DE1251024B - Process for the production of copolymers of tnoxane - Google Patents

Process for the production of copolymers of tnoxane

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DE1251024B
DE1251024B DENDAT1251024D DE1251024DA DE1251024B DE 1251024 B DE1251024 B DE 1251024B DE NDAT1251024 D DENDAT1251024 D DE NDAT1251024D DE 1251024D A DE1251024D A DE 1251024DA DE 1251024 B DE1251024 B DE 1251024B
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Pamesville Ohio Irving Rosen (V St A)
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

C08gC08g

COÖoCOÖo

Deutsche Kl.: 39 c -19German class: 39 c -19

Nummer: 1 251 024Number: 1 251 024

Aktenzeichen: D 46564IV d/39 cFile number: D 46564IV d / 39 c

Anmeldetag: 19. Februar 1965 Filing date: February 19, 1965

Auslegetag: 28. September 1967Opening day: September 28, 1967

Aus der französischen Patentschrift 1 322 375 ist es bekannt, aus Formaldehyd oder seinen niedrigen Oligomeren — unter anderem auch Trioxan — und einer einfach oder mehrfach äthylenisch ungesättigten Verbindung unter dem Einfluß eines Katalysators Copolymerisate herzustellen, die sich durch eine den entsprechenden Homopolymerisaten überlegene Wärmestabilität auszeichnen. Die erfindungsgemäß erhältlichen Produkte sind, wie noch gezeigt werden wird, diesen bekannten Copolymerisaten in bezug auf Wärmestabilität wesentlich überlegen.From French patent 1,322,375 it is known from formaldehyde or its low Oligomers - including trioxane - and a mono- or poly-ethylenically unsaturated one Compound under the influence of a catalyst to produce copolymers, which are through a the corresponding homopolymers are characterized by superior thermal stability. The obtainable according to the invention As will be shown, products are these known copolymers with respect to Much superior to thermal stability.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Copolymerisaten des Trioxans durch Polymerisieren von 90 bis 99,9 Molprozent Trioxan mit 0,10 bis 10 Molprozent eines ungesättigten Kohlenwasserstoffes unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen in Gegenwart von Polymerisationskatalysatoren bei Temperaturen von 30 bis 1000C, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als ungesättigte Kohlenwasserstoffe Verbindungen der Formel Verfahren zur Herstellung von Copolymerisaten
des Trioxans
The invention relates to a process for the preparation of copolymers of trioxane by polymerizing 90 to 99.9 mol percent trioxane with 0.10 to 10 mol percent of an unsaturated hydrocarbon under essentially anhydrous conditions in the presence of polymerization catalysts at temperatures from 30 to 100 ° C. which is characterized in that the unsaturated hydrocarbons used are compounds of the formula Process for the preparation of copolymers
of trioxane

Anmelder:Applicant:

Diamond Alkali Company,Diamond Alkali Company,

Cleveland, Ohio (V. St. A.)Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 90, Schweigerstr. 2
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse
and Dr. E. v. Pechmann, patent attorneys,
Munich 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Irving Rosen, Painesville, Ohio (V. St. A.)Irving Rosen, Painesville, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 20. Februar 1964 (346 099)V. St. v. America February 20, 1964 (346 099)

CHR7 CHR 7

verwendet, in der R1 bis R7 Wasserstoffatome oder nicht mehr als ein R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten.used in which R 1 to R 7 are hydrogen atoms or not more than one R is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms.

Unter den erfindungsgemäß verwendeten substituierten Norbornadienderivaten sind solche bevorzugt, d>e in der 2- oder der 4-Stellung des Norbornadienringes ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen tragen, z. B. das 2-Methylnorbornadien oder das 4-Methylnorbomadien. Vorzugsweise verwendet man beim erfindungsgemäßen Verfahren allerdings das unsubstituierte Norbornadien, das leicht verfügbar ist.Among the substituted norbornadiene derivatives used according to the invention, preference is given to those d> e in the 2- or 4-position of the norbornadiene ring carry an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms, e.g. B. 2-methylnorbomadiene or 4-methylnorbomadiene. However, preference is given to using the unsubstituted in the process according to the invention Norbornadiene, which is readily available.

Die erfindtn^sgemäß erhältlichen Copolymerisate sind feste Stoffe von mittlerem bis hohem Molekulargewicht, die von sich aus eine hochgradige Wärmestabilität aufweisen und bei Temperaturen von 2000C und darüber keinen wesentlichen Gewichtsverlust durch Zersetzung erleiden, im Gegensatz zu den auf ähnliche Weise hergestellten und stabilisierten Polyoxy methylenen, bei denen beim Erwärmen bald eine deutliche oder sogar vollständige Zersetzung eintritt, was ihre Verwendung stark einschränkt.The copolymers obtainable according to the invention are solid substances of medium to high molecular weight which inherently have a high degree of thermal stability and do not suffer any significant weight loss due to decomposition at temperatures of 200 ° C. and above, in contrast to the polyoxy prepared and stabilized in a similar manner methylenes, which, when heated, soon undergo significant or even complete decomposition, which severely limits their use.

Unter »Wärmestabilität« oder »thermischer Stabilität« der Copolymerisate, hergestellt nach der Erfindung, ist der Wert zu verstehen, der die konstante Geschwindigkeit angibt, mit welcher diese Copolymerisate bei höherer Temperatur zersetzt werden; man wählt dabei eine Temperatur, bei welcher die Zersetzung leicht und genau gemessen werden kann. Dieser Wert, d. h. die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante bei thermischer Zersetzung, wird nach bekannten Methoden zur thermogravimetrischen Analyse gemessen. Bei Durchführung des Versuches wird das Copolymerisat auf 2400C gehalten, und der Zersetzungsgrad, gemessen als Gewichtsverlust, sowie die Versuchszeit in Minuten werden automatisch aufgezeichnet. Die Zersetzungsgeschwindigkeit des Copolymerisates erhält man dann, indem man den Logarithmus der Anzahl Gewichtsprozent des zurückbleibenden unzersetzten Copolymerisates als Ordinate gegen die Aufenthaltszeit im Ofen aufträgt. Die auf diese Weise erhaltene Kurve zeigt, daß sich das Copolymerisat nach zunächst sehr rasch verlaufender Zersetzung während der Hauptzeit des Versuches viel langsamer und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zersetzt, was für die stabile Natur des Copolymerisates charakteristisch ist. Die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für die thermische Zersetzung des Copolymerisates, hergestellt nach der Erfindung, wird an Hand des letzterwähnten Teiles der Zersetzungskurve festgestellt und in Gewichtsprozent je Minute ausgedrückt. Die Copolymerisate, hergestellt nach der Erfindung, zeigen im allgemeinen bei der thermischen Zersetzung bei 240° C eine Reaktionsgeschwindigkeitskonstante von höchstens 0,6 Gewichtsprozent je"Heat stability" or "thermal stability" of the copolymers prepared according to the invention is to be understood as the value which indicates the constant rate at which these copolymers are decomposed at a higher temperature; a temperature is chosen at which the decomposition can be measured easily and precisely. This value, ie the reaction rate constant in the case of thermal decomposition, is measured according to known methods for thermogravimetric analysis. When the experiment is carried out, the copolymer is kept at 240 ° C. and the degree of decomposition, measured as weight loss, and the experiment time in minutes are recorded automatically. The rate of decomposition of the copolymer is then obtained by plotting the logarithm of the number of percent by weight of the remaining undecomposed copolymer as the ordinate against the time in the oven. The curve obtained in this way shows that the copolymer, after initially decomposing very rapidly, decomposes much more slowly and at a constant rate during the main period of the experiment, which is characteristic of the stable nature of the copolymer. The reaction rate constant for the thermal decomposition of the copolymer prepared according to the invention is determined on the basis of the last-mentioned part of the decomposition curve and expressed in percent by weight per minute. The copolymers prepared according to the invention generally show, on thermal decomposition at 240 ° C., a reaction rate constant of at most 0.6 percent by weight each

709 649/437709 649/437

Minute, vorzugsweise von 0,4 Gewichtsprozent je Minute oder weniger.Minute, preferably 0.4 percent by weight per minute or less.

Betrachtet man den Copolymerisationsvorgang rein theoretisch, so scheint es, daß das Norbornadiencomonomeren in die wachsende Kette in erster Linie über die Kohlenstoffatome der 3- und 5-Stellung am Norbornadienmonomermolekül eintritt (s. Formel 1 oben). Gleichlaufend mit dieser Additionsreaktion wird auf Grund einer neu entstehenden Bindung zwischen den Ringkohlenstoffatomen 2 und 6 die Ringstruktur zur Nortricyclenkonfiguration umgelagert. Die auf diese Weise entstehende Copolymersatkette kann somit zwischen den einzelnen Oxymethylengruppen jeweils wiederkehrende Nortricycleneinheiten der folgenden Struktur enthalten:If the copolymerization process is considered purely theoretically, it appears that the norbornadiene comonomer in the growing chain primarily via the carbon atoms in the 3- and 5-positions on the Norbornadiene monomer molecule occurs (see formula 1 above). Simultaneously with this addition reaction is due to a newly formed bond between the ring carbon atoms 2 and 6 the Ring structure rearranged to the Nortricyclenkonfiguration. The resulting copolymer chain can thus each recurring nortricycle units between the individual oxymethylene groups of the following structure:

R4 R 4

CHR'CHR '

R6 R 6

R3R 3 -

JR2J R 2

R1 R 1

worin R1 bis R7 Wasserstoffatome oder nicht mehr als ein R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten. Da in den erhaltenen Copolymerisaten die charakteristischen Infrarotabsorptionsbanden für Nortricyclen und Cyclopropan zu beobachten sind, ist es wahrscheinlich, daß die Copolymerisation in erster Linie im obigen Sinn verläuft.wherein R 1 to R 7 are hydrogen atoms or not more than one R is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms. Since the characteristic infrared absorption bands for nortricyclene and cyclopropane can be observed in the copolymers obtained, it is probable that the copolymerization proceeds primarily in the above sense.

Die Copolymerisation kann jedoch auch an anderen Kohlenstoffatomen im Norbornadienring ansetzen, beispielsweise an den Ringkohlenstoffatomen 2 und 3, so daß die resultierende Copolymerisatkette wiederkehrende Norbornengruppen oder -einheiten aufweist, die durch die folgende Formel wiedergegeben werden:However, the copolymerization can also start at other carbon atoms in the norbornadiene ring, for example on the ring carbon atoms 2 and 3, so that the resulting copolymer chain is recurring Has norbornene groups or units represented by the following formula:

R3 R 3

R2 R 2

R4C CHR7 R 4 C CHR 7

R6 R 6

worin R1 bis R7 die obige Bedeutung haben.wherein R 1 to R 7 have the above meaning.

Es ist ferner möglich, daß das Norbornadiencomonomer sowohl in Form von Nortricyclen- wie auch von Norborneneinheiten in die Polymerisatkette eingebaut wird.It is also possible that the norbornadiene comonomer both in the form of Nortricyclen- as is also built into the polymer chain by norbornene units.

Die Nortricyclen und/oder Norborneneinheiten können jedoch auch als Kettenabschnitte, in denen mehr als eine dieser Einheiten unmittelbar aneinander gebunden sind, auftreten.The Nortricyclen and / or norbornene units can, however, also as chain sections in which more than one of these units are directly linked to one another.

Schließlich besteht die Möglichkeit, daß beispielsweise eine Addition an beiden Doppelbindungen des Norbornadienmoleküls stattfindet.Finally, there is the possibility that, for example, an addition on both double bonds of the Norbornadiene molecule takes place.

Die Copolymerisate, hergestellt nach der Erfindung, setzen sich aus etwa 90 bis 99,9 Molprozent Oxymethyleneinheiten und etwa 0,10 bis 10 Molprozent regelmäßig wiederkehrenden Einheiten zusammen, die von dem Norbornadiencomonomeren stammen. Vorzugsweise sind etwa 0,3 bis 5 Molprozent Norbornadieneinheiten und 95 bis 99,7 Molprozent wiederkehrende Oxymethyleneinheiten vorhanden.The copolymers produced according to the invention are composed of about 90 to 99.9 mol percent oxymethylene units and about 0.10 to 10 mole percent of regular repeating units together, the are derived from the norbornadiene comonomer. Preferably about 0.3 to 5 mole percent are norbornadiene units and 95 to 99.7 mole percent oxymethylene repeating units are present.

Die Zusammensetzung der Copolymerisate wurde bestimmt durch Kohlenstoff- und Wasserstoffelementaranalyse. The composition of the copolymers was determined by carbon and hydrogen elemental analysis.

Auch die Infrarotanalyse läßt sich anwenden, um die chemische Struktur der Copolymerisate, hergestellt nach der Erfindung, insbesondere hinsichtlich der Anwesenheit von Nortricycleneinheiten in der Kette, zu klären.Infrared analysis can also be used to determine the chemical structure of the copolymers produced according to the invention, in particular with regard to the presence of nortricyclene units in the chain clear up.

Die erfindungsgemäß hergestellten Copolymerisate haben Schmelzpunkte innerhalb des Bereiches von 150 bis 1800C oder höher. Im Aussehen ähneln die Copolymerisate dem Polyoxymethylen, und diejenigen mit ähnlichen Schmelzpunkten haben auch ähnliche Eigenschaften. Die mittleren Molekulargewichte derThe copolymers produced according to the invention have melting points within the range from 150 to 180 ° C. or higher. The copolymers resemble polyoxymethylene in appearance, and those with similar melting points also have similar properties. The mean molecular weights of the

ίο Copolymerisate liegen zwischen 6000 und 90 000. Zur Herstellung von Kunststoffgegenständen benutzt man Polymerisate, die gewöhnlich eine relative Viskosität von mindestens 0,7 aufweisen, gemessen in einer 0,5°/0igen Lösung des Copolymerisates in p-Chlorphenol mit 2 Gewichtsprozent a-Pinen bei 6O0C. Eine relative Viskosität in obiger Lösung von 0,7 (6O0C) entspricht einem mittleren Molekulargewicht von ungefähr 10000. Besonders gut verarbeitbare und daher bevorzugte Copolymerisate haben eine relative Viskosität von mindestens 1,0, was einem mittleren Molekulargewicht von etwa 17000 entspricht.ίο copolymers are 6000-90 000. For the production of plastic articles used to polymers which usually have a relative viscosity of at least 0.7, measured in a 0.5 ° / 0 solution of the copolymer in p-chlorophenol with 2 weight percent of a pinene at 6O 0 C. a relative viscosity in the above solution of 0.7 (6O 0 C) corresponds to an average molecular weight of about 10000. a particularly well workable and therefore preferred copolymers have a relative viscosity of at least 1.0, an average Molecular weight of about 17,000.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Anwesenheit eines ionischen Polymerisationskatalysators durchgeführt. Geeignete Verbindungen dieser Art sind Lewis-Säuren, z. B. Metallhalogenide wie die Halogenide von Aluminium, Bor, Zinn, Titan, Zirkon, Strontium oder Niob, und Koordinatkomplexe von solchen Metallhalogeniden mit organischen Verbindungen, in denen Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel das Donoratom darstellen. Die Koordinatkomplexe von Bortrifluorid werden besonders bevorzugt. Geeignete Bortrifluoridkomplexe sind beispielsweise Komplexe aus Bortrifluorid mit einem Alkohol, einem Phenol, einer Säure, einem Äther, einem Säureanhydrid, einem Ester, einem Keton, einem Aldehyd, einem Dialkylsulfid oder einem Mercaptan. Insbesondere sind die Bortrifluoridkomplexe mit Äthern, wie Diäthyläther oder Dibutyläther, bevorzugt. Sehr gut bewähren sich auch Fluorborataryldiazoniumsalze, wie Phenyldiazoniumfluorborat. Die Menge des erfindungsgemäß anzuwendenden Katalysators liegt zwischen etwa 5 · 10~e und 5 · 10~4 Mol (d. h. zwischen etwa 0,005 und etwa 0,5 mMol) je Mol Trioxan. Bevorzugt ist eine Katalysatormenge von etwa 0,01 bis 0,1 mMol je Mol Trioxan.The process according to the invention is carried out in the presence of an ionic polymerization catalyst. Suitable compounds of this type are Lewis acids, e.g. B. metal halides such as the halides of aluminum, boron, tin, titanium, zirconium, strontium or niobium, and coordinate complexes of such metal halides with organic compounds in which oxygen, nitrogen or sulfur represent the donor atom. The coordinate complexes of boron trifluoride are particularly preferred. Suitable boron trifluoride complexes are, for example, complexes of boron trifluoride with an alcohol, a phenol, an acid, an ether, an acid anhydride, an ester, a ketone, an aldehyde, a dialkyl sulfide or a mercaptan. In particular, the boron trifluoride complexes with ethers, such as diethyl ether or dibutyl ether, are preferred. Fluoroborate aryl diazonium salts, such as phenyl diazonium fluoroborate, have also proven to be very effective. The amount of the catalyst used according to the invention is between about 5 x 10 ~ e and ~ 5 × 10 4 moles (ie, between about 0.005 and about 0.5 mmol) per mole of trioxane. An amount of catalyst of about 0.01 to 0.1 mmol per mole of trioxane is preferred.

Durch Umsetzung des erfindungsgemäß verwendeten Ausgangsmonomeren im flüssigen Zustand in Gegenwart eines Katalysators und in Abwesenheit eines Lösungsmittels oder eines anderen flüssigen Reaktionsmediums werden Copolymerisate im allgemeinen in guter Ausbeute (60- bis 90 %ige Umsetzung) erhalten. Die Polymerisation kann jedoch auch in einer wasserfreien organischen Flüssigkeit durchgeführt werden, die ein Lösungsmittel für Trioxan und Norbornadien darstellt. Vorzugsweise verwendet man als Lösungsmittel aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Cyclohexan oder Heptan. In den meisten Fällen ist das gebildete Polymerisat im Lösungsmittel im wesentlichen unlöslich und kann leicht abfiltriert werden.By reacting the starting monomer used according to the invention in the liquid state in the presence a catalyst and in the absence of a solvent or other liquid reaction medium copolymers are generally obtained in good yield (60 to 90% conversion). However, the polymerization can also be carried out in an anhydrous organic liquid, which is a solvent for trioxane and norbornadiene. The solvent used is preferably aliphatic hydrocarbons such as hexane, cyclohexane or heptane. In most cases it is the polymer formed is essentially insoluble in the solvent and can easily be filtered off.

Das Lösungsmittel, wird im allgemeinen in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Mol, vorzugsweise von 1 bis 2 Mol je Mol Monomer angewandt.The solvent is generally used in one concentration from 0.1 to 5 moles, preferably from 1 to 2 moles, per mole of monomer are used.

Wie bereits bemerkt, wird die entweder in der Masse oder in einem Lösungsmittel verlaufende Reaktion bei Temperaturen zwischen 30 und 1000C durchgeführt und dauert 1I2 bis 20 Stunden. Bevorzugt sind Reaktionstemperaturen von 30 bis 700C und Reaktionszeiten von 1 bis 5 Stunden.As already noted, the reaction, which proceeds either in bulk or in a solvent, is carried out at temperatures between 30 and 100 ° C. and lasts for 1 1/2 to 20 hours. Reaction temperatures from 30 to 70 ° C. and reaction times from 1 to 5 hours are preferred.

Es zeigte sich, daß spurenförmige Verunreinigungen, vor allem Wasser, im Reaktionsgemisch die Umsetzung des Monomeren sehr stört und die Ausbeute stark vermindert. Es ist daher wesentlich, daß die Copolymerisation unter wasserfreien oder doch so gut wie wasserfreien Bedingungen durchgeführt wird. Will man wirklich gute Copolymerisate erhalten, so dürfen die Monomeren (bzw. das Gemisch aus Monomeren und Lösungsmittel) an Wasser nicht mehr als 100, vorzugsweise höchstens 50 Teile je Million enthalten. Auch die anderen Verunreinigungen in den Monomeren sollten vor dem Polymerisieren möglichst vollständig entfernt werden. In der Praxis hält man den zu verwendenden Katalysator sofort nach seiner Herstellung unter Stickstoff. Die monomeren Ausgangsstoffe werden zweckmäßigerweise vor der Copolymerisation durch sorgfältige Destillation über ein wasserentziehendes Mittel, wie Natrium oder Phosphorpentoxyd, getrocknet, wobei man die gebildeten Monomerdämpfe durch oder über ein Absorbens, ζ. B. ein Molekularsieb oder Silikagel, leitet. Wird ein flüssiges Reaktionsmedium verwendet, so muß es mit Hilfe der üblichen Destillations- und Trockenmethoden völlig entwässert werden.It was found that trace impurities, especially water, in the reaction mixture, the reaction of the monomer is very disturbing and the yield is greatly reduced. It is therefore essential that the copolymerization is carried out under anhydrous or at least as good as anhydrous conditions. Do you want get really good copolymers, the monomers (or the mixture of monomers and Solvent) of water do not contain more than 100, preferably at most 50 parts per million. Also the other impurities in the monomers should be removed as completely as possible before polymerizing will. In practice, the catalyst to be used is maintained immediately after its preparation Nitrogen. The monomeric starting materials are expediently through before the copolymerization careful distillation over a dehydrating agent such as sodium or phosphorus pentoxide, dried, whereby the monomer vapors formed are passed through or via an absorbent, ζ. B. a molecular sieve or Silica gel, directs. If a liquid reaction medium is used, it must be prepared with the help of the usual distillation and drying methods are completely dehydrated.

Nach Beendigung der Reaktion wird das Polymerisationsgemisch filtriert, um das ausgeschiedene Produkt zu gewinnen. Vor dem Trocknen wird das Produkt gewöhnlich noch dadurch gereinigt, daß man es gut mit Aceton, mit heißem Wasser und nochmals mit Aceton auslaugt, um die Monomerrückstände und die leichteren Homopolymerisate zu entfernen. Außerdem wird das Copolymerisat in bekannter Weise kurz auf 100 bis 1600C erwärmt, um die allenfalls vorhandenen losen Kettenenden abzuspalten.After the reaction has ended, the polymerization mixture is filtered in order to recover the precipitated product. Before drying, the product is usually cleaned by leaching it thoroughly with acetone, with hot water and again with acetone in order to remove the monomer residues and the lighter homopolymers. In addition, the copolymer is briefly heated to 100 to 160 ° C. in a known manner in order to split off any loose chain ends that may be present.

Wie aus den Beispielen noch näher hervorgeht, besitzen die Copolymerisate, hergestellt nach der Erfindung, von sich aus eine hochgradige Wärmebeständigkeit, was sich durch ihren unbedeutenden Gewichtsverlust, d. h. durch die geringe Zersetzung in der Wärme, ausdrückt. Mit ihrer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit stehen diese Produkte in bemerkenswertem Gegensatz zu den unstabilisierten, durch ähnliche Verfahren hergestellten Polyoxymethylenen, die sich bei gleicher Temperaturbeanspruchung sehr rasch zersetzen. Die Copolymerisate, hergestellt nach der Erfindung, lassen sich dagegen verarbeiten, ohne daß man sie vorher, beispielsweise durch Verschließen der endständigen Kettengruppen oder durch Einarbeiten von stabilisierenden Zusätzen, weiterstabilisieren muß.As can be seen in more detail from the examples, the copolymers prepared according to the invention have inherently high level of heat resistance, which is reflected in their insignificant weight loss, d. H. by the slight decomposition in the warmth. With their excellent heat resistance these products stand in marked contrast to the unstabilized, by similar ones Process produced polyoxymethylenes, which change very quickly under the same temperature stress decompose. The copolymers prepared according to the invention, on the other hand, can be processed without you beforehand, for example by closing the terminal chain groups or by incorporating them of stabilizing additives, must further stabilize.

ίο Selbstverständlich ist jedoch eine solche zusätzliche Stabilisierungsbehandlung ohne weiteres möglich.ίο Of course, however, such an additional one Stabilization treatment is easily possible.

Die erfindungsgemäß gewonnenen Copolymerisate können mit Hilfe der üblichen Verformungs- oder Strangpreßverfahren auf alle möglichen Gegenstände wie Formkörper, Filme, Platten, Stäbe, Röhren, Fasern oder Fäden verarbeitet werden. Die daraus hergestellten Gegenstände haben die ausgezeichneten physikalischen und chemischen Eigenschaften, die für die aus Oxymethylenhomopolymerisaten gefertigten Artikel charakteristisch sind, sind jedoch in der Wärme beständiger als diese. Bei der Verarbeitung können den Copolymerisaten gegebenenfalls in bekannter Weise Zusätze, wie Antioxydantien, Füllstoffe, Pigmente, Stabilisatoren oder Verarbeitungshilfsmittel, zugesetzt werden, wie sie bei der Weiterverarbeitung derartiger Thermoplasten häufig angewendet werden.The copolymers obtained according to the invention can with the help of the usual deformation or Extrusion process on all kinds of objects such as moldings, films, plates, rods, tubes, Fibers or threads are processed. The objects made from it have the excellent ones physical and chemical properties required for those made from oxymethylene homopolymers Articles are characteristic, however, are more resistant to heat than these. During processing, the Copolymers, optionally in a known manner, additives such as antioxidants, fillers, pigments, Stabilizers or processing aids, are added, as they are in the further processing of such Thermoplastics are often applied.

Zum Nachweis der Überlegenheit der erfindungsgemäß hergestellten Copolymerisate über die eingangs erwähnten Produkte nach dem in der französischen Patentschrift 1 322 375 beschriebenen Verfahren wurden Vergleichsversuche unter Verwendung von 1,3- und !,S-Cyclooctadien (zwei dem Norbornadien gut vergleichbare Verbindungen) als Comonomer zu Trioxan durchgeführt. Als Reaktionsmedium diente in allen Fällen Cyclohexan (Verhältnis Cyclohexan zu Trioxan = 1:1), die Reaktionstemperatur betrug etwa 680C und die Reaktionszeit 6 bis 61Z2 Stunden. Katalysator war Bortrifluoriddibutylätherat. Die Resultate gehen aus folgender Übersicht hervor:To demonstrate the superiority of the copolymers prepared according to the invention over the products mentioned at the outset by the process described in French Patent 1,322,375, comparative tests were carried out using 1,3- and!, S-cyclooctadiene (two compounds that are well comparable to norbornadiene) as comonomers Trioxane carried out. As a reaction medium in all cases cyclohexane was used (ratio of cyclohexane to give trioxane = 1: 1), the reaction temperature was about 68 0 C and the reaction time 6 to 6 1 Z 2 hours. The catalyst was boron trifluoride dibutyl etherate. The results are shown in the following overview:

MonomerMonomer

Molprozent MonomerMole percent monomer

(a) Katalysatormenge
(Mol ■ ΙΟ-4)
(a) Amount of catalyst
(Mol ■ ΙΟ- 4 )

(b)(b)

Umsatzsales

in0in 0 / »

% stabil% stable

nach 1 Stundeafter 1 hour

bei 2200Cat 220 ° C

RelativeRelative

Viskosität inViscosity in

Lösungsolution

ljS-Cyclooctadien ljS-cyclooctadiene

1,5-Cyclooctadien 1,5-cyclooctadiene

Norbornadien (Beispiel 1 der Erfindung)Norbornadiene (Example 1 of the invention)

2 1 1 0,92 1 1 0.9

1,8
0,5
1.8
0.5

9,0
33,0
80,0
9.0
33.0
80.0

(a) Bezogen auf Formaldehyd, (b) Bezogen auf Formaldehyd, (c) Nach 1 Stunde bei 2400C.(a) Based on formaldehyde, (b) Based on formaldehyde, (c) After 1 hour at 240 ° C.

11
34
89(c)
11
34
89 (c)

0,48
1,84
0.48
1.84

(Die Messung der relativen Viskosität erfolgte bei 6O0C unter Verwendung einer 0,5°/0igen Lösung des Copolymerisats in p-Chlorphenol mit 2 Gewichtsprozent oc-Pinen.)(The measurement of relative viscosity was conducted at 6O 0 C using a 0.5 ° / 0 solution of the copolymer in p-chlorophenol with 2 weight percent of oc-pinene.)

Die Versuche zeigen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Umsetzungsgrad höher ist und daß vor allem die Produkte eine ungleich höhere Wärmestabilität (bei höherer relativer Viskosität in Lösung) aufweisen als die bekannten Copolymerisate.The experiments show that the degree of conversion is higher in the process according to the invention and that, above all, the products have a disproportionately higher thermal stability (with a higher relative viscosity in Solution) than the known copolymers.

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung:The examples serve to explain the process according to the invention in more detail:

Beispiel 1example 1

Ein 100-cm2-Rundkolben mit Rührer, Thermometer und Zu- und Ableitung für Stickstoff wurde am Ölbad auf 58° C erwärmt, mit Stickstoff durchgespült und mit 35,2 g (0,391 Mol) Trioxan, 1,07 g (0,023 Mol) Norbornadien und 0,01 g (0,05 mMol) Bortrifluoriddibutylätherat beschickt. Die Reaktion wurde in 1 Stunde bei 100 bis 1030C durchgeführt.A 100 cm 2 round flask with stirrer, thermometer and inlet and outlet for nitrogen was heated to 58 ° C in an oil bath, flushed with nitrogen and treated with 35.2 g (0.391 mol) of trioxane, 1.07 g (0.023 mol) Norbornadiene and 0.01 g (0.05 mmol) boron trifluoride dibutyl etherate charged. The reaction was carried out at 100 to 103 ° C. in 1 hour.

Ausbeute: 74,9°/0. Das Copolymerisat enthielt 0,5 Molprozent Norbornadien, Fp. 1700C, Zersetzungskonstante bei 2400C 0,56 Gewichtsprozent je Minute, mittleres Molekulargewicht ungefähr 10000.Yield: 74.9 ° / 0th The copolymer contained 0.5 mol percent norbornadiene, melting point 170 ° C., decomposition constant at 240 ° C. 0.56 percent by weight per minute, average molecular weight approximately 10,000.

Beispiel 2Example 2

Aus 35,2 g (0,391 Mol) Trioxan, 24,8 g (0,282 Mol) Cyclohexan, 0,27 g (0,003 Mol) Norbornadien und 0,01 g (0,05 mMol) Bortrifluoriddibutylätherat wurde ein Copolymerisat gemäß Beispiel 1 hergestellt. Man hielt das Reaktionsgemisch 21 Stunden auf 70 bis 74° C und isoliert das Produkt wie oben beschrieben. Ausbeute: 80,3 % mit 0,25 Molprozent Norbornadien, Eigenviskosität von 1,26, Fp. etwa 175° C. Zersetzungs-From 35.2 g (0.391 mol) of trioxane, 24.8 g (0.282 mol) of cyclohexane, 0.27 g (0.003 mol) of norbornadiene and A copolymer according to Example 1 was prepared with 0.01 g (0.05 mmol) of boron trifluoride dibutyl etherate. Man held the reaction mixture at 70 to 74 ° C. for 21 hours and isolate the product as described above. Yield: 80.3% with 0.25 mole percent norbornadiene, Intrinsic viscosity of 1.26, m.p. about 175 ° C. Decomposition

konstante bei 240° C 0,32 Gewichtsprozent je Minute. Die daraus hergestellten Formkörper zeigen eine hohe Wärmebeständigkeit.constant at 240 ° C 0.32 percent by weight per minute. The moldings produced therefrom show a high Heat resistance.

VergleichsversuchComparative experiment

In Abwandlung des Beispiels 1 sollte ein Oxymethylenhomopolymerisat aus 35,2 g (0,391 Mol) Trioxan, 24,8 g (0,282MoI) Cyclohexan und 0,092 g (0,46 mMol) Bortrifluoriddibutylätherat hergestellt werden. Das erhaltene Polymerisat hat eine Eigenviskosität von 1,1, Fp. 177° C.As a modification of Example 1, an oxymethylene homopolymer should be used from 35.2 g (0.391 mol) trioxane, 24.8 g (0.282 mol) cyclohexane and 0.092 g (0.46 mmol) of boron trifluoride dibutyl etherate. The polymer obtained has an inherent viscosity of 1.1, m.p. 177 ° C.

Bei der Prüfung auf Wärmestabilität durch thermogravimetrische Analyse zeigt das Produkt eine Zersetzungskonstante bei 2200C von 4,83 Gewichtsprozent je Minute während der ersten 30 Minuten und später 1,5 Gewichtsprozent je Minute. Das Polymerisat zersetzt sich vollständig und ist 60 Minuten nach Versuchsbeginn zerstört. Im Vergleich zu den Copolymerisaten nach der Erfindung zeigt das Homo- ao polymerisat demnach eine ausgesprochen schlechte Wärmestabilität.When testing for thermal stability by thermogravimetric analysis, the product shows a decomposition constant at 220 ° C. of 4.83 percent by weight per minute during the first 30 minutes and later 1.5 percent by weight per minute. The polymer decomposes completely and is destroyed 60 minutes after the start of the experiment. Compared to the copolymers according to the invention, the homo polymer accordingly shows an extremely poor thermal stability.

Verformt man das Homopolymerisat unter den in den vorigen Beispielen beschriebenen Bedingungen, so erhält man sehr mangelhafte Stücke aus opakem Material. Sie sind spröde und scheinen etwas porös zu sein, als ob sie teilweise durch den bei der Zersetzung des Polymerisates während des Erhitzens entwickelten Formaldehyd verschäumt wären.If the homopolymer is deformed under the conditions described in the previous examples, so very poor pieces of opaque material are obtained. They are brittle and seem a bit porous too be as if they were partially developed by the decomposition of the polymer during heating Formaldehyde would be foamed.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Copolymerisaten des Trioxans durch Polymerisieren von 90 bis 99,9 Molprozent Trioxan mit 0,10 bis 10 Molprozent eines ungesättigten Kohlenwasserstoffes unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen in Gegenwart von Polymerisationskatalysatoren bei Temperaturen von 30 bis 100°C, dadurch gekennzeichnet, daß man als ungesättigte Kohlenwasserstoffe Verbindungen der FormelProcess for the preparation of copolymers of trioxane by polymerizing 90 to 99.9 mole percent trioxane with 0.10 to 10 mole percent of an unsaturated hydrocarbon under essentially anhydrous conditions in the presence of polymerization catalysts Temperatures from 30 to 100 ° C, characterized in that the unsaturated Hydrocarbons compounds of the formula R6 R 6 R6 R 6 CHR7 CHR 7 R1 R 1 R3 R 3 R2 R 2 verwendet, in der R1 bis R, Wasserstoffatome oder nicht mehr als ein R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten.used, in which R 1 to R, hydrogen atoms or not more than one R is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 322 375.
Considered publications:
French Patent No. 1,322,375.
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