DE1770495A1 - Stabilized polyethylene glycol terephthalates - Google Patents
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Description
Gegenstand der Erfindung sind stabilisierte hochmolekulare Polyäthylenglykolterephthalate, die durch Carbodiimide gegen thermischen Abbau stabilisiert sind.The invention relates to stabilized high molecular weight Polyethylene glycol terephthalates, which are stabilized against thermal degradation by carbodiimides.
Auf Grund der Wärmeempfindlichkeit von Polyathylenglykol- · terephthalaten ist es erforderlich, diese hochmolekularen, linearen Polyester zu stabilisieren. Beim thermischen Abbau werden die Polyestermoleklile zunächst an der Estergruppierung unter Bildung einer Carboxylgruppe und eines Vinylesters gespalten. Die Abbaugeschwindigkeit wird vor allem, durch die Temperatur und die Natur und Menge des Pol; ^ondrensationskatalysators beeinflußt. Als Polykondensation8kataly3ator-ett dienen Metallsalze wie Zink-, Calcium-, Antimon-, Germanium.- oder Mangansalze.Due to the heat sensitivity of polyethylene glycol terephthalates, it is necessary for this high molecular weight, linear Stabilize polyester. During thermal degradation, the polyester molecules are first attached to the ester group Formation of a carboxyl group and a vinyl ester cleaved. The rate of degradation is mainly determined by the temperature and the nature and amount of the pole; ^ ondrensationskatalysators influenced. Metal salts such as Zinc, calcium, antimony, germanium or manganese salts.
Die thermische Beständigkeit läßt sich durch Zusatz von Fällungsmitteln oder Komplexbildner^ wie Phosphorsäure, o-Phenanthrolin, Phthalocyanine verbessern, die die Abbauwirkung der Katalysatoren srerhindere·Einer Reihe weiterer Stabilisatoren sind, vorgeschlagen worden. So sind Phosphorverbindungen wie Triarylphosphite, Triarylphosphate, polymere Ester der phoaphorigen Säure oder der Phosphorsäure mit Polyolen, sowie auch Metallalkylphosphate als Stabilisatoren für hochmolekulare, lineare Polyester bekannt. Es ist auch schon die stabilisierende Wirkung von geringen Mengen eines Alkalimetalle oder anderer Metalle wie Nickel, Kupfer, Aluminium* Mangan oder Eisen beschrieben worden.The thermal resistance can be increased by adding precipitants or complexing agents such as phosphoric acid, o-phenanthroline, Phthalocyanines improve the degradation effect of the catalysts srerhindere · A number of other stabilizers are suggested been. Phosphorus compounds such as triaryl phosphites, triaryl phosphates, polymeric esters of phosphoric acid or phosphoric acid with polyols, as well as metal alkyl phosphates as Stabilizers for high molecular weight, linear polyesters known. It is also the stabilizing effect of small amounts of an alkali metal or other metals such as nickel, copper, aluminum *, manganese or iron.
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-1- Le A 11 505-1- Le A 11 505
Man hat auch versucht als Stabilisator Phosphinsäureester, die freie Carboxylgruppen besitzen, durch Veresterung in-das Polyestermolekül einzubauen. Auch Azoverbindungen sowie Pyromellitimidderivate sind als Stabilisatoren für hochmolekulare, lineare Polyester vorgeschlagen worden.Attempts have also been made to use phosphinic acid esters as a stabilizer have free carboxyl groups by esterification into the polyester molecule to be built in. Also azo compounds and pyromellitimide derivatives have been proposed as stabilizers for high molecular weight linear polyesters.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei erhöhter Wärmebelaatung von gt formten Gebilden aus Polyäthylenglykolterephthalaten, wie Fäden bzw. Pasern, insbesondere von Reifencord, die stabilisierende Wirkung dieser bekannten Stabilisatorverbindungen nicht ausreichend ist.However, it has been shown that with increased heat loading of gt formed structures from polyethylene glycol terephthalates, such as threads or fibers, in particular from tire cord, the stabilizing The effect of these known stabilizer compounds is insufficient is.
Es wurde nun gefunden, daß Carbodiimide ausgezeichnete Stabilisatoren
zur Wankstabilisierung von hochmolekularen Polyäthylenglykolterephthalaten
darstellen. Ale Stabiliaatoren werden hierzu vorzugsweise die folgenden Carbodiimide verwendet:
Aliphatische, aromatische, cycloaliphatische Mono- oder PoIycarbodiimide,
beispielsweise N,-Methyl-II|!4ert.~butylcarbodiimid,
NjN'-Dicyclohexyl-carbodiimld, N.H'-Diphenylcarbodiimid, I,Hr-Di-p-tolylcarbodiimid,
NjH'-Bi
diimid und H,N'-Bis-(2,2'-6,6'-It has now been found that carbodiimides are excellent stabilizers for the roll stabilization of high molecular weight polyethylene glycol terephthalates. The following carbodiimides are preferably used for this purpose as a stabilizer: Aliphatic, aromatic, cycloaliphatic mono- or polycarbodiimides, for example N, -Methyl-II | ! 4ert. ~ Butylcarbodiimide, NjN'-dicyclohexyl-carbodiimide, N.H'-diphenylcarbodiimide, I, H r -di-p-tolylcarbodiimide, NjH'-Bi
diimide and H, N'-bis- (2,2'-6,6'-
diimid. Als besondere wirksam: haben sich PoIycarbodiimide erwiesen-, beispielsweise Hexamethylen-Cü^ca'-bie-cyolohexylcarbodiimid, und aromatische Polycarbodiimide der Formeisdiimid. Particularly effective: have polycarbodiimides proven, for example hexamethylene-Cu ^ ca'-bie-cyolohexylcarbodiimide, and aromatic polycarbodiimides of molded ice
R RR R
worin R Wasserstoff oder ein C-j-bie-C.-Alkylreet und η eine 3ahl von 2 bis 20 bedeutet. wherein R is hydrogen or a Cj-bie-C.-Alkylreet and η is a number from 2 to 20 .
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Le A 11 505Le A 11 505
Die Herstellung derartiger Polycarbodiimide, unter anderem auch, der substituierten Diphenylmethanpolycarbodiiinide, ist bekannt (Deutsche Patentschrift T 156 401).The production of such polycarbodiimides, among other things, the substituted Diphenylmethanpolycarbodiiinide is known (German patent specification T 156 401).
Ea ist zwar bekannt, Carbodiimide als Alterungsschutzmittel gegen Einflüsse von Wärme und Feuchtigkeit bei Polyester-Isocyanatkunstßtoffen zu verwenden. Jedoch konnte daraus nicht geschlossen werden, daß diese Wirkung auch bei Polyäthylenglykolterephthalaten zum Tragen kommt, da zu erwarten war,.daß die Anwesenheit von Metallsalzen, die ja als Polykondensationskatalysatoren dienen, die Carbodiimide als Stabilisierungsmittel unwirksam machen würden. Carbodiimide bilden nämlich unter der Katalyse von Metallsalzen mit hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen,- wie sie in Form von glykol- bzw. von hydroxylgruppenhaltigen Terephthalsaureestern, im Reaktionsgemisch vorhanden sind, Isoharnstoffe. Carbodiimide werden den Polyäthylenglykolterephthalaten in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.#,vorzugsweise in einer Menge von Ibis 5 Gew. i» nach der umesterung zugesetzt, wobei die Polykondensation in bekannter Weise bei Temperaturen von 250 bis 28O0C durchgeführt wird, wobei es gleichgültig ist, ob die Polykondensation diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt wird. Man kann auch aus Terephthalsäure und Äthylenglykol in bekannter Weise ein Vorkondensat herstellen und diesem vor der Polykondensation die Carbodiimide zusetzen. .It is known that carbodiimides can be used as anti-aging agents against the effects of heat and moisture in polyester-isocyanate plastics. However, it could not be concluded from this that this effect is also effective with polyethylene glycol terephthalates, since it was to be expected that the presence of metal salts, which serve as polycondensation catalysts, would render the carbodiimides ineffective as stabilizers. Carbodiimides namely form isoureas under the catalysis of metal salts with compounds containing hydroxyl groups - as are present in the reaction mixture in the form of glycol- or hydroxyl-containing terephthalic acid esters. Carbodiimides are the Polyäthylenglykolterephthalaten added in an amount of 0.1 to 20 wt. #, Preferably in an amount of 5 wt Ibis. I 'after the transesterification, wherein the polycondensation is carried out in known manner at temperatures of 250 to 28O 0 C, it does not matter whether the polycondensation is carried out batchwise or continuously. A precondensate can also be produced from terephthalic acid and ethylene glycol in a known manner and the carbodiimides can be added to this before the polycondensation. .
Die Weiterverarbeitung der stabilisierten PoT-yäthylenglykolterephthalate «u Fäden und Fasern kann in üblicher Weise durch Verspinnen und Verstrecken geeohthen.The further processing of the stabilized PoT-ethylenglykolterephthalate «U threads and fibers can pass through in the usual way Spinning and drawing geeohthen.
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Die gute Stabilisatorwirkung der Carbodiimide gegen den thermischen Abbau von Polyäthylenglykolterephthalatin zeigt sich beispielsweise darin, daß der Abbau der PoIyathylenglykolterephthalate, gemessen an der Veränderung der Schmelzviekosität, wesentlich langsamer vor sich geht als an mit bekannten Stabilisatoren stabilisierten Polyäthylenglykolterephthalaten. Je nach Zusatzmenge des Carbodiimide wird so der Abbau der Polyä^thylenglykolterephthalate erheblich verzögert, bzw. bei genügend großer Zusatzmenge praktisch vollkommen verhindert.The good stabilizing effect of the carbodiimides against the thermal For example, degradation of polyethylene glycol terephthalatin is evident that the degradation of the polyethylene glycol terephthalates, measured by the change in melt viscosity, is much slower than with known stabilizers stabilized polyethylene glycol terephthalates. Depending on the added amount of the carbodiimide, the degradation of the polyethylene glycol terephthalate will be considerably delayed, or practically completely prevented if the amount added is sufficiently large.
Darüber hinaus" ergibt sich noch der Vorteil, daß die Schmelzviekoßität
nur- wenig verändert wird, bzw. in einigen Fällen sogar leicht ansteigt, was beispielsweise für die Herstellung
von Seide aus Polyäthylenglykolterephthalaten wichtig ist;
der Schmelzpunkt bleibt praktisch unverändert. Die Carbodiimide zeigen beispielsweise eine gute stabilisierende Wirkung im Reifencord
aua Polyäthylenglykolterephthalat, der bei der thermischer
Vorbehandlung und bei der Einvulkaniaation in den Reifen erheblichen
Temperaturbelaatungen ausgesetzt ist. Insbesondere ist dies beim- Reifencard feststellbar, wenn dieser dem PaienDrucntest
unterworfen wird.
Beispiel 1 In addition, there is the advantage that the melt viscosity is only slightly changed, or in some cases even increases slightly, which is important, for example, for the production of silk from polyethylene glycol terephthalates; the melting point remains practically unchanged good stabilizing effect in tire cord also polyethylene glycol terephthalate, which is exposed to considerable temperature loads during thermal pretreatment and vulcanization in the tires.
example 1
160 kg Dimethylterephthalat werden mit HO kg Athylenglykol 3 Stünden bei 200 0C unter Zusatz von 64 g Zinkacetat umgeestert. Anechlieaend wird die Vorkondensation bei einer Temperatur von- 250 0C 1 1/2 Stunden durchgeführt. Zur endgültigen Polykondensation wird die Schmelze 4 Stunden auf 275 0C und bei einear Druck von 1 Torr gehalten, wobei jeweils die in der Tabelle aufgeführten Stabilisatoren in den angegebenen Mengen160 kg dimethyl terephthalate is transesterified with ethylene glycol HO kg 3 stood at 200 0 C with the addition of 64 g zinc acetate. Anechlieaend the precondensation is carried out for 1 1/2 hours at a temperature of- 250 0 C. For the final polycondensation, the melt is kept for 4 hours at 275 0 C and at Ěîńęâŕ pressure of 1 Torr, in each case the stabilizers listed in the table in the amounts indicated
109846/1874109846/1874
-4- Le A 11 505 -4- Le A 11 505
zugesetzt werden. Hierbei ist zum Vergleich das als Stabilisator bekannte Trinonylphenylphosphit herangezogen worden.can be added. For comparison, this is used as a stabilizer known trinonylphenyl phosphite has been used.
a) 160 g = 0,1 Gew.-^I ,3 ^-Triisopropylbenzol^^-polycarbodiimida) 160 g = 0.1 wt .- ^ I, 3 ^ -Triisopropylbenzol ^^ - polycarbodiimide
b) 480 g = 0,3 Gew.%1,3,5-Triisopropylbenzol-2,4-polycarbodiimidb) 480 g = 0.3% by weight of 1,3,5-triisopropylbenzene-2,4-polycarbodiimide
c) 800 g = 0,5 Gew.#1,3 ,S-Triisopropylbenzol-^^-polycarbodiimidc) 800 g = 0.5 wt. # 1.3, S-triisopropylbenzene - ^^ - polycarbodiimide
d) 160 g = 0,1 Gew.i« Trinonylphenylphosphitd) 160 g = 0.1 wt. i "trinonylphenylphosphite
Die mit diesen Stabilisatoren hergestellten Schnitzel zeigten folgende physikalische DatenrThe chips produced with these stabilizers showed the following physical data
a)^280° = 235O/-4O% =■ 24OO/-35# a) ^ 280 ° = 235O / -4O% = ■ 24OO / -35 #
2590C259 0 C
FpFp
PpPp
Pp = 2600C ?peI1,61Pp = 260 0 C? peI 1.61
Pp = 2590C %.elV56-Pp = 259 0 C%. el V56-
2610C261 0 C
bedeutet die Rotationsviskosität, gemessen ia-Rota1rione~ viskosimeter nach Haake; %.ψ^ ist die relative Lö*«ua*sviekosität gemessen an einer 1 #igen Lösung in m-£resol bei 25 °C.means the rotational viscosity, measured ia-Rota1rione ~ viscometer according to Haake; %. ψ ^ is the relative Lö * "etc. * sviekosität measured on a 1 #igen solution in m £ resol at 25 ° C.
Diese Schnitzel werden einer Wärmebehandlung, bei 170 C im Trockenschrank über 144 Stunden unterzogen und nach dieser Zeit die Viskosität nach der Platte-Kegel-Methode (W. Heinz, Adhäsion, Heft 6, Jahrgang 1957) gemessen.These chips undergo a heat treatment at 170 C in a drying cabinet subjected to over 144 hours and after this time the Viscosity measured by the plate-cone method (W. Heinz, Adhäsion, Issue 6, 1957).
144 StundenViscosity according to
144 hours
kositätDismantling
kosity
660965
660
d)c)
d)
146 -5-992 10 98
146 -5-
220
22nd
Weiterhin werden die aus den Schnitzeln nach dem Schmelzspinnverfahren hergestellten veretreckten Fäden einer Wärmeprüfung unterzogen: Furthermore, the chips are made from the melt spinning process The stretched threads produced are subjected to a heat test:
Die mit ffemäß a) bis c) stabilisierten Polyäthylenglykolterephthalatfäden zeigen bei einer Belastung von 2,7 g/den, bei 145 0C erst nach 40 - 50 Stunden Fadenbruch. Die gemäß d) stabilisierte Probe zeigt dagegen bei der gleichen Belastung bereits nach 10 Stunden Fadenbruch.The stabilized with ffemäß a) to c) show Polyäthylenglykolterephthalatfäden at a load of 2.7 g / d, at 145 0 C after 40 - 50 hours yarn breakage. In contrast, the sample stabilized according to d) shows thread breakage after 10 hours under the same load.
Ein Vergleich mit PoIyäthylenglykolterephthalate^ die 0,3 bzw. 0,5 $> Trinonylphenylphosphit als Stabilisator enthalten, ist wegen zu geringer Schmelzviskositäten solcher Produkte nicht möglich, da sie nicht verspinnbar und deshalb beispielsweise für eine textile Verwendung: nicht mehr brauchbar sind.A comparison with polyethylene glycol terephthalates, which contain 0.3 or 0.5 $> trinonylphenyl phosphite as a stabilizer, is not possible because the melt viscosities of such products are too low, since they cannot be spun and are therefore no longer usable, for example, for textile use.
Die Stabilisatorwirkung anderer organischer Phosphite und von Metallphosphiten des Kupiere oder Hangan« oder auch'des Kupfer Jodida liegt in der gleichen Größenordnung: wie die von Trinonylphenylphosphit. The stabilizing effect of other organic phosphites and of metal phosphites of the Kupiere or Hangan ' or also of the copper iodide is of the same order of magnitude as that of trinonylphenyl phosphite.
Ähnliche Stabilisatorwirkung wie mit dem 1,3f5-Triiaopropylbenzol-2,4-polycarbodiimid erslelt man «it de» Zusatz gleicher Mengen, von 1-Methyl-3,5-diäthylbenzol-2,4-(bzw.-2,6-)ßolycarbodiimid und 3t5,3' ,5* ,-Tetraäthyldiphenyleethan.-^^'-polycarbadiimid. A stabilizer effect similar to that of the 1,3 f 5-triiaopropylbenzene-2,4-polycarbodiimide is achieved by adding equal amounts of 1-methyl-3,5-diethylbenzene-2,4- (or -2,6 -) ßolycarbodiimide and 3t5,3 ', 5 *, -Tetraethyldiphenylethan .- ^^' - polycarbadiimide.
-6- 109846/1874 Le A ti 505 -6- 109846/1874 Le A ti 505
Die Umesterung von Dimethylterephthalat mit Äthylenglykol wird wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt und anschließend an die Vorkondensation bei der Polykondensation, die jeweils in der Tabelle aufgeführten Stabilisatoren in den angegebenen Mengen zugesetzt» .·'·...The transesterification of dimethyl terephthalate with ethylene glycol is carried out as described in Example 1 and then to the precondensation in the polycondensation, each The stabilizers listed in the table were added in the amounts indicated ». · '· ...
a) 160 g = 0,1a) 160 g = 0.1
b) 72Og = 0b) 72Og = 0
N,N'-Bis(2,6 diisopropylphenyl)-carbodiiinid ,6 diisopropylphenyl)-carbodiimidN, N'-bis (2,6 diisopropylphenyl) carbodiinide , 6 diisopropylphenyl) carbodiimide
Die mit diesen Stabilisatoren hergestellten. Schnitzel haben folgende physikalischen Werte:Those made with these stabilizers. Have schnitzel the following physical values:
Pp = 261,3 C Ρϊ =25? 0CPp = 261.3 C Ρϊ = 25? 0 C
b) ^aQa = 1985b) ^ aQ a = 1985
Diese* SchrittziEfl we-rden einer Waxmetorfrandlung. bei 17O0C imThese steps become a wax gate treatment. at 17O 0 C im
über 144 Stunden unterzogen und nach diesersubjected to over 144 hours and after this
Zeit die Viskosität nach der Platte-Kegel-Methode gemessen.Time the viscosity measured by the plate-and-cone method.
Ausgangsvlskos i t ätAusgangsvlskos i t ät
Viskosität nach. 144. StündenViscosity according to. 144. hours
Abbau auf % der Ausgangsviskosität Decomposition to % of the initial viscosity
a) 592a) 592
b) 782b) 782
270, 390270, 390
45 4945 49
Im Vergleich zu Beispiel Id ist eine verbesserte Stabilieatorwirkung su erkennen. Ähnliche Stabillaat«wirkung wie alt dem vorgenannten Carbodiimid erzielt man mit dem Zusatz gleicher Mengen von M,Ht-Bie-(2,2'-diä.thyldiphenyl)-carbodiimid, w #I'-Di-p-tolylcarbadiim±d.r Hili'-Di-cyclohexylcarbodiimid.Compared to Example Id, an improved stabilizer effect can be seen below. A stabilizing effect similar to that of the previously mentioned carbodiimide is achieved with the addition of equal amounts of M, H t -Bie- (2,2'-diä.thyldiphenyl) -carbodiimide, w # I-di-p-tolylcarbadiim ± d. r Hili'-di-cyclohexylcarbodiimide.
1098Λ6/18741098Λ6 / 1874
-7--7-
Le A 11 505Le A 11 505
Claims (4)
worin R Wasserstoff oder ein C,-bis-C.-Alkylrest und η eine ganze Zahl von 2 bis 20 bedeutet als Stabilisatoren: gegen den thermischen Abbau von hochmolekularen linearen Polyäthylenglykolterephthalaten.n
in which R is hydrogen or a C, -bis-C-alkyl radical and η is an integer from 2 to 20 as stabilizers: against the thermal degradation of high molecular weight linear polyethylene glycol terephthalates.
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