachfolgenden Vulkanisationsprozeß, dem die flüssigen Polymerisate 4*>
unterworfen werden. Erfindungsgemäß wird deshalb in der Weise verfahren, daß vor dem Trocknen das
koagulierte flüssige Polymerisat mit Aceton oder einem Alkohol mit niedrigem Molekulargewicht, wie Äthanol,
gewaschen wird, wobei die monofunktionellen, die w Vulkanisation störenden Anteile mit niedrigem Molekulargewicht aufgrund ihrer Löslichkeit entfernt werden,
während das difunktionelle flüssige Polymerisat mit höherem Molekulargewicht aufgrund seiner Unlöslichkeit zurückbleibt Ein anderes, jedoch etwas kostspieli- v>
geres Reinigungsverfähren besteht darin, das Polymerisat ein oder mehrere Male mit Aceton oder Alkohol aus
einer Lösung in einem Lösungsmittel, wie Benzol oder Toluol, auszufällen.
Die erfindungsgemäDen flüssigen Butadienpolymeri' w>
sate mit endständigen Allylbromidgruppen können mit multifunktionellen Verbindungen, die mit den allylartig
gebundenen Bfomätömen in Reaktion treten können,
leicht unter Bildung von festen gummiartigen Produkten kalt vulkanisiert werden, d. h. bei Temperaturen von 15 tn
bis 35°C. Mit multifunktionellen Aminen, welche bevorzugte Vulkanisationsmittel darstellen, kann die
Vulkanisation innerhalb sehr kurzer Zeit erfolgen,
beispielsweise während einer Zeitspanne von einigen
Minuten, Die Vulkanisationszeit kann auch einige Stunden oder Tage betragen, je nach der Aktivität des
Amins und des Polymerisats, der eingehaltenen Temperatur sowie der Menge des eingesetzten Amins.
Die Menge des eingesetzten Amins liegt normalerweise im Bereich von etwa 0,5 bis 35 Gewichtsprozent,
bezogen auf 100 Teile des Polymerisats, und vorzugsweise bei etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent Aliphatjsche,
cycloaliphatische sowie aromatische Amine mit primären, sekundären oder tertiären Aminogruppen könnta
die Vulkanisation der flüssigen Polymerisate zu festen gummiartigen Vulkanisaten bewirken. Amine, die nur
ein Stickstoffatom enthalten, sind dann brauchbar, wenn das Stickstoffatom an ein oder mehrere Wasserstoffatome gebunden ist Im allgemeinen werden Amine
bevorzugt, die zwei oder mehr Stickstoffatome enthalten. Geeignete Amine sind z. B. Hexamethylendiamin,
Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin und N-Aminoäthylpiperazin sowie deren
teilweise oder vollständig alkylierten Derivate, wie
Methyl- oder Äthylderivate. Die multifunktionellen Amine sind vorzugsweise flüssige aliphatische Polyamine, die einen niedrigen Dampfdruck besitzen und wenig
Geruch entwickeln und darüber hinaus leicht zu handhaben sind. Für flüssige Polymerisate mit niedrigem Molekulargewicht sind Amine mit vier oder mehr
funktionellen Gruppen als Vulkanisationsmittel besonders brauchbar, da sie eine gewisse Menge der die
Vulkanisation störenden monofunktionellen Polymerenketten binden können und doch noch die Kettenverlängerung des difunktionellen Polymeren gestatten, was
zur Entwicklung guter physikalischer Eigenschaften, wie Zerreißfestigkeit und Dehnung, führt Natürlich können
auch Gemische von Aminen mit verschiedener Zahl an funktionellen Gruppen verwendet werden, um die
gewünschten Eigenschaften bei den Endvulkanisaten zu erhalten. Ein Gummi mit einer Zerreißfestigkeit von
mehr als 7 kg/cm2 und sogar 14 bis 28 kg/cm2 und.
darüber kann erhalten werden. Wenn Füllstoffe und andere bekannte Mischungszusätze vor der Vulkanisation sorgfältig mit dem flüssigen Polymeren vermischt
werden, lassen sich Vulkanisate mit einer Zerreißfestigkeit von 35 bis 70 kg/cm2 oder höher erhalten.
Geeignete Füllstoffe sind Ruße, feinverteilte Metalle,
Metalloxyde, Kieselerden, Silikate, Carbonate und Tone. Besonders gute Ergebnisse werden mit Hochabrieb-Ofenrußen niedriger Struktur erzielt Andere Mischungszusätze, wie Weichmacher, Wachse, Trockenöle, feste oder flüssige kautschukartige und harzartige
Polymere, asphaltartige und bitumenartige Stoffe, chlorierte Polyphenylharze, Antioxydationsmittel, Antiozonisationsmittel, Ultraviolett-Absorptionsmittel und
Farbpigmente können ebenfalls angewandt werden.
Man kann den polymeren Mischungen durch zusätzliche Beimischung von 5 bis 20 Gewichtsteilen
Zusatzstoffen tixotrope Eigenschaften verleihen. Als solche Zusatzstoffe sind Polyäthylen, Polypropylen und
Transpolyisopren geeignet. So wird beispielsweise durch Zusatz von etwa 10 Teilen Polyäthylen zu 100
Gewichtsteilen eines Polymeren, das eine Intrinsic-Viskosität von etwa 0,4 besitzt, das Kaltfließen wirkungsvoll ausgeschaltet, und die Mischung behält trotzdem
ihre Weichheit und leichte Verarbeitbarkeit. Diese Stoffe können den flüssigen Polymeren direkt oder als
Lösung oder in Mischung mit einem Lösungsmittel beigemischt werden, das mit dem flüssigen Polymeren
verträglich ist, wie z. 3. ein geengnetes öl.
In den folgenden Beispielen sind, wenn nicht anders
angegeben, alle Teile als Gewichtsteile aufgeführt,
100 Teile Butadien^ j β), 10 Teile Tetrabrommethan,
160 Teile Wasser, 5 Teile Natriumdodecylbenzol-sulfonat, 3 Teile Trikaliumphosphat und 0,5 Teile Kaliumpersulfat wurden in ein Reaktionsgefäß eingebracht und 1
Stunde bei 600C gerührt Der Inhalt des Reaktionsgefäßes wurde mit einer gesättigten wäßrigen Bariumchlo- to
ridlösung gefällt, dann wurde zur Entfernung des
Wassers filtriert und mit Aceton und Methanol extrahiert, wobei das gewünschte Produkt als Öl isoliert
wurde. Die Analyse dieses Produktes zeigte, daß es sich um eine Verbindung mit 44 Gewichtsprozent Brom
handelte, die die Struktur Br3C—(polymerisiertes
Butadien-t3-Radikal)ii— Br mit einem Durchschnittswert von 7,3 für π hatte.
Wenn 20 Teile dieser Verbindung zusammen mit 100
Teilen Butadien-(1,3), 5 Teilen Natrium-dodecylbenzol- ^"
sulfonat 3 Teilen Trikaliumphosphat und 3 Teilen Kaliumpersulfat in einem Polymerisationsgefäß 19
Stunden lang bei 60cC gerührt wurden, war ailes
Butadien-(1,3) zu einem Latex polymerisiert worden. Ein
leicht gießbares, viskoses, flüssiges Polymeres mit endständigem, allylartig gebundenem Brom in der
Molekülstruktur ließ sich aus dem Latex isolieren. Beim Vermischen mit einer kleinen Menge eines polyfunktionellen Amins und Stehenlassen über Nacht bei
Zimmertemperatur wurde das Polymere zu einem Jn elastischen Produkt mit guten Festigkeitseigenschaften
vulkanisiert
Bei der Wiederholung des Verfahrens nach Beispiel 1,
aber unter Verwendung von 40 Teilen Tetrabrommethan bei der Herstellung des öligen Zwischenproduktes
enthielt dieses Produkt 693 Gewichtsprozent Brom, und
π hatte einen Durchschnittswert von 2,3. Wenn dieses Zwischenprodukt bei der Polymerisation von Butadien- ίο
(13), wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet wurde, konnte ein leichter gießbares, durch Amine vulkanisierbares, flüssiges Polymeres erhalten werden. Das
Polymere hatte eine Intrinsicviskosität vcn 0,13 dl/g und
einen Bromgehalt von 7,7 Gewichtsprozent. Beim Vermischen von 100-g-Proben des Polymeren mit 3,5
und 7 Teilen Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyl-hexamethylendiamin zeigte es sich, daß alle Proben nach einer Stunde bei
Zimmertemperatur zu trockenen, elastischen Massen vulkanisiert waren. Wenn die 100-g-Proben des so
flüssigen Polymeren mit 3,5 bzw. 7 Teilen Tetraäthylen·
pentärhin vermischt üfld bei Zimmertemperatur über
Nacht stehengelassen wurden, waren alle Proben zu elastischen Produkten mit einer Zerreißfestigkeit von
10,2,12 bzw. 14,8 kg/cm* vulkanisiert.
80 Teile Butadien-(lß), 10 Teile Tetrabrommethan
und 1,0 Teil Benzoylperoxid wurden in einen leckdichten Behälter eingebfacht und 24 Stunden bei 6O0C gerührt.
Nach einstündigem Entgasen und Vakuumbehandlung wurde ein Öliges Produkt erhalten. 20 Teile dieses öligen
Produktes zusammen mit 100 Teilen Butadien-(1,3), 180 Teilen Wasser, 5 Teilen Natrium-dodecylbenzol-Sulfonat, 5 Teilen Trikaliumphosphat und 1,0 Teilen
Kaliumpersulfat wurden in ein Polymerisationsgefäß eingetragen, und die Polymerisation wurde bei 60° C
innerhalb von 21 Stunden durchgeführt. Die Analyse d?s
erhaltenen Latex zeigte, daß 70% des Butadien-(U) in
das flüssige Polymere umgewandelt waren. Der Latex wurde durch Ausfrieren zur Koagulation gebracht und
das gewonnene flüssige Polymere durch Waschen mit Aceton, Lösen in Benzol und Ausfällen mit Aceton
gereinigt und dann im Vakuum bei 50&C getrocknet 1,25 Teile Methylen-bis(2-nonyI-4-methyl-phenoI) wurden
vor der Vakuumtrocknung als Antioxydationsmittel zugesetzt Der Gehalt des flüssigen Polymeren an
gebundenem Brom betrug 2,74%, und die Intrinsicviskosität in Toluol bei 30° C lag bei 0,49 dl/g.
Beim Zumischen von 1, 2, 3, 4 und 5 Teilen eines difunktionellen Amins, nämlich des durch vollständige
Methylierung von Hexamethylendiamin erhaltenen Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyl-hexamethylendiamins zu 100
Teilen des flüssigen Polymeren erhärteten die Polymerenmischungen innerhalb von 2 Stunden bei Zimmertemperatur zu zähen, trockenen, elastischen Massen.
Die Intrinsicviskosität der einzelnen Proben in Toluol lag bei 0,82, 0,76, 0,67, 0,74 und 0,70 dl/g und die
prozentuale Löslichkeit »n Toluol betrug 98, 98, 98, 97 und 97. Der Anstieg der Intrimisviskoshät zeigt, daß
eine Keltenverlängerung erfolgt ist und daher aktive Bromatome in den flüssigen Polymeren vorhanden sind.
Die Entwicklung gummiartiger Eigenschaften nach der Vulkanisation zusammen mit dem beobachteten Verhalten binsichtlich der Löslichkeit und der Intrinsicviskosität ist kennzeichnend für den im wesentlichen
difunktionellen Charakter der flüssigen Polymeren.
Wenn Proben des flüssigen Polymeren mit dem polyfunktionellen Tetraäthylen-peutamin in Mengen
von 1, 2, 3 und 4 Teilen Amin auf 100 Teile des Polymeren vermischt wurden, wurden die Proben bei
Zimmertemperatur zu festen, trockenen, elastischen Massen vulkanisiert
Die Löslichkeit in Toluol lag für die genannten Proben bei 16, 9,11 und 16, was eine Kettenverlängerung und einen starken Vernetzungsgrad anzeigt Die
Zerreißfestigkeit betrug 11,12,7,11,6 und 6,7 kg/cm2 und
die prozentuale Bruchdehnung 220, 210, 320' und 130, womit die günstigen Eigenschaften der vulkanisierten
Polymeren bewiesen sind.
Bleispiel 4
100 Teile Butadien-lf1,3) wurden in 180 Teilen Wasser
emulgiert, das 5 Teile Natrium-dodecylbenzol-sulfonat
als Emulgator, 5 Teile Trikafiumphosphat als Puffer und
10 Teile Tetrabrommethan enthielt Nachdem die Temperatur im Reaktionssystem auf 600C erhöht war,
wurden 0,6 Teile Raliumpcrsulfat zugegeben. Das System wurde bei dieser Temperatur 65 Stunden lang
gerührt, und nach dieser Zeit waren 95% des
Butadien-(lr3) in das Polymere umgewandelt Dieses
wunde durch Koagulation mit Methanol aus dem Latex isoliert, dann durch Lösen in Benzol und Ausfällen mit
Aceton gereinigt und umschließend bei 70° C im Vakuum
getrocknet 1,25 Teile Methylen-bis(2'fic>nyl-4-methylphenol) wurden vor der Vakuumtrocknung als Antioxydationsmittel zugesetzt. Das getrocknete Polymere
bildete eine wasserklare, viskose Flüssigkeit mit eitier Intrinsicviskosiiät von 0,41 dl/g, gemessen in Toluol bei
3O0C, und der Gehalt an gebundenem Brom betrug 23
Gewichtsprozent.
Beim Zumischen von 2,0 Teilen das difuktionellen methylierten Hexamethylendiamin zu 100 Teilen des
flüssigen Polymeren wurde dieses innerhalb von zwei Stunden bei Zimmertemperatur zu einer festen,
trockenen, elastischen Masse vulkanisiert. Das Produkt
war aber vollständig löslich in Benzol, und die Bestimmung der Intrinsicviskosität zeigte einen erheblichen
Anstieg des Molekulargewichts.
Beim Vermischen des flüssigen Polymeren mit 3,0 Teilen des multifunktionellen Tetraäthylen-pentamin
auf 100 Gewichtsteile des Polymeren erhärtete das flüssige Polymere bei Zimmertemperatur zu einer
festen, trockenen, elastischen Masse, aber dieses Mal war das Produkt zu 91% in Benzol unlöslich und hatte
eine Zerreißfestigkeit von 9,5 kg/cm2.
100 Teile Butadien-(l,3) und 10 Teile Tetrabrommethan
wurden in 160 Teilen Wasser emulgiert, das 5 Teile Natrium-dodecylbenzol-sulfonat als Emulgator und 5
Teile Trikaliumphosphat als Puffer gelöst enthielt. Nachdem die Temperatur in dem Polymerisalionsgefäß
auf 60°C erhöht war, wurden 0,6 Teile Kaliumpersulfat
zugesetzt, und die Emulsion wurde 21 Stunden bei dieser Temperatur berührt. Es uferen danach 28% des
Butadien-(1,3) in das Polymere umgewandelt, das in Form eines wäßrigen Latex anfiel. Nichtumgesetztes
Butadien-(1,3) wurde aus dem Latex entfernt und dieser dann mit weiteren 60 Teilen Wasser verdünnt und in
zwei Teile geteilt. Ein Teil wurde weitere 17 Stunden auf 60cC erwärmt, während der zweite Teil nicht weiter
erwärmt wurde. Beide Ansätze des Latex wurden dann durch Ausfrieren zur Koagulation gebracht, und das
abgetrennte Polymere wurde durch Lösen in Benzol und Ausfällen mit Aceton gereinigt und anschließend im
Vakuum bei 50cC getrocknet. Vor dem Trocknen waren 1,25 Teile Methylen-bis(2-nonyl-4-methyl-phenol) als
Antioxydationsmittel zu beiden Proben des Polymeren zugesetzt worden. Beide Proben wurden als viskose,
gießbare Flüssigkeiten von ähnlichem Aussehen und ähnlicher Viskosität erhalten. Es wurde bei beiden
Proben der Bromgehalt bestimmt und ein Teil jeder Probe mit 3 Teilen vollständig methyliertem Hexamethylendiamin
vermischt und bei Zimmertemperatur der Vulkanisation unterworfen. Zerreißfestigkeit, Dehnung
und Modul der vulkanisierten Proben wurden gemessen.
Bromgehalt [Gewichtsprozent]
1' Zerreißfestigkeit [kg/cm-]
Bruchdehnung [%]
Modul bei 100% [kg/cm-']
1' Zerreißfestigkeit [kg/cm-]
Bruchdehnung [%]
Modul bei 100% [kg/cm-']
erwärmt | nicht |
erwärmt | |
ent] 4,70 | 2.66 |
26.7 | 8,1 |
700 | 515 |
9.1 | 6,0 |
die w^be^ften Fpstipkeitspigenschaften,
die beim Nacherwärmen von flüssigen Polymeren mit niedriger Umwandlung erzielt wurden.
Es wurde eine Anzahl von Polymerisationen durchgeführt, bei denen 100 Teile Butadien-(U) in 180 Teilen
Wasser emulgiert wurden, das 5 Teile Natrium-dodecylbenzol-sulfonat und 3 Teile Trikaliumphosphat gelöst
enthielt. Die Polymerisation wurde innerhalb von 17 Stunden bei 6O0C in Gegenwart von 3 Teilen
Kaliumpersulfat und verschiedenen Mengen Tetrabrommethan durchgeführt. Die Ergebnisse sind in
Tabelle II wiedergegeben.
Tabelle II | Tetra brom methan [Teile] |
Intrinsic viskosität [dl/g] |
Brom gehalt [Gew.-%] |
Bemerkungen |
Vergleichsversuch bzw. Versuch Nr. |
2,5 8,0 10,0 15,0 |
1.3 0.51 0,37 0,26 |
1.9 3,3 3.9 |
festes Polymeres vulkanisierbare Flüssigkeit desgl. desgl. |
Vergleichsversuch A 1 2 3 |
||||
Die Ergebnisse zeigen, daß mit steigenden Mengen Tetrabrommethan die Intrinsicviskosität und das Molekulargewicht
der Polymeren abnahmen und der Bromgehait anstieg. Sie zeigen ferner, daß 2,5 Teile
Tetrabrommethan zur Bildung eines flüssigen Polymeren nicht ausreichen. Oie in den Versuchen 1 bis 3
erhaltenen Polymeren wurden durch Vermischen mit kleinen Mengen methyliertem Hexamethylendiamin
und Stehenlassen während einiger Stunden bei Zimmertemperatur in zähe, elastische Produkte umgewandelt
Eine Anzahl von Polymerisationen von Butadien-(1,3) wurde mit unterschiedlichem Verhältnis der Komponenten
und bei unterschiedlichen Polymerisationsbedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III
wiedergegeben.
Alle Polymeren waren flüssig und mit polyfunktionellen Aminen vulkanisierbar. Tabelle IV gibt einige der
mit Tetraäthylen-pentamin als Vulkanisationsmittel erhaltenen Ergebnisse wieder.
Tabelle | III | Wasser | Emulgator | Puffer | Initiator | CBm | Reak | Reak- | Intrinsic | Brom |
Ver | Menge | Menge | Art und | System | Art und | sowie ggf. | tionszeit | tions- | viskosität | gehalt |
such | an Bu | Menge | Menge | Menge | andere | temp. | ||||
Nr. | tadien (U) |
^1153 tZC | [Std] | PC] | [dl/g] | [Gew.-%] | ||||
100 | 180 | (a) | K3PO4 | K2S2O8 | 65 | 60 | 0,40 | Z7 | ||
1 | 5 | 4 | 0,20 | 10 | ||||||
100 | 180 | 0>) | K3PO4 | K2S2O8 | 65 | 60 | 031 | 2,17 | ||
2 | 5 | 4 | 0.40 | 10 | ||||||
DIP | Menge | 9 | Wasser | Kinulgator | sobutvronitri | 1 | Puffer | 6 45 1 | 52 | Renk | 10 | Inlrinsic- | Hioin | |
n-DDM | an Bu | Menge | Art und | Svstem | tions/.eil | viskosiliit | gelullt | |||||||
ABIN | tadien | Menge | Menge | Rciik- | ||||||||||
(I.J) | Initiator | CBr. | [S.d.] | ttons- | [dl/g] | [(ic».-»/ | ||||||||
Fortsetzung | 100 | 180 | (a) | K1PO4 | Ail und | sowie ggf. | 17 | tcmp. | 0,24 | 5,54 | ||||
Ver | 5 | 3 | Menge | andere | rci | |||||||||
such | 100 | 180 | (a) | K.3PO4 | 25 | 60 | — | 2,01 | ||||||
Nr. | 5 | 3 | K2S2O8 | |||||||||||
3,0 | 20 | 50 | ||||||||||||
3 | 100 | 160 | (a) | K3PO4 | K2S2OS | 10 | 47 | 0,32 | 7,2 | |||||
5 | 3 | 1,0 | n-DDM | |||||||||||
4 | 100 | 360 | (a) | K.3PO4 | 0,2 | 65 | 60 | 0,50 | 1,5 | |||||
10 | 3 | DIP | ||||||||||||
1,0 | 10 | 13 | ||||||||||||
5 | 100 | 360 | (a) | K3PO4 | DIP | 76 | 0,13 | 7,7 | ||||||
5 | 7 "; | 1.0 | 10 | |||||||||||
6 | 100 | 160 | (a) | K3PO4 | (C) | 21 | 60 | _ | ||||||
5 | 3 | K2S2O8 | ||||||||||||
= Diisopropylbenzol-Hydroperoxyc | IIS | 40 | 60 | |||||||||||
7 | = n-Dodecylmercaptan | ABIN | ||||||||||||
= Azobisi | 2,0 | 10 | ||||||||||||
8 | ||||||||||||||
Natriumdodecylbenzolsulfonat Kaliumstearat
aktiviert mit NajPOi — 0,48 Teile; FeSOi . 7 H2O
Äthylendiamintetranatriumacetat — 0.15 Teile
— 0,12 Teile: Natriumformaldehydsulfoxylat - 0,48 Teile:
Tabelle | IV | Vulkani sations- dauer |
Zerreiß festigkeit |
Dehnung |
Probe | Vulkani sations mittel |
[kg/cm'] | [%] | |
[Teile] | über Nacht desgl. desgl. desgl. desgl. |
10,2 11,6 8,8 7,7 10,2 |
240 215 820 760 160 |
|
1 3 5 6 7 |
2 4 2 2 3 |
|||
Ein flüssiges Homopolymeres wurde wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt, aber es wurden hier 15 Teile
Tetrabrommethan verwendet. Das Polymere hatte eine Viskosität von 335 Poise, eine Intrinsicviskosität von
0,29 dl/g und einen Bromgehalt von 3,45 Gewichtspro
Proben des Polymeren wurden mit verschiedenen Füllstoffen aufgemischt und bei Zimmertemperatur zur
Vulkanisation gebracht. Alle Mischungen waren nach 1 Stunde genügend ausgehärtet, um frei von Klebrigkeit
zu sein. Nach 7 Tagen wurden bei allen Proben Zerreißfestigkeit und Dehnung bestimmt. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle V wiedergegeben.
Probe Nr. 1 2
Polymeres
Ruß
Ruß
SRF
LS-HAF
HAF
Kaolin
Kaolin
Gepulvertes Aluminium
Vulkanisationsmittel (1)
Vulkanisationsmittel (1)
100
100
100 40
100
30
100
25
100
100
100
60
8
0,25
0,25
Il
Fortsetzung
Probe Nr. | 2 | i | 4 | 5 | |
I | 3 32,9 1130 |
2,5 40,8 960 |
2,5 65,8 750 |
2,5 71,8 810 |
|
14.4 710 |
Struktur | ||||
- feiner Ί hirmalruß - halbverstärkender Ofenruß - Hochabrieb-Ofenruß niedriger - Hochabrieb-Ofenruß |
|||||
Vulkanisationsmittel (2) Zerreißfestigkeit (kg/cm2) Dehnung(%) |
|||||
FT - SRF - LS-HAF - HAF - |
N.N.N'.N'-Tetrameihyl-hexamethylenduimin
N.N.N',N",N'",N'"-Hexamethyl-triäthylcntetramin 2,5
N.N.N',N",N'",N'"-Hexamethyl-triäthylcntetramin 2,5
60,0
630
2.5
45,4
1000
22,1
1085
1085
100 Teile Butadien-(U) und 10 Teile Tetrabrommethan
wurden in 160 Teilen Wasser emulgiert, das 5 Teile
Natrium-dodecylbenzolsulfonat als Emulgator und 5 Teile TnkäliUiVipnüSpnäi als Püffci' gelöst
Nachdem die Temperatur in dem Polymerisationsgefäß auf 600C erhöht war, wurden 0,6 Teile Kaliumpersulfat
zugesetzt, und die Polymerisationsreaktion wurde zum Ablauf gebracht. Es konnte eine mehr als 95%ige
Umwandlung des Monomeren in das flüssige Polymere erzielt werden, das in Form eines wäßrigen Latex anfiel.
Das daraus isolierte Polymere hatte eine Viskosität von 4600 Poise bei 25°C, eine Intrinsicviskosität von 0,38
dl/g und einen Bromgehalt von 3,72 Gewichtsprozent. Proben des abgetrennten Polymeren wurden mit
verschiedenen Materialien aufgemischt und vulkanisiert. Die Vulkanisate wurden wie in Tabelle VI gezeigt
geprüft.
Im Falle der Probe 1 wurde als Kohlenwasserstoff ein Paraffinöl verwendet, und das Polyäthylen, bei dem es
sich um ein Produkt mit niedriger Dichte und einem Schmelzindex von 25 handelte, wurde bei 1500C in dem
Paraffinöl gelöst. Dieses wurde zusammen mit dem Füllstoff zu dem Polymeren zugesetzt und das Gemisch
wiederholt durch eine 3-Walzen-Farbmühle geschickt, bis eine gründliche Durchmischung erreicht war. Toluol
und zur Vulkanisation dienendes Amin (N,N,N',N'-Tetramethyl-hexamethylendiamirt)
wurden als Lösung zugesetzt. Die erhaltenen Zusammensetzungen waren vor der Vulkanisation weiche, thixotrope, leicht
dehnbare Mischungen, die sich zur Verwendung als Dichtungs- oder Kalfatermittel eignen.
Beispiel 10
Ein flüssiges Homopolymeres wurde wie in Beispiel 9 hergestellt, aber es wurden in diesem Falle 200 Teile
Wasser verwendet. Das Polymere hatte eine Intrinsic-
ciUilicli. viskosität vüi'i 0,24 üi/'g uiiu einen Biumgcnäii VOm j,7
Gewichtsprozent.
Mischungen mit einer geringeren Menge eines Vulkanisationsmittels und einer größeren Menge eines
difunktionellen, kettenverlängernden Mittels wurden zu dem Polymeren zugesetzt. Es wurden zwei Mischungen
hergestellt. Mischung 1 bestand aus 0,5 Teilen 2,4,6-Tri(dimethylaminomethyl)phenol,
2,0 Teilen 1,3-Di-4-pyridylpropan und 100 Teilen des flüssigen Polymeren.
Mischung 2 entsprach Mischung 1, anstelle des 2,4,6-Tri(dimethylaminomethyl)phenols wurde aber
N,N,N',N",N"',N"'-Hexamethyltriäthylentetramin als Vulkanisationsmittel verwendet. Die zur Vulkanisation
und zur Kettenverlängerung verwendeten Substanzen wurden als 50%ige Lösungen in Toluol zugegeben, um
eine bessere Dispersion in dem Polymeren zu erzielen.
Die »Gebrauchszeit«, das heißt die Zeit, die eine Mischung braucht, um zu einem nicht mehr bearbeitbaren
Zustand einzudicken, wurde für alle Proben bestimmt Die Zugdehnungseigenschaften wurden nach
einer Vulkanisationszeit von 7 Tagen bei 25° C gemessen.
Die Eigenschaften der Mischung und der Vuü>inisate
sind in Tabelle VII wiedergegeben.
Tabelle VI | Probe | Nr. | 511 | 3 | 20,4 | 7 Tage 65 |
1 | 2 | 100 55 | 900 | 16,2 | ||
100 | 100 | 8,4 | 790 | |||
Polymeres | 40 | — | 40 | 95 | ||
Kohlenwasserstofföl | — | 40 | 10 | |||
Chloriertes Polyphenyl (flüssig) | 10 | 10 | — | |||
Polyäthylen | 40 | — | — 60 | |||
Ruß | — | 20 | 10 | |||
Titandioxid | — | — | 10 | |||
Aluminiumpulver | 10 | 10 | 23 | |||
Toluol | 23 | 23 | Zimmertemperatur | |||
Amin | 7 Tage 7 Tage | |||||
Vulkanisationstemperatur | 28 | |||||
Vulkanisationsdauer | 630 | |||||
Zerreißfestigkeit (kg/cm2) | 9,8 | |||||
Dehnung (%) | ||||||
Modul bei 100% (kg/cm2) | ||||||
Eigenschaft | Mischung I | Mischung 2 |
Gebrauchszeit (Stunden) | 3 | 1 |
Zerreißfestigkeit (kg/cm2) | 19,3 | 26,4 |
Dehnung(%) | 680 | 730 |
Modul bei 100% Dehnung | 6,7 | 6,7 |
(kg/cm2) | ||
Modul bei 300% Dehnung | 10,9 | 103 |
(kg/cm2) |
Die Ergebnisse zeigen, daß diese Mischungen und insbesondere Mischung 1 zur Verwendung als Dichtungsmittel
in der Bauindustrie brauchbar sein wurden, da dort eine Gebrauchszeit von mindestens einer
Stunde erforderlich ist Dies kann wie in diesem Beispiel durch Verwendung eines Gemisches erreicht werden,
das eine geringere Menge eines polyfunktionellen Vulkanisationsmittels und eine größere Menge eines
difonlctionellen Kettenverlängerungsmittels enthält
Eine Gebrauchszeit von 10 bis 15 Minuten, die erzielt
wird wenn das Vulkanisationssystem nur auf einer
grciSeren Menge eines polyfunktioneüen Vulkanisationsmittels
basiert, wäre für diesen besonderen Verwendungszweck nicht annehmbar.
Vulkanisation von flüssigem Polybutadien
mit verschiedenen Aminen
mit verschiedenen Aminen
Ein flüssiges Polybutadien wurde in einem Emulsionspolymerisationssystem
nach der Arbeitsweise von Beispiel 9 hergestellt und dann mit verschiedenen
Aminen vulkanisiert. Das flUssige Polymerisat halte eine Viskosität von 615 Poise bei 25°C, eine Intrinsicvisk jsität
von 0,26 dl/g und einen Bromgehalt von 3,35 Gewichtsprozent. 5 Teile basisches Bleicarbonat und 3
Teile einer der nachstehend aufgeführten Aminverbindungen wurden zu Anteilen von jeweils 100 Teilen des
obigen flüssigen Polymerisats gegeben. D'e Mischungen
wurden auf Gebrauchsdauer untersucht. Die Eigenschaften des Vulkanisats wurden gemessen, nachdem
die Mischung den nachstehend beschriebenen Vulkanisationsbedingungen unterworfen worden war.
Λπιίη | niclhvlierlcs | 1,3- Di- | 2,4,b-Tri- | |
Äthvlen- | Diäthvlen- | 4-pipericlyl- | (dimethyl- | |
cluimin | triatnin | propiin | aminomcthyl phenol |
|
i0 'vim. | 4 Siu. | 6 rviin. | ||
wcui'aüCnSuaüüi' | ^* r f. -i | 10 Min. | 10 Min. | 21 Std. |
Vulkanisationsbedingungen | 30 Min. | bei 1220C | bei 122° C | bei 66° C |
bei 122° C | 42,2 | 17.6 | 25,3 | |
Zerreißfestigkeit (kg/cm2) | 10,5 | 1100 | 440 | 810 |
Dehnung(%) | 260 | 9,8 | 7 | 6,3 |
100% Modul (kg/cm?) | 7 | 14.1 | 12 | 9,14 |
300% Modul (kg/cm*) | — | |||
Die Ergebnisse zeigen, daß das flüssige Polymerisat eine längere Gebrauchsdauer hat. wenn es mit primären
oder sekundären Aminen vermischt ist, als in Mischung mit tertiären Aminen. Die Vulkanisateigenschaften
zeigen, daß das flüssige Polymerisat zufriedenstellend mit primären, sekundären und tertiären Aminen
vulkanisiert werden kann.
In weiteren Versuchen wurden Anteile von jeweils 100 Teilen des flüssigen Polymerisats mit 5 Teilen
basischem Bleicarbonat und wechselnden Mengen der nachstehend aufgeführten heterocyclischen Amine
gemischt.
Nach dem Vulkanisieren wurden die Vulkanisate auf bleibende Dehnung und Alterungsfestigkeit untersucht.
Die Prüfung auf bleibende Dehnung bestand im Erhitzen einer Probe auf 1000C, Strecken auf 100%
Dehnung, Abkühlen auf 25"C, Entspannen und Messen der Länge nach einer Minute. »Bleibende Dehnung«
wird als prozentuelle Zunahme der Länge der Probe nach dieser Untersuchung definiert. Die Alterungsbeständigkeit
wurde bestimmt, indem die Löslichkeit des Vulkanisats in Toluol bei Zimmertemperatur vor und
nach dreistündigem Erhitzen unter Stickstoff auf 1500C
gemessen wurde.
Amin | Piperazin | Triethylen | methyliertes | |
Hexa | diamin | Diäthylen- | ||
methylen | triamin | |||
tetramin | 2,0 | 1.5 | 2,25 | |
Menge (Teile) | 4.6 | 20 Min. | 40 Min. | 20 Min. |
Vulkanisationszeit (Min.) | 5 Min. | |||
bei 122 C | 10,5 | 22,5 | 57 | |
Zerreißfestigkeit (kg/cm2) | 16.2 | 890 | 400 | 1170 |
Dehnung (%) | 320 | 2,11 | 12 | 9,14 |
100% Modul (kg/cm2) | 7 | 3,52 | 19,7 | 14,1 |
300% Modul (kg/cm*) | 14,8 | 1Z5 | 373 | 56,2 |
Verformung (%) | 9,4 | 41,4 | 283 | 12^ |
Löslichkeit vor Erhitzen (%) | 10,5 | 15,6 | 18,8 | 223 |
Löslichkeit nach Erhitzen (%) | 10,2 | |||
Die Ergebnisse zeigen, daß heterocyclische sekundäre und tertiäre Amine dem flüssigen Polymeren eine
geringe bleibende Verformung und eine höhere Alterungsbeständigkeit verleihen als tertiäre Amine.
Claims (1)
- Patentanspruch;Vulkanisierbare flössige Butadienpolymerisate mit endständigen Ally Ibromidgruppen und mit einer [ntrinsicviskosität von 0,05 bis 0,6 dl/g, gemessen in Toluol bei 300C, die durch Polymerisation von Butadien-(13) In wäßriger Emulsion unter Verwendung eines freie Radikale bildenden Katalysators sowie einer Verbindung der FormelBr3C-(CH2-CH=CH -10
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CA937644 | 1965-08-09 | ||
CA937645 | 1965-08-09 |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1645152C3 true DE1645152C3 (de) | 1978-08-10 |
Family
ID=25673580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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NL (1) | NL6611169A (de) |
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- 1966-07-29 DE DE1966P0040080 patent/DE1645152C3/de not_active Expired
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- 1966-08-08 BE BE685227D patent/BE685227A/xx unknown
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-
1968
- 1968-05-07 GB GB2146468A patent/GB1222128A/en not_active Expired
- 1968-05-16 SE SE663768A patent/SE338856B/xx unknown
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GB1222128A (en) | 1971-02-10 |
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BE685227A (de) | 1967-02-08 |
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SE331904B (de) | 1971-01-18 |
FR1488811A (fr) | 1967-07-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |