DE1520019A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyphenylaethern mit endstaendigen Hydroxylgruppen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Polyphenylaethern mit endstaendigen HydroxylgruppenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÜNWALD
DR.-ING. TH.MEYER DR. FUES DR. EGGERT DIPL.-PHYS. GRAVE
KÖLN 1, DEtCHMANNHAUS
Köln, den 1.12.1964 Kg/Ax
1 River Road, Schenectady 5, N.Y. (V.St.A.).
standigen Hydroxylgruppen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von neuen Polyphenyiathern, die sich insbesondere als Komponenten zur Herstellung von neuartigen Copolymeren
mit besonders vorteilhaften Eigenschaften eignen.
Gegenstand des britischen Patents 9J5O 993 ist ein Verfahren
zur Herstellung von neuen Polyphenylenoxyden von hohem Molekulargewicht. Diese Polymeren haben eine ungewöhnliche
Kombination von Eigenschaften, aufgrund derer sie sich für die verschiedenster) Verwendungszwecke eignen. Eine Anzahl
der erwünschten Eigenschaften dieser Polymeren kann der Anwesenheit der monomeren Polyphenyläthereinheiten Im
Polymeren zugeschrieben werden, obwohl der Phenylring verschiedene Substituenten aufweisen kann.
Ss wurde nun gefunden, daß viele der erwünschten Eigenschaften
von Polymeren, die die Polyphenylätherkette enthalten, in einem weiteren Bereich ausgebildet werden können,
indem man Copolymere herstellt, in denen die Polyphenyläthersegmente
als Block in der Hauptkette der Copolymerstrukturen vorhanden sind, wobei die Segmente selbst
verhältnismäßig kurzkettlg sind.
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Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren .zur
Herstellung von Polyphenylenethern, deren Moleküle an beiden
Enden endständige reaktionsfähige Gruppen enthalten, so daB eine difunktionelle Einheit erhalten wird, die in Blockmischpolymere
mit verwandten oder ungleichen Polymermolekülen •inpolymerislert werden kann. In den Rahmen der Erfindung
fällt die Herstellung von Polyphenylene1 thern, deren Moleküle
beiderseits endstXndige OH-Oruppen enthalten. Diese kurzkettigen Polyphenylenäther mit endständigen OH-Oruppen
eignen sich besonders als Segmente für die Herstellung von Blookmlschpolymeren mit Polyestern, Polycarbonaten, Polyamiden,
Polyurethanen, Polysiloxanen, Polyethern und anderen Einheiten, die mit aromatischen Hydroxylgruppen
reaktionsfähig sind. Als spezielles Beispiel sei die Herstellung eines Blockmischpolymeren von Poly-(2,6-dimethylphenylenoxyd)
mit Polyglycoladipat genannt.
Bin PolyphenylenKther, der an beiden Enden endstXndige
OH-Oruppen enthält, kann so modifiziert werden, daß reaktionsfähige Endgruppen für die Copolymerisation mit Monomeren
vorhanden sind, die mit phenolischen OH-Oruppen selbst nicht reaktionsfähig sind. Beispielsweise können die phenolischen
OH-Oruppen naoh bekannten Methoden vinyliert oder fluorvinyllert
werden, wobei ein difunktlonelier Baustein erhalten
wird, der seinerseits anschließend mit Vinylmonomeren, z.B. a-01eflnen, Chlorfluoroleflnen, Perfluorolefinen u.dgl.,
copolymerlsiert werden kann.
Gemäß der Erfindung erfolgt die Herstellung der verhältnismäßig kurzkettlgen Polyphenyläther durch hydrolytische Abtrennung
eines keine Hydroxylgruppen aufweisenden Teils von einer Polyphenylenätherkette, die eine endständige OH-Oruppe
enthält. Diese hydrolytische Abtrennung kann eine Abtrennung der Polyphenylenätherkette selbst sein, jedoch
kann auch eine Abtrennung einer Bindung, die keine Etherbindung ist, z.B. einer Halogenbindung, erfolgen. Die
Trennung gemäß der Erfindung muß jedoch an einem Polyphenylen-
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äther mit einer endständigen OH-Oruppe vorgenommen werden,
der wenigstens zwei benachbarte, über Ätherbrücken gebundene Diphenyläthergruppen enthält.
Der Ausdruck "Polyphenylätherketten mit verhältnismäßig
kurzen Segmenten" bezeichnet Ketten einer bevorzugten Länge von 3 bis 100 oder mehr wiederkehrenden Einheiten.
In einen mit Rührer und Heismantel versehenen Reaktionskolben
wurde eine Lösung von 50 g Poly^ö-dimethylphenylenäther
in 500 cm' Pyridin gegeben. Die Lösung wurde zum
Sieden erhitzt(ll4°C), worauf etwa 20 g Phosgengas für
eine Dauer von etwa 30 Minuten durch die Lösung geleitet wurden. Die Lösung wurde noch eine weitere halbe Stunde
erhitzt und der Abkühlung überlassen.
Zur Zersetzung des überschüssigen Phosgen-Pyridin-Komplexes
wurden 25 enr Wasser zugesetzt. Die erhaltene Lösung wurde zu Überschüssigem Methanol gegeben, wodurch die Harzprodukte
ausgefällt wurden. Das Harz wurde abfiltriert, mit Methanol gewaschen und zweimal wieder in Chloroform gelöst und mit
Methanol ausgefällt. Das auf diese Weise abgetrennte Produkt wurde bei 125°C unter vermindertem 1
Trockendauer betrug etwa 4 Stunden.
Trockendauer betrug etwa 4 Stunden.
wurde bei 125°C unter vermindertem Druck getrocknet. Die
Ein Vergleichsversuch wurde wie folgt durchgeführt: Ein
Teil des als Ausgangsmaterial bei dem vorstehend beschriebenen Versuch verwendeten Poly-2>6-dimethylphenylenoxyds
wurde mit Chloroform verdünnt und dann mit Methanol wieder ausgefällt und unter vermindertem Druck bei 125°C getrocknet,
wobei im wesentlichen die gleichen Bedingungen wie bei der Fällung und Trocknung des beim vorstehenden Versuch
gebildeten Produkts angewendet wurden. Die Grenzviskosität
des phoegenierten Materials und des wieder ausgefällten Ausgangsmateriale wurde In einer Chloroformlösung bei 300C
bestimmt. Sie betrug 0,13 dl/g bein wieder ausgefällten
Auegangsraaterial und 0,l8 dl/g beim phoegenierten Material.
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Die Hydroxylionenkonzentration jedes Material« wurde durch
Infrarotabsorption bestimmt. Sie betrug O,"*>% beim wieder
ausgefällten Material und 0,15# beim phosgenlerten Material.
Ferner wurde die Konzentration an C=O-Gruppen in den beiden
Materialien aufj^relativer Basis durch Infrarotanalyse
bestimmt. Es wurde festgestellt, daß diese Bindungen beim wieder ausgefällten Auegangsmaterial nicht vorhanden waren,
während sie beim phosgenlerten Material in starkem Maße vorhanden waren.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Verknüpfung einer Anzahl der Poly-2,6-diraethylphenylenäthermolekUle durch
Carbonatbindungen.
Etwa 20 g Poly-2,6-dlmethylphenylenäther wurden in einer Lösung von 50 g Natriumhydroxyd in 100 g Wasser suspendiert.
Das zu diesem Zweck verwendete Polymere hatte eine Grenzviskosität
von 0,75 dl/g in Chloroform bei JO0C. Die Suspension
wurde in einem Autoklav 2 Stunden auf 315 - 320°C erhitzt. Das Aufheizen und Abkühlen des Autoklaven erforderte
bei jedem Versuch weitere 2 Stunden.
Die Produkte dieser Reaktion wurden filtriert,und das Polymere
wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet. Es wurde dann in Chlorbenzol gelöst und mit Methanol wieder ausgefeilt.
Die Ausbeute der Reaktion betrug 19 g.
Das auf diese Welse gebildete Produkt hatte eine Orenzviskosität
von 0,32 dl/g In Chloroform bei 300C. Dies entspricht
einem mittleren Molekulargewicht von 15.000-20.000. Der Hydroxylgruppengehalt des Produkts, bestimmt durch
Infrarotabeorption, betrug 0,25#, entsprechend einem
Hydroxylgehalt von 2,3 bis 3 Hydroxylionen pro Molekül.
Ein Reaktionekolben wurde mit Rührer und Kühlvorrichtung
versehen. Im Kolben wurde eine Lösung der folgenden Bestand-
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teile in 1000 cnr Chloroform gebildet:
2,6-Xylenol 100 g (O,#5 Mol)
Kupfer(I)-Chlorid 0,4 g (0,004 g-Atome Kupfer)
N,N,N),Nf-Tetraraethyl- l80 g (l,25 g-Mol Tetramethyl-1,3-butandiamin
butandiamin)
Der Inhalt des Reaktors wurde gekühlt, indem der Kolben
teilweise in ein Eisbad getaucht wurde, während der Inhalt gerührt wurde. Während der nächsten 50 Minuten wurden 100 cnr
Chloroform, das 135 S Brom (0,84 g-Mol) enthielt, in den
Reaktionskolben gegeben. Das Eisbad wurde entfernt, worauf noch etwa 2 Stunden gerührt wurde.
Nach dieser Reaktionsperiode wurde Methanol im Überschuß dem Reaktionsgemisch zugesetzt. Das ausgefällte Polymerprodukt
wurde abfiltriert und dann mit weiterem Methanol gewaschen. Es wurde erneut in Chloroform gelöst und durch
Zusatz von Methanol wieder ausgefällt. Die Analyse des auf diese Weise erhaltenen Polymeren auf Brom ergab 0,326 χ
10"^ Bromäquivalente pro g Polymerisat.
10 g Produkt, das dem gemäß Beispiel 3 hergestellten ähnlich
war, jedoch 0,98 χ 10"^ Bromäquivalente pro g Polymerisat
enthielt, wurde mit Isobutanol in überschüssiger konzentrierter KOH-Lösung dispergiert. Die Suspension wurde in
einen Autoklav überführt und 7 Stunden unter Rühren auf
190 - 2100C erhitzt. Mach Abkühlenlassen über Nacht wurde
das Reaktionsgemisch filtriert. Das abgetrennte Polymerprodukt wurde mit Wasser und mit Methanol gewaschen. Es
wurde dann in Chloroform gelöst und mit Methanol wieder ausgefällt.
Die chemische Analyse des Produkts ergab einen Bromrestgehalt von 0,14 χ 10"' Bromäquivalenten/g. Die Analyse durch
Infrarotabsorption ergab zwei Absorptionsmaxima von gleicher Intensität im Infrarotspektrum bei 2,77 und 2,83 u. Diese
Absorptionsmaxima wurden gehinderten und ungehinderten
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phenolischen OH-Gruppen zugeschrieben» deren Anwesenheit
an den gegenüberliegenden Enden jedes Polyphenyläthersegments
angenommen wurde, wie in der folgenden Formel dargestellt:
Ho<~}R
Hierin 1st η eine ganze Zahl von wenigstens l,und R. und Rg
stehen für einwertige Reste» nämlich Arylreste und niedere Alkylreste, in denen das an das Segment gebundene C-Atorn
kein tertiäres C-Atorn ist.
Der Gesamthydroxylgehalt des gemäß diesem Beispiel hergestellten Materials wurde aus dem Infrarotspektrum mit
0,51 x ΙΟ"-5 Äquivalenten pro Gramm ermittelt. Die Grenzviskosität
des Materials in Chloroform bei 300C betrug
0,145 dl/g.
3 g der gemäß Beispiel 4 hergestellten difunktioneilen
Poly-S^-dimethylphenylenäthersegmente wurden in 30 cnr
trockenem Pyridin gelöst. Die Lösung wurde zu 2,02 g Adipylchlorld
gegeben und das Gemisch eine halbe Stunde unter Rühren erhitzt. Danach wurde unter weiterem Rühren eine
Lösung von 0,98 g 1,6-Hexandiol in 20 cnr trockenem Pyridin
zugesetzt, worauf noch 1,5 Stunden ohne weiteres Erhitzen gerührt wurde.
Die auf diese Weise erhaltene Lösung wurde zu einem großen Methanolüberschuß gegeben. Der Zweck dieser Maßnahme war
die Abtrennung etwaiger Homopolyester aus dem Produkt, da der Homopolyester in Methanol löslich ist, während die
gewünschten Copolymerprodukte als unlöslich angesehen wurden. Eine sich bildende Fällung wurde abfiltrlert und mit Methanol
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gewaschen. Sie wurde dann In Chloroform gelöst und durch
Zusatz von Methanol wieder ausgefällt.
Das auf diese Welse gebildete Produkt wurde über Nacht bei
HO0C getrocknet. Es wog 3,13 g. Seine Grenzviskosität
betrug 0,20 dl/g, bestimmt in Chloroform bei JO0C. Das
Infrarotspektrum zeigte die Anwesenheit von Estergruppen
und bestätigte somit die Bildung eines Blockmischpolymeren aus Polyester und Polyether.
Aus der vorstehenden Beschreibung 1st ersichtlich, daß nach dem Verfahren gemäß der Erfindung Polyphenyläther in
Form von Segmenten erhalten werden, die an jedem Ende die gleiche endatändige Gruppe enthalten, und daß hierdurch
die Herstellung neuer Blockmischpolymerer ermöglicht wird, die Polyphenylätherblöeke enthalten. Das Verfahren ist zwar
speziell im Zusammenhang mit der Bildung von Polyphenylätherblöcken
mit einer endständigen Hydroxylgruppe an jedem Ende beschrieben, jedoch ist es natürlich auch auf die
Bildung von Blöcken mit anderen symmetrischen Endgruppen anwendbar, wie oben näher dargelegt.
Die Polyphenoxydsegmente können mit anderen Monomeren oder
Polymersegmenten zur Bildung der verschiedensten Copolymeren kombiniert werden. Blockpolymere, die mit den gemäß der
Erfindung erhaltenen neuen Phenoxydsegmenten hergestellt
werden, können zu Endprodukten kombiniert werden, die je nach den Verhältnissen der Komponenten sowie der Art und
relativen Größe der Komponenten der Copolymeren die verschiedensten
Eigenschaften haben. Variationen der Eigenschaften der mit den erfindungsgemäßen Segmenten hergestellten
Copolymeren können durch Veränderung der Kettenlänge des Segments vorgenommen werden.
Blockmischpolymere, die Phenoxydsegmentblöcke gemäß der
Erfindung In Kombination mit flexiblen Kettensegmenten
enthalten, stellen flexible oder elastomere Produkte dar* Eine weitere Modifikation der Eigenschaften kann durch
Nachvulkanisation mit Vernetzungeroitteln erreicht werden.
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Weitere Anwendungsgebiete der Copoljmeren können erechloe-•en
werden, indes funktlonelle Gruppen, die als Anaatzstellen
für produktnodifislerende Verbindungen dienen, in die PolynernolekUle eingebaut werden. Diese funktioneilen
Gruppen können in gleicher Weise als Angriffsstellen für Vernetzungsmittel dienen.
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Claims (2)
- PatentansprücheVerfahren zur Herstellung von FolyphenylKthern alt endständigen Hydroxylgruppen, dadurch gekennzeichnet, daß Polyphenyläther der nachstehenden Formel der Hydrolyse unter alkalischen Bedingungen bei überdruck unterworfen werdentworin Y für Chlor, Brom» Jod, Fhenyllthersegmente oder einwertige Aalnreste steht, X Hydroxyl oder ein Rest Y ist, η eine ganze Zahl von wenigstens 1 1st, und R1 und R2 niedere Alkyl- oder Arylreste sind, wobei das an das Segment gebundene C-Atoa kein tertilres C-Ato» ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da0 η eine ganze Zahl von 1-98 1st«2, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daS die Segmente geradkettlge Verbindungen sind«909830/12S2
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1964
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5128422A (en) * | 1989-04-04 | 1992-07-07 | Huels Aktiengesellschaft | Block copolymers based on polyphenylene ethers and polycondensates, and process for producing them |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6413958A (de) | 1965-06-04 |
US3318959A (en) | 1967-05-09 |
GB1053486A (de) |
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