DE1935290A1 - Neue Polyester mit Hydroxyl- und Carbonamidgruppen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Neue Polyester mit Hydroxyl- und Carbonamidgruppen und ein Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
■«» ν V^ I— \J
Neue Polyester nit Hydroxyl- und Carbonamide
gruppen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung
Es ist bereits bekannt, Lactone in Gegenwart von organischen Verbindungen mit mehreren aktiven Wasserstoffatomen, beispielsweise mehrwertigen Alkoholen, Aminen, Aminoalkoholen sowie in
Gegenwart von Hydrazinen, zu Polyestern zu polymerisieren.
So ist beispielsweise bekannt, $-Butyrolacton oder <f-Valerolacton in Gegenwart eines mehrwertigen Alkohols und in Gegenwart von Schwefelsäure als Katalysator bei !Temperaturen zwischen
190 und 20O0C zu Polyestern mit Carboxylendgruppen zu polymerisieren. Es ist ferner bekannt,<f-Valerolacton, also ein Lacton
mit 5 Kohlenstoffatomen im Lactonring, auch ohne Zugabe eines
Katalysators in Gegenwart eines mehrwertigen Alkohols in genügend langer Zeit (etwa 10 Stunden) bei Temperaturen über 1500C
zu polymerisieren. In den deutschen.Auslegeschriften 1 206 586, 1 213 995 und 1 209 245 wird beschrieben, daß Lactone mit
6 Kohlenstoffatomen im Lactonring in Gegenwart von organischen
Verbindungen mit mehreren aktiven Wasserstoffatomen wie mehrwertigen Alkoholen oder Aminen sich lediglich bei Gegenwart von
Katalysatoren mit einer den Anforderungen der Praxis entsprechenden Reaktionsgeschwindigkeit polymerisieren lassen.
Wie nun überraschend gefunden wurde ist es jedoch möglich, Lactone zusammen mit Lactamen als Cononoaeren bei Gegenwart eines
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mindestens zwei aktive Wasserstoffatome aufweisenden Startermoleküls ohne Katalysatoren zu copolymerisieren.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyl- und Carbonamidgruppen aufweisenden
Polyester, dadurch gekennzeichnet, daß man Lactone der allgemeinen Formel
-C=O
in der - °'
R1 und Rp gleich oder verschieden sind und Wasserstoff,
C.-C.-Alkylreste , C/--C1o-Cycloalkylreste,
Cj-Cj-Alkoxyreste oder gegebenenfalls sustituierte
Cg-C12-Arylrestet wobei n+2 der Reste Wasserstoffatome darstellen,
η eine ganze Zahl von 4 bis 6 bedeutet,
und Lactame der allgemeinen Formel
-C=O
NH
. in der R1 bis R, die oben angegebene Bedeutung haben in Gegen-™ wart niedermolekularer, mindestens zwei aktive Wasserstoff-
atome aufweisender Startermoleküle auf Temperaturen von 50 bis
3000C, vorzugsweise 130 bis 2200C erhitzt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind außerdem nach diesem
Verfahren hergestellte Hydroxyl- und Carbonamldgruppen aufweisende Polyester.
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-J- 193^290
Als erfindungsgemäß zu verwendende Lactone . kommen allgemein Lactone der allgemeinen Formel
in Frage, in der R1 und R2 gleich oder verschieden sind und
Wasserstoff, Cj-C^-Alkylrest, Cg-C^-Cycloalkylreste, C1-C4
Alkoxyreste oder gegebenenfalls substituierte Cg-Cjg-Aryl,
wobei n+2 der Rest Wasserstoffatome, B, Wasserstoff oder/Cj-C,-Alkylrest darstellen und η eine ganze Zahl von 4 bis 6 bedeutet.
Besonders bevorzugt sind £-Caprolacton bzw. substituierte
f-Caprolactone als Ausgangsmaterial.
Geeignete substituierte £-Caprolactone sind beispielsweise die
verschiedenen Monoalkyl- £-caprolactone z.B. Monomethyl-, Monoäthyl-, Monopropyl-, Monöisopropyl- und Monobutyl-S-caprolactone,
Dialkyl- £-caprolactone, in denen die beiden Alkylgruppen an gleichen oder verschiedenen Kohlenstoffatomen, nicht aber beide
am ^-Kohlenstoffatom stehen, z.B. Dimethyl-, Diäthyl und Dibutyl-£ -caprolactone, Trialkyl- £-caprolactone in denen 3
Kohlenstoffatome am Lactonring substituiert sind, vorausgesetzt, daß das ^-Kohlenstoffatom nicht d!substituiert ist, z.B. TrI-methyl-, Triäthyl- und Tributyl- £-caprolactone5Alkoxy- £-caprolactone wie Methoxy-, Äthoxy- und butoxy-£-caprolactone und
Cycloalkyl- und Aryl- £-caprolactone mit C6-C^-Cycloalkyl- bzw.
C6-C12-Ary!resten wie Cyclohexyl- und Phenyl-caprolactone. Als
Lactone mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen im Ring seien z.B.
f-Oenantholacton und t-Caprylacton genannt.
Als erfindungsgemäß zu verwendende Lactame kommen allgemein Le A 12 370 - 3 -
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in Frage, in der H1, Rg» R, und η die oben angegebene Bedeutung
haben. Beispiele geeigneter Lactame sind z.B. die verschiedenen Monoalkyl- £ -caprolatame wie z.B. Monome thy 1-, Monoäthyl-,
Monopropyl-, Monobuty1- £-caprolactame, Dialkyl- £ -caprolactame
in denen die beiden Alkylgruppen an gleichen oder verschiedenen Kohlenstoffatomen, nicht aber beide am £-Kohlenstoffatom stehen,
wie z.B. Dimethyl-, Diäthyl-, Dibutyl- £-caprolactarne, Irialkyl-
£-caprolactaae, in denen 3 Kohlenstoff atome am Lactam substituiert sind, vorausgesetzt, daß das ^-Kohlenstoffatom nicht
disubstituiert ist; z.B. Trimethyl-, Triäthyl- und Tributyl-
£-caprolacta», Alkoxy-£-caprolactarne wie Methoxy-, Äthoxy-
und But oxy- £ -caprolactam und Cycloalkyl- und Aryl- £ -eaprolactame mit Cg-C g-Cycloalkyl- bzw. Cg-C^-Arylresten wie Cyclohexyl- und Fhenyl-caprolactam. Als Lactame mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen im Ring seien z.B. £ -Oenantholactam und «g-Caprylactam genannt.
Als bei dem erfindungsgemäBen Verfahren mitzuverwendende Startermoleküle kommen Polyole, Diamine oder Aminoalkohole wie z.B.
Äthylenglykol, Glyzerin, Ethylendiamin, Aminoäthanol sowie Hydrazin der allgemeinen Formel
R-HÄ-HH-R1
in Frage. In dieser Formel sind R und R* gleich oder verschieden
und bedeuten Wasserstoffatome, Cj-Cx-Alkylreste, C^-Cj-Hydroxy1-alkylreete, Allylreste Canoäthylreete, gegebenenfalls eubati-
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tuierte Cg-C^-Arylreste oder heterocyclische Reste.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Lactammenge beträgt 10-30 Gew.-^, vorzugsweise 20 Gew.-# der angewendeten
Iactonmenge.
Da theoretisch ein Molekül eines der genannten Starter als Initiatoren zur Polymerisation einer unbegrenzten Zahl von
Lacton und Lactammolekülen ausreicht, kann die Menge Initiator
in Bezug auf die Lacton-/Lactammenge sehr gering sein. Durch
das Verhältnis Initiator zu Lacton-ZLactammenge läßt sich
andererseits das gewünschte Molekulargewicht des Polyesters vorgeben. Im allgemeinen kommen 0,5 -5Gew.-#, vorzugsweise
1 bis 3 Gew.-# bezogen auf das Reaktionsgemisch an Initiatoren zum Einsatz.
Das erf indungsgemSee Verfabrenwird bei Temperaturen zwischen 50
und 3000C, vorzugsweise zwischen 130 und 2200C, durchgeführt.
Das Fortschreiten der Polymerisation kann durch Bestimmung der OH-Zahl oder durch Bestimmung des Brechungsindez verfolgt werden.
/umsetzung kann als vollständig angesehen werden, sobald der Brechungsindex konstant bleibt. Zur Herstellung eines hellfarbigen
Polyesters erfolgt die Reaktion vorzugsweise in Abwesenheit von Sauerstoff. Dies wird z.B. durch Arbeiten bei einem
- geringen Unterdruck oder durch Überleiten eines inerten Grases,
wie Stickstoff über die Reaktionsmischung erreicht. Nach Beendigung
der Polymerisation können gegebenenfalls vorhandene, nicht umgesetzte Monomere durch verminderten Druck, z.B. von
1 - 5 mm Hg und Temperatureinwirkung, z.B. von 120 - 2200C,
entfernt werden.
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Die erfindungsgemäßen Polyester haben Üblicherwelse ein Molekulargewicht
zwischen 300 und 20 000, vorzugsweise zwischen 500 und 12000, Hydroxylzahlen zwischen 50 und 350, Säurezahlen
bis zu 10, vorzugsweise jedoch unter 2.
Die erfindungsgemäßen Polyester stellen beispielsweise Weichmacher
und Stabilisatoren für Polyvinylchlorid dar.
Ein Lacton-Lactamgemisch wird mit dem Initiator bei Raumtemperatur
unter Rühren vermischt und unter Überleiten von Stickstoff auf die angegebene Reaktionstemperatur gebracht. Hach Beendigung
der Reaktion werden gegebenenfalls noch vorhandene, nicht umgesetzte Monomere durch verminderten Druck, z.B. von
1 - 5 mm Hg und Temperatureinwirkung, z.B. von 120 - 2200C
entfernt. ^
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Belsgiel 1 | 31,01 kg £ -Caprolacton |
Lacton: | 7,75 kg £ -Caprolactam |
Lactam: | 1,24 kg Äthylenglykol |
Initiator: | 20 Stunden |
Reaktionedauer: | 22O0C |
Reaktionßtemperatur: | |
Eigenschaften des Polyesters: | 56 |
Hydroxylzahl: | 2,3 |
Säurezahl: | 40 - 1°C |
Erwe ichungspunkt: | |
Beisgiel 2 | 31,264 kg ^-Caprolacton |
Lacton: | 7,816 kg E-Caprolactao |
Lactam: | 0,92 kg Hethy!hydrazin |
Initiator: | 20 Stunden |
Reaktionedauer: | 2200C |
Reaktionstemperatur: | |
Eigenschaften dee Polyesters: | 60,9 |
Hydroxylzahl: | 6,2 |
Säurezahl: | 39 - 400C |
Erweichungspunkt: | |
Beispiel j$ | 2361 g £-Caprolacton |
Lacton: | 590 g C-Caprolactan |
Lactam: | 48 g Hydrazin |
Initiator: | 12 Stunden |
Reaktionadauer: | - 7 - |
Le A 12 370 | |
0 0 9883/2060
Eigenschaften des Polyesters:
Hydroxylzahl:
Säurezahl:
Erweichungspunkt:
220° | C |
71, | 4 |
9, | 6 |
40 | - 20C |
LtA12 370 - β -
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Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxyl- und Carbonamidgruppen
aufweisenden Polyestern, dadurch gekennzeichnet, daß man Lactone der allgemeinen Formel
-C=O
in der
R1 und R2 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff,
C-j-C.-Alkylreste, Cg-C1g-Cycloalkylreste,
CpC.-Alkoxyreste oder gegebenenfalls substituierte
Cg-C^-Arylreste, wobei n+2 der Reste Wasserstoffatome darstellen,
R5 Wasserstoff oder einen C-j-C^-Alkvlrest darstellt
und
η eine ganze Zahl von 4 bis 6 bedeutet,
und Lactame der allgemeinen Formel
-C=O
in der R1 bis R, die oben angegebene Bedeutung haben in Gegenwart niedermolekularer, mindestens zwei aktive Wasserst off atome aufweisender Startermoleküle auf Temperaturen von
50 bis 3000C; vorzugswei.se 130 - 2200C erhitzt.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lacton f-Caprolacton verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Lactam . ζ -Caprolactam verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als Startermolekül Hydrazin oder ein Hydrazinderivat der allgemeinen Formel
R-HN-NH-R1
in der R und R1 gleich oder verschieden sind und Wasserst of fatome, Cj-Ci-Alkylreste, Cj-C.-Hydroxylalkylreste, Allylreste, Cyanoäthylreste, gegebenenfalls substituierte Cg-C^'
Arylreste oder heterocyclische Reste bedeuten.
5. Gemäß Verfahren 1 bis 4 hergestellte Hydroxyl- und Carbonamidgruppen aufweisende Polyester.
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009883/2060
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