DE1286023C2 - Verfahren zur Herstellung von Styrol-Maleinsaeureanhydrid-Telomerisaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Styrol-Maleinsaeureanhydrid-TelomerisatenInfo
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Description
Es -it bekannt, daß Losungen son Maleinsäureanhydrid
und Styrol in aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Benzol oder Xylol, bei Temperaturen
zwischen 40 und 150 C polymerisiert werden können. Im allgemeinen erfolgt die Mischpolymerisation son
Maleinsäureanhydrid mit Styrol im Mo'>erhältnis son 1:1. Bei der Telomerisation von Maleinsäureanhydrid
und Styrol in aromatischen Kohlenwasserstoffen (Teiogen), wie Cumol und Äth>!benzol, die
als Kettenabbrecher wirken, entstehen im Temperatur- to boreich son etwa 130 bis 200C niedrigmolekulare
Styrol-Maleinsäureanhydrid-Telomere, die eingebaute Lö^ingsrr.ittelmoleküle enthalten. Bekanntlich kann
man durch Zusatz von Modifikatoren. wie Halogenkohlenwasserstoffen
oder Merkaptanen, sowie durch Erhöhung der Reaktionstemperatur und bzw. oder
Katalysatorkonzentralion das Molgewicht von Polymeren herabsetzen. Es wurde jedoch bisher angenommen,
daß der Temperatur- und Katalysatoreffekt nicht ausreicht, um in Xylol und Benzol niedrig- ao
molekulare Styrol-Maleinsäureanhydrid-Telomere herzustellen. Es wurde außerdem angenommen, daß in
diesen Lösungsmitteln die Polymerisation bei höheren Temperaturen und Katalysatorkonzentrationen einen
explosiven Verlauf nimmt. a5
In diesem Zusammenhang sei z. B. auf die USA.-Patentschrift
3 085 994 verwiesen, in der in Spalte 1, Zeile 64 bis 70 hervorgehoben wird, daß es noch nicht
einmal durch den Zusatz von Merkaptanen als Kettenregler möglich ist, in Lösungsmitteln, wie Benzol oder
Xylol, Polymerisate mit niedrigen Molekulargewichten zu erhalten.
Aus der französischen Patentschrift 1 322 807 ist ein Verfahren zur Herstellung von Styrol-Maleinsäureanhydrid-Mischpolymerisaten
bekannt, jedoch wird in dieser Patentschrift darauf hingewiesen, daß bei der Verwendung von Benzol, Toluol oder Xylol als Lösungsmittel
nur Copolymerisate entstehen, deren Viskosität in logger azetonischer Lösung viel höher
als 7 cSt liegt.
Es wurde nun gefunden, daß man niedrigmolekulare Styrol-Maleinsäureanhydrid-Telomere mit einem Molgewicht
unterhalb von 2500 durch Polymerisation von Styrol und Maleinsäureanhydrid in aromatischen
Kohlenwasserstoffen in Gegenwart Radikaie bildender Katalysatoren bei Temperaturen oberhalb 150" C vorteilhaft
herstellen kann, wenn als aromatische Kohlenwasserstoffe Benzol oder mit Methylgruppen substituierte
Benzole verwendet werden und bei 160 bis 27O0C polymerisiert wird.
Als Telogene können eingesetzt werden: Benzol und mit Methylgruppen substituierte Benzole, wie Toluol,
o-, m-, p-Xylol, Tri- und Tetramethylbenzole, sowie
Penta- und Hexamethylbenzol, vorzugsweise Toluol! und Xylol, besonders Xylol. Je nach dem Siedepunkt
des Lösungsmittels und der gewünschte» Reaktionstemperatur wird bei Normal- oder vorzugsweise Überdruck
gearbeitet.
Das Verfahren der Erfindung ergibt ohne den Zusatz von Modifikatoren in kurzer Reaktionszeit
niedrigmolekulare Telomere in quantitativer Ausbeute. Weiterhin ist das Verfahren trotz der zum Teil hohen
Katalysatorkonzentrationen und Temperaturen ungefährlich, obgleich vorzugsweise unter Überdruck und
nicht unter Rückfluß der Lösungsmittel gearbeitet wird, da die Reaktionswärme etwa gleich der Aufheizwärme
der Katalysator- und Monomerenlösung In Xylol werden z. B. bei einem MoKerhältnis von
Styrol zu Maleinsäureanhydrid gleich 1:1 bei einer Reaktionsteniperatur von IHO bis 200"C Telomere mit
einem Molgewicht von 1600 und bei 240 C \on 760 erhalten.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird das a!
Teiogen ssirkende Lösungsmittel, z. B. Xylol, zweck
maßte voreelesi. auf die gewünschte Reaktionstempcratur^die
zwischen 160 und 270 C. besonders zwischen
200 und 270 C liegt, erwärmt und dann die Monomerenlösung
Styrol-Maleinsäureanhydrid und di. kaialysaioriö>ung eingepumpt. Die Sisrol-Malein
säureanh\dri ' Lösung wird auf etwa 45 C erwärmt, d.
Maleinsäure nydrid bei Raumtemperatur nicht genügend
in : ...rol löslich ist. Der Kat;.i,sator kam
ebenfalls in der Siyrol-Maleinsäureanhydrid-Lösun·
gelöst werden. Er wird jedoch vorzugsweise in den· Lösungsmittel gelöst und getrennt zugesetzt, um eine
vorzeitige Polymerisation der Monomerenlösung zu vermeiden. Ein Teil des Maleinsäureanhydrids kann
auch mit dem Lösungsmittel vorgelegt werden.
Wenn die Polymerisation beendet ist, wird das Lösungsmittel
abdestillien und das Telomere im Vakuum bei 150 C getrocknet. Die in quantitativer Ausbeute
erhaltenen Styrol-Maleinsäureanhydrid-Telomerensina
farblose, spröde Produkte, die in verdünnten wäßriger, Ammoniaklösungen vollkommen gelöst werden. Die
Molgewichte liegen zwischen 500 und 2500, vorzugsweise bis 2000.
Bei den hohen Temperaturen können Styrol und Maleinsäureanhydrid im Molverhältnis von 2: 1 und
1 : 2 polymerisiert werden, bevorzugt wird das Verhältnis 1:1.
Als Radikale bildende Katalysatoren können organische Peroxyde, wie Di-tertiär-butylperoxid, Dilauroylperoxid.
Dibenzoylperoxid, Cumolhydroperoxid oder Azoverbindungen, wie Azobisisobutyronitril,
in Mengen von 0,5 bis 10 0Z0, vorzugsweise 2 bis 5 °/0,
bezogen auf die Monomerenmischung, verwendet werden.
Die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Telomeren und deren Umsetzungsprodukte mit Alkoholen
und Aminen finden als Textilhilfsmittel Verwendung und lassen sich zu Polykondensaten verarbeiten.
Die gemäß den nachfolgenden Beispielen hergestellte.i
Mischtelomere besitzen die aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlichen Molgewichte und Viskositäten,
wobei die jeweilige Viskosität einer lO^igen azetonischen
Lösung bei 25 C ermittelt wurde.
Beispiel | Molgewicht | Viskosität |
1 2 3 4 5 |
1630 760 590 2000 1450 |
0,95 cSt 0,51 cSt 0,48 cSt 1,82 cSt 0,68 cSt |
Aus vorstehender Tabelle ergibt sich somit, daß die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten
Mischtelomere durch ein besonders niedriges Molgewicht ausgezeichnet sind und eine weit unter 7 cSt
liegende Viskosität aufweisen. Weiter zeigen sie eine engere Molgewichtverteilung als Produkte, die nach
den bekannten Verfahren erhalten werden.
H e i s ρ i e I !
Ansatz:
Xylol 200 ml
Maleinsäureanhydrid .. 47,5 g
Styrol 100 g
Maleinsäureanhydrid . . 47,5 c
Di-tert.-butylperoxid
Xylol
Xylol
6
100
100
ml
Lösune
Gemisch 11
Aktivatoriösung
In einem 1-1-Stalilautoklav, versehen mit Rühre..
Thermometer. Manometer und Anschlüssen fur die Monomeren- und Katalysatorleitung wird bei Raumtemperatur
die Lösung I unter Ν.,-Atmosphäre vorgelegt
und erwärmt. Bei 120' C wird der Autoklav entspannt und Vi 180'C mit dem Einpumpen des Gemisches
II, das auf 45 C erwärmt wird, und der Aktivatorlösung
begonnen. Das Einpumpen des Gemisches 11 dauert 30 Minuten und das der Aktivator- ao
lösung 35 Minuten. Die Temperatur des Reaktionsgemisches steigt dabei auf 2000C und der Druck auf
4,2 atm. Nach Zugabe der Aktivatorlösung wird noch 30 Minuten auf 190 C erhitzt. Dann wird das Xylol
abdestilliert und das zurückbleibende Styrol-Maleinsäureanhydrid-Telomere
bei 150C und einem Druck von O.? Torr getrocknet. Es ist eine farblose, spröde
Substanz, die aich vollkommen in verdünntem wäßrigen
Ammoniak löst. Die Aus' eute beträgt 205 g, das Molgewicht 1630.
Ansatz:
Xylol 300 ml
Styrol 100 g I
Maleinsäureanhydrid ... 95 g \ Gemisch I
Xylol 200 ml )
Xylol 200 ml )
Di-tert.-butylperoxid ... 6g \ ,, . , ..
vif inn ι ( Gemisch II
vif inn ι ( Gemisch II
Xylol 100 ml J
In der gleichen Vorrichtung, wie im Beispiel 1 beschrieben, werden bei Raumtemperatur 300 ml
Xylol unter StickstofFatmosphäre vorgelegt und erwärmt. Bei 250"'C wird mit dem Einpumpen der Gemische
1 und II, die auf etwa 45 C erwärmt sind, begonnen. Das Einpumpen des Gemisches I dauert
4,5 Minuten, das des Gemisches Il 5 Minuten. Die Temperatur des Reaktionsgemisches steigt dabei auf
260"C und der Druck auf 16 atm. Man erhitzt nach Zugabe des Gemisches II noch 5 Minuten, kühlt ab
und destilliert das Xylol ab. Das bei 150'C und 0,5 Torr getrocknete Produkt ist farblos und spröde.
Ausbeute an Rohprodukt: 200 g
Molgewicht: 760.
Molgewicht: 760.
Ansatz:
Xylol
Styrol
Maleinsäureanhydrid
Xylol
Xylol
Cumolhydroperoxid ....
X\lol .'
X\lol .'
. . . 200 ml
...100 g I ...150 g
... 200 ml J
... 200 ml J
100 ml
Gemisch
Gemisch
Die Polymerisation wird, wie im Beispiel 2 beschrieben,
vorgenommen. Die Ausbeute an Rohprodukt beträgt 265 g. Das Telomere hat ein Molgewicht von
590.
Beispiel 4
Ansatz:
Benzol 100 ml
Benzol 100 ml
Styrol 100 g
Maleinsäureanhydrid ... 95 g \ Mischung I Benzol 100 ml
Cumolhydroperoxid .... 6 g
Benzol 100 ml
Benzol 100 ml
Mischung II
Die Polymerisation wird, wie im Beispiel 2 beschrieben, ausgeführt. Die Ausbeute an Rohprodukt beträgt
190 g. Das Molgewicht des Telomeren au> mehreren Versuchen liegt bei 1600 bis 2000.
Ansatz:
Toluol 100 ml
Styrol 100 g
Maleinsäureanhydrid ... 95 g
Toluol 100 ml
Di-tert.-butylperoxid ... 6 g
Toluol 100 ml
Gemisch
Gemisch II
40
45
55 Die Polymerisation wird, wie im Beispiel 2 beschrieben, vorgenommen. Die Ausbeute an Rohprodukt
beträgt 185 g. Das Telomere hat ein Molgewicht von 1450.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von niedrigmolekularen Styrol-Maleinsäureanhydrid-Telomeren mit einem Molgewicht unterhalb von 2500 durch Polymerisation von Styrol und Maleinsäureanhydrid in aromatischen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart Radikale bildender Katalysatoren bei Temperaturen oberhalb von 15O0C, dadurch gekennzeichnet, daß als aromatische Kohlenwasserstoffe Benzol oder mit Methylgruppen substituierte Benzole verwendet werden und bei 160 bis 2700C polymerisiert wird.
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