CH300604A - Verfahren zur Herstellung von Mischpolymeren. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Mischpolymeren.

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CH300604A
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/42Nitriles
    • C08F220/44Acrylonitrile

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Description


  Verfahren zur     Herstellung    von     Mischpolymeren.       Die Herstellung von     Polyacrylnitril    und  Mischpolymeren des     Acrylnitrils    mit andern       polymerisierbaren        olefinischen        Monomeren,,     z. B.     Vinylmonomeren,    welche mit einer       Aminogruppe    substituiert sind,     durch    Misch  polymerisation der     Monomere    in einem     wäss-          rigen        Meditun    ist bekannt.  



  Es sind zahlreiche     brauchbare    Verfahren  zur Durchführung dieser     Polymerisation    vor  geschlagen worden. Sollen die     Acrylnitril-          polymere    für die Fabrikation von synthe  tischen Fasern verwendet werden, so sind  viele der bekannten     Mischpolymerisationsver-          fahren    ungeeignet, da die erhaltenen Poly  mere     umgleichmässige        physikalische    und che  mische     Eigenschaften    besitzen und Verfär  bungen aufweisen.

   Ausserdem erfordern viele  der bekannten Verfahren die Anwendung  von hohen Verhältnissen von Wasser zu       1VIonomer,    um die Reaktionsmasse zwecks Er  zielung einer richtigen     Wärmeübertragung    in  einem genügend     fluiden    Zustand zu halten.  Einige der     bekannten    Verfahren sind wegen  der Verluste in der Ausbeute, der Steigerung  der Reaktionsdauer oder der Anhäufung der  Verunreinigungen im     Polymer    nur     teilweise     befriedigend.  



  Mit d er vorliegenden Erfindung wird nun  bezweckt, das bekannte     Mischpolymerisations-          verfahren    derart zu verbessern, dass eine hohe  Ausbeute an homogenen und reinen Misch  polymeren in einer Form, die ihre Isolierung  durch einfaches Filtrieren. erlaubt, erhalten  werden kann.

      Die vorliegende Erfindung bezieht sich  also auf das an sich bekannte Verfahren     zur          Herstellung    von Mischpolymeren aus 85 bis  <B>98</B>     Gewichtsprozent        Acrylnitril    und 2 bis  15     Gewichtsprozent    eines mit einer     -Amino-          gruppe    substituierten     Vinylmonomers,    durch       Mischpolymerisation    der     Monomere    in einem       wässrigen    Medium;

   erfindungsgemäss wird  diese     Polymerisation        durch        allmähliches    Zu  geben der     Monomere    zum     wässrigen    Medium       und        in        Gegenwart        von        0,05        bis        0,5%,        bezogen     auf das Gewicht der     Monomere,,    eines wasser  löslichen Salzes einer mit     einem.    Aldehyd       kondensierten    aromatischen     Sulfonsäure    und  -von 0,

  5 bis 2 Gewichtsprozent eines     Alkali-          metallpersulfates    durchgeführt.  



  Bei     geeigneter        Wahl    der Reaktionsbedin  gungen sind bei der Durchführung des Ver  fahrens niedrige Verhältnisse von Wasser zu       Monomer,        beispielsweise    solche von     nur    1,5  zu 1, zulässig.  



  Als basische     Vinylmonomere    kommen  z. B.     2-Vinyl-pyridin,        4-Vinyl-pyridin,        Me-          thyl-viriyl-pyridine    oder andere substituierte       Vinyl-pyridine,        Dimethylaminoäthyl-metha-          crylat,        Vinyl-chinolin    oder andere     polymeri-          sierbare        Vinylmonomere        in    Betracht, die als       Substituenten        Aminogruppen,    vorzugsweise  tertiäre     Aminogruppen,

      enthalten.  



       Das        wasserlösliche    Salz einer mit einem  Aldehyd kondensierten aromatischen     Sulfon-          säure    dient als     Dispergierungsmittel.    Als     sol-          ehe    eignen sich die     Natriumsalze    von mit  Formaldehyd     kondensierten    Naphthalin-mono-           sulfonsäuren,        Alkylaryl-sulfonsäuren    und an  dern     Aryl-sulfonsäuren.    Vorzugsweise werden  die     Natriumsalze    verwendet.

   Diese     Dispergie-          rungsmittel        werden    in Mengen von 0,05 bis       0,50 /o,    bezogen auf das Gewicht der M     ono-          mere,    verwendet; die optimale Konzentration       liegt    zwischen 0,08 bis 0,15     Gewichtsprozent.     Sie können zu Beginn der Reaktion im     wässri-          gen        Medium    vorhanden sein oder konti  nuierlich oder periodisch im Verlauf- der  Reaktion zugesetzt werden, um in der Reak  tionsmasse die     gewünschte    Konzentration  aufrechtzuerhalten.

      Die Reaktion wird mittels     eines    Alkali  metallpersulfates, vorzugsweise     Kaliumper-          sulfat,    katalysiert, welches in     einer    Menge von  0,5 bis 2     Gewichtsprozent,-    bezogen auf das  Gewicht der     Monomere,    verwendet wird.

   Die  optimale     Katalysatorkonzentration        liegt        zwi-          schen        0,8        bis        1,5%,        wenn        die        Reaktionsbedin-          gungen    derart sind, dass die volle Wirksam  keit des Katalysators zur Geltung kommt. Die  Reaktion kann so ausgeführt werden, dass  der Katalysator dem     wässrigen    Medium vor  der Einführung der     Monomere    zugesetzt  wird.

   Bei der bevorzugten Ausführungs  variante wird jedoch der Katalysator konti  nuierlich oder periodisch zugesetzt, um     im,     Verlauf der Reaktion eine angenähert gleich  mässige Konzentration aufrechtzuerhalten.  



  Bei der Durchführung des Verfahrens  kann gegebenenfalls ein üblicher Molekular  gewichtsregulator, beispielsweise     t-Dodecyl-          mercaptan    und     Tetrachlorkohlenstoff,    ver  wendet werden, welcher zu     Beginn    der    Reaktion oder während der     Reaktion    zuge  setzt     werden    kann. Bei der bevorzugten Ar  beitsweise wird zu Beginn der Reaktion eine  kleine Konzentration des     Katalysators,        des          Dispergierungsmittels    und gegebenenfalls des       Regulators    im     wässrigen    Medium eingehal  ten.

   Die     zusätzlichen    Mengen des Katalysa  tors,     Dispergierungsmittels    und     Regulators          werden    mittels einer     geeigneten        Messvorrich-          tung    mit einer bestimmten, gleichmässigen       Geschwindigkeit    im Verlauf der Reaktion  kontinuierlich zugesetzt. Die Reaktion wird       vorteilhaft    bei einer Temperatur von 65 bis    90  C zu Ende geführt und derart koordi  niert, dass sie praktisch beendet     ist,    wenn der  gegebene Ansatz von     Monomeren    der Reak  tionsmasse vollständig zugesetzt worden ist.

    Die Geschwindigkeit der Zugabe wird vor  zugsweise derart eingestellt, dass die Reak  tion innert einer kurzen Zeit, von beispiels  weise 1     bis    4 Stunden, beendet ist. Die Reak  tion wird durch die     Geschwindigkeit    der Zu  gabe der     Monomere    gesteuert. Die Reaktions  temperatur ist vorzugsweise die     Rückfluss-          temperatur    der Reaktionsmasse. Unter diesen  Bedingungen können mit     fortschreitender     Reaktion leichte Schwankungen     der    Rück  flusstemperatur auftreten.

      Die     Polymerisation    kann auch so durch  geführt werden, dass man die     Rückflusstem-          peratur    konstant hält und die     Monomere    mit  variabler Geschwindigkeit zuführt, um die       Rückflusstemperatur    jederzeit konstant zu  halten.    Vor der Einführung der     Monomere        kann.     das     wässrige    Medium angenähert auf die  Temperatur erhitzt werden, bei welcher  die     Polymerisation    voraussichtlich verlaufen  wird.

   Hierauf     beginnt    man mit der Zufuhr  der     Monomore    und rührt zweckmässig die       Reaktionsmasse.    Die Reaktionsmasse     beginnt     beinahe sofort zu sieden, wobei die     entwik-          kelten    Dämpfe     kondensiert        und.    der Reak  tionsmasse zurückgeführt werden.  



  Bei der Herstellung von     Acrylnitrilmisch-          polymeren    ist die Geschwindigkeit der     Poly-          merisation    des     Acrylnitrils    mit andern Mo  nomeren nicht immer gleich. Die     Monomere     verbinden sich jedoch in einem bestimmten  Mengenverhältnis, wodurch das Mengenver  hältnis der     Monomere    im     Reaktionsgemisch          festgelegt    wird.

   Wünscht man somit ein     Po-          lymer    mit einem gleichbleibenden, bestimm-         ten        Monomerverhältnis    zu erhalten, so muss  das Mengenverhältnis der     Monomere    in der  Reaktionsmasse während der Reaktionsdauer  praktisch     konstant    gehalten werden.

       Diese          Bedingung    ist nicht immer leicht erfüllbar,  da dazu die Beziehung zwischen dem Men  genverhältnis der     Monomere    in .der Reak  tionsmasse und dem Mengenverhältnis der po-           lymerisierenden        Monomere    zum voraus be  stimmt werden     muss.    Eine     Annäherung    an  die idealen Bedingungen kann erzielt wer  den, indem man die     Monomere    im Verhältnis,  das im fertigen     Polymer    vorliegen soll, mit  einer     Geschwindigkeit,

      die die Geschwindig  keit des Verbrauchs der     Monomere    während  der     Polymerisationsreaktion    nur leicht über  steigt,     zuführt.    Unter diesen     Bedingungen     wird die erste sich bildende Portion des       Mischpolymers    ein vom     gewünschten    etwas  abweichendes     Monomerverhältnis    aufweisen,  während jede folgende Portion sich dem ge  wünschten Verhältnis annähert, indem sich  das     Monomerverhältnis    im     Reaktionsgemisch     von selbst auf jenes Verhältnis einstellt,

   wel  ches die     gewünschte    endgültige Polymer  zusammensetzung liefern wird.  



  Gegebenenfalls können die idealen Ar  beitsbedingungen so     festgelegt    werden, dass  man die     Monomere    zuerst in jenem Mengen  verhältnis in .die Reaktionsapparatur ein  führt, welche die Bildung     des    gewünschten       endgültigen        Mischpolymers        auslöst,    und an  schliessend die     Monomere    im Verhältnis, das  im fertigen Mischpolymer vorliegen soll, zu  führt. Auf diese Weise werden Mischpoly  mere     entstehen,    die während der ganzen  Dauer der Reaktion das gewünschte Verhält  nis aufweisen.  



  Nach     beendeter    Einführung der Mono  mercharge in die Reaktionsapparatur wer  den natürlich noch kleine Mengen nicht um  gesetzter     Monomere    vorhanden sein. Wenn  die     Polymerisation    weitergeht, so kann sich  das Polymer der gewünschten Zusammen  setzung natürlich nicht mehr bilden, da das  Reaktionsgemisch bezüglich des reaktionsfähi  geren     Monomers    einen     zunehmenden    Mangel  aufweist. Um diese Bildung von Mischpoly  meren mit abweichendem     Monomerverhältnis     zu verhindern, ist es oft zweckmässig, die Po  lymerisation zu unterbrechen, sobald die  letzte Portion .der     Monomere    zugesetzt wor  den ist.

   Diese Unterbrechung kann so herbei  geführt werden, dass man eine oder mehrere  der wichtigen     Polymerisationsbedingungen     aufhebt, beispielsweise durch Reduktion der    Temperatur, durch Zugabe eines     polymerisa-          tionshemmenden    Mittels oder durch     -rasche          Wasserdampfdestillation    der     Reaktionsmasse     zwecks Entfernung- der nicht     umgesetzten          Monomere.     



  Die     Polymerisation    wird vorzugsweise in  Glasgefässen oder in mit Glas ausgefütterten  Stahlgefässen, die mit wirksamen     Mitteln        zuni     Bewegen der Reaktionsmasse ausgerüstet  sind, durchgeführt. Im allgemeinen sind  rotierende     Rührvorrichtungen    geeigneter.  Eine innige     Berührung        zwischen    den Reak  tionskomponenten kann     jedoch    auch durch  andere Mittel mit     Erfolg    erzielt werden, bei  spielsweise durch Umwälzen des Reaktions  gefässes.

   Im allgemeinen wird eine halbkon  tinuierliche Arbeitsweise bevorzugt, die darin       besteht,    einen gegebenen Ansatz von Mono  meren durch kontinuierliches Einführen in  das Reaktionsgefäss zu polymerisieren und die  ganze Charge abzuziehen, wenn die Reaktion  beendet ist. Man kann auch =eine konti  nuierliche     Arbeitsweise    anwenden, bei wel  cher ein Teil des     Mischpolymers    periodisch  oder kontinuierlich abgezogen wird.

      <I>Beispiel Z:</I>  Ein mit einem rotierenden     Rührer,    einem  Thermometer und einem     Rückflusskühler          ausgerüstetes    Reaktionsgefäss wurde mit  750     em3    Wasser und 0,45 g des Natrium  salzes     einer    mit Formaldehyd kondensierten       Naphthalinsulfonsäure    beschickt.

   Die Lösung       wunde    auf 80  C erhitzt, worauf ein     vorgän-          gig    hergestelltes Gemisch von 414 g     Acryl-          nitril,    36 g     2-Vinyl-pyridin    und 1,35 g     t-Do-          decylmercaptan    im Verlaufe von 2 Stunden  zugesetzt wurde. Eine gesondert     hergestellte          Katalysatorlösung    von 4,5g     Kaliumpersulfat     in 150     cm3        Wasser    wurde ebenfalls .allmäh  lich während der     Reaktionsdauer    zugesetzt.

    Der rotierende     Rührer    wurde mit etwa  200 Umdrehungen pro Minute laufen gelas  sen, während die Reaktionstemperatur zwi  schen 75 und 85  C gehalten wurde. Nach  beendeter     Polymerisation    wurde das Gemisch       zwecks    Abtrennung nicht umgesetzter Mono  niere der     Wasserdampfdestillation    unterwor-           fen.    Das     Polymer    wurde in Form feiner  Teilchen erhalten, die ohne     Koagulations-          oder        Agglomerationsbehandlung    durch ein  fache Filtration leicht isoliert werden konn  ten.

   Die     spezifische    Viskosität     des    trockenen       festen        Produktes    betrug 0,18     Centipoisen,     gemessen an einer     0,101/oigen    Lösung in     Di-          methylformamid    bei 25  C.

   Das     Mischpolymer          konnte    zu leicht     färbbaren        Fasern    versponnen  werden.     Mittels    der gleichen Arbeitsweise, je  doch     .:        ohie;    Verwendung der     RegLilatorsub-          stanz,    wurde ein Polymer mit der spezifischen       Viskosität    von 0,27     C.entipoisen    erhalten.  



  <I>Beispiel 2:</I>  Es wurde die im Beispiel 1     beschriebene          Arbeitsweise    angewendet, mit der Ausnahme,  dass     .5-Äthyl-2-vinyl-pyridin    an Stelle von       2'-Vinyl-pyridin    und keine     ReguIatorsub-          stanz    verwendet wurde.

   Das Polymer, das  sich durch Filtrieren leicht vom     wässrigen     Medium abtrennen liess, war ein feines, frei  fliessendes Polymer mit gleichmässigen physi  kalischen und     chemiselien        Eigenschaften.    Die  spezifische Viskosität des     Polymers,    gemessen  an einer     0,101%igen    Lösung in     N,N-Dimethyl-          formamid,    betrug 0,27     Centipoisen    bei     25     C.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Mischpoly meren aus 85 bis 98 Gewichtsprozent Acryl- nitril und 2 bis 151/o eines mit einer Amino- grüppe substituierten Vinylmonomers durch Mischpolymerisation der Monomere in einem wässrigen Medium, dadurch gekennzeichnet:
    , dass die Polymerisation durch allmähliches Zugebender Monomere zum wässrigen 3Tedium und in Gegenwart von 0,05 bis 0,5 /o, be zogen auf das Gewicht der Monomere, eines wasserlöslichen Salzes einer mit einem Alde hyd kondensierten aromatischen Sulfonsäure und von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent eines Al kalimetallpersulfates .durchgeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Polymerisation in Gegenwart von 0,08 bis 0,15%, bezogen auf das Gewicht der Monomere, eines wasser löslichen Salzes einer mit einem Aldehyd kondensierten aromatischen Sulfonsäure und von 0,8 bis 1,5 Gewichtsprozent eines Alkali metallpersulfates durchgeführt wird. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Monomere zu erst gemischt und dann allmählich bei Rück flusstemperatur dem wässrigen Medium zuge setzt werden. durch 3:
    Verfahren gekennzeichnet, nach dass Patentanspruch, .die Polymerisation da- in Gegenwart eines wasserlöslichen Salzes einer mit Formaldehyd kondensierten aroma tischen Sulfonsäure durchgeführt wird.
CH300604D 1951-06-12 1951-06-12 Verfahren zur Herstellung von Mischpolymeren. CH300604A (de)

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