DE1694322A1 - Verwendung von aromatischen Polysulfonaziden zur Vernetzung von aromatischen Polymeren - Google Patents
Verwendung von aromatischen Polysulfonaziden zur Vernetzung von aromatischen PolymerenInfo
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER
5 KDLH-L1NDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 2
Köln, den 11,März 1967 Eg/Ax
1 River Road, ächeneotady
5,
Hew York^ (U.a.A.).
Verwendung von aromatischen Polysulfonaziden zur Vernetzung von aromatischen Polymeren
Die Erfindung "betrifft die Vernetzung von aromatischen
Polymeren mit Hilfe einer gewissen Klasse von Sulfonazidensowie
ein Stoffgemisch aus einem aromatischen Polymeren, das ein aromatisches Polysulfonazid in einer genügenden
Kenge enthält, um das Polymere unter der Einwirkung von Wärme zu vernetzen.)
Aromatische Polymere, z.B„ Polystyrol, Polycarbonatharze,
stark phenylierte Organopolysiloxane, Polyphenylenoxyde usw., lassen sich schwierig in den gehärteten oder vernetzten
Zustand überführen, in dem das Polymere unschmelzbar und unlöslich wird. Die üblichen Vernetzungsmittel, z.B. organische
Peroxyde, sind für die Vernetzung dieser hocharomatischen Polymeren ungeeignet, weil sie die Polymeren abzubauen
pflegen und dadurch erwünschte Eigenschaften verschlechtern» Der Vernetsungseffekt ist gewöhnlich so gering,
daß der gewünschte Grad der Unschmelzbarkeit und Unlöslichkeit bei Vervrendung der üblichen freie Radikale bildenden
Vernetzungsmittel des Typs, der zum Vernetzen von aliphatischen Polymeren, wie Polyäthylen, verwendet wird, häufig
nicht erreicht wird.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß eine gewisse Klasse von Vernetzungsmitteln für die Vernetzung von hoch-
009846/ 1 664 bad
aromatischen Polymeren verwendet werden kann. Die hierbei
erhaltenen Polymeren sind in hohem Maße und weit stärker unschmelzbar und unlöslich, als dies beisp-ielswei.o bei
Verwendung von organischen Peroxyden für den gleichen Zweck eraielbar ist, ohne daß die Nebenwirkungen der Kentensn^ltung
und der Verschlechterung der Polymereigenschaften auftreten«, Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten aromatischen
Polysulfonamide enthalten vorzugsweise v/enigstens
zwei Sulfonazidgruppen und können bis zu 1ü oder menr nicht
benachbarte Sulfonazidgruppen enthalten* In allen Fällen
Bind die Sulfonazidgruppen unmittelbar an den aromatischen
Ring bzw. die aromatischen Ringe gebunden. Als Beispiele
aromatischer Sulfonazide seien genannt: 1 , B-B^r.scl-bJ c(rulfonazid),
1-0ctyl-2,4,6-benzol-tris(sulfona3.i ϊ), ?., 5-ϊοΙάοΙ-bis(sulfonazid),
1,6-Bis(4*-sulfonazido: He^y... )ί.3:;··η,
1 -ilethoxybenzol-3,5-bis(sulf onazid), 4,4' -Bia(octudecyl j-biphenyl-3,5,3
*, 5 f-tetra(sulfonazid) und 1-Do-Iecyln^phthalin-3,6-bis(sulfonazid).
Eine besondere Klasse von aromatischen Polysulf .mazi len,
die für die Zwecke der Erfindung verwendet v;er.ea können,
bilden Verbindungen der allgemeinen Formel
Hierin ist Ar ein mehrwertiger aromatischer Rest, 3,3e
Aryien (beispielsweise Phenylen, Biphenylen, liaphthylen
usw.), ein aliphatisch substituierter Arylenresb, z.Bo
Alkarylenre3te, die als Alkylsubstituent beispielsweise
Methyl, Äthyl, Dimethyl oder Butyl enthalten, z»Bä Toluylen-
und Äthylphenylenreste, und χ ist eine ganze Zahl von wenigstens
2, 25.B. 2-6 oder mehr.
Alle aromatischen Polymeren, die vorzugsweise wenigstens
20 Mol-?S aromatensubstituierte Reste, z.B. phenylsubstituierte
Reste enthalten, können naoh dem Verfahren gemäß der
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Erfindung vernetzt werden· Die Erfindung ist besonders auf
Polymere -irr.vendbar, die eine hohe Konzentration an aromatischen
Gruppen enthalten. Beispiele eolcher hocharomatischer
Polyr:erer ßind Polystyrole mit unterschiedlichem Iiolekulargewicht,
thermoplastische Polyoarbonatharze einschließlich der Bisphenolc-'irbonatharze, die in Angew. Chemie 68, 633
(195b) und in der U.S.A.-Patentschrift 2 950 266 beschrieben
i?ind, FolyCphenylsilDesiuioxane) des Typs, der in der
UoScA.-Patentschrift 3 O1? 386 beschrieben ist, aromatische
Polyester, die clurch Umsetzung zwischen einer aromatischen
Dihydroxy!verbindung und einem Phthalsäurederivat, z.B.
terephthalsäure oder Isophthalsäure, erhalten werden und
beispielsweise in den U.S.A.-Patentßohriften 3 036 990,
3 036 991, 3 036 992 und 3 160 602 bis 3 160 605 beschrieben
Bind, weitgehend phenylierte Organopolysiloxane, für die Beispiele in der Ti.o.A.-Patentschrift 2 258 222 beschrieben
sind. AJ:' vnitere aromatische lolynore kommen beispielsweise
die Polyar;:2 «?noxyäpolymeren in Fm/ie, die in der 1-ritirchen
Patentechr" i't 1 00b 836 beschriebei, oind, und iolyät'ner von
Polyarylvorbindungen, z.B. die in 1er belgischen Patentschrift
650 476 beschriebenen. Ein Beispiel fir die letztgenannten
Po'yV.aer ist ein Polymeres, das ex.ν v.'iederkehrenden
üinhei'en dt-r folgenden Formel besteht:
?ür die Verneta^ng der vorsteuend beschriebenen aromatischen
Polymeren wcr'er die aromatischen Polysulfonazide in einer
Lenge verwendet, die zur wirksamen Überführung des thermoplastischen
Polymeren in den praktisch iinscl^nelzbaren, unlöslichen,
vernetzten Zustand erforderlich ist. Diese Lenge des aronatisehen Polysulfonasids kann v»« 0,001 bis 5 Gew.-$
oder mehr, bezogen auf das Ge-vicht ?.et.· thermoplastischen
aroiLatischei: Polymeren, betragen. Die tatsächliche erforder-
O O 9 Γ -^ .■ 1 6 6 6
liehe Menge des aromatiechenPolysulfonazida hängt ab von
Faktoren, wie dem jeweiligen aromatischen Polymeren, dem verwendeten aromatischen Polysulfoneζid und dem vorgesehenen
Verwendungszweck des vernetzten Polymeren«
Eine Festlegung auf eine Theorie, wie diese aromatischen
Polysulfonazide die aromatischen Polymeren zu vernetzen vermögen, ist nicht beabsichtigt, jedoch wird angenommen,
daß die Vernetzungsreaktion auf dem nachstehend dargestellten Wege verläuft, wobei Polystyrol und 1,3-Benzol-bis-sulfonazid
als Beispiele dienen:
N3SO2
OH - CH2 -
QH - CH2 -
N - 80,
NH
CH - CH„ -
Hierin ist χ eine ganze Zahl von mehr als 1.
Zur Durchführung der Erfindung ist es lediglich notwendig, das aromatische Polyaulfonazid mit dem aromatischen Polymeren
nach üblichen Methoden zu mischen, z#B. durch Kneten auf Walzen mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit und
Verwendung von lösungsmitteln zur Erzielung homogener
Lösungen des Polymeren und des aromateichen Polyeulfonazidsi
Lösungen des Polymeren und des aromateichen Polyeulfonazidsi
0 0 9 3 L P- / 1 6 6 U
BAD ORfGfNAt
« 5 r
Anschließend lcann das Gemisch der Bestandteile auf Temperaturen
von etwa 125-.3OC0O oder ηοοα höher für eine Dauer
von eii'iLgen Minuten bis. zu nohreren Stunden erhitzt werden,
im das gegebenenfalls verwendete Lösungsmittel zu entfernen und die aromatischen Polymeren ^u vernetzen.
Außer dem Vernetzungsmittel können andere normalerweise
verwendete Zusatzstoffe eingearbeitet werden, z.B» Streckmittel, Füllstoffe, Pigmente, Weichmacher, Stabilisatoren
usv/o Als Füllstoffe eignen sich beispielsweise Ruß, Calciumcarbonat,
Eisenoxyd, feinteiliges Siliciumdioxyd, Galoiumsilicat,
Aluminiumoxyd uswo Gute Ergebnisse hinsichtlich Wärmebeständigkeit un;l physikalischer Eigenschaften werden
auch ohne Verwendung von Füllstoffen erzielte
Die erfindungsgemäßen Materialien können für alle Zwecke verwendet werden, bei denen zähe, flexible Filmüberzüge
mit guter Wärmebeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit
als Schutzisolierung erforderlich sind. Sie eignen sich beispielsweise als Drahtisolierung, die aufgebracht wirdf
indem der Draht durch eine Lösung dee aromatisohen Polymeren,
die das aromatische Polysulfonazid enthält, gezogen und
dann zur Entfernung des Lösungsmittels erhitzt wird, wobei
ein fester, lösungsmittelbeständiger, flexibler, hitzebeständiger
Film auf dem Draht zurückbleibt. Das in Lösungsmitteln gelöste Gemisch des aromatischen Polymeren mit dem
aromatisohen Polysulfonazid kann zum Überziehen der verschiedensten Metalloberflächen verwendet werden. Die Lösung
kann auch auf flache Oberflächen .gegossen und das Lösungsmittel abgedampft und die Vernetzung durch erhöhte Temperaturen
vorgenommen werden, wobei zusammenhängende Folien erhaltenwerden, die gute Wärmebeständigkeit aufweisen»
Diese Folien können für viele Anwendungen, bei denen hohe Temperaturen auftreten, verwendet werden, z.B. als Nutauskleidung
und als Endwioklungsisolierung in. Motoren. Gegen hohe Temperaturen beständige So hi ohtstoffe können hergestellt
werden, indem man anorganische poröse Materialien, z.B·
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BAD ORIGINAL
»■» O "·
Glaswolle, Glasgewebe, Asbestgewebe, Polyäthylenterephthalatfolien
usw0, in Lösungen der erfindungsgemäöen Gemische
taucht, das Lösungsmittel entfernt» Schichten der überzogenen
und/oder imprägnierten Materialien ü^ereinanlorlegt und
das Ganze bei erhöhten Temperaturen von etv/a 200-35O0O bei
Drucken von etwaΌ,35 bis 350 kg/om presot. Diese Schichtstoffe
können die Form von Tafeln und Bahnen haben, die für die Blektroisolierung als Isolierbänder und als Spitze für
Raketen und andere Geschosse oder Projektila verwendet werden, die hohen Temperaturen bei Überschallgeschwindigkeiten ausgesetzt
sind.
Aus dem Gemisch des aromatischen Polymeren und des aromatischen
Polysulfcnäzids können auch Pilotensltzverkleidungen
für Düsenflugzeuge geformt und zum Schutz des Piloten bei
hohen Geschwindigkeiten verwendet werden, bei denen die Luftreibung einen sehr starken Temperaturanstieg verursacht.
Auspufftöpfe und -rohre von Automobilen können innen und außen mit Lösungen der vorstehend beschriebenen Gemische
überzogen, das Lösungsmittel abgedampft und die aufgebrachten Filme bei erhöhten Temperaturen vernetzt werden, wobei ein
hitzebeständiger und korrosionsfester Film zurückbleibt, öfen und Herde können innen überzogen und die Überzüge der
Binwirkung hoher Temperaturen unterworfen werden, wobei » hitzebeständige Schichten gebildet werden, die das Haftenbleiben
zahlreicher Nahrungsmittel, die aus Versehen verschüttet oder verspritzt werden oder mit den behandelten
Ofenflächen in· Berührung kommen, weitgehend vermieden v/ird.
In den folgenden Beispielen sind alle Mengenangaben auf das Gewicht bezogen, falls nicht anders angegeben. Bei den beschriebenen
Versuchen wurde als aromatisches Polysulfonazid 1 ,3-Benzol-bis-sulfonazid verwendet, das nachstehend als
BMDSA bezeichnet wird.
00984 6/1664
Lösungen wurden durch Auflösen von 5 g thermoplastischem Polystyrol in 35 ml Methylenehlorid hergestellt. Unterschiedliche
Mengen von BMDSA wurden zugesetzt, und in jedem Fall wurde die Lösung des Gemisches auf Glasplatten gegossen
und an der Luft getrocknet, wobei Filme von etwa 75-100 v. Dicke gebildet wurden· Die Folien wurden abgenommen und
restliohee Lösungsmittel durch Trocknen an der Luft oder
durch Anwendung von Vakuum entfernt, worauf die Folien vernetzt wurden, indem sie in einer Presse bei einer Temperatur
von 1750C und einem Druck von etwa 35 kg/cm2 35 Minuten I
erhitzt wurden. Die bei diesen Versuchen verwendeten BMDSA-Mengen betrugen 0,2^, 0,4^, 0,8% und 1,6ji, bezogen auf das
Gewicht des Polystyrols. In jedem Fall wurde ein verhetztes,
unschmelzbares und unlösliches Polymeres erhalten, das eine höhere Formbeständigkeit in der Wärme hatte als das Ausgangsharz.
Schmelzbare Organopolysiloxan-Copolymere, die aus 20 bis
25 MoI-Jt Dlphenylsiloxjreinheiten und 75-80 Mol-jC Dimethylsiloxjreinhelten
bestanden, wurden hergestellt und mit 1$ BMDSA, bezogen auf das Gewicht des Organopolysiloxane,
gemischt· In jedem Fall wurde das erhaltene Gemisch in einer * Presse 30 Minuten auf 175 C bei 350 kg/cm erhitzt und anschlieSend
in einem Wärmeschrank mit Luftumwälzung 2 Stunden auf 1750C naoherhitzt, um die Vernetzung zu vervollständigen.
Zum Vergleich wurden einige der vorstehend beschriebenen Organopolysiloxane auf die gleiche Weise mit Di-(a-oumyl)-peroxyd
(Dioup) vernetzt· In der folgenden Tabelle sind die molare Konzentration der Dimethylsiloxy- und Diphenylsiloxyeinheiten
eowie das verwendete Vernetzungsmittel angegeben. Ausserdem sind die Zugfestigkeiten und die prozentuale
Dehnung der verschiedenen vernetzten Polymeren bei Baumtempexatur
und bei 1250C genannt·
009846/1664
i BAD ORIGINAL
i BAD ORIGINAL
Organopolysiloxan, Mol-56
)2SiO J
Vernetzungemittel
Zugfestigkeit, kg/cm Raumtemperatur, 0G
1250C
Dehnung, 1>
Räumt emp e ratur
1250O
80
20
80 20
75 25
Dicup BMDSA BIiIDSA
29,4 | 39,2 | 40,3 |
<7 | 27,3 | 28,3 |
152 | 270 | 275 |
111 | 200 | 302 |
Etwa 2 Gew.-?S BKDSA wurden einem thermoplastischen Poly-2,6-diphenyl-1,4-phenylenoxyd
(das nach dem Verfahren hergestellt werden kann, das in der britischen Patentschrift
1 006 886 beschrieben ist) zugemisoht. Das G-emisoh wurde
auf die in Beispiel 1 und 2 beschriebene Weise auf erhöhte Temperaturen erhitzt. Bin vernetzte, praktisch unschmelzbares,
unlösliches Polymerisat wurde erhalten. Bin ähnliches vtrnetztes Polymerisat wurde erhalten, wenn ein thermoplastisches
Poly~2,6*«dimethyl-1,4-phenylenoxyd in der gleichen
Weise mit BHDSA yerwendet wurde.
• Beispiel 4
Etwa 2 Teile BKDSA und 100 Teile des in der U.S.A.-Patentschrift
3 Öl? 386 beschriebenen Polyphenylsilsesquioxans
wurden in Benzol gelöst. Eine Folie wurde gegossen, unter
Stickstoff getrocknet und etwa 30 Minuten auf 1750C erhitzt,
!in unschmelzbares, unlösliches Polymerisat wurde erhalten«
Etwa 2 Teile SMDSA wurden mit 100 Teilen eines thermopla-
»tischen Bisphenyl-A-polycarbonatharzes gemischt. Das Ge,-misch
wurde auf die in Beispiel 1 und 2 beschriebene Weise
009846/1664
BAD ORIGINAL
erhitzt» Ein vernetztes Produkt wurde erhalten, das in
Lösungsmitteln, wie Benzol, Hethylenohlorid und Aceton,
unlöslich war.
009846/1664 BAD ORIGINAU
Claims (2)
1. Verwendung von aromatischen Polysulfonaziden zur Vernetzung von aromatischen Polymeren.
2. Verwendung von aromatischen Polysulfonaziden der allgemeinen Formel
worin Ar ein mehrwertiger aromatischer Rest und χ wenigstens 2 ist,für die Zwecke des Anspruchs
1.
00984S/1664
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