DE1793803B1 - Polymerisierbare verbindungen - Google Patents
Polymerisierbare verbindungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Acetoacetoxy-(oxa-)alkandiol-(meth-)acrylate
und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue polymerisierbare Verbindungen mit technisch besonders
wertvollen Eigenschaften sowie Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen aufzuzeigen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Acetoacetoxyalkandiol-(meth-)acrylate
und Acetoacetoxyoxaalkandiol-(meth-)acrylate der Formel
H3C-CO-Ch2-CO-O-X-O-CO-CR=CH2
worin X für CnH^n mit n—2 bis 6 oder einen
Oxakohlenwasserstoffrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und R für Wasserstoff oder eine Methylgruppe 4C
stehen.
Erfindungsgemäße Verbindungen sind beispielsweise die von der Acetessigsäure sowie der Acrylsäure oder
Methacrylsäure abgeleiteten Ester von Diolen oder Oxakohlenwasserstoffen mit 2 bis 6 bzw. 2 bis 10
Kohlenstoffatomen, wie
Äthandiol-(l,2),Propandiol-(l,2),
Butandiol-(l,2),Butandiol-(l,4),
Hexandiol-(1,6), und
3-Oxapentandiol-1,5(=Diglykol), Triglykol,
Tripropylenglykol oder das
Äthylenoxidaddukt des
1,4-BishydroxymethylcycIohexans, wie z. B. der
Acetessigsäureester des
Äthandiol-( 1,2)-monoacrylats, des J3-Hydroxypropylmono(meth)acrylats,des
<x-Hydroxymethyläthyl(meth)acrylats,des
Butandiol-( 1,4)-monoacrylats, des
Hexandiol-( 1,6)-monoacrylats, des
Äthandiol-(l,2)-monomethacrylats,des Butandiol-(1,4)-monomethacrylats, des
Hexandiol-(1,6)-monomethacryIats, des
3-Oxapentandiol-(l ,5)-monomethacrylats, des
Tripropylenglykolmonomethacrylats und des
Acrylsäuremonoesters des Adduktes
von 1 Mol Äthylenoxid an 1 Mol
1,4-Bis-hydroxymethylcyclohexan.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen, wobei auf an sich bekannte Weise entweder zunächst ein Diol, das an den oben definierten Rest X die Hydroxylgruppierungen gebunden enthält, mit Acrylsäure oder Methacrylsäure zum Halbester umgesetzt und in diesem dann die freie Hydroxylgruppe mit Diketen in die Acetessigestergruppe übergeführt wird oder zunächst ein Epoxid, das die Epoxidgruppe an den oben definierten Rest X gebunden enthält, mit ) Acrylsäure oder Methacrylsäure zum Halbester umgesetzt und in diesem dann die freie Hydroxylgruppe mit Diketen in die Acetessigestergruppe übergeführt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen, wobei auf an sich bekannte Weise entweder zunächst ein Diol, das an den oben definierten Rest X die Hydroxylgruppierungen gebunden enthält, mit Acrylsäure oder Methacrylsäure zum Halbester umgesetzt und in diesem dann die freie Hydroxylgruppe mit Diketen in die Acetessigestergruppe übergeführt wird oder zunächst ein Epoxid, das die Epoxidgruppe an den oben definierten Rest X gebunden enthält, mit ) Acrylsäure oder Methacrylsäure zum Halbester umgesetzt und in diesem dann die freie Hydroxylgruppe mit Diketen in die Acetessigestergruppe übergeführt wird.
Die beanspruchten Verbindungen sind Monomere, deren Hauptverwendungszweck darin liegt, daß aus
ihnen Homo- oder Copolymerisate hergestellt werden können. Diese Polymerisate stellen wertvolle Überzugsmittel
dar, die in der Praxis z. B. bei Mikrokapseln Verwendung gefunden haben.
Die Umsetzung von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit den Diolen, kann beispielsweise in Gegenwart eines
Veresterungskatalysators, wie z. B. p-Toluolsulfonsäure,
Schwefelsäure oder entsprechende Gruppierungen tragende Polymere, wie z. B. Ionenaustauscher, vorzugsweise
unter Entfernung des bei der Veresterungsreaktion entstehenden Wassers, beispielsweise durch Destillation,
durchgeführt werden. Bei zusätzlicher Verwendung eines Verdünnungsmittels, wie z. B. Toluol, kann
das Reaktionswasser besonders leicht azeotrop entfernt werden. Um die Bildung von Di-(meth-)acrylaten bei der
Herstellung aus Diolen und (Meth-)acrylsäure zurückzudrängen, verwendet man zweckmäßigerweise einen
Überschuß an Diolen. Dabei dennoch gebildetes Di-(meth-)acrylat wird dann zusammen mit der im
Überschuß vorhandenen Reaktionskomponente durch geeignete Maßnahmen, wie z. B. fraktioniertes Lösen,
fraktionierte Destillation usw., entfernt.
Die Umsetzung von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Epoxiden, z. B. Äthylenoxid, Propylenoxid oder
1,2-Butylenoxid kann mit oder ohne Katalysatoren erfolgen. Durch Mitverwendung von Katalysatoren, wie
z. B. Pyridin oder Thiodiglykol, kann die Reaktionstemperatur herabgesetzt werden. Der Vorteil der Herstellung
der Monoester aus den Epoxiden ist, daß die Umsetzung unter milden Bedingungen durchführbar ist
und unerwünschte Nebenreaktionen, wie z. B. die Bildung von Di-(meth-)acrylaten weitgehend zurückgedrängt
werden können.
Die Diolmono(meth-)acrylate werden mit Diketen gegebenenfalls in Anwesenheit eines inerten Verdünnungsmittels,
wie z. B. aromatischer Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylol oder Äther, wie Dioxan
oder Diisopropyläther, zweckmäßigerweise in Gegenwart eines basischen Katalysators, z. B. tertiärer Amine,
wie Triäthylamin oder Tributylamin, umgesetzt.
Außerdem ist es zweckmäßig, bei dieser Umsetzung, die beispielsweise bei Temperaturen zwischen 50 und
800C durchgeführt wird, Polymerisationsinhibitoren, wie z. B. Hydrochinon oder Phenothiazin, in geringen
Mengen zuzusetzen. Weiterhin ist es zweckmäßig, die Herstellung der erfindungsgemäßen Monomeren unter
Ausschluß von Sauerstoff und gelösten Metallverbindungen, gegebenenfalls in Gegenwart eines Schutzgases,
wie Stickstoff oder Argon und eines Komplexbildners durchzuführen.
Der Diolmono(meth-)acrylsäureester wird mit Diketen in etwa molaren Mengen umgesetzt. Ein Überschuß
an Diketen kann durch Destillation leicht entfernt werden.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen eignen sich zur Herstellung von Homo- und Mischpolymerisaten
mit wertvollen technischen Eigenschaften.
Zur Herstellung von Mischpolymerisaten mit den erfindungsgemäßen Monomeren eignen sich als Comonomere
beispielsweise Ci- C^-Alkylester, vorzugsweise
Ci-Ce-Alkylester, der (Meth)-acrylsäure und/oder
Styrol. Als Alkylester zu nennen sind etwa der Methylester der Methacrylsäure sowie die Äthyl-,
n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl-, t-Butyl- und
2-Äthylhexylester der Acrylsäure sowie deren Gemische,
ferner Vinylester der Essigsäure, der Propionsäure und der Versaticsäuren; N-Hydroxymethylamide der
(Meth-)acrylsäure sowie deren Äther mit Ci—Cs-Alkoholen,
wie das N-Hydroxymethylacrylamid und der n-Butyläther des N-Hydroxymethylmethacrylamids;
Hydroxyalkylester der (Meth-)acrylsäure, wie die j9-Hydroxyäthylester, (Meth-)acrylsäure; (Meth-)acrylnitril;
(Meth-)acrylamid; Vinylchlorid; Vinylidenchlorid; Butadien sowie Gemische verschiedener Monomerer.
Die Polymerisation der erfindungsgemäßen Verbindungen erfolgt nach üblichen Methoden in Gegenwart
üblicher Polymerisationsinitiatoren, wie z. B. Azoverbindungen, organischen Peroxiden und Hydroperoxiden,
wobei im allgemeinen bei Temperaturen über 50° C, je nach Zerfallstemperatur der verwendeten Initiatoren
gearbeitet wird. In Gegenwart von Redoxsystemen kann die Polymerisation auch bei Temperaturen
unterhalb 50° C erfolgen.
Eine geeignete Methode besteht beispielsweise darin, die Monomeren bzw. Monomerengemische in Lösung
oder in Dispersion mit Radikale liefernden Polymerisationsinitiatoren — gewünschtenfalls unter Mitverwendung
der üblichen Hilfsstoffe — zu polymerisieren.
Die Fällungspolymerisation ist in vielen Fällen besonders vorteilhaft.
Die vorteilhaften Eigenschaften von unter Verwendung der erfindungsgemäßen Monomeren hergestellten
Überzugsmitteln sei an folgendem Beispiel erläutert.
Es wird eine Lösung eines Copolymerisats von 40% Butandiolacrylatacetylacetat, 40% Methylmethacrylat
und 20% Acrylamid in Isopropanol hergestellt. Diese Lösung des Copolymerisates wird eingerührt in eine
wäßrige Emulsion eines aromatischen Kohlenwasserstoffes, der ein Lösungsmittel für einen Leukofarbstoff
darstellt. Dabei werden die Tröpfchen des Kohlenwasserstoffes mit einem Film aus dem Copolymerisat
überzogen. Anschließend wird Isopropanol entfernt; die wäßrige Emulsion wird schließlich mit einer Formalinlösung
versetzt. Dabei findet eine Vernetzung und Aushärtung des Überzuges statt, und es werden
Mikrokapseln aus einem aromatischen Lösungsmittel, welches mit dem vernetzten Copolymerisat umhüllt ist,
erhalten. Statt Formaldehyd können als Vernetzungsmittel auch Glyoxal, Glutaraldehyd oder Äthylendiamin
verwendet werden. Bei der Vernetzung reagieren die aciden Wasserstoffatome der einpolymerisierten Acetessigestergruppe
mit dem Vernetzungsmittel. Der Vorteil dieser Polymerisate auf Basis von Acetessigestergruppen
enthaltenden Monomeren gegenüber anderen vernetzbaren Polymerisaten ist, daß die
Vernetzungsreaktion bei Raumtemperatur und in wäßrigem Medium verläuft. Gewöhnlich müssen Vernetzungsreaktionen
mit den genannten Vernetzungsmitteln durch Einbrennen bei erhöhter Temperatur vorgenommen werden, oder es müssen andere Vernetzungsmittel
angewandt werden (z. B. Polyisocyanate), die jedoch größtenteils wasserempfindlich sind.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Copolymerisate (Endprodukte) beruhen also auf der chemischen
Struktur der Acetessigestergruppe, die auch schon im Monomeren (Zwischenprodukt) enthalten ist.
Die in den Beispielen angegebenen Teile und Prozente sind, soweit nicht anders angegeben, Gewichtsteile
und Gewichtsprozente.
Beispiel 1 Herstellung von Butandiolacrylatacetylacetat
1 Mol Butandiolmonoacrylat fug1 = 1,4518,
d f = 1,0384), 10 mg Phenothiazin und 100 mg Triäthylamin
werden auf 700C erwärmt Dann wird unter Aufrechterhaltung der Temperatur 1 Mol frisch
destilliertes Diketen unter Rühren zugetropft. Nach Ende des Zulaufens wird noch 2 Stunden bei 7O0C
weitergerührt. Das Umsetzungsprodukt wird mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat bei 0,2 Torr
getrocknet; Ausbeute 96%.
CiiHi6O5(228,25) Analyse:
Berechnet: C 57,8%, H 7,0%, 035,0%; gefunden: C 57,8%, H 7,3%, O 343%.
Die Polymerisation von Butandiolacrylatacetylacetat in Äthanol wird wie folgt durchgeführt
In 466 Teilen Äthanol werden 200 Teile Butandiolacrylatacetylacetat
und 2 Teile Azodiisobutyronitril gelöst und nach Verdrängen der Luft mit Stickstoff auf
700C erwärmt Die Polymerisation setzt nach 10 bis 15
Minuten unter Abscheidung eines Harzes ein. Nach 12 Stunden wird das überstehende Lösungsmittel abdekantiert
und das Polymerisat durch zweimaliges Lösen in Aceton und Ausfällen in Äther mit anschließendem
Trocknen bei 0,2 Torr und 500C gereinigt; der K-Wert
(nach Fikentscher) beträgt 30.
Analyse:
Berechnet: C 57,8%, H 7,0%, 0 35,0%; gefunden: C 57,3%, H 7,3%, O 35,0%.
1 Mol Diglykolmonomethacrylat (=3-Oxapentandiol-(l,2)-monomethacrylat),
stabilisiert mit 5 mg Hydrochinon und 5 mg m-Dinitrobenzol, wird unter
strengem Sauerstoffausschluß auf 8O0C erwärmt. Nach
Zugabe von 100 mg Tributylamin wird unter Aufrechterhaltung der Temperatur 1 Mol frisch destilliertes
Diketen zugetropft Zu Beginn des Zutropfens ist Kühlung des Reaktionsgefäßes erforderlich. Nach Ende
des Zulaufes wird noch 2 Stunden bei 8O0C weitergerührt.
Es ist dann kein freies Diketen mehr nachweisbar. Die jodometrische Titration ergibt 97,5% Ausbeute an
Diglykolmonomethacrylatacetylacetat
1 Mol des Polypropylenglykolmonomethacrylats der Formel
CH,=C—COO—/CH,-CH-O—
CH,
CH,
—H
stabilisiert mit 10 mg Phenothiazin und 10 mg m-Dinitrobenzol, wird unter Sauerstoffausschluß mit 120 mg
Triäthylamin versetzt und nach Temperaturerhöhung auf 700C unter Rühren 1 Mol frisch destilliertes Diketen
zugetropft. Die Reaktionstemperatur wird durch die Zulaufgeschwindigkeit des Diketens aufrechterhalten.
Nach Zulaufende wird noch 3 Stunden bei 700C gerührt.
Das so erhaltene polymerisierbare Tripropylenglykolmethacrylatacetylacetat
ist eine klare, schwachgelbliche Flüssigkeit. Dieses Monomere eignet sich besonders zur
Herstellung von festkörperreichen Lackbindemitteln sowie zur Herstellung von wasserverdünnbaren Bindemitteln
für Lackierungen und für die Mikroverkapselung.
1 Mol des Acrylsäuremonoester des Adduktes von 1 Mol Äthylenoxid an 1 Mol 1,4-Bishydroxymethylcyclohexan,
mit 10 mg Phenothiazin und 10 mg m-Dinitrobenzol stabilisiert, werden unter Sauerstoffausschluß
und Rühren bei 72 bis 74° C durch Zutropfen von 1 Mol
frisch destillierten Diketens in Gegenwart von 110 mg
Triäthylamin in das entsprechende Acetylacetat überführt. Nach Zulaufende wird noch 4 Stunden bei 75° C
ίο gerührt. Das so erhaltene polymerisierbare Acetylacetat
eignet sich zur Herstellung von Homo- und Mischpolymerisaten, die sich durch Einwirkung von Formaldehyd
sehr rasch zu lösungsmittelbeständigen Filmen und Überzügen aushärten lassen.
Claims (2)
- Patentansprüche:
1. Acetoacetoxyalkandiol-fmeth-!acrylate undAcetoacetoxyoxaalkandiol - (meth-)acrylate
FormelH3C-CO-CH2-Co-O-X-O-CO-CR=CH2worin X für CnH2n mit η=2 bis 6 oder einen Oxakohlenwasserstoffrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und R für Wasserstoff oder eine Methylgruppe stehen. - 2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf an sich bekannte Weise ein Epoxid oder ein Diol, das an den in Anspruch 1 definierten Rest X die Epoxid- oder Hydroxylgruppierungen gebunden enthält, mit Acrylsäure oder Methacrylsäure zum Halbester umgesetzt und in diesem dann die freie Hydroxylgruppe mit Diketen in die Acetessigestergruppe übergeführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1793803A DE1793803C2 (de) | 1965-10-26 | 1965-10-26 | Acetoacetoxyalkandiol-(meth-) acrylate und Acetoxyoxakohlenwasserstoffdiol-(meth-)acrylate sowie ein Verfahren zu deren Herstellung |
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DE1793803A DE1793803C2 (de) | 1965-10-26 | 1965-10-26 | Acetoacetoxyalkandiol-(meth-) acrylate und Acetoxyoxakohlenwasserstoffdiol-(meth-)acrylate sowie ein Verfahren zu deren Herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE1793803B1 true DE1793803B1 (de) | 1977-09-29 |
DE1793803C2 DE1793803C2 (de) | 1981-11-26 |
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ID=5707810
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Also Published As
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Legal Events
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