DE1570609A1

DE1570609A1 - Lichtstabilisierte Polyamide

Info

Publication number: DE1570609A1
Application number: DE1965F0047308
Authority: DE
Inventors: Dr Erich Istel; Dr Robert Schnegg
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1965-09-29
Filing date: 1965-09-29
Publication date: 1970-03-05
Also published as: DE1570609B2; DE1570609C3

Description

Lichtstabilisierte Polyamide Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polyamide bzw. geformte Gebilde aus Polyamide wie Fäden, die durch den Zusatz einer Stabilisatorkombination eine erheblich verbesserte Beständigkeit aufweisen.
Bekanntlich werden die guten mechanischen Eigenschaften von Polyamidfäden durch Einwirkung von Licht und/oder Hitze rasch herabgesetzt. Durch die Einlagerung von Mattierungs- oder Parbpigmenten wird die Lichtempfindlichenkeit der Polyamidfäden zum Teil erheblich gesteigert.
Zur Verbesserung der Lichtbeständigkeit von Polyamidfäden sind daher zahlreiche Stabilisatoren, die den Polyamiden zugesetzt werden, vorgeschlagen worden. So sollen Zusätze von organischen Verbindungen, wie Phenyl-phosphinsäure, Benzimidazole, B.nzoxazole, Benzotriazole, Schiffsche Basen, alkylamin-substituierte Cumarin-Verbindungen, Arylphosphorhalogen-Verbindungen u. a. die Alterungsbeständigkeit der Polyamide steigern.
Auch geringe Zusätze von ij Schwermetall-Verbindungen, z. B. organische oder anorganische Salze der Metalle Mangan, Zinn, Kupfer, Blei, Nickel, Csr, Chrom, Eisen, Kobalt sowie Kombinationen dieser Metalle verbessern die Licht- und/oder Hitzebeständigkeit der Polyamide. Bei den gegen Lichtschädigung besonders wirksamen Mangan-Zusätzen soll die Vergilbung der Fäden durch Verwendung bestimmter Mangan-Verbindungen, sie Manganoxalat, -hypophosphit, -polyphosphat, -borat, -silikat oder Manganphenylphosphinat verlieden v.rden. Auch Alkali-borate und -boranate, unterphosphorige Säure, Unterphosphorsäure bzw. deren walze sollen als Alterungsetabilisatoren in Polyamiden wirksam eein.
Vorgeschlagen wurden auch verschiedenartige Kombinationen von Alterungsschutzzusätzen. So soll eine Kombination von vier Komponenten als Licht- und Wärmeschutz-Zusatz bei Polycaprolactam und Polyhexamethylendiaminadipat weit wirksamer sein, als Jede Einzelkomponente für sich allein. Diese vier Komponenten gehören folgenden Verbindungsklassen an: Thermostabile Phenole, Salze oder Ester anorganischer Sauerstoff-Säuren des Phosphors, Mangan-Salze und Dicarbonsäuren oder deren Anhydride. Durch den hohen Dicarbonsäure-Zusatz werden bei der Polykondensationsreaktion überwiegend COOH-Endgruppen an den Polyamidmolekülen gebildet.
Es wurde nun gefunden, daß die Lichtbeständigkeit von Polyamiden in einfacher Weise erheblich verbessert werden kann, wenn man bei Verwendung gut wirksamer Mangan-Zusätze die Polymerisations- bzw. die Polrkondensationsreaktion in Gegenwart von am dbildenden organischen Basen durchführt. Besonders geeignet sina solche organische Basen, die neben einer oder zwei primärer oder sekundärer Aminogruppe eine oder mehrere tertiäre Aminogruppen enthalten, so daß bei der Polymerisation ein Polyamid mit einem Überschuß an basischen Gruppen entsteht. Geeignete amidbildende organische Basen sind beispielsweise: Cyclohexalamin, examethylenimin, N-(Aminopropyl-)morpholin, N,N-Bis-(aminopropyl-)methylamin und N,N-Bis-(aminopropvl-piperazin.
Tertiäre Aminogruppen enthaltende Diamine, wie die beiden letztgenannten Verbindungen, können auch mit äquimolaren Mengen einer Dicarbonsäure verwendet werden. Die Menge der amidbildenden organischer Base liegt zwischen 0,1 bis 5 Ges.%, bezogen auf das Polyamid, bzw. auf die polyamidbildende Verbindung. Der Gesamtgehalt an basischen Gruppen im Polyamid kann in weiten Grenzen variiert und der optimale Gehalt durch Belichtungsversuche leicht ermittelt werden. Allgemein ist ein Gehalt an basischen Gruppen von 0,03 - 0,3 mÄquivalenten/g Polyamid besonders vorteilhaft. Durch den gesteigerten Gehalt an basischen Gruppen wird in an sich bekannter Weise die Anfärbbarkeit von Polyamidfäden für saure Farbstoffe entsprechend gesteigert.
Als Manganverbindungen werden vorzugsweise verwendet: Manganphosphat, Manganhypophoephit, Manganpolyphosphat, Manganacetat u. a.
B e i s p i e l 1: In einem Druckautoklaven werden 100 kg Caprolactam mit 3 kg Wasser, 0,3 kg TiO2 (Anatas-Modifikation, zusatz als wässrige Dispersion) und 0,0025 kg Mangan (Zusatz als Mn(H2P04)2 in wässriger Lösung) bei 260 0C polykondensiert. Als Viskositäts-Stabilisatoren werden E@sigsäure, ein Gemisch von Essigsäure und N-(Aminopropyl)-morpholin sowie N-(Aminopropyl)-morpholin zugesetzt. Die drei Polymerisate werden zu Schnitzeln verarbeitet, diese mit Wasser extrahiert und nach der Trocknung zu Seide 90/25 den versponnen.

Die Fäden werden unter Glas dem Tageslicht ausgesetzt, bis der Blaumaßstab eine Note von 6 - 7 erreicht hat. Bei der anschließenden Festigkeitsprüfung werden, in Abhängigkeit von der Anzahl der basischen Gruppen, sehr unterschiedliche Festigkeitsverluste gemessen:

Viskositäts- Basische Gruppen Festigkeitsverlust

Stabilisatorzusatz in mÄquiv./g in % d. Ausgangsfest.

(Gew.-% bez.

auf Polyamid)

0,12 % Essigsäure 0,027 25,0

0,12 % Essigsäure

0,29 % N-(Aminopropyl)- 0,047 17,1

morpholin

0,29 % N-(Aminopropyl)- 0,071 8,6

morpholin

B e i s p i e l 2: In einem auf 250 0C beheizten Edelstahl-Behälter werden 7,7 kg Caprolactam, 300 g 6-Aminocapronsäure und 90 g bo Cadmiumpigmente 11 Stunden drucklos polymerisiert. Die zugesetzten Viskositätsstabilisatoren und Mn-Zusätze sind der Tabelle zu entnehmen:

Polymerisat Viskositäts- Mangan-Zusatz

Stabilieator (als Acetat)

Polymerisat 1 @ 31 g Essigsäure

Polymerisat 2 31 g Essigsäure 0,006 Gew.-% Mn (auf Bolyaiid)

Polymerisat 3 52 g APMx)

Polymerisat 4 52 g APMX) 0,006 Gew.-% Mn (aut Polyamid)

Nach der Polymerisation wird reiner Stickstoff 1 1/2 Stunden durch die Schmelze geleitet. Nach einer anschließenden Standzeit von ca. 2 Stunden werden die Polymerisate über einen evakuierten Spinntopf zu Seide mit einem End-Titer von 200/60 den versponnen.

Durch eine Tagesbelichtung unter Glas (Blau-Skala 6 - 7 ) werden die Fäden sehr unterschiedlich geschädigt:

Polymerisat % Verlust

Reißfe- Bruch- spez. Vis-

stigkeit dehnung kositätxx)

1 Essigsäure ohne Mn 54 67 50

2 Essigsäure mit Mn 52 64 41

3 APMy) ohne Mn 27 44 31

4 APMX) mit Mn 8 19 8

x)N-(Aminopropyl)-morpholin xx)1%ige Lösung in Kresol Durch die erfindungsgemäße Kombintion einer Mn-Verbindung und einer organischen, amidbildenden Base als Viskositäts-Stabilisator (Versuch 4) konnte der photochemische Abbau der gelb gefärbten Fäden auf einen sehr niedrigen-dert herabgesetzt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von lichtstabilisiertsn - gegebenenfalls mattierten, pigmentierten, gefärbten oder optimal aufgehellten - Polyamiden durch Zusatz von Mangenverbindungen als Stabilisatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation bzw. Polykondensation der polyamidbildenden Ausgangsetoffe in Gegenwart von Mangansalzen und 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die polyamidbildende Verbindung, einer amidbildenden organischen Base durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation bzw. Polykondensation der polyamidbild enden Verbindung in Gegenwart solcher amidbildender organischer Basen durchführt, die neben einer oder zwei primären oder sekundären Aminogruppen noch ein oder mehrere tertiäre Aminogruppen enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Mangansalze von Sauerstoffsäuren des Phoophorudem Polymerisations- bzw. Polykondensationsansatz zusetzt.