DE1495649B2 - PROCESS FOR SULFOCHLORINATION OF CHLORINATED LOW PRESSURE POLYAETHYLENE - Google Patents
PROCESS FOR SULFOCHLORINATION OF CHLORINATED LOW PRESSURE POLYAETHYLENEInfo
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Description
Es ist bekannt, die Chlorierung oder Sulfochlorierung von Polymerisaten des Äthylens, die nach dem Hochdruckverfahren hergestellt sind, durchzuführen. Bei diesen nach dem Hochdruckverfahren hergestellten Äthylenpolymerisaten handelt es sich um Produkte, die sich bei etwa 6O0C in vielen Lösungsmitteln lösen. Die Chlorierung bzw. Sulfochlorierung dieser Stoffe ist in Lösung oder Suspension mit oder ohne Hilfe von Katalysatoren oder Ultraviolettlicht durchgeführt worden.It is known to carry out the chlorination or sulfochlorination of polymers of ethylene which are produced by the high pressure process. These produced by the high pressure process Äthylenpolymerisaten there are products which dissolve at about 6O 0 C in many solvents. The chlorination or sulfochlorination of these substances has been carried out in solution or suspension with or without the aid of catalysts or ultraviolet light.
Das bekannte Verfahren ist ferner stufenweise durchgeführt worden, und man hat dabei verschieden hohe Temperaturen angewendet. Versucht man diese bekannten Verfahren auf Polyäthylen anzuwenden, das nach dem Niederdruckverfahren, beispielsweise gemäß der deutschen Patentschrift 973 636 hergestellt worden ist, so stellt man fest, daß infolge der Unlöslichkeit des Niederdruckpolyäthylens in den beanspruchten Lösungsmitteln man unter 1000C zunächst nur eine oberflächliche Chlorierung der Polymerisate erhält. Erst bei sehr hohem Chlorgehalt gehen diese Produkte in Lösung, wobei aber keine einheitlichen Reaktionsprodukte entstehen.The known process has also been carried out in stages, using different temperatures. If one tries to apply these known processes to polyethylene which has been produced by the low pressure process, for example in accordance with German patent specification 973 636, it is found that, due to the insolubility of the low pressure polyethylene in the solvents claimed, initially only a superficial chlorination occurs below 100 ° C. the polymer receives. These products only dissolve when the chlorine content is very high, but no uniform reaction products are formed.
Durch die Verwendung von vorchlorierten Polyäthylenen ist es dann möglich, die Sulfochlorierung in homogener Lösung bei der jeweiligen Reaktionstemperatur die gewünschten chlor-sulfochlorierten Polyäthylene herzustellen.By using pre-chlorinated polyethylenes, it is then possible to use the sulfochlorination in homogeneous solution at the respective reaction temperature the desired chlorosulphochlorinated Manufacture of polyethylene.
Dies ist nur durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich. Würde man z. B. in siedendem Tetrachlorkohlenstoff unlösliche Polyäthylene, z. B. nach dem Ziegler-Verfahren erhaltene Polyäthylene, im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren in heterogener Phase, z. B. suspendiert in Tetrachlorkohlenstoff, chlorsulfochlorieren, so erhielt man zwar auch chlorsulfochlorierte Polyäthylene mit dem gleichen Chlor- und Schwefelgehalt wie sie die erfindungsgemäß hergestellten Produkte besitzen, diese in heterogener Phase chlorsulfochlorierten Produkte sind aber nur an ihrer Oberfläche chlorsulfochloriert, aber nicht im Innern der Teilchen. Infolgedessen sind diese Teilchen inhomogen und thermisch sehr instabil, da die Konzentration der Chloratome und Sulfochloridgruppen an der Oberfläche der Partikeln sehr groß ist, wodurch eine thermische Abspaltung von Salzsäure bekanntlich begünstigt wird. Da für die technische Verarbeitung der chlorsulfochlorierten Produkte jedoch häufig höhere Temperaturen (100 bis 15O0C) notwendig sind, ergibt sich, daß nur solche Produkte technisch brauchbar sind, wie sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden.This is only possible with the method according to the invention. Would you z. B. polyethylenes insoluble in boiling carbon tetrachloride, e.g. B. obtained by the Ziegler process polyethylenes, in contrast to the process according to the invention in a heterogeneous phase, for. B. suspended in carbon tetrachloride, chlorosulphochlorinated, one also obtained chlorosulphochlorinated polyethylenes with the same chlorine and sulfur content as the products according to the invention, but these products chlorosulphochlorinated in the heterogeneous phase are only chlorosulphochlorinated on their surface, but not inside the particles . As a result, these particles are inhomogeneous and thermally very unstable, since the concentration of chlorine atoms and sulfochloride groups on the surface of the particles is very high, which is known to promote thermal elimination of hydrochloric acid. Da (up to 15O 0 C 100) are needed for the technical processing of the chlorsulfochlorierten products, however, often higher temperatures, it appears that only those products are technically usable, as are obtained by the inventive process.
Die dem beanspruchten Verfahren vorausgehende Druckanchlorierung kann entweder so ausgeführt werden, daß das Niederdruckpolyäthylen zusammen mit einer mit Chlor gesättigten Tetrachlorkohlenstofflösung im Autoklav auf 105 bis 1100C erhitzt und eine Zeitlang bei dieser Temperatur gehalten wird, wobei ein Druck je nach der Menge des angewandten Chlors von 2 bis 30 atm entsteht, oder man kann in eine Suspension von Niederdruckpolyäthylen in Tetrachlorkohlenstoff im geschlossenen Autoklav Chlor einpressen, wobei anfangs kein Druck entsteht, da das Chlor sofort im Tetrachlorkohlenstoff gelöst wird. Erst beim anschließenden Erhitzen auf 105 bis 150° C entstehen Drücke von 20 bis 150 atm. Man kann ferner das Chlor auch bei erhöhten Temperaturen anteilweise während der Reaktion einpressen, wobei dafür Sorge zu tragen ist, daß die entstehende Salzsäure durch ein Regulierventil entweichen kann. Ist auf diese Weise mindestens so viel Chlor in das Polymere eingeführt, daß ein in Tetrachlorkohlenstoff lösliches Reaktionsprodukt entstanden ist, was bei einem Chlorgehalt von mindestens 5 bis 10% der Fall ist, so läßt man das Reaktionsgemisch abkühlen, entspannt und führt die Lösung des anchlorierten Polymerisates in einen Rührwerkskessel über. In diesem wird die Sulfochlorierung bei Atmosphärendruck bis zu dem gewünschten Chlor- und Schwefelgehalt bei Raum- oder erhöhten Temperaturen durchgeführt. Auf diese Weise erreicht man eine bessere Ausnutzung des Autoklavs und verhindert außerdem, daß es bei der Sulfochlorierung zur Verflüssigung der gasförmigen Reaktionsteilnehmer kommt. Die Sulfochlorierungsreaktion kann sowohl rein thermisch als auch katalytisch (z. B. durch Ultraviolettlicht, Azokontakte, Peroxyde) beschleunigt werden. Selbstverständlich lassen sich Ausgangsprodukte verschieden hohen Molekulargewichts gemäß der vorliegenden Erfindung behandeln. Die nach der erfindungsgemäßen Behandlung entstehenden, gleichzeitig Chlor und Schwefel enthaltenden Polyäthylene sind Lackrohstoffe und Kunstkautschuke.The preceding the claimed method Druckanchlorierung can be carried out either so that the low pressure polyethylene is heated with a saturated solution of chlorine, carbon tetrachloride solution in an autoclave at 105 to 110 0 C and a time is kept at this temperature, a pressure depending on the amount of chlorine applied from 2 to 30 atm, or you can inject chlorine into a suspension of low-pressure polyethylene in carbon tetrachloride in a closed autoclave, whereby initially no pressure is created because the chlorine is immediately dissolved in the carbon tetrachloride. Only when it is subsequently heated to 105 to 150 ° C are pressures of 20 to 150 atm. Furthermore, some of the chlorine can be injected during the reaction, even at elevated temperatures, whereby care must be taken that the hydrochloric acid formed can escape through a regulating valve. If at least enough chlorine is introduced into the polymer in this way that a reaction product soluble in carbon tetrachloride has formed, which is the case with a chlorine content of at least 5 to 10%, the reaction mixture is allowed to cool, relaxed and the solution of the partially chlorinated is carried out Polymer over into a stirred tank. In this, the sulfochlorination is carried out at atmospheric pressure up to the desired chlorine and sulfur content at room or elevated temperatures. In this way, better utilization of the autoclave is achieved and, in addition, the sulfochlorination prevents liquefaction of the gaseous reactants. The sulfochlorination reaction can be accelerated both thermally and catalytically (e.g. by ultraviolet light, azo contacts, peroxides). Of course, starting products of different high molecular weights can be treated according to the present invention. The polyethylenes formed after the treatment according to the invention and containing both chlorine and sulfur are raw materials for lacquers and synthetic rubbers.
Gegenüber sulfochloriertem Hochdruckpolyäthylen zeichnen sich erfindungsgemäß heigestellte sulfochlorierte Produkte durch ein günstigeres Fließverhältnis aus, wie sich aus folgender Tabelle ergibt:Compared to sulfochlorinated high-pressure polyethylene, sulfochlorinated polyethylene prepared according to the invention are distinguished Products through a more favorable flow ratio, as can be seen from the following table:
ReI. Viskosität
des sulfochlorierten
Produkts bei 25° C
1 °/o in XylolReI. viscosity
of the sulfochlorinated
Product at 25 ° C
1% in xylene
Austritt in Gramm beiExit in grams at
150° C aus einer Düse von150 ° C from a nozzle of
2,08 mm in 10 Minuten2.08 mm in 10 minutes
bei einer Belastung vonat a load of
3 kg/cma 3 kg / cm a
Sulfochloriertes Hochdruckpolyäthylen
(25% Cl und 1,5% S) Sulphochlorinated high pressure polyethylene
(25% Cl and 1.5% S)
Sulfochloriertes Niederdruckpolyäthylen
(25% Cl und 1,5% S) Sulphochlorinated low pressure polyethylene
(25% Cl and 1.5% S)
1,11.1
1,11.1
1,95
1,981.95
1.98
0,28
0,510.28
0.51
Aus der Tabelle geht hervor, daß bei 25° C die beiden Produkte I und II etwa gleich viskos sind (Spalte 3). Bei 150° C jedoch ist das sulfochlorierte Niederdruckpolyäthylen niedrigviskoser und zeichnet sich durch ein besseres Fließverhalten aus (Spalte 4).The table shows that at 25 ° C. the two products I and II are approximately equally viscous (column 3). At 150 ° C, however, the sulfochlorinated low-pressure polyethylene has a lower viscosity and is characterized by a better flow behavior from (column 4).
Es liegt auf der Hand, daß ein solches Verhalten bei einem Kunststoff, dessen Weiterverarbeitung durch Einmischen von Pigmenten, Füllstoffen und Vulkanisationsbeschleunigern auf der Walze erfolgt, die Verarbeitung erheblich erleichtert.It is obvious that such a behavior with a plastic, its further processing by Mixing in pigments, fillers and vulcanization accelerators on the roller takes place, the processing much easier.
Weitere für manche Verwendungszwecke wertvollen Eigenschaften der sulfochlorierten Niederdruckpolyäthylene werden an dessen Vulkanisaten offensichtlich. Diese zeigen gegenüber den entsprechend behandelten bekannten sulfochlorierten Polyäthylenen größere Härte und größere Kerbzähigkeit.Further properties of sulfochlorinated low-pressure polyethylenes which are valuable for some purposes become evident in its vulcanizates. These show compared to those treated accordingly known sulfochlorinated polyethylenes greater hardness and greater notch toughness.
B ei sp i e1 1For example, 1 1
2020th
In eine Suspension von 25 g Niederdruckpolyäthylen (»?spec.,o. = 1,12) und 0,01 g Azoisobutyronitril in 500 ml einer 15 g Chlor enthaltenden Tetrachlorkohlenstofflösung werden im Autoklav auf 105 bis 115°C erhitzt. Nach 30 Minuten läßt man abkühlen und führt die Lösung des anchlorierten Polyäthylens in ein zweites Gefäß über, das mit Einleitungsrohren für SO2 und Cl2 versehen ist.In a suspension of 25 g of low-pressure polyethylene (»? Spec., O. = 1.12) and 0.01 g of azoisobutyronitrile in 500 ml of a carbon tetrachloride solution containing 15 g of chlorine, the mixture is heated to 105 to 115 ° C. in an autoclave. After 30 minutes, the mixture is allowed to cool and the solution of the partially chlorinated polyethylene is transferred to a second vessel which is provided with inlet pipes for SO 2 and Cl 2 .
Nun wird in die Lösung unter kontinuierlicher Zugabe von weiteren 0,02 g Azoisobutyronitril 10 g Chlor mit einer Geschwindigkeit von 0,16 g/Min. eingeleitet, alsdann die viskose Lösung bei einer Temperatur von 30° C mit gasförmigem Schwefeldioxyd (0,14 g/Min.) und Chlor (0,15 g/Min.) 1 Stunde begast. Durch Einleiten von Stickstoff wird das Reaktionsprodukt von den gelösten Gasen befreit, mit Methanol gefällt und im Vakuum zuletzt bei 1 mm getrocknet. Es entstehen 43 g eines weißen, gummielastischen Produktes mit einem Gehalt von 28°/0 Chlor, davon 1,9% bewegliches Chlor und 2,1% Schwefel.Now 10 g of chlorine are added to the solution with continuous addition of a further 0.02 g of azoisobutyronitrile at a rate of 0.16 g / min. initiated, then the viscous solution was gassed at a temperature of 30 ° C with gaseous sulfur dioxide (0.14 g / min.) and chlorine (0.15 g / min.) for 1 hour. The reaction product is freed from the dissolved gases by passing in nitrogen, precipitated with methanol and finally dried in vacuo at 1 mm. There are formed 43 g of a white, rubber-elastic product with a content of 28 ° / 0 chloro, of which 1.9% portable chlorine and 2.1% sulfur.
a) 200 g Polyäthylen (??Spec./c. = 1,2, gemessen als 0,5%ige Lösung in Tetrahydronaphthalin bei 130° C) hergestellt mit einem Ziegler-Kontakt, bestehend aus TiCl4 + A1(C2H5)3 werden in einem Nickelautoklav mit 21 Tetrachlorkohlenstoff bei 110° C gelöst. Bei dieser Temperatur werden dann in 45 Minuten 40 g Chlor flüssig eingedrückt. Nach 15 Minuten Nachrühren wird auf 60°C abgekühlt und entspannt.a) 200 g of polyethylene (?? S pec./c. = 1.2, measured as a 0.5% solution in tetrahydronaphthalene at 130 ° C) produced with a Ziegler contact, consisting of TiCl 4 + A1 (C 2 H 5 ) 3 are dissolved in a nickel autoclave with 21 carbon tetrachloride at 110 ° C. At this temperature, 40 g of liquid chlorine are then injected in 45 minutes. After stirring for a further 15 minutes, the mixture is cooled to 60 ° C. and the pressure is released.
Bei 6O0C werden dann 40 g Schwefeldioxyd und 110 g Chlor in 2 Stunden eingeleitet. Gleichzeitig wird das Reaktionsgemisch durch ein Fenster mit einer UV-Lampe bestrahlt. Nachdem noch 10 Minuten nachgeführt wurde, wird das Reaktionsgemisch mit Stickstoff ausgeblasen. Die Isolierung des sulfochlorierten Polyäthylens erfolgt durch Ausfällen mit Methanol. Bei der Analyse wurde gefunden: Schwefel 1,2%; Chlor 25,4%.At 6O 0 C then 40 g of sulfur dioxide and 110 g of chlorine are passed in 2 hours. At the same time, the reaction mixture is irradiated with a UV lamp through a window. After a further 10 minutes, the reaction mixture is blown out with nitrogen. The sulfochlorinated polyethylene is isolated by precipitation with methanol. The analysis found: sulfur 1.2%; Chlorine 25.4%.
b) Zum Vergleich wurde ein Polyäthylen der gleichen Art wie es im Beispiel 2 a) eingesetzt wurde, jetzt nicht homogen, sondern heterogen chlorsulfochloriert.b) For comparison, a polyethylene of the same type as that used in Example 2 a) was not used now homogeneous, but heterogeneously chlorosulfochlorinated.
200 g Polyäthylen (wie bei Beispiel 2) werden in 21 Tetrachlorkohlenstoff unter Rühren suspendiert. In diese Suspension werden bei 50 bis 60° C unter UV-Bestrahlung in 3 Stunden 90 g Chlor eingeleitet. In weiteren 2 Stunden werden 70 g Schwefeldioxyd und 100 g Chlor eingeleitet. Nach dem Nachrühren und Ausblasen mit Stickstoff wird die pulvrige farblose Substanz abgesaugt und mit Methanol gewaschen. Bei der Analyse wurden gefunden: 4,1% Schwefel und 22,6 % Chlor.200 g of polyethylene (as in Example 2) are suspended in 21 carbon tetrachloride with stirring. In 90 g of chlorine are passed into this suspension at 50 to 60 ° C. under UV irradiation over the course of 3 hours. In 70 g of sulfur dioxide and 100 g of chlorine are passed in for a further 2 hours. After stirring and Blowing out with nitrogen, the powdery colorless substance is suctioned off and washed with methanol. at the analysis found: 4.1% sulfur and 22.6% chlorine.
Von den beiden chlorsulfochlorierten Polyäthylenen wurden nun Proben 8 Stunden bei 90°C im Wärmeschrank aufbewahrt. Anschließend wurde von beiden Proben wieder eine Bestimmung des Chlor- und Schwefelgehaltes durchgeführt, wobei sich ergab, wie die Tabelle zeigt, daß das heterogen chlorsulf ochlorierte Polyäthylen Salzsäure abgespalten hat. Außerdem trat eine braune Verfärbung ein.Samples of the two chlorosulfochlorinated polyethylenes were then placed in a heating cabinet for 8 hours at 90.degree kept. Then a determination of the chlorine and Sulfur content carried out, which resulted, as the table shows, that the heterogeneous chlorosulf ochlorinated Polyethylene has split off hydrochloric acid. In addition, there was a brown discoloration.
SuIf ochloriertes Polyäthylen Beispiel 2SuIf chlorinated polyethylene Example 2
nach der
Herstellungafter
Manufacturing
nach der
Wärmebehandlung Vergleichsversuchafter
Heat treatment comparison test
nach der
Herstellungafter
Manufacturing
nach der
Wärmebehandlungafter
Heat treatment
S 1,2%
Cl 25,4%S 1.2%
Cl 25.4%
1,2%
25,2%1.2%
25.2%
4,1%
22,6%4.1%
22.6%
4,0%
20,5%4.0%
20.5%
Claims (1)
Applications Claiming Priority (5)
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Publications (3)
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DE1495650B2 (en) | 1974-08-22 |
DE1420395A1 (en) | 1968-12-19 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |