DE1568883A1 - Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylestern von Dicarbonsaeuren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylestern von DicarbonsaeurenInfo
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Description
Jefferson Chemical Company, Inc., Houston, Texas Ve St. A.
Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylestern von
Dicarbonsäuren
Die Erfindung bezieht sich auf die Herateilung von Hydroxy«
alkylestern von Dicarbonsäuren aus den entsprechenden Anhydriden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylestern
von Dicarbonsäuren ist dadurch gekennzeichnet, daß man
(a) das der Säure entsprechende Säureanhydrid mit eiaer Hyclroxyverbindung bei einer Temperatur Im Bereich von
50 - 1500G umsetzt 'und
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das erhaltene rrodukt mit einem Alkylenoxyd bei einer
Temperatur im Bereich von 50 - 15O0C in Gegenwart eines
Katalysators, der die Epoxyd-Carboxyl-Reaktion praktisch
selektiv begünstigt, behandelt.
Hydroxyalkylester von Dicarbonsäuren sind bereits beschrieben worden und viele Verwendungszwecke für solche Verbindungen
sind bekannt« Beispielsweise können bis-(hydroxylalkyl)-ester
von ungesättigten Säuren wie Maleinsäure mit äthylenisch ungesättigten Verbindungen wie Styrol zu Copolymere polymerisiert werden, die sich für die Herstellung von Oberflächenbeschichtungen
eignen. Bishydroxyalkylester von Dicarbonsäuren eignen sich ferner zur Herstellung von Polyestern ο
Bieher wurden Bishydroxyalkylester von Dicarbonsäuren im
allgemeinen durch Veresterung einer Dicarbonsäure mit einem Glycol hergestellt. Da beide Reaktionsteilnehmer bifunktionell
sind, besteht bei dieser Umsetzung eine Neigung zur Bildung von Polyestern, um die Polyesterbildung möglichst weit« /
gehend zurückzudrängen, wurden große Überschüsse von Glycol eingesetzt* Dadurch wird die Produktgewinnung erschwert und
trotzdem die Polyesterbildung nicht vollständig ausgeschaltet,.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man Bishydroxyalkylester
von Dicarbonsäuren unter praktisch völligem Ausschluß von Nebenreaktionen durch Umsetzung des entsprechenden
Anhydride mit einem zweiwertigen Alkohl,und anschließende
Umsetzung des Reaktionsprodukte mit einem Alkylenoxyd herstellen
kann» Dieses Verfahren ist offensichtlich auf die Herstellung
von Estern solcher Säuren beschränkt, von denen das entsprechende Anhydrid zugänglich ist* Hierbei kann es sich
sowohl ua alihpatische als auch um aromatische Säuren handeln«
Beispiele für verwendbare Anhydride sind u.a. Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Gitraconsäureannydrid, das Anhydrid
der Hexachlorendomethylentetrahydrophtfealsäure P (1,4, 1^ -. 6.
7,7-Hexaehlorbicyclo-(2.2.1) 5-hepten-2,3~dicartoone&uroanhydrid),
Bernsteinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydird, Phthalsäureanhydrid,
Tetrachlorphthalsäureanhydrid und Tetrahydrophthalsäureanhydrid,, Wegen ihrer Anwendbarkeit in einem weiteren Ge-
großem
biet sind die Seter ungesättigter Anhydride von besonderem /Interesse»
Besondere Bedeutung kommt den Betern von Haliensäurean
hydrld zu.
Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein zweiwertiger
Alkohol verwendet, dann setzt man vorzugsweise ein Glycol ein, das einem der la folgenden angegebenen Alkylenoxyde entspricht«.
Beispiele für solche Glycole sind unter anderen Xthylenglycol,
Propylenglycol, 1,2-Butylenglyeol, 2,3~Butylenglycol
BAD ORiGlNAL 009833/2033
und !,a-Ootadecylenglycole Andere Dihydroxyverbindungen können
gleichfalle verwendet werden, beispielsweise Bi- oder Polyglycole wie Diäthylenglycol, Dipropylenglycol und Polyäthylen- und Polypropylenglycole mit verschiedenen Molekulargewichten. Zu weiteren geeigneten Dihydroxyverbindungen
gehören 1,3-Dihydroxybutan, 1,6-Hexylenglycol und 1,4-Butylenglycol.
Sie Hydroxygruppen der Dihydroxyverbindungen sollen nicht tert.*
Hydroxylgruppen sein. Verzugeweiee ist wenigstens eine der
Hydroxylgruppen . eine sekundäre Hydroxylgruppe. Wenn der zunächst gebildete Halbester eine primäre Hydroxylgruppe enthält,
dann besteht eine größere Neigung zur Bildung eines Diestere in der ersten Stufe und zur Bildung eines Polyglycolestere in
der zweiten Stufe. Die im Rahmen der Erfindung bevorzugt verwendete Dihydroxyverbindung ist Propylenglycol.
Das ^rodukt der ersten Umsetzung wird dann mit einem Alkylenoxyd zum Endprodukt umgesetzt. Als Alkylenoxyd wird vorzugsweise ein endständiges Alkylenoxyd verwendet. Man kann jedoch
auch ein 2,3-Epoxyd einsetzen .Das Alkylenoxyd kann somit der
folgenden Formel entsprechen:
Jx,
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in der R Wasserstoff oder eine Möthylgruppe und R« Wasserstoff
öder eine Akkylgruppe mit 1-18 Kohlenstoffatomen, eine Halogenalkylgruppe
mit 1-4 Kohlenetoffatomen, eine Hydroxyalkylgruppe
mit 1-4 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest bedeuten*
Einzelbeispiele für solche Oxyde sind Äthylenoxyd, Eropylehoxydt
Butylenoxyd, Ootadecenoxyd, Epichlorhydrin, Glycidol und
Styroloxydo Das bevorzugt verwendete Oxyd ist Propylenoxyd,
Bei Verwendung eines flüchtigen Epoxyda kann.ee notwendig
sein, die Umsetzung unter Druck in einem geschlossenen System durchzuführen, wie dies allgemein bekannt ist* Der jeweils
angewandte Druck ist nicht entscheidend und autogene Drucke reichen aus.
Die erste Stufe des Verfahrens kann nicht-katalytisch bei
einer Temperatur unter der Temperatur,, bei der Polyveresterung
erfolgt, durchgeführt werden. Eine solche Temperatur liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 50 - 15O0C und insbe=»
sondere im Bereich von etwa 70 - 1200C Die zweite Stufe des
Verfahrens wird bei der gleichen Temperatur in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt, der die Umsetzung des Epoxydringa
mit der Carboxylgruppe selektiv begünstigt. Der Druck, bei
welchen die Umsetzungen durchgeführt werden, ist nioht ent«
scheidend; autogene Drucke können angewandt wer da.
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Katalysatoren, die die Bpoxyd-Oarboxyl-Reaktion praktisch
selektiv begünstigten, sind allgemein 'bekannt. Zu solchen Katalysatoren gehören u.a. Alkalimetallcarbonate, -bicarbonate
und -halogenide, quartäre Amiaonlumhalogenide, Sulfoniumaalze
und quartäre Phosphoniumverbindungen«.Einseine Beispiele für
brauchbare Katalysatoren sind Kaliumbioarbonat, Natriumcarbonat, lithiumchlorid, Ammoniumchlorid, Tetramethylammoniuabromld,
Benzyltrimethylammoniumiodid, Methyltriphenylphosphonium«'
bromid und Triphenylsulfoniumschlorid. Der für das erfindungsgemäße
Verfahren bevorzugte katalysator ist Kaliumbioarbonat. Im allgemeinen macht der katalysator etwa 0,05 - 5 Gew.-5& des
Reaktionsgemisches aus. Der katalysator wird zwar nur in der zweiten Stufe des Verfahrens benötigt, er kann jedoch zur Vereinfachung
auch zu Beginn des Verfahrens zugesetzt werden, da er in der ersten Stufe in keiner Weise stört»
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, eine neue Klasse von Hydroxyalkylestern ungesättigter Säuren herzustellen, deren
Eigenschaften innerhalb weiter Grenzen schwanken,, Diese Ester entsprechen der Formel
C-O=CHQCHQ9-OH
ο ο ο X
C-(O-CHZ* CHZ"-)nX
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worin A den Rest einer äthylenisch ungesättigten Dipar*-
boneäure, Q, Qf, Z* und Z" Wasserstoff, Methyl-y Äthyl-,
Phenyl-, öhlormethyl- oder Hydroxymethylgruppen, Z eine Alkylgruppe alt 1 - 18 Kohlenstoffatomen oder eine Phenyl- oder
Alkylphenylgruppe, worin die Alkylgruppe 1 - 15 Kohlenstoffatone enthalten kann, X Sauerstoff oder Schwefel und η eine
Zahl Ton 1 - etwa 70 bedeuten·
Duron entsprechende Wahl der Bedeutungen von Z, Z'f Z", Q, Q*
und fi laeeen sich Hydroxyalkyleeter alt sehr unterschiedlichen
Sigeneohaften erhalten. So kann aan beispielsweise in Wasser stark lösliche Ester erhalten, wenn Z1, Z", Q und Q* Wasserstoff und η eine größere Zahl bedeuten. Ferner ist es möglich,
den Molekül einen stark aromatischen Charakter bu verleihen,
oder einen hohen Chlor- oder Hydroxylgehalt in das Molekül
elnEufUhren.
- Diese Hydroxyalkyleeter werden nach dem gleichen Verfahren
wie die Bishydroxyalkyleeter . erhalten mit der Ausnahme, daß
an Stelle des Glycols ein Glycoläther oder ein Polyglycol«
Äther verwendet wird. Der sunäehet gebildete Halbester wird
dann alt eine» Alkylenoxyd «u dea gewünschten Hydroxyalkylester «lageaetst.
• Aas bei diese« Verfahren verwendete Säureanhydrid kann ein be-
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liebiges Dicarbonsäureanhydrid mit äthylenisch ungesättigten Bindungen sein. Zu Beispielen für solche Anhydride gehören
Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid
und Hexachlorbicyclo~5~hepten-2,3--dioarbonsäureanhydrid.
Das bevorzugt verwendete Anhydrid ist Maleinsäureanhydrid.
Der in der ersten Stufe der Umsetzung zur Herstellung der
Verbindungen der Formel I verwendete Blycoläther kann ein Äther oder Thioäther der Formel
Z-X-(CHZ1CHZMO)n-H
sein, worin Z,Z',Z",X und η die oben angegebenen Bedeutungen
haben. Diese Glycoläther werden durch Umsetzung eines Alkylenoxyds mit einem aliphatischen Alkohol, Phenol, Alkylphenol,
Mercaptan, Thiophenol oder Alkylthiphenol erhalten.
Zu verwendbaren Alkylenoxyden gehören u.a. Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Butylenoxyd, Styroloxyd, Glycidol,EpichlorhydrAi
und Gemische daraus. Diese Epoxyde können Verbindungen wie Methanol, Äthanol, Butanol, Tridecylalkohol Stearylalkohol,
Phenol, Cresol, Bufylphenol, Octylphenol, Nonylphenol, Dodecylphenol,
Hethylmercaptan, Äthylmercaptan, Stearylmercaptan,
Thiophenol, Nonylthiophetol und Butylthiophenol zuge-
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setzt werden0 Je Mol Alkohol oder Phenol kann man 1 bis etwa
70 Mol Epoxyd einsetzen. Bei der Herstellung der Blyooläther
wird in bekannter Weise ein Alkoxylierungskatalysator verwendet.
Die Umsetzung des Glycoläthers mit dem Säureanhydrid wird
bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 «■ 125°c durchge·-
führt» Die bevorzugte Temperatur liegt im Bereich von etwa 75 - 10O0C0 Die Reaktion verläuft glatt in Abwesenheit eines
Katalysators« Vorzugsweise werden praktisch äquimolare Mengenverhältnisse des Crlycoläthers und des Anhydrids eingesetzt.
Das in der zweiten Stufe der Umsetzung verwendete Alkylenoxyd kann
ein beliebiges der oben beschriebenen Alkylenoscyde sein« Es kann
mit dem in dem Glycoläther enthaltenen Alkylenoxyd übereinstimmen oder davon verschieden sein.
Die Zugabe des Alkylenoxyds zu dem zunächst gebildeten Halbester wird in Gegenwart eines Katalysators durehgefi-hrt. Die bevorzugten Katalysatoren für das erfindungsgemäße Verfahren sind Ka-
liumdicarbonat und Lithiumchlorid« Der Katalysator macht im allgemeinen
etwa 0,001 ~ 5 Crew»~# des Reaktionsgemisches aus.
Die Oxydationsreaktion wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 - 1500G9 vorzugsweise von etwa 80 - 900G durchgeführt. Zur Erzielung einer vollständigen Umsetzung des zunächst
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- ίο -
gebildeten Halbesters wird vorzugsweise ein Überschuß des Oxyds,
insbesondere von etwa 20 ~ 40 i> eingesetzt. Ein größerer Überschuß
kann zwar angewandt werden, erschwert jedoch die Gewinnung des Produkts. Da der verwendete Katalysator für die Oxiran-Car«
boxyl-Reaktion im wesentlichen spezifisch ist, findet eine tfiasetzung
des überschüssigen Oxyds mit dem Hydroxyalkylester nicht
in merklichem Umfang statt.
Herstellung von duro plagt i sehen AcrylemsiLs, die eich vor allem
für die Automobilindustrie, einen großen Teil der Geräten und Zubehörherstellung und als Überzüge für Aluminiumverkleidungen
eignen. Derartige Emails werden im allgemeinen durch Copolymerisieren
des Hydroxyalkylesters der ungesättigten Säure mit wenigstens einer äthylenisch ungesättigten Verbindung, z.B. Styrol oder
einem Alkylacrylat und anschließende Vernetzung des Harzes
durch Erwärmung des Polymeren mit einem Aminoformaldehydharz
hergestellt.
Zur Herstellung der Oberflächenbeschichtungen gemäß der Erfindung wird der Hydroxyalkylester zunächst mit ölner Vinylverbindung
copolymerisiert* Das verwendete Vinylcomonomer enthält
nur ein Äquivalent äthylenischer Ungesättigtheit im MoIe-
ORIGINAL . 009833/2033
Zu brauchbaren Comonomeren gehören u.a. Styrol, Methyl-■tyrol
und Ester von äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren, wie Methylmethacrylat und Butylacrylat. Vorzugsweise wird eine
Mischung aus Methylmethacrylat und Styrol verwendet« Dieses
Coraonomere oder Coeonoaierengemisch macht normalerweise etwa
40-90 Mol**# und der Hydroxyalkyleater dementsprechend etwa
60 - 10 Mol i> der Oopolymerzueammensetzung aus.
Die Copolymerisation wird nach an sich bekannten Verfahren unter Verwendung eines Lösungsmittels oder Lösungsmitteige·-
nisohB und eines Perosydkatalysatora durch^ef'hrt. Bevorzugte
LÖBungemittel sind Gemische aus aromatischen Kohlenwasserstoffen
und aliphatischen Alkoholen. Zu verwendbaren aroma« tischen Kohlenwasserstoffen gehören /Benzol, Toluol und Xylol
und zu verwendbaren aliphatischen Alkoholen,Äthanol Propanol
und Butanol. Ein bevorzugtes Lösungemittelgemisch ist
ein Gemisch aus gleichen Teilen Xylol und Butanol.
Die Copolymerisationareaktion wird durch die üblichen Peroxydkatalysatoren
katalyaiert. Solche Katalysatoren sind allgemein bekannt und als einseine Beispiele seien Cumolhydroperoxyd,
M-tert.-butylperoxyd und Benzoylperozyd genannt. Der Kata»
lyaator Macht normalerweise etwa 0,5-5 Gew.-$t bezogen auf
daa Gesamtgewicht der Monomeren aus. Sie umsetzung wird bei
einer Temperatur von etwa 500C bis zur Rückflußtemperatur des
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verwendeten lösungsrcittelgemischs durchgeführt. Die voll-
atändige Copolymerisation kann 5 - 12 Stunden erfordern.
Die Copolymeren werden durch Behandlung mit Vernetzungsmitteln nach an sich bekannten Arbeitsweisen in Oberflächen-Überzüge Übergeführt. Beispielhafte Vernetzungsmittel sind
Amin-Formaldehyd-äarze, wie Benzoguajiamin Formaldehyd-, 'Harn-8toff-Formaldehyd- und Melanin-Formaldehyd-Harze. Besonders
gute Ergebnisse werden mit Hexamethoxymethylmelamin erhalten.
Das Gew.-Verhältnis yon Copolymeren zimVernetzungsmittel kann
zwischen etwa 60 : 40 und 90 » 10 liegen· Das bevorzugte Verhätlnie liegt zwischen etwa 70 t 30 und 80 : 20.
Die Copolyaerenlösung und da« Vernetzungsmittel werden mit
einem latalysator und einen Verlaufmittel in Gegenwart weiterer
Lösungsmittel vermischt. Die erhaltene Lösung wird dann auf di· zu beechichhnde Oberfläche aufgebracht, worauf mittels färme
gehärtet wird. Der Überzug kann auf Temperaturen im Bereich von etwa 100 - 5000C wahrend einer Viertelstunde bit 1 stunde
erwärmt werden. Der Überzug wird vorzugsweise bei einer Temperatür von etwa HO - 1750O während etwa 20 * 40 Minute»
Al» Katalysator wird eint starke Siure» z.B. fhoiffcöfilttft ödet φ
p-Toluolittlfoneäure vefweüÄtiu fia bevoi*zuit v#rwea4«tt
•Ute* ist eine 20 Ρ>$& Lötung ψ©η p*foluölt^Ifonelür* |»
Äthylenglycolmonoäthylätheracetat, Als Verlaufmittel wird ein oberflächenaktives Mittel, vorzugsweise ein nach der USA-Patentschrift 2 834 748 hergestelltes Poljsiloxanpoly oxyalkylene
bloekco^olymer verwendete
Das Copolymere wird in Form der Lösung, in der es hergestellt wurde,zur Herstellung der Oberflächenbeschichtungsinasse verwendet. Gewöhnlich werden weitere lösungsmittel,ζ;..B a aromar I
tische Kohlenwasserstoffe oder aliphatisch^ Alkohole mit niedrigem Molekulargewicht der in der Polymerisationsreaktion verwendeten
Art, zu der Beschichtungsmasse,zugesetzt,. Die in diesem
Zusammenhang bevorzugten Lösungsmittel sind Glycoläther und Glycolätherester.
Einzelbeispiele hierfür sind Diäthylenglycolmonomethyläther, Diäthylenglycolmonobutyläther, Diäthylenglycolmono«*
äthylätheracetat und Ithylenglycolmonobutylatheracetato Wia bei
bekannten Verfahren können auch Pigmente in die Rezeptur aufgenommen werden.
Nach dem Ende der Umsetzung kann der katalysator im allgemeinen im Produkt verbleiben, vorzugsweise wird der jedoch daraus
entfernt. Die Entfernung kann durch -Neutralisation mit einer Säure,
z.B. Phosphorsäure oder einer festen organischen Dicarbonsäure
wie Oxalsöire und anschließende Entfernung der Salze erfolgen«
Eine bevorzugte Methode z.ur Entfernung dea Katalysators ist
Behandlung mit einem Ionenaustauscherharze Hierbei wird mit
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einem Mischbett-Ionenauetauscher, d.h. einer Mischung, die
sowohl ein saures als auch ein basisches Hers enthält, gearbeitet 3 Vorzugsweise wird das gehärtete Gemisch vor der Behandlung nit dem Ionenaustauscher mit Wasser versetzt, um seine
Polarität zu erhöhen. Diese Behandlung ist bei Verwendung von
Kaliumbicarbonat als Katalysator bevorzugt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu
beschränken.
In einen Rührautoklaven wurden 294 g (3 Mol) Maleinsäureanhydrid, 228 g (3 Mol) Propylenglycol und 2,72 g Tetramethylammoniurbromld eingeführt, Die Mischung wurde eine Stunde
bei 125 - 1500C gerührt. Dann wurden insgesamt 210 g (3,62
Mol) Propylenoxyd in die Mischung eingeführt. 168 g dieser
Gesamtmenge wurden langsam (innerhalb von 70 Minuten) eingeführt und der Rest wurde in 2 Anteilen von je 21 g zugesetzt.
Während der Zugabe des Propylenoxyds wurde die Temperatur
bei 100 - 1500C gehalten. Nach vollständiger Zugabe des Oxyds
wurde die Mischung nooh weitere 137 Minuten bei der gleichen ' ■'
Temperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann im Vakuum von Propylenoxyd und anderen flüchtigen Stoffen befrejbti^eev^ ·:
wurden keine Maßnahmen zur Katalyeatorentfemung angewandt«,
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Produkt hatte tint Saureeahl τοη a,1, eine Hydroxylzahl
τοη 969 und eint Veratifungtsahl von 454·
Btltpiel 2
aealakung btttmnd aut 98 g (1 Mol) MaleinBäureanhydrid, 76 g
(1 Hol) Propylenglyöol und 1,0 g LlthiumehlorlA.Die Mischung
wurde tint halbe Stunde unter Stlokttoff bei 1250C gerührt.
Bärauf wurden 70 g (1,2 Mol) iropylenoxyd während 22 Minuten
> bti einer Temperatur τοη 125 * 1270O in die Mieohung einge-
tQhrt. Bat RUhren wurde noch 40 Minuten bei ditttr Temperatur
ν fortgttetst. Bat Produkt wurde im Takuua τοη flttohtigen Stoffen
; bafrtlt· MtBnthmtn tür Katalytatortntfernung wurden nicht angewandt. Bat Produkt matte tint Siuretehl τοη 4,5« tine Hydroxyl-•mal τοη 401 «Ad tint Ttrttiguttfttahl τοη 460»
BtltBltl 3
Ir .
H^ JHlhraatoklaT wurde mit 992 g ( 4 Mol) Maleineäureanhydrid,
' JÖ4 1 (4 Kot) Propylenglfool und 5,6 g Uthiumohlorld betehlckt.
Ü«*· Mitthung wurdt 10 Minuten auf 1000O trwart. und dann auf
/■_■;■■■ ■ ■
|5 0 mmgtkumlt. Bei «iettr Tempeimtur wurden 925 g (5,6 Mol)
Ihrwltmoxyd innerhalb Taa 17 Minuten eingeführt. Bat Erwärmen
•mti* tartgttetst umt Ytm ItIt au EeIt wurden Proben aut der ■
mmtt eatmommen, *m itt Smurttahl tu bttilmmtn. Mach 90 Miittrmt «1· ttmfltiti i^3« Mt Mieoammg
wurde dann bei einem möglichst niedrigen Druck 30 Minuten von flüchtigen Bestandteilen befreit, und anschließend
unter Rühren mit '6,2 g Oxalsäuredihydrat und 10 g Filterhilfe
versetzt. Nach dem Filtrieren hatte das Produkt folgende Eigenschaften:
VerseifungRzahl | 411 |
Hydroxylzahl | 257 |
Säurezahl | 12,8 |
Lithiumgehalt, ppm | 32,5 |
Parbe-PT-Oo 50-75 | |
Beispiel 4 |
Ein dampfbeheizter Autoklav mit einem Fassungsvermögen von etwa
58 1 wurde mit etwa 8,9 kg (19f6 lbs.)Maleinsäureanhydrid* 6,9 kg
(15,2 lbs β) Propylenglycol und 170 g Kaliumcarbonat beschickt«
Der Autoklav wurde evakuiert und mit Stickstoff gespUlt und auf
einen Druck von 0,35 atü (5 psig) gebracht. Dann wurde der Autoklav
auf 850C erwärmt und eine halbe Stunde bei dieser Temperatur
gehalten. In die Reaktionsmischung wurden innerhalb einer Stunde'
7,35 kg (16,24 lbs.) ^ropylenoxyd eingeführte Nach den Ende des
Oxydzusatzes wurden von Zeit zu Zelt Proben des Produkte entnommen und deren Säurezahlen bestimmt* Sobald die Säurezahl
auf weniger als 5 mg KOH/g Probe gefallen wer (2,5 - 3,0 Stunden) wurde der Autoklav über eine Kältefalle entspannt und bla
zu einem möglichst geringen Iruck evakuiei't Hierdurch wurden
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585 g (1,29 lbs.) flüchtiger Stoffe aus dem Autoklaven abgezogen* Nach Versetzen des Produkts mit 1,14 kg (2,5 lbsa)
Wasser, wurde die wässrige Lösung zur Entfernung des Katalysators bei einer Temperatur von 850O durch Doppelionenaustauschersäulen
geleitet., Die Säulen waren erstens mit einem stark saueren Kationenaustauscher zur Entfernung des Katalysators, und zweitens einem stark basischen Anionenaustauscher
zur Entfernung der bei der Katalysatorentfsrmwg erzeugten
Acidität gefüllt» Das Produkt wurde dann in einen sauberen
trockenen Autoklaven überführt und bei möglichst niedrigem Druck bei 85°C vom Wasser befreit« Diese Maßnahme beanspruchte
6 Stunden. Das Produkt war eine schwach gefärbte viskose Flüssigkeit ο
Ein Autoklav wurde mit 44,5 kg (9,8 ibs,) (45 g-Mol) Maleinsäureanhydrid, 3,44 kg (7S6 lbsa) (45gMol) Ithylenglycolmonomethyläther
und 59,0 g Lithiumchlorid beschickt. Der Autoklav wurde evakuiert, mit Stickstoff gespült und 30 Minuten auf
80 - 850C erwärmte Nach Erreichen dieser Temperatur wurde
mit der Einführung von 3S78 kg (8C12 lbs„) (etwa 64 g-Mol)
Propylenoxyd begonnen-. Diese Einführung erforderte30 Minuten
und die Reaktionsmischung wurde noch weitere 150 Minuten bei
8A0 ORiGlNAt 009833/2033
80 - 850C gehalten. Danach wurde das GefäB geöffnet und die
Mischung wurde im Vakuum von . nicht umgesetzten ^ropylenoxyd befreit. Dann wurde unter Rühren bei 80-850C eine Löeung von
179,5 g Oxalsäuredihydrat in 720 g Wasser zugegeben. Bm Wasser
wurde bei 80 - 850C und 7 mm Druok entfernt. Nach Zugabe
▼on Filterhilfe und Filtrieren der Mischung hatte das Produkt
folgende Eigenschaften:
Säurezahl | 17,1 |
Hydroxylzahl | 191 |
Esterzahl | 474 |
•
Zahlendurohschnitts- molekulargewioht |
268 |
Farbe, Pt-Co | 30-40 |
Beispiel 6 |
Ein Autoklav mit einem Facsungevermögen von etwa 57 1 (15 gal.)
wurde mit 6,88 kg (15,2 lbs.) (90 g-Hol) Äthylenglyoolmonomethylather, 8,88 kg (19.6 lbs.) (90 g-Mol) Maleinsäureanhydrid
und 255 g Kaliumcarbonat beschickt. Der Autoklav wurde evakuiert und mit Stickstoff gespttlt und das Gemisch wurde 30 >
Minuten auf 85°° erwärmt. Innerhalb von 30 Minuten wurden
7,35 kg (16,24 lbs.) (127 g-Mol) Propylenoxyd in die Mischung
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eingeführt. Naoh vollständiger Zugabe dea Propylenoxyds
wurde das Erwärmen fortgesetzt und währenddessen wurden
laufend Proben aus der Mischung entnomment um die Verminderung
der Säurezahl au verfolgen. Nach 60 Minuten wurde der Autoklav geöffnet und anschließend evakuiert. Naoh Zugabe von
etwa 0,9 kg ( 2 lbe.) Wasser wurde die Mischung bei 80-850C
duroh ein Ionenaustauschermischbett geleitet. Daa Produkt
wurde in einem trockenen sauberen Autoklaven bei 850C im
Vakuum vom Wasser befreit. Man erhielt 16,6 kg (36,72 lbe*)
Produkt mit folgenden Eigenschaften:
Säureeahl | 20 |
Hydroxylssahl | 206 |
Esteraahl | 470 |
Farbe, Pt-Co | 50 |
Kalium, ppm | 0,25 |
Der in der «weiten Stufe dor 'Jwsttzung erwende-e Katniyeator
kann aus Zvrt vtriPiglceiu Tü-rien Iu. ^iic* Ytöliy-end 3er 03"1Vn
Stufe augeaet?;·!; wer(fi»n, obveohl in dieeßr ei'3rr-n i'+uio ΐ an
Katalysator notig ist^ Per Katalysator wird dann vXt ,1 *'<*
«weite Stufe Übergeführt.
009S33/2033
Copolymere wurden auf folgende Weiee hergestellt: 500 g eines
Gemische aue Xylol und Butanol (50:50) wurden in einen mit
Rührer, Thermometer, Kühler und Tropftrichter versehenen Kolben auf Rückflußtemperatur erwärmt und dann innerhalb von zwei
Stunden unter Aufrechterhalten der Rückflußtemperatur mit 500 g der Monomermischung, die 10 g Cumolhydroperoxid enthielt»
aus dem Tropftrichter versetzt. Die Reaktionsmischung wurde
mehrere Stunden bei RückfluStemperatur gehalten, um die Copolymerisation zu vervollständigen. Die bei dieser Arbeitsweise
haltenen Polymerlösungen waren gewöhnlich farblos und schwach
getrübt, In allan Fällen hatte die Monomermischung folgende
Zusammensetzung:
Bestandteil! | Hol % |
Hydroxylhaltiges Monomeres | 15 |
Alkylmethacrylat | 25 |
Styrol | 60 |
Es wurden zwei erfindungsgemäß erhaltene hydroxylhaltige
Monomere verwendet, nämlich Ilydroxypropylmethoxyäthylmaltat
(HPMEM) und Hydroxypropylphenoxypropylmaleat (IiPPPM). Zu Vergleichzwecken wurden zwei bekannte hydroxylhaltige Monomere, nämlich Hydroxypropylmethacrylat (HPMA) und Hydroxyäthyl-
009833/2033 BAD ORIGINAL
methacrylat (HEHA) verwendete Bei den verwendeten Alkylmethacrylaten
handelte es sich um Methylmethacrylat und Butylmethacrylat, Die Eigenschaften der Methylmethacrylatcopoly
meren sind in Tabelle I und die Eigenachaften der Butylmethacrylatcopolymören
in Tabelle II aufgeführt»
009833/2033
Styrol
Mol
1°
Reaktionsbedingungen
Zeit, Stdn» (1)
Katalyeatorkonzentration, Gew.-i
Zeit, Stdn» (1)
Katalyeatorkonzentration, Gew.-i
co I»8aunga eigenschaft en
Γ^ Gardner^Viskosität
ro
HEMA | 15 25 60 |
HPMEM | HPPPM | |
HPMA |
7
2,0 |
12 3,92 |
12 3,92 |
|
7
i 2,0 |
Z2-Z3 | R-S | M-N | |
W-X |
•^1 (schwacher
Schleier) 48,5 |
44,8 | 48,8 | |
<1 (Shleier)
50,2 |
97.0(2) | 89,6(2) | 97.6(3) | |
100,4(2) | ||||
Feetetoffgehalt,
Ausbeute,^
(ι) Sie angegebene Reaktionszeit umfaßt die für die Zugabe der Monomeren (2 Stdn.) erforderliche
Zeit und die Dauer des Rückflußeiedene.
(2) In Wasser gefällt, bis zur Gewichtekonstanz getrocknet . 3i
(3) In ein 50/50 Wasser/Methanol-Geniisch gefällt, bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, 00
OO OO CjJ
Zusammensetzung und | Tabelle II | HEMA | Mol * | HPMEM | |
Copolymer-Zueammensetzung | 15 55 60 |
||||
Hydroxylhaltiges Monoüv?res ßutylmethacrylat Styrol |
7 | 12 | |||
Lösungseigenschaften von Butylmethacrylat-Copolymeren | 2,0 | 3,92 | |||
Reaktionsbedingungen | |||||
Zeit, Stdn.. (O | W-X | I-J | |||
O | Katalysatorkonzentration, Gew,-f | HPMA | O (schwacher Schleier) 48,1 |
<1 (achwacher Schleier) 45,5 |
|
O co |
!'CiBungseigenschaften | 96,2(2) | 91,0(2) | ||
00 co |
Gurdner Viskosität | 7 | |||
co | Gardner Parbe 4. feststoffgehalt, Gew-~# |
> 2,0 | |||
2033 | Auabeute, % | ||||
U-V | |||||
Ί (Schleier) 49,4 |
|||||
98,8(2) | |||||
HPPPM
12
3,92
3,92
M-N
(schwache! Schleier)
98,4(3)
( i) Die angegebene Reaktionszeit umfaßt die für die Zugabe der Monomeren (2Stdn.) erforderliche
Zeit und Bauer des Rückflußsiedens.
(2) In Wasser gefällt, bis zur Gewichtakonatanz getrocknet,
(3) In ein 50/50 Wasaer/Methanol-Geiniseh gefällt, ble zur Gewichtskonstanz getrocknet,
cn CD OO OO OO CO
C + —
Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäß erhältlichen hydroxylhaltigen Monomeren schwieriger zu polymerisieren sind als die bekannten Monomeren. Es wurde jedoch
gefunden, daß duroh Verwendung von zusätzlichen Katalysator, und längeren Reaktionszeiten Copolymere mit guten Eigenschaften
erhalten werden können. Außerdem ergibt sioh, daß die CopolymerlBsungen gemäß der Erfindung weniger viskos sind als die
bekannten, was auf niedrigere Molekulargewichte hindeutet· Trots dieser niedrigeren Molekulargewichte werden ausgezeichnete
Oberflächenbeschichtungen erzielt, wenn die Copolymeren
vernetzt werden.
Unter Verwendung verschiedener Oopolymerlösungen wurden durohsichtige Beechichtungsmaseen folgendermaßen hergestellt:
Copolymerlusung (etwa 50 i» Harzfee te toffe) 200,0
1) 20 1*-ige Lösung von p-Toluolsulfonefture in
Athylenglycolmonoäthyläth eracetat»
BAD ORiGtNAL 009833/2033
Die Beschichtungsmassen wurden auf 76 χ 152 mm große, glän
zende, trockenveredelte Zinnbleche mit einer Stärke von 0,76 mm aufgebrachtund eine halbe Stunde bei 1500G ein
gebrannto Die eingebrannten Überzüge hatten eine Stärke von
etwa 0,025 mm (1 mil)* Sie wurden auf ihre Schlagfestigkeit geprüft» Die Ergebnisse sind in der Tabelle III wiederge
geben.
BAD ORIGINAL 009833/2033
Hydroxylhaltiges Monomeres
Methylmethacrylat Styrol
ο HPMA
ω Oberfläche, m kg (in Ib.) bis
^J Bruch 0,115 (10)
ο Rückseite,m kg (in,~lb.) bis
co Bruch 0,046 (4)
Butyliflöthaorylat
Styrol
O
HPMA
ο Oberflächet, m kg (in. Ib.) bis
ζ Bruch 0,345 (30)
*~ Rückseite, m kg (in_e-lbe) bis
Bruch 0,276 (24)
Mol
jo
15
25
60
25
60
HEMA
0,256 (22)
0,256 (22)
0,256 (22)
HPMEM
0,92 (80)
0,92 (80)
0,92 (80)
HPPPM
<0,023 <0,023
Mol #
15
25
60
25
60
HEMA HPMSM
0,256 (22> 1,15 (100) 0,046 (4)
0,256 (22·' 0,97 (84) <0,023 (<2)
HPPHi (J>
CX)
Aus den vorstehenden Angaben jst zu ersehen, daß durch Verwendung der erfindungsgemaß erhältlichen hydroxylhaltigen
Monomeren Produkte mit sehr unterschiedlichen Schlagfestigkeiten erhalten werden können* Das Hydroxypropylmethoxyäthylmaleat enthaltende Harz war biegsam und hatte eine hohe Schlagfestigkeit, wohingegen der Hydroxypropyxphenoxypropylmaleat enthaltende überzug steif war und eine niedrige
Schlagfestigkeit hatte«
Monomeren Produkte mit sehr unterschiedlichen Schlagfestigkeiten erhalten werden können* Das Hydroxypropylmethoxyäthylmaleat enthaltende Harz war biegsam und hatte eine hohe Schlagfestigkeit, wohingegen der Hydroxypropyxphenoxypropylmaleat enthaltende überzug steif war und eine niedrige
Schlagfestigkeit hatte«
BAD ORIGINAL
009833/2033
Claims (1)
- - 28 -Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylestern von Dicarbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß mana) das der Dicarbonsäure entsprechende Säureanhydrid bei einer Temperatur von 50 - 1500C mit einer Hgdroxyverbindung umsetzt undb) das dabei gebildete Produkt bei einer Temperatur im Bereich von 50 - 1500O in Gegenwart eines Katalysators, der die Epoxydcarboxyl-Reaktion praktisoh selektiv begünstigt, mit einem Alkylenoxyd umsetzt.2» Verfahren naoh Anepruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hydroxyverbindung ein Glycol verwendet.3- Verfahren naoh Anepruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als katalysator Kaliumcarbonat oder Lithiumohlorid verwendet·4. Verfahren naoh Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeioh > net, daß man beide Stufen bei einer Temperatur im Bereich von 70 - 1200C durchführt.009833/2033 bad original5? Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche-, da durch gekennzeichnet, daß man als SäuraanhydriS i-I^Xeln-Säureanhydrid, ale Hydroxylverbindung ?ropylör;_J 3;»l wc.^ ala AlkyienoEyd Propylenoxyd verwendet.6-. Verfahren naoh einem der vorhergehenden Ansprüht1 f 1. durch gekennaeiühnete daß man als Säyreanh/clr.'.r. i:L.ia 7·\".·--~ "biiidung der PormelItund als Hydroxyverbindung einen (Jl^iclather dei Ρογκ Z-X-(OHZ1CHZ11O)11-H und als Alkylenoxyd Äiihyleno:-:yds, Propylenoxyd, Butylenoxyd, Styrolos-yd, Gl.yciio'f, 3ρΛ ahlorhydrin oder Semische daraus vs2iwendev ünß ein ^t der PormelZ- OCHQCHQ'- OE
AI»009833/2033worin A den Rest eines äthylenisch ungesättigten, zweibasischen Säureanhydrids, Z eine Alkylgruppe mit 1-18 Kohlenstoff atomen, eine Fhenylgruppe oder eine Alkylphenylgruppe, deren Alkylteil 1-15 Kohlenstoffatome enthttlt, die Reste Z\ Z", Q und Q', die untereinander gleich oder voneinander verschieden sein können, Wasserstoff oder Methyl-, Äthyl-, Phenyl-, Chlormethyl- oder Hydroxymethylgruppen, X Sauerstoff oder Schwefel und η eine Zahl von 1 bis etwa 70 bedeuten, gewinnt,7» Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man praktisch äquimolare *engen des Anhydrids und der Hydroxyverbindung verwendet.8» Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen 20 - 40 > igen Überschuß des Alkylenoxyds verwendet.9* Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den katalysator durch Behandeln des Reaktionsgemische mit elftem Ionenaustauseherhars entfernt,10a Verwendung eines Copolymeren des nach Anspruch 6 erhaltenen Produkte mit wenigstens einer äthylenisch ungesättigten Verbindung zur Herstellung von duroplastischen Emails, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Copolymeren duroh Erwärmen mit einem Aminformaldehydharz vernetzte009833/2033BAD OR1QINAL
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US49752465A | 1965-10-18 | 1965-10-18 | |
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DE (1) | DE1568883A1 (de) |
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US3488215A (en) * | 1968-06-21 | 1970-01-06 | Nat Patent Dev Corp | Nonfogging transparent material |
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-
1965
- 1965-10-18 US US497499A patent/US3414635A/en not_active Expired - Lifetime
-
1966
- 1966-10-05 GB GB44556/66A patent/GB1168078A/en not_active Expired
- 1966-10-18 DE DE19661568883 patent/DE1568883A1/de active Pending
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