CH269060A - A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure. - Google Patents

A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure.

Info

Publication number
CH269060A
CH269060A CH269060DA CH269060A CH 269060 A CH269060 A CH 269060A CH 269060D A CH269060D A CH 269060DA CH 269060 A CH269060 A CH 269060A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
ethylene glycol
ester
diphenoxypropane
process according
esterification
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Inventor
Limited The Calico Association
Original Assignee
Calico Printers Ass Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Calico Printers Ass Limited filed Critical Calico Printers Ass Limited
Publication of CH269060A publication Critical patent/CH269060A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/66Polyesters containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G63/668Polyesters containing oxygen in the form of ether groups derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/672Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/82Preparation processes characterised by the catalyst used

Description

  

  Procédé de préparation d'un ester fortement polymérisé à structure     cristalline.       Les polyesters linéaires synthétiques déri  vés des glycols représentés par la. formule  générale HO     (CH'-)mOH,    et des acides     di-          basiques    représentés par la formule générale       IIOOC        (CII2)    n     COOH,    dans laquelle in et     n     sont des nombres entiers plus grands que 1,  sont connus.

   Cependant, quoique les poly  esters linéaires décrits jusqu'ici soient suscep  tibles d'être étirés sous forme (le fibres résis  tantes, pliables, clans     lesquels    les diagrammes  caractéristiques aux rayons     X    font. apparaître  une orientation suivant l'axe de la fibre, ils  ont le défaut de posséder un point de fusion  peu élevé et une solubilité considérable dans  un grand nombre de solvants organiques di  vers, de s'hydrolyser facilement par les acides  et les alcalis, et de ne     pouvoir    être utilisés  dans les applications textiles.  



  Le présent brevet a pour objet un procédé  de préparation dan ester fortement polymé  risé, à structure cristalline, apte à     fournir       des filaments, fibres et autres produits ana  logues, susceptibles d'être étirés à froid. Cet  ester, en outre, possède un point de fusion  élevé, est très peu hygroscopique; peu ou pas  soluble dans les solvants usuels des polyesters  linéaires et présente une bonne résistance     aux     acides et une très notable résistance aux  alcalis.  



  Ce procédé est caractérisé en ce qu'on fait  réagir de l'éthylène-glycol avec l'acide     di-          phénox@#propane-4,4'-dicarboxylique    ou     im     dérivé fonctionnel de cet acide, et chauffe  le produit de l'estérification au moins jus  qu'au moment où il devient apte à fournir  des filaments étirables à froid.  



  Le produit synthétique obtenu par le pro  cédé suivant l'invention est donc un     diphén-          oxST-propane-4,4'-dicarboxylate    de polyéthy  lène fortement polymérisé; sa structure est  linéaire et comporte le groupe récurrent sui  vant:  
EMI0001.0019     
    Ce produit fortement polymérisé a une  structure cristalline ou     microcristalline    plus  ou moins définie et un point de fusion assez  nettement délimité.

   Lorsqu'on le file ou  l'étire à l'état fondu, il forme des filaments  qui peuvent ensuite être étirés à froid à  plusieurs fois leur longueur initiale, de sorte  que l'on obtient des fibres dont les molécules  sont orientées suivant l'axe de la fibre, ainsi    que l'indiquent les diagrammes caractéristi  ques aux rayons X, et qui possèdent une forte  résistance et     une    grande     pliabilité.     



  Le produit fortement polymérisé peut être  préparé en chauffant     l'éthylène-glycol    avec  l'acide     diphénoxypropane-4,4'-dicarboxylique          HOOC-C H4-0-(CIIz)        @-0-CCH4-COOH.     



  Le mélange peut contenir une molécule       d'éthylène-glycal    pour une molécule d'acide.      De préférence, toutefois, la proportion du  glycol par rapport à l'acide sera     plus    élevée,  par exemple comprise entre une et demie et  cinq molécules d'éthylène-glycol pour une  molécule d'acide, étant donné qu'avec cet  excès l'estérification initiale s'effectue beau  coup plus facilement.

   On peut ajouter des  catalyseurs d'estérification     connus,    tels que  l'acide     chlorhydrique,    l'acide     p-toluène-sulfo-          nique    ou l'acide     campho-sulfonique    pour  accélérer cette partie de la réaction, mais  l'estérification s'effectue également d'une ma  nière     satisfaisante    en l'absence de ces 'cataly  seurs.

   Dès que la     totalité    de l'acide a réagi  avec le glycol, on peut élever la température,       éliminer    l'excès de glycol du mélange de  réaction par distillation, généralement sous       pression    réduite, et continuer à chauffer le  résidu à une température supérieure à sou  point de fusion.<B>Au</B> cours de ce chauffage,  de nouvelles quantités d'éthylène-glycol sont       mises    en     liberté    au fur et à mes-are des pro  grès de la     polymérisation,    et le point de fu  sion;

       ainsi    que la viscosité du mélange réac  tionnel augmentent     progressivement.        L'éthy-          lène-glycol    mis en liberté est     éliminé    dune  manière continue par     distillation    hors de la  zone de réaction et l'on     continue    le     chauffage          jusqu'à    ce qu'on obtienne un produit possé  dant des propriétés d'étirage à froid,     c'est-          à-dire    jusqu'à ce que les     filaments    obtenus  avec le produit fondu possèdent la propriété  de s'étirer à froid.

   Le chauffage peut s'effec  tuer sous une pression égale ou inférieure à  la pression atmosphérique et, de préférence,  dans une atmosphère     inerte,        c'est-à-dire    en  l'absence d'un gaz contenant de     l'oxygène.     Par exemple, on peut faire barboter un cou  rant d'un gaz inerte, tel que l'azote ou  l'hydrogène à travers la masse fondue par un  tube capillaire. On peut employer un gaz  inerte     quelconque.     



  On peut aussi préparer le     diphénoxy-          propane-4,4'-dicarboxylate    de polyéthylène  fortement polymérisé en     chauffant    des déri  vés     fonctionnels    de l'acide     diphénoxypropane-          4,4'        -.dicarboxylique    avec l'éthylène -glycol.

    Comme dérivés fonctionnels, on peut employer    les esters aliphatiques ou aromatiques de  l'acide     diphénox-ypropane-4,4'-dicarboxylique,     par exemple les alcoyl-esters de faible poids  moléculaire, tels que les     diphénoxypropane-          4,4'-dicarboxylates    de     méthyle,-éthyle,    propyle,  butyle, amyle,     hexyle    et     heptyle    et les     aryl-          esters,    tels que ceux du phénol,     des    crésols  et autres homologues. La réaction qui se pro  duit est une réaction     d'interéchange    d'esters.

    Dans la pratique, on emploie de préférence  le     diphénoxypropane    - 4,4' -     dicarboxylate    de  méthyle ou d'éthyle, car ce sont les dérivés  les plus courants. On peut employer d'autres  dérivés fonctionnels de l'acide     diphénoxypro-          pane-4,4'-dicarboxylique,    tels que le     dichlo-          rure,    le     dibromure    ou le     diïodure,    mais parmi  ceux-ci on     donne    la préférence au     dichloriïre     parce     qu'il    est le moins cher et le plus facile  à obtenir.  



  Pour effectuer la réaction     d'interéehange     d'esters permettant d'obtenir l'ester fortement       polymérisé,    la proportion d'éthylène-glycol  peut être d'une molécule pour     une    molécule  du     diphénoxypropane-4,4'Jdicarboxylate;    une  proportion plus     forte    est     toutefois    préférée.  Un - excès d'environ     501/o    est généralement  suffisant,     mais    la     proportion    peut encore être       phis    forte si on le désire.  



  Il est avantageux d'employer     im.    ester de  l'acide     diphénoxypropane-4,4'-dicarbogylique     formé en partant     d'un    alcool ou d'un phénol  dont le point d'ébullition est suffisamment  inférieur à celui de l'éthylène-glycol pour que  le     premier    composé puisse être facilement éli  miné de la zone de réaction par distillation.  



  La température de chauffage provoquant  la réaction     d'interéchange    d'esters est, de pré  férence, supérieure au point de     fusion    du mé  lange réactionnel,     ainsi    qu'au point d'ébulli  tion de l'alcool ou du phénol à déplacer, mais  pas sensiblement supérieure au     point    d'ébulli  tion de     l'éthylène-glycol,    et les températures  voisines de ce point d'ébullition sont avanta  geuses. Le chauffage s'effectue avantageuse  ment dans des conditions permettant d'élimi  ner l'alcool ou le phénol déplacé hors de la.  zone de réaction, au moyen d'une installation  de distillation classique.

   Le chauffage s'effec-      tue généralement sous la pression atmosphé  rique, mais la pression peut être plus forte  ou     plus    faible si on le désire. De préférence,  le chauffage s'effectue dans une atmosphère  inerte, par exemple en présence d'un gaz  inerte, tel que l'azote ou l'hydrogène. On peut  continuer le chauffage     jusqu'à.    ce que la dis  tillation de l'alcool ou du phénol déplacé cesse  et, à ce moment, on peut considérer que la  réaction     d'interéchange    est terminée.  



  Lorsqu'on réalise le présent procédé avec       interéchange    d'esters, le temps nécessaire à la  formation du     diphénoxypropane    - 4,4' -     di-          carboxylate        d'éthylène-glycol    peut être consi  dérablement écourté par rapport à celui qui  est nécessaire lorsqu'on part de l'acide     di-          phénoxypropane-4,4'-dicarboxylique    lui-même  et de l'éthylène-glycol.  



  La réaction entre les     dihalogénures     d'acide     diphénoxypropane-4,4'-dicarboxyliqiie     et l'éthylène-glycol     s'effectue    de préférence  en présence d'un diluant, par exemple un  solvant organique inerte, tel que le chloro  forme ou le     tétrachloroéthane    et en présence  d'une base, généralement une base organique  tertiaire, telle que la     pyridine,    la     N-méthyl-          pipéridine,    la     N-diméthylaniline    ou la     N-di-          éthylaniline.    On peut employer dans cette  opération un solvant inerte quelconque.  



  La réaction     d'interéchange    d'esters s'effec  tue avantageusement en présence de cataly  seurs     d'interéchange    d'esters. La réaction  s'accomplit très lentement en l'absence de  catalyseurs. Les catalyseurs     d'interéchange     d'esters qui ont été essayés et ont donné des  résultats satisfaisants à un degré variable  sont: le lithium, sodium, potassium, calcium,  glucinium, magnésium, zinc, cadmium, alumi  nium, chrome, molybdène, manganèse, fer,  cobalt, nickel, cuivre, argent, mercure, étain,  plomb, bismuth, antimoine platine et palla  dium.

   Certains d'entre eux, tels que le sodium,  lithium, potassium, calcium, magnésium, zinc,  cadmium, manganèse, fer, nickel,     cobalt,    étain,  plomb et     bismuth    sont des catalyseurs     d'inter-          échange    d'esters efficaces, employés seuls,  mais on obtient     aussi    des résultats satisfai  sants en employant de faibles quantités d'un    métal alcalin, par exemple 0,025 à 0,1 /o en  poids de l'ester initial et un ou plusieurs des  métaux non alcalins cités ci-dessus. Les pro  portions de ces derniers métaux peuvent va  rier dans une large mesure.  



  Les catalyseurs     d'interéchange    d'esters  peuvent être ajoutés sous forme de poudre,  copeaux, rognures, ruban, fil ou sous toute  autre forme appropriée. Les métaux alcalins,  alcalino-terreux ou le magnésium s'emploient  de préférence sous forme     d'alcoolates    obtenus  en les dissolvant dans     l'éthylène-glycol    ou  dans -un autre alcool, tel que l'alcool méthy  lique ou éthylique. Les métaux alcalins peu  vent     aussi    être employés sous forme de leurs  carbonates ou autres sels à réaction alcaline,  par exemple les borates. Le magnésium peut  être utilisé sous la forme de son oxyde.  



  On     @a    également constaté que la réaction       d'interéchange    d'esters est accélérée par la  présence de catalyseurs     d'interéchange    d'esters  non métalliques, par exemple le bore, ou par  des catalyseurs uniquement de surface, tels  que du verre pilé ou du gel de silice, en pré  sence d'une faible quantité d'un catalyseur       d'interéchange    d'esters à     base    de métal alca  lin. En réalité, on peut employer tous les cata  lyseurs     d'interéchange    d'esters     connus    qui  soient compatibles entre eux.  



  Le produit de la réaction     d'interéchange     d'esters ou le     diphénoxypropane    - 4,4'-     di-          earboxylate    de polyéthylène polymérisé de  faible poids moléculaire obtenu d'une autre  manière, peut être transformé en produit  fortement polymérisé en le     chauffant    à une  température supérieure au point de l'ébulli  tion de     l'éthylène-glycol    dans des conditions  permettant l'élimination de l'éthylène-glycol.

    De préférence, on réduit la     pression    pendant  le chauffage ou pendant une partie du chauf  fage pour faciliter la     distillation    rapide de  l'excès     d'éthylène-glycol    existant. La pression  peut être réduite par échelons successifs en       commengant    le chauffage à la pression nor  male, en le continuant à une pression réduite  et en le complétant à     laie    pression encore  plus réduite. Des pressions de 20     mm    s'abais  sant à 1 mm de     mercure    sont particulière-      ment avantageuses.

   On peut adopter des pres  sions plus fortes ou plus faibles si on le       désire.    Les produits servant de catalyseurs  peuvent aussi se trouver dans le mélange de  la réaction pendant cette phase. Des cataly  seurs     métalliques    peuvent être ajoutés pour  accélérer la polymérisation dans la seconde  partie de l'opération, lorsqu'on est parti de  l'acide     libre    ou du     dihalogénure    de l'acide.  



  Le chauffage est, de préférence, effectué  dans des conditions empêchant     l'oxydation,          c'est-à-dire    en atmosphère exempte d'oxygène,       réalisable    par exemple en faisant passer un  courant lent     d'un    gaz     inerte,    tel que l'azote  ou l'hydrogène, à travers et/ou sur la masse  fondue.  



  Le point de fusion et la viscosité du pro  duit .fondu augmentent progressivement pen  dant le chauffage. La température est de pré  férence maintenue à une valeur assez élevée  pour que la masse reste à l'état fondu pen  dant toute la durée de :la période de chauf  fage.  



  On     continue    le chauffage au moins jus  qu'à ce qu'un     filament    formé avec le produit  fondu possède la propriété de s'étirer à froid.  Une fois le chauffage terminé, on peut expul  ser le produit du récipient de réaction ou l'en  sortir de toute autre manière à l'état fondu  et le refroidir ensuite. Le 'produit expulsé  peut être mis en blocs,     morceaux,    etc.  



  L'ester fraîchement préparé et à l'état  non étiré possède parfois une structure  amorphe.     Il    devient     microcristallin    lorsqu'on  le     laisse    reposer. A des     températures    légère  ment supérieures à son     point    de fusion, c'est  un     liquide        extrêmement    visqueux, transparent  ou légèrement opaque, suivant la présence ou  l'absence de matières     inorganiqLies    ajoutées à  titre de catalyseurs.

   Si on laisse ce produit  refroidir lentement ou si on le chauffe à une  température légèrement inférieure à son point  de     fusion,    la cristallisation se     produit        brusque-          ment    et le solide vitreux devient un solide  opaque, analogue à la     porcelaine.    Le point de  fusion de l'ester augmente rapidement     avec     le     degré    de polymérisation et peut     atteindre          environ.    190 -C pour le diphénoxypropane-         4,4'-dicarboxylate    d'éthylène fortement poly  mérisé.

   La solubilité de l'ester dans les       liquides    organiques     diminue    avec l'augmenta  tion de son degré de polymérisation. Il résiste  aux     acides    dilués chauds et froids et n'est que  légèrement attaqué par les alcalis dilués  chauds et froids.  



  Le     diphénoxypropane-4,4'-dicarbo_@ylate    de  polyéthylène fortement polymérisé, filé sous  pression ou étiré à l'état fondu, fournit des       filaments    pouvant être étirés à froid à plu  sieurs fois leur     longueur        initiale,    en prenant  une structure dont les molécules sont orien  tées,     c'est-à-dire    qu'on obtient     ainsi    des fibres  de forte résistance et de grande     pliabilité,    et  c'est sous cette forme de filaments et fibres  que l'ester fortement polymérisé trouve ses       principales    applications.  



  Les filaments peuvent être obtenus par  filage sous pression ou par étirage, à partir  du produit fondu,     immédiatement    après  achèvement du chauffage pendant lequel le  produit fortement polymérisé se forme. On  peut aussi refondre des blocs, morceaux ou  autres formes du produit, et les     transformer     ensuite en filaments. On peut employer, à cet  effet, n'importe quel appareillage approprié.  



  L'opération d'étirage peut s'effectuer sur  des filaments qu'on a laissé complètement re  froidir et se solidifier après     léur    formation  (étirage à froid), ou elle peut suivre immé  diatement la formation des     filaments    et s'in  corporer ainsi à la fabrication de     ceux-ci.     L'étirage peut s'effectuer dans n'importe  quelle installation et par n'importe quel pro  cédé approprié; par exemple, on peut enrou  ler les filaments d'un rouleau sur un autre,  le second rouleau tournant plus vite que le       premier,    par exemple à une vitesse     atteignant     quatre ou cinq fois celle du     premier;    il peut  aussi s'effectuer au moyen d'une baguette de  freinage.  



  L'étirage de     filaments        solidifiés    et refroi  dis peut être facilité par un     chauffage    de  ceux-ci, réalisé par exemple en lés faisant  passer dans de l'eau tiède ou chaude ou dans  de la vapeur avant     et/ou        pendant    l'opération       d'étiragé.         Le     diphénoxypropane-4,4'-dicarboxylate    de  polyéthylène polymérisé est un composé nou  veau.

   De même, l'acide     diphénoxypropane-          4,4'-dicarboxylique    libre, ses     dialcoyl-esters     inférieurs, son     diphényl-ester    et ses     clihalogé-          nures,    qui peuvent servir à la préparation du       diphénoxypropane-4,4'-dicarboxylate    de poly  éthylène fortement polymérisé, sont également  des composés nouveaux.  



  L'acide     diphénoxypropane-4,4'-dicarboxy-          lique    peut être préparé en faisant réagir deux  molécules de     4-hydroxy-benzoate        disodique    ou       dipotassique    avec une molécule du     dihalogé-          nure    de propylène dans un solvant inerte tel  que le toluène, en extrayant à l'eau et en  acidifiant la couche aqueuse pour précipiter  l'acide mis en liberté, mais on peut l'obtenir  avec un meilleur rendement par hydrolyse de  ses     dialcoyl-esters    inférieurs, tels que le     di-          éthyl-ester.     



  Les     diméthyl-    ou     diéthyl-esters    de l'acide       diphénoxypropane-4,4'-dicarboxylique    peuvent  être préparés en chauffant à reflux deux  molécules du sel .de sodium ou de potassium  clés     méthyl-    ou     éthyl-esters    de l'acide     4-          hydroxybenzoïque    avec une molécule du     di-          halogénure    de propylène dans l'alcool.  



  Le     diphényl-ester-diphénoxypropane-4,4'-          dicarboxylique    peut être préparé en partant       i    du     dichlorure    d'acide     diphénoxypropane-4,4'-          dicarboxylique,    en le chauffant avec un excès  de phénol dans le xylène.  



  Le     dichlorure    d'acide     diphénoxypropane-          4,4'-dicarboxylique    peut être préparé en  chauffant l'acide libre avec un mélange de       pentachlorure    et     d'oxychlorure    de phosphore.

      <I>Exemple:</I>  On chauffe un mélange de 3,7 g de     di-          phénoxypropane    - 4,4' -     dicarboxylate        diéthyli-          que,    1,1     cm3    d'éthylène-glycol et 1,4 mg de  lithium dissous dans 0,45 cm' d'alcool méthy  lique en présence de 76 mm de ruban de  magnésium dans un tube à distillation dans  un courant d'azote exempt d'oxygène pendant  1 heure à 197  C et, au bout de ce temps,  la réaction     d'interéchange        des    esters est pra-         tiquement    terminée.

   On continue à chauffer  l'ester de glycol ainsi obtenu pendant 15 mi  nutes à 280  C, puis encore pendant 5 heures  à la même température dans le vide, en intro  duisant une faible     quantité    d'azote par un  tube capillaire. Le produit obtenu est un  polymère     microcristallin,    fondant à 190  C,  fournissant des fibres susceptibles de s'étirer  à froid.



  Process for preparing a highly polymerized ester with a crystalline structure. Synthetic linear polyesters derived from the glycols represented by the. general formula HO (CH '-) mOH, and dibasic acids represented by the general formula IIOOC (CII2) n COOH, in which in and n are integers greater than 1, are known.

   However, although the linear polyesters described so far are capable of being stretched in the form of strong, pliable fibers, in which the characteristic x-ray patterns show orientation along the axis of the fiber, they have the drawback of having a low melting point and considerable solubility in a large number of various organic solvents, of being readily hydrolyzed by acids and alkalis, and of not being able to be used in textile applications.



  The present patent relates to a process for the preparation of a highly polymerized ester, with a crystalline structure, capable of providing filaments, fibers and other similar products, capable of being cold drawn. This ester, moreover, has a high melting point, is very little hygroscopic; little or not soluble in the usual solvents for linear polyesters and has good resistance to acids and very notable resistance to alkalis.



  This process is characterized in that ethylene glycol is reacted with di-phenox @ # propane-4,4'-dicarboxylic acid or a functional derivative of this acid, and the product of the esterification is heated. at least until such time as it becomes capable of providing cold stretchable filaments.



  The synthetic product obtained by the process according to the invention is therefore a highly polymerized polyethylene diphen-oxST-propane-4,4'-dicarboxylate; its structure is linear and includes the following recurring group:
EMI0001.0019
    This highly polymerized product has a more or less defined crystalline or microcrystalline structure and a fairly clearly defined melting point.

   When spun or stretched in the molten state, it forms filaments which can then be cold drawn to several times their original length, so that fibers are obtained whose molecules are oriented along the line. axis of the fiber, as indicated by the characteristic X-ray diagrams, and which have high resistance and high pliability.



  The strongly polymerized product can be prepared by heating ethylene glycol with diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid HOOC-C H4-0- (CIIz) @ -0-CCH4-COOH.



  The mixture can contain one molecule of ethylene glycal for one molecule of acid. Preferably, however, the proportion of glycol relative to acid will be higher, for example between one and a half and five molecules of ethylene glycol for one molecule of acid, since with this excess the Initial esterification is much easier.

   Known esterification catalysts, such as hydrochloric acid, p-toluenesulfonic acid or camphorsulfonic acid can be added to accelerate this part of the reaction, but esterification also takes place. in a satisfactory manner in the absence of these catalysts.

   As soon as all of the acid has reacted with the glycol, the temperature can be raised, the excess glycol removed from the reaction mixture by distillation, generally under reduced pressure, and the residue can continue to be heated to a temperature above 25%. melting point. <B> During </B> during this heating, new quantities of ethylene glycol are released as and to mes-are the progress of the polymerization, and the melting point;

       as well as the viscosity of the reaction mixture gradually increase. The released ethylene glycol is continuously distilled off from the reaction zone and heating is continued until a product is obtained with cold drawing properties. that is to say until the filaments obtained with the molten product have the property of cold stretching.

   The heating can be carried out at a pressure equal to or less than atmospheric pressure and, preferably, in an inert atmosphere, that is to say in the absence of a gas containing oxygen. For example, a stream of an inert gas, such as nitrogen or hydrogen, can be bubbled through the melt through a capillary tube. Any inert gas can be used.



  Highly polymerized polyethylene diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylate can also be prepared by heating functional derivatives of diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid with ethylene glycol.

    As functional derivatives, there may be employed the aliphatic or aromatic esters of diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid, for example the low molecular weight alkyl esters, such as the diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylates of methyl, -ethyl, propyl, butyl, amyl, hexyl and heptyl and aryl esters, such as those of phenol, cresols and the like. The reaction which takes place is an ester inter-exchange reaction.

    In practice, methyl or ethyl diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylate is preferably used, since these are the most common derivatives. Other functional derivatives of diphenoxypro-pane-4,4'-dicarboxylic acid, such as dichloride, dibromide or diiodide, can be employed, but among these, preference is given to dichloride because it is the cheapest and the easiest to obtain.



  In order to carry out the ester inter-exchange reaction allowing the highly polymerized ester to be obtained, the proportion of ethylene glycol may be one molecule for one molecule of diphenoxypropane-4,4′Jdicarboxylate; however, a higher proportion is preferred. An excess of about 501% is usually sufficient, but the proportion can still be increased if desired.



  It is beneficial to employ im. diphenoxypropane-4,4'-dicarbogylic acid ester formed from an alcohol or a phenol whose boiling point is sufficiently lower than that of ethylene glycol that the first compound can be readily removed from the reaction zone by distillation.



  The heating temperature causing the ester interchange reaction is preferably above the melting point of the reaction mixture, as well as the boiling point of the alcohol or phenol to be displaced, but not substantially higher than the boiling point of ethylene glycol, and temperatures near this boiling point are advantageous. The heating is advantageously carried out under conditions which allow the removal of the alcohol or the phenol displaced from it. reaction zone, using a conventional distillation plant.

   Heating is generally carried out under atmospheric pressure, but the pressure can be higher or lower if desired. Preferably, the heating is carried out in an inert atmosphere, for example in the presence of an inert gas, such as nitrogen or hydrogen. You can continue heating until. the distillation of the displaced alcohol or phenol ceases and at this point the inter-exchange reaction can be considered to be terminated.



  When carrying out the present process with ester interchange, the time required for the formation of ethylene glycol diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylate can be considerably shortened from that required when starts from di-phenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid itself and ethylene glycol.



  The reaction between diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid dihalides and ethylene glycol is preferably carried out in the presence of a diluent, for example an inert organic solvent, such as chloroform or tetrachloroethane and in the presence of a base, generally a tertiary organic base, such as pyridine, N-methyl-piperidine, N-dimethylaniline or N-di-ethylaniline. Any inert solvent can be used in this operation.



  The ester interchange reaction is advantageously carried out in the presence of ester interchange catalysts. The reaction proceeds very slowly in the absence of catalysts. The ester interchange catalysts which have been tested and have given satisfactory results to a varying degree are: lithium, sodium, potassium, calcium, glucinium, magnesium, zinc, cadmium, aluminum, chromium, molybdenum, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, silver, mercury, tin, lead, bismuth, platinum antimony and palladium.

   Some of them, such as sodium, lithium, potassium, calcium, magnesium, zinc, cadmium, manganese, iron, nickel, cobalt, tin, lead and bismuth are effective ester inter- exchange catalysts, employed alone, but satisfactory results are also obtained by employing small amounts of an alkali metal, for example 0.025 to 0.1% by weight of the initial ester and one or more of the non-alkali metals mentioned above. The proportions of these latter metals can vary to a great extent.



  The ester interchange catalysts can be added in the form of powder, chips, trimmings, sliver, wire or any other suitable form. The alkali metals, alkaline earth metals or magnesium are preferably used in the form of alcoholates obtained by dissolving them in ethylene glycol or in another alcohol, such as methyl or ethyl alcohol. Alkali metals can also be used in the form of their carbonates or other salts with an alkaline reaction, for example borates. Magnesium can be used in the form of its oxide.



  It has also been found that the ester interchange reaction is accelerated by the presence of non-metallic ester interchange catalysts, for example boron, or by surface-only catalysts, such as crushed glass or carbon. silica gel, in the presence of a small amount of an alkalin metal ester interchange catalyst. In fact, all known ester interchange catalysts which are mutually compatible can be employed.



  The ester inter-exchange reaction product or polymerized low molecular weight polyethylene diphenoxypropane - 4,4'-di-earboxylate obtained in another way, can be made into a highly polymerized product by heating it to a temperature. greater than the boiling point of ethylene glycol under conditions permitting the removal of ethylene glycol.

    Preferably, the pressure is reduced during heating or during part of the heating to facilitate the rapid distillation of the existing excess ethylene glycol. The pressure can be reduced in successive steps by starting the heating at normal pressure, continuing it at reduced pressure and supplementing it at even lower pressure. Pressures of 20 mm dropping to 1 mm of mercury are particularly advantageous.

   Stronger or weaker pressures can be adopted if desired. The products serving as catalysts can also be present in the reaction mixture during this phase. Metal catalysts can be added to accelerate the polymerization in the second part of the operation, when the free acid or the acid dihalide has started.



  The heating is preferably carried out under conditions preventing oxidation, i.e. in an oxygen-free atmosphere, for example achieved by passing a slow current of an inert gas, such as nitrogen. or hydrogen, through and / or onto the melt.



  The melting point and viscosity of the molten product gradually increases during heating. The temperature is preferably maintained at a value high enough so that the mass remains in the molten state throughout the duration of the heating period.



  Heating is continued at least until a filament formed with the molten product has the property of cold stretching. After heating is complete, the product can be expelled from the reaction vessel or otherwise taken out in the molten state and then cooled. The expelled product can be put into blocks, pieces, etc.



  The freshly prepared ester in the unstretched state sometimes has an amorphous structure. It becomes microcrystalline when allowed to stand. At temperatures slightly above its melting point, it is an extremely viscous liquid, transparent or slightly opaque, depending on the presence or absence of inorganic materials added as catalysts.

   If this product is allowed to cool slowly or if it is heated to a temperature slightly below its melting point, crystallization occurs suddenly and the glassy solid becomes an opaque solid, similar to porcelain. The melting point of the ester increases rapidly with the degree of polymerization and can reach approx. 190 -C for the highly polymerized ethylene diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylate.

   The solubility of the ester in body fluids decreases with increasing degree of polymerization. It is resistant to hot and cold dilute acids and is only slightly attacked by hot and cold dilute alkalis.



  Highly polymerized polyethylene diphenoxypropane-4,4'-dicarbo_ @ ylate, pressure spun or melt drawn, provides filaments that can be cold drawn several times their original length, taking a structure whose molecules are oriented, that is to say that fibers of high strength and high pliability are thus obtained, and it is in this form of filaments and fibers that the highly polymerized ester finds its main applications.



  The filaments can be obtained by pressure spinning or by drawing, from the molten product, immediately after completion of the heating during which the highly polymerized product is formed. It is also possible to remelt blocks, pieces or other forms of the product, and then transform them into filaments. Any suitable apparatus can be used for this purpose.



  The drawing operation can be carried out on filaments which have been allowed to cool completely and solidify after their formation (cold drawing), or it can immediately follow the formation of the filaments and thus become incorporated in the manufacture of these. Stretching can be carried out in any installation and by any suitable process; for example, the filaments can be wound from one roll onto another, the second roll rotating faster than the first, for example at a speed up to four or five times that of the first; it can also be done by means of a brake rod.



  The drawing of solidified and cooled filaments can be facilitated by heating them, carried out for example by passing them through lukewarm or hot water or in steam before and / or during the operation. drawing. Polymerized polyethylene diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylate is a novel compound.

   Likewise, free diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid, its lower dialkoyl esters, its diphenyl ester and its clihalogens, which can be used in the preparation of polyethylene diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylate. highly polymerized, are also new compounds.



  Diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid can be prepared by reacting two molecules of disodium or dipotassium 4-hydroxy-benzoate with one molecule of propylene dihalide in an inert solvent such as toluene, extracting with water and acidifying the aqueous layer to precipitate the released acid, but it can be obtained in better yield by hydrolysis of its lower dialkyl esters, such as the diethyl ester.



  Diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid dimethyl- or diethyl esters can be prepared by refluxing two molecules of the key sodium or potassium salt methyl- or ethyl esters of 4-hydroxybenzoic acid. with one molecule of propylene dihalide in alcohol.



  Diphenyl ester-diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic can be prepared by starting from diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid dichloride, heating it with an excess of phenol in xylene.



  Diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid dichloride can be prepared by heating the free acid with a mixture of pentachloride and phosphorus oxychloride.

      <I> Example: </I> A mixture of 3.7 g of di-phenoxypropane - 4.4 '- diethyl dicarboxylate, 1.1 cm3 of ethylene glycol and 1.4 mg of dissolved lithium is heated in 0.45 cm 3 of methyl alcohol in the presence of 76 mm of magnesium tape in a distillation tube in a stream of nitrogen free of oxygen for 1 hour at 197 C and, at the end of this time, the the ester interchange reaction is almost complete.

   The glycol ester thus obtained is continued to be heated for 15 minutes at 280 ° C., then again for 5 hours at the same temperature in vacuum, while introducing a small quantity of nitrogen through a capillary tube. The product obtained is a microcrystalline polymer, melting at 190 C, providing fibers capable of cold stretching.

 

Claims (1)

REVENDICATION: Procédé de préparation d'un ester forte ment polymérisé, à structure cristalline, apte à fournir des filaments, fils, etc., susceptibles d'être étirés à froid, caractérisé en ce qu'on fait réagir de l'éthylène-glycol avec l'acide diphénoxypropane-4,4'-dicarboxyliqLie ou un dérivé fonctionnel de cet acide, et chauffe le produit de l'estérification au moins jusqu'au moment où il devient apte à fournir des fila ments étirables à froid. CLAIM: Process for the preparation of a highly polymerized ester, with a crystalline structure, capable of providing filaments, threads, etc., capable of being cold drawn, characterized in that ethylene glycol is reacted with diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid or a functional derivative of this acid, and heats the esterification product at least until such time as it becomes capable of providing cold stretchable filaments. Outre les propriétés précitées, l'ester obtenu possède un point de fusion élevé, une très faible hygroscopicité, une bonne résis tance aux acides et une très notable résistance aux alcalis; il est peu ou pas soluble dans les solvants usuels des polyesters linéaires. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on .chauffe le produit de l'esté rification à -unie température supérieure à son point de fusion. 2. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on part d'un mélange conte nant au moins une molécule d'éthylène-glycol par molécule d'acide ou de son dérivé fonc tionnel. 3. In addition to the aforementioned properties, the ester obtained has a high melting point, very low hygroscopicity, good resistance to acids and very notable resistance to alkalis; it is little or not soluble in the usual solvents for linear polyesters. SUB-CLAIMS 1. A process according to claim, characterized in that the esterification product is heated to a temperature above its melting point. 2. Method according to claim, charac terized in that one starts from a mixture containing at least one molecule of ethylene glycol per molecule of acid or of its functional derivative. 3. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on emploie un excès d'éthy- lène-glycol, qu'on élimine par distillation lorsque tout l'acide a réagi. 4. Procédé suivant- la revendication, carac térisé en ce qu'on opère l'estérification en présence d'au moins un catalyseur d'estérifi cation. 5. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on opère le chauffage en pré sence d'un gaz inerte. 6. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on fait réagir avec l'éthylène- glycol un ester aliphatique inférieur de l'acide diphénoxypropane-4,4'-dicarboxylique. 7. A process as claimed in claim, characterized in that an excess of ethylene glycol is used, which is removed by distillation when all the acid has reacted. 4. Process according to claim, characterized in that the esterification is carried out in the presence of at least one esterification catalyst. 5. A method according to claim, characterized in that the heating is carried out in the presence of an inert gas. 6. Process according to claim, characterized in that a lower aliphatic ester of diphenoxypropane-4,4′-dicarboxylic acid is reacted with ethylene glycol. 7. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on fait réagir avec l'éthylène- glycol un aryl-ester de l'acide diphénoxypro- pane-4,4'-dicarboxylique. 8. Procédé suivant la. revendication, carac térisé en ce qu'on fait réagir avec l'éthylène- glycol-un dihalogénure de l'acide diphénoxy- pr opane =4,4'-dicarboxylique. 9. A process as claimed in claim, characterized in that a diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid aryl ester is reacted with ethylene glycol. 8. Process according to. claim, characterized in that one reacts with ethylene glycol-a dihalide of diphenoxy- pr opane = 4,4'-dicarboxylic. 9. Procédé suivant la revendication, carac térisé; en ,ce qu'on fait réagir avec l'éthylène- glyçol ester de l'acide diphénoxypropane- 4,4'-dicarboxylique formé en partant d'un alcool ou d'un phénol dont le point d'ébulli tion est suffisamment inférieur à celui de l'éthylène-glycol pour que ledit alcool ou phénol soit éliminé de la zone de réaction, par distillation. 10. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce qu'on opère l'estérification à une température voisine du point d'ébullition de l'éthylène-glycol. 11. A method as claimed in claim, characterized; in, which is reacted with ethylene glycol ester of diphenoxypropane-4,4'-dicarboxylic acid formed starting from an alcohol or a phenol whose boiling point is sufficiently below that of ethylene glycol so that said alcohol or phenol is removed from the reaction zone by distillation. 10. A method according to claim, characterized in that the esterification is carried out at a temperature close to the boiling point of ethylene glycol. 11. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce qu'on opère l'estérification en présence d'au moins un catalyseur d'inter- échange d'esters. 12. Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 11, caractérisé en ce que le catalyseur comprend un métal alcalin. 13. Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 11, caractérisé en ce que le catalyseur comprend un métal alcalin et uu autre métal. 14. Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 11, .caractérisé en ce que le catalyseur comprend du bore. 15. Process according to claim, characterized in that the esterification is carried out in the presence of at least one ester interchange catalyst. 12. The method of claim and sub-claim 11, characterized in that the catalyst comprises an alkali metal. 13. A method according to claim and sub-claim 11, characterized in that the catalyst comprises an alkali metal and uu other metal. 14. A process according to claim and sub-claim 11, characterized in that the catalyst comprises boron. 15. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce qu'on réduit la pression pro gressivement pendant le -chauffage de poly mérisation. 16. Procédé suivant la revendication, ca ractérisé en ce qu'on opère la polymérisation en présence d'un catalyseur. A method as claimed in claim, characterized in that the pressure is gradually reduced during the polymerization heating. 16. A process according to claim, characterized in that the polymerization is carried out in the presence of a catalyst.
CH269060D 1943-08-23 1946-02-13 A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure. CH269060A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB921683X 1943-08-23
GB2465150X 1943-08-23
GB269060X 1943-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH269060A true CH269060A (en) 1950-06-15

Family

ID=27258574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH269060D CH269060A (en) 1943-08-23 1946-02-13 A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure.

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH269060A (en)
FR (1) FR921683A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7609363A (en) 1975-08-27 1977-03-01 Rhone Poulenc Textile ARYL GROUPS CONTAIN BLOCK COPOLYESTERS AND WIRES BASED ON THESE COPOLYESTERS.

Also Published As

Publication number Publication date
FR921683A (en) 1947-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0522027B1 (en) Semi-crystalline, semi-aromatic copolyamides
FR2599745A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING SILAZAN ORGANIC POLYMERS AND PROCESS FOR PRODUCING CERAMICS FROM SUCH POLYMERS
CH635356A5 (en) PROCESS FOR OBTAINING FLEXIBLE COPOLYAMIDES.
EP1136480A1 (en) Process for the purification of cyclic esters
EP0022048B1 (en) Copolyamides based on hexamethylene diamine of adipic acid and dimer acids, and processes for their preparation
FR2528442A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF A BRAI PARTICULARLY SUITABLE FOR THE USE AS A RAW MATERIAL FOR THE PREPARATION OF CARBON FIBERS
EP0015856A1 (en) Aromatic thermotropic copolyesters and processes for their preparation
CH269060A (en) A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure.
CH362233A (en) Process for the preparation of aromatic high molecular weight linear polyanhydrides
EP0588673B1 (en) Process for the production of polyaminoborazines
FR2521585A1 (en) MODIFIED TAR FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FIBERS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
CH269061A (en) A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure.
FR2655327A1 (en) Vitroceramic composition Li-Al-Si-O and process for its manufacture
CH271566A (en) A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure.
CH271565A (en) A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure.
EP0026720A1 (en) Anisotropic conformable masses based on aromatic polyesters, process for their preparation and shaped objects made therefrom
CH271567A (en) A process for the preparation of a highly polymerized ester with a crystalline structure.
CH405704A (en) Polypryrrolidone solution and method of preparation thereof
FR2700768A1 (en) Process for the preparation of an alpha-amino omega-ester monoamide and process for producing a polyamide
BE528507A (en)
WO2019077252A1 (en) Dimethacrylated or diacrylated oligocarbonates obtained from dianhydrohexitol dialkylcarbonate or a dimer of dianhydrohexitol carbonate, process for producing same and uses thereof
FR2477535A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF PLASTICIZER TYPE ESTERS FROM THE RESIDUE OF THE MANUFACTURE OF DIMETHYL TEREPHTHALATE, PRODUCTS OBTAINED AND USE OF SUCH PRODUCTS AS PLASTICIZERS FOR VINYL RESINS AND THE LIKE
BE430373A (en)
BE523194A (en)
BE463298A (en)