CS218359B1 - Process for the production of anionic polycaprolactam - Google Patents
Process for the production of anionic polycaprolactam Download PDFInfo
- Publication number
- CS218359B1 CS218359B1 CS129481A CS129481A CS218359B1 CS 218359 B1 CS218359 B1 CS 218359B1 CS 129481 A CS129481 A CS 129481A CS 129481 A CS129481 A CS 129481A CS 218359 B1 CS218359 B1 CS 218359B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- polymerization
- carried out
- phase
- polycaprolactam
- polymer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polyamides (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu výroby aniontového polykaprolaktamu s nízkým obsahem monomeru, zvýšenou stabilitou viskozity taveniny, která při vstřikování nepění. Způsob je zvlášť vhodný pro kontinuální výrobu granulátu a uskuteční se třístupňovým procesem, tj. předpolymerací, krystalizaci předpolymeru a jeho dopolymerací. Předpolymerace se provádí s výhodou při 220 stupních Celsia během 2 až 4 minut, krystalizace při 150 až 160 °C a dopolymerace 4 hodiny při 190 °CThe invention relates to a method for producing anionic polycaprolactam with a low monomer content, increased melt viscosity stability, which does not foam during injection molding. The method is particularly suitable for continuous granulate production and is carried out in a three-stage process, i.e. prepolymerization, crystallization of the prepolymer and its postpolymerization. Prepolymerization is preferably carried out at 220 degrees Celsius for 2 to 4 minutes, crystallization at 150 to 160 °C and postpolymerization for 4 hours at 190 °C
Description
Tento vynález se týká výroby aniontového polykaprolaktamu s nízkým obsahem monomeru a zvýšenou stabilitou polymeračního stupně roztaveného polymeru.The present invention relates to the production of an anionic polycaprolactam with a low monomer content and an increased stability of the polymerization stage of the molten polymer.
Po skončené polymeraci obsahuje každý polymerizát kaprolaktamu rovnovážné množství polymeru a výchozího monomeru. Toto složení je závislé na teplotě polymerace a činí napr. při 250 °C asi 89 % polymeru a 11% vodou extrahovatelných látek složených z monomeru a oligomerů (dále VEP). Směrem k nižším polymeračním teplotám je rovnováha posunuta více na stranu polymeru, takže např. při teplotě 200 °C stoupne obsah polymeru na 95%. Vysoký obsah VEP v polymerizátu má nepříznivý vliv na vlastnosti konečného výrobku z polykaprolaktamu. Na trhu je proto žádán polymerizát o minimálním obsahu VEP v množství do cca. 3 %. Takovémuto rovnovážnému obsahu polymeru a monomeru v polymerizátu odpovídá teplota kolem 170 °C. Při běžných koncentracích katalytického systému složeného např. z acylkaprolaktamu by musela být polymerační směs zahřívána příliš dlouho (více než 30 minut), přičemž polymer ztuhne a nelze je] tedy jednoduše transportovat. To je pro kontinuální výrobu nevýhodné, neboť reaktor by byl příliš složitý. Zkrácení polymerační doby lze sice docílit zvýšením koncentrace katalytických složek, avšak to má za následek snížení stability polymeračního stupně. Při adiabatickém způsobu aniontové polymerace kaprolaktamu lze sice oběma požadavkům na nízký obsah VEP vyhovět, avšak takový diskontinuální postup je proti kontinuální výrobě ekonomicky značně nevýhodný, nehledě k nutnosti namadného rozmělňování větších odlitků v investičně drahých zařízeních.After completion of the polymerization, each caprolactam polymerisate contains an equilibrium amount of polymer and starting monomer. This composition is dependent on the polymerization temperature and is, for example at about 250 ° C, about 89% of the polymer and 11% of the water-extractable substances composed of monomer and oligomers (hereinafter VEP). Towards lower polymerization temperatures, the equilibrium is shifted more to the polymer side, so that, for example, at 200 ° C the polymer content rises to 95%. The high VEP content of the polymerizate has an adverse effect on the properties of the final polycaprolactam product. Therefore, a polymer with a minimum VEP content of up to approx. 3%. A temperature of about 170 ° C corresponds to such an equilibrium content of polymer and monomer in the polymer. At conventional concentrations of a catalyst system composed of, for example, acylcaprolactam, the polymerization mixture would have to be heated for too long (more than 30 minutes), whereby the polymer solidified and could not be easily transported. This is disadvantageous for continuous production since the reactor would be too complex. While reducing the polymerization time can be achieved by increasing the concentration of the catalyst components, this results in a decrease in the stability of the polymerization stage. While the adiabatic process of anionic polymerization of caprolactam can satisfy both low VEP requirements, such a discontinuous process is economically disadvantageous to continuous production, despite the necessity of grinding larger castings in expensive investment facilities.
Proto byly hledány cesty, jak řešit problém přípravy polymeru se sníženým obsahem VEP. Tak např. podle čs, patentu č. 127 660 se polymeraee provádí při teplotě nad teplotou tání polymeru např. 250 °C i více a vzniklý rovnovážný monomer se odstraňuje vakuově. Nevýhodou tohoto postupu je to, že vyžaduje konstrukčně náročné prvky. Kromě toho jsou v regenerovaném kaprolaktamu obsaženy i nežádoucí cyklické oligomery a těkavé zplodiny z vedlejších reakcí; regenerovaný kaprolaktam se nedá bez čištění vrátit do polymeraee. Podle jiných způsobů, např. podle čs. patentu č. 113 971 a podobně podle britského patentu č. 944 307 lze obsah monomeru podstatně snížit, jestliže se polymeraee provede při teplotě nad nebo kolem teploty tání polymeru a pak dopolymeruje při nižší teplotě do rovnováhy.Therefore, ways have been sought to solve the problem of preparing a polymer with reduced VEP content. For example, according to U.S. Pat. No. 127,660, the polymerization is carried out at a temperature above the melting point of the polymer of e.g. The disadvantage of this procedure is that it requires structurally demanding elements. In addition, unwanted cyclic oligomers and volatile fumes from side reactions are contained in the recovered caprolactam; the recovered caprolactam cannot be returned to the polymer without purification. According to other methods, e.g. No. 113,971 and the like in British Patent No. 944,307, the monomer content can be substantially reduced when the polymerization is carried out at a temperature above or around the melting point of the polymer and then dopolymerizes at a lower temperature to equilibrium.
Vysoká teplota polymeraee nad teplotou tání polymeru přináší některé nevýhody. Při každé aniontové polymeraci probíhají totiž vedlejší reakce, které jsou pro polymeraci i konečný produkt nežádoucí. Jejich rozsah je ovlivňován druhem katalytických složek, jejich koncentrací a poměrem, a zejména též teplotou polymeraee. Vyšší teplotou se snižuje životnost katalyzátoru a možnost využití pro dopolymeraci nehledě k ovlivňování molekulové váhy.The high temperature of the polymer above the melting point of the polymer presents some disadvantages. Indeed, in each anionic polymerization, side reactions occur which are undesirable for the polymerization and the end product. Their extent is influenced by the type of catalyst components, their concentration and ratio, and in particular also by the polymer temperature. Higher temperatures reduce the life of the catalyst and the possibility of being used for dopolymerization apart from affecting the molecular weight.
Řadu těchto nevýhod odstraňuje způsob dle čsl. AO 177 763. Jeho nevýhodou však zůstává možnost pěnění způsobovaného vývojem plynů, které nastává při přetavování granulátu během zpracování na tvarovaný výrobek. Vzhledem k menší tolerantnosti vůči zpracovatelským teplotám může docházet i k jistému stupni depolymerace a změnám polymeračního stupně.A number of these disadvantages are eliminated by the method of Art. AO 177 763, however, still has the disadvantage of the possibility of foaming caused by the evolution of gases that occurs when the granulate is remelted during processing into a shaped article. Due to the lower tolerance to processing temperatures, some degree of depolymerization and polymerization degree changes may also occur.
Tyto nevýhody lze odstranit dle tohoto vynálezu tím, že se třífázová aniontová polymerace kaprolaktamu při použití známých iniciátorů a známých aktivátorů obecného složení I—VIThese disadvantages can be overcome according to the invention by the three-phase anionic polymerization of caprolactam using known initiators and known activators of general formulas I-VI.
RNCORNCO
I r-n—co I I CO-N-RI-n-co I I CO-N-R
R.R.
X χ R Ν'ίΊX χ R Ν'ίΊ
RR
IIIIII
Ψν col· rnhcon—coColν col · rnhcon — co
LI —Ιχ i i 1 ILI —Ιχ ii 1 I
R CO C CONHRR CO C CONHR
R*R *
IIII
IVIV
VI kdeVI where
R = aromatický zbytek obecného vzorceR = an aromatic radical of formula
R1 = R nebo alkyl s 1—4 atomy uhlíkuR 1 = R or alkyl of 1-4 carbon atoms
R2 = alkyl s 1—4 atomu uhlíku nebo atom vodíku n = celé číslo 3—11 x = celé číslo vyšší než 3 provede tak, že první fáze (předpolymerace) probíhá při teplotách 200—245 °C, s výhodou 220 °C po dobu nejvýše 10 minut, s výhodou 2—4 minut v přítomnosti 0,05— —0,3 %/mol iniciátoru a při poměru 4,2 až 8 aktivních skupin aktivátoru k iniciátoru, přičemž aktivátory obecných vzorců I, IV, V, VI obsahují vždy jednu, vzorce II dvě a vzorce III tři aktivní skupiny.R 2 = alkyl with 1-4 carbon atoms or hydrogen n = an integer from 3 to 11 x is an integer greater than 3 performed such that the first stage (prepolymerization) takes place at temperatures of 200-245 ° C, preferably 220 ° C for a maximum of 10 minutes, preferably 2-4 minutes in the presence of 0.05-0.3% / mol of initiator and at a ratio of 4.2 to 8 active groups of activator to initiator, wherein the activators of formulas I, IV, V, VI each contain one, formula II two and formula III three active groups.
Způsob podle tohoto vynálezu se vyznačuje řadou výhod oproti způsobu dle čs. A. O. 177 763 jako např. ve snížení pěnivosti při tepelném namáhání jak tomu bývá při přetavování při zpracování. Jinou významnou výhodou tohoto způsobu je zvýšení stability polymeračního stupně oproti způsobu dle čs. A. 0.177 763 a tím i stability viskosity taveniny. Proto je polykaprolaktam vyrobený způsobem dle tohoto vynálezu zvlášť vhodný pro zpracování vstřikováním a vytlačováním. Kromě toho je způsob dle tohoto vynálezu ekonomicky výhodný, neboť umožňuje výrobu i na velkokapacitních zařízeních s vysokým hodinovým výkonem. PříkladyThe method according to the invention is characterized by a number of advantages over the method according to U.S. Pat. A. O. 177 763, such as in the reduction of foaming under thermal stress, as is the case with remelting during processing. Another important advantage of this process is the increase in the stability of the polymerization stage over the process of US. A. 0.177 763 and hence melt viscosity stability. Therefore, polycaprolactam produced by the process of the present invention is particularly suitable for injection molding and extrusion processing. In addition, the process according to the invention is economically advantageous since it also enables production on high-capacity devices with high hourly output. Examples
Příklady 1 — 5Examples 1-5
V 11,3 g roztaveného 6-kaprolaktamu byl při teplotě 80—100 °C postupně rozpuštěn aktivátor (N-f enylkarbamoylkaprolaktam, resp. l,3,5-trifenyltriazin-2,4,6-trion) a iniciátor Synhydrid, tj. benzenový roztok di- (2-methoxyethoxy) dihydrohlinitanu sodného) a vzniklá polymerační směs byla naplněna do skleněných ampulek o vnitřním průměru 5 mm a po zatavení byly ampulky umístěny na zvolenou dobu do termostatů v nichž byla polymerační směs zpolymerována, vzniklý polymerizát byl vykrystalován při 150 °C a pak dopolymerován. Po skončených operacích byl stanoven vodou extrahovatelný podíl (VEP) a polymerační stupeň produktů. Koncentrace katalytických složek (v mol % aktivních skupin) a reakční teploty a časy jsou uvedeny v tabulce; FK značí N-f enylkarbamoylkaprolaktam, F l,3,5-trifenyltriazin-2,4,6-trion, s S značí Synhydrid.Activator (N-phenylcarbamoylcaprolactam and 1,3,5-triphenyltriazine-2,4,6-trione) and the initiator Synhydride, ie benzene solution, were gradually dissolved in 11.3 g of molten 6-caprolactam at 80-100 ° C. sodium di- (2-methoxyethoxy) dihydroaluminate) and the resulting polymerization mixture was filled into glass vials with an internal diameter of 5 mm and after sealing, the vials were placed in thermostats in which the polymerization mixture was polymerized for a selected period of time. and then doped. After the operations were completed, the water extractable fraction (VEP) and the polymerization degree of the products were determined. The concentrations of the catalyst components (in mol% active groups) and the reaction temperatures and times are given in the table; FK denotes N-phenylcarbamoylcaprolactam, F 1,3,5-triphenyltriazine-2,4,6-trione, with S denotes Synhydride.
Příklad Aktivátor3) druh mol % Iniciátor druh mol % Polymerace Dopolymerace VEP % číslo T. °C t. min. T. °C t. hod.Example Activator 3 ) kind mol% Initiator kind mol% Polymerization Dopolymerization VEP% T% min. T. ° C rt.
HaHCOlM co c\T c\T co co ψ a v1 rl o o o o o CT) CT) 00 CD CD H rl rl Η H co ie co co o o o o o rl CO rl rl rl 00 OO OO OO OO rl rl N W CO θ' θ' θ' θ' θ' co c/ό ω co c/oHaHCOlM co c \ T c \ T co co ψ a v 1 rl ooooo CT) CT) 00 CD CD H rl rl Η H what ie co ooooo rl CO rl rl rl 00 OO OO OO OO rl rl NW CO θ 'θ 'θ' θ 'θ' co c / ό ω co c / o
Os tx CD CO ío θ' θ' rH r? τ-ΓOs tx CD CO o 'θ' rH r? τ-Γ
Pri fa b fe rH (N CO 31IO aFor fa b fe rH (N CO 31IO a
tí ωtí ω
títí
CJ >l—t c > •fH M-i ^3C 1 H 2 H 3
Příklad 6Example 6
Postupem uvedeným pro příklady 1—5 byla připravena reakční směs z 11,3 g obsahující 27,8 mg l,3,5-trifenyltriazin-2,4,6-trionu, tj. 0,7 '% mol aktivních skupin, 0,1 mol proč. Synhydridu a 0,2 mol % acetanilidu. Tato směs pak· byla podrobena stejným operacím jako je uvedeno pro příklad 1. Získaný produkt obsahoval 2,8 % VEP a měl polymerační stupeň 173. Produkt uvedený v příkladu 1 (připravený za stejných podmínek ale bez acetanilidu) měl polymerační stupeň 249. Po přetavení 250 °C/5 min vykazoval produkt z příkladu 1 polymerační stupeň 252 a produkt z příkladu 6 měl po přetavení polymerační stupeň 176.A reaction mixture of 11.3 g containing 27.8 mg of 1,3,5-triphenyltriazine-2,4,6-trione, i.e. 0.7 mol% of active groups, was prepared as described in Examples 1-5. 1 mole why. Synhydride and 0.2 mol% acetanilide. This mixture was then subjected to the same operations as described for Example 1. The product obtained contained 2.8% VEP and had a polymerization degree of 173. The product of Example 1 (prepared under the same conditions but without acetanilide) had a polymerization degree of 249. After remelting 250 ° C / 5 min the product of Example 1 showed a degree of polymerization of 252 and the product of Example 6 had a degree of polymerization of 176 after remelting.
Příklad 7 “w&t;Example 7 “w &t;
V laboratorním zařízení znázorněném na schématu 1 byla provedena kontinuální polymerace, vytvarování struny krystalického polymerizátu a dopolymerace. V zásobníku 1 byl připraven roztok 3,808 g (tj. 32 mol aktivních skupin) l,3,5-trifenyltrlazin-2,4,6-trionu v 226 g roztaveného bezvodého 6-kaprolaktamu a vzniklý roztok byl temperován na 120 °C. V zásobníku 2 bylo ke 226 gramů bezvodého 6-kaprolaktamu při teplotě 80 °C přidáno 7 mmol Synhydridu ve formě 70% benzenového roztoku. Čerpadly 3 a 4 poháněnými společným náhonem byly čerpány roztoky ze zásobníku 1 a 2 do směšovače 5 a vzniklá směs byla vedena zubovým čerpadlem 6 (0,6 ml/obrátku) vyhřátým na 220 °C do reaktoru 7 udržovaného na 220 °C; celková doba zdržení v zubovém čerpadle a reaktoru se pohybovala v rozmezí 3—4 minut. Viskózní polymerizát vytékající tryskou o průměru 2 mm byl ochlazen na nerezovém nekonečném pásu 8 na průměrnou teplotu 150 °C, vzniklá struna krystalického polymerizátu byla stříhána na úseky dlouhé 5—8 cm a tyto byly ihned vedeny do dopolymerizátoru 9, kde byly v inertní atmosféře (suchý argon) udržovány 4 hodiny na 190 °C. Produkt obsahoval 2,9 % vodou extrahovatelných podílů a měl polymerační stupeň 270 (po přetavení při 250 °C/5 minut stoupl polymerační stupeň na 273).In the laboratory apparatus shown in Scheme 1, continuous polymerization, crystalline polymer strand formation, and dopolymerization were performed. In tray 1, a solution of 3.808 g (i.e. 32 mol active groups) of 1,3,5-triphenyltrlazine-2,4,6-trione in 226 g of molten anhydrous 6-caprolactam was prepared and the resulting solution was heated to 120 ° C. In container 2, 7 mmol of Synhydride as a 70% benzene solution was added to 226 grams of anhydrous 6-caprolactam at 80 ° C. Co-powered pumps 3 and 4 were pumped solutions from reservoirs 1 and 2 into mixer 5 and the resulting mixture was fed by gear pump 6 (0.6 ml / rev) heated to 220 ° C to reactor 7 maintained at 220 ° C; the total residence time in the gear pump and reactor was in the range of 3-4 minutes. The viscous polymerizate flowing through a 2 mm nozzle was cooled on a stainless steel continuous web 8 to an average temperature of 150 ° C, the resulting string of crystalline polymerizate was cut into sections of 5-8 cm and immediately fed to the dopolymerizer 9 where they were in an inert atmosphere ( dry argon) maintained at 190 ° C for 4 hours. The product contained 2.9% water extracts and had a polymerization degree of 270 (after remelting at 250 ° C / 5 minutes, the polymerization degree increased to 273).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS129481A CS218359B1 (en) | 1981-02-24 | 1981-02-24 | Process for the production of anionic polycaprolactam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS129481A CS218359B1 (en) | 1981-02-24 | 1981-02-24 | Process for the production of anionic polycaprolactam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS218359B1 true CS218359B1 (en) | 1983-02-25 |
Family
ID=5346956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS129481A CS218359B1 (en) | 1981-02-24 | 1981-02-24 | Process for the production of anionic polycaprolactam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS218359B1 (en) |
-
1981
- 1981-02-24 CS CS129481A patent/CS218359B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5608030A (en) | Process for the preparation of polyacetals | |
| DK167284B1 (en) | METHOD OF PREPARING POLYAMIDE POWDER | |
| US3250750A (en) | Anionic polymerization of lactams with pyridazines as activators | |
| US4355153A (en) | Process for the polymerization of formaldehyde | |
| US3033831A (en) | Activators for the polymerization of 2-pyrrolidone | |
| EP0999224A1 (en) | Process for the preparation of polyacetal copolymers | |
| EP0038473A1 (en) | Two-stage hydrolysis process for polymerization of nylon 6 | |
| US4204049A (en) | Hydrolytic polymerization of epsilon-caprolactam | |
| GB1457042A (en) | Preparation of nylon-6 as shaped articles of low oligomer content | |
| US3621001A (en) | Accelerating anionic polymerization of lactams | |
| AU3564600A (en) | Method for anionic polymerization of lactames | |
| CS218359B1 (en) | Process for the production of anionic polycaprolactam | |
| CA1155585A (en) | Manufacture of a block copolymer containing a polyetheramide and a polylactam | |
| US4105644A (en) | Anionic polymerization of caprolactam at a temperature below the melting point of polycaprolactam | |
| KR100600932B1 (en) | Method for Polymerizing ε-Caprolactam with Polyamide-6 | |
| US3567696A (en) | Storable polyamide-forming compositions and process for the production of polyamides | |
| US4792540A (en) | Alkali metal lactamate | |
| EP0188184A2 (en) | Promotion of epsilon-caprolactam polymerization | |
| US3840500A (en) | Process for the preparation of high molecular weight polyamides | |
| US3745152A (en) | Process for polymerizing lactams with trityl-4-n-trityl amino butyrate | |
| US3350364A (en) | Polymerization of lactams using an nu-acyl unsaturated heterocyclic compound as a promoter | |
| US3459709A (en) | Method of stabilizing polyoxymethylenes | |
| US3609124A (en) | Process for stabilizing polyoxymethylenes | |
| US4217442A (en) | Polymerization of 2-pyrrolidone with alkali metal pyrrolidonates and certain quaternary ammonium salts | |
| US3488325A (en) | Promoters for the anionic polymerization of lactams |