DE1645443A1 - Ionogene Polymerisation von Lactamen - Google Patents

Ionogene Polymerisation von Lactamen

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DE1645443A1
DE1645443A1 DE19651645443 DE1645443A DE1645443A1 DE 1645443 A1 DE1645443 A1 DE 1645443A1 DE 19651645443 DE19651645443 DE 19651645443 DE 1645443 A DE1645443 A DE 1645443A DE 1645443 A1 DE1645443 A1 DE 1645443A1
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polymerization
lactams
promoter
lactam
mixture
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DE19651645443
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Johannes Van Beveren
Johannes Van Mourik
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Stamicarbon BV
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Stamicarbon BV
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams
    • C08G69/16Preparatory processes
    • C08G69/18Anionic polymerisation
    • C08G69/20Anionic polymerisation characterised by the catalysts used

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Kennzeichen 1685 β 1 RA ζ/ Ä ^
Lr.F.Zwn,-;- - Dr. E A:.s , .ζ,
Dr. P. Koirivgsberger Dipi. s iv_/s. R, Holzhauer
--: -'anwäiie
München 2, z.-rf-uhaujstraije 4/li!
STAMICARBON N.V., HEERLEN (die Niederlande) Ionogene Polymerisation von Lactamen
Die Erfindung betrifft die ionogene Polymerisation von Lactamen.
Bekanntlich kann die ionogene Polymerisation von Lactamen, welche gewöhnlich mit einer Alkalimetallverbindung als Katalysator durchgeführt wird, durch Zusatz eines Promotors beträchtlich beschleunigt werden. Dabei können als Promotor Stickstoffverbindungen, wie Isocyanate, Carbodiimide, Cyanamide und im allgemeinen Verbindungen mit einem an Carbonyl-, Thiocarbonyl-, Sulfonyl- oder Nitrosogruppen gebundenen, tertiären Stickstoffatom Anwendung finden. Durch den Zusatz dieser Promotoren kann die Polymerisation in kurzer Zeit durchgeführt werden bei Temperaturen, die unter dem Schmelzpunkt des Polymeren liegen, so dass aus Lactamen, deren Molekül mindestens 6 Kohlenstoffatome im Ring enthält, ein festes Produkt erhalten werden kann, das die Form des Reaktionsraums, in dem die Polymerisation stattgefunden hat, angenommen hat.
Es wurde nunmehr gefunden, dass gute Ergebnisse erzielt werden in einem Polymerisationsvorgang, in dem ein Lactam oder ein Gemisch aus Lactamen
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in Anwesenheit eines Promotors einer ionogenen, katalytischen Polymerisation unterzogen wird, wenn als Promotor eine Verbindung mit einer Struktur angewandt wird, in der die Atomgruppierung R-C=C-X-R' vorkommt. (Hierin bezeichnen R und R' dieselben oder unterschiedliche Kohlenwasserstoffgruppen, während X einen Sauerstoff oder ein Schwefelatom darstellt,) Beispiele geeigneter Promotoren gemäss der Erfindung sind: l.Octyloxy,l.butyn, l.Äthoxy.l.heptyn, Pentoxy-äthyn, Phenoxy-äthyn, Naphthoxy-äthyn, Isopropoxy-äthyn, l.Butoxy.l,butyn, l.Methoxy.l.butyn, l.Methoxy.l.propyn, Methoxy-äthyn, Methylthio-äthyn, l.Pentylthio.l.butyn, l.Äthylthio.l.propyn, l.Propylthio.l.pentyn.
fe Im allgemeinen erweisen sich sowohl die Ätherverbindungen wie auch
die Schwefelverbindungen mit der genannten Struktur als promotor anwendbar.
Bei der ionogenen katalytischen Polymerisation von Lactamen wird die Promotor zusammen mit einem Katalysator angewandt. Bekannte Katalysatoren für diese Polymerisation sind z.B.:
Lactammetal!verbindungen, welche ein an das Stickstoffatom gebundenes Metallatom enthalten, wie Natriumcaprolactam, und Stoffe, aus denen durch Reaktion mit einem Lactam solche Lactammetallverbindungen entstehen, z.B. Triisopropylaluminium, Diäthylzink und Alkalimetallalkyle, ferner Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und alkalisch reagierende Verbindungen dieser Metalle, wie Hydride, Oxyde, Hydroxyde und Carbonate, sowie Grignardverbindungen, wie Alkylmagnesiumbromid und Arylmagnesiumbromid.
Die anzuwendende Katalysatormenge kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Gewöhnlich werden 0,1-3 Mol.%, bezogen auf die zu polymerisierende Menge des Monomeren, angewandt, aber es kann auch mit grösseren Mengen von z.Ö. 5 - 10 Mol.% gearbeitet werden.
Auch die anzuwendende Promotormenge kann variiert werden. Finden grosse Mengen, z.B. mehr als 10 Mol.%, Anwendung, so wird ein niedrigerer Polymerisation?
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grad erreicht als bei Anwendung geringer Mengen. Gewöhnlich werden 0,05 - 2 Mol.% Promotor, bezogen auf das Lactam, gebraucht.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens lässt sich das Lactam auf einfache Weise mit dem Katalysator und dem Promotor mischen. Vorzugsweise wird das Lactam geschmolzen, der Katalysator in der Schmelze verteilt und das Gemisch auf die Polymerisationstemperatur erhitzt, worauf der Promotor zugesetzt wird.
Die Temperatur, bei der die Polymerisation durchgeführt wird, kann innerhalb des für die ionogene Polymerisation von Lactamen üblichen Temperaturbereiches von 90 - 250 C liegen. Vorzugsweise wird eine Anfangstemperatur von 90 - 150 C angewandt, während wegen der exothermen Polymerisationsreaktion die Temperatur während der Reaktion ansteigen kann, aber meistens unterhalb 200 - 215 C bleibt. Bei diesen Temperaturen ist die Polymerisation gewöhnlich in weniger als einer Stunde, oft in weniger als einer halben Stunde, beendet.
Bei Anwendung einer Temperatur, welche zwischen dem Schmelzpunkt des Monomeren Lactam und dem des zu gewinnenden Polymeren liegt, werden bei der Polymerisation fest, makromolekulare Endprodukte erhalten und zwar als Formgegenstände, deren Abmessungen denen des Reaktionsraums, in dem die Polymerisation durchgeführt wurde, entsprechen.
Bei der Polymerisation kann von einem omega-Lactam, wie Butyrolactam, Caprolactam, Onantolactam, Caprylolactam, Decyllactam, Undecyllactam oder Laurinolactam ausgegangen werden, es können aber auch Gemische von zwei, drei oder mehr Lactamen polymerisiert werden. Beim Polymerisieren von Gemischen werden Copolyamide erhalten, z.B. Önantolactam-Caprolactam-Laurinolactam-Copolyamid, Laurinolactam-Onantolactam-Copolyamid, Undecyllactam-Caprolactam-Copolyamid, Caprolactam-Caprylolactam-Laurinolactam-Copolyamid, Laurinolactam-Caprolactam-Copolyamid, Butyrolactam-Caprolactam-Copolyamid. Die Struktur und die Eigenschaften
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der Copolyamide können durch die Zusammensetzung des Gemisches von Monomeren, von denen ausgegangen wird, beeinflusst werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann ferner dienen zur Herstellung gefärbter Produkte. Dazu können ein oder mehr Stoffe, welche das Äussere und/ oder die Eigenschaften des Polymerisationsproduktes beeinflussen, auf einfache Weise mit dem Ausgangsstoff gemischt werden. So können z.B. Farbstoffe und/oder allerhand Füllstoffe, wie Holzmehl, Carborund, Russ, Schieferpulver, Feinkohle und Koksgrus in der Lactamschmelze verteilt werden. Natürlich und/oder synthetische Fasern, Garne und/oder daraus hergestellte Gewebe können gleichfalls in der Lactamschmelze verarbeitet werden. Ferner können der Lactamschmelze makromolekulare Produkte, z.B. Polystyrol, Polyformaldehyd, Polypropylen, Polyäthylen und Polyamid, sowie Polykondensationsprodukte von Aldehyden mit Phenol, Melamin und/oder Harnstoff zugesetzt werden, wodurch makromoleculare Produkte mit besonderen Eigenschaften erhalten werden können.
Beispiele 1-10
Die Polymerisation erfolgt in einem Glaszylinder (Durchmesser 2,5 cm), in dem Stäbe angefertigt werden. Der Zylinder ist in einem Ölbad angebracht, dessen Temperatur geregelt wird.
Bei diesen Versuchen wird ein geschmolzenes Gemisch aus 30 g e-Caprolactam und 0,6 g Kaliumcaprolactam in den Zylinder gebracht, während mit Hilfe eines EinfUhrungsröhrchens ein Stickstoffstrom durch die Flüssigkeit geleitet wird.
Anschliessend wird der Promotor zugesetzt; nach 30 Sekunden wird der Stickstoffstrom eingestellt und das Einführungsröhrchen entfernt. Nach beendeter
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Polymerisation wird der gebildete Stab aus dem Zylinder herausgenommen.
In der Tabelle sind die Promotormenge (Mol.%), die Temperatur des Ölbades und die Polymerisationszeit zusammengetragen.
Nr. Promotor
1 l.Octyloxy.l.butyn
2 l.Octyloxy.lobutyn
3 l,Äthoxy.l.heptyn
4 l.Äthoxy.l.heptyn
5 1.Äthoxy.l„heptyn
6 Pentoxyäthyn
7 Pentoxyäthyn
8 Phenoxyäthyn
9 l.Propylthio.l.pentyn l.Methoxy.l.hexyn
Prom. Temp. Zeit
Mol.%
Min.
0,6 150 9
0,6 120 20
0,6 150 9
0,6 120 10
0,6 90 20
0,6 150 11
0,6 120 9
0,6 150 35
0,6 150 200
0,6 150 6

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Polymerisation von Lactamen, nach dem ein Lactam oder ein Gemisch aus Lactamen in Anwesenheit eines Promotors einer ionegenen katalytischen Polymerisation unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Promotor eine Verbindung mit einer Struktur angewandt wird, in der die Atomgruppierung R-CzrOX-R' vorkommt (hierin bezeichnen R und R1 dieselben odei unterschiedliche Kohlenwasserstoffgruppen, während X ein Sauerstoff-
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- 6 und/oder Schwefelatom darstellt).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation erfolgt bei Temperaturen, welche zwischen dem Schmelzpunkt des Lactams oder des Gemisches von Lactamen und dem des Polymerisationsproduktes liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehr Stoffe, welche das Äussere und/oder die Eigenschaften des Polymerisationsproduktes beeinflussen, mit dem. Ausgangsstoff gemischt werden.
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DE19651645443 1964-02-28 1965-02-26 Ionogene Polymerisation von Lactamen Pending DE1645443A1 (de)

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IL (1) IL23033A (de)
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BE660377A (de) 1965-08-26
US3379697A (en) 1968-04-23
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IL23033A (en) 1968-10-24

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