Verfahren zur Herstellung eines Polyamids
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hestellung eines Polyamids aus einer Mischung von zwei Lactamen. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbare Polyamid ist vorzüglich zur Herstellung synthetischer Fasern, Folien usw. geeignet.
In der Industrie der synthetischen Fasern sind Superpolyamide gut bekannt. Nebst denen, die durch Polykondensation von Diaminen und Dicarbonsäuren oder der Salze von Diaminen und Dicarbonsäuren hergestellt werden, sind die aus w-Aminosäuren oder deren Lactamen hergestellten von besonderer Bedeutung. Wohl das bekannteste dieser Aminosäurepolykondensate ist Polycaprolactam, welches durch Polykondensation oder Polymerisation aus ±-Caprolactam erhalten wird. Nachteilig an diesem Polyamid ist der Umstand, dass man bei der Polykondensation von eCaprolactam das entsprechende Polymere nicht in 100 % iger Ausbeute erhält, da die Polykondensation nur bis zu einem Gleichgewicht von etwa 88-92 % Polymeren und etwa 12-8 % niedermolekulare Anteile führt.
Diese niedermolekularen Anteile müssen normalerweise in einem umständlichen Waschprozess aus dem Polymerisat entfernt und dieses getrocknet werden. Weiter ist bei nachfolgender Verarbeitung aus der Schmelze darauf zu achten, dass das Polymerisat nicht zu lange in geschmolzenem Zustand vorliegt, da sich die niedermolekularen Anteile entsprechend dem ursprünglichen Gleichgewicht wieder zurückblicken. Es ist wohl schon bekannt, dass die a > -Aminoonanthsäure bei der Polykondensation keine niedermolekularen Anteile bildet, doch lässt sich sowohl die cv-Aminoonanthsäure selbst, wie auch das entsprechende Lactam nur auf sehr umständlichem Wege herstellen.
Es wurde nun gefunden, dass man das Gemisch des 6,7- und des 2, 3-Cyclopentano--oenanthlactams durch Erhitzen auf Temperaturen, bei denen sich Polyamide bilden. in Gegenwart eines die Polymerisation fördernden Katalysators in ein Polymerisat überführen kann, welches praktisch keine wasserlöslichen, das heisst niedermolekularen Anteile enthält. Diese Polymerisation erfolgt nach folgenden Schemen:
EMI1.1
EMI2.1
Die Polymerisation des Lactamgemisches kann auf bekannte Art erfolgen, indem man dieses in Gegenwart von geringen Mengen Wasser kontinuierlich unter Druck durch ein auf Polymerisationstemperatur geheiztes Rohr pumpt. Ebenso kann nach dem bekannten Verfahren die Polymerisation auch drucklos in Gegenwart von Wasser kontinuierlich in einem Rohr durchgeführt werden.
Die Chargen-polymerisa- tion kann ebenfalls wie beim w-Caprolactam erfolgen, indem das Lactamgemisch in einer ersten Stufe unter Druck in Gegenwart von etwa 10 oder mehr Prozent Wasser in ein niedermolekulares Gemisch umgewandelt wird welches dann drucklos oder sogar unter Vakuum weitererhitzt wird, bis das Polymerisat die gewünschte Viskosität aufweist. Das Durchschnittsmolelculargewicht kann durch Zugabe der bekannten sauren oder basischen Stabilisatoren, wie bei der bekannten w-Caprolactamkondensation zum vornherein festgelegt werden. Das Polymerisat zeigt sämtliche von den Polyamiden her bekannten Eigenschaften, so vor allem die Fähigkeit, aus der Schmelze zu Fäden versponnen oder auf Filme und Folien verarbeitet werden zu können.
Beispiel 1
In einem zugeschmolzenen Glasrohr werden 70 Gewichtsteile des Gemisches von 2,3- und 6,7-Cyclo- pentanooenanthlactams mit 30 Gewichtsteilen Wasser während drei Stunden auf 2650 C erhitzt. Dann wird das Glasrohr kurz abgekühlt, geöffnet und unter Stickstoffatmosphäre bei wiederum 2650 C während weiteren 6 Stunden auspolymerisiert. Das erhaltene Polymerisat ist klar, durchsichtig und zeigt eine relative Viskosität von W rel. = 1,88. Der Gehalt an mit Wasser extrahierbaren Anteilen beträgt 0,6%.
Beispiel 2
Das Gemisch des 2,3- oder 6, 7-Cyclopentano- oenanthlactams wird zusammen mit 0,1 Wasser bei einer Temperatur von 2750 C durch ein Polymerisationsrohr gepumpt, so dass die Verweilzeit 36 Stunden beträgt. Das Polymerisat wird am Ende des Rohres mittels einer Spinnpumpe zu 4 mm dicken Drähten versponnen, die bei Austritt aus den Spinnlöchern durch Eintauchen in kaltes Wasser verfestigt werden. Das erhaltene Polymerisat zeigt einen Schmelzpunkt von 1940 C bei einer relativen Visko sität von 71 real. 2 22. Die erhaltenen Drähte kön- nen zu Granulat gehackt werden und durch bekannte Spinneinrichtungen zu Fäden aller Titerstärken versponnen werden. Die erhaltenen Fäden können auf 400-600 % ihrer ursprünglichen Länge verstreckt werden.
Der Gehalt an mit Wasser extrahierbaren Anteilen beträgt 0,4 S.
Method for producing a polyamide
The invention relates to a method for producing a polyamide from a mixture of two lactams. The polyamide which can be produced by the process according to the invention is particularly suitable for the production of synthetic fibers, foils, etc.
Super polyamides are well known in the synthetic fiber industry. In addition to those produced by the polycondensation of diamines and dicarboxylic acids or the salts of diamines and dicarboxylic acids, those produced from w-amino acids or their lactams are of particular importance. Probably the best known of these amino acid polycondensates is polycaprolactam, which is obtained from ± -caprolactam by polycondensation or polymerization. A disadvantage of this polyamide is the fact that the corresponding polymer is not obtained in 100% yield in the polycondensation of e-caprolactam, since the polycondensation only leads to an equilibrium of about 88-92% polymers and about 12-8% low molecular weight fractions .
These low molecular weight fractions normally have to be removed from the polymer in a laborious washing process and the polymer must be dried. During subsequent processing from the melt, care must also be taken to ensure that the polymer does not remain in the molten state for too long, since the low molecular weight components look back again according to the original equilibrium. It is well known that the α> -aminoonanthic acid does not form any low molecular weight fractions during the polycondensation, but both the cv-aminoonanthic acid itself and the corresponding lactam can only be produced in a very laborious way.
It has now been found that the mixture of 6,7- and 2,3-cyclopentano-oenanthlactams can be obtained by heating to temperatures at which polyamides are formed. in the presence of a catalyst promoting the polymerization can be converted into a polymer which contains virtually no water-soluble, that is to say low molecular weight, fractions. This polymerization takes place according to the following scheme:
EMI1.1
EMI2.1
The lactam mixture can be polymerized in a known manner by pumping it continuously under pressure through a tube heated to the polymerization temperature in the presence of small amounts of water. According to the known process, the polymerization can also be carried out continuously in a tube without pressure in the presence of water.
The batch polymerization can also be carried out as with w-caprolactam, in that the lactam mixture is converted in a first stage under pressure in the presence of about 10 or more percent water into a low molecular weight mixture which is then further heated without pressure or even under vacuum until the polymer has the desired viscosity. The average molecular weight can be determined in advance by adding the known acidic or basic stabilizers, as in the known w-caprolactam condensation. The polymer exhibits all of the properties known from polyamides, above all the ability to be spun from the melt into threads or processed onto films and foils.
example 1
In a sealed glass tube, 70 parts by weight of the mixture of 2,3- and 6,7-cyclopentanooenanthlactams with 30 parts by weight of water are heated to 2650 ° C. for three hours. The glass tube is then briefly cooled, opened and polymerized to completion under a nitrogen atmosphere at 2650 ° C. for a further 6 hours. The polymer obtained is clear, transparent and shows a relative viscosity of W rel. = 1.88. The content of fractions extractable with water is 0.6%.
Example 2
The mixture of 2,3- or 6,7-Cyclopentano- oenanthlactams is pumped together with 0.1 water at a temperature of 2750 C through a polymerization tube, so that the residence time is 36 hours. The polymer is spun at the end of the tube by means of a spinning pump into 4 mm thick wires, which are solidified by immersion in cold water when they exit the spinning holes. The polymer obtained has a melting point of 1940 C with a relative viscosity of 71 real. 2 22. The wires obtained can be chopped into granulate and spun into threads of all denier strengths using known spinning devices. The threads obtained can be drawn to 400-600% of their original length.
The content of fractions that can be extracted with water is 0.4 S.