DE1595690A1 - Verfahren zur Herstellung von Mischpolymerisaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von MischpolymerisatenInfo
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Description
GM/Bn Patent-Abteilung -,g# Oktober 1966
Die Verwendung von ungesättigten Isocyanaten zur Herstellung
von Mischpolymerisaten mit Vinylverbindungen ist bereite
-bekannt. Infolge der Anwesenheit von freien Isocyanatgruppen
sind solche Polymerisate nur wenig lagerstabil. Auch, bei Ausschluß von Feuchtigkeit gehen die anfangs noch löslichen
Polymerisate nach kurzer Zeit in einen unlöslichen und unschmelzbar
en Zustand über und werden somit technisch unsrauchbar.
Das gemäß der amerikanischen Patentschrift 2 640 06Θ durch
Phosgenierung von p-Isopropenylanilin und Chlorwasserstoff-Abspaltung
aus dem entsprechenden Isopropenylphenylcarbamidsäurechlorid zugängliche p-Isopropenylphenyl-isocyanat ist
bisher jedoch noch nicht zur Herstellung von Mischpolymerisaten mit Vinylverbindungen verwendet worden, da es ein
sehr reaktionsträger Partner bei der radikalisch initiierten Polymerisation ist. Es unterscheidet sich in dieser Hinsicht
nur wenig von dem unsubstituierten Grundkorper·, dem Of-Me thylstyrol.
Ebenso wie dieses läßt es bei üblichen Polymerisations zeiten nur unbefriedigende Umsätze bzw. niedrige Polymerisationsgrade
erzielen. -ÄAÄAA "-,'
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich die Derivate des p-Isopropenylphenyl-isocyanats, die durch dessen Umsetzung
mit sog. Verkappungsmitteln erhalten werden, im Gegensatz zum
konstitutionell vergleichbaren monomeren Ii-Methylstyrol und
zum freien p-Isopropenylphenyl-isocyanat mit anderen Vinylmonomeren
in Gegenwart von Radikalbildnern innerhalb übliche Polymerisationszeiten mit zumeist praktisch quantitativen
Umsätzen mischpolymerisieren laaaeru Ihre Polymerisationsaktivität ist außerordentlich hoch und liegt in der Größenordnung
von Methacrylsäurederxvaten. Pernerhin sind die gemäß
vorliegender Erfindung herstellbaren Mischpolymerisate durchaus lagerstabil und zeigen bei Raumtemperatur keinerlei Neigung
zu Vernetzungsreaktionen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung,,
von Mischpolymerisaten aus Vinylverbindungen oder Malein- bzw. Furmarsäure—derivaten und Derivaten ungesättigter
Isocyanate in Gegenwart von Radikalbildnern, das darin besteht, daß als Derivate ungesättigterIsocyanate
die Umsetzungsprodukte des p-Isopropenylphenyl-isocyanats
mit Verkappungsmitteln verwendet werden,
ι Als Verkappungsmittel für das p-Isopropenylphenyl-isocyanat
kommen die in der Isocyanatchemie bekannten Verkappungsmittel, z.B. Phenole wie Phenol, o-, m-, p-Kreaol und
p-tert.-Butylphenol, Säureamide wie Pyrrolidon-(2),
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Caprolactam, 0xazolidon-(2) und Phthalimid, -heterocyclische
Basen wie Imidazo! und Pyrrol, Ketone wie Cyclohexanon und Acetylaceton, Ester wie Acetessigester und Malonsäureester
und Oxime wie Acetoxim und Cyclohexanonoxim sowie Bisulfite infrage.
Als Beispiele für zur Mischpolymerisation zu verwendende
Viny!monomere seien genannt« flC-Methylstyrol, Vinylchlorid,
Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Diisopropenylbenzol, Diallylcarbonat,
Diisopropenylphenylcarbonat, Triallylphosphat, Triallylcyanurat, bevorzugt abers Styrol, Acrylsäure und
Methacrylsäure und ihre Ester, Amide und Nitrile, Butadien, Divinylbenzol, ferner Maleinsäureanhydrid und Maleinbzw.
Pumarsäurereste enthaltende Polyester.
Die Mischpolymerisation der Vinylverbindungen mit dem verkappten
p-Isopropenylphenyl-isocyanat kann als Lösungspolymerisation»
SubstanzpolymerisatiOn oder Dispersionspolymerisät'ion
durchgeführt werden. Sie erfolgt in Gegenwart von Radikalbildnern. Als Radikalbildner können z.B. verwendet
werdent Feroxide wie tert.-Butylhydroperoxid,
Di-tert.-butylperoxid, Cumylhydroperoxid, Dicumylperoxid,
Methylisobutylketonperoxid, Cyclohexanonperoxid, Dibenzoylperoxid,
tert.-Butylperbenzoat, Acetylcyclohexlsulfonylßeroxid.
Vorzugsweise werden Azodiacylnitrile wie Azodiisobuttersäurenitril
als Radikalbildner verwendet.
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Auch kaitliärtende Redoxsysteme wie Cyclohexanonperoxid/
Kobaltnaphthenat und Kaliumpersulfat/Natriumhydrogensulfit sind erfindungsgemäß zu verwendende Radikalbildner.
Zur Durchführung der Lösungspolymerisation geeignete Lösungsmittel sind z.B. Benzol, Toluol, Xylol, Butanol,
Dimethylformamid, Dioxan, Äthylacetat und Butylacetat.
Die Polymerisationstemperatur richtet sich im allgemeinen nach den Zerfallstemperaturen der Radikalbildner. Diese
liegen im allgemeinen bei 0 - 120°, vorzugsweise bei 60 100°. Bei Verwendung leicht flüchtiger Vinylmonomerer
kann die Polymerisation auch im Druckgefäß ausgeführt werden.
Es ist bekannt, daß sich aus den verkappten Isocyanaten leicht die freien Isocyanatgruppen regenerieren lassen,
indem die Verkappungsmittel beispielsweise durch Anwendung
von höheren Temperaturen entfernt werden, bzw. daß die verkappten Isocyanate bei höheren Temperaturen wie freie
Isocyanate reagieren, indem die Verkappungsmittel durch andere, reaktivere Gruppen wie alkoholische Hydroxylgruppen
oder Aminogruppen verdrängt werden.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Mischpolymerisate weisen
nun den besonderen Vorteil auf, daß die Verkappungsmittel, durch die die Isocyanatgruppen während der Polymerisation
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und lagerung geschützt-werden, schon bei relativ niedrigen
Temperaturen entfernt bzw. verdrängt werden können. Die zum
Freisetzen der Isocyanatgruppen bzw. Verdrängen der Ver-.
kappungsmitte1 erforderlichen Temperaturen liegen im allgemeinen
bei 100 - 180 , vorzugsweise bei 120 - 150 . Durch das Freisetzen der Isocyanatgruppen im Mischpolymerisat bzw.
/erdrängen der Verkappungsmittel sind weitere Folgereaktionen, i.B, Vernetzungsreaktionen, möglich.
.Die neuen Mischpolymerisate werden zur Herstellung von
Bindemitteln, Überzügen, Lacken, Laminaten und Klebstoffen
verwendet.
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ORIGSMAL INSPECTED.
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Eine Lösung von 100 g p-Isopropenylphenyl-carbamidsäure-r
phenylester (farblose Kristalle vom Pp. 150°, hergestellt
durch fünfstündiges Erwärmen äquimolarer Mengen p-Isopropenylphenylisocyanat
und Phenol in Toluol unter Zusatz einiger Tropfen Triäthyl.amin und Umkristallisieren aus Methylenchlorid)
in 200 g Acrylnitril wird unter Zusatz von 1,5g
Azodiisobuttersäurenitril unter Stickstoff 6 Stunden auf 60° erwärmt. Man erhält ein gelbbraune», milchig-getrübtes,
. hartes Polymerisat, das, praktisch frei von Monomeren ist.
Beim Erhitzen des in Dimethylformamid gelösten Polymerisats mit der stöchiometrischen Menge 1,1,I—Trimethylolpropan unter
Zusatz weniger Tropfen Triäthyl.amin, aaif. 13Q° tritt nach etwa
10 Minuten Gelierung ein.
Erwärmt man eine Lösung von 100 g p-Isapropenylphenyl-
isocyanat in 200 g frisch destilliertem Acrylnitril unter Zusatz von 1,5 g Azodiisobuttersäurenitril unter Stickstoff
11 Stunden auf 60°, so tritt Grelierung unter Bildung einer
braunen Galerte ein, während ein erheblicher Teil der Monomeren
noch nicht umgesetzt ist.
Eine Lösung von 100 g des Adduktes aus p-Isopropenylphenylisocyanat
und Caprolactam (farblose Kristalle vom Pp. 101°, hergestellt durch 10-stündiges Erwärmen äquimolarer Mengen
der Komponenten in Toluol unter Zusatz weniger Tropfen Tri-
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1 b 9 5 6 9
äthylamin und Umkristallisieren aus Essigester) in 200 g
Methacrylsäuremethylester wird unter Zusatz von 1,5 g
Methylisobutyiketonperoxyd unter Stickstoff 25 Stunden auf
70 erwärmt. Man erhält ein schwachtrübes, grünstichiges, hochmolekulares, hartes Polymerisat, aus dem nach Lösen
in Chloroform und Fällen mit Methanol ein farbloses Pulver
mit einem Erweichungspunkt von 220° in 90$Ausbeute gewonnen
wird.
Beim Erhitzen einer Probe in 1,1,1-Trimethylolpropan oder
Hexamethylendiamin auf 130° tritt nach etwa 20 Minuten Vernetzung
ein.
Wird eine Lösung von 100 g p-Isopropenylphenylisocyanat
in 200 g trockenem Methacrylsäuremethylester unter Zusatz
■ron 1,5 g Methylisobutyiketonperoxyd unter Stickstoff
25 Stunden auf 70° erwärmt» so verbleibe% nach Abdestillieren
der nicht umgesetzten Monomeren bei 20 Torr nur 30 g eines in üblichen Lösungsmitteln unlöslichen Rückstände
s.
Eine Lösung von 100 g des Adduktes aus p-Isopropenyl-
phenylisocyanat und Acetessigester (gelbliche Kristalle
von Fp. 77°» hergestellt durch Umsetzung äquimolarer Mengen
der Komponenten in Gegenwart einiger Tropfen Triäthylamin unter spontanem Erwärmen auf 80° und Umkristallisieren aus
Cyclohexan) in 200 g Styrol wird unter Zusatz
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ORIGINAL IMSPECTED
von 1,5 g Azodiisobuttersäurenitril unter Stickstoff 20 Stunden auf 60 erwärmt. Nach Lösen des klaren, gelblichen,
weichelastischen Polymerisats in Methylenchlorid und Ausfällen mit Methanol erhält man ein gelbes Pulver vom
Erweichungspunkt 150° in 85 # Ausbeute.
Erwärmt man eine Lösung von 100 g p—Isopropenylphenylisocyanat
in 200 g wasserfreiem Styrol nach Zusatz von 1,5 g
Azodiisobuttersäurenitril unter Durchleiten von trockenem Stickstoff 70 Stunden auf 60°, so erhält man ein weiches
Reaktionsprodukte aus dem sich unter 20 Torr noch 85 g
nicht umgesetztes Ausgangsma&erial abdestillieren lassen.
Das in 72 $ Ausbeute zurückbleibende, gelbliche Polymerisat,
das anfangs noch in Lösungsmitteln, wie Benzol oder Toluol löslich ist, quillt nur noch, in diesen Lösungsmitteln nach
5 Tagen, ist also vernetzt.
Eine Lösung, bestehend aus 8,9 g p-Isopropenylpiienylcarbamidsäurephenylester,
28 g Äthylacrylat, 11,3 g Styrol, 5 g 2-Hydroxypropylmethaerylat, 0,5 g Azodiisobuttersaurenitril
und 0,5 g Diisopropylxanthogendisulfi<ü als Regler und 50 g
Xylol, wird unter Stickstoff 12 Stunden auf 80° erwärmt. Nach 8,5 Stunden hat sich 91 $>
Polymerisat gebildet, nach 12 Stunden praktisch 100 $>. Man erhält eine klare, gelbliche,
viskose Lösung? aus der sich filme gießen lassen, die bei
150° in 30 Minuten eingebrannt werden können. Bei Anwesenheit
einer Spur eine© tertiären Amins läßt sich die er-" · 009828/1685
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BAD ORIGINAL
1. b η 5 6 9
' forderliche Einbrenntemperatur auf 130° erniedrigen. Ea
entstehen farblose, haftfeste, hochelastische und hochglänzende Überzüge.
Wird eine Lösung, bestehend aus 8,9 g.p-Isopropenylphenylisocyanat,
28 g trockenem Ithylacrylat, 12 g trockenem Styrol, 0,5 g Azodiisobuttersäurenitril und 50 g trockenem Xylol in '
gleicher Weise auf 80° erwärmt, so beträgt der Umsatz nach 12 Stunden 44 %, nach 16 Stunden 57 # und nach 33 Stunden
erst 86 #.
Die Zusammensetzung nach Beispiel 4 enthält anstelle des
phenolverkappten p-Isopropenylphenylisocyanats 9»5 g des
Caprolactamadduktes gemäß Beispiel 2. Nach 20 Stunden ist
ein 100$iger Umsatz erzielt. Man erhält eine hellgelbe,
hochviskose Lösung, woraus Lackfilme von der gleichen Qualität wie in Beispiel 4 erhalten werden.
Bei einer Zusammensetzung wie in Beispiel 5 werden anstelle
des Caprolactamadduktes 8,6 g eines Adduktes aus Pyrrolidon-(2)
und p-Tsopropenylphenylisocyanat (farblose Kristalle vom
Ep. 159°, in gleicher Weise wie das Caprolactamaddukt hergestellt)
angewendet. Nach 17,5 Stunden beträgt der Umsatz 97 ^.
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ORIGINAL INSPECTED
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16 9 5 69
Eine Lösung aus 25 g Xylol, 25 g Butanol, 28 g Äthylacrylat,
12g Styrol, 5 g 2-Hydroxypropylmethacrylat, 0,5 g Azodiisobuttersäurenitril,
0,05 g Acetylcyclohexylsulfonylperoxid, 0,2 g Dodecylmercaptan und 8,6 g des Adduktes aus 0xazolidon-(2)
und p-Isopropenylphenylisocyanat (farblose Kristalle vom Fp. 153-155°,
hergestellt durch. 15-stündiges Erwärmen äquimolarer
Mengen der Komponenten· in Dioxan auf 50° und Umkristallisieren aus Essigester) wird unter Stickstoff 20 Stunden bei 60° gehalten.
Man erhält eine klare^. ge-lblicrhe?, viskose Lösung.
Der Umsatz ist praktisch:.quantitartisr»
Aus der Lösung können duxch- Einbrennen bei 150° in 30 Minuten
farblose, klare, elastische- und-ha£tf:eater Lacküberzüge hergestellt
werden.
Zu einer Lösung von 0,5 g Natrxumlaurylsulfat als Emulgator
und 0,1 g Kaliumpersulfat in 100 ml Wasser gibt man unter kräftigem Rühren ein Gemisch aus 28 g Äthylacrylat, 12 g
Styrol, 5 g 2-Hydroxypropylmethacrylat, 8,9 g p-Isopropenylphenylcarbamidsäurephenylester
und 10 g Dimethylformamid. Nach Zusatz von 0,035 g Natriumpyrosulfit hält man unter
Stickstoff 2 Stunden bei einer Badtemperatur von 60° (exotherme Reaktion). Man erhält eine niedrig-viskose Emulsion,
die bei praktisch 100$igem Umsatz einen Pestkörpergehalt von 3 2 i° aufweist.
Aus der Emulsion können durch 30-minütiges Erhitzen auf 150° glänzende, harte und äußerst haftfeste Lacküberzüge hergestellt
werden. 00 9828/168 5 Le A 10 292 "■ 10 ORIGINAL INSPECTED
In einer Lösung von 37 g eines ungesättigten Polyesters aus
Maleinsäureanhydrid, Äthylenglykol, Butandiol-(1,3) und 4,4*-
Dihydroxydicyclohexyl-2,2-propan mit einer Hydroxylzahl von in der halben Menge Styrol löst man 6,3 g p-Isopropenylphenylcarbamidsaurephenylester
und 560 mg Di-t.butylperoxid, gießt daraus etwa 1 nun starke Filme und erwärmt diese im geschlossenen
Gefäß 10 Stunden auf 90°, bis sie geliert sind und die Oberfläche,
bei Raumtemperatur klebflei ist. Man erhitzt sodann im offenen Gefaß während 2 Stunden auf 150° und erhält festheftende,
hochglänzende, harte, hochelastische Überzüge, die völlig toluolfest sind.
Le A 10 292 - 11 -
009628/108$
ORJQiNAILINSPECTED
Claims (1)
1 ο 9 5 6 9
Patentanspruch: .
Verfahren zur Herstellung von Mischpolymerisaten aus Vinylverbindungen oder Malein- bzw. Fumarsäurederivaten
und Derivaten ungesättigter Isocyanate in Gegenwart von Radikalbildnern, dadurch gekennzeichnet, daß als Derivate
ungesättigter Isocyanate die Umsetzungsprodukte des p-Isopropenylphenyl-isocyanats mit Verkappungsmitteln verwendet
werden.
le.A 10 292 - 12 -
ORIGiNAL 009828/168B
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