Synthesis of Low Molecular Weight Butadiene Polymers Using Cationic Catalytic Systems Based on Diethylaluminium Chloride

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Сationic polymerization of butadiene with the catalytic systems based on diethylaluminium chloride (AlEt2Cl) in combination with tertiary alkyl halides (AH), such as tert-butyl chloride, tert-butyl bromide and 2-chloro-2-methylbutane, is an effective method for obtaining fully soluble butadiene polymers at a industrially relevant temperature of 20°C. It is shown that, regardless of the nature of AH in the catalytic system, with an increase in the duration of the polymerization process of butadiene, the values of the weight-average molecular weight and polydispersity of the polymers significantly increase with the simultaneous decrease of polybutadiene unsaturation, which is associated with the transfer reaction of the growing chain to the polymer double bond during polymerization. Using the 13C NMR spectroscopy method, it was found that polybutadiene macromolecules synthesized on the AlEt2Cl–tert-butyl chloride catalytic system consist mainly of 1,4-trans units, contain two types of initial tert-butyl units and two types of end chlorine-containing units formed as a result of the transfer reaction of the growing chain to tert-butyl chloride. Based on the data of 13C NMR spectra of polybutadiene, a method for calculating the conversion of butadiene during polymerization has been developed, and a mechanism of the process of cationic butadiene polymerization has been proposed. It is shown that the synthesized “cationic” polybutadiene is characterized by high film-forming properties and can be a promising component in the production of paint and varnish materials.

About the authors

V. A. Rozentsvet

Institute of Ecology of Volga River Basin of the Russian Academy of Sciences – Branch of Samara Federal Research Scientific Center of the Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: rozentsvet@mail.ru
Russian Federation, 445003, Togliatti, Komzina str., 10

D. M. Ulyanova

Institute of Ecology of Volga River Basin of the Russian Academy of Sciences – Branch of Samara Federal Research Scientific Center of the Russian Academy of Science

Email: rozentsvet@mail.ru
Russian Federation, 445003, Togliatti, Komzina str., 10

N. A. Sablina

Institute of Ecology of Volga River Basin of the Russian Academy of Sciences – Branch of Samara Federal Research Scientific Center of the Russian Academy of Science

Email: rozentsvet@mail.ru
Russian Federation, 445003, Togliatti, Komzina str., 10

R. V. Brunilin

Volgograd State Technical University

Email: rozentsvet@mail.ru
Russian Federation, 400005, Volgograd, Lenin Avenue, 28

P. M. Tolstoy

Saint Petersburg State University, Institute of Chemistry

Email: rozentsvet@mail.ru
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg, Universitetskaya nab., 7–9

References

  1. Mark J.E., Erman B., Eirich F.R. Science and Technology of Rubber. Amsterdam: Elsevier Academic Press, 2005. 762 p.
  2. Holden G., Kricheldorf H.R., Quirk R.P. Thermoplastic Elastomers. Munich: Hanser Publisher, 2004. 718 p.
  3. Монаков Ю.Б., Толстиков Г.А. Каталитическая полимеризация 1,3-диенов. Москва: Наука, 1990. 211 с.
  4. Могилевич М.М., Туров Б.С., Морозов Ю.Л., Уставщиков Б.Ф. Жидкие углеводородные каучуки. Москва: Химия, 1983. 200 с.
  5. Долгоплоск Б.А., Тинякова Е.И. Металлоорганический катализ в процессах полимеризации. Москва: Наука, 1985. 534 с.
  6. Розенцвет В.А., Козлов В.Г., Монаков Ю.Б. Катионная полимеризация сопряженных диенов. Москва: Наука, 2011. 238 с.
  7. Marvel C.S., Gilkey R., Morgan C.R., Noth J.F., Rands R.D., Young C.H. // J. Polym. Sci. 1951. V. 6. P. 483.
  8. Ferington T.E., Tobolsky A.V. // J. Polym. Sci. 1958. V. 31. P. 25.
  9. Kita R., Kimi A. // J. Coat. Technol. 1976. V. 48. P. 53.
  10. Gaylord N.G., Kossler I., Stolka M. // J. Macromol. Sci. Chem. 1968. V. 2. P. 1105.
  11. Gaylord N.G. // Pure Appl. Chem. 1970. V. 23. P. 305.
  12. Розенцвет В.А., Козлов В.Г., Саблина Н.А., Стоцкая О.А. // Изв. АН. Сер. хим. 2018. № 8. С. 1419.
  13. Rozentsvet V.A., Ulyanova D.M., Sablina N.A., Kostjuk S.V., Tolstoy P.M., Novakov I.A. // Polym. Chem. 2022. V. 13. P. 1596.
  14. Rozentsvet V.A., Stotskaya O.A., Ivanova V.P., Kuznetsova M.G., Tolstoy P.M., Kostjuk S.V. // J. Polym. Sci.: Polym. Chem. 2018. V. 56. P. 387.
  15. Розенцвет В.А., Саблина Н.А., Ульянова Д.М., Толс-той П.М., Смирнов С.Н., Новаков И.А. // Докл. РАН. Химия, науки о материалах. 2020. Т. 491. С. 55.
  16. Тинякова Е.И., Журавлева Т.Г., Куреньгина Т.Н., Кирикова Н.С., Долгоплоск Б.А. // Докл. АН СССР. 1962. Т. 144. С. 592.
  17. Розенцвет В.А., Козлов В.Г., Коровина Н.А., Новаков И.А. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. С. 146.
  18. Розенцвет В.А., Козлов В.Г., Стоцкая О.А., Смирнов С.Н., Толстой П.М. // Изв. АН. Сер. хим. 2019. № 1. С. 116.
  19. Rozentsvet V.A., Kozlov V.G., Stotskaya O.A., Sablina N.A., Peruch F., Kostjuk S.V. // Eur. Polym. J. 2018. V. 103. P. 11.
  20. Rozentsvet V.A., Kozlov V.G., Sablina N.A., Stotskaya O.A., Peruch F., Kostjuk S.V. // Polym. Chem. 2017. V. 8. P. 926.
  21. Rozentsvet V.A., Kozlov V.G., Korovina N.A., Kostjuk S.V. // Macromol. Chem. Phys. 2013. V. 214. P. 2694.
  22. Розенцвет В.А., Саблина Н.А., Ульянова Д.М., Толс-той П.М., Новаков И.А. // Докл. РАН. Химия, науки о материалах. 2021. Т. 499. С. 66.
  23. Розенцвет В.А., Ульянова Д.М., Саблина Н.А., Кузнецова М.Г., Толстой П.М. // Изв. АН. Сер. хим. 2022. № 4. С. 787.
  24. Priola A., Cesca S., Ferraris G. // Makromol. Chem. 1972. V. 160. P. 41.
  25. Кеннеди Дж. Катионная полимеризация олефинов. Москва: Мир, 1978. 408 с.
  26. Tanaka Y., Sato H., Gonzalez I.G. // J. Polym. Sci.: Polym. Chem. Ed. 1979. V. 17. P. 3027.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (93KB)
3.

Download (87KB)
4.

Download (75KB)
5.

Download (110KB)
6.

Download (16KB)
7.

Download (13KB)
8.

Download (8KB)
9.

Download (21KB)
10.

Download (25KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».