DE1203963B - Verfahren zur Herstellung von Polyaethern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyaethern

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DE1203963B
DE1203963B DEF43590A DEF0043590A DE1203963B DE 1203963 B DE1203963 B DE 1203963B DE F43590 A DEF43590 A DE F43590A DE F0043590 A DEF0043590 A DE F0043590A DE 1203963 B DE1203963 B DE 1203963B
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Germany
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polyethers
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epoxides
siloxy
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DEF43590A
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English (en)
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Dipl-Chem Dr Siegfried Noetzel
Dipl-Chem Dr Ludwig Brinkmann
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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    • 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
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/50Polyethers having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/5096Polyethers having heteroatoms other than oxygen containing silicon
    • 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
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Polyäthern Es ist bekannt, daß man Polyäther durch Polymerisation von Epoxyden in Gegenwart kationisch oder anionisch wirksamer Katalysatoren darstellen kann.
  • Es war jedoch bisher nicht möglich, Polyäther mit funktionellen reaktiven Gruppen, beispielsweise mit statistisch über das Makromolekül verteilten Hydroxylgruppen herzustellen, da die entsprechenden Ausgangsverbindungen in Wechselwirkung mit den geeigneten Katalysatoren treten und damit eine Polymerisation inhibieren können.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyäthern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Epoxyde, die Trialkyl-siloxy-oder Triaryl-siloxy-Gruppen enthalten, gegebenenfalls zusammen mit anderen Epoxyden, in Gegenwart anionisch wirksamer Katalysatoren polymerisiert und anschließend in den erhaltenen hochmolekularen Polyäthern die Trialkyl- oder Triarylsiloxygruppen durch hydrolytische Spaltung nach an sich bekannten Me-. thoden in Hydroxylgruppen überführt.
  • Man erhält dabei Produkte, bei denen Hydroxylgruppen statistisch über das Makromolekül verteilt sind.
  • Als Epoxyde mit Trialkyl-siloxy- oder Triaryl-siloxygruppen sind beispielsweise folgende Ausgangsverbindungen geeignet: Trimethylglycidyloxysilan, Triäthylglycidyloxysilan, Diäthyl-(1-chloräthyl)-glycidyloxysilan und höhere aliphatische Trialkylglycidyloxysilane sowie Triarylglycidyloxysilane, z. B. Triphenylglycidyloxysilan und Tribenzylglycidlyoxysilan.
  • Als mischpolymerisierbare Epoxyde kommen beispielsweise in Betracht: gesättigte Alkylenoxyd z. B. Äthylenoxyd, Propylenoxyd, 1,2- und 2,3-Butylenoxyd, Isobutylenoxyd, 1,2-Epoxy-2-methyl-butan, 2-Methyl-2,3-epoxybutan, 2,3-Dimethyl-2,3-epoxybutan, 2,3-Dimethyl-1,2-epoxyhexan, 1,2-Epoxyoctan, substituierte Alkylenoxyde z. B. Epichlorhydrin, Epibromhydrin, Metallylchloridepoxyd, Dichlorisobutylenepoxyd, 1,2-Dichlor-3,4-epoxybutan, 1-Chlor-3,4-epoxybutan, 1-Chlor-4,5 - epoxypentan, 1,1 - Dichlor - 2,3 - epoxypropan, 1,1,1 - Trichlor-2,3 - 2,3 - epoxypropan, 1,1,1 -Trichlor-3,4-epoxybutan, Styroloxyd, oc-Methyl-styroloxyd, cycloaliphatische Epoxyde, z. B. Cyclopentenoxyd, Cyclohexenoxyd, Cycloheptenoxyd, Cyclooctenoxyd, Epoxyäther, z. B. Methylglycidyläther, Isobutylglycidäther, tert. Butylglycidyläther, n-Hexylglycidyläther, n-Octylglycidyläther, Phenylglycidyläther, Chlor-, Nitro- und Alkyl-phenylglycidyläther und ungesättigte Alkylenoxyde, z. B. Butadien-monoepoxyd, Isoprenmonoepoxyd, 1,2-Epoxypenten-(4), 1,2-Epoxyhexen-(5), Allylglycidyläther, o-Allylphenylglycidyläther, Vinylcyclohexenmonoepoxyd, Cyclooctadienmonoepoxyd, Cyclooctatetraenmonoepoxyd, Cyclododecatrien-monoepoxyd.
  • Diese Epoxyde können einzeln oder im Gemisch bei der erfindungsgemäßen Copolymerisation eingesetzt werden.
  • Nach dem neuen Verfahren kann die Copolymerisation sowohl in Substanz als auch in Dispersion oder nach dem Lösungspolymerisationsverfahren durchgeführt werden. Je nach Wahl der Mengenverhältnisse und Ausgangsverbindungen erhält man zähe oder gummielastische Polyäther. Die Copolymerisation wird in Gegenwart anionisch wirksamer Katalysatoren durchgeführt. Als solche seien beispielsweise genannt: Alkalimetalle, Alkalihihydroxyde, Oxyde und Oxydhydrate der Elemente der II. und III. Gruppe des Periodensystems, z. B. Al, Zn, Mg, Ca u. a., deren Kohlenwasserstoffverbindungen, Alkoholate, halogenhaltige Derivate, Hydride und Komplexverbindungen mit Amiden und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen, Metallchelate, Carbonate, Sulfate und fettsaure Salze, ferner Verbindungen der Metalle der VII. und VIII. Gruppen des Periodensystems, wie Hydroxyde, halogenhaltige Derivate, Sulfate oder organische Derivate, wie Alkoxyde und Aryloxyde.
  • Als besonders geeignet erweisen sich metallorganische Verbindungen des Aluminiums und Zinks, die auch mit Dialkyläthern, mit Chelatisierungsmitteln, z. B. 1,3-Diketonen sowie mit Alkoholen und Wasser umgesetzt sein können. Von den aluminiumorganischen Verbindungen sind besonders hervorzuheben Aluminium-trialkyle, Dialkyl-aluminium-monohydride, Dialkyl-aluminium-monoalkoxide und Monoalkylaluminium-dialkoxide.
  • Für die Lösungspolymerisation eignen sich beispielsweise folgende Lösungsmittel: Aromatische Verbindungen, wie Benzol, Toluol, Isopropylbenzol, Chlorbenzol, aliphatische Verbindungen, wie Butan, Hexan, Heptan und von Sauerstoff, Schwefel und ungesättigten Verbindungen befreite Mineralölfraktionen, cycloaliphatische Verbindungen, wie Cyclohexan und Methylcyclohexan, chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Dialkyläther, wie Diäthyläther, Dibutyläther und a,B-Dimethoxyäthan, und cyclische Äther, wie Tetrahydrofuran. Das Verfahren kann kontinuierlich und diskontinuierlich gestaltet werden.
  • Die Polymerisation kann in einem weiten Temperaturbereich beispielsweise von -90 bis 120"C, vorzugsweise im Bereich 0 bis 100°C, durchgeführt werden.
  • Zur Aufarbeitung von Lösungsmittelpolymerisaten werden diese vorteilhafterweise einer Wasserdampfdestillation unterworfen, die hierbei ausfallenden Polymerisate isoliert, gewaschen und getrocknet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die trialkyl-siloxygruppen- oder triaryl-siloxygruppenhaltigen Polyäther durch Zusatz von Mineralsäuren oder organischen Säuren im Verlauf der Aufarbeitung direkt hydrolytisch zu spalten, wobei Polyäther mit Hydroxylgruppen resultieren.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten hydroxylgruppenhaltigen Polyäther können für zahlreiche weitere Umsetzungen, z. B. mit Isocyanaten oder verkappten Isocyanaten, verwendet werden. Sie lassen sich leicht mit polyfunktionellen Verbindungen, die mit Hydroxylgruppen reagieren, z. B. mit Diisocyanaten oder mit Isocyanaten, die mehr als zwei Isocyanatgruppen enthalten, in vernetzte unlösliche Produkte, z. B. in Formkörper oder Filme überführen.
  • Beispiel 1 Zu 200 ml trockenem Heptan werden unter Stickstoff 13 ml einer Heptan-Diäthyläther-Mischung (Volumenverhältnis 1:1), die 12,5 Gewichtsprozent Altriäthyl enthält, als Katalysator hinzugefügt. Die Katalysatorlösung enthält außerdem pro Mol Al-triäthyl je 0,5 Mol Acetylaceton und Wasser. Dann wird auf 50"C erwärmt und ein Gemisch aus 20 g Propylenoxyd und 5 g Trimethylglycidyloxysilan, eine Verbindung der Formel während 15 Minuten unter Rühren zugegeben. Nach einer Polymerisationszeit von 5 Stunden werden 20ml Methanol zum Abbruch der Polymerisation hinzugefügt. Das feste elastische Polymerisat wird durch Wasserdampfdestillation isoliert und bei 50"C im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute beträgt 88 0/, der Theorie. Die reduzierte Viskosität einer 0,10/0eigen benzolischen Lösung ist 12,1 bei 25" C. Das Polymerisat wird durch einstündiges Kochen unter Rückfluß in benzolischer Lösung mit methanolischer Salzsäure zu einem hydroxylgruppenhaltigen Polyäther verseift, dessen reduzierte Viskosität 5,3 (in 0,10/0iger benzolischer Lösung bei 25"C) beträgt.
  • Beispiel 2 Zu 200 ml Heptan gibt man 15 ml des im Beispiel 1 genannten Katalysators, erwärmt auf eine Temperatur von 50"C, worauf ein flüssiges Gemisch aus 17,5 g Propylenoxyd und 7,5 g Trimethylglycidyloxysilan während 15 Minuten zugesetzt wird. Nach 5stündiger Polymerisation bei 50"C werden zum Abbruch der Polymerisation 20 ml Methanol zugefügt, und das entstandene feste, elastische Polymerisat wird durch Wasserdampfdestillation in einer Ausbeute von 84°/o isoliert. Die reduzierte Viskosität in Benzol bei 25"C in 0,1°/Oiger Lösung beträgt 13,4. Nach einstündigem Kochen einer 20/0eigen benzolischen Polymerlösung unter Rückfluß mit methanolischer Salzsäure erhält man ein hydroxylgruppenhaltiges Polymerisat mit einer reduzierten Viskosität von 4,1 bei 25"C.
  • Beispiel 3 10 g Trimethylglycidyloxysilan liefern mit 5 ml des im Beispiel 1 genannten Katalysators in 50 ml Heptan nach einer Polymerisationszeit von 2 Stunden bei 50"C und anschließender Wasserdampfdestillation 7;5 g eines zähen Polymerisats mit einer reduzierten Viskosität von 4,9 in 0,10/0iger benzolischer Lösung.
  • Durch Erhitzen des Polymerisats in Dioxan mit wäßriger Oxalsäure auf 100"C bildet sich ein hydroxylgruppenhaltiges Polymerisat mit einer reduzierten Viskosität von 1,6 bestimmt in 0,10/0iger benzolischer Lösung bei 25"C.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Polyäthern, dadurch gekennzeichnet, daß man Epoxyde, die Trialkyl-siloxy- oder Triaryl-siloxy-Gruppen enthalten, gegebenenfalls zusammen mit anderen Epoxyden, in Gegenwart anionisch wirksamer Katalysatoren polymerisiert und anschließend in den erhaltenen hochmolekularen Polyäthern die Trialkyl- oder Triarylsiloxygruppen durch hydrolytische Spaltung nach an sich bekannten Methoden in Hydroxylgruppen überführt.
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