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Title:
POLYMERIC COMPOSITION HAVING ELASTOMERIC PROPERTIES OVER WIDE TEMPERATURE RANGES, AND PREPARATION METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/017032
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a polymeric composition having elsatomeric properties over wide temperature ranges, of the type that comprises polymers and/or copolymers which are derived from substituted or non-substituted vinylaromatic monomers and compatible, homogeneous diene monomers. The inventive composition is based on stereoregular polymers and does not require the use of compatibilizer agents. The invention further relates to the method of obtaining said compositions and of hydrogenating same without the need for additional catalysts or methods.

Inventors:
KNIAJANSKI SERGEI (MX)
GARCIA-ZAMORA MARICELA (MX)
CORONA-GALVAN SERGIO (ES)
FLORES-FLORES RODOLFO (MX)
GARCIA-RAMIREZ MARCELA (MX)
CADENAS PLIEGO GREGORIO (MX)
Application Number:
PCT/MX2003/000064
Publication Date:
February 24, 2005
Filing Date:
August 15, 2003
Export Citation:
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Assignee:
DYNASOL ELASTOMEROS SA DE CV (MX)
KNIAJANSKI SERGEI (MX)
GARCIA-ZAMORA MARICELA (MX)
CORONA-GALVAN SERGIO (ES)
FLORES-FLORES RODOLFO (MX)
GARCIA-RAMIREZ MARCELA (MX)
CT DE INVESTIGACION EN QUIMICA (MX)
CADENAS PLIEGO GREGORIO (MX)
International Classes:
C08F8/04; C08F297/04; C08L25/06; C08L53/02; C08L9/00; (IPC1-7): C08L53/02; C08L25/06
Foreign References:
EP0810263A11997-12-03
EP0639616A11995-02-22
EP0324398A11989-07-19
EP0440014A21991-08-07
US6329459B12001-12-11
Attorney, Agent or Firm:
Romero-miranda, José (COCA & BECERRIL S. C., Thiers No. 251, pisos 9 al 14, Col. Anzure, Mèxico D. F., MX)
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Claims:
NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES
1. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura de tipo que comprende polímeros y/o copolímeros derivados de monómeros vinilaromáticos sustituidos o no sustituidos y de monómeros diénicos, caracterizada porque comprende de 15 a 85% en peso de un copolímero que contiene por lo menos un bloque de 10 a 5000 secuencias estructurales predominantemente sindiotácticas de unidades monoméricas derivadas de por lo menos un monómero vinilaromático sustituido o no sustituido, y por lo menos un bloque formado por 10 a 4000 unidades monoméricas derivadas de por Ío menos un monómero diénico con estructura predominantemente 1,4cis ; de 15 a 85% en peso de un polímero obtenido a partir de monómeros diénicos, con un peso molecular entre 6000 y 600000, en donde el contenido de unidades monoméricas tipo 1, 4cis es por lo menos 90%; y, hasta 70% de un polímero obtenido a partir de monómeros vinilaromáticos sustituidos o no sustituidos, con un peso molecular entre 10000 y 500000 y un grado de sindiotacticidad en términos de pentadas sindiotácticas de por lo menos 95%.
2. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque los monómeros vinilaromáticos se seleccionan entre estireno y estireno sustituido.
3. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque el monómero vinilaromático es estireno sustituido cuyos sustituyentes se seleccionan entre grupos alquilo, halogenuro, alcoxilo y amino.
4. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque los monómeros vinilaromáticos se seleccionan entre estireno, 4metil estireno, 4terbutil estireno, 4metoxi estireno, 4trimetilsililoxi estireno, 4bromb estireno y 4 (NN'dimetil amino) estireno.
5. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque e ! monómero diénico se seleccionan entre buta1, 3dieno y 2metil butal 1,3dieno.
6. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque la fracción formada por las unidades monoméricas provenientes del monómero diénico está parcialmente o completamente hidrogenada.
7. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque la fracción formada por las unidades monoméricas provenientes de monómero diénico está hidrogenada en 95%.
8. Una composicióri polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque contiene de 0. 01 a 4% en peso de por lo menos un aditivo orgánico o inorgánico.
9. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque el aditivo inorgánico se selecciona entre compuestos que contienen aluminio.
10. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque los compuestos que contienen aluminio se seleccionan entre óxido de aluminio o compuestos de fórmula general (AI (X) O) n, en donde X se selecciona de entre los grupos hidroxilo, alcóxido o alquilo y h es un número natural.
11. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque (AI (X) O) n se obtiene al hacer reaccionar los compuestos de fórmula general (AI (R) O) m con agua o alcoholes, en donde R es un grupo alquilo y m es un número natural.
12. Una composición polirnérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque el aditivo orgánico es por lo menos un agente antioxidante.
13. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque el agente antioxidante se selecciona entre aquellos que contienen fenoles, fosfitos y aminas.
14. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque presenta una primera temperatura de transición vítrea (Tg 1) en el intervalo de temperaturas entre100 °C y90"C.
15. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque presenta una segunda temperatura de transición vítrea (Tg 2) en el intervalo de temperaturas entre 95 °C y 120 °C.
16. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque presenta una temperatura de fusión Tm en el intervalo de temperaturas entre 220 °C y 300 °C.
17. Una composición p, olimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el comportamiento elastomérico de dicha composición polimérica se extiende desde85 °C hasta la temperatura de degradación de las unidades monoméricas derivadas de monómero diénico.
18. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el módulo elástico de dicha composición polimérica se encuentra entre 10 y 1000 Mpa en el intervalo de temperaturas comprendido entre85 °C y 90 °C.
19. Una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el módulo elástico de dicha composición polimérica se encuentra entre 3 y 100 Mpa en el intervalo de temperaturas comprendido entre 120 °C y la temperatura de degradación del polímero diénico.
20. Un procedimiento para preparar una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, del tipo que comprende una primera etapa de polimerización por contacto de por lo menos un monómero vinilaromático polimerizable con un sistema catalítico del tipo que comprende un precatalizador que consiste de uno o mas compuestos que pertenecen a la clase de compuestos del tipo de trialcóxido de fluorenil titanio, y un componente activador seleccionado entre compuestos de aluminio que se obtienen por hidrólisis de trialquilaluminio, seguida de una segunda etapa de polimerización mediante adición consecutiva de un monómero diénico, y finalizada por una tercera etapa que incluye el mezclado de la mezcla reactiva con un alcohol, para formar una composición polimérica no hidrogenada, caracterizado porque posteriormente se realiza una etapa de remoción de residuos catalíticos mediante el uso de una mezcla de un alcohol alifático con un disolvente con por io menos un anillo aromático sustituido o no sustituido.
21. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, cara'cterizado además porque la relación alcohol alifático : solvente aromático es entre 0.5 : 1 y 5 : 1.
22. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además porque la relación alcohol alifático : solvente aromático es 1 : 1.
23. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el alcohol alifátíco de la etapa de remoción de residuos catalíticos se selecciona entre alcohols con entre 1 y 4 átomos de carbono.
24. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque el alcohol alifático de la etapa de remoción de residuos catalíticos es isopropanol, mientras que el solvente aromático es tolueno.
25. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el componente precatalizador es triisopropóxido de fluorenil titanio.
26. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el componente activador es un metilalumínoxano.
27. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el monómero vinilaromático es polimerizado en masa ó en la presencia de un disolvente.
28. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque el disolvente se selecciona entre disolventes aromáticos, disolventes alifáticos o una mezcla de los mismos.
29. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque el disolvente aromático es tolueno.
30. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque ei disolvente alifático es 2,2, 4trinietil pentano.
31. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el contacto del monómero vinilaromático polimerizable con el sistema catalítico se realiza a una temperatura entre 0 °C y 90 °C y por un período de tiempo entre 1 y 30 minutos.
32. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el contacto de monómero vinilaromático polimerizable con el sistema catalítico se realiza a una temperatura entre 20 °C y 50 °C y por un período de tiempo entre 1 y 30 minutos.
33. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la etapa de polimerización de monómero diénico se efectúa a una temperatura entre 0 °C y 70 °C ;.
34. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la primera y segunda etapas de polimerización se realizan en un período de tiempo entre 10 minutos y 6 horas.
35. Un procedimiento para preparar una composición polimérica ; de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el alcohol es un alcohol alifático.
36. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado además porque el alcohol es iso propanol.
37. Un procedimiento para preparar una composición ppilmérica, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la etapa de polimerización del monómero diénico es seguida de una etapa de hidrogenación mediante contacto directo con hidrógeno sin necesidad de utilizar catalizadores de hidrogenación adicionales, y finalizada por una etapa que incluye el mezclado de la mezcla reactiva con un alcohol, para formar una composición polimérica hidrogenada.
38. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado además porque lai etapa de hidrogenación se lieva a cabo a una presión parcial de hidrógeno de 10 a 150 psig.
39. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado además porque la presión parcial de hidrógeno es de 20 a 100 psig.
40. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado además porque la etapa de hidrogenación se inicia una vez alcanzada una conversión de monómero diénico de por lo menos 50% en la segunda etapa de polimerización.
41. Un procedimiento para preparar una composición pólimérica, de conformidad con la'reivindicación 37, caracterizado además porque la etapa de hidrogenación se lleva a cabo a una temperatura entre 0 °C y 90 °C.
42. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado además porque la temperatura está entre 20 °C y 70 °C.
43. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado además porque se alcanza por lo menos una conversión de 95% del monómero diénico.
44. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado además porque se obtienen materiales con por lo menos 95% de polibutadieno hidrogenado,.
Description:
"COMPOSICIÓN POLIMÉRICA CON PROPIEDADES ELASTOMÉRICAS EN INTERVALOS AMPLIOS DE TEMPERATURA Y PROCHE90 PARA SU PREPARACIÓN" CAMPO DE LA INVENCION La presente invención está relacionada con las técnicas para la obtención de composiciones poliméricas, y más particularmente, está relacionada con una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura.

ANTECEDENTES DE LA INVÉNCION Existe una gran cantidad de aplicaciones de composiciones poliméricas en las que sé requiere que los elementos u objetos formados a partir de las mismas presenten propiedades elastoméricas, es decir, que presenten propiedades de extensibilidad y flexibilidad que le permitan retomar su forma cuando han sido extendidos considerablemente.

Debido a lo anteriormente expuesto, se han desarrollado a lo largo del tiempo una gran cantidad de materiales que presentan propiedades elastoméricas, siendo unos de los más conocidos y ampliamente utilizados los copolímeros de estireno- butadieno.

Aunque es posible encontrar en el esiado de la técnica una gran variedad de composiciones poliméricas elastoméricas que presentan diversas propiedades mecánicas o físicas como la dureza, resistencia a la tensión y módulo elástico, entre otras, las composiciones conocidas hasta ahora pierden sus propiedades elastornéricas con la temperatura, lo cual limita su desempeño óptimo cuando sé requiere su uso en aplicaciones con altas temperaturas.

Con el desarrollo de catalizadores de polimerización más efectivos, como et que se describe en la solicitud de patente MX 9801717, se ha logrado controlar la estructura de los polímeros, lográndose regularidad en las cadenas. De tal manera, en el caso de los elastómeros estirénicos, se ha optado por utilizar poliestireno sindiotáctico para lograr resultados ventajosos en las propiedades de las composiciones poliméricas obtenidas a partir del mismo.

Por ejemplo, la patente US 5,260, 394 describe un copolímero de poliestirèno sindiotáctico con inserciones de monómeros olefínicos y/o diénicos que presenta características de resistencia química y térmica adecuadas, además de permitir una procesabilidad adecuada y buena compatibilidad con otras composiciones. Con los

copolímeros ahí descritos se busca tener materiales con buena procesabilidad por moldeo por inyeccion debido a su baja temperatura de transición vítrea.

De igual manera, la patente US 5,352, 727 describe una composición de poliestireno sindiotáctico modificada con hule que tiene la finalidad de brindar a dicha composición mejores propiedades de procesamiento cuando esta se reprocesa una vez que ya ha sido utilizada, conservando propiedades mecánicas y de resistencia a la descomposición por calor después del reproceso.

En general, otros docurhentos como las patentes US 6,046, 275; US 6,191, 197; US 5, 352, 727; US 5,260, 394; US 5,543, 462; y US 5,777, 028; utilizan diversas mezclas de poliestireno sindiotáctico con otros polimeros o copolímeros que termiten modificar las propiedades mécánicas y de procesabilidad de dichas composiciones poliméricas.

Sin embargo, ninguno de estos documentos presenta una composición con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, ya que por la naturaleza de los agentes compatibilizantes utilizados normalmente para obtener composiciones en polímeros estereoregulares no se pueden utilizar dichas composiciones a temperaturas bajas, por lo que el uso de este tipo de materiales sigue limitado a temperaturas por arriba de los -20°C.

De conformidad con todo lo anterior, se ha buscado suprimir los inconvenientes que presentan las composiciones elastoméricas conocidas, mediante la obtención de una composición poliméricá que además dé presentar propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura, le permita utilizarse á temperaturas elevadas, y que mantenga además sus propiedades de resistencia al impacto, química, mecánica y resistencia al desgaste al ser sometida a temperaturas altas, además de mantener sus propiedades elastoméricas a temperaturas por debajo de los -20°C.

OBJETOS DE LA INVENCION Teniendo en cuenta las limitaciones de las composiciones descritas en el estado de la técnica, es un óbjeto de la presente invención proveer una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura que sea homogénea y compatible, dicha composición estando basada en polímeros estereoregulares y sin requerir el uso adicional de agentes compatibilizantes.

Es otro objeto de la presente invención, proveer una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura que mantenga sus propiedades de resistencia química, mecánica, al impacto, procesabilidad y resistencia al desgaste.

Es un objeto más de la presente invención, proveer una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura que sea compatible con otros materiales poliméricos al mezclarse con los mismos.

Es todavía un objeto más de la presente invención, proveer una composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura que pueda procesarse en forma de película, mediante termoformado, inyección o extrusión adecuadamente.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Los aspectos novedosos que se consideran característicos de la presente invención, se establecerán con particularidad en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, la operación, conjuntamente con otros objetos y ventajas de la misma, se comprenderá mejor en la siguiente descripción detallada de una modalidad específica, cuando se lea en relación con la figura anexa en donde : La figura 1 es una gráfica del módulo elástico. (G') de algunas modalidades de la composición polimérica de la presente invención ilustradas en los ejemplos.

DESCRIPCION DETALLADA Se ha encontrado que mediante una combinación de polímeros vinilaromáticos con polímeros diénicos con estructura ordenada es posible obtener una composición polimérica que exhibe propiedades elastoméricas en el intervalo de temperaturas comprendido entre-85 °C (188.15 K) y 300 °C (573. 15 K).

Mas específicamente, la composición polimérica de la presente invención que permite lograr el comportamiento elastomérico en intervalos amplios dé temperatura comprende de 15a 85% en peso de un copolímero que contiene por la menos un bloque de 10 a 5000 secuencias estructurales predominantemente sindiotácticas de unidades monoméricas derivadas de por lo menos un monómero vinilaromático sustituido o no sustituido, y por lo menos un bloque formado por 10 a 4000 unidades monoméricas derivadas de por lo menos un monómero diénico con estructura predominantemente 1,4- cis; de 15 a 85% en peso de un polímero obtenido a partir de monómeros diénicos, con un peso moleculár entre 1000 y 600000, en donde el contenido de unidades monoméricas tipo 1,4-cis es por lo menos 90%; y, hasta 70% de un polímero obtenido a partir de monómeros vinilaromáticos sustituidos o no sustituidos, con un peso moleculár entre 1000 y 500000 y un grado de sindiotactjcidad en términos de pentadas sindiotacticas de por to menos 95%.

En una modalidad preferida de la presente invención, los monómeros viniláromáticos se seleccionan entre estireno y estireno sustituido, los sustituyentes estando seleccionados preferiblemente entre grupos alquilo, halogenuro, alcoxilo y amino. En una modalidad específica, los monómeros vinilaromáticos se seleccionan entre estireno, 4-metil estireno, 4-ter-butil estireno, 4-metoxi estireno, 4-trimetilsililoxi estireno, 4-bromo estireno y 4- (N-N'-dimetil amino) estireno.

Por lo que se refiere al monómero diénico, en la modalidad preferida de la presente invención, el monómero diénico se selecciona entre buta-1,3-dieno y 2-metil buta-1,3-dieno.

'En una modalidad adicional de la composición polimérica de la presente invención, la fracción formada por las unidades monoméricas provenientes dei monómero diénico, puede estar parcialmente o completamente hidrogenada, es decir, las unidades monoméricas-CH2-CH=CH-CH2-pueden estar convertidas parcialmerite o completamente en las unidades monoméricas-CH2-CH2-CH2-CH2-, y las unidades monoméricas-CH2-C (CH=CH2) H- pueden estar convertidas parcialmente o completamente en las unidades monoméricas -CH2-C (CH2-CH3) H-, preferiblemente, estando hidrogenado mas de 95% de las unidades monoméricas provenientes del monómero diénico.

En una modalidad adicional de la presente invención, la composición polimérica contiene de 0.01 a 4% en peso de por lo menos un aditivo orgánico ó inorgánico dependiendo del uso final que se dará a la composición, preferiblemente menos de 3.7%.

Preferiblemente los aditivos inorgánicos se seleccionan entre compuestos que contienen aiuminio, preferiblemente óxido de aluminio o compuestos de fórmula general (-AI (X) O-) n, en donde X es un grupo hidroxilo, alcóxido o alquilo, que se obtienen al hacer reaccionar los compuestos de fórmula general (-AI (R) O-) m con agua o alcohols, en donde R es un grupo alquilo, n y m siendo números naturales, pudiendo éstos ser residuos del sistema catalítico.

Asimismo, se prefiere que entre los aditivos orgánicos se incluya pour-lao menos un agente antioxidante, preferiblemente seleccionado entre antioxidantes útiles en composiciones que contienen estireno y butadieno, más preferentemente seleccionado entre aquellos que contiene fenoles, fosfitos y aminas.

La composición polimérica de la presente invención, exhibe una primera temperatura de transición vítrea (Tg 1) en el intervalo de temperaturas entre-100 °C y- 90 °C ; una segunda temperatura de transición vítrea (Tg 2) en el intervalo de temperaturas entre 95 °C y 120 °C y una temperatura de fusión Tm en el intervalo de

temperaturas entre 220 °C y 300 °C. El comportamiento elastomérico de la composición polimérica de la presente invención se extiende desde-85 °C hasta la temperatura de degradación de polímero diénico. Asimismo, el módulo elástico varía entre 10 y 1000 MPa en'el intervalo de temperaturas comprendido entre-85 °C y 90 °C, y entre 3 y 100 MPa en ei intervalo de temperaturas comprendido entre 120 °C y la temperatura de degradación de polímero diénico.

La composición polimérica de la présente invención puede prepararse mediante un procedimiento que comprende una primera etapa de polimerización por contacto de por lo menos un monómero vinilaromático polimerizable con un sistema catalítico del tipo que comprende un precatalizador que consiste de uno o mas compuestos que pertenecen a la clase de compuestos del tipo de trialcóxido de fluorenil titanio (IV), y un componente activador seleccionado entre compuestos de aluminio que se obtienen por hidrólisis de trialquilaluminio ; más preferentemente un metil aluminoxano, tal y como se describe en la solicitud de patente MX 9801717, en masa o en la presencia de un disolvente seleccionado entre disolventes aromáticos, más preferentemente tolueno, y entre disolventes alifáticos, más preferentemente 2,2, 4-trimetil pentano, o una mezcla de los mismos, a una temperatura entre 0 °C y 90 °C por un período de tiempo entre 1 y 30 minutos; dicho contacto seguido de una segunda etapa de polimerización mediante adición consecutiva de un monómero diénico a una temperatura entre 0 °C y 70 °C para formar una composición polimérica no saturada.

La composición polimérica no saturada se deja polimerizar por un período de tiempo entre 10 minutos y 6 horas y posteriormente se mezcla con un alcohol seleccionado entre alcohols alifáticos para terminar la reacción de polimerización. En una modalidad preferida de la presente invención el alcohol alifático tiene entre 1 y 4 átomos de carbono, siendo preferido el iso-propanol.

Una vez finalizada la reacción, la composición se somete por último a una etapa de remoción de residuos catalíticos mediante el uso de una mezcla de un alcohol alifático con un solvente con por lo menos un anillo aromático sustituido o no sustituido.

En una modalidad preferida de la presente invención, la relación alcohol alifático : solvente aromático es entre 0.5 : 1 y 5 : 1, siendo preferida una relación 1 : 1.

Preferiblemente el alcohol alifático de la etapa de remoción de residuos catalíticos se selecciona entre alcohols con entre 1 y 4 átomos de carbono, preferiblemente iso- propanol, mientras que el solvente aromático preferido es tolueno.

En una modalidad, adicional de la presente invención, se ha encontrado sorprendentemente que al terminar la etapa de polimerización del monómero diénico o que una vez que se ha alcanzado por lo menos una conversión de 50% de monómero

diénico, la composición polimérica no hidrogenada puede someterse a una etapa de hidrogenación in situ mediante contacto directo con hidrógeno a una presión parcial de hidrógeno entre 10 y 150 psig y una temperatura entre 0 °C y 90 °C, y más preferentemente la presión parcial de hidrógeno entre 20 y 100 psig, y una temperatura entre 20 °C y 70 °C. Y es aún más sorprendente que la etapa de hidrogenación de la composición polimérica no hidrogenada, puede llevarse a cabo sin necesidad de utilizar catalizadores adicionales de hidrogenación, con lo cual se obtienen materiales hasta con 95% de polibutadieno hidrogenado.

La composición polimérica de la presente invención, será rhá claramente ilustrada por medio de los siguientes ejemplos, los cuales se presentan con propósitos ilustrativos, por lo que no la limitan.

Se realizaron procedimientos de polimerización de acuerdo a lo descrito a continuación.

EJEMPLOS 1-9 Un reactor de vidrio con capacidad de 600 mL, provisto de un sistema de agitación, un sistema de control de la temperatura y presión, y un sistema de adición de reactivos, se cargó con una mezcla compuesta de : 30 mL de tolueno, 30 mL de un monómero vinilaromático (ver tabla 11) y 3 g de un metilaluminoxano seco. El reactor se calentó a 50 °C y se mantuvo a esta temperatura por 10 min. Posteriormente, se adicionó una solución de (CgH13) Ti (OC3H7) 3 en 5 mL de tolueno. La relación molar monómero vinilaromático/compuesto de titanio fue de 1000, y la relación Al/Ti fue de 250. Desde el momento de la adición del compuesto iniciador, la chaqueta del reactor empieza a enfriarse. A los 20 segundos del inicio de la polimerización, se adicionaron al reactor 200 mL de tolueno enfriado previamente a 10 °C. A tiempo t1 del inicio de la polimerización (ver tabla 11), se adicionaron 60 mL de butadieno. La reacción se dejó a proceder por 2 horas. La mezcla reactiva se mezcló con 1L de isopropanol.

Para eliminar los residuos del sistema catalítico, el producto se extrajo en el aparato de extracción continua por 24 h con una mezcla de tolueno-isopropanol 1 : 1, salvo en el caso del ejemplo 8, en donde se observa un contenido mayor de componente D, de cual forma parte el residuo catalítico.

Para caracterizar el producto, la resina se separó en una fracción soluble en hexanos y una fracción insolubles en hexanos. Según el análisis de RMN'H y de 13C, la fracción soluble en hexanos consiste de polibutadieno conteniendo de 91 a 95% de unidades monoméricas 1,4-cis, siendo el resto las unidades monoméricas 1,2. De acuerdo a los resultados de RMN'H y RMN 13C y de GPC, la fracción insoluble en hexanos consiste de copolímero en bloque de polímero vinilaromático sindiotáctico y

polibutadieno altamente 1,4-cis, o bien de una mezcla de polímero vinilaromático sindiotáctico y copolímero en bloque de polímero vinilaromático sindiotáctico y polibutadieno altamente 1,4-cis.

Las características de cada composición polimérica obtenida se presentan en la Tabla ll, en la cual se utilizan las abreviaciones que se muestran en la Tabla I.

TABLA I A Se utiliza de manera general para referirse a propiedades de copolímero (vinilaromático sindiotáctico)- (1, 4-cis-diénico). B Se utiliza de manera general para referirse a propiedades del polímero 1,4-cis diénico. C Se utiliza de manera general para referirse a propiedades del polímero vinilaromático sindiotáctico. D Aditivos orgánicos e inorgánicos. V Monómero vinilaromático St Estireno. 4MeSt 4-metil estireno. 4BrSt 4-bromo estireno. MeOSt 4-rhetoxi estireno 4NSt 4-dimetilamino estireno t1 Tiempo de polimerización de monómero vinilaromático, min M,., A Peso molecular de A en peso. cA, % Contenido de unidades monoméricas 1,4-cis en los bloques diénicos de A. vA, % Contenido en peso de los bloques vinilaromáticos de A. PA, % Contenido de copolímero A en la composición en peso. MpB Peso molecular pico de B. cB, % Contenido de unidades monoméricas 1,4-cis. PB, % Contenido de B en la composición en peso. MwC Peso molecular en peso de C. PC, % Contenido de C en la composición en peso. PD, % Contenido de D en la composición en peso. Pv, % Contenido total de la parte vinilaromática en la composición en peso SY, % Grado de sindiotacticidad de la parte vinilaromática. Tg 1 Primera temperatura de transición vítrea. Tg 2 Segunda temperatura de transición vítrea. Tm Temperatura de transición a fusión. AG'Variación del módulo elástico en los intervalos de temperatura indicados.

TABLA II EJEMPLO Propiedades 123456789 V St St St St St St St 4MeSt 4BrSt t1 30 25 20 15 10 5 2. 5 20 20 Componente (A) MwA, X 10E-3 245 267 201 202 176 207 96 295 304 cA, % 92 93 93 93 92 93 91 95 93 vA, % 96 84 53. 2 95. 5 72.7 82.2 58.9 60.4 40.2 PA, % 30.2 33.2 36.8 22.6 19.3 19.5 17.5 46.5 15.3 Componente (B) MpB, x10E-3 246 231 256 385 485 450 284 233 297 cB, % 92.5 92.6 94.3 91.0 93 91 92.2 95 91. 8 PB, % 66. 2 64.8 55.0 76. 5 78.9 80.0 79.5 39.4 67.6 Componente (C) MWC, x 10E-3 - - 25.6 - - - - 50. 7 62.3 PC, % 0 0 7.1 0 0 0 0 10.3 14. 6 Componente (D) PD, % 3. 6 2 1. 1 0. 9 1. 8 0. 5 3 3. 8 2.5 Propiedades Pv, % 29.0 27. 9 26.7 22.0 15.6 16.0 10.3 38.4 20.8 SY, % 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 98 96.6 Tg1, °C-97. 5-97. 5-98. 1-96. 1-97-97. 4-98. 5-99. 6-92. 2 T92, °C 112. 2 117.3 105. 5 119 110 111.5 107.2 95.5 119. 8 Tm, °C 265 268.3 262. 4 269 266.7 264.4 264.5 220.7 296 AG', Mpa de -60°C a 90°C------------98-15 90-60 90-35 30-20 de 120°C a 250°C------------4-3 25-15 7-4 7-6 ---- ----

EJEMPLOS 10-18.

Un reactor de vidrio con una capacidad de 600 mL provisto de un sistema de agitación, un sistema de control de la temperatura y presión, y un sistema de adición de reactivos, se cargó con una mezcla compuesta de : 30 mL de 2,2, 4-trimetilpentano, 30 mL de un monómero vinilarornático (ver tabla 111) y 3 g de un rnetilaluminoxano seco. El reactor se calentó a 50 °C y se mantuvo a esta temperatura por 10 min. Posteriormente, se adicionó una solución de (C9Hi3) Ti (OC3H7) 3 en 5 mL de 2, 2, 4-trimetilpentano. La relación molar monómero vinilaromático/compuesto de titanio fue de 1000, y la relación Al/Ti fue de 250. Desde el momento de la adición del compuesto iniciador, la chaqueta de reactor empieza a enfriarse. A los 20 segundos del inicio de la polimerización, al reactor se adicionaron 200 mL de 2,2, 4-trimetilpentano equilibrado a 20 °C. A tiempo t1 del inicio de la polimerización (ver tabla i), se adicionaron 60 mL del butadieno. La reacción se dejó proceder por 2 horas. La mezcla reactiva se mezcló con 1 L de isopropanol.

Para eliminar los residuos del sistema catalítico, el producto se extrajo en el aparato de extracción continua por 24h con una mezcla de tolueno-isopropanol 1 : 1, salvo en el caso del ejemplo 10, en donde se observa un contenido mayor del componente D, del cual forma parte el residuo catalítico..

Para caracterizar el producto, la resina se separó en una fracción soluble en hexanos y una fracción insoluble en hexanos.

Según el análisis de RMN de'H y de 13C, la fracción soluble en hexanos consiste de polibutadieno conteniendo de 88 a 93% de unidades monoméricas 1,4-cis, siendo el resto las unidades monoméricas 1, 2.

De acuerdo a FOS resultados de RMN de'H, de RMN de'3C y de GPC, la fracción insoluble en hexanos consiste de una mezcla de polímero vinilarómático sindiotáctico y del copolímero en bloque de polímero vinilaromático sindiotáctico y polibutadieno altamente 1,4-cis.

Las características de cada composición polimérica obtenida se presentan en la Tabla III, en la cual se utilizan las abreviaciones que se muestran en la Tabla I.

TABLA 111 EJEMPLO Propiedades 10 11 12 13 14 15 16 17 18 VSt St St St St St St St/St/ MeOSt 4NSt =9/1 =9/1 t1 30 25 20 15 10 5 2.5 15 15 Componente (A) MWA, x10E-3248 201 220 195 151 175 499 193 333 cA, % 87. 0 89. 7 89.9 90.1 89.5 87. 6 88.7 85 90.2 vA, % 76 71 58.5 59 53.5 43.5 40.5 10.5 21.5 PA, % 9.5 22. 5 29.5 47.5 53.0 66.5 71.5 16.5 25.5 Componente (B) MpB, x10E-3 105 133 185 154 156 265 200 123 99 cB, % 88.7 90. 6 91 89. 2 90.3 89 88.1 93 91. 8 PB, % 16.3 16.8 18.8 17.5 15.0 15.7 15.0 29.0 27. 2 Componente (C) MwC, x 10E-3 531 507 780 465 470 403 354 267 609 PC, % 70.2 57.2 51.1 32. 0 31. 0 14.2 10.5 51.1 44.8 Componente (D) PD, % 4.0 3.5 2.8 3.0 1.0 3.6 3.0 3.4 2. 5 Propiedades pV, % 77.4 73.2 68.4 60.0 59.3 43.1 39.5 52.8 50.3 SY, % 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 98. 2 97.1 Tg1, °C-91-92. 5-90.3-90. 5-91.1-92. 4-90.1-93. 7-92.2 Tg 2, °C 115 116.2 117 113.2 115.5 114.5 120 93.5 120.6 Tm, °C 277 278 276 280 282 274 269 255 290 #G', MPa de 60°C a 90°C 1000-100-40 700 de120°Ca250°C------------400-40-100-- 300

En la figura 1 se compara el comportamiento viscoelástico de las composiciones poliméricas de la presente invención con el de un elastómero SBR convencional. Se observa claramente que el módulo elástico (G') de la composición polimérica de la presente invención se mantiene en el intervalo de temperaturas entre-

85 °C y 280 °C, rango en el cuál el material de la presente invención no fluye. En cambio, un elastóffiero convencional pierde sus propiedades viscoelásticas antes de que ocurra la Tg de la fase de poliestireno, alrededor de los 70 oC.

EJEMPLOS 19-23.

El procedimiento se hizo de manera igual al ejemplo 5. Después de 120 min de la polimerización de butadieno, el reactor se llenó con hidrógeno a una presión parcial indicada en tabla V y se mantuvo a esta presión y a una temperatura indicada en tabla V por 24 horas. La mezcla reactiva se mezcló con 1 L de isopropanol.

Para eliminar los residuos del sistema catalítico, el producto se extrajo en el aparato de extracción continua por 24 h con una mezcla dé tolueno-isopropahol 1 : 1.

Para caracterizar el producto, la resina se separó en una fracción soluble en hexanos, una fracción soluble en heptano cliente y una fraccióh insoluble en estos disolventes.

De acuerdo al análisis de RMN de'H y de 13C, la fracción soluble en hexanos consiste de polibutadieno altamente 1,4-cis.

De acuerdo al análisis de RMN de'H y de 13C, la fracción soluble en heptano cliente consiste de poli4utadienó hidrogenado.

De acuerdo a los resultados de RMN de'H, de RMN de 13C y de GPC, la fracción insoluble en ambos disolventes consiste del copolímero en, bloque de poliestireno sindiotáctico y polibutadieno altamente 1,4-cis hidrogenado.

Las características de cada composición polimérica obtenida se presentan en la tabla V, en la cual se utilizan las abreviaciones que se muestran en la tabla V.

Ejemplos 24-27.

El procedimiento se hizo de manera igual al ejemplo 14. Después de 120 min de la polimerización de butadieno, el reactor se llenó con hidrógeno a una presión parcial indicada en la tabla V y se mantuvo a esta presión y a una temperatura indicada en tabla V por 24 horas. La mezcla reactiva se mezcló con 1 L de isopropanol.

Para eliminar los residuos del sistema catalítico, el producto se extrajo en el aparato de extracción continua por 24h con una mezcla de tolueno-isopropanol 1 : 1.

Para caracterizar el producto, la resida se separó en una fracción soluble en hexanos, una fracción soluble en heptano cliente y una fracción insoluble en estos disolventes.

De acuerdo al análisis de RMN de'H y de 13C, la fracción soluble en hexanos consiste de polibutadieno altamente 1, 4-cis.

De acuerdo al análisis de RMN de'H y de 13C, la fracción soluble en heptano caliente consiste de polibutadieno hidrogenado.

De acuerdo a los resultados de RMN de'H, de RMN de 13C y de GPC, la fracción insoluble en ambos disolventes consiste de una mezcla de poliestirenó sindiotáctico y de copolímero en bloque de poliestireno sindiotáctico y polibutadieno altamente 1,4-cis hidrogenado.

Las características de cada composición polimérica obtenida se presentan . en la tabla V, en la cual se utilizan las abreviaciones que sé muestran en la tabla IV.

TABLA IV A Se utiliza de manera general para referirse a propiedades de copolímero (vinilaromátíco sindiotácticp)- (1, 4-cis-diénico hidrogenado). B Se utiliza de manera general para referirse a propiedades del polímero 1, 4-cis diénico. BH Se utiliza de manera general para referirse a propiedades de polímero 1,4-cis diénico hidrogenado. Se utiliza de manera-general para referirse. a propiedades del polímero vinilaromático sindiotáctico. D Aditivos orgánicos e inorgánicos. P Presión de hidrógeno en psig T, °C Temperatura de hidrogenación MwA Peso molecular de A en peso. hA, % Fracción de unidades monoméricas hidrogenadas en los bloques diénicos de A. PA, % Contenido de copolímero A en la composición en peso. MpB Peso molecular pico de B. PB, % Contenido de B en la composición en peso. MWBH Peso molecular de BH en pesó. hBH, % Fracción de unidades moñóméricas hidrogenadas. PBH, % Contenido de BH en la composición en peso. m, c Peso molecular en peso de C. PC, % Contenido de C en la composición en peso. PD% Contenido de D en la composición en peso. Tg 1 Primera temperatura de transición vítrea. Tg 2 Segunda temperatura de transición vítrea. Tm Temperatura de transición a fusión. AG'Variación del módulo elástico en los intervalos de temperatura indicados.

TABLA V EJEMPLO Propiedades 19 20 21 22 23 24 25 26 27 P, psig 10 20 60 80 80 40 60 80'80 T, °C 20 70 50 50 70 40 50 50 70 Componente (A) MWA, x 10E-3 185 171 182 190 188 150 135 172 170 hA, % 0 27 68 86 95 5 44 71 89 PA, % 27 21 23 27 26 14 14 15 12 Componente (B) MpB, x10E-3 263 151 128 101 360 133 105 71 287 PB, % 60 61 39 14 2 50 38 21 5 Componente (BH) MwBH, x 10E-3 15 65; 122; 120; 99; 3 131; 125; 102; 4 3 3 1.5 2.5 2 1.5 hBH, % 55 62 85 93 98 75 83 95 99 PBH, % 10 16 36 57 70 26 39 54 75 Componente (C) MWC, x 10E-3-----465 482 490 472 PC, % 0 0 0 0 0 9 8 9 7 Componente (D) PD, % 2 2 2 2 2 1 1 1 1 Propiedades #G', Mpa de -60°C a 90°C ---- 80-35 ---- ---- ---- 7-0.8 ---- ---- ---- de 140°C a 250°C ---- 18-16 ---- ---- ---- 0. 7-1 ---- ---- ----

De conformidad con lo anteriormente descrito, se podrá observar que la composición polimérica con propiedades elastoméricas en intervalos amplios de temperatura de la presente invención, ha sido ideada para cumplir con los requerimientos

de propiedades elastoméricas necesarios para aplicaciones en un intervalo de temperaturas de-80°C a 280°C, y será evidente para cualquier experto en la materia que las modalidades de la composición pqlimérica descrita anteriormente e ilustrada en los ejemplos arriba descritos, son únicamente ilustrativas más no limitativas de la presente invención, ya que son posibles numerosos cambios de consideración en sus detalles sin apartarse del alcance de la invención.

Aún cuando se ha ilustrado y descrito una modalidad específica de la invención, debe hacerse hincapié en que son posibles numerosas modificaciones a la misma, como pueden ser el uso de diversos aditivos, sustituyentes de monómero viniláromático o diferentes monómeros diénicos conjugados. Por lo tanto, la presente invención no deberá considerarse como restringida excepto por lo que exija la técnica anterior y por las reivindicaciones anexas y su interpretación en función de la presente descripción detallada.