DE1694156C3 - Light stabilized polyamides - Google Patents
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Description
[MnX2] ·[MnX 2 ] ·
worin X Halogen, m 1 oder 2 und R1, R2 und R3 gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls substituierte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Aralkoxy- und Aryloxyreste bedeuten, als Lichtstabilisator für Polyamide.wherein X is halogen, m 1 or 2 and R 1 , R 2 and R 3 are identical or different, optionally substituted alkyl, cycloalkyl, aralkyl, aryl, alkoxy, cycloalkoxy, aralkoxy and aryloxy radicals, as a light stabilizer for Polyamides.
2. Lichtstabilisierte Polyamide, enthaltend als Stabilisator eine Additionsverbindung der Formel2. Light-stabilized polyamides containing an addition compound of the formula as stabilizer
[MnX2] ·[MnX 2 ] ·
R,R,
oderor
Zur Verbesserung der Lichtbeständigkeit von Polyamiden sind daher zahlreiche Stabilisatoren vorgeschlagen worden. Vor allem Mangan-Verbindungen, wie Mn-oxalat, Mji-hypophosphit, Mn-boraU Mnsilikat, Mn-acetat, Mn-phosphate, Mn-polyphosphat-Ιςοιηρίβχβ, Mn-adipat bzw. Mn-phosphone oder Mnphosphine, wie sie aus der belgischen Patentschrift 621316 bekannt sind, sollen besonders wirksame Lichtstabilisatoren für Polyamide sein. Die bisher verwendeten Manganverbindungen haben den Nachteil, daß sie sich während der Polymerisation unter Bildung von Braunstein zersetzen und dadurch eine Verfärbung des Polyamids bewirken oder daß sie infolge ihres Elektrolytcharakters eine Agglomeration und Ausflockung des in den polyamidbildenden Ausgangsstoffen feindispergierten Pigmentes hervorrufen, die bei der Verarbeitung des Polyamids zu Fäden zu Störungen führt, oder daß sie sich im Laufe der Polymerisation in der Polyamidschmelze in Form größerer Kristalle abscheiden und dadurch ebenfalls beim Verspinnen zu Filterverstopfungen und anderen Störungen führen.Numerous stabilizers have therefore been proposed to improve the light resistance of polyamides been. Mainly manganese compounds, such as Mn-oxalate, Mji-hypophosphite, Mn-boraU mnsilicate, Mn acetate, Mn phosphate, Mn polyphosphate Ιςοιηρίβχβ, Mn-adipate or Mn-phosphone or Mnphosphine, as they are from the Belgian patent 621316 are known to be particularly effective Be light stabilizers for polyamides. The manganese compounds used so far have the disadvantage that they decompose during the polymerization with the formation of manganese dioxide and thereby a Cause discoloration of the polyamide or that they agglomeration due to their electrolyte character and cause flocculation of the pigment finely dispersed in the polyamide-forming starting materials, which leads to disturbances in the processing of the polyamide into threads, or that they become in the course the polymerization in the polyamide melt in the form of larger crystals and thus also lead to filter blockages and other malfunctions when spinning.
Es wurde nun gefunden, daß man Polyamide unter Vermeidung der genannten Nachteile in hervorragender Weise gegen den durch Lichteinwirkung verursachten Abbau stabilisieren kann, wenn man als Stabilisator eine Additionsverbindung aus einem Manganhalogenid und einer organischen Phosphorverbindung der FormelIt has now been found that polyamides can be obtained in an excellent manner while avoiding the disadvantages mentioned Way can stabilize against the degradation caused by the action of light, if one as Stabilizer an addition compound of a manganese halide and an organic phosphorus compound the formula
R1 R 1
i ti t
ι 1x5ι 1x5
[MnX2][MnX 2 ]
O=P-R2 O = PR 2
R3 .R 3 .
oderor
worin X Halogen, m 1 oder 2 und R1, R2 und R3 gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls substituierte Alkyl-, Aralkoxy- und Aryloxyreste bedeuten. wherein X is halogen, m 1 or 2 and R 1 , R 2 and R 3 are identical or different, optionally substituted alkyl, aralkoxy and aryloxy radicals.
3. Lichtstabilisierte Polyamide nach Anspruch 2, enthaltend 0,0001 bis 0,01 Gewichtsprozent Mangan und Mn zu P im atomaren Verhältnis zwischen 0,5 und 10.3. Light-stabilized polyamides according to claim 2, containing 0.0001 to 0.01 percent by weight of manganese and Mn to P in an atomic ratio between 0.5 and 10.
40 R3 40 R 3
R1
O=P-R2 R 1
O = PR 2
I
R3 I.
R 3
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von lichtstabilisierten Polyamiden unter Verwendung von komplexen Manganverbindungen als Stabilisatoren.The present invention relates to a process for the production of light-stabilized polyamides using complex manganese compounds as stabilizers.
Formkörper aus Polyamiden, die durch Polymerisation sowohl von Diaminen und Dicarbonsäuren als auch von Aminocarbonsäuren oder deren Lactamen erhalten worden sind, beispielsweise Fäden, Borsten, Folien, werden durch Einwirkung von Licht geschädigt, und zwar in der Weise, daß die relative Viskosität abfällt und die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften schlechter werden. Bei Polyamiden, die als Mattierungsmittel oder Farbstoffe anorganische Pigmente, wie TiO2, enthalten, ist diese Empfindlichkeit oeeenüber Licht besonders groß.Moldings made of polyamides which have been obtained by polymerization of diamines and dicarboxylic acids as well as of aminocarboxylic acids or their lactams, for example threads, bristles, foils, are damaged by the action of light in such a way that the relative viscosity drops and the Strength and elongation properties deteriorate. In the case of polyamides which contain inorganic pigments such as TiO 2 as matting agents or dyes, this sensitivity to light is particularly high.
verwendet, wobei R1, R2 und R3 gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls substituierte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Aralkoxy- oder Aryloxyreste bedeuten.used, where R 1 , R 2 and R 3 are identical or different, optionally substituted alkyl, cycloalkyl, aralkyl, aryl, alkoxy, cycloalkoxy, aralkoxy or aryloxy radicals.
Beispiele solcher Phosphorverbindungen sind Tnphenylphosphin, Tritolylphosphin, Phenyldimethylphosphin, Tributylphosphin, Tricyclohexylphosphin, Triisopropylphosphin, Tris-^-cyanäthylphosphin, Triphenylphosphit, Tris-nonylphenylphosphit, Tridecylphosphit, Didecyl-phenyl-phosphit, Tris-fi-chloräthylphosphit, Triphenylphosphinoxid, Tributylphosphinoxid, Tricyclohexylphosphinoxid usw.Examples of such phosphorus compounds are phenylphosphine, Tritolylphosphine, phenyldimethylphosphine, tributylphosphine, tricyclohexylphosphine, Triisopropylphosphine, tris - ^ - cyanoethylphosphine, triphenylphosphite, Tris-nonylphenyl phosphite, tridecyl phosphite, didecyl phenyl phosphite, tris-fi-chloroethyl phosphite, Triphenylphosphine oxide, tributylphosphine oxide, tricyclohexylphosphine oxide, etc.
Als Manganhalogenide werden vorzugsweise die Mangan(H)-halogenide wie z. B. MnCl2, MnBr2 und
MnJ2 verwendet.
Die Manganverbindungen werden zweckmäßig in einer solchen Menge zugesetzt, daß das Polyamid
0,0001 bis 0,01 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,0002 bis 0,005 Gewichtsprozent, Mangan enthält.As manganese halides, the manganese (H) halides such. B. MnCl 2 , MnBr 2 and MnJ 2 are used.
The manganese compounds are expediently added in such an amount that the polyamide contains 0.0001 to 0.01 percent by weight, preferably 0.0002 to 0.005 percent by weight, of manganese.
Die Phosphorverbindungen werden zweckmäßig in einer Menge von 0,0001 bis 0,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,0005 bis 0,01 Gewichtsprozent, zugesetzt, wobei das atomare Verhältnis P: Mn zwischen 0,5 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 5, betragen kann.The phosphorus compounds are expediently in an amount of 0.0001 to 0.1 percent by weight, preferably 0.0005 to 0.01 percent by weight, added, the atomic ratio P: Mn between 0.5 and 10, preferably between 1 and 5, can be.
Die erfindungsgemüßen Staßitjsatorkomplexe aus Mangan- und Phosphorverbindungen stellen stabile, kristallisierte oder flüssige Additionsverbmdungen der Formel darThe Staßitjsator complexes of the invention from Manganese and phosphorus compounds provide stable, crystallized or liquid addition compounds Formula
R.
[MnX2]R.
[MnX 2 ]
[MnXJ[MnXJ
O=P-R2
R,O = PR 2
R,
wobei X Halogen, m 1 oder 2 und R1, R, oder R3
die oben angegebene Bedeutung haben.
Beispiele solcher Additionsverbindungen sind:where X is halogen, m 1 or 2 and R 1 , R or R 3 have the meaning given above.
Examples of such addition compounds are:
MnBr2-2 [(C6H5),P =0]MnBr 2 -2 [(C 6 H 5 ), P = 0]
MnCl2 -2[(C6H5J3P = O]MnCl 2 -2 [(C 6 H 5 J 3 P = O]
MnJ2 -2[(C6H5J3P -=O]MnJ 2 -2 [(C 6 H 5 J 3 P - = O]
MnJ2-2[(C6Hs)JP]MnJ 2 -2 [(C 6 Hs) JP]
MnCl2-2 [(C6Hs)3P]MnCl 2 -2 [(C 6 Hs) 3 P]
MnCl2 ■ 1[(C10H21-O)3P]MnCl 2 ■ 1 [(C 10 H 21 -O) 3 P]
MnJ2-2 [(C4H9I3P - O]MnJ 2 -2 [(C 4 H 9 I 3 P-O]
MnCl2 · [(Cl — CH2 — CH2 — O)3P]MnCl 2 · [(Cl - CH 2 - CH 2 - O) 3 P]
Diese Additionsverbindungen können auf einfache Weise nach in der Literatur beschriebenen Methoden, beispielsweise durch Umsatz von Mangan(Il)-halogeniden mit den entsprechenden Phosphorverbindungen, hergestellt werden (J. ehem. Soc, 1961, 3735; CA 56, 13783 c) und sind in organischen Lösungsmitteln, beispielsweise Butanol, Methylenchlorid, Dimethylformamid, Toluol, Aceton und auch in monomeren Lactamen, beispielsweise Caprolactam, gut löslich.These addition compounds can be prepared in a simple manner by methods described in the literature, for example through the conversion of manganese (II) halides with the corresponding phosphorus compounds, are produced (J. former Soc, 1961, 3735; CA 56, 13783 c) and are in organic solvents, for example butanol, methylene chloride, dimethylformamide, toluene, acetone and also in monomers Lactams, for example caprolactam, are readily soluble.
Die Stabilisatorkombination kann dem polyamidbildenden Ausgangsgemisch vor der Polymerisation bzw. Polykondensation zugesetzt werden und die Polymerisation anschließend in bekannter Weise kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgerührt werden. Es ist jedoch auch möglich, diesen Stabilisatorkomplex gegebenenfalls auch in Form eines Konzentrates in Polyamid erst während oder nach der Polymerisation bzw. Polykondensation mit der Polyamidschmelze zu vermischen, wobei bekannte Mischvorrichtungen wie Extruder, Kneter. Rührer usw. benutzt werden können.The stabilizer combination can be added to the polyamide-forming starting mixture before the polymerization or polycondensation are added and the polymerization is then carried out in a known manner be stirred continuously or discontinuously. However, it is also possible to use this stabilizer complex, if appropriate also in the form of a concentrate in polyamide only during or after the polymerization or polycondensation with the polyamide melt to mix, known mixing devices such as extruders, kneaders. Stirrer etc. can be used.
Unter Polyamiden sind solche zu verstehen, wie sie durch Polymerisation bzw. Polykondensation vonUnder polyamides are to be understood as those by polymerization or polycondensation of
Lactamen, Aminocarbonsäuren oder von Diaminen und Dicarbonsäuren entstehen.Lactams, aminocarboxylic acids or diamines and dicarboxylic acids are formed.
Neben den Stabilisatoren können die Polyamide noch übliche Zusätze, wie Pigmente, Farbstoffe, Warmestabilisatoren, optische Aufhellungsmittel, Kristallisationsanreger usw., enthalten.In addition to the stabilizers, the polyamides can also contain customary additives, such as pigments, dyes, Heat stabilizers, optical brighteners, crystallization stimulants etc., included.
Die derart stabilisierten Polyamide, die insbesondere gegen den Abbau durch Lichteinwirkung stabilisiert sind, eignen sich hervorragend für die Herstellung ίο von Fäden, beispielsweise monofiler oder multifiler Seide, Fasern oder Folien.The polyamides stabilized in this way, which in particular stabilize against degradation due to the action of light are ideal for the production of ίο threads, for example monofilament or multifilament Silk, fibers or foils.
In einem Druckautoklav werden 110 kg Caprolactam unter Zusatz von 2 kg Wasser, 0,3 kg TiO2 (Anatas-Modifikation) in Form einer wäßrigen Dispersion, 0,2 kg Essigsäure als Kettenabbrecher und verschiedenen Manganverbindungen bei 2600C auf übliche Weise polykondensiert. Die Polyamidschmelze wird dann als Draht von etwa 3 mm Durchmesser abgesponnen, granuliert, durch Auskochen mit Wasser von monomeren Anteilen befreit und getrocknet. Das Fertigprodukt wird folgendermaßen auf Pigmentverteilung untersucht.In a pressure autoclave, 110 kg of caprolactam with the addition of 2 kg of water, 0.3 kg of TiO 2 (anatase modification) in the form of an aqueous dispersion, 0.2 kg of acetic acid as a chain terminator and various manganese compounds are polycondensed at 260 ° C. in the usual way. The polyamide melt is then spun off as a wire about 3 mm in diameter, granulated, freed from monomeric components by boiling with water and dried. The finished product is examined for pigment distribution as follows.
Aus zehn willkürlich herausgegriffenen Granulatkörnern wird mittels einer geeigneten Schneidvorrichtung, beispielsweise eines Mikrotoms, je eine Scheibe von etwa 3 mm Durchmesser und 0,01 mm Dicke herausgeschnitten. Diese Dünnschnittc werden dann mit einem Meßmikroskop im schrägen Auflicht bei lOOfacher Vergrößerung betrachtet und die Pigmentteilchen oder -agglomerate mit einer max. Ausdehnung jeweils zwischen 5 und 10 μ, 10 und 15u,From ten randomly selected granules one disc each is made by means of a suitable cutting device, for example a microtome about 3 mm in diameter and 0.01 mm thick. These thin sections are then viewed with a measuring microscope in oblique incident light at 100x magnification and the pigment particles or agglomerates with a maximum expansion between 5 and 10 μ, 10 and 15u,
3i; 15 und 20 μ usw. ausgezählt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die Polymerisate werden zu Seide 90/25 den versponnen, wobei die Schmelze vor dem Eintritt in die Spinndüsen durch ein Drahtgewebe mit 10 μ Maschenweite filtriert wird. Bei den Proben 9, 10 und 11 steigt während des Spinnens der Druck vor dem Drahtgewebefilter rasch an, so daß schließlich ein einwandfreies Spinnen nicht mehr möglich ist. Nach dem Ausbau der Filter zeigt sich, daß diese weitgehend verstopft sind, und zwar mit einem Material, das gemäß der analytischen Untersuchung aus 10 bis 30% TiO2 und 5 bis 30% Mn in Form einer anorganischen Verbindung besteht.3i; 15 and 20 μ etc. are counted. The results are shown in Table 1. The polymers are spun into silk 90/25 den, the melt being filtered through a wire mesh with a mesh size of 10 μm before it enters the spinneret. In samples 9, 10 and 11, the pressure in front of the wire mesh filter rises rapidly during spinning, so that, in the end, perfect spinning is no longer possible. After the filters have been removed, it can be seen that they are largely clogged with a material which, according to the analytical investigation, consists of 10 to 30% TiO 2 and 5 to 30% Mn in the form of an inorganic compound.
Bei den Proben 1 bis 8 bleibt der Druck vor dem Drahtgewebefilter während des Spinnens praktisch konstant, und es treten keine Spinnstörungen auf. Die Filter sind nach dem Ausbau weitgehend sauber. Zur Bestimmung der Lichtstabilität werden Fäden mit einer Xenonbogenlampe von 1500W Leistung 200 Stunden bestrahlt. Der dabei eintretende Festigst keitsverlust ist in Tabelle 2 aufgeführt.For samples 1 through 8, the pressure in front of the wire mesh filter remains practical during spinning constant, and there are no spinning disturbances. The filters are largely clean after they have been removed. To determine the light stability, threads are used with a xenon arc lamp of 1500W power Irradiated for 200 hours. The resulting loss of strength is listed in Table 2.
Lfd. Nr. ManganverbindungSerial No manganese compound
Mn- Farbe desMn- color of the
Gehalt Polyamids
im Fertigprodukt Polyamide content
in the finished product
(ppm)(ppm)
PigmentverteilungPigment distribution
5-Ι0μ 10 15 μ 15-20μ >20μ 5-Ι0μ 10 15 μ 15-20μ> 20 μ
1 MnCl2 · 2 Triphenylphosphinoxid 31,01 MnCl 2 · 2 triphenylphosphine oxide 31.0
2 MnBr2 · 2 Triphenylphosphinoxid 35,02 MnBr 2 x 2 triphenylphosphine oxide 35.0
3 MnJ2 · 2Triphenylphosphin 37,93 MnJ 2 x 2 triphenylphosphine 37.9
reinweiß — —
reinweiß — —
reinweiß — —pure white - -
pure white - -
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Claims (1)
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