DE1495791A1 - Process for making polyamides - Google Patents
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Description
Verfahren zum Herstellen von Polyamiden. Process for making polyamides.
Es ist bekannt, wasserfreie Lactame von o -Aminocarbonsäuren in Gegenwart alkalischer Katälysatoren, wie Alkali- oder Erdalkalimetalle oder deren Hydride, Oxyde, Hydroxyde, Carbonate und Alkoholatejbei höheren Temperaturen zu hochmolekularen linearen Polyamiden anionisch zu polymerisieren. Auch die Verwendung der Alkaliverbindungen von Caprolactam und Pyrrolidon als Katalysatoren ist bekannt.It is known to use anhydrous lactams of o -amino carboxylic acids in the presence alkaline catalysts, such as alkali or alkaline earth metals or their hydrides, Oxides, hydroxides, carbonates and alcoholates become high molecular weight at higher temperatures polymerize linear polyamides anionically. Also the use of alkali compounds of caprolactam and pyrrolidone as catalysts is known.
Durch Zusatz üblicher Polymerisationsbeschleuniger, wie Isocyanate oder solche abspaltender Verbindungen, Carbodiimide oder Cyanamid, z. B. nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1 067 p91, oder Säurederivate, wie Benzoylchlorid, Terephthaloylchiorid usw., kann die Polymerisationsgeschwindigkeit dabei erheblich heraufgesetzt und / oder die Polymerisationstemperatur erniedrigt werden.By adding conventional polymerization accelerators such as isocyanates or those releasing compounds, carbodiimides or cyanamide, e.g. B. after the Process of German patent specification 1 067 p91, or acid derivatives such as benzoyl chloride, Terephthaloyl chloride, etc., can significantly reduce the rate of polymerization increased and / or the polymerization temperature can be lowered.
Voraussetzung ur die Wirksamkeit alkalischer Katalysatoren ist deren wenigstens teilweise Reaktion mit dem Lactam unter Bildung der Alkali- bzw. Erdalkaliverbindung des Lactams.The prerequisite for the effectiveness of alkaline catalysts is their at least partial reaction with the lactam to form the alkali or alkaline earth compound of the lactam.
Der Ablauf dieser Reaktion ist in weitem Maße von der Basizität der Katalysatoren abhängig, d.h. mit abnehmender Basizität nimmt auch die Katalysatorwirkung ab. Stark basische Katalysatoren haben Jedoch den Nachteil, daß sie schwer zu handhaben sind, teils wegen ihrer Gefährlichkeit, wie die Alkali-metalle oder -hydride, teils wegen ihrer durch die Beschaffenheit als kristalline Pulver mit großer Oberfläche begtinstigte erhebliche und schnelle Aufnahme von Wasser und Kohlendioxyd aus der Atmosphäre, wodurch die Katalysatorwirkung stark beeinträchtigt oder sogar ganz aufgehoben werden kann.The course of this reaction is to a large extent dependent on the basicity of the Catalyst dependent, i.e. with decreasing basicity, the catalyst effect also decreases away. However, strongly basic catalysts have the disadvantage that they are difficult to handle are, partly because of their dangerousness, like the alkali metals or hydrides, partly because of their nature as a crystalline powder with a large surface area favored substantial and rapid absorption of water and carbon dioxide from the atmosphere, as a result of which the catalytic converter effect is severely impaired or even can be canceled entirely.
Bei Verwendung stark basischer Katalysatoren in gelöster Form werden diese Nachteile zwar teilweise vermieden, doch können hier auf Grund der Löslfthkeitsverhältnisse nur solche Lösungsmittel verwendet werden, die die Polymerisation stören oder verhindern, wie Alkohole oder Wasser, und deshalb vorher wieder entfernt werden müssen, wozu ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist. Dies gilt auch für die bisher verwendeten Alkali- bzw. Erdalkalimetallverbindungen unsubstituierter Lactame Es wurde nun gefunden, daß beim Herstellen von Polyamiden durch Polymerisierer wasserfreier Lactame mit (Erd)Alkali-Lactamverbindungen gegebenenfalls in Gegenwart von Polymerisationsbeschleunigern, alle genannten Schwierigkeiten dadurch vermieden werden können, daß man Alkali- oder Erdalkalimetaliverbindungen solcher Lactame verwendet, welche an mindestens einem Kohlenstoffatom einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Arylrest tragen, oder deren Gemische, gelöst in inerten organischen Lösungsmitteln, welche die Polymerisation nicht stören.When using strongly basic catalysts in dissolved form these disadvantages are partially avoided, but due to the solubility conditions only solvents are used that interfere with or prevent polymerization, such as alcohol or water, and must therefore be removed beforehand, why an additional operation is required. This also applies to those used so far Alkali or alkaline earth metal compounds of unsubstituted lactams It has now been found that in the manufacture of polyamides by polymerizers with anhydrous lactams (Earth) alkali-lactam compounds, optionally in the presence of polymerization accelerators, all the difficulties mentioned can be avoided by using alkali or alkaline earth metal compounds of such lactams used, which at least carry an alkyl, cycloalkyl, aralkyl or aryl radical on one carbon atom, or their mixtures, dissolved in inert organic solvents, which the polymerization do not bother.
Die Alkali- und Erdalkalisalze der substiFuierten Lactame gemäß der Erfindung sind im Gegensatz zu den entsprechenden Salzen der unsubstituierten Lactame gut löslich in inerten Lösungsmitteln, welche die Polymerisation nicht stören und deshalb nicht entfernt zu werden brauchen.The alkali and alkaline earth salts of the substituted lactams according to Invention are in contrast to the corresponding salts of unsubstituted lactams easily soluble in inert solvents which do not interfere with the polymerization and therefore do not need to be removed.
Die Katalysatoren werden zweckmässig in Mengen von 0,001 -10 Mol-, vorzugsweise O, 0,01 - 1 Mol-, gegebenenfalls zusammen mit üblichen Mengen der genannten Polymerisationsbeschleuniger, verwendet.The catalysts are conveniently used in amounts of 0.001-10 mol, preferably 0.11-1 mol, optionally together with customary amounts of the above Polymerization accelerator, is used.
Beispiele für substituierte Lactame gemäß der Erfindung sind Methyl-, Dimethyl-, Athyl-, Propyl-, Cyclohexyl-, Methyloyclohexyl-, Benzyl-, Phenyl- und Tolyl-Pyrrolidon und -Z-Caprolactam sowie die entsprechenden Substitutionsprodukte der höheren Lactame. Diese substituierten Lactame können auf einfache Weise aus den entsprechenden substituierten Cycloalkanonen übbr deren Oxime durch Beckmann'sche Umlagerung erhalten werden.Examples of substituted lactams according to the invention are methyl, Dimethyl, ethyl, propyl, cyclohexyl, methyloyclohexyl, benzyl, phenyl and Tolyl pyrrolidone and -Z-caprolactam and the corresponding substitution products of the higher lactams. These substituted lactams can be easily made from the corresponding substituted cycloalkanones over their oximes by Beckmann's Rearrangement can be obtained.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren können aus diesen Lactamen in üblicher Weise durch Umsetzen mit (Erd-)Alkalimetallen oder deren -Hydriden, -Alkoholaten oder -Amiden in der Schrnelze oder in einem Lösungsmittel hergestellt werden, wobei die gasförmigen oder leichtflüchtigen Nebenprodukte, wie Wasserstofr, Alkohole oder Ammoniak, entfernt werden. Die Lactame können dabei in einem gewissen Ueberschuß angewendet werden, um eine möglichst vollständige Umsetzung zu erzielen. Dieser Uberschuß kann bis zu 200 Mol-% und mehr betragen.The catalysts to be used according to the invention can be prepared from these Lactams in the usual way by reacting with (earth) alkali metals or their hydrides, -Alcoholates or -amides produced in the melt or in a solvent the gaseous or volatile by-products, such as hydrogen, Alcohols or ammonia. The lactams can be used to a certain extent Excess can be used in order to achieve the most complete implementation possible. This excess can be up to 200 mol% and more.
Beispiele für inerte Lösruigsmittel, in denen die erfindungsgemäßen Katalysatoren gelöst werden, sind gegebenenfalls substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol Toluol, Xylole, Diäthylbenzole, Di(iso)propylbenzole, Anisol usf., Tetra- und Dekahydronaphthalin, ferner N-Alkyl-substituierte Lactame, wie N-Alkyl-Pyrrolidon, -Caprolactam usf., und (cycl4-aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan, Hexan, Heptan, Octan usw. oder Gemische wie Petroläther, Ligroin, Testbenzin usw. Weiterhin können auch C-substituierte Lactame selbst als Lösungsmittel verwandt werden, soweit sie bei Raumtemperatur flüssig sind. Ausserdem können auch gegebenenfalls Gemische verschiedener Lösungsmittel verwandt werden.Examples of inert solvents in which the inventive Catalysts are dissolved, are optionally substituted aromatic hydrocarbons, such as benzene, toluene, xylenes, diethylbenzenes, di (iso) propylbenzenes, anisole, etc., tetra- and decahydronaphthalene, also N-alkyl-substituted lactams, such as N-alkyl-pyrrolidone, -Caprolactam etc., and (cycl4-aliphatic hydrocarbons, such as cyclohexane, hexane, Heptane, octane, etc. or mixtures such as petroleum ether, ligroin, white spirit, etc. Furthermore C-substituted lactams themselves can also be used as solvents, as far as they are liquid at room temperature. In addition, if appropriate, mixtures can also be used different solvents can be used.
Die Konzentrationen der verwendeten Katalysatorlösungen können in weiten Grenzen schwanken. Sie betragen zweckmäßig zwischen etwa 1 und etwa 50 Gewichtsprozent. Höhere oder geringere Konzentrationen sind Jedoch ebenfalls möglich.The concentrations of the catalyst solutions used can be in wide limits fluctuate. They are expediently between about 1 and about 50 percent by weight. However, higher or lower concentrations are also possible.
Zum Polymerisieren werden die Lactame bei erhöhter Temperatur, im allgemeinen bei etwa 100 bis etwa 3000C, in üblicher Weise mit den Katalysatoren und gegebenenfalls mitverwendeten Polymerisationsbeschleunigern vermischt, worauf die Polymerisation nach kurzer Zeit beendet ist. To polymerize the lactams are at elevated temperature, im generally at about 100 to about 3000C, in the usual way with the catalysts and optionally used polymerization accelerators mixed, whereupon the polymerization has ended after a short time.
Beispiel 1 226 g -Caprolactam mit einem Wassergehalt von 0,025 % werden unter Ausschluß von Feuchtigkeit aufgeschmolzen und auf 1500C erhitzt. Nun werden 4,7 ml einer 0,86-molaren Lösung der Na-Verbindung aus einem Isomerengemisch, welches vorwiegend aus y-Methylcaprclactam besteht, in einem Gemisch aus 60 % m- und 40 % p-Diisopropylbenzol (entspricht 0,2 Mol-% Na-Verbindung) zugegeben und kurz verrührt; danach werden 4 ml Hexamethylendiisocyanat-1,6 (0,4 Mol-%) zugegeben und ebenfalls verrührt. Nach 2 Minuten ist das Caprolactam zu einem festen, farblosen Körper polymerisiert, der einen Extraktgehalt von 5, 3 ß aufweist und sich in m-Kresol nicht mehr löst. Example 1 226 g -Caprolactam with a water content of 0.025% are melted in the absence of moisture and heated to 1500C. so 4.7 ml of a 0.86 molar solution of the Na compound from an isomer mixture, which consists mainly of y-methylcaprclactam, in a mixture of 60% m- and 40% p-diisopropylbenzene (corresponds to 0.2 mol% Na compound) were added and stirred briefly; then 4 ml of 1,6-hexamethylene diisocyanate (0.4 mol%) are added and also stirred. After 2 minutes the caprolactam has become a solid, colorless Polymerized body, which has an extract content of 5, 3 ß and is in m-cresol no longer solves.
Claims (1)
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Publications (3)
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DE (1) | DE1495791B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0438762A1 (en) * | 1990-01-26 | 1991-07-31 | BASF Aktiengesellschaft | Catalyst solution for anionic lactam polymerisation and its use for anionic polymerisation of caprolactam |
-
1951
- 1951-01-28 DE DE19511495791 patent/DE1495791B2/en active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0438762A1 (en) * | 1990-01-26 | 1991-07-31 | BASF Aktiengesellschaft | Catalyst solution for anionic lactam polymerisation and its use for anionic polymerisation of caprolactam |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1495791B2 (en) | 1973-09-06 |
DE1495791C3 (en) | 1974-04-18 |
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