DE1795467A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyamiden durch Polymerisieren von epsilon-Caprolactam - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyamiden durch Polymerisieren von epsilon-Caprolactam

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DE1795467A1
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acid
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caprolactam
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Mottus Edward Hugo
Butler John Mann
Hedrick Ross Melvin
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Monsanto Co
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Monsanto Co
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    • 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
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Polyamiden durch Polymerisieren von #-Caprolactam (Zusatz zum Patent .....(Patentanmeldung P 14 20 578,8)) Das Hauptpatent ist auf die Herstellung von Polyamiden durch anionische Polymerisation von -Caprolactam in Gegenwart von basischen Katalysatoren und gewissen N,N-Diacylaktivatorverbindungen gerichtet, die gekennzeichnet sind als (a) Verbindungen der allgemeinen Formel in der N ein tertiäres Stickstoffätom, A einen Acylrest B einen Acylreat R einen Rest A, B oder einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Cycloalkyl- oder heterocyclischen Rest und R' ein Wasserstoffatom oder einen gegebenenfalls durch Ätherreste substituierten Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Cycloalkyl- oder heterocyclischen Rest bedeuten, (b) N-Acyllactame, bei denen der Acylrest ein Rest B sein kann, (c) N-substituierte cyclische Imide von zweibasiechen Säuren der allgemeinen Formel in der X Sauerstoff- und/oder Schwefelatome bedeuten und R die obige Bedeutung besitzt, und wobei (d) Aktivatoren der allgemeinen Formel eingeschlossen sind, die in situ aus # £-Caprolactam und Ketenen, Säurechloriden oder Säureanhydriden gebildet sind.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von N, N-Diacylaktivatorverbindungen mit einer Mehrzahl der wesentlichen aktiven N,N-Diacylgruppen mit tertiaP rem Stickstoff, wie sie vorstehend definiert sind.
  • Der Ausdruck"Gruppen mit teriärem Stickstoffatom" bedeutet Stickstoff enthaltende Gruppen, bei denen das Stickstoffatom dreiwertig ist und der wesentliche oder wirksame Anteil solcher Verbindungen wenigstens zwei der Stickstoffbindungen unmittelbar an Acylresten A oder B gebunden enthält, und die dritte Stickstoffbindung an R, einem dritten solchen Acylrest oder einem Kohlenstoffatom, gebunden ist, wobei die übrigen Teile der genannten Verbindungen aus organischen Resten zusammengesetzt sind, um den übrigbleibenden, zur Verfügung stehenden Valenzen von R und R', soweit vorhanden, zu genügen. Außerdem kann in den Verbindungen, die eine Mehrzahl der wesentlichen aktiven Gruppen enthalten, die dritte Gruppe (außer A oder B), die mit R bezeichnet ist und an das Stickstoffatom gebunden ist, aus einem dritten Substituenten der gleichen Art oder dem gleichen allgemeinen Typ, wie A oder B, bestehen, oder ein Kohlenwasserstoffrest, wie ein Aryl-, Alkyl-, Aralkyl alkyl-, Alkaryl-, Cyclo/rest, sein, wobei solche Kohlenwasserstoffreste ein oder mehrere äthylenische Bindungen enthalten, oder aus einem heterocyclischen Rest, wie einem Pyridylrest, Chinolylrest usw., bestehen, oder es kann irgendeine der vorgenannten Gruppen mit zusätzlichen Resten oder Gruppen oder Atomen, wie Carbonyl, Thiocarbonyl, Sulfonyl, Alkoxy, Äther, Thioäther, tert. Amino, Halogenatomen, wie Chlor, Brom oder Fluor, und anderen Atomen, wie Selen und Bor, substituiert sein, oder solche Reste, Gruppen oder Atome enthalten; es können auch irgendwelche anderen nicht-störenden Gruppen (d.h. Gruppen, die nicht vorzugsweise mit dem Lactam reagieren oder die nicht in anderer Weise die wesentlich wirksame Aktivität des basischen Polymerisationskatalysators oder der wesentlichen aktiven Gruppen stören) vorgesehen sein. Im allgemeinen werden jedoch Kohlenwasserstoffreste, die frei von nicht-benzoider Ungesättigtheit sind, einschließlich zweiwertiger verbindender Kohlenwasserstoffreste, bevorzugt. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Substituentengruppen R' die an den Carbonyl-, Thiocarbonyl-und Sulfonylresten der A- und Gruppen gebunden sind, unbegrenzt sind, vorausgesetzt, daß sie frei von störenden Gruppen (z.3. primären Aminogruppen oder starken Säurewirkungen sind, die die Alkali- oder Erdalkalikatalysatoren stören).
  • Die nicht-aktive Einheit der Polyaktivatorverbindungen besteht vorzugsweise aus einer Kohlenwasserstoffgruppe, sie kann jedoch inerte Substituenten an dieser oder in dieser enthalten. Bezüglich gewisser der Halogensubstituentenatrukturen, die unter den Bedingungen des Polymerisationsverfahrens weniger stabil sind, ist ersichtlich, daß die Verwendung von solchen Strukturen innerhalb irgendeiner Polyaktivatorverbindung weniger erwunscht ist als von denjenigen Strukturen, die vollständig inert sind, die jedoch noch bei der Verwendung von zusätzlichen Mengen des Grundkatalysators wirksam sind.
  • Beispiele von nicht-törenden Gruppen sind Wasser stoffatome, ebenso wie die obengenannten Kohlenwasserstoffreste und heterocyclischen Reste und verwandten zweiwertigen oder anderen mehrwertigen verbindenden Reste. So können die Reste A und B von irgendeiner wesentlichen aktiven Gruppe miteinander verbunden sein, um ein Ringsystem z. B. die cyclischen Imide) zu bilden, und ebenso können der Rest A und der Rest R miteinander verbunden sein, wobei das tertiäre Stickstoffatom einen Teil eines Ringsystems darstellen kann, das den Rest B nicht einschließt (z.B. die Lactamstruktur).
  • Obgleich Caprolactammonomere als das wichtigste technisch zur Verfügung stehende Lactam zu betrachten ist, ist das aktivierte ionische Polymerisationsverfahren auch auf andere höhere Lactamsysteme anwendbar, d.h.
  • Lactame, die wenigstens 7 Atome in dem Lactamring enthalten, z. B. Önantholactam, Caprylolactam, Nonanolactam, lecanolactam, Undecanolactam, Dodecanolactam, Pentadecanolactam, Hexadecanolactam, cyclisches monomeres Hexamethylenadipamid und andere verwandte Lactame.
  • Da der Zweck des Hauptpatents und des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung insbesondere darin besteht, (1) die rasche unmittelbare Umwandlung des flüssigen Lactammonomeren zu der Polylactamzusammensetzung, vorzugsweise bei Temperaturen unter dem Erweichungspunkt des Polylactams zu bewirken, und (2) farbstabilisierte Polylactamzusammensetzungen zu schaffen, indem die Gegenwart oder Bildung der primären Aminogruppe in den Zusammensetzungen vermieden wird, sollen die Lactame und Aktivatorverbindungen frei von irgendeiner primären Aminogruppe sein.
  • Bei der basisch katalysierten Polymerisationsreak tion kann irgendein Alkali- oder Erdalkalikatalysator, z. B. Natrium, Kalium, Lithium, Calcium, Strontium, Barium, Magnesium usw., entweder in der Metallform oder in der Form von Hydriden, Fluorhydriden, Oxyden, Hydroxyden, Carbonaten usw. Anwendung finden. Brauchbar sind auch die Organometallverbindungen dieser Metalle, wie die Lithium-, Kalium- und Natriumalkyle, z.B. Butyllithium, und die Arylverbindungen solcher Metalle, wie Natriumphenyl. Natriumamid ist auch ein brauchbarer Katalysator.Die Polymerisation wird allgemein mit einer Katalysatorkonzentration in dem Bereich von etwa einem Bruchteil eines Prozentes bis zu etwa 15 oder 20, bezogen auf die Menge an zu polymerisierendem Monomerem, ausgeführt. So kann der basische Katalysator von+ etwa o,o5 bis etwa 5 Mol.% oder mehr, bezogen auf das Lactats variiert werden, und seine Menge liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,1 bis 1 Mol.%.
  • Eine solche Polymerisationsreaktion wird in einem im wesentlichen wasserfreien System und in einer inerten Atmosphäre ausgeführt. Der Mechanismus der Polymerisationsreaktion ist in der Beschreibung des Hauptpatenta näher erläutert und trifft in gleicher Weise auf das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu, ausgenommen die Abänderung, daß jede Aktivatorstelle in den N,N-Diacylaktivatorverbindungen, welche eine Mehrzahl der wesentlichen oder wirksamen angegebenen N,N-Diacylgruppen mit tertiärem Stickstoffatom enthalten, das Wachstum einer linearen Polylactamkette daraus bewirkt. Dementsprechend bewirkt eine Diaktivatorverbindung das Wachstum einer linearen Polylactamkette in zwei Richtungen von der Aktivatorverbindung, eine Triaktivatorverbindung bewirkt das Wachstum einer linearen Polylactamkette in drei Richtungen von der Aktivatorverbindung, eine Tetraaktivatorverbindung bewirkt das Wachstum einer linearen Polylactamkette in vier Richtungen von der Aktivatorverbindung und eine Polyaktivatorverbindung bewirkt das Wachstum einer linearen Polylactamkette in der Anzahl von Richtungen, in welcher die genannte Aktivatorverbindung die oben angegebenen wesentlichen aktiven N,N-Diacylgruppen mit tertiärem Stickstoffatom enthält.
  • In dem Hauptpatent sind die Monoaktivatorverbindun-@@@. @@gegeben. Es ist eine Reihe von Beispielen für solche geeigneten Aktivatorverbindungen angegeben worden, und es wurde die einzigartige Brauchbarkeit der genannten Aktivatorverbindungen bei der Ausführung der raschen anionischen Polymerisation des Lactams gezeigt, um ein verbessertes farbstabiles Polylactam zu schaffen.
  • Entsprechende Aktivatorverbindungen, die eine Mehrzahl von wesentlichen Aktivatorstrukturen enthalten, können in äquivalenter Weise angewendet werden, wobei ersichtlich ist, daß irgendeine Verbindung, die zwei oder mehr der genannten wesentlichen Strukturen A-N(R)-B, in welchen die A-, B-, R- und R'-Gruppen entweder gleiche oder verschiedene spezifische Strukturen sein können, die entsprechende Anzahl von zwei oder mehr Polylactam ketten verursachen. Beispiele von Aktivatorverbindungen, die eine Mehrzahl von wesentlichen Aktivatorstrukturen enthalten, sind: Äthylendisuccinimid, N,N'-p-Phenylendimaleinsäureimid, N, N'-o-Phenylendimaleinsäureimid, N,N'-Dimethyl-1,4,5,8-naphthalintetracarboxydiimid, N, N'-Diäthyl-1, 4, 5, 8-naphthalintetracarboxydiimid, N,N -Diphenyl-l, 4, 5,8-naphthalintetracarboxydiimid, N, N'-di-p-Tolyl-1, 4, 5, 8-naphthalintetracarboxydiimid, N,N' -Diäthyl-2 , 4-disulfo-m-benzoesäurediimid, N,N -Diäthyl-2, 5-disulfo-p-benzoesäurediimid' 6, 12-Di-(phenylsulfonyl)-sym-dibenzo-6, 12-diazacyclooctan-5, 11-dion und andere verwandte Verbindungen.
  • Zahlreiche andere solcher Aktivatorverbindungen werden leicht durch die Umwandlung der Carbonsäuregruppen von Die oder Polycarbonsäuren in Säurechloridgruppen hergestellt, und solche Säurechloridgruppen werden wiederum mit einem Lactam umgesetzt, um die notwendige Mehrzahl von wesentlichen Aktivatorgruppen zu schaffen.
  • Während die Säurechloridgruppen unmittelbar angewendet werden können, um die Polymerisation von Lactamen zu bewirken, schließt ein solches Verfahren die Bildung des Nebenprodukts Chlorwasserstoff ein, so daß entweder ein solches Nebenprodukt entfernt werden oder zusätzlicher basischer Katalysator benutzt werden muß, um dasjenige zu kompensieren, was durch das saure Nebenprodukt inaktiviert worden ist. Demgemäß wird vorzugsweise die Säurechlorid-Lactamreaktion zuerst in Abwesenheit des basischen Katalysators und mit nur einem geringen molaren ueberschuß an Lactam über die Säurechloridgruppen ausgeführt und der entwickelte Chlorwasserstoff aus dem System unter Vakuum oder auf andere Weise entfernt. Dann wird die Polyaktivatorverbindung zusammen mit der gewünschten Menge von Lactam, in Abhängigkeit von dem gewünschten Molekulargewicht von Polylactam, und der basische Katalysator zusammen auf die gleiche allgemeine Weise wie bei dem Hauptpatent zur Reaktion gebracht. Der Einfachheit halber werden solche anderen Aktivatorverbindungen als Polycarbonsäureverbindungen aufgeführt, aber es ist ersichtlich, daß die genannten Säureverbindungen zuerst in die Polyaktivatorverbindungen umgewandelt werden.
  • Beispiele von zur Schaffung einer Mehrzahl von wesentlichen oder wirksamen Aktivatorstrukturen geeigneten Polycarbonsäureverbindungen sind: Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecandicarbonsäure, Dodecandicarbonsäure, Tridecandicarbonsäure, Hexadecandicarbonsäure, Nonadecandicarbonsäure, Heneicosandicarbonsäure, B-Methyladipinsäure, 2-Äthylsuberinsäure, 2,2'-Diäthyladipinsäure, α,α,γ-Trimethyladipinsäure, α,γ,γ-Trimethyladipinsäure, a -Octylazelainsäure, 0' -Nonylsuberinsäure, 2,2,6, 6-Tetramethylpimelinsäure, Tricarballylsäure, Butan-1, 2, 4-trlcarbonßäure, Hexan-1, 2, 4-Tricarbonsäure, l-Decen-l, lo-dicarbonsäure, α-Chloroglutarsäure, Perfluorosebacinsäure, Diglykolsäure, Thiodiessigsäure, Thiodipropyläther-γ,γ'-dicarbonsäure, ß,ß,ß',ß'-Tetramethylthiodiäthyläther-ß,ß'-dicarbonsäure, 4, 7-Dithiadecandicarbonsäure, ß,ß'-Diselenodipropionsäure, Tri-(ß-carboxyäthyl)-aceton, 2,3-Dichlor-2-buten-1,4-dithioessigsäure, Hexahydroterephthalsäure, Hexahydroisophthalsäure, Pinsäure (pinic acid), Norpinsäure (norpinic acid), Triclycodecan-4,8-dicarbonsäure, 2,3, 5-Tricarboxycyclopentanessigsäure, 2,4,5-Tricarboxycyclo-pentanessigsäure, 1,2,2-Trimethylcyclopentan-1,3-dicarbonsäure, 2,5-Tetra-(# -carboxyäthyl)-cyclopentanon, 2,6-Tetra-(# -carboxyäthyl)-cyclohexanon, 2,6-Tetra- ( carboxyäthyl) -4-me thylcyclohexanon, Bicyclo[3,2,0]heptan-2,4-dicarbonsäure, 1, 4-Cyclohexadien-l , 4-dicarbonsäure , 1,1,2,3,4,5-Hexa(ß-carboxyäthyl)-cyclopentadien, 1,4-Dihydronaphthalin-1,4-dicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Homoterephthalsäure, p-Phenylendiessigsäure, Trimesinsäure, Pyromellithsäure, Diphenyl-4,4'-dicarbonsäure, Diphenyl-3,3'-dicarbonsäure, Diphenyl-3,4'-dicarbonsäure, 4,4'-Di(ß-carboxy-tert.-butyl)diphenyl, Diphenyl-2,2',6,6'-tetracarbonsäure, 1,2-Di(p-carboxyphenyl)äthan 4,4'-(2,2-butyliden)dibenzoesäure, 4,4'-[1,2(1,1,2,2-tetramethyl)äthylen]dibenzoesäure, 2,5-Dimethyl-2,5-diphenyladipinsäure, 2,5-Diphenyladipinsäure, 2,2,3,3-Tetra-p-carboxyphenylbutan, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Naphthalin-1,4,5,8-tetracarbonsäure, 1,1'-Dinaphthyl-8,8'-dicarbonsäure, 1,1'-Dinaphthyl-2,2'-dicarbonsäure, 1,1,3-Tri(ß-carboxyäthyl)inden, 9,9-Di(ß-carboxyäthyl)fluoren, 2,5-Dibromterephthalsäure, Tetrajodisophthalsäure, Tetrajodterephthalsäure, 2-Chlor-p-phenylendiessigsäure, 2,3-Dichlor-p-phenylendiessigsäure, 2,3,5-Trichlor-p-phenylendiessigsäure, 2,5-Dichlor-2,5-diphenyladipinsäure, 1-(2-Carboxyäthyl)-2,3-naphthalindieseigsäure, Tri-(ß-carboxyäthyl)-acetophenon, Tri-(ß-carboxyäthyl)-p-chloracetophenon, Tri-(ß-carboxyäthyl)-p-bromacetophenon, 4-Chlorsulfonyl-1-naphthylessigsäure, Pyridin-3,5-dicarbonsäure, Pyridin-2,3-dicarbonsäure, Chinolin-2,3-dicarbonsäure, Organobordicarbonsäure: B10H10[C(COOH)C(COOH)], B10H10[C(CH2COOH)C(COOH)], B10H10[C(CH2COOH)C(CH2COOH)], Acryltelomere, wie -wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 3o ist, und andere verwandte Kohlenwasserstoffverbindungen oder heterocyclische Verbindungen, die mit einer Mehrzahl, d.h. wenigstens zwei der wesentlichen Aktivatorstrukturen A-N(R)-B, wie sie vorstehend definiert sind, substituiert sind, wobei zusätzlich irgendwelche gegebenenfalls substituierte inerte Atome oder Gruppen darin eingeschlossen sein können. So umfaßt derjenige Teil der Verbindungsstruktur, der frei von der wesentlichen Aktivatorstruktur und irgendwelchen gegebenenfalls inerten Substituenten ist, die gesättigten, äthyleniscn ungesättigten und aromatisch ungesättigten Kohlenwasserstoffe, einschließlich von aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen Verbindungen und Verbindungen, welche Teile von Komponenten davon enthalten, die gewöhnlich in zwei oder mehr der vorgenannten Strukturen klassifiziert sind, z.B. Alkaryle, Aralkyle, Cycloalkane, Cycloalkene, Cycloalkadiene, kondensierte Aromaten, hydrierte Aromaten, Aromaten mit Brückenbindungen usw. Zusätzlich können solche Komponentenstrukturteile zusammen mit der heterocyclischen Ringstruktur benutzt werden, die gewöhnlich 1 oder mehrere der üblichen Ringatome.Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff enthalten.
  • Andere geeignete Poly-aktivatorverbindungen können aus Acrylylchlorid-und Methacrylylchloridtelome ren und -copolymeren der genannten Säurechloridmonomeren mit Comonomeren hergestellt werden, welche weaer die vorgenannten wesentlichen Aktivatorstrukturen noch Zwischenprodukte von Strukturgruppen enthalten, die in solche Aktivatorstrukturen umgewandelt werden können, wobei die Säurechloridgruppen der genannten Telomere oder Copolymere in die wesentlichen Aktivatorstrukturen entweder vor oder nach der Ausführung der felomerisations- oder Copolymerisationsreaktion umgewandelt werden. Beispielsweise können die genannten Säurechloridgruppen mit einem geringen molaren Uberschuß von Caprolactam umgesetzt werden, um das monomere N-Acrylylcaprolactam- oder N-Me thacrylylcaprolactamprodukt zu ergeben, das für die Telomerisation oder Copolymerisation, wie sie vorstehend anseg et ist gegeben qsW, gBzu ergeben. Die telomerisierten oder copolymerisierten Polyaktivatorverbindungen können dann dazu benutzt werden, die anionische Polymerisation der höheren Lactame auszuführen. Beispiele von geeigneten Comonomeren, die frei von Aktivatorstellen enthaltenden Strukturen sind, sind die copolymerisierbaren Vinylverbindungen, wie Styrol, Äthylen, Isobutylen und verwandte Verbindungen.
  • Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich, daß nur zwei Hauptkriterien zu der Auswahl einer geeigneten Polyaktivatorverbindung für die anionische Polymerisation von höheren Lactamen notwendig ist, nämlich daß'eine solche Verbindung (1) wenigstens zwei der wesentlichen Aktivatorgruppen A-N(R)-B enthält und (2) daß sie frei von irgendwelchen störenden Gruppen ist.
  • Dies sind die gleichen Kriterien wie bei dem Hauptpa tent, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß dieses auf Monoaktivatorverbindungen gerichtet ist, d.h. solche Verbindungen, die eine einzige Aktivatorgruppe A-N(R)-B enthalten. Es können ebenso wie bei dem Hauptpatent zahlreiche inerte Gruppen in den Aktivatorverbindungen vorhanden sein. Obwohl irgendwelche solche inerten Gruppen in der Polyaktivatorverbindung vorhanden sein können, ist aus praktischen Gründen die nichtaktive Struktur der Polyaktivatorverbindungen gewöhnlich auf verschiedene Kohlenwasserstoffstrukturen beschränkt, da solche Strukturen gewöhnlich leichter als technische Produkte in großem Umfang erhältlich sind und gewöhnlich auch zu günstigeren Preisen zur Verfügung stehen.
  • Außerdem wird bevorzugt, daß die saure Funktion der Acylgruppen A und B für irgendwelche von zwei oder mehreren getrennten Aktivatorgruppen nicht an benachbarten Kohlenstoffatomen liegt. Während polymere Ketten mit 30 oder mehr Aktivatoruppen wirksame Polyaktivatorverbindungen für die anionische Polymerisation der höheren Lactame sind, können die Pfropfcopolymerprodukte etwas modifizierte Eigenschaften von den Polr lactamprodukten zeigen, die durch Polyaktivatorverbindungen aktiviert sind, welche im Durchschnitt 2 bis 4 Aktivatorgruppen darin enthalten, so daß Aktivatorverbindungen mit 2 bis 4 Aktivatorgruppen in ihnen im allgemeinen bevorzugt werden. Mit Bezug auf die genannten Pfropfcopolymerprodukte ist ersichtlich, daß die Natur des Polymerisatgerüstes der PolyaktivatorverbindungZ das Verhältnis von monomerenAktivatoreinheiten zu monomeren inerten Einheiten, welche ein derartiges Copolymer umfaßt, und die relative Länge der aufgepfropften Polylactamseitenkettefl sämtlich eine modifizierende Wirkung auf die Eigenschaften der Pfropfcopolymerprodukte haben. So ist dieses Verfahren leicht anpaßbar, um eine Vielzahl von Polylactam- oder Polylactam-Polyvinyl-Copolymerzusammensetzungen zu erzeugen, und wie oben angegeben, wird die Verwendung der Polyaktivatorverbindungen mit 2 bis 4 Aktivatorgruppen bevorzugt, um die wesentlichen Polylactamverbindungen zu erzeugen, die nur einen verhältnismäßig kleinen Teil des gesamten Polymeren einer Sinheitostruktur enthalten, die anders als die übliche Polylactameinheitsstruktur, z. B. E ist, wobei n die Anzahl von Methylengruppen in dem besonderen zu polymerisierenden Lactam oder Lactamgemisch bedeutet und z. B. n gleich 5 für Caprolactam, gleich 6 für Önantholactam, gleich lo für Undecanolactam usw. ist, und x die Anzahl von wiederholenden strukturellen Amideinheiten in dem Polylactam darstellt. Der Wert von x variiert gewöhnlich von etwa loo oder weniger zu looo oder mehr für irgendein besonderes Polylactammolekül. So werden z. P. bei der Verviendung einer Diaktivatorverbindung zwei lineare Polylactamketten fortgepflanzt, und wenn der Wert von x etwa 50 für jede solche Kette ist, ist ersichtlich, daß die Summe der x-Werte von jeder der beiden linearen Polylactamketten, die durch den Rest der zweiwertigen Aktivatorverbindung verbunden sind, etwa loo ist, so daß ein solches Polylactamprodukt im wesentlichen die gleichen physikalischen Eigenschaften wie ein Polylactam besitzt, das von einer Monoaktivatorverbindung erzeugt ist, und wobei der Wert von x etwa loo ist. Ein solcher Vergleich ist natürlich mit der beschränkenden Bedingung verknüft, daß irgendein verbindender Rest der mehrwertigen Aktivatorverbindung verhältnismäßig klein mit Bezug auf das gesamte Molekulargewicht des Polylactams ist, so daß seine Gegenwart durch die überwiegende Polylactamstruktur verdeckt wird. Demgemäß sind, mit der Ausnahme bezüglich der Polyaktivatoren, die eine verhältnismäßig große Anzahl von Aktivatorgruppen enthalten und die Pfropfpolylactam-Polyvinyl-Copolymerprodukte erzeugen, die Polyaktivatoren mit 2 bis 4 Aktivatorgruppen vorzugsweise auf die oben angegebenen Polyaktivatorverbindungen beschränkt, welche überwiegend (1) ein Molekulargewicht bis zu der Größenordnung von etwa looo oder (2) eine Polyaktivatorverbindung, bezogen auf das Polylactamprodukt, bie zu lo Gew. % haben, und noch bevorzugter auf diejenigen beschränkt, die überwiegend (1) ein Molekulargewicht in der Größenordnung von etwa 500 oder (2) 5 Ges.% der Polyaktivatorverbindung, bezogen auf das Polylactam, haben.
  • Es ist ersichtlich, daß der Ausdruck 1'Polylactam", wie er hier verwendet wird, sich auf eine Unterklasse von Polyamidprodukten bezieht, die durch die Polymerisation eines besonderen Lactams oder besonderer Lactame erzeugt sind. So i3t"Polyeaproíactam"das Polyamidprodukt, das allgemein in der Technik als Polyamid-6 (Nylon 6) bekannt ist, erzeugt durch die Polymerisation des cyclischen Amids, Caprolactams usw.
  • Ähnlich wie die Carbonsäuren können auch die Säureanhydride zur Anwendung gelangen, um Polyaktivatorverbindungen in situ zu bilden, oder solche Polyaktivatorverbindungen können aus einem Säureanhydridzwischenprodukt vor ihrer Verwendung zusammen mit dem anionischen PolymerißationskatalyBator und dem Lactammonomeren hergestellt werden. Die letztgenannte Arbeitsweise wird im allgemeinen bevorzugt, wodurch irgendwelche freien Carboxylgruppen, die nach der direkten Reaktion eines Lactains mit dem Säureanhydrid zur Bildung einer Vielzahl von Carbonyllactamaktivatorgruppen, nämlich übrigbleiben, wenn sie nicht auch in eine carbonylhaltige Aktivatorgruppe umgewandelt werden, durch die Veresterung mit einem Alkohol, Reaktion mit einem primären Amin zur Bildung eines Amids usw., im wesentlichen unwirksam gemacht werden können, so daß kein zusätzlicher basischer Katalysator erforderlich ist, um diejenige Menge an basischem Katalysator zu kompensieren. die sonst mit irgendeiner freien Carboxylgruppe reagieren würde. Die Säureanhydride können auch in die wesentliche Polyaktivatorstruktur durch die Verwendung von Zwischenproduktverbindungen, z. B. Phosphoroxychlorid, Thionylchlorid, Phosphorpentachlorid oder Phosphortrichlorid, umgewandelt werden, um zuerst das Säurechloridderivat zu bilden, das wiederum in die wesentlichen Aktivatorstrukturen durch Umsetzung mit einem Lactam in ähnlicher Weise umgewandelt wird, wie dies vorstehend bezüglich der Polycarbonsäuren auseinandergesetzt worden ist. Auf diese Weise können bei geeigneter Wahl der Reaktionsteilnehmer die verschiedenen, bei der Herstellung der wesentlichen Polyaktivatorstruktur entwickelten Nebenprodukte entweder aus dem System entfernt oder inaktiviert werden, bevor eine Verwendung der Polyaktivatorverbindung zusammen mit einem anionischen Polymerisationskatalysator und einem höheren Lactam zur Erzeugung des Polylactamprodukts erfolgt.
  • Bezüglich der Säureanhydridverbindungen ist auch er-Poly sichtlich, daß die/säureanhydridverbindungen wieder in ähnlicher Weise wie die Polycarbonsäureverbindungen angewendet werden können.
  • Es ist zu beachten, daß die Verwendung der Polyaktivatorverbindungen auch gewisse Materialvorteile gegenüber der Verwendung der Monoaktivatoren, welche die gleichen Aktivatorstrukturen enthalten, bei der anionischen Polymerisation von Lactammonomeren herbeiführt.
  • So ist im allgemeinen gefunden worden,daß die unter Verwendung der Polyaktivator verbindungen hergestellten Polylactamprodukte eine gleichförmigere Molekulargewichtsverteilung und ein höheres mittleres Molekulargewicht haben, als ähnliche Produkte, die unter Verwendung der Monoaktivatorverbindungen hergestellt worden sind, wobei sie das gleiche relative Molverhältnis von Aktivatorverbindungsstellen zu Lactammonomeren enthalten, z. B. für eine gegebene Menge von Lactammonomeren nur die Hälfte der Molkonzentration der Diaktivatorverbindung, bezogen auf die Monoaktivatorverbindung, angewendet wird.
  • Dieses Ergebnis wird wenigstens teilweise infolge des Umstandes erreicht, daß bei dem Polymerisationsverfah ren unter Verwendung des Monoaktivators eine kleine Anzahl von wachsenden linearen Polylactamketten vorzeitig bei einem verhältnismäßig niedrigen Polymerisationsgrad beendet werden kann. Im Gegensatz dazu wachsen bei dem Polymerisationsverfahren unter Verwendung des Diaktivators oder eines Polyaktivators, selbst wenn eine der wachsenden linearen Polylactamketten vorzeitig beendet werden sollte, statistisch die eine Kette oder weitere andere Ketten, die von der gleichen zentralen Polyaktivatorverbindung fortgepflanzt werden, kontinuierlich auf den normalen Polymerisationsgrad, so daß das Nettoergebnis dieses Verfahrens im wesentlichen die Gegen wart von irgendwelchen Polylactamprodukten mit einem niedrigen Polymerisationsgrad in der Reaktionsmischung ausschließt.
  • Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der gleiche Bereich von Polyaktivatorkonzentration wie bei dem Hauptpatent angewendet, d. h. es wird im allgemeinen mit Konzentrationen zwischen o,ol und 20 Mol.% und vorzugsweise zwischen etwa o,l und 1 Mol.% Lactammonomeres gearbeitet, wobei die niedrigeren Konzentrationen zur Anwendung gelangen, wenn ein Produkt mit dem Supermolekulargewicht gewünscht wird.
  • Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung benutzten Polymerisationstemperaturen variieren etwas in Abhängigkeit von den gewünschten Reaktionsgeschwindigkeiten der Umwandlung und anderen hier diskutierten Faktoren. Im allgemeinen wird vorzugsweise die Polymerisation unter etwa 900C eingeleitet, da unter dieser Temperatur die durch die Gleichung 2 in dem Hauptpatent angezeigte Reaktion nicht stattfindet und das sich ergebende Polylactam im wesentlichen frei von primären Aminogruppen ist, die sich aus dieser Reaktion ergeben würden.
  • Die Kombination der Aktivatorverbindung zusammen mit dem basischen Katalysator bei der Polymerisation von Lactamen kann bei Temperaturen gut unter 2ovo00, z. B. so niedrig wie 8000 oder niedriger eingeleitet oder ausgeführt werden, wobei eine Temperatur von 20oOC etwa die minimale Temperatur ist, die bei der basisch katalysierten Polymerisation von Lactamen in Abwesenheit von irgendeiner Aktivatorverbindung angewendet werden kann0 Es wurde auch gefunden, daß die Polymerisation bei niedrigeren Temperaturen zusätzliche Vorteile über diejenigen hat, welche allgemein sich aus der Verwendung von niedrigen Temperaturen ergeben. Beispielsweise wurde gefunden, daß die basisch katalysierte Polymerisation von Lactamen eine Gleichgewichtsreaktion ist, wobei das Gleichgewicht sich zu einer höheren Umwandlung zu Polylactam mit abnehmenden Temperaturen verschiebt. So ist es durch Einleitung oder Ausfuhrung des Polymerisationsverfahrens gemäß der Erfindung bei Temperaturen, die wesentlich unter 2000C liegen, z.B. zwischen etwa 130 und 1700C, möglich, um größere Umwandlungen als 99% im Vergleich mit maximalen Umwandlungen von etwa 90% bei Temperaturen um 2250C oder höher für die basisch katalysierte Polymerisation von Caprolactam zu erhalten. Es ist ersichtlich, daß die vorstehend beschriebene Polymerisation von Lactamen bei niedriger Temperatur mit dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht auf Temperaturen unter 200°C beschränkt ist, da Temperaturen um 22500 oder höher auch zur Anwendung gelangen können, und daß bei solchen Temperaturen die Polyaktivatorverbindungen noch eine höhere Polymerisationsgeschwindigkeit als ein ähnliches Verfahren ohne Aktivatorverbindungen herbeiführen. Da die Polymerisation gemäß der Erfindung eo rasch bei Temperaturen unter dem Erweichungspunkt der sich ergebenden Polylactamprodukte ausgeführt werden kann, ist das Verfahren für die Polymerisation von Polylactamen in vorbestimmten Gestalten oder Formen sehr geeignet. So ist der Zentrifugalpolymerisationsguß von Gegenständen, wie Rohren oder Schläuchen, mit dem Verfahren gemäß der Erfindung besonders gut ausführbar. Die vorgenannte Ärt einer Polymerisationsarbeitsweise wird auch durch die Tatsache begünstigt, daß nur eine sehr geringe Schrumpfung von Polylactam während der Polymerisation erfolgt, wodurch bewirkt wird, daß die geformten Gegenstände sich von der Form abziehen, und die Herausnahme aus der Form ohne Kühlung erleichtert wird.
  • Nicht alle Polyaktivatorverbindungen besitzen den gleichen Grad an Wärmestabilität. Dementsprechend ist es ersichtlich, daß die weniger stabilen Polyaktivatoren bei den niedrigeren Temperaturen innerhalb des Bereichs der Einleitungs- und Reaktionstemperaturen, wie sie vorstehend geschildert sind, angewendet werden stollen. Es sind zahlreiche andere Vorteile vorhanden, die sich aus der Schnelligkeit und der Leichtigkeit ergeben, mit denen das Polymerisationsverfahren gemäß der Erfindung bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen ausgeführt werden kann. Beispielsweise können Weichmacher oder Plastifizierungsmittel in dem Monomeren gelöst oder auf andere Weise in das Monomere eingebracht und gleichförmiger durch das sich ergebende Polylactam verteilt werden. Es können auch flüchtige Treibmittel der monomeren Reaktionsmischung einverleibt werden, und die Polymerisation kann bei einer Temperatur unter dem Die depunkt oder Zersetzungspunkt des Tinibmittels ausgeführt werden; eine nachfolgende Erhitzung des Polymeren auf eine höhere Temperatur ueber dem Erweichungspunkt des Polymeren ergibt eine gleichförmig verschäumte Polylactammasse. Zusätzlich können unlösliche Pigmente (pigments), Verstärkungsmittel od. dgl. der Reaktionsmischung einverleibt werden, wobei diese Zusammensetzung dann polymerisiert werden kann, bevor irgendeine wesentliche Absetzung des besonderen Zusatz stoffes stattfindet. In ähnlicher Weise können lösliche Farbstoffe der Reaktionsmischung einverleibt werden, und es können Polymerisatmischungen hergestellt werden, indem man ein anderes Polymeres, z.B. Polystyrol, in dem monomeren Lactamsystem vor der Polymerisation löst oder in anderer Weise verteilt.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung von Polyaktivatoren in ähnlicher Weise wie bei dem Hauptpatent, das sich auf die Verwendung von Mohoaktivatoren bezieht, ist demgemäß besonders brauchbar für den raschen unmittelbaren Polymerisationsguß von Gegenständen aus dem flüssigen Lactammonomeren zur Herstellung von festen Polylactamprodukten. Da die Polylactamprodukte gemäß dem Verfahren nach der Erfindung mit sehr hohen MoNlekulargewichten hergestellt werden können, kann das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Polylactamprodukt für den Spritzguß, für das Blasen von Filmen oder Folien, für das Kalandern von Filmen oder Folien, für das Schmelz-oder Lösungsmittelspinnen von Fasern oder Fäden usw. Anwendung finden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1 N,N'-Adipyl-bis-caprolactam wurde durch die Umsetzung von 56,5 g (0,5 Mol) g-Caprolactam mit 37,8 ml (0,25 Mol) Adipylchlorid in 250 ml Benzol unter Erhitzen der Reaktionsmischung bei RUckfluß, bis kein Chlorwasserstoff mehr aus dem System entwickelt wurde, hergestellt. Das Benzol wurde unter verringertem Druck abdestilliert und 10 g der rohen Reaktionsmischung wurden in siedendem Diäthyläther gelöst, Holzkohle wurde zugegeben und die Mischung wurde filtriert.
  • Das Filtrat wurde gekühlt, etwa 2 Volumina Hexan wurden hinzugegeben und es wurde bei weiterem Kühlen kristallines N,N'-Adipyl-bis-caprolactam in Form eines weißen Produktes erhalten. Eine zweite Ausbeute an N,N'-Adipyl-bis-caprolactam wurde bei Abdestillieren des Ethers aus dem System erhalten.
  • In ähnlicher Weise, wie bei dem Hauptpatent, wurden 22,6 g (0,2 Mol) wasserfreies &-Caprolactam -Caprolactam zusammen mit 0,67 g (0,01 Mol/Mol Caprolactam) N,N'-Adipyl-bis-caprolactam in einem geschlossenen Reaktionsgefäß unter einer Stickstoffatmosphäre geschmolzen, wobei das Reaktionsgefäß und der Inhalt in ein Ölbad bei 1600 C erh gzt wurden.
  • Dann wurde 0,24 g einer 0,9 %-igen Natriumhydriddispersion bei 1600 C hinzugegeben und es wurde beobachtet, daß die Reaktionsmischung rasch ihre Viskosität erhöhte und innerhalb etwa 6 Minuten ein Gel bildete und zu einem festen Polyermisat wurde, das nach 14 Minuten von dem Reaktionsgefäß abgezogen wurde. Nach 1,5 Stunden wurden das Reaktionsgefäß und der Inhalt aus dem ölbad herausgenommen und abgekühlt. Nach Mahlen, Auslaugen in siedender 0,5 %-iger wäßriger Ameisensäurelösung während 2 Stunden zur Entfernung irgendwelcker restlicher Monomeren und niedriger Polymerfraktionen, Waschen in siedendem Wasser, Filtrieren und Trocknen bei 105° C wurde gefunden, daß eine 98,0 %-ige Ausbeute an Polycaprolactam erhalten worden war.
  • Beispiel 2 In ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 wurden 113 g (1 Mol) 6-Caprolactam mit 0,24 g (0,005 Mol) einer 50 %-igen Natriumhydriddispersion geschmolzen und unter Stickstoff auf 1600 C erhitzt. Dann wurden 0,84 g (0,0025 Mol) N,N'-Adipyl-bis-caprolactam-Aktivatorverbindung hinzugegeben. Nach etwa 15 Minuten nach der Zugabe der Aktivatorverbindung wurde beobachtet, daß sich die Reaktionsmischung verfestigte, und nach einer Gesamtdauer von etwa 20,5 Minuten löste sich die Reaktionsmischung von dem Reaktionsgefäß ab. Das Reaktionsgefäß und der Inhalt wurden nach 1,5 Stunden nach Zusatz der Aktivatorverbindung aus dem Ölbad von 1600 C herausgenommen und gekühlt. Das polymere Produkt wurde wie in Beispiel 1 behandelt und es wurde gefunden, daß eine 97,5 %-ige Ausbeute an Polycaprolactam erhalten worden war.
  • Beispiel 3 In einer anderen Beispiel 1 ähnlichen Weise wurden 113 g (1Mol) 8-Caprolactam zusammen mit 1,68 g (0,005 Mol) N,N'-Adipyl-bis-caprolactam bei 1600 C in dem geschlossenen Reaktionsgefäß unter Stickstoff goachmoNen. Dann wurden 1, 7 ml (0, 005 Mol) Athylmagnesiumbromid-Katalysator in Diäthyläther hinzugegeben, wobei sich Ather entwickelte, und die Reaktionsmischung verfestigte sich und löste sich von dem Reaktionsgefäß nach 5 bis 10 Minuten nach der Zugabe des Katalysators zu dem System ab. Nach 2 Stunden nach Zugabe des basischen Katalysators wurde das Reaktionsgefäß und der Inhalt aus dem Ölbad von 1600 C herausgenommen und gekühlt. Das Polymerisationsprodukt wurde wie in Beispiel 1 behandelt und es wurde gefunden, daß eine 98 %-ige Ausbeute an Polycaprolactam erhalten worden war.
  • Während das vorstehende Beispiel einen guten Polycaprolactamguß in der Gestalt der Reaktionsgefäßform vorsah, ist es gewöhnlich vorzuziehen, daß der Katalysator oder, wie in dem folgenden Beispiel, der Aktivator, der irgendein gasförmiges Nebenprodukt entwickelt, zuerst zugesetzt wird, um eine ausreichende Zeit fUr die Entwicklung eines solchen gasförmigen Nebenproduktes aus dem System vor der Einleitung der Polymerisationsreaktion zu gestatten. Wenn sowohl der Katalysator als auch der verwendete Aktivator ein gasförmiges Nebenprodukt oder eine Komponente oder ein anderes Nebenprodukt entwickeln, kann derAktivator mit einer Teilmenge des Lactams umgesetzt werden und der Katalysator kann mit einer anderen Teibmenge des Lactams umgesetzt werden, irgendwelche Nebenprodukte können von jeder Teilmenge entfernt werden und dann die beiden Teilmengen vereinigt werden, um die Polymerisation einzuleiten. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß der besondere Katalysator und die besondere Aktivatorverbindung vorzugsweise in einer Form gewählt werden, bei welcher irgendwelche besonderen Erw§-gungen hinsichtlich der Bildung von Nebenprodukten nicht in Betracht kommen.
  • Beispiel 4 In einer ähnlichen Weise wie in Beispiel 1 wurde Sebacinsäure in das Säurechlorid UbergefUhrt und unmittelbar mit F -Caprolactam zur Bildung von N,N'-Sebacyl-biscaprolactam in situ verwendet, d. h. 20,4 ml (0,02 Mol/Mol Caprolactam) Natriumcaprolactam wurden unter Stickstoff bei 1600 C in einem geschlossenen Reaktionsgefäß zu 250 g wasserfreien £-Caprolactam hinzugegeben und dazu wurden 2,65 g (0,005 Mol/Mol Caprolactam) Sebacylchlorid-Aktivatorverbindung gegeben, und es entwickelte sich Chlorwasserstoff. Die Polymerisation wurde bei 1600 C eingeleitet, und die exotherme Wärme der Reaktion bei Zugabe der Aktivatorverbindung erhöhte die Temperatur der Reaktionsmischung rasch auf 190° C. Es wurde beobachtet, daß in weniger als 2,5 Minuten die Polymerisation soweit fortgeschritten war, daß das Thermoelement aus der verfestigten Reaktionsmischung nicht entfernt werden konnte, und daß nach etwa 6 Minuten Polymerisationszeit die feste Polycaprolactammasse sich von dem Reaktionsgefäß abzulösen begann.
  • Wie in dem Absatz hinter Beispiel 3 ausgeführt, wUrde man es gewöhnlich vorziehen, die Reihenfolge von Katalysator-und Aktivatorzugabe in Beispiel 4 umzukehren, da die Aktivatorverbindung selbst in situ mit der Entwicklung eines Gases als Nebenprodukt gebildet wird. Jedoch, wie in Beispiel 3, ergab auch dieses Beispiel 4 einen guten Polycaprolactamguß.
  • Beispiel 5 Zu einer Lösung von 113 g (1 Mol) wasserfreien & -Caprolactams in 225 ml Benzol wurden 3,5 g Magnesiumbromidhexahydrat zugegeben, das Kristallisationswasser wurde durch azeotrope Destillation unter Verwendung einer Ublichen Vorrichtung mit einer Dean-Stark-Falle entfernt, und es wurden 2,50 g N,N'-Terephthalyl-bis-caprolactam-Aktivatorverbindung bei 800 C hinzugegeben, woraur eine zusätzliche Menge von 3,71 g einer festen Lösung von Magnesiumcaprolactam in Caprolactam (0>53 g/l Millimol) zu der Reaktionsmischung in Lösung zugegeben wurden.
  • Die genannte Reaktionsmischung wurde während der Reaktion bei einer Temperatur von 80 bis 820 C gehalten, und innerhalb von 4 Minuten nach Einführung der Aktivatorverbindung und des zusätzlichen Katalysators begann sich ein polymerer Niederschlag zu bilden. Die Wärmequelle wurde nach einer Gesamtreaktionszeit von 20 Minuten entrernt, die Reaktionsmischung wurde filtriert, der Niederschlag mit Methanol gewaschen, getrocknet und es wurden 23 g festen pulverförmigen Polycaprolactams gewonnen. Das pulverförmige Polycaprolactam konnte als Formpreßpulver verwendet werden oder es konnte unmittelbar unter gleichzeitiger Anwendung von Wärme und einem ausreichenden Druck, um die Masse zu schmelzen, zu brauchbaren Gegenständen gesintert werden.
  • Beispiel 6 Eine Probe von 452 g wasserfreien g-Caprolactams wurde in ein Reaktionsgefäß eingebracht auf 130° C erhitzt und dazu wurden 6,7 ml (0,005 Mol) in Xther dispergierten Äthylmagnesiumbromids gegeben. Die vorstehende Mischung wurde unter Vakuum am RUckfluß gehalten, um Äther und andere rlüchtige Nebenprodukte zu entfernen, dann wurden immer noch bei 130° C 7,1 g (0,005 Mol) N,N'-Terephthalylbis-caprolactam-Aktivatorverbindung unter mechanischem RUhren zugegeben und darin in etwa 15 Sekunden aufgelöst.
  • Die Reaktionsmischung von 1300 C wurde dann in eine 3,175 mm x 254 mm x 254 mm (1/8 inch x 10 inch x 10 inch) große Form fUr Bahnen oder Platten von 1600 C gegossen und sie gelierte innerhalb von 30 Sekunden, verfestigte sich genügend innerhalb von 45 Sekunden, um das Wiedererlangen des Fließzustandes von Eindrücken oder Einbeulungen auszuschließen, und verfestigte sich völlig innerhalb einer Minute, wobei sie eine gute 3,175 mm (1/8 inch) Polycaprolactam-Platte ergab.
  • Beispiel 7 Eine Teilmenge der Reaktionsmischung von Beispiel 6 wurde im wesentlichen auf einmal (simultaneously) in eine ähnliche Form mit den Ausmaßen 3,175 mm x 254 mm x 254 mm (1/8 inch x 10 inch x 10 inch) bei 1900 C gegossen und diese Reaktionsmischung verfestigte sich ebenfalls innerhalb von 45 Skunden genügend, um das Wiedererlangen des Fließzustandes von EindrUckenoder Einbeulungen auszuschließen, und sie verfestigte sich völlig innerhalb etwa 1 Minute und ergab eine gute Poly caprolaotamplatte von -3,175 mm (1/8 inch).
  • Beispiel 8 Eine Probe von 83 g wasserfreien -Caprolactams wurde in ein geschlossenes Reaktionsge£aß mit einer inerten Stickstoffatmosphäre eingebracht und in einem bei 1600 C gehaltenen Ölbad eingetaucht, und es wurden dazu 0,55 g (0,0025 Mol) Pyromellithsäuredianhydrid-Aktivatorverbindung gegeben und darin innerhalb von 7 Minuten aurgelöst, wobei sich eine klare , farblose Lösung ergab, und die Lösung wurde während 45 Minuten bei 1600 C gehalten. Dann wurde eine Lösung von 0,24 g (0,01 Mol) Natriumhydrid in 30 g -Caprolactam bei 1100 C mittels eines Tropftrichters in das Reaktionsgefäß eingebracht (Gesamt- -Caprolactam 113 g oder 1 Mol). Das grUnlich gefärbte Polycaprolactarn löste sich von den Wänden des Reaktionsgefäßes nach etwa 34 bis 38 Minuten, und das Reaktionsgefäß wurde in dem blbad fUr eine Gesamtdauer von 4 Stunden bei 1600 C gehalten, worauf das Reaktionsgefäß und der Inhalt aus dem Ölbad herausgenommen wurden und auf Raumtemperatur gekühlt; wurden.
  • Eine Probe des zähen Polycaprolactamproduktes wurde unter Verwendung einer Cumberland-MUhle zerkleinert, um durch ein 4,762 mm (3/16 inch)-Sieb zu gehen, 1,5 Stunden in einer siedenden wäßrigen 0, 5-%-igen Ameisensäurelösung extrahiert, heiß filtriert, zweimal mit Wasser gewaschen, 1 Stunde in 500 ml Wasser gekocht, filtriert, zweimal mit kaltem Wasser gewaschen und in einem Luftofen bei 1050 C während 18 Stunden getrocknet. Das gewonnene dunkel-elfenbein-farbige Polycaprolactam zeigte, daß eine 90,8 %-ige Umwandlung mit dem vorstehenden System erreicht wurde.
  • Beispiel 9 Eine Mischung von 113 g (1 Mol) -Caprolactam und 0,63 (0,005 Moläquivalent) Poiyacrylsäureanhydrid wurden in einem in ein blbad von 1600 C eingetauchten Reaktionsgefäß unter Stickstoff auf 1600 C erhitzt und die Mischung wurde während 2,75 Stunden bei 1600 C gehalten; dann wurden 0,48 g (o,oi Mol) von 50,9 9-igem Natriumhydrid wurden dazu gegeben. Etwa 4 Minuten nach der Katalysatorzugabe wurde eine beachtliche Erhöhung der Viskosität der Reaktionsmasse beobachtet, die Masse wurde innerhalb von etwa 8 Minuten zu einem Gel, löste sich von dem Reaktionsgefäß innerhalb etwa 17 bis 19 Minuten, und das Reaktionsgefäß wurde nach einer Gesamtreaktionszeit von 2 Stunden aus dem heißen Ölbad herausgenommen. Nach Mahlen des polym eren Produktes in einer Cumberlandmühle, um durch ein 4,762 mm (3/16 inch)-Sieb hindurchzugehen, Kochen während 2 Stunden in 500 ml einer 0,5 %-igen wäßrigen Ameisensäurelösung, Filtrieren, Kochen während 1 Stunde in 500 ml Wasser, Filtrieren und Trocknen Uber Nacht bei 1050 C wurde gefunden, daß die Umwandlung des -Caprolactammonomeren zu Polycaprolactam-Pfropfketten auf dem mischpolymeren PolyacrylstrukturgerUst 98,0 % betrug.
  • Beispiel 10 Ein Mischpolymeres aus 20,8 g Styrol und 0,63 g Acrylsäureanhydrid wurde in Gegenwart von 0,1 g Azobenzolkatalysator gebildet. Das Mischpolymere wurde in 40 g Caprolactam bei 700 C aufgelöst, wobei dies unter einer Stickstoffatmosphäre ausgefUhrt wurde. Die Mischung wurde dann auf 1600 C erhitzt und es wurden 0,48 g (0,01 Mol) Natriumhydriddispersion zugegeben und damit gemischt.
  • Die Reaktionsmischung verfestigte sich zu einer festen Masse innerhalb von 6 Minuten nach Zugabe des anionischen Polymerlsationskatalysators. Die Reaktionsmischung wurde während einer Gesamtdauer von 3 Stunden bei 1600 C gehalten, dann gekUhlt und das feste Produkt wurde gemahlen und ausgelaugt, um irgendwelches nicht-umgesetztes Caprolactam zu entfernen. Das Styrol/Acrylsäureanhydrid/Polycaprolactamterpfropfpolymerisat-Produkt wurden dann gewonnen' und getrocknet.
  • Beispiel 11 EinePolyactivatorverbindung wurde durch gegenseitige Reaktion (interreaction) von 2 g (0,02 Mol) Polymethylmethacrylat in 2,84 ml (3,1 g, 0,02 Mol) Acetyl- -caprolactam und 2,26 g (0,02 Mol) -Caprolactam, alle in Gegenwart von 0,12 g einer 50 %-igen Natriumhydriddispersion, bei 1600 C hergestellt. Das Polymethylmethacrylat löste sich langsam aur, um eine viskose Lösung unter Entwicklung von Methylacetat zu ergeben. Nach Halten der vorstehenden Polyaktivatorverbindung bei 1600 C während 2Stunden wurden 113 g (1 Mol) -Caprolactam zugegeben und in dem löst Polyaktivator innerhalb etwa 15 Minuten aufge danach wurden zu der Reaktionsmischung 1,7 ml Athylmagnesiumbromid-(3-molar)-Katalysator zugegeben, was die Gelierung der Reaktionsmischung in etwa 3 Minuten bewirkte, und das feste Propfmischpolymerisatprodukt löste sich von dem Reaktionsgefäß in etwa 6 bis 8 Minuten ab. Die Pfropfmischpolyermisations-Reaktionsmasse wurde während einer Gesamtzeit von 1 Stunde nach Zugabe des Athylmagnesiumbromidkatalysators erhitzt, dann wurde das Produkt gekühlt, gemahlen, während 2 Stunden in wäßriger 0,5 %-iger Ameisensäurelösung gekocht, filtriert, während einer Stunde in destilliertem Wasser gekocht, filtriert und während 18 Stunden bei 1050 C in einem Luft ofen getrocknet; es wurde eine 97,2 %-ige Ausbeute an hell-elfenbein-farbenen Pfropfmischpolymerisatprodukt erhalten.
  • Beispiel 12 Eine Probe von 0,63 g eines Mischpolymerisats von Athylen/Maleinsäureanhydrid im Verhältnis von 50 : 50 wurde in 113 g Caprolactam bei 1600 C aufgelöst, dann wurden 0,24 g Natriumhydrid dazugemischt. Nach einer Reaktionszeit von 30 Minuten zeigte die Reaktionsmasse eine kautschukartige Konsistenz und während der folgenden 15 Minuten verfestigte sich die Reaktionsmasse ausreichend, um sich leicht von den Reaktorwänden abzulösen. Die Reaktion wurde nach einer Gesamtzeit von etwa 2,5 Stunden beendet und die Terpfropfpolymerisat-Zusammensetzung der Pfropfpolycaprolactamketten auf einer Äthylen/Maleinsäureanhydridmischpolymerisatzusammensetzung mit Kettenstruktur wurde gewonnen.
  • Beispiel 13 Eine Probe von 0,77 g eines Mischpolymerisats von Isobutylen/Maleinsäureanhydrid im Verhältnis von 50 : 50 wurde in 113 g Caprolactam bei 1900 C aufgelöst. Dann wurde die Mischung auf 1600 C gekühlt und es wurden 0,24 g Natriumhydrid eingemischt. Das Molverhältnis war jeweils 0,005 : 1,0 : 0,01. Innerhalb von 8 Minuten nach der Zugabe des anionischen Polymerisationskatalysators erhöhte sich die Viskosität der Reaktionsmischung erheblich und die Reaktion wurde während einer Gesamtdauer von 1,5 Stunden ausgeftihrt. Bei der Zugabe des Natriumhydrids wurde eine rötliche Farbe beobachtet, jedoch wurde die Farbe bei dem nachfolgenden Auslaugen des polymeren Produktes mit Wasser entfernt. Es wurde gefunden, daß die Umwandlung des Caprolactams zu dem Pfropfterpolymerisat 97 ffi betrug.

Claims (2)

  1. Pat entan sprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Polyamiden durch Polymerisieren von & -Oaprolactam in Gegenwart von basischen Katalysatoren und Aktivatoren, bei dem Aktivatoren mit (a) Verbindungen der allgemeinen Formel in der N ein tertiäres Stickstoffatom, A einen Acylrest, wie B einen Acylrest, wie R einen Rest A, B oder einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Cycloalkyl- oder heterocyclischen Rest und R' ein Wasserstoffatom oder einen gegebenenfalls durch Ätherreste substituierten Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Cycloalkyl- oder' heterocyclischen Rest bedeuten, (b) N-Acyllactamen oder (c) N-substituierten cyclischen Imiden von zweibasischen Säuren der allgemeinen Formel in der X Sauerstoff-und/oder Schwefelatome bedeuten und R die obige Bedeutung besitzt, verwendet werden, gemäß Patent ..... (Patentanmeldung P 14 20 578.8), dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivatoren N,N-Diacylverbindungen verwendet, die eine Mehrzahl von wirksamen Aktivatorgruppen der obengenannten Art mit tertiärem Stickstoffatom enthalten.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Äthylendisuccinimide, N-Propionylsaccharin, N-Methylsaccharin,N-Acetylsaccharin, 6,12-Di-(phenylsulfonyl)-sym-dibenzo-6 , 12-diazacyclooctan-5,11-dion oder 3-Butyl-5,5-dimethyl-2-thio-2,4-oxazolidindion als Aktivator verwendet.
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