DE1520207A1 - Process for the post-chlorination of polyvinyl chloride in aqueous suspension - Google Patents
Process for the post-chlorination of polyvinyl chloride in aqueous suspensionInfo
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Description
Lonza AG·, Gampel (Kanton Wallis), Schweiz. Geschäftsleitung: Basel (Sohweiz).Lonza AG ·, Gampel (Canton Valais), Switzerland. Management: Basel (Sohweiz).
Verfahren zum JUaohchlorieren von Polyvinylchlorid in wässriger Suspension.Process for the JUaohchlorierung of polyvinyl chloride in aqueous suspension.
Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von Polymerisaten mit gegenüber nichtnachchloriertem Polyvinylchlorid erhöhtem Erweichungspunkt und grösserer l'hermoStabilität durch chlorieren von Polyvinylchlorid.The invention relates to the production of polymers with polyvinyl chloride that is higher than that of non-post-chlorinated polyvinyl chloride Softening point and greater thermal stability chlorination of polyvinyl chloride.
Es ist bekannt, durch Nachchlorieren von Poiv ; Kunstharze herzustellen, weiche sich in ihren _ von den Ausgangspoiymerisaten unterscheiden.It is known to post-chlorinate Poiv; Manufacture synthetic resins which differ in their _ from the initial properties.
haftenbe liable
ist auch bekannt, die Chlorierung von Polyvinylchlorid in wässriger Suspension bei 'Temperaturen unter 650G in Gegenwart von chlorierten Kohlenwasserstoffen mit einem G-Atom und unter liestranlung mit aktinischem Licht durchzuführen. Die starke Lichtabsorption führt zu einer inhomogenen Bestrahlung und dadurch zu einem unregelmassigen Reaktionsverlauf. Ausserdem iat es industriell sehr umständlich und teuer, grosse Mengen Reaktionsmedium zu bestrahlen. is also known to carry out the chlorination of polyvinyl chloride in aqueous suspension at 'temperatures below 65 0 G in the presence of chlorinated hydrocarbons with a G-atom and liestranlung to actinic light. The strong light absorption leads to inhomogeneous irradiation and thus to an irregular course of the reaction. In addition, it is industrially very laborious and expensive to irradiate large amounts of reaction medium.
Es ist ferner bekannt. Polyvinylchlorid in chloriertenIt is also known. Polyvinyl chloride in chlorinated
009826/1943009826/1943
BAD ORIGINAL.BATH ORIGINAL.
-S-S
Kohlenwasserstoffen zu suspendieren und die Kachchlorierung in Gegenwart von Azoverbindungen "bei 'Temperaturen unter 8o°0 durchzuführen, um den Ablauf der Chlorierung zu begünstigen» wird der bei der Chlorierung entstehende Chlorwasserstoff laufend abgeführt. Uei dieser Methode nimmt die Viskosität der Suspension im -kaufe der Reaktion esu, was eine ungleichmassige Verteilung des Chlors im Reaktionsgemisch und damit eine imgleichmässige Chlorierung zur Folge hat. Diese Methode benötigt ausserdem lange Reaktionszeiten und ist durch den Verbrauch grosser mengen an chlorierten Kohlenwasserstoffen und Methanol zum Ausfallen des nachchlorierten Polyvinylchlorids sehr unwirtschaftlich, ·Suspending hydrocarbons and cachchlorination in the presence of azo compounds "at temperatures below 80 ° 0 to be carried out in order to promote the chlorination process » becomes the hydrogen chloride formed during the chlorination continuously discharged. With this method, the viscosity increases the suspension im buying the reaction esu what an uneven Distribution of the chlorine in the reaction mixture and thus a uniform chlorination results. This method also requires long reaction times and is due to the consumption of large amounts of chlorinated hydrocarbons and methanol to precipitate the post-chlorinated polyvinyl chloride very uneconomical,
Es wurde nun, gefunden, dass ein gegenüber dem vorgenannten Stande der i'eciinik technologisch verbessertes Verfahren zum üachchiarieren von Polyvinylchlorid zu Produkten mit erhöhtem Erweichungspunkt wad grösserer 'Jhermostabilität führt, dessen besonderer Vorteil in der raschen Aufnahme des Chlors liegt. Die rasche-Ausführung der jaachchlarierung i3t wichtig, weil bei der iiaehchlorierung,. wenn sie wahrend längerer Zeit bewirkt wird s eine Verkleinerung der iange der Molekü4.ketten eintritt.It has now been found that a for üachchiarieren of polyvinyl chloride wad over the aforementioned prior i'eciinik technologically improved process to products with increased softening point greater 'Jhermostabilität leads, the special advantage is the rapid absorption of the chlorine. The rapid execution of the jaachlarierung is important because in the iiaehchlorierung. if it is effected over a longer period of time, the length of the molecular chains is reduced.
Das Verfahren der Erfindung- zum JNachchlorieren von Polyvinylchlorid in Gegenwart von niedrig siedenden aliphatischen chlorsubstituierten Kohlenwasserstoffen und Salzsaure bei Temperaturen unter 7o°0 durch Einwirken von Chlor ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wachchlorierungsreaktion in Gegenwart von radikal bildenden Azoverbindungen bei !Temperaturen von 3o - 7o°C, vorzugsweise 45 - 55°C, durchgeführt wird.The process of the invention for the post-chlorination of polyvinyl chloride in the presence of low-boiling aliphatic chlorine-substituted hydrocarbons and hydrochloric acid at temperatures below 70 ° by the action of chlorine is characterized in that the awake chlorination reaction in the presence of radical-forming azo compounds at temperatures of 30 ° -70 ° C, preferably 45-55 ° C, is carried out.
Auf diese Weise können nicht nur Homomere von Vinylchlorid mit verschiedenen K-Werten nachchloriert werden, sondern auoh Copolymerisate von Vinylchlorid mit kleinen Anteilen von anderen ungesättigten Verbindungen«,In this way, not only homomers of vinyl chloride with different K values can be post-chlorinated, but also copolymers of vinyl chloride with small proportions of other unsaturated compounds «,
Gemäss der Erfindung ist es möglich, Polyvinylchlorid der verschiedenen K-Werte naehzuchlorieren.According to the invention it is possible to use polyvinyl chloride chlorine different K values.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Zweokmäseigerweise wird eine wässrige Suspension mit einem Feststoffgehalt von 1oo - 15oo g Polymerisat / 1 Wasser verwendet.Zweokmäseigerweise an aqueous suspension with a Solids content of 100-1500 g polymer / 1 water used.
Die niedrig siedenden aliphatisehen ehiorsubstituierten Kohlenwasserstoffe, z. B. Tetraohioraethan, Aethylendichlorid und Tetrachlorkohlenstoff, sowie vorzugsweise Öhioroform werden zweokmassigerweise im Verhältnis von 2o bis 13o Gew.$, vorzugsweise 4o - 7o Gew.^, bezogen auf die Poiymermenge, der wässrigen Dispersion zugegeben.The low-boiling aliphatic monosubstituted hydrocarbons, z. B. Tetraohioraethan, ethylene dichloride and Carbon tetrachloride, as well as preferably Öhioroform two-mass wise in the ratio of 20 to 13o wt. $, preferably 4o - 7o wt., Based on the amount of polymer, the aqueous dispersion added.
Als Halogenierungskatalysatoren werden radikalbildende Azoverbindungen, z. "JB.. Azomethan, Diazomethan, Mazoami do benzol, Cyanursäuretriazid, Azoisopropan, Azobenzol, Azotoluol, Azodiisobutyramid, Azo-bis-{a,Y)-dimethylvaleronitril, Azohexandihydrobenzonitrii und vorzugsweise Azoisobuttersaure— nitril verwendet.The halogenation catalysts used are radical-forming azo compounds, z. "JB .. azomethane, diazomethane, Mazoami do benzene, Cyanuric acid triazide, azoisopropane, azobenzene, azotoluene, Azodiisobutyramide, azo-bis- {a, Y) -dimethylvaleronitrile, azohexanedihydrobenzonitrile and preferably azoisobutyric acid nitrile is used.
Die halogenierungskatalysatoren werden zweckmässigerweise im Reaktionsmedium im Verhältnis von o,1 - 5 Gew.^, vorzugsweise o,75 - 2 Gew«#, bezogen auf die Polymermenge, dispergiert. Es ist jedoch vorteilhaft, vorgangig den katalysator im niedrig siedenden aliphatischen ohlorsubstituierten Kohlenwasserstoff zu lösen und erst dann der Suspension zuzumischen· Die Itatalysatorhaltige Suspension wird auf Temperaturen von 3o - 7o0C, vorzugsweise 45 - 55°G, erhitzt, und es werden too - 15oo g, vorzugsweise 2oo - 1ooo g, Ghlorgas pro Stunde zu looo g zu olilorierendem Polymer zugeleitet.The halogenation catalysts are expediently dispersed in the reaction medium in a ratio of 0.1-5% by weight, preferably 0.75-2% by weight, based on the amount of polymer. However, it is advantageous vorgangig to dissolve the catalyst aliphatic in low boiling ohlorsubstituierten hydrocarbon and admix until the suspension · The Itatalysatorhaltige suspension is heated to temperatures of 3o - 7o 0 C, preferably 45 - 55 ° G, heated, and there are too - 1500 g, preferably 200-1000 g, of chlorine gas per hour fed to 100 g of polymer to be olilated.
Um die Bildung der oxydierend wirkenden unterchlorigen Saure zu vermeiden, wird die Suspension mit einer solchen iaenge Chlorwasserstoff angesäuert, die - bezogen auf das iOlymyr 5o - 3oo Gew.J«, vorzugsweise 1oo - 17o Gew.>», einer 36',iLgen wässrigen Chlorwasserstofflösung entspricht.About the formation of the oxidizing hypochlorous acid to avoid the suspension with such an iaenge Acidified hydrogen chloride, which - based on the iOlymyr 5o - 300 wt. J ", preferably 100 - 17o wt.>", One 36 ', iLgen aqueous hydrogen chloride solution.
Die Gegenwart von Chlorwasserstoff im Reaktionsgemisch. hat nicht nur den binn, die Bildung von unterschlorierter Saure zu vermeiden, sondern auch den, die Aufnahmefäiiigkeit derThe presence of hydrogen chloride in the reaction mixture. Has not just the binn, the formation of under-chlorinated acid to avoid, but also the one, the receptivity of the
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liquiden Phase für Chlor zu vergrössern. Dies führt zu einem homogenen Reaktionsablauf.liquid phase for chlorine to enlarge. This leads to a homogeneous reaction process.
Für drei Vergleichsversuohe werden 15o g (A) bzw. 25o g (B) bzw. 4-00 g (σ) Polyvinylchlorid-Suspensionspolymerieat vom K-Wert Yo in boo ml Wasser suspendiert. Hierauf werden unter Rühren 125 ml Chloroform, in welohem 3 β Azodiisobütyrnitril gelöst sind, in die Suspension eingebracht. Sehlieeelioh werden nooh 4oo ml 36?&ge Salzsäure zugegeben.For three comparison tests, 15o g (A) and 25o g (B) or 4-00 g (σ) polyvinyl chloride suspension polymer from K value Yo suspended in boo ml of water. This will be under Stir 125 ml of chloroform in which 3 β azodiisobutyrnitrile are dissolved, introduced into the suspension. Sehlieeelioh nooh 4oo ml of 36% hydrochloric acid are added.
Jede dieser Mischungen wird in eine Chlorierungeapparatur gegeben und in gleicher Weise behandelt.Each of these mixtures is placed in a chlorination apparatus and treated in the same way.
Die Chlorierungsapparatur besteht aus einem 3 Jüiter-Rundkolben, der mit einem intensiven Rührwerk, einem G-aseinieitung3rohr mit Fritte und einem Rückflussystem versehen ist. Das Rückfiussystera muss von sehr intensiver Wirkung sein (Energiekühler), damit das Chloroform durch das abströmende Chlor nicht aus der Reaktionsmischung entfernt werden Kann. Die Chlorierungsapparatur befindet sich in einem thermostatierten tfasserba»d von 55°C.The chlorination apparatus consists of a 3 Jüiter round bottom flask, which is equipped with an intensive agitator, a gas inlet pipe with frit and a reflux system is. The Rückfiussystera must be of very intense effect (energy cooler) so that the chloroform is not removed from the reaction mixture by the outflowing chlorine can be. The chlorination apparatus is located in a thermostatted water bath at 55 ° C.
Zur Entfernung des Sauerstoffs wird während etwa 5 Minuten Stickstoff durch die Reaktionsmischung geleitet. Hierauf wird Chlor mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 8oo ml/min eingeleitet. Bereits nach 3-5 Minuten zeigt das Ansteigen der Reaktionstemperatur (um 5 - 70C) und die Abnahme der Chiorabflussgeschwindigkeit das Einsetzen der Reaktion an. Die Reaktion wird unter Mchtausschluss durchgeführt.To remove the oxygen, nitrogen is passed through the reaction mixture for about 5 minutes. Chlorine is then passed in at a flow rate of 800 ml / min. After 3-5 minutes, the increase in the reaction temperature shows (at 5-7 0 C) and the decrease in Chiorabflussgeschwindigkeit to the onset of the reaction. The reaction is carried out with exclusion of power.
Nach 2 Stunden wird die Chlorzufuhr unterbrochen, zur Entfernung des Chlors aus der Reaktionsmischung Stickstoff durchgeleitet, das Endprodukt filtriert, gewaschen, in i?c/öiger Sodalösung neutralisiert (etwa 1 Stunde), wieder gewaschen und bei etwa 5o - 6o°C getrocknet.After 2 hours, the supply of chlorine is interrupted, nitrogen is passed through to remove the chlorine from the reaction mixture, the end product is filtered, washed, in i? c / öiger soda solution neutralized (about 1 hour), washed again and dried at about 50 - 60 ° C.
Die Erweichungstemperaturen der Endprodukte betragen:The softening temperatures of the end products are:
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1460O bei einem Chlorgehalt von: 71,25 f> 137aG bei einem Chlorgehalt von: 68,28 $ 129°0 bei einem Chlorgehalt von: 67»74. St146 0 O with a chlorine content of: 71.25 f> 137 a G with a chlorine content of: 68.28 $ 129 ° 0 with a chlorine content of: 67 »74. St.
77°O bei einem Chlorgehalt von*, 56,23 S*.77 ° E with a chlorine content of *, 56.23 S *.
Die Bestimmung der Erweichungstemperatur erfolgt an gepressten Prüflingen von 2 mm Dicke, 2o mm Breite und 8o mm lange, welche in einen Halterrahmen derart eingespannt werden, dass 2o mm der Lange eingeklemmt und 6o mm frei horizontal überhangend sind. Die Proben werden an ihrem Vorderende mit einem Gewicht von 4 g belastet und in einen Wärmeofen mit gleiohmassiger Temperaturverteilung horizontal eingehängt« Die Temperatursteigerung beträgt 50C pro Stunde* Beim Erreichen der Erweichungstemperatur beginnt sich das vordere belastete Ende des Prüflings abzubiegen»The softening temperature is determined on pressed test pieces 2 mm thick, 20 mm wide and 80 mm long, which are clamped in a holder frame in such a way that 20 mm of length are clamped and 60 mm freely overhanging horizontally. The samples are g loaded at its front end with a weight of 4 and suspended horizontally in a heating furnace with gleiohmassiger temperature distribution "The temperature increase is 5 0 C per hour * When reaching the softening temperature of the front-loaded end of the specimen begins turn"
Die Produkte A, B, C und das Ausgangsmaterial werden für den iPhermostabiiitatstest zu einer Masse folgender Zusammensetzung verarbeitet;The products A, B, C and the starting material are used for the thermal stability test to a mass of the following composition processed;
94 Teile PTO94 parts PTO
4 Teile bibasisohes Bleiphosphit 1 Teil Bleistearat
1 Teil toibasisohes Bleistoarat«,4 parts bibasisohes lead phosphite 1 part lead stearate
1 part toibasisohes lead carat «,
Die Thermostabilitat wird durch die larbveränderung bei 1o-minutigem Erhitzen von 2 - 4 g Substanz in einem Reagensglas bei 2Oo0C bestimmt,The thermostability is determined by the larbveränderung at 1o-minutigem heating 2 - 4 g of substance determined in a test tube at 2OO 0 C,
üis werden die nachstehenden Resultate erzielt:The following results are achieved:
Farbe naoh lo-minutlgem Ernitzen bei 2oo°CColor after 10 minutes after eating at 200 ° C
Prod. Av hellbraun bis weissProd. Av light brown to white
Prod* B: hellbraunProd * B: light brown
Prod. C: hellbraun bis braunProd. C: light brown to brown
Ausgangsprodukt: schwarz (+ Blasenbildung infolge starkerStarting product: black (+ blistering as a result of strong
HCl-Abspaltung)HCl elimination)
BAD ORIGINAL 009826/1943BATH ORIGINAL 009826/1943
15o g PGlyvinyleiiloriä-SuapenaioiispoljnBisPisat. eines K-Wert®s 7ο - Ti. werden in 3oq ml fasser eixspskcliert „ Der Suspension wird eis.© lösung \?os. 1,5 g Asodiisobütyronitril. Ie 6o mi Chloroform zugege-frea und .anschliesssnd nooh-3oo mi konzentrierta Saissäiirs baigefügt.15o g PGlyvinyleiiloriä-SuapenaioiispoljnBisPisat. a K-Wert®s 7ο - Ti. are eixspskcliert in 3oq ml barrel "The suspension becomes ice. © solution \ ? os. 1.5 g asodiisobutyronitrile. Ie 60 ml of chloroform added and then nooh-300 ml of concentrated Saissäiirs added.
Die B^alrfeioEstemperature» betragen am Anfang 55°ö und erreichen höchstens 61 - 620G9 Die-Oklordurchfiussgsischwindig keit ist 4oo mx/min. Die Aufaroeltisig- mid Prüfung des Endproduktes erfolgt wie im Beispiel 1«, - .The B ^ alrfeioEstemperature »are at the beginning 55 ° ö and reach a maximum of 61 - 62 0 G 9 The oklordurchfiussgswindig speed is 400 mx / min. The Aufaroeltisig- mid test of the end product is carried out as in Example 1 «, -.
Reaktionsdauer - öJi.Lorgeha.lt Sliermostabiiitat Srweichungs-Reaction time - öJi.Lorgeha.lt Sliermostabiiitat Soften-
(ffarbe) temperaturen(fcolor) temperatures
1110O111 0 O
1450O145 0 O
braunlight brown
Brown
braunhel ± brown
Brown
3oo g Polyvinjlöhiorid-Siispensionspölymerisat vom K-tfert 55 werden in 65o mi Wasser suapeadiert» In die Suspension werden unter starkem Hüliren eine jjösung von 2,5 g Aaodiisobutyronitrii in 1©o mi öiUoroform und anseiiliessend 4oo ml konzentrierte Salzsäure zagegeben· Die %3aktionstemperaturen betragen am Atifaag 55°ö und erreichen höchstens 61 °0. Die Ohlordurchflusageaoiiwindigkeit wira auf 5oo ml/min eingestellt. Die Aufarbeitung und Prüfung des Endproduktes erfolgt wie in den vorhergehenden Beispielen.300 g Polyvinjlöhiorid-Siispensionpölymerisat vom K-tfert 55 are suapeadied in 65o ml of water »to be in the suspension a solution of 2.5 g of aaodiisobutyronitrii under strong covering 4oo ml concentrated in 1 o mi oil form and attached to it Hydrochloric acid added · The% 3 action temperatures are on Atifaag 55 ° ö and reach a maximum of 61 ° 0. the Oral flow rate is set to 500 ml / min. The end product is worked up and tested as in the previous examples.
(Iarbe)Thermostability
(I a rbe)
temperaturenSoftening
temperatures
braunlight brown to
Brown
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&AD ORIGINAL& AD ORIGINAL
-η~- η ~
3oo g Polyvinylehlorid-Suspensionspolymerisat vom K-tfert werden in 65o ml Wasser suspendiert} unter starkem Rühren werden 2,5g Azo-bis-(a,Y)-dimethylvaleronitril in 1o*o ml Chloroform und ansohliessend 4oo ml 36#ige Salesäure zugesetzt. Die Reaktionstemperatur wird auf 550C eingestellt; sie erreicht während der Reaktion einen Höchstwert von 600C. Die ChlordurohflueBgeBchwindigkeit wird auf 5oo ml/min eingestellt. jNaoh Aufaroeitung und Prüfung des Endproduktes gemäss Beispiel 1 werden folgende Werte ermittelt:300 g of polyvinyl chloride suspension polymer from K-tfert are suspended in 65o ml of water} 2.5 g of azo-bis (a, Y) -dimethylvaleronitrile in 10 * o ml of chloroform and then 400 ml of 36% sales acid are added with vigorous stirring. The reaction temperature is set to 55 ° C .; it reaches during the reaction a maximum value of 60 0 C. The ChlordurohflueBgeBchwindigkeit is set to 5oo ml / min. After processing and testing the end product according to Example 1, the following values are determined:
Reaktionsdauer Chlorgehalt Thermostabilität Erweiohungs-. (Farbe) temperaturenReaction time chlorine content thermostability expansion. (Color) temperatures
12o g Polyvinylchiorid-BmulsionspolymeriBat vom K-Wert 7o werden in einem Gemisch von 21o ml ffasser und 24o ml 36?aiger Salzsäure suspendiert\ 45 ml Chloroform, welches 1,5 g Azodiieobutyramid enthalt, werden unter Rühren zugesetzt. Die Reaktionetemperatur wird auf 5o°C eingestellt. Die Chlordurohflussgeschwindigkeit ist 800 ml/min. Die Aufarbeitung und Prüfung des Endproduktes erfolgt gemäss Beispiel 1.12o g Polyvinylchiorid-BmulsionspolymeriBat K value 7o are suspended in a mixture of 21o ml ffasser and 24o ml of 36? AIGER hydrochloric acid \ 45 ml of chloroform, which contains 1.5 g Azodiieobutyramid are added with stirring. The reaction temperature is adjusted to 50 ° C. The chlorine flow rate is 800 ml / min. The processing and testing of the end product is carried out according to Example 1.
(Farbe)Thermostability
(Colour)
temperaturenSoftening
temperatures
weisslight brown to
White
12o g Polyvinylchlorid-Suspensionspolymerisat vom K-Wet 7ο werden in einem Gemisch von 21o ml Wasser und 24o ml. 36>»iger Salzsäure suspendiert; 45 ml Ohloroform, welches 1,5 g Azohexandihydrobenzonitril enthalt, werden unter Rühren zugesetzt. Die Reaktionstemperatur wird auf 550C eingestellt. 120 g of polyvinyl chloride suspension polymer from K-Wet 70 are suspended in a mixture of 210 ml of water and 24o ml. 36% hydrochloric acid; 45 ml of Ohloroform, which contains 1.5 g of azohexanedihydrobenzonitrile, are added with stirring. The reaction temperature is set at 55 0 C.
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Die Chlordurchflusegeschwlniigkelt beträgt öoo ml/min. Die Aufarbeitung und Prüfung des Endproduktes erfolgt gemäsa Beispiel 1«The increased chlorine flow rate is 100 ml / min. The processing and testing of the end product takes place according to example 1 «
Reaktionedauer Chlorgehalt Thermostabil!tat Erweichunge-Reaction time chlorine content thermostable! Did softening
(Farbe) temperaturen(Color) temperatures
toraun light brown
fool around
weisslight brown
White
Die in den vorstehenden Beispielen angegebenen Erweichungstenperaturen liegen deutlich höher als die dee nicht naohohlorierten Polyvinyiohlorlde dar angegebenen K-Werte, welche im Bereloh Ton 77 - 6oeG liegen«The softening temperatures given in the above examples are significantly higher than the K values given for the non-hollowed polyvinyl chloride, which are in the Bereloh tone 77 - 6o e G «
009826/ 1943009826/1943
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |