DE2127412A1 - Process for the production of thermally stable polyvinyl chloride - Google Patents
Process for the production of thermally stable polyvinyl chlorideInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von thermisch "beständigem PolyvinylchloridProcess for the production of thermally "stable polyvinyl chloride"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von thermisch beständigem Polyvinylchlord, bei welchem als Katalysator terte-Butyllithium von hoher Reinheit verwendet wird.The invention relates to a process for the production of thermally stable polyvinyl chloride, in which tert e -butyllithium of high purity is used as the catalyst.
In der tschechoslowakischen Patentschrift Nr.: .···· (PV 440-70) wurde- die Polymerisation und Herstellung thermisch beständigen Polyvinylchlorids beschrieben, bei welcher als Katalysator ein Lithiumkomplex verwendet wird, der durch Reaktion von Alkyllithium mit einer organischen Verbindung von Metallen der IV. Gruppe oder mit einem Alko-In the Czechoslovak patent no .:. ···· (PV 440-70) the polymerization and production of thermally stable polyvinyl chloride was described in which a lithium complex is used as a catalyst, which is produced by the reaction of alkyllithium with an organic compound of metals of group IV or with an alcohol
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holat eines Metalls der I. - III. Gruppe des periodischen Systems der Elemente, ihrer selbst oder mit Substanzen vom Elektrondonortyp, entsteht, wobei die Polymerisation bei Temperaturen - 20 bis + 30° C durchgeführt wird.holat of a metal of the I. - III. Group of periodic System of elements, by themselves or with substances of the electron donor type, arises, with the polymerization is carried out at temperatures of - 20 to + 30 ° C.
Es wurde festgestellt, daß auch alleiniges terto-Butyllithium, das bisher als solches noch nicht zur Polymerisation von Vinylchlorid eingesetzt wurde, bei Polymeri- w sationen im Lösungsmittel oder ohne Lösungsmittel mit Vorteil zu solchen Polymeren führt, die ein hohes Molekulargewicht und eine enge Verteilung der Molekulargewichte aufweisen. Obwohl sich die in diesen Produkten vertretenen Anteile der isotaktischen und syndiotaktischen Strukturen nur unbedeutend von durch Radikalpolymerisation hergestellten Polymeren unterscheiden, weisen diese Produkte eine erhöhte thermische Stabilität auf. Diese Stabilität der Polymere macht gemeinsam mit der Linearität ihrer Ketten und dem hohen Polymerisationsgrad die erfindungsgemäßen Polymere besonders zur Herstellung von thermisch beanspruchten Gegenständen geeignet, z„ B. für die Isolierung von elektrischen Leitern oder zur Herstellung von Fäden, die wegen ihrer thermischen Stabilität in der technischen Praxis eingesetzt werden können.It has been found that even the sole tert o-butyllithium, which has not yet been used as such for the polymerization of vinyl chloride, at polymerisation w organizations in the solvent or without a solvent advantageously leads to such polymers having a high molecular weight and a narrow distribution of molecular weights. Although the proportions of isotactic and syndiotactic structures represented in these products differ only insignificantly from polymers produced by radical polymerization, these products have increased thermal stability. This stability of the polymers, together with the linearity of their chains and the high degree of polymerisation, make the polymers according to the invention particularly suitable for the production of thermally stressed objects, for example for the insulation of electrical conductors or for the production of threads which, because of their thermal stability, in the technical practice can be used.
Das in Vorschlag gebrachte Verfahren zur Herstellung thermisch beständigen Polyvinylchlorids besteht darin, daß die Polymerisation im Temperaturbereich von -20 bisThe proposed method for producing thermally stable polyvinyl chloride is to that the polymerization in the temperature range from -20 to
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+ 3O0C, mit Vorteil im Bereich von 0 bis +2O0C und bei Drücken im Bereich von 1 bis 4 at durchgeführt wird, wobei als Katalysator tert.-Butyllithium mit einem+ 3O 0 C, is carried out advantageously in the range from 0 to + 2O 0 C and at pressures in the range from 1 to 4 at, with tert-butyllithium as a catalyst
—1 maximalen Gehalt an Verunreinigungen von 1 . 10 Gew,#,—1 maximum content of impurities of 1. 10 wt, #,
mit Vorteil von 1 . 10 Gew.$, verwendet wird. Die Regelung des Molekulargewichtes des anfallenden Polyvinylchlorids kann vorteilhaft durch Veränderung der Katalysatorkonzentration im Bezug zum Vinylchlorid (im Verhältnis von 1 . 10"4 bis 1. 10~2, mit Vorteil von ^with advantage of 1. 10 wt. $, Is used. The regulation of the molecular weight of the obtained polyvinyl chloride can advantageously by varying the concentration of catalyst in relation to the vinyl chloride (in a ratio of 1. 10, "4 to 1. 10 ~ 2, advantageously of ^
1 β 10 J bis 3 · 10 , oder durch die Konzentration des Monomers im Lösungsmittel oder durch Veränderung der Temperatur erzielt werden. Um die Konzentration des Katalysators konstant und niedrig zu halten, wird der Katalysator -sukzessive in Teildosen zugesetzt, wobei die Konzentration des Katalysators mit Vorteil auf das Verhältnis tert.-Butyllithium : Vinylchlorid 2 . 10"4 1 β 10 J to 3 · 10, or by the concentration of the monomer in the solvent or by changing the temperature. In order to keep the concentration of the catalyst constant and low, the catalyst is added successively in partial doses, the concentration of the catalyst advantageously being based on the ratio of tert-butyllithium: vinyl chloride 2. 10 " 4
bis.i.4 · 10 eingestellt wird.to.i.410 is set.
Der Vorteil der katalytischen Polymerisation unter Anwen- " dung hochreinen tert.-Butyllithium als Katalysator besteht darin, daß die Polymerisation wesentlich rascher verläuft, als bei dem Einsatz von Radikalinitiatoren bei der Emulsions-, Suspensions-, Block- oder Lösungspolymerisation, bzw, bei der Photopolymerisation· Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit der Polymerisation sflhr wirkungsvoll durch Veränderungen der Katalysatorkonzen-The advantage of catalytic polymerization using " Use of high-purity tert-butyllithium as a catalyst in that the polymerization proceeds much faster than when using free radical initiators emulsion, suspension, block or solution polymerization, or in the case of photopolymerization · Above In addition, the rate of polymerization can be very effectively controlled by changing the catalyst concentration.
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tration, gegebenenfalls der Monomerkonzentration und im gewissen Ausmaß auch durch Veränderungen der Temperatur reguliert werden« Dies© Polymerisationsverfahren ermöglicht es, jeden beliebigen verlangten Polymerisationsgrad im Intervall von -50 - 2500 bei wesentlich höherer thermischer Stabilität zu erreichen, als dies bei den bisher üblichen Polymerisationsverfahren möglich war, was sich vor allem bei Polymeren mit hohem Molekulargewicht deutlich macht· Bei Temperaturen um + 20° C ergeben sich bei diesem Verfahren nur minimale Ansprüche hinsichtlich der Ableitung der Polymerisationswärmeo tration, possibly the monomer concentration and to a certain extent also be regulated by changes in temperature was, which is particularly evident in the case of polymers with a high molecular weight.At temperatures around + 20 ° C, this process only requires minimal requirements with regard to the dissipation of the heat of polymerization or the like
Außerdem können bei diesem Verfahren auch beträchtlich vorteilhaftere, d. h« engere Verteilungen der Molekulargewichte als bei den üblichen Radikalpolymerisationen erzielt werden· Das Polymer ist praktisch völlig linear, mit nur minimaler Verzweigung und besitzt demzufolge hervorragende physikalisch-mechanische Eigenschaften. Der Umstand, daß es praktisch keine defekten Stellen enthält, bedingt seine erhöhte Stabilität gegenüber Wärme- und Lichteinwirkung, als auch gegenüber anderen schädlichen Einflüssen· Es kann somit mit Vorteil für alle Zwecke eingesetzt werden, für welche bisher durch Radikalpolymerisation hergestellte Polymere verwendet wurden·In addition, considerably more advantageous, i. h «narrower distributions of the molecular weights than can be achieved with the usual radical polymerizations The polymer is practically completely linear, with only minimal branching and therefore has excellent physical-mechanical properties. Of the The fact that it contains practically no defective areas causes its increased stability to heat and Exposure to light, as well as against other harmful influences · It can thus be used with advantage for all purposes can be used for which polymers produced by radical polymerisation were previously used
Die erfindungsgemäße Polymerisation kann in geläufigenThe polymerization according to the invention can be carried out in common
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Apparatetypen mit nur minimalen Anpassungen durchgeführt werden, da sie keine kostspielige Kühlung erfordert.Apparatus types carried out with only minimal adjustments because it does not require expensive cooling.
Im weiteren wird die Erfindung näher an einigen Aüsführungsbeispielen erläutert, die die Erfindung lediglich illustrieren, sie keineswegs aber auf diese begrenzen.The invention is further illustrated by some exemplary embodiments explained, which only illustrate the invention, but in no way limit it to this.
Ein Polymerisationsreaktor mit oder ohne Rührwerk, aus welchem die Luft beseitigt und durch Inertgas ersetzt wurde, wird mit 28,7 g rektifizierten Vinylchlorids beschickt; nach Temperierung wird eine Kohlenwasserstoff-Lösung des Katalysators (tertc-Butyllithium) im Verhält-A polymerization reactor, with or without a stirrer, from which the air has been removed and replaced with inert gas, is charged with 28.7 g of rectified vinyl chloride; after tempering, a hydrocarbon solution of the catalyst (tert c -butyllithium) in the ratio
-5-5
nis tert.-Butyllithium ι Vinylchlorid von 3,3 · 10 zugegeben. Nach 2-stündiger Polymerisation wird die Reak iäon durch Zugabe von Wasser beendet« Das ausgeschiedene Polymer wird mit V/asser und Methanol durchwaschen und getrocknet. Man gewinnt 4,965 g, d. h· 17,3 #, Polyvinylchlorid. Das aus der empirischen Formel nach Danus berechnete Molekulargewicht beläuft sich auf Mn = 62 400. Im Vergleich mit einem Suspensions-Polyvinylchlorid mit einem K-Wert von 85 beträgt die thermische Stabilität des hergestellten Produkts 30 Minuten bei 180° C ohne Zugabe eines Stabilisators; der Abbau eines handelsüblichen Produkts beginnt schon nach 20 Minuten.nis tert-butyllithium ι vinyl chloride of 3.3 · 10 was added. After 2 hours of polymerization, the reaction is terminated by adding water. The precipitated polymer is washed through with water and methanol and dried. 4.965 g are obtained, i.e. h x 17.3 #, polyvinyl chloride. The molecular weight calculated from the empirical formula according to Danus amounts to Mn = 62,400. In comparison with a suspension polyvinyl chloride with a K value of 85, the thermal stability of the product produced is 30 minutes at 180 ° C. without the addition of a stabilizer; a commercial product starts to break down after just 20 minutes.
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Verfahren wie im Beispiel 1«, Einsatz: 28, 2 g rektifizierten Vinylchlorids; t = 12° C, L =2 Stunden, tert, -Butyllithium : Vinylchlorid = 1,67 . 10"5 . Ausbeute an Polymer 3,19g, d. h. 10,3 Gew. $ £g] = 1,114 , d. he Mn = 58 00OoProcedure as in Example 1, insert: 28.2 g of rectified vinyl chloride; t = 12 ° C, L = 2 hours, tert-butyllithium: vinyl chloride = 1.67. 10 '5. Polymer yield 3.19 g, ie 10.3 wt. $ £ g] = 1.114, d. H e Mn = 58 00Oo
Verfahren wie im Beispiel 10 Einsatz : 31, 6g Vinylchlorid, t = 5° C, L = 2 Stunden, terte-Butyllithium : Vinylchlorid = 1,67 · 10~5. Ausbeute = 4,124 g Polyvinyl chlorid, d. h. 13,05 f°. L^= 1»516 ♦ d· h· lkl = 71 A method as in Example 1 using 0: 31, 6g vinyl chloride, t = 5 ° C, L = 2 hours, tert-butyllithium e: Vinyl chloride = 1.67 x 10 ~. 5 Yield = 4.124 g of polyvinyl chloride, ie 13.05 °. L ^ = 1 » 516 ♦ d · h · lkl = 71
Verfahren wie im Beispiel 1. Einsatz: 8 g Vinylchlorid, 30 ml Heptan, t = 20° 0,77= 4 Stunden, tert.-Butylli-Procedure as in example 1. Use: 8 g vinyl chloride, 30 ml heptane, t = 20 ° 0.77 = 4 hours, tert-butyl li
-2
thium : Vinylchlorid = 1 « 10 . Ausbeute an Polymer 2,522 g, d. h. 31,2 ^CgI = 0,4 , d. h. Mn = 15 270.-2
thium: vinyl chloride = 1 «10. Yield of polymer 2.522 g, ie 31.2 ^ CgI = 0.4, ie Mn = 15,270.
Verfahren wie im Beispiel 1. Einsatz: 4,6 g Vinylchlorid, 27,9 g Heptan, t = 20° C , TT = 2,25 Stunden, tert,-Procedure as in example 1. Use: 4.6 g vinyl chloride, 27.9 g heptane, t = 20 ° C, TT = 2.25 hours, tert, -
2 Butyllithium : Vinylchlorid = 3,33 . 10 . Ausbeute an2 butyllithium: vinyl chloride = 3.33. 10. Yield to
Polymer 0,833 g Polyvinylchlorids, d. h. 17 # \jr£} = 0,1275, d. h. Mn = 3500.Polymer 0.833 g of polyvinyl chloride, ie 17 #  \ jr £} = 0.1275, ie Mn = 3500.
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Verfahren wie im Beispiel 1« Einsatz: 32, 2 g Vinylchlorid. Bei 20° C wurde der Katalysator in drei aufeinanderfolgenden Anteilen dosiert (Intervall zwischen zwei Zugaben 8 Stunden). T =24 Stunden, tert.-Butylli-Procedure as in example 1 "insert: 32.2 g vinyl chloride. At 20 ° C, the catalyst was dosed in three successive portions (interval between two Additions 8 hours). T = 24 hours, tert-butyl li-
thium : Vinylchlorid = 1,1 · 10"5. Ausbeute 8,74 #, d.h.thium: vinyl chloride = 1.1 x 10 " 5. Yield 8.74 # ie
2,64 g Polyvinylchlorids.fyl = 2,128, d. h. Mn = 134 000,2.64 grams of polyvinyl chloride. fyl = 2.128, ie Mn = 134 000
10 9851 /16-50 10 9851 / 16-50
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