Verfahren zur Herstellung von Blockcopolymeren Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kautschukelastischen Blockcopolymerisates aus mindestens einem Block A, der aus vinylaromatischen Monomeren aufgebaut ist und eine Hartphase bildet, und/oder mindestens einem Block B, der aus Dienmonomeren aufgebaut ist und eine kautschukelastische Weichphase bildet, und mindestens einem Block B/A, der aus vinylaromatischen Monomeren und aus Dienmonomeren aufgebaut ist und eine (gegebenenfalls wei- tere) kautschukelastische Weichphase bildet, wobei vorzugsweise die Glastemperatur Tg des Blocks A über 25°C und die des Blocks B/A unter 25°C liegt.

Außerdem betrifft die Erfindung die nach diesem Verfahren erhält- lichen Blockcopolymerisate, deren Verwendung zur Herstellung von Formkörpern, Folien und Schäumen, und Formkörper, Folien und Schäume aus den Blockcopolymeren.

Blockcopolymere von Vinylaromaten (z. B. Styrol) und Dienen (z. B.

Butadien) sind Copolymere aus mehreren aneinandergereihten oder sonstwie verknüpften Polymermolekül-Bereichen (sog. Blöcken), wo- bei die Blöcke in sich mehr oder weniger einheitlich aufgebaut sind. Die Blockcopolymere können je nach Struktur und Gehalt an Dienmonomeren-bei einer bestimmten Temperatur-insgesamt elastomere, d. h. kautschukelastische Eigenschaften oder steife, nicht-kautschukelastische Eigenschaften haben, d. h. sie verhalten sich nach außen hin insgesamt entweder kautschukelastisch, ähn- lich wie ein Polydien und haben z. B. als sog. SB-Rubber Bedeu- tung, oder wie transparente, schlagzähe Styrolpolymere. Block- copolymere erhält man dadurch, daß jeweils ein Monomer oder Monomergemisch polymerisiert und das oder die Monomeren dann ge- wechselt werden. Dieser Vorgang ist mehrfach wiederholbar. Es ist üblich, in Anlehnung an die Bezeichnungen beim schlagzäh modifi- zierten Polystyrol diejenigen Molekülteile, die das kautschuk- elastische Verhalten bestimmen, als Weichphase und die starren Molekülteile (den reinen Polystyrolanteil) als Hartphase zu be- zeichnen.

Lineare Blockcopolymere werden z. B. in den US-PSen 3 507 934 und 4 122 134 beschrieben. Sternförmige Blockcopolymere sind z. B. aus den US-PSen 4 086 298 ; 4 167 545 und 3 639 517 bekannt.

Das Eigenschaftsprofil dieser Blockcopolymeren wird wesentlich durch den Gehalt einpolymerisierter Dienmonomerer, d. h. Länge, Anordnung und Mengenverhältnis von Polydien-und Polystyrol-Blök- ken geprägt. Darüberhinaus spielt die Art und Weise des Übergangs zwischen unterschiedlichen Blöcken eine wichtige Rolle : Man kennt scharfe und sog. verschmierte (tapered) Übergänge, je nachdem, ob der Monomerenwechsel abrupt oder allmählich stattfindet. Im letz- teren Fall tritt eine mehr oder weniger statistische Sequenzlän- genverteilung auf. Einzelheiten sind in der DE-OS 44 20 952 aus- führlich erläutert.

Besonders Blockcopolymere mit einem Dien-Gehalt von über 35 Gew. %, die aufgrund ihres Eigenschaftsprofils (Zähigkeit, Trans- parenz, Gasdurchlässigkeit) für medizintechnische Anwendungen wie Infusionsschläuche, Infusionstropfkammern und Dehnfolien geeignet wären, sind nur sehr schwierig durch Profilextrusion, Spritzguß oder Schlauchfolienextrusion zu verarbeiten ; sie sind auch trotz Stabilisierung mit Antioxidantien und Radikalfängern thermisch sehr empfindlich und neigen zur Klebrigkeit, so daß man sich auf- wendig mit Additiven behelfen muß. Das sog. Blocken (Verkleben von Folien und Schläuchen auf der Rolle) und schlechte Entform- barkeit können die Verarbeitung durch Spritzguß gänzlich unmög- lich machen.

Auch Blockcopolymere mit einem Dien-Gehalt bis zu 35 % tendieren jedoch bei längerer thermischer Belastung und Scherbeanspruchung, wie sie vor allem bei der Extrusion vorkommen, nach wie vor zu Gelbildung (Vernetzung über die olefinisch ungesättigten Ketten- elemente). Insbesondere bei der Herstellung von Folien können sich Gelanteile als sogenannte"Stippen"störend bemerkbar ma- chen. Die Vernetzungsneigung wird vor allem den in Polydienen vorhandenen Kurzkettenverzweigungen (1,2-Vinyl-Anteilen), also Seitenketten der Struktur CH-CH=CH2 zugeschrieben.

Die beschriebenen Blockcopolymere konnten bisher nur nach dem Verfahren der anionischen Polymerisation hergestellt werden.

DE-OS 44 20 952 beschreibt diese anionische Polymerisation, sowie Blockcopolymere enthaltend eine Hartphase aus Styroleinheiten, und/oder eine Weichphase aus Butadieneinheiten, und eine Weich- phase aus Styrol-und Butadieneinheiten in statistischer Vertei- lung.

Das Verfahren der anionischen Polymerisation hat den Nachteil, daß unter striktem Feuchtigkeitsausschluß gearbeitet werden muß : schon geringe Mengen Luftfeuchtigkeit zerstören den Initiator (z. B. Butyllithium oder andere metallorganische Verbindungen).

Daher müssen die Apparaturen und Einsatzstoffe von Wasserspuren befreit werden, was zeitaufwendig und teuer ist.

Die übliche radikalisch initiierte Polymerisation von wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren weist den Nachteil auf, daß das Molekulargewicht der Polymerketten mit dem Polymerisationsumsatz normalerweise nicht zunimmt und daß die Polymerketten des resultierenden Polymerisats in der Regel kein einheitliches Molekulargewicht aufweisen. D. h., das erhältliche Polymerisat ist bezüglich der Eigenschaft Molekulargewicht in der Regel nicht monodispers, sondern weist üblicherweise einen dies- bezüglichen Polydispersitätsindex PDI von 2 2 auf (PDI = MW/Mn, mit Mw = gewichtsmittleres Molekulargewicht und Mn = zahlen- mittleres Molekulargewicht). Dies ist vermutlich insbesondere auf Abbruchreaktionen infolge irreversibler Kombination wachsender freier radikalischer Polymerisatkettenenden sowie auch auf Ket- tenübertragungsreaktionen, Disproportionierung und Eliminierung, zurückzuführen.

Aus TRIPS Vol. 4, No. 6, June 1996, S. 183 ff, US-A 5,322,912, WO 96/24620, US-A-4,581,429, US-A 5,412,047, EP-A 135 280 sowie aus DE-A 19602539 ist bekannt, daß die Durchführung von radika- lisch initiierten Polymerisationen bei oberhalb 100°C liegenden Temperaturen im Beisein eines stabilen (im wesentlichen nicht in- itiierend wirkenden) N-Oxyl-Radikals eine gewisse Kontrolle der radikalisch initiierten Polymerisation ermöglicht.

Der zugrunde liegende Wirkmechanismus liegt vermutlich darin be- gründet, daß die stabilen N-Oxyl-Radikale reaktive radikalische Enden einer wachsenden Polymerisatkette bei erhöhten Temperaturen nicht irreversibel terminieren, sondern lediglich vorübergehend blockieren. Daraus resultiert eine Verringerung der stationären Konzentration wachsender freier radikalischer Polymerisatket- tenenden, was die Möglichkeit für einen irreversiblen Abbruch des Kettenwachstums durch Kombination zweier wachsender Polymerisat- kettenenden verringert. Dies führt im Mittel zu mit dem Polyme- risationsumsatz (im Idealfall linear) wachsenden Polymerisat- ketten. Letztes bedingt ein mit dem Polymerisationsumsatz (im Idealfall linear) wachsendes mittleres Molekulargewicht des ge- bildeten Polymerisats mit vergleichsweise engen Molekular- gewichtsverteilungen.

Gemäß US-A 5,322,912, Spalte 10, Zeile 65 ff kommt als Reaktions- medium für eine solche kontrollierte radikalisch initiierte Polymerisation auch eine Emulsion in Betracht. Weitergehende Angaben zur Durchführung einer solchen radikalisch initiierten Emulsionspolymerisation macht die US-A 5,322,912 nicht. Das glei- che gilt für die DE-A 19602539. Die US-A 5,412,047 empfiehlt in Spalte 18, Zeilen 54 ff für den Fall, daß die radikalisch in- itiierte Polymerisation in einem mehrphasigen System erfolgt, wie es bei der radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisa- tion der Fall ist, lediglich, stabile N-Oxyl-Radikale zu verwen- den, die in Wasser eine besonders geringe Löslichkeit aufweisen.

US-A 4,581,429 offenbart die Herstellung von kurzkettigen Homo- und Copolymeren (Oligomeren) mit weniger als 200 Monomereinheiten durch kontrollierte radikalische Polymerisation. Es werden einige Oligomere mit Blockaufbau beschrieben, deren Molmassen Mn jedoch unter 11000 [g/mol] liegen.

In der DE-A 197 38 081 wird ein Verfahren zur Herstellung von partikelförmigen Polymerisaten durch kontrollierte radikalische Polymerisation beschrieben. Die DE-19803098 offenbart ein Verfah- ren zur Herstellung von Polymerisatpartikeln mit großem Durchmes- ser durch kontrollierte radikalische Polymerisation.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den geschilderten Nach- teilen abzuhelfen. Insbesondere sollte ein Verfahren bereitge- stellt werden, mit dem sich Blockcopolymere in großtechnisch ein- facher Weise herstellen lassen. Das Verfahren soll gegen Wasser unempfindlich sein, also ohne strikten Feuchtigkeitsausschluß funktionieren.

Außerdem lag die Aufgabe zugrunde, Blockcopolymere bereitzustel- len, die bei niedrigem Diengehalt ausgewogene mechanische Eigen- schaften, insbesondere eine hohe Zähigkeit besitzen und auf Ex- trudern oder Spritzgußmaschinen einfach zu verarbeiten sind. Ins- besondere sollen bei der Verarbeitung keine"Stippen"auftreten.

Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die Monomeren unter Verwendung min- destens eines radikalischen Polymerisationsinitiators polymerisiert werden.

Weiterhin wurden die nach diesem Verfahren erhältlichen Blockco- polymerisate, deren Verwendung zur Herstellung von Formkörpern, Folien und Schäumen, und Formkörper, Folien und Schäume aus den Blockcopolymeren gefunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert ein kautschukelastisches Blockcopolymerisat aus mindestens einem einpolymerisierte Einhei- ten eines vinylaromatischen Monomeren aufweisenden, eine Hart- phase bildenden Block A und mindestens einem einpolymerisierte Einheiten eines vinylaromatischen Monomeren sowie eines Diens aufweisenden elastomeren, eine Weichphase bildenden Block B/A, wobei vorzugsweise die Glastemperatur Tg des Blocks A über 25°C und die des Blocks B/A unter 25°C liegt.

Man erhält ein solches kautschukelastisches Blockcopolymerisat dadurch, daß im Rahmen der vorstehenden Parameter die Weichphase aus einen statistischen Copolymerisat eines Vinylaromaten mit einem Dien gebildet wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man im Allgemeinen so vor, dass man wenigstens eine erste Monomerzusam- mensetzung unter Verwendung mindestens eines radikalischen Poly- merisationsinitiators polymerisiert, wobei man ein intermediäres Polymerisat erhält, und dann wenigstens eine zweite Monomerzusam- mensetzung in Gegenwart des intermediären Polymerisats polymeri- siert, wobei man ein Blockcopolymerisat erhält, wobei entweder die erste oder die zweite Monomerzusammensetzung aus Monomeren besteht, die den Block A oder den Block B konstituieren und die andere Monomerzusammensetzung aus Monomeren besteht, die den Block B/A konstituieren. Der Begriff"Monomerzusammensetzung" soll sowohl ein reines Monomer als auch Monomergemische umfassen.

Gewünschtenfalls kann das intermediäre Polymerisat isoliert wer- den ; im Allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, nach Herstellung des intermediären Polymerisats unter Zugabe der zweiten Monomerzusam- mensetzung oder Komponenten der zweiten Monomerzusammensetzung durchzuführen. Zweckmäßigerweise gibt man solche Komponenten der zweiten Monomerzusammensetzung zu, die im Gemisch mit nicht umge- setzten Monomeren der ersten Monomerzusammensetzung die zweite Monomerzusammensetzung bilden. Besteht die erste Monomerzusammen- setzung beispielsweise aus Styrol, so kann man nach der Bildung des intermediären Polymerisats dem Reaktionsmedium Butadien zufü- gen, das zusammen mit überschüssigem Styrol eine aus Styrol/Buta- dien bestehende zweite Monomerzusammensetzung bildet.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Blockcopoly- merisate können z. B. durch eine der allgemeinen Formeln 1 bis 11 dargestellt werden : (1) (A-B/A) n ; (2) (A-B/A) n-A ; (3) B/A- (A-B/A) n ; (4) X-[(A~B/A) n] m+li

(5) X-[(B/A~A) n] m+li (6) X-[(A-B/A)n-A]m+1; (7) X- [ (B/A-A) n-B/A] m+l ; (8) Y-[(A-B/A) n] m+l ; (9) Y- [ (B/A-A) nlm+l m+li (10)Y-[(A-B/A)n-A]m+1; (11) Y-[(B/A-A)n-B/A]m+1; wobei A für den vinylaromatischen Block und B/A für die Weich- phase, also den statistisch aus Dien-und vinylaromatischen Ein- heiten aufgebauten Block steht, X den Rest eines n-funktionellen Initiators, Y den Rest eines m-funktionellen Kopplungsmittels und m und n natürliche Zahlen von 1 bis 10 bedeuten.

Bevorzugt ist ein Blockcopolymerisat einer der allgemeinen For- meln A-B/A-A, X- [-B/A-A] 2 und Y- [-B/A-A] 2 (Bedeutung der Abkürzun- gen wie vorstehend) und besonders bevorzugt ein Block- copolymerisat, dessen Weichphase unterteilt ist in Blöcke (12) (B/A) 1-(B/A) 2 ; (13) (B/A) 1- (B/A) 2- (B/A) l ; (14) (B/A)1-(B/A)2-(B/A)3; wobei die Blöcke unterschiedlich aufgebaut sind bzw. sich deren Vinylaromat/Dien-Verhältnis in den einzelnen Blöcken (B/A) derart ändert, daß in jedem Teilabschnitt (Teilblock) ein Zusammenset- zungsgradient (B/A) p1<<(B/A)p2<<B/A) p3 vorkommt, wobei die Glasüber- gangstemperatur Tg jedes Teilblocks unter 25°C liegt. Solche Blockcopolymerisate, die innerhalb eines Blocks (B/A) z. B. p sich wiederholende Abschnitte (Teilblöcke) mit wechselndem Monomerauf- bau aufweisen, können durch portionsweise Zugabe der Monomeren gebildet werden, wobei p eine ganze Zahl zwischen 2 und 10 bedeu- tet. Die portionsweise Zugabe kann z. B. dazu dienen, den Wärme- haushalt im Reaktionsgemisch zu kontrollieren.

Ein Blockcopolymerisat, das mehrere Blöcke B/A und/oder A mit un- terschiedlicher Molmasse je Molekül aufweist, ist ebenfalls be- vorzugt.

Ebenso kann an die Stelle eines ausschließlich aus vinylaroma- tischen Einheiten aufgebauten Blocks A ein Block B treten, da es insgesamt lediglich darauf ankommt, daß ein kautschukelastisches Blockcopolymerisat gebildet wird. Solche Copolymerisate können z. B. die Struktur (15) bis (18) haben (15) B- (B/A) (16) (B/A)-B- (B/A)

(17) (B/A) 1-B-(B/A) 2 (18) B-(B/A) 1-(B/A) 2- Die Blockcopolymerisate eignen sich hervorragend zur Herstellung von kautschukelastischen Formteilen mit den üblichen Methoden der Thermoplastverarbeitung, z. B. als Folie, Schaum, Thermoformling, Spritzgußformling oder Profilextrudat.

Bevorzugt als vinylaromatische Verbindung ist Styrol und ferner a-Methylstyrol und Vinyltoluol sowie Mischungen dieser Verbindungen. Bevorzugte Diene sind Butadien und Isopren, ferner Piperylen, 1-Phenylbutadien sowie Mischungen dieser Verbindungen.

Eine besonders bevorzugte Monomerkombination ist Butadien und Styrol. Alle nachstehenden Gewichts-und Volumenangaben beziehen sich auf diese Kombination ; bei Verwendung der technischen äqui- valente von Styrol und Butadien muß man ggf. die Angaben entspre- chend umrechnen.

Die Mengen an Styrol und Butadien werden bevorzugt so gewählt, daß der B/A-Block etwa 75-10 Gew.-% Styrol und 25-90 Gew.-% Butadien enthält. Besonders bevorzugt hat ein Weichblock einen Butadienanteil zwischen 25 und 85 % und einen Styrolanteil zwi- schen 75 und 15 %.

Der Gewichtsanteil des Diens im gesamten Blockcopolymer liegt im Falle der Monomerkombination Styrol/Butadien üblicherweise bei 15-80 Gew.-%, derjenige der vinylaromatischen Komponente ent- sprechend bei 85-20 Gew.-%. Bevorzugt sind Butadien-Styrol- Blockcopolymere mit einer Monomerzusammensetzung aus 30-70 Gew. % Dien und 70-30 Gew. % an vinylaromatischer Verbindung, be- sonders bevorzugt aus 60-40 Gew.-% Dien und 40-60 Gew.-% Vi- nylaromat.

Für die mechanischen Eigenschaften ist der Volumenanteil der Weichphase im Festkörper von Bedeutung. Er liegt üblicherweise bei 10 bis 99 Vol.-%. Bei elastomeren Blockcopolymeren liegt der Volumenanteil der aus Dien-und vinylaromatischen Sequenzen auf- gebauten Weichphase üblicherweise bei 60-99, bevorzugt bei 70-90 und besonders bevorzugt bei 80-90 Vol.-%. Die aus den vinylaromatischen Monomeren entstandenen Blöcke A bilden die Hartphase, deren Volumenanteil entsprechend üblicherweise 1-40, bevorzugt 10-30 und besonders bevorzugt 10-20 Vol% ausmacht.

Im Falle eines schlagfesten Thermoplasten liegt der Volumenanteil der Weichphase üblicherweise bei 10-59, bevorzugt 20-50 und insbesondere 25-40 Vol.-%. Der Volumenanteil der Hartphase

(Blöcke A) macht entsprechend 41-90, bevorzugt 50-80 und ins- besondere 60-75 Vol.-% aus.

Es ist darauf hinzuweisen, daß zwischen den oben erwähnten Mengenverhältnissen von vinylaromatischer Verbindung und Dien, den vorstehend angegebenen Grenzwerten der Phasenvolumina und der Zusammensetzung, die sich aus den erfindungsgemäßen Bereichen der Glastemperatur ergibt, keine strenge Übereinstimmung besteht, da es sich um jeweils auf volle Zehnerstellen gerundete Zahlenwerte handelt. Dies könnte vielmehr nur zufällig der Fall sein.

Meßbar ist der Volumenanteil der beiden Phasen mittels kontra- stierter Elektronenmikroskopie oder Festkörper-NMR-Spektroskopie.

Der Anteil der vinylaromatischen Blöcke läßt sich nach Osmiumab- bau des Polydienanteils durch Fällen und Auswiegen bestimmen. Das künftige Phasenverhältnis eines Polymeren läßt sich auch aus den eingesetzten Monomermengen berechnen, wenn man jedesmal vollstän- dig auspolymerisieren läßt.

Der Quotient aus dem Volumenanteil in Prozent der aus den B/A- Blöcken gebildeten Weichphase und dem Anteil an Dieneinheiten in der Weichphase, liegt für die Kombination Styrol/Butadien im all- gemeinen zwischen 25 und 70 Gew. %.

Durch den statischen Einbau der vinylaromatischen Verbindungen in den Weichblock des Blockcopolymeren wird die Glasübergangstempe- ratur (Tg) beeinflußt. Eine Glasübergangstemperatur zwischen-50 und +25°C, bevorzugt-50 bis +5°C ist typisch.

Das Molekulargewicht (Zahlenmittel Mn) des Blocks A liegt dabei i. a. zwischen 1000 bis 200.000, bevorzugt zwischen 3.000 und 80.000 [g/mol]. Innerhalb eines Moleküls können A-Blöcke unter- schiedliche Molmasse haben.

Das Molekulargewicht Mn des Blocks B/A liegt üblicherweise zwi- schen 2.000 bis 250.000 [g/mol], bevorzugt werden Werte zwischen 5.000 bis 150.000 [g/mol].

Auch Block B/A kann wie Block A innerhalb eines Moleküls unter- schiedliche Molekulargewichtswerte einnehmen.

Das Molekulargewicht Mn des gesamten Blockcopolymeren liegt bevor- zugt über 11000, besonders bevorzugt zwischen 13000 und 500000 [g/mol].

Das Kupplungszentrum X wird durch die Umsetzung der lebenden Kettenenden mit mindestens einer Einheit eines funktionellen Monomers wie zum Beispiel Maleinsäure, Itaconsäure, 2-Hydroxy- ethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, tert.-Butylaminoethylmethacrylat, beschrieben in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, Seite 9 und 10, und Reaktion mit einem mindestens bifunktionellen Kupplungs- (Kopplungs-) mittel gebildet. Beispiel für derartige Verbindungen sind in den US-PSen 3 985 830,3 280 084,3 637 554 und 4 091 053 zu finden. Bevorzugt werden z. B. epoxidierte Glyce- ride wie epoxidiertes Leinsamenöl oder Sojaöl eingesetzt ; geei- gnet ist auch Divinylbenzol. Auch Chloralkylsilane wie Dichlor- dialkylsilane, Dialdehyde wie Terephthalaldehyd und Ester wie Ethylformiat oder-benzoat sind geeignet.

Bevorzugte Polymerstrukturen sind A-B/A-A, X- [-B/A-A] 2 und Y- [-B/ A-A] 2, wobei der statistische Block B/A selbst wieder in Blöcke Bl/Ai-B2/A2-B3/A3-... unterteilt sein kann.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren unter Verwendung mindestens eines radikalischen Polymerisationsinitiators durchgeführt.

Es handelt sich demnach nicht, wie beim Stand der Technik (DE-OS 44 20 952) um eine anionische, sondern um eine radikali- sche Polymerisation, die unempfindlich gegen Feuchtigkeit ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedene Weise durch- geführt werden, insbesondere in Emulsion, in Mikroemulsion, in Miniemulsion, in Suspension, in Mikrosuspension, in Minisuspen- sion, als Fällungspolymerisation, in Masse oder in Lösung, konti- nuierlich oder diskontinuierlich.

Bei der Emulsionspolymerisation und ihren Varianten (Mikroemul- sion, Miniemulsion) werden die Monomeren in Wasser emulgiert, wozu Emulgatoren mitverwendet werden. Die für die Stabilisierung der Emulsion geeigneten Emulgatoren sind seifenartige Hilfs- stoffe, welche die Monomerentröpfchen umhüllen und auf diese Weise vor dem Zusammenlaufen schützen.

Als Emulgatoren eignen sich die dem Fachmann bekannten anioni- schen, kationischen und neutralen (nicht-ionogenen) Emulgatoren.

Anionische Emulgatoren sind z. B. Alkalimetallsalze von höheren Fettsäuren mit 10 bis 30 C-Atomen wie Palmitin-, Stearin-und Ö1- säure, Alkalimetallsalze von Sulfonsäuren mit z. B. 10 bis 16 C- Atomen, insbesondere Natriumsalze von Alkyl-oder Alkylaryl- sulfonsäuren, Alkalimetallsalze von Halbestern der Phthalsäure, und Alkalimetallsalze von Harzsäuren wie Abietinsäure. Kat-

ionische Emulgatoren sind z. B. Salze langkettiger, insbesondere ungesättigter Amine mit 12-18 C-Atomen, oder quatennäre Ammonium- verbindungen mit längerkettigen Olefin-oder Paraffinresten (also Salze quaternisierter Fettamine). Neutrale Emulgatoren sind z. B. ethoxylierte Fettalkohole, ethoxylierte Fettsäuren oder ethoxy- lierte Phenole und Fettsäureester von mehrwertigen Alkoholen wie Pentaerythrit oder Sorbit.

Für die Emulsionspolymerisation werden bevorzugt Initiatoren verwendet, die in dem Monomeren schlecht löslich, in Wasser dage- gen gut löslich sind. Es werden daher bevorzugt Peroxosulfate wie Kalium-, Natrium-oder Ammoniumperoxodisulfat verwendet, oder auch Redox-Systeme, insbesondere solche auf Basis von Hydroper- oxiden wie Cumolhydroperoxid oder Dicumylperoxid.

Der oder die Initiatoren können vor oder nach der Herstellung der Emulsion zugegeben werden, oder erst unmittelbar vor Beginn der Polymerisation, oder auch kontinuierlich im Verlauf der Polymeri- sation nachdosiert werden.

Insbesondere bei Monomeren, die zu unkontrollierter Polymeri- sation neigen, oder bereits bei der Temperatur der Emulsionsher- stellung polymerisieren, ist es ratsam, den Initiator erst nach der Emulgierung, u. U. erst unmittelbar vor der Polymerisation, zuzugeben.

Insbesondere bei Polymerisationen mit einer langen Polymerisati- onsdauer kann es vorteilhaft sein, den Initiator, als kontinuier- lichen Zulauf oder portionsweise, während der Polymerisation zu- zugeben. Dabei kann die Dauer des Initiatorzulaufs von der Dauer der Polymerisation verschieden oder gleich sein.

Als weitere Zusatzstoffe können bei der Polymerisation Puffer- substanzen wie Na2HPO4/NaH2PO4 oder Na-citrat/Citronensäure verwendet werden, um einen im wesentlichen konstant bleibenden pH-Wert einzustellen. Weiterhin können Molekulargewichtsregler, etwa Mercaptane wie t-Dodecylmercaptan, oder Ethylhexylthioglyco- lat mitverwendet werden. Diese weiteren Zusatzstoffe können kontinuierlich oder diskontinuierlich am Anfang und/oder während der Herstellung der Emulsion und/oder während der Polymerisation, zugefügt werden.

Man nimmt die Emulsionspolymerisationsreaktion in der Regel unter langsamem oder mäßigem Rühren vor.

Die Mikroemulsionspolymerisation unterscheidet sich von der nor- malen Emulsionspolymerisation vor allem dadurch, daß aus den Mo- nomeren, Wasser und den Emulgatoren eine Emulsion bereitet wird, indem man hohe Scherkräfte einwirken läßt. Dazu verwendet man Ho- mogenisatoren, die dem Fachmann bekannt sind.

Beispielhaft seien genannt : -Labordissolver Dispermat, Fa. VMA-Getzmann, Reichshof, DE -Ultra-Turax, Fa. Janke und Kunkel, Staufen, DE -Druckhomogenisator, Fa. Gaulin, Lübeck, DE -Geräte mit einem Rotor-Stator-System, etwa -Dispax, Fa. Janke und Kunkel, Staufen, DE -Cavitron-Homogenisatoren, Fa. v. Hagen & Funke, Sprochhövel, DE -Homogenisatoren der Fa. Kotthoff, Essen, DE -Homogenisatoren der Fa. Dorr Oliver, Grevenbroich, DE.

Üblicherweise betreibt man diese Geräte bei Drehzahlen von 1000 bis 25 000 min-1, bevorzugt 2000 bis 25 000 min~1.

Weiterhin können die hohen Scherkräfte ebenso durch -Einwirkung von Ultraschall, -Hindurchpressen der Mischung aus Monomeren, Wasser und Schutzkolloiden bzw. Emulgatoren unter hohem Druck durch einen engen Spalt oder durch Düsen kleinen Durchmessers -Kolloidmühlen oder andere geeignete Homogenisatoren erzeugt werden.

Die Miniemulsionspolymerisation unterscheidet sich von der norma- len Emulsionspolymerisation und der Mikroemulsionspolymerisation vor allem dadurch, daß die Partikelgröße in der Regel zwischen 30-500 mn beträgt (also zwischen den typischen Partikelgrößen der Emulsions-und der Mikroemulsionspolymerisation liegt), und die Partikel üblicherweise durch eine Kombination von ionischen Emul- gatoren und Co-Emulgatoren gegen das Zusammenlaufen stabilisiert werden.

Bei der Miniemulsion wird das Gemisch aus Monomeren, Wasser, Emulgatoren und Co-Emulgatoren hohen Scherkräften ausgesetzt, wo- durch die Komponenten innig vermischt werden. Anschließend wird polymerisiert. Die hohen Scherkräfte können beispielsweise durch Ultraschall oder durch ein Microfluidizer-Gerät erzeugt werden, wie bei der Mikroemulsion beschrieben. Einzelkeiten der Miniemul- sion findet der Fachmann in P. Covell, M. El-Asser, Emulsion

Polymerization and Emulsion Polymers, Verlag John Wiley, New York, 1997, S. 699-722.

Als Co-Emulgatoren werden solche Verbindungen gewählt, die bewir- ken, daß die Tröpfchen, die vor dem Starten der Polymerisation gebildet werden, sehr klein aber nicht thermodynamisch stabil sind (siehe Gilbert,"Emulsion Polymerization, A Mechanistic Ap- proach", Academic Press, London San Diego 1995, S. 12-14). Als Co-Emulgatoren werden üblicherweise langkettige Alkane wie Hexa- decan oder langkettige Alkohole wie Hexadecanol (Cetylalkohol) oder Dodecanol eingesetzt.

Bei der Suspensionspolymerisation und ihren Varianten (Mikrosus- pension, Minisuspension) werden die Monomeren in Wasser suspen- diert, wozu Schutzkolloide mitverwendet werden.

Als Schutzkolloide eignen sich Cellulosederivate wie Carboxy- methylcellulose und Hydroxymethylcellulose, Poly-N-Vinylpyrroli- don, Polyvinylalkohol und Polyethylenoxid, anionische Polymere wie Polyacrylsäure und deren Copolymere und kationische wie Poly- N-vinylimidazol. Die Menge dieser Schutzkolloide beträgt vorzugs- weise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Emulsion.

Schutzkolloide sowie Verfahren zur Herstellung von Schutz- kolloiden sind an sich bekannt und beispielsweise in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 16, S. 448, verlag John Wiley, 1989, beschrieben.

Bevorzugt werden ein oder mehrere Polyvinylalkohole als Schutz- kolloid verwendet, insbesondere solche mit einem Hydrolysegrad unter 96 mol-%, besonders bevorzugt 60 bis 94 und ganz besonders bevorzugt 65 bis 92 mol-%. Die bevorzugten Polyvinylalkohole haben eine Viskosität von 2 bis 100 mPa/s, insbesondere von 4 bis 60 mPa/s, gemessen als 4 Gew.-% ige Lösung iniWasser bei 20°C nach DIN 53015.

Man kann zusätzlich zu den Schutzkolloiden kolloidale Kieselsäure in Konzentration von in der Regel 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Dispersion, mitverwenden. Näheres zu dieser Methode, die besonders gut mit einem wasserlöslichen Polymeren aus Adipinsäure und Diethanolamin als Schutzkolloid gelingt, ist der US-A 3 615 972 zu entnehmen.

Für die Suspensionspolymerisation sind Initiatoren mit einer Halbwertzeit von einer Stunde, wenn die Temperatur bei 40 bis 150°C liegt, und die in den Monomeren merklich löslich, in Wasser dagegen schlecht löslich sind, bevorzugt.

Es werden daher organische Peroxide, organische Hydroperoxide, Azoverbindungen und/oder Verbindungen mit C-C-Einfachbindungen als Initiatoren RI verwendet. Ebenso werden als radikalische Po- lymerisationsinitiatoren Monomere verwendet, die bei erhöhter Temperatur spontan polymerisieren. Es können auch Mischungen der genannten Initiatoren RI verwendet werden. Bei den Peroxiden sind diejenigen mit hydrophoben Eigenschaften bevorzugt, insbesondere solche Moleküle mit einem Atomverhältnis Kohlenstoff zu Sauer- stoff von größer 3 : 1. Ganz besonders bevorzugt sind Dilauryl- peroxid und Dibenzoylperoxid.

Als Azoverbindungen werden 2,2'Azobis (2-methylbutyronitril) und 2,2'-Azobis (isobutyronitril) bevorzugt. Als Verbindungen mit labilen C-C-Bindungen verwendet man bevorzugt 3,4-Dimethyl- 3,4-diphenylhexan und 2,3-Dimethyl-2,3-diphenylbutan.

Je nach Aggregatzustand des Initiators für die Suspensionspolyme- risation und seinem Löslichkeitsverhalten kann er als solcher, bevorzugt jedoch als Lösung, Emulsion (flüssig in flüssig) oder Suspension (fest in flüssig) zugefügt werden, wodurch sich ins- besondere kleine Stoffmengen Initiator präziser dosieren lassen.

Es ist auch möglich, den Initiator für die Suspensionspolymerisa- tion im Lösungsmittel oder im Monomeren zu 16sen und die entstan- dene Lösung in Wasser zu dispergieren.

Man nimmt die Polymerisationsreaktion in der Regel unter langsa- mem oder mäßigem Rühren vor.

Die Mikrosuspensionspolymerisation unterscheidet sich von der normalen Suspensionspolymerisation vor allem dadurch, daß durch Einwirkung hoher Scherkräfte eine feinteilige Suspension bereitet wird. Einzelheiten wurden bereits bei der Mikroemulsionspolymeri- sation beschrieben.

Die Minisuspensionspolymerisation unterscheidet sich von der nor- malen Suspensionspolymerisation und der Mikrosuspensionspolymeri- sation vor allem dadurch, daß die Partikelgrößen in der Regel zwischen denen der Suspensions-und der Mikrosuspensionspoly- merisation liegen.

Bei der Fällungspolymerisation sind die eingesetzten Monomere in der kontinuierlichen Phase (z. B. Lösungsmittel oder Lösungs- mittelgemisch) löslich, die entstehenden Polymere sind jedoch nicht oder nur begrenzt löslich und fallen daher während der Polymerisation aus. Auch Substanzpolymerisationen, bei denen das entstehende Polymer im Monomer unlöslich ist und daher ausfällt,

sind möglich. Je nach Reaktionsmedium sind die bei der Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisation beschriebenen Initiatoren möglich.

Es kann auch thermisch initiiert werden.

Bei der Massepolymerisation werden die Monomeren ohne Zugabe ei- nes Reaktionsmediums unter Verwendung der genannten monomerlösli- chen Initiatoren polymerisiert, d. h. die Monomeren sind das Reak- tionsmedium. Es kann auch thermisch initiiert werden.

Die Lösungspolymerisation unterscheidet sich von der Massepolyme- risation vor allem dadurch, daß ein organisches Lösungsmittel wie Cyclohexan, Ethylbenzol oder Dimethylsulfoxid oder zur Verdünnung der Monomeren mitverwendet wird. Es können auch die genanten In- itiatoren eingesetzt werden, oder es kann thermisch initiiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch als kombiniertes Verfah- ren ausgeführt werden, bei dem mindestens zwei der zuvor be- schriebenen Polymerisationsverfahren miteinander kombiniert wer- den. Hier sind insbesondere Masse/Lösung, Lösung/Fällung, Masse/ Suspension und Masse/Emulsion zu nennen, wobei mit dem erstge- nannten begonnen und mit dem letztgenannten beendet wird.

Die Menge an radikalischem Initiator beträgt bevorzugt 10-6 bis 5 mol/1, insbesondere 10-4 bis 10-1 mol/1, bezogen auf die Monome- ren. Die genaue Menge richtet sich in bekannter Weise nach dem gewünschten Molekulargewicht des Polymerisates. Diese Mengenanga- ben beziehen sich naturgemäß nicht auf den Fall, daß ein Monomer zugleich Initiator ist und thermisch initiiert wird, wie es etwa beim Styrol möglich ist.

Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Monome- ren durch kontrollierte radikalische Polymerisation in Gegenwart eines kontrolliert radikalisch polymerisierenden Systems polymerisiert.

Unter"kontrolliert radikalisch polymerisierendes System", das bei der Polymerisation der Monomeren in dieser bevorzugten Aus- führungsform mitverwendet wird, soll eine chemische Verbindung oder mehrere chemische Verbindungen verstanden werden, die bewir- ken, daß die Polymerisation nach dem Prinzip der kontrollierten radikalischen Polymerisation abläuft."System"bedeutet hier also eine Einzelverbindung oder die Gesamtheit von zusammenwirkenden Verbindungen.

Das Prinzip der kontrollierten radikalischen Polymerisation be- steht darin, durch Zusatz geeigneter Hilfsverbindungen ein Gleichgewicht zwischen reaktiven Macroradikalen, d. h. eine oder mehrere Monomereinheiten umfassenden Ketten mit einem Radikalzen- trum am Kettenende, und"schlafenden", d. h. temporär passivier- ten, Macroradikalen auszubilden. Dadurch wird die Gleichgewichts- konzentration an reaktiven Macroradikalen im Vergleich zu einer unkontrollierten radikalischen Polymerisation stark verringert.

Unter diesen Bedingungen erfolgt der weitere Einbau von Monomeren am Kettenende im Wesentlichen statistisch. Auf diese Weise ge- lingt die Herstellung von Copolymeren oder Copolymerabschnitten eines Blockcopolymerisats aus Comonomeren mit unterschiedlicher Reaktivität. Zur Ausbildung des Gleichgewichts zwischen schlafen- den und reaktiven Macromolekülen ist vielfach die Anwendung er- höhter Polymerisationstemperaturen erforderlich.

Die schlafenden Macromoleküle können, wenn die Polymerisation z. B. durch Abkühlung des Reaktionsmediums unterbrochen oder die anwesenden Monomere aufgebraucht sind, in Gegenwart anderer Mono- mere reaktiviert werden, was die vorteilhafte Herstellung von Blockcopolymerisaten erlaubt.

Die kontrollierte radikalische Polymerisation (KRP) kann mit ver- schiedenen Methoden durchgeführt werden. Für jede Methode wird ein verschiedenes kontrolliert radikalisch polymerisierendes System verwendet. Die wichtigsten Methoden und ihre Systeme sind : Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) und verwandte Methoden Hierbei wird der Wechsel der Oxidationsstufe eines Metalls wie z. B. Kupfer, Nickel oder Ruthenium, dazu verwendet, ein Gleichge- wicht zwischen radikalisch wachsendem Polymerkettenende und einer unreaktiven"schlafenden"Spezies einzustellen. Beispiele sind beschrieben in : -J. S. Wang et al., Macromolecules 28,7901 (1995) -J. S. Wang et al., J. Am. Chem. Soc. 117,5614 (1995) -M. Kato et al., Macromolecules 28,1721 (1995) -V. Percec et al., Macromolecules 28,7970 (1995) -B. B. Wayland et al., J. Am. Chem. Soc. 116,7943 (1994)

-C. Granel et al., Macromolecules 29,8576 (1996) Bei der ATRP-Methode erfolgt eine reversible Homolyse einer kovalenten, inaktiven Spezies, gefolgt von einer Monomerinsertion und anschließender reversibler Rekombination.

Verwendung von Triazolinyl-Verbindungen zur kontrollierten Re-Initiierung bei der KRP.

Diese Methode ist beispielsweise in M. Steenbock et al., Macro- molecules 31,5223 (1998) beschrieben. katalysatischer Kettentransfer (Catalytic Chain Transfer, CCT) Hierbei wird ein Metallkomplex, z. B. ein Cobaltkomplex, mit ho- her Übertragungskonstante in geringen Mengen eingesetzt, um defi- nierte Molekulargewichte einzustellen. Diese Methode ist z. B. in M. D. Eason et al., ACS Polymer Preprints 39f2, 455 (1998) be- schrieben.

Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Hierbei werden Monomere in Gegenwart von Verbindungen der Formel X = S, Se Y = S, Se R, Z = beliebige Reste kontrolliert radikalisch polymerisiert. Einzelheiten werden in J. Chiefari et al., Macromolecules 31,5559 (1998) beschrieben.

Initiator-Transfer-Termination (Iniferter) Hierbei werden Verbindungen verwendet, die als Ketteninitiator, als Übertragungsagens (Transferagens) und als Kettenterminator wirken. Die Methode ist beschrieben in T. Otsu et al., in Macro- molekular Design : Concept and Practice, Hrg. M. K. Mishra, S. 481, Polymer Frontiers Int., New York 1994.

Stable Free Radical Polymerization (SFRP)

Hierbei wird in Gegenwart stabiler Radikale polymerisiert und das Gleichgewicht zwischen wachsendem Polymerkettenende und inaktiven Spezies zur Kontrolle der Polymerisationsreaktion genutzt.

Die SFRP-Methode ist besonders bevorzugt. Als stabile Radikale werden insbesondere stabile N-Oxyl-Radikale verwendet. Details wurden weiter oben bereits erläutert.

Als für diese besonders bevorzugte Ausführungsform, also die KRP mit der SFRP-Methode, geeignete stabile N-Oxyl-Radikale kommen alle diejenigen in Betracht, die in der EP-A 135 280, der DE-A 19651307, der US-A 5,322,912, der US-A 4,581,429, der WO 96/24620, der US-A 5,412,047 sowie der DE-A 19602539 genannt sind.

Solche geeigneten, sich von einem sekundären Amin ableitenden, stabile N-Oxyl-Radikale sind z. B. jene der allgemeinen Formel I mit Rl, R2, R5 und R6 = dieselben oder verschiedene gerad-oder verzweigtkettige, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen, Aralkylgruppen oder Arylgruppen und R3 und R4 = dieselben oder verschiedene gerad-oder verzweigtkettige, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppen oder R3CNCR4 = einen Teil einer zyklischen Struktur mit einem gegebenenfalls ankondensierten anderen gesättig- ten oder aromatischen Ring, wobei die zyklische Struktur oder der aromatische Ring gegebenen- falls substituiert sind.

Als Verbindungen I kommen insbesondere jene in Betracht, die in der EP-A 135 280, der DE-A 19651307, der US-A 5,322,912, der US-A 5,412,047, der US-A 4,581,429, der DE-A 16 18 141, CN-A 1052847, US-A 4,670,131, US-A 5,322,960 sowie der DE-A 19602539 genannt sind.

Beispiele dafür sind jene stabilen N-Oxyl-Radikale der allge- meinen Formel I, bei welchen Rl, R2, R5 und R6 für (gleiche oder verschiedene) Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, lineares oder verzweigtes Pentyl-, Phenyl-oder substituierte Gruppen hiervon und R3 und R4 für (gleiche oder verschiedene) Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Pro- pyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, lineares oder verzweig- tes Pentyl-, substituierte Gruppen hiervon oder-sofern R3CNCR4 einen Teil einer zyklischen Struktur bildet-die zyklische Struktur mit n gleich einer ganzen Zahl von 1 bis 10 (häufig 1 bis 6), einschließlich substituierter derartiger zyklischer Gruppen, stehen. Als beispielhafte Vertreter seien 2,2,6,6-Tetra- methyl-1-oxyl-piperidin, 2,2,5,5-Tetramethyl-1-oxyl-pyrrolidin und 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidin genannt.

Die stabilen N-Oxyl-Radikale lassen sich aus den entsprechenden sekundären Aminen durch Oxidation, z. B. mit Wasserstoffperoxid, herstellen. In der Regel sind sie als Reinsubstanz darstellbar.

Zu den stabilen N-Oxyl-Radikalen zählen insbesondere Piperidin- oder Pyrrolidin-N-Oxyle und Di-N-Oxyle der nachstehenden allge- meinen Formeln II bis XI :

mit m = 2 bis 10, R7, R8, R9 = unabhangig voneinander -H, =O, -NH2, -SO3#M#,-PO3#M#,-COO#M#, <BR> <BR> M#,-OH,-O-PO32#M2#,-O-SO3# -O-(CH2-CH2-O)q-Hoder Wasserstoff-odereinAlkalimetallion(ins-M#= besondere K3 oder Na@), q = eine ganze Zahl von 1 bis 100, unabhängigvoneinanderundunabhängigvonR1,R2,R1',R2',R5',R6' = R5, R6 dieselben Gruppen wie R1, R10 =-H, C1-bis C4-Alkyl,-CH=CH2,-C=-CH,-CN, oder-COOC2H5,-COO#M#,-COOCH3 einorganischerRest,derwenigstenseinepri-R11= märe, sekundäre (z.B. tertiäreAmino-oder gruppe (z. B. -NR1R2) oder wenigstens eine Ammo- aufweist,mitX#=F#,niumgruppe-N#R13R14R15X# <BR> <BR> <BR> Cl#, Br#, H2PO4#,HPO42#oderPO43#SO42#, und R13, R14, R15 voneinander unabhängige organische Reste (z. B. unabhängig voneinander dieselben Gruppen wie R1), R12 = unabhängig von Rll dieselben Gruppen wie Rll oder -H,-H,-OH, C1-bis -C#CH,-COO#M#,

oder hydroxysubstituiertes C1-bis C4-Alkyl (z. B. hydroxyethyl oder hydroxypropyl) und R13 =-H,-CH3 oder R14, Rl5 unabhängig voneinander dieselbe oder verschie- dene gerad-oder verzweigtkettige, gegebenen- falls substituierte Alkylgruppen oder Cycloal- kylgruppen, oder gegebenenfalls substituierte C6-C20-Arylgruppen und R16, Ri7 unabhängig voneinander Wasserstoff oder diesel- ben Gruppen wie R14, R15.

Vorzugsweise ist Rl = R2 = R5 = R6 = R1' = R2' = R5' = R6' = -CH3.

Als beispielhafte Vertreter erfindungsgemäß geeigneter stabiler N-Oxyl-Radikale seien 2,2,6,6-Tetramethyl-1-oxyl-piperidin (TEMPO), 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidin (4-Oxo-TEMPO), 2,2,5,5-Tetramethyl-1-oxyl-pyrrolidin, 3-Carboxy-2,2,5,5-tetramethyl-1-oxyl-pyrrolidin, 2,6-Diphenyl-2,6-dimethyl-1-oxyl-piperidin, 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidin (4-Hydroxy-TEMPO), 2,5-Diphenyl-2,5-dimethyl-1-oxyl-pyrrolidin, Di-tert.-butylnitroxid, 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxy, 1-Hydroxy-2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxy, <BR> <BR> <BR> N-tert-Butyl-1-phenyl-2-methylpropylnitroxid,<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> N-tert-Butyl-l- (2-naphthyl)-2-methylpropylnitroxid,<BR> <BR> <BR> <BR> N-tert-Butyl-1-diethylphosphono-2,2-dimethylpropylnitroxid,& lt;BR> <BR> <BR> <BR> <BR> N-tert-Butyl-1-dibenzylphosphono-2,2-dimethylpropylnitroxid, <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> N-Phenyl-1-diethylphosphono-2,2-dimethylpropylnitroxid, N-Phenyl-1-diethylphosphono-1-methylethylnitroxid, und N- (l-Phenyl-2-methylpropyl)-l-diethylphosphono-l-methylethylni - troxid genannt.

Die Verbindungen (VI) und (VII) können gemäß US-A 4665185 (z. B.

Bsp. 7) sowie DE-A 19510184 erhalten werden.

Besonders bevorzugt werden N-Oxyl-Radikale eingesetzt, die gegen- über TEMPO oder 4-Oxo-TEMPO eine niedrigere Bindungsdissozi- ationsenthalpie zum wachsenden, radikalischen Kettenende aufwei- sen. Dies sind z. B. die Verbindungen der bereits genannten For- mel (X) und (XI).

Weitere geeignete beispielhafte Vertreter sind : Sunamoto, Junzo ; Akiyoshi, Kuzunari, Kihara, Tetsuji ; Endo, Masayuki, BCS JA 8, Bull, Chem. Soc. Jpn., EN, 65, 4,1992, S. 1041-1046 ; Beilstein Registry Number 6926369 (CllH22N302); Beilstein Registry Number 6498805 (4-Amino-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl- piperidin) ; Beilstein Registry Number 6800244 (ClIH23N202) ;

Beilstein Registry Number 5730772 (N-Methyl-4-amino-2,2,6,6-tetra- methyl-1-oxyl-piperidin ; Beilstein Registry Number 5507538 (2,2,6,6-Tetramethyl-4- (2-amino- ethylamino)-l-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 4417950 (4<Bis (2-hydroxyethyl) >-amino- 2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperi- din) ; Beilstein Registry Number 4396625 (C12H25N2O2);

Beilstein Registry Number 4139900 (4-Amino-2,2,6,6-tetra- methyl-4-carboxy-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 4137088 (4-Amino-4-cyano-2,2,6,6-tetra- methyl-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 3942714 (C12H25N202) ; Beilstein Registry Number 1468515 (2,2,6,6-Tetramethyl-4-hydroxy-4- acetyl-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 1423410 (2,2,4,6,6-Pentamethyl-4-hydroxy-1- oxyl-piperidin) ;

Beilstein Registry Number 6205316 (4-Carboxymethylen-2,2,6,6-tetra- methyl-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 1395538 (4-<2-Carboxy-benzoyloxy>-2,2,6,6- tetramethyl-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 3546230 (4-Carboxymethyl-2,2,6,6-tetra- methyl-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 3949026 (4-Carboxyl-2,2,6,6-tetra- methyl-1-oxyl-piperidin) ;

, o Beilstein Registry Number N 4611003 (Ethylendiamintetraessig- sauremono (l-oxy-2,2,6,6- o O-N N tetramethylpiperidinyl-4- ami) ; 0 Beilstein Registry Number 5961636 (Cl3H2lN204) Beilstein Registry Number 5592232 (C15H27N204); Beilstein Registry Number 5080576 (Bernsteinsäure-N-(2,2,6,6-tetra- methyl-1-oxy-1-piperidinyl)-mono- amid) ;

Beilstein Registry Number 5051814 (4- (4-Hydroxybutanoylamino)-2,2,6,6- tetramethyl-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 4677496 (2,2,6,6-Tetramethyl-4-oximino-1- oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 1451068 (CllHl8NO2); Beilstein Registry Number 1451075 (CllH20NO2) ; Beilstein Registry Number 1423698 (4-Ethyl-4-hydroxy-2,2,6,6-tetra- methyl-1-oxyl-piperidin) ;

Beilstein Registry Number 5509793 (4-Ethoxymethyl-4-hydroxy-2,2,6,6 -tetramethyl-1-oxyl-piperidin) ; Beilstein Registry Number 3960373 (CloHl9N203) ; Beilstein Registry Number (C10H17N2O2); Beilstein Registry Number 3985130 (2,2,6,6-Tetramethyl-l-oxyl-4-pipe- ridyliden)-bernsteinsäure) ; Selbstverständlich können erfindungsgemäß auch Gemische von sta- bilen N-Oxyl-Radikalen angewendet werden.

Das stabile N-Oxylradikal kann je nach seinem Löslichkeitsverhal- ten entweder als solches, oder gelöst in organischen Lösungsmit- teln wie Alkoholen, z. B. Methanol und/oder Ethanol, aber auch Ethylacetat und/oder Dimethylformamid zugegeben werden.

Das molare Verhältnis zwischen stabilen N-Oxyl-Radikalen und radikalischem Polymerisationsinitiator beträgt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens normalerweise 0,5 : 1 bis 5 : 1, bevor- zugt 0,8 : 1 bis 4 : 1.

Durch Zugabe von organischen Säuren wie Camphersulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure (US-A 5,322,912) oder durch Zugabe von Dimethylsulfoxid (US-A 5,412,047) oder 2-Fluor-l-methylpyridi- nium-p-toluolsulfonat (Macromolecules 28,8453 ff (1995)) bzw.

Indonylessigsäure zum Polymerisationsgemisch kann die Polymerisa- tionsgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Re- gel erhöht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird üblicherweise bei einem Abso- lutdruck im Bereich von Normaldruck bis 60 bar, bevorzugt 2 bis 45 bar, und einer Temperatur von 70 bis 170°C, bevorzugt 80 bis 150°C, durchgeführt.

Die Dauer der Polymerisation wählt man vorzugsweise so, daß das gewünschte Molekulargewicht erreicht wird. Üblicherweise beträgt die Dauer 1 Stunde bis 6 Tage.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Blockcopo- lymeren können als solche verwendet werden oder mit anderen Poly- meren und/oder Zusatzstoffen abgemischt werden.

Solche anderen Polymere sind insbesondere thermoplastische Poly- mere. Zu solchen Polymeren zählen Polyester wie Polyethylente- rephthalat und Polybutylenterephthalat, Polycarbonate, Polyamide, Polyoxymethylen, Polystyrol, Polyolefine wie Polyethylen und Po- lypropylen, Polyvinylchlorid und Styrolcopolymere wie Polystyro- lacrylnitril.

Die Menge der anderen Polymere beträgt üblicherweise 0 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus Blockcopolymeren und anderen Polymeren.

Als Zusatzstoffe kommen übliche Zusatzstoffe, wie z. B. Gleit- oder Entformungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Flammschutzmittel, Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Lichteinwirkung, faser-und pulverförmige Füll-oder Verstärkungsmittel oder Antistatika, so- wie andere Zusatzstoffe, oder deren Mischungen, in Betracht.

Geeignete Gleit-und Entformungsmittel sind z. B. Fettsäuren wie etwa Stearinsäuren, Stearylalkohol, Fettsäureester mit 6-20 C- Atomen wie z. B. Stearinsäureester, Metallsalze der Fettsäuren wie z. B. Ca-, Al-, Zn-stearat, Fettsäureamide wie Stearinsäureamide,

sowie Siliconöle, Montanwachse und solche auf Basis von Poly- ethylen und Polypropylen, weiterhin Kohlenwasserstoff-Öle, Paraf- fine und Carbonsäureester aus langkettigen Carbonsäuren und Etha- nol, Fettalkoholen, Glycerin, Ethandiol, Pentaerythrit oder ande- ren Alkoholen.

Pigmente sind beispielsweise Titandioxid, Phthalocyanine, Ultra- marinblau, Eisenoxide oder Ruß, sowie die Klasse der organischen Pigmente.

Unter Farbstoffen sind alle Farbstoffe zu verstehen, die zur transparenten, halbtransparenten oder nichttransparenten Ein- färbung von Polymeren verwendet werden können, insbesondere sol- che, die zur Einfärbung von Styrolcopolymeren geeignet sind. Der- artige Farbstoffe sind dem Fachmann bekannt.

Als Flammschutzmittel können z. B. die dem Fachmann bekannten halogenhaltigen oder phosphorhaltigen Verbindungen, Magnesium- hydroxid, sowie andere gebräuchliche Verbindungen, oder deren Mischungen verwendet werden.

Geeignete Antioxidantien (Wärmestabilisatoren) sind etwa sterisch gehinderte Phenole, Hydrochinone, verschiedene substituierte Ver- treter dieser Gruppe, sowie deren Mischungen. Sie sind etwa als Topanole oder Irganoxs im Handel erhältlich.

Geeignete Stabilisatoren gegen Lichteinwirkung sind z. B. ver- schiedene substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotriazole, Zimtsäureverbindungen, organische Phosphite und Phosphonite, Benzophenone, HALS (Hindered Amine Light Stabilizers), wie sie z. B. als Tinuvin kommerziell erhältlich sind.

Als Stabilisatoren können ebenso Ester und/oder Amide der b- (3, 5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl-propionsäure und/oder Benz- triazole eingesetzt werden. Beispielhaft sind mögliche Antioxi- dantien in EP-A 698637 und EP-A 669367 erwähnt. Insbesondere kann man als phenolische Antioxidantien 2,6-Di-tert.-butyl-4-methyl- phenol, Pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-tert.-butyl-4-hydro- xyphenyl)-propionat und N, N'-Di- (3, 5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphe- nyl-propionyl)-hexamethylendiamin verwenden.

Die genannten Stabilisatoren können einzeln oder in Mischung ver- wendet werden.

Als Beispiele für faserförmige bzw. pulverförmige Füllstoffe seien Kohlenstoff-oder Glasfasern in Form von Glasgeweben, Glasmatten oder Glasseidenrovings, Schnittglas, Glaskugeln sowie

Wollastonit genannt, besonders bevorzugt Glasfasern. Bei der Ver- wendung von Glasfasern können diese zur besseren Verträglichkeit mit den Blendkomponenten mit einer Schlichte und einem Haftver- mittler ausgerüstet sein. Die Einarbeitung der Glasfasern kann sowohl in Form von Kurzglasfasern als auch in Form von Endlos- strängen (Rovings) erfolgen.

Als teilchenförmige Füllstoffe eignen sich Ruß, amorphe Kiesel- säure, Magnesiumcarbonat (Kreide), gepulverter Quarz, Glimmer, Mica, Bentonite, Talkum, Feldspat oder insbesondere Calcium- silikate wie Wollastonit und Kaolin.

Geeignete Antistatika sind beispielsweise Aminderivate wie N, N-Bis (hydroxyalkyl) alkylamine oder-alkylenamine, Polyethylen- glycolester und Glycerinmono-und-distearate, sowie deren Mischungen.

Die einzelnen Zusatzstoffe werden in den jeweils üblichen Mengen verwendet. Üblicherweise verwendet man die Zusatstoffe in einer Menge von 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus Blockcopoly- meren und Zusatzstoffen.

Die Abmischung der Blockcopolymere mit den anderen Polymeren und/ oder den Zusatzstoffen erfolgt kontinuierlich oder diskontinuier- lich nach an sich bekannten Mischverfahren, beispielsweise unter Aufschmelzen in einem Extruder, Banbury-Mischer, Kneter, Walzen- stuhl oder Kalander. Die Komponenten können jedoch auch"kalt" vermischt werden und das Gemisch wird erst bei der Verarbeitung aufgeschmolzen und homogenisiert. Üblicherweise erfolgt das Ver- mischen bei Temperaturen von 130 bis 350°C, bevorzugt 160 bis 2O0OC, insbesondere 190 bis 240°C. Die Verwendung von Entgasungs- vorrichtungen ist bevorzugt.

Bevorzugt erfolgt die Abmischung in einem üblichen Extruder, wo- bei die Komponenten gemischt oder einzeln beispielsweise voll- ständig über einen Trichter in den Extruder eingeführt oder auch anteilig an späterer Stelle des Extruders zum geschmolzenen oder festen, im Extruder befindlichen Produkt eingeführt werden kön- nen.

Die erhaltenen Mischungen können beispielsweise pelletiert oder granuliert, oder nach allgemein bekannten Verfahren, beispiels- weise durch Extrusion, Spritzguß, Aufschäumen mit Treibmitteln, oder Kalandrierung verarbeitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch einfache Hand- habung auch bei großtechnischer Anwendung aus, da anders als im Stand der Technik kein strikter Feuchtigkeitsausschluß erforder- lich ist.

Die nach dem Verfahren erhaltenen Blockcopolymere zeichnen sich durch geringe Polydispersitäten, sowie ausgewogene mechanische Eigenschaften, insbesondere durch hohe Zähigkeiten bei niedrigem Diengehalt aus. Ihr Molekulargewicht lässt sich exakt einstellen.

Sie lassen sich im Spritzguß oder in Extrusion einfach verarbei- ten und die Formteile, Folien und Schäume zeigen keine uner- wünschten Stippen.

Beispiele : Styrol wurde vor der Verwendung durch Destillation gereinigt.

Wasser wurde deionisiert. Dibenzoylperoxid wurde 75 gew.-% ig, Na- triumdioctylsulfosuccinat als 50 gew.-% ige wässrige Lösung verwendet. K30 ist ein Emulgatorsystem (Fa. Bayer AG) auf Basis von Natriumsalzen von Clo-Cle-Alkansulfonsäuren und wurde als 40 gew.-% ige wässrige Lösung verwendet.

Die nachfolgenden Gramm-Angaben beziehen sich immer auf die je- weilige Lösung (nicht auf den Reinstoff).

Die Molmassen, nämlich das Zahlenmittel Mn und das Gewichtsmittel Mw, wurden durch Gelpermeationschromatographie in Tetrahydrofuran bestimmt. Als Eichstandard wurde Polystyrol verwendet. Die Glas- übergangstemperatur Tg wurde mit Differential Scanning Calorime- try (DSC) bestimmt (Starttemperatur-110°C, Endtemperatur 150°C, Heizrate 20°C/min).

Es wurden folgende stabile N-Oxyl-Radikale I bis IV verwendet :

Die Beispiele 1-8 illustrieren das Verfahren in wasserhaltigen Systemen, Beispiel 9 in einem organischen Lösungsmittel.

Beispiel 1 und allgemeine Versuchsvorschrift für Bsp. 2-8, Teil a) a) Eine Mischung aus 0,468 g des Radikals I, 0,350 g Dibenzoylperoxid, 10,0 g Styrol, 2,17 g Hexadecan, 2,17 g Na-dioctylsulfosuccinat, 470,4 g Wasser wurde unter Rühren in einem Ultraschallbad (Fa. Dr. Hilscher, Modell UP 40005) zunächst 5 min bei 25% Leistung und danach 20 min bei 100 % Leistung behandelt. Die erhaltene Miniemul- sion wurde mit 0 g K 30 versetzt und in einem Büchi-Metall- reaktor eingesaugt. Der Reaktor wurde verschlossen und 5 bar Stickstoffgas aufgepreßt und anschließend evakuiert. Dieses Spülen mit N2 wurde noch 4 mal wiederholt. b) In den evakuierten Reaktor wurden 98,6 g gasförmiges Butadien eingepresst, wonach auf 130°C aufgeheizt und 11 Stunden poly- merisiert wurde. Danach wurde eine Probe genommen.

Beispiel 2 a) Es wurde wie in Bsp. 1, Teil a) verfahren, wobei 0,893 g des Radikals IV, 0,843 g Dibenzoylperoxid, 171,9 g Styrol, 5,2 g Hexadecan, 5,2 g Na-dioctylsulfosuccinat, 390,0 g Wasser 6,53 g K 30 verwendet wurden. b) In den evakuierten Reaktor wurden 89,3 g gasförmiges Butadien eingepresst, wonach auf 130°C aufgeheizt und 17 Stunden poly- merisiert wurde. Danach wurde eine Probe genommen.

Beispiel 3 a) Es wurde wie in Bsp. 1, Teil a) verfahren, wobei 1,237 g des Radikals IV, 1,167 g Dibenzoylperoxid, 238,1 g Styrol, 7,23 g Hexadecan, 7,23 g Na-dioctylsulfosuccinat, 540,0 g Wasser 9,04 g K 30 verwendet wurden. b) Der evakuierte Reaktor wurde auf 130°C aufgeheizt und es wurde 6 Stunden polymerisiert. Danach wurde eine eine Probe genommen, der Druck auf 2 bar entspannt und 123,6 g Butadien eingepresst. Es wurde weitere 17 Stunden polymerisiert, wo- nach eine Probe genommen wurde.

Beispiel 4 a) Es wurde wie in Bsp. 1, Teil a) verfahren, wobei 0,815 g des Radikals IV, 0,769 g Dibenzoylperoxid, 156,9 g Styrol, 4,77 g Hexadecan, 4,77 g Na-dioctylsulfosuccinat, 667,5 g Wasser

5,96 g K 30 verwendet wurden. b) Der evakuierte Reaktor wurde auf 130°C aufgeheizt und es wurde 5 Stunden polymerisiert. Es wurde eine Probe genommen.

Danach wurde der Druck auf 1,9 bar entspannt und eine Lösung von 5,96 g K 30 und 0,481 g t-Dodecylmercaptan in 60 g Wasser zugegeben und 81,4 g gasförmiges Butadien eingepresst. Es wurde weitere 16 Stunden polymerisiert, wonach eine Probe ge- nommen wurde.

Beispiel 5 a) Es wurde wie in Bsp. 1, Teil a) verfahren, wobei 0,941 g des Radikals IV, 0,887 g Dibenzoylperoxid, 181,0 g Styrol, 5,50 g Hexadecan, 5,50 g Na-dioctylsulfosuccinat, 645,5 g Wasser, 6,88 g K 30 verwendet wurden. b) Der evakuierte Reaktor wurde auf 130°C aufgeheizt und es wurde 3 Stunden polymerisiert. Danach wurde eine Probe genom- men. Danach wurde der Druck auf 2 bar entspannt und 94,0 g Butadien eingepresst. Es wurde weitere 17 Stunden polymeri- siert, wonach eine Probe genommen wurde.

Beispiel 6 a) Es wurde wie in Bsp. 1, Teil a) verfahren, wobei 0,804 g des Radikals IV, 0,758 g Dibenzoylperoxid, 154,7 g Styrol, 4,7 g Hexadecan, 4,7 g Na-dioctylsulfosuccinat, 516,1 g Wasser, 11,75 g K 30 gelöst in 200 g Wasser verwendet wurden.

b) Es wurde wie in Bsp. 5, Teil b) verfahren, wobei 80,3 g Buta- dien eingepresst wurden.

Beispiel 7 a) Es wurde wie in Bsp. 1, Teil a) verfahren, wobei 1,517 g des Radikals II, 0,872 g Dibenzoylperoxid, 0,546 g tert.-Dodecylmercaptan, 151,8 g Styrol, 5,35 g Hexadecan, 5,35 g Na-dioctylsulfosuccinat, 623 g Wasser, 6,68 g K 30 verwendet wurden. b) Der evakuierte Reaktor wurde auf 130°C aufgeheizt und es wurde 90 min polymerisiert. Danach wurde eine Probe genommen.

Danach wurde der Druck auf 2 bar entspannt und 71,0 g Buta- dien eingepresst. Es wurde weitere 6 Stunden polymerisiert, auf 70° abkühlen gelassen und das Butadien ausströmen gelas- sen. Es wurde eine Probe genommen.

Beispiel 8 a) Es wurde wie in Bsp. 1, Teil a) verfahren, wobei 1,340 g des Radikals III, gelöst in 14,83 g Methanol, 0,870 g Dibenzoylperoxid, 0,544 g tert.-Dodecylmercaptan, 151,8 g Styrol, 5,40 g Hexadecan, 5,42 g Na-dioctylsulfosuccinat, 621 g Wasser, 6,7 g K 30 verwendet wurden. b) Der evakuierte Reaktor wurde auf 130°C aufgeheizt und es wurde 90 min polymerisiert. Es wurde eine Probe genommen. Da- nach wurde der Druck auf 2 bar entspannt und 80,1 g Butadien eingepresst. Es wurde weitere 6 Stunden polymerisiert, wonach eine Probe gezogen wurde.

Die Tabelle fasst die Meßergebnisse zusammen (n. b. nicht be- stimmt) : Bsp. Radikal Zeitpunkt der Umsatz Mn PDI Tg Probenahme1) [g/mol] [°C] 1 I nach B/S 21 % 19 000 2, 2-1 2 IV nach B/S 52 % 35 800 1, 7 7 3 IV nach S 58 % 20 000 1, 3 n. b. nach B/S 64 % 30 400 1,6 4 IV nach S 50 % 17 300 1, 3 nach B/S 59 % 25 200 1,7-5/98 5 IV nach S 20 % 13 400 1, 3 n. b. nach B/S 59 % 36 500 1,7 6 IV nach S 26 % 10 300 1, 2 n. b. nach B/S 56 % 40 800 1,6 7 II nach S 61 % 20 000 2, 1 n. b. nach B/S n. b. 29 400 2,4 8 III nach S 35 % 10 900 1, 9 n. b. nach B/S 45 % 24 800 1,9 1) "nach S"= nach der Polymerisation des Styrolblocks "nach B/S"= nach der Polymerisation des Butadien/Styrolblocks Beispiel 9 Es wurden 0,938 g 2,2,6,6-Tetramethyl-l-oxyl-piperidin (TEMPO), 1,592 g Dibenzoylperoxid 360,0 g Styrol in 1000 ml Cyclohexan gelöst und in einen Büchi-Metallreaktor, der zuvor wie in Bsp. 1, Teil a) beschrieben mit N2 gespült und evakuiert worden war, auf 95°C erwärmt. Nach 1 Stunde wurde die Temperatur auf 130°C erhöht und 28 Stunden polymerisiert.

Das Produkt wurde durch Eingießen in die 10-fache Menge Methanol ausgefällt. Man erhielt ein Polystyrol mit einer mittleren Mol- masse Mn 25 200 g/mol und einem PDI 1,49.

225 g dieses Polystyrols wurden in einem mit N2 gespülten und eva- kuierten Büchi-Metallreaktor in 1000 ml Cyclohexan gelöst und mit 208,3 g Styrol und 108,0 g Butadien versetzt. Danach wurde 23 Stunden bei 130°C polymerisiert. Es wurde eine Lösung von 0,5 g tert.-Dodecylmercaptan in 20 g Cyclohexan zugefügt und weitere 27 Stunden bei 130°C polymerisiert.

Das erhaltene Polymere hatte eine mittlere Molmasse Mw von 74 700 g/mol. Die Glasübergangstemperatur Tg der Hartphase (Sty- rol) betrug +96°C, die Tg der Weichphase betrug-13°C.

Die Beispiele belegen, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur unempfindlich gegen Feuchtigkeit ist, sondern sich im Gegen- teil mit Wasser als Reaktionsmedium auf einfache Weise durchfüh- ren lässt (Bsp. 1-8).