DE1055240B - Verfahren zur Herstellung von verzweigten Polymerisaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von verzweigten Polymerisaten

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DE1055240B
DE1055240B DEB46723A DEB0046723A DE1055240B DE 1055240 B DE1055240 B DE 1055240B DE B46723 A DEB46723 A DE B46723A DE B0046723 A DEB0046723 A DE B0046723A DE 1055240 B DE1055240 B DE 1055240B
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Germany
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radical
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polymer
compound
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DEB46723A
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Dr Bruno Vollmert
Dr Gotthilf Wenner
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F291/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to macromolecular compounds according to more than one of the groups C08F251/00 - C08F289/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/28Oxygen or compounds releasing free oxygen
    • C08F4/32Organic compounds
    • C08F4/36Per-compounds with more than one peroxy radical

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von. verzweigten Polymerisaten Es ist bekannt, verzweigte. Polymere (Pfropfpolymere) herzustellen, indem man zunächst. in einem schon vorgebildeten Tolymerisat in der Polynnerenkette im mehr oder weniger- dichter Folge Gruppen- einführt, die.-beim Erwärmen _ in Radikale zerfallen, -z. B. Peroxydgruppen. Dieses so modifizierte Polymere kann. dann in -dem -ihm entsprechenden: oder einem . anderen :1Vlonomeren gelöst werden, und die.-Pfropfpolymerisation:wird.dann: durch Zerfall; der in das Polymere eingebauten radikalbildenden Gruppe .ausgelöst-. -Bei .diesem Verfahren müssen:-die radikalbildenden-Gruppen - jedoch .in der. Regel:- in -das Polymere durch: chemische Umsetzung der hochviskoBen Lösungen -des:Polymerexn eingeführt werden.- Das Lösungsmittel muß später wieder entfernt werden. -Es-wurde nun gefunden, daß man- vernetzte und/oder verzweigte -Polymerisate- (Pfropfpolymerisate) -auf, einfachere Weise herstellen kann, wenn. man eine -polymeri= sierbare Verbindung. (I) mit -einer Verbindung (11) 1- -die polymerisierbare und in Radikale aufspaltbare --Gruppen enthält, mischpolymerisiert--und die radikalbildenden Gruppen aufspaltet: Man kann z. B. so verfahren, -daß man die Mischpolymerisation. unter Bedingungen ,durchführt, -bei; der die radikalbildenden Gruppen -aufspalten, Es ist aber auch möglich :und unter :Umständen zweckmäßig, - zunächst solche Polymerisationsbedingungen zu - wählen, bei der die. radikalbildenden Gruppen in der Verbindung (II) erhalten bleiben und das gebildete primäre Mischpolymerisat,. das radikalbildende-Gruppen-enthält, anschließend mit der gleichen oder einer anderen polymerisierbaren Verbindung unter Aufspaltung der radikalbildenden Gruppen zu mischpolymerisieren.-Ungesättigte, bei Belichten oder Erwärmen leicht rädi:-kalbildende Gruppen enthaltende ungesättigte Verbindungen sind z. B. Derivate der Acrylsäure, des Styrols und der Fumarsäure. Dabei ist es- zweckmäßig, in Styrol und Acrylsäure wegen der großen Polymerisationsneigung dieser Monomeren nur solche -radikalbildende Gruppen einzuführen, die erst bei hoher Temperatur,: z. B. über 100°C, zerfallen. In Malein- bzw. Fumarsäure oder deren funktionelle Derivate, wie in Vinyläther, Isobutylen und a-Methylstyrol, lassen- -sich ohne Schwierigkeiten auch solche Gruppen einführen, die schon bei niedriger Temperatur in Radikale aufspalten, z. B. Azogruppen, weil diese Verbindungen für sich allein unter dem Einfluß von Radikalen nicht polymerisieren. Radikalbildende Gruppen enthaltende ungesättigte- Stoffe; die für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet sind, sind beispielsweise Verbindungen der Formeln- - . Solche und andere Peroxyd- oder Azogruppen enthaltende polymerisierbare Verbindungen lassen sich leicht in bekannter Weise mit anderen polymerisierbaren ungesättigten Verbindungen, z. B. Fumarsäureestern oder Allylester u. dgl. mit Vinyläthern, . Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Vinylestern, Vinylchlorid, Acrylsäurenitril, Acrylsäureamid, Vinylcarbazol, Isobutylen, Styrol, a-Methylstyrol, Butadien, Isopren, mischpolymerisieren. Erfolgt die Mischpolymerisation der polymerisierbaren Verbindung mit der polymerisierbare und radikalbildende Gruppen enthaltenden Verbindung unter Bedingungen, bei der die radikalbildenden Gruppen aufspalten, so erhält man einfache vernetzte bzw. verzweigte Polymerisate. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Mischpolymerisation unter Bedingungen vorzunehmen, bei denen die radikalbildenden Gruppen zunächst erhalten bleiben. Dies läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen. Man kann z. B. einen eine tertiäre Hydroperoxydgruppe enthaltenden Acrylsäureester in Mischung mit anderen Vinylverbindungen mit Hilfe von Azodiisobuttersäurenitril und/oder ultravioletten Strahlen bei niedriger Temperatur, z. B. bei 20 bis 60°C, polymerisieren. Man kann aber auch die radikalbildende Gruppen enthaltenden Monomeren mit geeigneten anderen polymerisierbaren Verbindungen, z. B. Vinylverbindungen, mit Hilfe von Initiatoren, die nach einem anderen als dem Radikalkettenmechanismus die Polymerisation bewirken, mischpolymerisieren. Derartige Polymerisationsanreger sind z. B. Friedel-Craftssche Katalysatoren, wie Borfluorid, Aluminiumchlorid und Zinntetrachlorid, Katalysatorkombinationen aus metallorganischen Verbindungen und Titantetrachlorid oder Titantrichlorid oder Arylnatrium-und Aryl- oder Alkyllithium-Komplexverbindungen (Scott-Katalysatoren). Vinyläther, a-Methylstyrol oder Isobutylen. können z. B. mit tertiären Peroxydgruppen oder Azogruppen enthaltenden Fumarsäureestern oder Vinyläthern mit Hilfe von Borfluorid bei - 80 bis -f- 20°C mischpolymerisiert werden, ohne daß dabei die radikalbildenden Gruppen aufspalten.
  • So hergestellte Mischpolymerisate enthalten Gruppen, die beim Erwärmen oder beim Belichten mit ultraviolettem Licht Radikale bilden und dadurch eine Polymerisation auslösen können. Der Abstand bzw. die Konzertration dieser Gruppen längs der Polymerenkette kann willkürlich variiert werden, indem man die Konzentration der Monomeren, die die radikalbildende Gruppe tragen, bei der Mischpolymerisation entsprechend wählt.
  • Im allgemeinen verwendet man zur Herstellung des primären Mischpolymerisates 0,01 bis 45 °/o, vorzugsweise aber 0,1 bis 30 %, von radikalgruppenhaltigen polymerisierbaren Verbindungen, bezogen auf die Gesamtmenge der primären Mischpolymerisate.
  • Zur Herstellung von verzweigten Polymeren (Pfropfpolymeren) werden die die radikalbildenden Gruppen enthaltenden Mischpolymerisate mit einer oder mehreren ungesättigten Verbindungen, die nach dem Radikalkettenmechanismus polymerisiert werden können, gemischt und Bedingungen unterworfen, bei denen die radikalbildenden Gruppen in Radikale aufgespalten werden. Bekanntermaßen wird eine solche Aufspaltung z. B. durch Erwärmen auf höhere Temperatur, z. B. 30 bis 150°C, oder die z. B. bei Anwesenheit von Azogruppen, durch Einwirkung ultravioletter Strahlen bewirkt. Dabei werden auf das primäre Mischpolymerisat Seitenketten aufgepfropft.
  • Man kann die primären Mischpolymerisate mit den aufzupfropfenden Monomeren auf verschiedene Weise vermischen. Beispielsweise können die Komponenten- als Emulsionen vermischt werden, oder man löst oder quillt die primären Mischpolymerisate in dem für die Bildung der Seitenketten vorgesehenen Monomeren mit oder ohne Zusatz eines indifferenten Lösungsmittels.
  • Geeignete Monomere, die auf die primären Mischpolymerisate aufgepfropft werden können, sind beispielsweise Styrol, Methacrylsäuremethylester, Vinylacetat, Vinylchlorid, Acrylsäureester, N-Vinylpyrrolidon, Mischungen dieser Vinylverbindungen untereinander oder mit Acrylsäurenitril, N-Vinylcarbazol, Fumarsäureestern oder Butadien. Diese Verbindungen können auch zur Herstellung des primären Mischpolymerisates mitverwendet werden.
  • Die Mischungsverhältnisse der primären Mischpolymerisate mit den aufzupfropfenden Monomeren können in weiten Grenzen schwanken. Man kann dadurch die Eigenschaften der hergestellten verzweigten Polymeren in gewünschter Weise abwandeln. Auch der Charakter der beiden polymeren Komponenten, der Primärketten und der Seitenketten, läßt sich beliebig wählen. Die Länge der Seitenketten läßt sich durch die Konzentration der Radikale bildenden. Gruppen im Primärpolymerisat sowie durch die Konzentration des Primärpolymerisates in der Mischung mit der monomeren polymerisierbaren Verbindung ebenfalls in weiten Grenzen variieren.
  • Die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
  • Beispiel 1 1000 Teile Acrylsäuremethylester, 20 Teile Fumarylperoxyd, 2000 Teile Wasser, 5 Teile eines C12 C14 Alkylsulfonats werden nach Zusatz von 1,5 Teilen Kaliumpersulfat 12 Stunden bei 40°C polymerisiert. 1000 Teile der so hergestellten Polymerendispersion werden mit 330 Teilen Styrol, 660 Teilen Wasser und 1 Teil Dodecylmercaptan gemischt und auf 80°C erhitzt. Infolge Zersetzung der in der Polyacrylsäuremethylesterkette eingebauten Fumarylperoxydgruppen wird das Styrol polymerisiert. Die Polymerisation ist nach 6 Stunden so weit beendet, daß das durch Eindampfen der Dispersion gewonnene Pfropfpolymerisat nur noch 2 °% monomere Anteile enthält. Man erhält ein Mischpolymerisat, das sich durch Pressen oder im Spritzgußverfahren zu Formkörpern weiterverarbeiten läßt und sich durch gute mechanische Eigenschaften auszeichnet.
  • Beispiel 2 1500 Teile einer gemäß Beispiel l hergestellten Polyacrylsäuremethylester - Fumarylperoxyd - Dispersion werden mit 5°/oiger Kochsalzlösung und Methanol gefällt. Das Polymere wird mit Wasser so lange ausgewaschen, bis keine Chlorionen mehr nachzuweisen sind. Anschließend wird noch dreimal mit Methanol ausgewaschen. Das flockige, klebrige Polymerisat wird im Vakuum bei 30°C getrocknet und in 600 Teilen Styrol gequollen. Die hochviskose Mischung wird mehrmals evakuiert und in Stickstoffatmosphäre 48 Stunden bei 80°C polymerisiert. Man erhält ein Polymerisat mit ähnlichen Eigenschaften wie im Beispiel 1.
  • Beispiel 3 985 Teile Vinylisobutyläther und 15 Teile des Azodiisobuttersäureesters des Glykolmonovinyläthers mit der folgenden Strukturformel werden in flüssigem Propan. durch Zugabe von 0,5 Teilen Borfluorid (gelöst in flüssigem Propan) polymerisiert. Das schwammige, weiße Polymerisat wird mit einer Wasser-Methanol-Mischung bis zur neutralen Reaktion gewaschen und im Vakuum bei 30°C getrocknet.
  • 200 Teile des so hergestellten unlöslichen Mischpolymerisats werden in 800 Teilen Methacrylsäuremethylester vermischt. Die Mischung wird zwischen ringsum abgedichteten verchromten Metallplatten mit einem Plattenabstand von 8 mm unter Stickstoff bei 60°C im Wasserbad erhitzt. Die dabei stattfindende Polymerisation wird durch die im Vinylisobutyläthermischpolymerisat eingebaute Azoverbindung eingeleitet.
  • 50 Teile des so hergestellten Azogruppen enthaltenden Mischpolymerisates werden mit 50 Teilen Acrylsäurenitril vermischt und 36 Stunden unter Stickstoffatmosphäre auf 50°C erwärmt, wobei sich ein Pfropfpolymerisat von Polyacrylsäurenitril auf Polyisobutylvinyläther bildet.
  • Weitere 50 Teile des Azogruppen enthaltenden Isobutylvinyläthermischpolymerisates werden in einem Druckrührgefäß mit 50 Teilen Vinylchlorid gemischt und unter sorgfältigem Sauerstoffausschluß 48 Stunden auf 40°C erwärmt. Dabei bildet sich ein Pfropfpolymerisat von Vinylchlorid auf Polyisobutylvinyläther, das zu sehr zähen Weichfolien verarbeitet werden kann.
  • In gleicher Weise lassen sich Pfropfpolymerisate aus Polyisobutylvinyläther und anderen Monomeren, z. B. Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern oder Styrol, herstellen.
  • Die erhaltenen Polymerisate zeichnen sich durch große Zähigkeit aus und können zur Herstellung von. Platten, Filmen und Folien verwendet werden.
  • Beispiel 4 970 Teile Isobutylen und 30 Teile der folgenden Verbindung, hergestellt nach Thiele und Heuser (Liebigs Annalen der Chemie, 290, S. 1 [1896]) aus Mesityloxyd, Hydrazin und Blausäure und anschließender Oxydation der Hydrazoverbindung zur Azoverbindung, werden in flüssigem Äthylen durch Zugabe von 1 Teil Borfluorid (gelöst in, flüssigem Äthylen) polymerisiert. Das flockige Mischpolymerisat wird mit einer Wasser-Methanol-Mischung bis zur neutralen Reaktion gewaschen und im Vakuum bei 30°C getrocknet.
  • 18 Teile des so hergestellten Azogruppen enthaltenden Mischpolymerisats werden mit 82 Teilen Styrol und 50 Teilen Toluol vermischt und 48 Stunden unter Stickstoffatmosphäre auf 70°C erhitzt. Die Polymerisatlösung wird im Vakuumtrockenschrank bei 140°C vom Lösungsmittel befreit. Man erhält ein Polystyrol-Polyisobutylen-Pfropfpolymerisat, das sich durch besonders gute mechanische Eigenschaften auszeichnet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von verzweigten, und/oder vernetzten Polymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine polymerisierbare Verbindung (I) mit einer Verbindung (II), die polymerisierbare und in Radikale aufspaltbare Gruppen enthält, unter Bedingungen mischpolymerisiert, bei denen die radikalbildenden Gruppen aufspalten, oder, daß man die Mischpolymerisation unter Erhaltung der radikalbildenden Gruppen der Verbindung (II) durchführt und dann das gebildete Mischpolymerisat mit einer nach dem Radikalkettenmechanismus polymerisierbaren Verbindung unter Aufspaltung der radikalbildenden Gruppen mischpolymerisiert.
DEB46723A 1957-11-09 1957-11-09 Verfahren zur Herstellung von verzweigten Polymerisaten Pending DE1055240B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4205144A (en) 1977-11-05 1980-05-27 Basf Aktiengesellschaft Preparation of graft copolymers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4205144A (en) 1977-11-05 1980-05-27 Basf Aktiengesellschaft Preparation of graft copolymers

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