DE2127595A1 - Hartwigs- und Polymerisationsverfahren unter Anwendung von beta-substituierten Diperoxyketalen - Google Patents
Hartwigs- und Polymerisationsverfahren unter Anwendung von beta-substituierten DiperoxyketalenInfo
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Description
Patentanwälte
Df. Ing. Walter Abitz
Df. Ing. Walter Abitz
Dr. Hans-A. Brauns
8München86fPlwMnweratr.28
5. Juni 1971 Case 43208
PEENWALüö ΟΟΒΡΟΒΑΪΙΟΜ"
Three Parkway, Philadelphia, Pennsylvania 191o2, V.St,A.
! Härtungs- und Polymerisationsverfahren unter j Anwendung von ß-substituierten Diperoxyketalen
Verbesserungen "bei der Polymerisation von äthylenisch ungesättigten
Monomeren, der Härtung ungesättigter Polyesterharzmassen und der Härtung (vorzugsweise Härtung und Verschäumung)
von Elastomerenmassen werden durch Anwendung bestimmter ß-substituierter Diperoxyketale der Formel:
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R9 R,- 0OR.
R-C-C-C-R
·> I I I
R. Rc 00R.
wie beispielsweise 2,2-Di-(tert.-butyloxy)-4-methylpentan und 4,4-Di-(tert.-butylperoxy)-heptan, erzielt.
Die Erfindung betrifft verbesserte Verfahren zur Polymerisation
von äthylenisch ungesättigten Monomeren, Härtung ungesättigter Polyesterharze und Härtung elastoraerer Massen
unter Anwendung bestimmter ß-substutuierter Diperoxyketale
als Katalysatoren.
Die Peroxyketale als eine Klasse von Peroxyden besitzen eine Halbwertszeit von etwa 10 Stunden bei 90 bis 120 0C. Mit derartigen
Eigenschaften wurde deren Verwendung zum Härten ungesättigter Polyesterharze, zur Polymerisation von Äthylen und
anderen Vinylmonomeren und zur Vernetzung (oder Härtung) natürlicher
und synthetischer Kautschukarten und Äthylenhomo- und -copolymeren beschrieben. Sie fanden auch Verwendung als
Zusätze in Diesebrennstoff und als Erzeuger freier Radikale
bei Synthesen organischer Verbindungen.
Da die Peroxyketale normalerweise aus billigen Ketonen und billigenJHydroperoxyden hergestellt werden (gewöhnlich
tert.-Butylhydroperoxyd), sind sie potentielle billige
Quellen für freie Radikale. Zur Zeit auf dem Markt sind drei derartig abgeleitete Diperoxyketale, d.h. 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)
-butan, 1,1 -Di-(tert.-Butylperoxy)-3,3,5~trimethylcyclohexan
und n-Butyl-4,4-di-(tert.-butylperoxy)-valerat. Die dritte dieser Verbindungen besitzt eine viel
längere Halbwertszeit und ist daher hinsichtlich der Verwendung zur Härtung ungesättigter Polyesterharze und zur
Initiierung von Vinylpolymerisationen stärker begrenzt.
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In der USA-Patentschrift 2 455 569 wird ein weiter Bereich
von Diperoxyketalen und Diperoxyacetalen beschrieben. Obgleich keine Beispiele gegeben werden, wird ausgeführt,
daß aufgrund der diesen peroxydischen Verbindungen eigenen Eigenschaften diese als Dieselbrennstoffzusätze, Polymerisationsinitiatoren,
Härtungsinittel für Polyesterharze und dergleichen geeignet sein könnten. Jedoch wurden keine Versuche
in der Patentschrift unternommen, zu differenzieren, welche Verbindungen für eine gegebene Anwendung besser geeignet
sein könnten und dergleichen.
In verschiedenen nachfolgenden Patentschriften wurde beschrieben, daß spezifische Typen von Diperoxyketalen bei
bestimmten Anwendungen besser geeignet sind. Beispielsweise
wird in der USA-Patentschrift 2 650 913 die Verwendung von 2,2-Di-(tert.-buty3percöC7)butan als ein Katalysator für
die Äthylenpolymerisation beschrieben, in den USA-Patentschriften 2 656 334 und 2 692 260 werden Vinylpolymerisationen
unter Verwendung von Katalysatorkombinationen, wie beispielsweise Dibenzoylperoxyd und 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-butan
beschrieben, in der niederländischen Patentanmeldung 6 403 775 wird eine Hochdruckäthylenpolymerisation
unter Verwendung verschiedener Di-(tert.-butylperoxy)- : ketale, die sich von Cyclohexanon und substituierten Cyclohexanonen
ableiten,beschrieben, in der USA-Patentschrift ;
2 693 311 wird die Härtung ungesättigter Polyesterharze, wie beispielsweise Diallylphthalat/Polyäthylenglykolfumarat
unter Verwendung von 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)~butan als Härtungsmittel (oder Katalysator) beschrieben; die deutsche
Patentschrift 945 187 beschreibt die Verwendung von 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-butan
und l,l-Di-(tert.-butylperoxy)- ; 3j3,5-trimethylcyclohexan als Katalysatoren für ein Kaut- ■
schukvulkanisationsverfahren. JÜinliohe Veröffentlichungen
ergeben sich auch aus den USA-Patentschriften 3 344 125 ; und 3 296 184. I
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Die Erfindung betrifft verbesserte Verfahren zur:
(A) Polymerisation äthylenisch ungesättigter Monomerer, die bei geeigneten Temperaturen und Drucken auf initiierende
Mengen von Erzeugern freier Radikale als Polymerisationsinitiatoren ansprechen;
(B) Härtung ungesättigter Polyesterharzmassen durch Erhitzen in Gegenwart initiierender Mengen frei^_^radikalischer
Polymerisationsinitiatoren und
(θ) Herstellung geschäumter gehärteter Elastomerer durch
Erhitzen einer Masse, die Elastomeres, Treibmittel und freie Radikale erzeugendes Härtungsmittel in Abwesenheit
oder Gegenwart von Füllstoffen und Zusätzen enthält, wobei die Verfahren dadurch gekennzeichnet sind, daß als Initiator
oder Härtungsmittel ein ß-substituiertes Diperoxyketal
der folgenden Formel verwendet wird:
R9 R^ 00R1
R-C-O-C-R
2 J J }
R4 R5 00R1
worin !
R einen niederen Alkylrest bedeutet oder der folgenden Formel äquivalent ist:
E6 R2
C-O-R, t ι ■>
R5 R4
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einen tert.-Alkyl- oder tert.-Cycloalkylrest mit
4 Ms 7 Kohlenstoffatomen, einen tert.-Aralkylrest
mit 9 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet oder beide Reste R zusammen einen Alkylendirest mit 6 bis 12
Kohlenstoffatomen mit einem tertiären Kohlenstoffatom an jedem Ende;
EU Wasserstoff oder niedere Alkyl-, Cycloalkyl-,
niedere Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Phenoxy- oder substi- ; tuierte Phenoxy-, Aralkoxy-, Acyloxy- und/oder Aroyl- ;
oxyreste, die gleich oder verschieden sein können, mit j der Ausnahme, daß nur einer der Reste R2 und R, Wasserstoff
sein kann;
R. Wasserstoff, wenn R ein von einem Methylrest abweichender
Rest ist, oder einen niederen Alkyl-, Cycloalkyl-, niederen Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Phenoxy- oder substituierten Phenoxy-, Aralkoxy-, Acyloxy- oder Aroyloxyrest
und
R1- und R-., die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff
und/oder niedere Alkylreste bedeuten.
Pur die oben definierten Gruppen R enthalten die niederen
! Alkyl- und Alkoxyreste normalerweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome; die Cycloalkyl- und Cycloalkoxyreste 3 bis 7 Kohlenstoff
atome j der Aralkoxyrest 7 bis 16 Kohlenstoffatome 5 der
: Acyloxyrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome und der Aroyloxyrest
• 6 bis 12 Kohlenstoffatome.
' Es wurde nun gefunden, daß höhere Polymerisationsausbeuten,
raschere Härtung der ungesättigten Polyesterharzmassen und ' geschäumte gehärtete Elastomere mit überlegener Dichte und
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Endzugfestigkeitswerten erhalten werden, wenn die oben definierten ß-substituierten Diperoxyketale anstelle der Verwendung
anderer Diperoxyketale oder anderer führender handelsüblicher Peroxyde, z.B. Dibenzoylperoxyd, eingesetzt
werden.
Die oben definierten ß-substituierten Diperoxyketale können durch bekannte Methoden hergestellt werden und werden
normalerweise von ß-substituierten acyclischen Ketonen abgeleitet.
Die folgende Aufführung von Diperoxyketalen sind typische Beispiele derartiger durch die Formel
Ro IL- 0ORn χά ,6 , 1
C-G-O-R R4 R5 00R1
definierter Verbindungen, die sich zur Durchführung der Erfindung eignen: 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4-methylpentan,
2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-3,4-dimethylpentan, 2,2-Di-(tert. ■
butylperoxy)-3,3,4-trimethylpentan, 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4~cyclohexyl-4-niethylpentan,
2,2-Di-(tert.-butylperoxy)· 4-cyclohexyloxy-4-methylpentan, 2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-4-methylpentan,
2,2-Di-(a-cumylperoxy)-4~methylpentan,
3,3-Di-(tert,-butylperoxy)~5-methylheptan, 3,3-(tert.-Amylperoxy
)-5-methylheptan, 3,3-Di-(a-cumylperoxy)-5-methylheptan,
2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4-methoxy-4-methylpentan,
2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-4-methoxy-4-methylpentan, 2,2-Di-(a-cumylperoxy)-4-methoxy-4-methylpentan,
4>4-Di-(tert.-butylperoxy)-2,6-dimethylheptan,
4»4-Di-(tert.-amylperoxy)-2,6-dimethylheptan,
4}4-Di-(a-cumylperoxy)-2,6-dimethylheptan,
2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4,4-dimethylpentan,
- 6 209831/105 5
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2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-4,4-dimethylpentan, 2,2-Di-(occumylperoxy)-4,4-dimethylpentan,
3,3-Di-(tert.-"butylper-S oxy)-hexan, 3,3-Di-(tert.-amylperoxy)-hexan, 3,3~Di-(occumylperoxy)-hexan,
3,3-Di-(tert.-lmtylperoxy)-heptan,
j 3,3-Di-(tert.-amylperoxy)-heptan, 3,3-Di-(a-cumylperoxy)-heptan,
4,4-Di-(tert.-"butylperoxy)-heptan, 4,4-Di-(tert.-j
amylperoxy)-heptan, 4»4-Di-(α-ciimylperoxy)-heptan, 2,2-Di-
! (tert.-tutylperoxy)-4-methyl-4-phenoxypentan, 2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-4-methyl-4-phenoxypentan,
2,2-Di-(ctcumylperoxy)-4-methyl-4-phenoxypentan,
2,2-Di-(tert.-bu-
-^.peroxy) -4-acetoxy-"4-methylpentan, 2,2-Di- (tert. -amylperoxy)
-4-acetoxy-4-methylpentan, 2,2-Di-(a-cumylperoxy)-4-acetoxy-4-methylpentan,
2,2-Di-(tert.-"butylperoxy)-A-■benzoyloxy-4-methylpentan,
2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-4-■benzoyloxy-4-methylpentan,
2,2-Di-(a-cu.mylperoxy)-4-benzoyloxy-4-methylpentan,
4,4-Di-(tert.-butylperoxy)-2,6-dimethoxy-2,6-dimethylheptan,
4,4-Di-(tert.-amylperoxy)-2,6-dimethoxy-2,6-dimethylheptan,
3-Isot>utyl-3 »6,6,9,9-pentamethyl-1,2,4,5-tetraoxacyclononan,
3-Neopentyl-3,6,6,9,9-pentamethyl-l,2,4,5-tetraoxacyclononan,
3,6,6,9,9-Pentamethyl-3-(2'-methoxy-2!-methylpropyl)-1,2,4,5-tetraoxacyclononan,
3-(2'-Methyltmtyl)-3-äthyl-
! öjö^^-tetramethyl-l^^jS-tetraoxacyclononan, 3-Butyl-
3-äthyl-6,6,9,9-tetramethyl-l,2,4,5-tetraoxacyclononan,
■ 6,6,9,9-Tetramethyl-3,3-di-n-propyl-1,2,4}5-tetraoxacyclononan,
3,3-Diisobutyl-^6,9,9-tetramethyl-l,2,4»5-tetraoxacyclononan
und 3-Iso"butyl-3,6,6,ll,ll-pentamethyl-l,2,4,5-
tetraoxacycloundecan,
Zu "bevorzugten Diperoxyketalen gehören 2,2-Di-(tert.-Μι tylperoxy)-4-methylpentan, 2,2-Di-(tert.-amylperoxy)-4-methylpentan,
2,2-Di-(tert.-t>utylperoxy)-4-methoxy-4~methylpentan,
3,3-Di-(tert.-"butylperoxy)-5-methylheptan, 3,3-Di- (tert. -trutylperoxy) -heptan, 4»4-Di- (tert. -tnityl-
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j peroxy)-2,6-dimethylheptan und 4,4-Di--(tert.-butylperoxy)-
heptan.
' Es wurde festgestellt, daß bei der durch freie Radikale
eingeleiteten Polymerisation oder Copolymerisation von
! äthylenisch ungesättigten Monomeren bei geeigneten Tempera-
■ türen (und Drucken) die vorliegenden Diperoxyketale verbes-
serte Wirksamkeiten, bezogen auf eine, kinetische Basis
! (Wirksamkeit des Initiators zur Erzeugung von Radikalen,
ι die sich zur Initiierung der Polymerisationen eignen«) so-
j wie auf das Gewicht und auf äquivalente Grundlagen ? liefern.
!
ι . ι
Zu äthylenisch ungesättigten Monomeren gehören Olefine, !
wie beispielsweise Äthylen, Propylen, Styrol, Vinyltoluol, Vinylpyridin, Divinylbenzol, a-Methylstyrol, 1,3-Butadien,
Isopren und Chloroprenj Vinylester, wie beispielsweise
Vinylacetat,. Vinylpropionat, Vin3^11aurat, Vinylbenzoat und '■
Divinylcarbonat; ungesättigte Nitrile, wie beispielsweise
Acrylnitril und Methacrylnitril5 Acrylsäure und Methacrylsäure und deren Ester und Amide, wie beispielsweise Methyl-,
A'thyl-, η-Butyl- und 2-lthylhexylacrylate und -methacrylate
und Acrylamid und Methacrylamid; Maleinsäureanhydrid; Maleinsäure und Fumarsäure und deren Ester; Vinylhalogen-
und Vinylidendihalogenverbindungen, wie beispielsweise
Vinylchlorid, Vinylfluorid, Vinylbromid, Vinylidenchlorid und Vinylidenfluorid; Perhaiogenolefine, wie beispielsweise
Tetrafluoräthylen, Hexafluorpropylen und Chlortrifluoräthylen;
Vinyläther, wie beispielsweise Methylvinyläther und η-Butylvinyläther; Acrolein und Gemische davon. Zu bevorzugten
(co) polymerisierbaren Monomeren gehören Styrol und Vinylacetat. ,
Temperaturen von etwa 20 bis 3000C und Diperoxyketalwerte
von etwa 0,01 bis 5 Gew.-^ oder mehr, bezogen auf das Mo-
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nomere, werden normalerweise bei den Polymerisationen verwendet. Übliche Lösungsmittel (beispielsweise Benzol) können
zugegebenenfalls zu dem Reaktionssystem zugegeben werden.
Obgleich, die meisten Vinylpolymerisationen bei Atmosphärendruck
durchgeführt werden, scheint in der Polyäthylen-Industrie
der Bedarf an Initiator zu bestehen, der bei Drücken bis zu 4000 Atmosphären und im Temperaturbereich von 150 bis
30O0C zur Herstellung von Polyäthylen geringer Dichte verwendet
werden kann. Dialkylperoxyde und tert.-Butylperoxybenzoat
zersetzen sich, zu langsam in Initiator-Radikale, wäh- ;
I rend Diacylperoxyde zu rasch in Initiator-Radikale zerfallen j
um brauchbar zu sein. Andererseits zersetzen sich Diperoxyke- ! tale bei etwa der angemessenen Geschwindigkeit, um in dieser !
Hinsicht zweckmäßig zu sein. Die Verwendung von 2,2-Di-(tert.~ •butylperoxy)-butan (normalerweise eine Flüssigkeit) bei ι
Hochdruckäthylenpolymerisationen ist nicht ideal, da es sich j bei den verwendeten hohen Drücken entweder in der reinen Form
oder in einer Äthylen- oder Kohlenwasserstofflösung verfestigt und nicht in bestimmten gewünschten Konzentrationen
in die Polymerisationsreaktoren gepumpt und eingemessen
! werden kann. Seine Löslichkeit bei hohen Drücken wird etwas
;: durch die "Verwendung von stärker polaren Lösungsmitteln,
wie beispielsweise Methanol, verbessert. Jedoch werden Spuren dieser Lösungsmittel in das Polymere eingeschlossen,
wodurch die Verwendbarkeit des erhaltenen Polyäthylenharzes beschränkt wird. Es besteht daher ein Bedarf an einem wirksamen
Diperoxyketal, das bei den bei den Äthylenpolymerisationen
verwendeten Drücken als Flüssigkeit verbleibt, entweder in der reinen Form oder als eine Lösung in Äthylen
oder einem Kohlenwasserstofflösungsmittel. Im folgenden wird
ein Versuch beschrieben, der die Wirkung von hohen Drücken auf die Verfestigung von reinen Peroxyden oder Lösungen der
- 9 - ι
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Peroxyde simuliert: Das Diperoxyketal wird in einem Kohlen- :
Wasserstofflösungsmittel unter Herstellung einer j
50 gew.-$igen Lösung gelöst. Die Lösung wird dann auf -300C
gekühlt und der Zustand beobachtet. Dann wird die Lösung ; auf -780C gekühlt und der Zustand wieder beobachtet. Wenn
diese Versuche auf drei Diperoxyketale der Erfindung (2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4-methylpentan, 3,3-Di-(tert.-butylperoxy)-heptan
und 3,3-Di-(tert,-butylperoxy)-5-methyl~ heptan) und einige übliche Diperoxyketale (2,2-Di-(tert.-butyl peroxy)~butan
und 1,1-Di-(tert.-butylperoxy)-cyclohexan) angewendet
werden, durchlaufen die Diperoxyketale der Erfindung die Versuche während die anderen -versagen.
Bei der Härtung ungesättigter Polyesterharzmassen durch Er- '■
hitzen auf geeignete Härtungstemperaturen in Gegenwart von freiradikalisehen Polymerisationsinitiatoren wurde festgestellt,
daß die Verwendung von Diperoxyketalen der Erfin- [
dung eine raschere Härtung ergibt (d.h. daß sie aktiver sind) als üblicherweise verwendete Diperoxyketale und per- !
oxydische Verbindungen. j
Ungesättigte Polyester, die als eine Komponente der Polyesterharzmassen
gemäß der Erfindung verwendet werden, sind beispielsweise Polyester, wie sie durch Veresterung vorzugsweise
äthylenisch ungesättigter Di- oder Polycarbonsäuren oder deren Anhydriden, z.B. Maleinsäure,.Fumarsäure, Glutakonsäure,
Itakonsäure, Mesakonsäure, Citakonsäure, Allylmalonsäure,
Allylbernsteinsäure und anderer mit gesättigten oder ungesättigten Polyalkoholen, wie beispielsweise Äthylenglykol,
Diäthylenglykol, (2,2!-Dihydroxyäthyläther), Triäthylenglykol
(Äthylenglykol-bis-2-hydroxyäthyläther), Propandiol-1,2,
Butandiol-1,3, 2,2-Dimethylpropandiol-l,3,
Buten-(2)-diol-l,4, Glycerin, Pentaerythrit, Mannit und anderen erhalten werden. Gemische dieser Säuren und/oder
- 10 2098 31/1056
43208 . · j
i Alkohole können auch verwendet werden. Die ungesättigten Di- oder Polycarbonsäuren können wenigstens teilweise durch
gesättigte Carbonsäuren, wie beispielsweise Adipinsäure, Bernsteinsäure, Sebacinsäure und andere oder durch aromatische
Dicarbonsäuren, wie beispielsweise Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure und andere und deren Anhydride, wiebeispielsweise
Phthalsäureanhydrid, ersetzt werden. Die verwendeten Säuren sowie die verwendeten Alkohole können ;
durch andere Substituenten, vorzugsweise durch Halogen, : substituiert sein. Beispiele geeigneter halogenierter Säuren
sind beispielsweise Tetrachlorphthalsäure, J 1,4,5,6,7,7-Hexachlorbicyclo-(2,2,1)-hepten-(5)-2,3-dicarbonsäure
und andere oder deren Anhydride.
Die andere Komponente der ungesättigten Polyesterharzmassen sind ungesättigte Monomere, bevorzugt äthylenisch ungesät-[
tigte Monomere, wie beispielsweise Styrol, Vinyltoluol, ! Methylmethacrylat, Diallylphthalat, Dibutylfumarat,
Acrylnitril, Triallylcyanurat, a-Methylstyrol, Divinylbenzol,
Methylacrylat, Diallylmaleat, n-Butylmethacrylat,
Äthylacrylat und andere, die mit den genannten Polyestern copolymerisierbar sind.
Eine bevorzugte Harzmasse enthält als Polyesterkomponente das Veresterungsprodukt von Propylenf.ykol (ein Polyalkohol),
Maleinsäureanhydrid (Anhydrid einer ungesättigten Dicarbonsäure) und Phthalsäureanhydrid (Anhydrid einer aromatischen
Dicarbonsäure) und als Monomerkomponente Styrol.
Temperaturen von etwa 20 bis 2000C und Diperoxyketalmengen
von etwa 0,05 bis 5 Gew.-^ oder mehl* bezogen auf härtbares
' ungesättigtes Polyesterharz, werden normalerweise verwendet.
- 11 -
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ί Andere wichtige Merkmale der erfindungsgemäßen Diperoxy-
ketale im Vergleich zu einigen üblichen Peroxyden, die
' bei der Polyesterhärtung verwendet werden, bestehen darin,
j daß sie Flüssigkeiten sind, die leichter mit den Harzen
j vermischt werden können als übliche feste Peroxyde oder
! spezielle feste Peroxydlösungen und daß sie bei Umge-
' bungstemperatüren thermisch stabil sind, somit keine ge-
I kühlte Lagerung und gekühlten Versand benötigen.
Die Diperoxyketale der Erfindung eignen sich auch zur Här- ! tung (Vernetzung oder Vulkanisation) oder zur Härtung und
j Schäumung von Elastomeren, wie beispielsweise Ithylen-Proj
pylen-Copolymere und -terpolymere, Polyäthylen, A'thylen-Vinylacetat-Copolymere,
Silikonkautschukarten, Styrol-Butadien-Kautschukarten
und dergleichen in Gegenwart oder Abwesenheit von Zusätzen und Füllstoffen, wie beispielsweise
Schwefel, Ruß, Siliziumdioxyd, Ton, Carbonate, Antioxydantien, Wärme- und Lichtstabilisatoren, Farbstoffe, Beschleuniger,
Zinkoxyd, Öle und dergleichen.
Eine besonders günstige Anwendung der erfindungsgemäßen
Diperoxyketale ist als ein Härtungsmittel bei der Herstellung geschäumter .gehärteter Elastomermassen (insbesondere
Ithylen-Propylen-Co- und Terpolymere) durch Erhitzung eines
innig dispergierten Gemisches aus Elastomerem, Treibmittel,
freie Radikale erzeugendem Härtungsmittel und gegebenenfalls Zusätzen und/oder Füllstoffen auf geeignete Temperaturen.
Der Temperaturbereich liegt gewöhnlich bei etwa 115 bis 2350C (240 bis 45O0F), vorzugsweise bei 138 bis 1900C
(280 bis 3750F). Die Diperoxyketalmenge beträgt normalerweise
etwa 0,1 bis 10,0 phr (Teile je 100 Teile Harz), bevorzugt
0,1 bis 5. Das Treibmittel wird gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,5 bis 10 phr verwendet und die Menge.an
Füllstoff kann von etwa 0 bis 120 phr variieren.
- 12 -. 209831/1055
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Jedes beliebige der bekannten chemischen Treibmittel kann
bei der Herstellung der geschäumten Gegenstände gemäß der Erfindung verwendet werden, wie beispielsweise Azo-bisformamid,
Diazoaminobenzol, !,N'-Dinitrosopentamethylentetramin,
!,N'-Dimethyl-N^'-dinitrosoterephthalamid,
p,p'-Oxy-bis-(benzolsulfonylsemicarbazid), Azo-bis~(isobutyronitril),
pjp'-Oxy-bis-Cbenzolsulfonylhydrazid,
p,p'-Diphenyl-bis-(sulfonylhydrazid), Benzolsulfonylhydrazid
und m-Benzol-bis-(sulfonylhydrazid) . Jedes beliebige der bekannten lösenden Treibmittel kann ebenfalls gemäß
der Erfindung verwendet werden, wie beispielsweise Methyl* chlorid, Methylenchlorid, Monochlortrifluormethan, Monochlordifluormethan,
1,2-Dichlortetrafluoräthan, 1,1,2-Trichloräthan,
Chloroform,. Tetrachlorkohlenstoff und niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Butan,
Pentan und Hexan. Somit kann jede beliebige Verbindung, die sich unter Erzeugung von wenigstens einem Mol Gas je
Mol Treibmittel bei einer Temperatur von 19O0C oder weni- !
ger zersetzt oder verflüchtigt, verwendet werden. Wenn ge- ■
schäumte Elastomere hergestellt werden, ist es wesentlich, j daß das Verschäumen bei der geeigneten Viskosität des Elastomeren
unmittelbar vor dem Härten erfolgt. Hachdem das Elastomere einmal gehärtet ist, wird es vernetzt und kann
nicht mehr geschäumt werden. Daher kann, wenn das Härtungsmittel sich zu rasch zersetzt, das Elastomere nicht
mehr gebildet werden.
Auch wenn das Härtungsmittel sich zu langsam zersetzt oder wenn höhere Temperaturen erforderlich sind, entweichen die
aus dem Treibmittel freigesetzten Gase aus dem Elastomeren aufgrund eines Zeitfaktors oder einer geringeren als der j
idealen Viskosität bei den angewendeten höheren Temperaturen. Das Härtungsmittel darf auch nicht zu flüchtig sein, wo es :
- 13 -
209831/1055
43208
aufgrund von Verdampfung verlorengehen kann, "bevor die Härtungstemperatur
erreicht ist. ■ ,
Die Diperoxyketale der Erfindung eignen sich in idealer Weise als Härtungsmittel wenn "bestimmte Elastomere, wie
beispielsweise die A'thylen-Propylen-Copolymeren und -Terpolymeren
verschäumt werden. Dies wird durch die Beispiele 5 und 6 erläutert. ;
Übliche Diperoxyketale haben gewisse Fachteile bei dieser ;
Anwendung. N-Butyl-4»4-di-(tert.-butylperoxy)-valerat zer- ;
setzt sich bei zu hoher Temperatur? die cyclischen Perketale,
wie beispielsweise l,l--Di-(tert.-butylperoxy)-cyclohexan und
l,l-Di-(tert.-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan zersetzen sich bei zu niedrigen Temperaturen und 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-butan
ist etwas zu flüchtig. ι
Bei der Formhärtung und Schäumung besitzen die Diperoxyketa-\
Ie der Erfindung andere Vorteile gegenüber den bei höherer '.
Temperatur wirkenden Härtungsmitteln nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise N-Butyl-4»4-di-(tert.-butylperoxy)-valerat.
Aufgrund der niedrigeren Härtungstemperatüren,
die bei den vorliegenden Produkten angewendet werden können, das heißt unterhalb von 1600C (3200S1) können die Formen unmittelbar,
nachdem die Härtung beendet ist, geöffnet werden. Wenn N-Butyl~4,4-di-(tert.-butylperoxy)-valerat verwendet
wird, muß die Form heruntergekühlt werden, bevor sie geöffnet wird. Dies ist bei der Produktion aufgrund der zusätzlichen
Zeit und der erforderlichen Kühlung, die Kostenaufwand erfordern, unerwünscht. Es ist auch wesentlich bei
der Formhärtung, daß das Härtungsmittel sich nicht vor Zersetzung des Treibmittels zersetzt und das Harz härtet.
Daher sind die oben erörterten bei niedriger Temperatur wirkenden Härtungsmittel ebenfalls für diese Anwendung sowie
bei den Schäumungs- und Härtungsanwendungen bei Atmosphären-
- 14 -
209831/1055
druck unerwünscht.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu
begrenzen.
Die ersten beiden Beispiele erläutern die Härtung ungesättigter Polyesterharze. Im folgenden sind die in den Beispielen
1 und 2 verwendeten Polyesterharzmasse und das Härtungsverfahren beschrieben:
Grundlegendes ungesättigtes Polyesterharz — Die Masse des
ungesättigten Polyesterharzes besaß folgende Zusammensetzung:
.Maleinsäureanhydrid 1,0 Mol
Phthalsäureanhydrid l,"0 Mol
Propylenglykol 2,2 Mol
Säurezahl des Alkydharzes 45 bis 50
zugegebener Inhibitor (Hydrochinon) 0,013 i°
7 Gew.-Teile des obigen Alkydharzes wurden mit 3 Gew.-Teilen
monomerem Styrol verdünnt. Das erhaltene ungesättigte Polyesterharz
besaß folgende physikalische Eigenschaften:
a) Viskosität (Brookfield Nr. 2 bei 20 Upm) 13,08 P
b) spezifisches Gewicht 1,14
Härtungsverfahren - Die Gelierungs- und Härtungseigenschäften
verschiedener Initiatoren bei verschiedenen Temperaturen wurden in dem grundlegenden ungesättigten Polyesterharz bestimmt,
wobei das Standard-SPI-Exothermverfahren ("S.P.I. Procedure for Running Exotherm Curves - Polyester Resins"
veröffentlicht in der Wiedergabe der 16. Jahreskonferenz der Reinforced Plastics Division Society of the Plastics
- 15 209831/1055
43208 TO I \l lOVO ,
Industry, Inc., Februar 1961) und ein Gelzeitmesser angewendet wurden.
Beispiel 1
SPI Exothermdaten für Diperoxyketale, Dibenzoylperoxyd und tert.-Butylperoxybenzoat bei 1000G (2120I1)
ι Unter Verwendung des Standard-SPI-Exothermverfahrens bei
1000C (2120F) wurden verschiedene Diperoxyketale als
Härtungskatalysatoren bei gleichen "aktiven Sauerstoff"- : ) Werten und gleichen Gewichtsmengen,verglichen mit :
1 Gew.-% des ungesättigten Polyesters an Dibenzoylperoxyd . (ein bekannter Industriestandard bei der Polyesterhärtung),
verwendet. Ein zweiter Standard bei einem gleichen "aktiven Sauerstoff"-Wert war tert.-Butylperoxybenzoat.
Diese Daten sind in !Tabelle I zusammengefaßt. Un- : ter Anwendung von Härtungszeiten als Kriterium für die
Aktivität zeigen die Daten, daß die Diperoxyketale der ■ Erfindung (Ir. 1 bis 7) im allgemeinen erheblich größere
Aktivität besitzen als übliche Diperoxyketale (Ir. 8 bis 12) und tert.-Butylperoxybenzoat (Nr. 13) bei gleichem Gewicht
sov/ie bei gleichen "aktiven Sauerstoff-Werten. Ferner sind bei gleichen aktiven Sauerstoffwerten einige der
Diperoxyketale der Erfindung (Nr. 2, 3, 4 undo) rascher
als Dibenzoylperoxyd (Nr. 14) und bei Mengen von 1 Gew.-$ sind praktisch sämtliche erfindungsgemäßen Diperoxyketale
(Nr. 1, 2, 3, 4, 6 und 7) rascher als Dibenzoylperoxyd (Nr. 14).
- 16 -
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!atelle I ^
10O0C (2120P) SPI-Exothermen ο
Aktiver Sauerstoffgehalt ent- -, μ
sprechend 1 jo Dibenzoylperoxyd ——£
Ur. Peroxyd Gelzeit , Här- Exothermen- Barcol- Gel- Härtungs- exotherme Barcol-
Min. tung, spitze , Härte zeit? zeit? Spitze >
Härte Min. oc (oP) Min.. En1 1 0C (0P)
: 1 2,2-3Di-(tert.- 2,2 3,3 221 (43o) 4o-45 1,3 2,1 223 (432) 4o-45
: "butylperoxy)-4-methylpentan
ο 2 2,2-Di-(tert.- 1,0 1,7 217 (422) 4o 0,6 1,2 216 (42o) 45
oa ; t)utylperoxy)-4-
OB : methoxy-4-methylpentan
-» ä 3 3,3-Di-(tert.- 1,5 2,3 219 (427) 4o 1,1 1,8 218 (426) 35
*"* t)utylperoxy)-5-
"* ' methylheptan
2,2-Di-(tert.- 0,5 1,1 21o (41o) 4o 0,3 1,1 199 (39o) 45
iDutylperoxy)-4,4-dimethylpentan
3,3-Di-(tert.- 3,0 4,1 218 (426) ' 35 2,2 3,2 221 (43o) 4o butylperoxy)-
heptan
4,4-Di-(tert.- 1,8 2,7 218 (426) 4o 1,5 2,4 218 (425) 35-4o
TDutylperoxy)-2,6-
dimethylheptan —>
>
2,2-Di-(tert.- 2,3 3,3 217,5 (424) 45 2,0 3,0 218,5 (426) 45 -J
amylperoxy)-4- , ^
methylpentan ■ *&'
!Tabelle I (Portsetzung) -f*
1000C (2120P) SPI-Exοthermen co
Aktiver Sauerstoffgehalt ent-
sprechend 1
ja
Dibenzoylperoxyd 1
ja
Peroxydgehalt
Nr. Peroxyd G-elzeit,Här- Exothermen- Barcol- Gel- Härtungs- exotherme Barcol-
Min. tung, spitze, Härte zeit, zeit, Spitze, Härte Min. 0C (0P) -Min. Min. 0C (0P)
8 2,2-3Di-(tert.- 3,5 4,9 217,5' (424) 4o 2,6 3,6 223 (432) 35
butylperoxy)-5-methylhexan
_. 9 2,2-Di-(tert.- 3,9 5,4 216,5(421) 3o-35 2,6 3,8 223(432) 3o" "
ca ' butylperoxy)-—»
|_j pentan
^1I 10 2,2-Di-(tert.- 4,7 6,5 213,5(416) 4o 3,7 4,9 223,5(433) 4o-45
° butylperoxy)- S
JJJ. butan ^
11 l,l-Di-(tert.-bu- 3,0 4,1 215,5(419) 4o 2,8 3,8 '223(432) 45
tylperoxy)-3,3,5-
trimethylcyclohexan ■
12 1,1-Di-(tert.-butyl- 5,3 7,1 213,5 (416) 35-4o 4,4 5,7 22o,5 (429) 35-4o
peroxy)-cyclohexan
13 tert.-Butylperoxy- 11,8 14,3 213 (414) 35-4o ■
n>
benzoat —*
14 Dibenzoylperoxyd 2,0 3,1 217,5 (424) 45 2,0 3,1 217,5 (424) 45
CD CJl
SPI-Exοthermenwerte für Diperoxyketale und Dibenzoylperoxyd
bei 82OC (1800F)
Wie in Beispiel 1 wurden verschiedene Diperoxyketale gegenüber
1 % Dibenzoylperoxyd (Nr. 12) in dem ungesättigten Polyestergrundharz bei gleichem aktivem Sauerstoffgehalt
und Mengen von 1 Gew.-$ unter Anwendung des Standard-SPI-
Exothermenverfahrens bei 820C (1800F) verglichen. Diese Dasind
ten sind in Tabelle II zusammengefaßt. Wiederum/die Diperoxyketale
der Erfindung (Hr. 1 bis 7) rascher als übliche Diperoxyketale (Nr. 8 bis 11). Bezogen auf eine gleiche aktive
Sauerstoffbasis waren verschiedene der Diperoxyketale der Erfindung (Nr, 2, 3, 4 und 6) rascher als Dibenzoylperoxyd,
und bei Mengen von 1 Gew.-% waren praktisch sämtliche
Diperoxyketale der Erfindung (Nr. 1, 2, 3, 4 und 6) rascher als Dibenzoylperoxyd.
Die Ergebnisse der Beispiele 1 und 2 zeigen, daß die
Diperoxyketale der Erfindung den üblichen Diperoxyketalen hinsichtlich der Härtung ungesättigter Polyesterharze eindeutig
überlegen sind. Darüber hinaus besitzen die Diperoxyketale der Erfindung Wirksamkeiten in ungesättigten Polyesterharzen,
die gleich denen von Dibenzoylperoxyd und in einigen Fällen höher als die von Dibenzoylperoxyd (seit langer
Zeit ein Standard in der Industrie) sind.
- 19 209831/10SS
ro
ο
co
co
!Tabelle II
820G (1800P) SPI-Exοthermen
JUctiver Sauerstoffgehalt ent
sprechend 1 % Dibenzoylperoxyd
ro ο οο
jo
Peroxydgehalt
Nr.
Peroxyd G-elzeit, Här- Exothermen- Barcol- Gel?- Härtungs- exotherme Barcol-Min.
tung, spitze. Härte zeit, zeit, Min. Spitze. Härte Min. 0C (0F) Min, 0C (0
2,2-Di-(tert.-Tratylperoxy)-4-methylpentan
2,2-Di-(tert.-"butylperoxy)~4-inethoxy-4-inethylpentan
3,3-Di-(tert.-"butylperoxy)-5-methylheptan
2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4,4-dimethylpentan
3>3-Di-(tert.-butylperoxy)-heptan
4,4-Di-(tert.-butylperoxy)-2,6-dimethylheptan
4,1 6,2 196 (385) 25-3o 2,7 4,2
1,4 2,5 193 (38o)
2,5 3,9 2ol (394)
1,2 2,2 2oo (392)
4,6 7,3 198 (388) 0,7 1,9
1,7 2,7
0,9 1,5
3,4 5,2
2,7 4,3 2o2 (396) 3o-35 2,1 3,3
2,2-Di~(tert.-amyl- 5,5 8,2 193,5 (381) 25 4,0 6,2
peroxy)-4-methyl-
pentan
2o4 (4oo) 40
192 (378) 30
2o3 (397) 35-40
2o6 (4o3) 45
2o5 (4ol) 35
2o7 (4o4) 35-iiO
2o3,5 (398) 40
Tabelle II (Portsetzung)
820C (1800P) SPl-Exothermen
820C (1800P) SPl-Exothermen
.Aktiver Sauerstoffgehalt ent- I
sprechend 1 Jo Dibenzoylperoxyd _ . _ , _ _ , *
^ 1 % Peroxydgehalt .
ITr. Peroxyd G-elzeit, Här- Exothermen- Bare öl- Gel- Härtungs- exotherme Bare öl- ;
Min. tung, spitze. Härte m?^' zeit,Min. Spitze. Härte j
Min. 0C (0P) 0C (0P)
8 2,2-Di-(tert.-bu- 9,2 12,9 183 (361) 35 6,0 9,1 192 (378) 35
! tylperoxy)-5-me-
£* ' thylhexan
2 9 2,2-Di-(tert.-bu- 9,6 13,9 178 (352) 30
ω tylperoxy)-pentan
^ 10 2,2-Di-(tert.-bu- 12,8 17,1 178 (352) 35
*-* ' . tlyperoxy)-butan
ο
ο
S 11 l,l-Di-(tert.-butyl-
^ peroxy)-3,3,5- 6,0 8,9 191,5 (377) 4o
trimethylcyclohexan
12 Dibenzoylperoxyd -3,2 4,7 2ol (394) 45
5,6 | 3,3 | 194 | (382) | 35 |
7,7 | 10,9 | 192 | (378) | 4o |
4,5 | 6,7 | 2oo | (392) | 4o |
3,2 | 4,7 | 2 öl | (394) | 4o |
CJl CD
43208
Wirksamkeiten von Diperoxyketalen bei der Styrolpolymerisation
unter holier Umwandlung im Vergleich, zu solchen von
tert.-Butylperoxybenzoat
Die Wirksamkeiten verschiedener Diperoxyketale als freiradikalische
Initiatoren für Styrolblockpolymerisationen bei 100 C wurden im Vergleich zu solchen von tert.-Butylperoxybenzoat,
ein gut bekanntes und wirksames Peroxyd, bestimmt. Das folgende Verfahren wurde angewendet:
Eine Reihe von Pyrex-Rohren wurde mit Styrollösungen gefüllt, die verschiedene Mengen an freie Radikale erzeugendem Initiator
enthielten, wobei einige Rohre für jeden Initiator verwendet wurden. Die Mengen an freie Radikale erzeugendem
Initiator in den Rohren wurde so eingestellt, daß die erhaltenen Auftragungen der Umwandlung gegen die Konzentration
eine 98,5 $ige Umwandlung ideal nach 8,5 Stunden bei 1000O
kreuzen. 98,5 folge Umwandlung wurde ausgewählt, da Styrolpolymerisationen
technisch praktisch zur vollständigen Umwandlung durchgeführt werden. Somit sind Initiatoren, welche
nach 9o $iger Umwandlung und vor 98,5 $iger Umwandlung
ihren Endpunkt erreichen oder eine 98,5 #ige Umwandlung nach Anwendung sehr großer Mengen Initiator herbeiführen, technisch
nicht interessant. Mach Ausspülen mit Stickstoffgas
wurden die Rohre verschlossen und in ein Bad konstanter Temperatur gebracht, das mit Thermostat auf 100°0 eingestellt
war. Nach 8,5 Stunden bei 100°0 wurden die Rohre herausgenommen und rasch auf -200C abgeschreckt, um Kachpolymerisation
zu vermeiden. Die verschlossenen Rohre wurden dann zerbrochen und das Polymere wurde in 100 ml Benzol aufgenommen.
Die erhaltene Lösung wurde in 1000 ml Methanol gegossen, um das Polystyrol auszufällen und das Polymere wurde abfiltriert
und in einem Ofen bei 50 bis 550C getrocknet. Die Umwandlung
- 22 -
209831/1055
von Styrol in Polymeres wurde dann "bestimmt und in Diagrammen
die Initiatorkonzentration gegen die Umwandlung aufgetragen. Die zur Erzielung einer 98,5 $igen Umwandlung (oder in der
Gegend) erforderliche Initiatorkonzentration .wurde unter gleichen
Bedingungen mit derjenigen von tert.-Butylperoxybenzoat verglichen. Gleichung (l) wurde zur Bestimmung der Wirksamkeitsdaten
angewendet:
= Rp1 2ZRP2 2 χ Kd2ZKd1 χ [I]2Z[I]1 (D
ist die Wirksamkeit des untersuchten Initiators verglichen mit der von tert.-Butylperoxybenzoat (P2), Rp1 und R
sind die Polymerisationsgeschwindigkeiten des Initiators bzw. von tert.-Butylperoxybenzoat, Kd-, und Kd2 sind Zersetzungsgeschwindigkeitskonstanten
für den Initiator bzw. tert.-Butylperoxybenzoat und [I]-, und [I]2 sind die Konzentrationen des
Initiators bzw. von tert.-Butylperoxybenzoat, die zur Erreichung einer 98,5 %igen Umwandlung nach 8,5 Stunden bei 1000C
erforderlich sind. Unter diesen Bedingungen ist:
Rp1 2ZRp2 2 = 1
21 ist auch durch die Halbwertszeiten von tert.-Butylperbenzoat
bzw. des Initiators bekannt. Somit können die Werte P1ZP2 für jeden Diperoxyketal-Initiator berechnet werden.
Diese Daten sind in Tabelle III aufgeführt. Perner sind in Tabelle III die Wt1ZWt2-und eq1Zeq.2-Werte aufgeführt, welche
Verhältnisse der Gewichte bzw. Äquivalente von Initiator zu tert.-Butylperoxybenzoat bei 98,5 $iger Umwandlung nach
,8,5 Stunden wiedergeben.
Das Verhältnis ^1ZP2 stellt die Wirksamkeit des Verbrauchs
von Radikalen aus dem untersuchten Initiator für die Polymerisation von Vinylmonomeren (Styrol) im Vergleich zu der
- 23 209831/105$
von tert.-Butylperoxybenzoat dar. Wenn die Radikale des
Initiators ebenso verbraucht wurden wie die von tert.-Butylperoxybenzoat
wäre der Wert I^/iV, gleich. 1,0. Obgleich die
E-,/Fp-Werte der erfindungsgemäßen Diperoxyketale (Hr. 1 und 2)
etwas geringer als 1,0 sind, liegen sie beträchtlich höher als solche der bekannten Diperoxyketale (ITr, 4» 5, 6 und 7)
und die eines Diperoxyketals (ITr. 3) aus einem abweichend
substituierten Keton. Andere Diperoxyketale der Erfindung, wie beispielsweise Ur. 8 und 9, besitzen S^/Fg-Werte größer
als 1,0. Im Falle der wt-^/wtg- und eq1/eq2~Werte gilt je niedriger
diese Verhältnisse als 1,0 liegen, um so wirksamer und attraktiver ist der Initiator. Wenn diese Werte weniger
als 1,0 betragen, ist der Initiator wirksamer, bezogen auf eine Gewichts- und/oder Äquivalentbasis, als tert,-Butylperoxybenzoat.
Die Diperoxyketale der Erfindung (Nr, 1, 2, 8 und 9) besitzen geringere wt-,/wtp- und eq1/eq2~Werte als
ein Diperoxyketal aus einem γ-substituierten Keton (Fr. 3) ;
und die bekannten Diperoxyketale (Kr. 4, 5, 6 und 7) [selbst obgleich l,l-Di-(tert.-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan
(Hr, 5) und l,l,Di-(tert.-butylperoxy)-cyclohexan (Fr. β) ι
erheblich niedrigere Halbwertszeiten als die Diperoxyketale der Erfindung besitzen (geringe Halbwertszeiten von Initiatoren
setzen die wt-j/wtp- und eq-, /eq^-Werte herab)]. Die Diperoxyketale
der Erfindung (Fr. 1, 2, 8 und 9) sind sehr viel wirfeamer als tert.-Butylperoxybenzoat bei 1000C während
8,5 Stunden in Styrol, bezogen auf G-ewichts- und Iquivalentsbasis.
Somit sind die Diperoxyketale der Erfindung bei der Polymerisation
von Vinylmonomeren, wie beispielsweise Styrol, wirksamer als die bekannten Diperoxyketale und Diperoxyketale
aus unsubstituierten acyclischen Ketonen, abweichend substituierten acyclischen Ketonen und substituierten und unsubstituierten
cyclischen Ketonen. !
- 24 -
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Iatelle III ^ ;
Wirksamkeiten von Diperoxyketalen bei der Styrolpolymerisation n>
;
bei IQO0O im Vergleich, zu tert.-3utylperoxybenzoat § ;
Styrolwirksamkeit
\
ITr. Peroxyd 1000C Benzol Umwandlung, 1Ί/Έ0 wt-,/wt9
Halbwertszeit, $ \. <t s. c
Std. ;
Std. ;
1 2,2-Di-(tert.-butyl- 10,6 98,5- 0,71 0,56 0,83 j
peroxy)-4-methylpentan j
2 3,3-Di-(tert.-butyl- 9,7 98,5 0,91 0,4-2 0,59 |
peroxy )-iiep tan j
ο 3 2,2-I)i-(tert.-butyl- 21,5 98,5 0,57 1,48 2,08 . j
to peroxy)-5-methylhexan j
S ' 4 2,2-Di-(tert.-butylper- 10,2 98,0* 0,19 1,81 2,99 j
—t i^ oxy)-butan) ■ j
_, , 5 1,1-Di-(tert.-butyl- 3,8 98,5 0,24 0,72 0,92
ο ' peroxy)-3,3,5-trimecn thylcyclohexan
ο ' peroxy)-3,3,5-trimecn thylcyclohexan
0^ 6 1,1-Di- (tert. -butylper- 4,4 98,5 0,22 0,74 1,11
oxy)-cycloh.exan
oxy)-cycloh.exan
7 3,3-Di-(tert.-butylper- 13,0 98,0* 0,56 0,82 1,28
oxy)-pentan
oxy)-pentan
8 4,4-Di-(tert.-butylper- ιο,Ο 98,5 1,01 0,39 0,55
oxy)-heptan
9 2,2-Di-(tert.-amylper- 11,5 98,5 1,41 ' 0,50 . 0.67
oxy)-4-methylpentan
oxy)-4-methylpentan
* Maximale Umwandlung, die mit diesen Initiatoren erhalten werden konnte.
Beispiel 4
Die Polymerisation erfolgte in einem geschlossenen Rohr unter Stickstoff, das 2,5 g Yinylacetat, 2,5 g Benzol und die unten
gezeigte Peroxydmenge enthielt "bei 850C während 1 1/2 Stunden.
Fach dieser Zeit wurde das Rohr gekühlt und die gebildete Polymerenmenge durch Abdampfung der überschüssigen Monomeren
und des Lösungsmittels bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV aufgeführt:
Peroxyd % Polyvinylacetat !
mit 0,119 % [0] mit 0,0595 % [0] j
2,2-Di-(tert.-butyl-
peroxy)-4-methylpentan 38,3 27,7
2,2-Di-(tert.-butyl-
peroxy)-butan 31,0 24,4
Diese Daten zeigen, daß bei der Polymerisation von Vinylacetat das 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4-methylpentan, ein Diperoxyketal
der Erfindung, gegenüber 2,2-Di-(tert.-butylpero2?y)-buian^ein
bekanntes handelsübliches Diperoxyketal, überlegen ist. In Tabelle III ist gezeigt, daß, obgleich die Halbwertszeiten
dieser beiden Diperoxyketale ähnlich sind, die bekannte Verbindung etwas schneller ist. Somit müßte, wenn beide
Produkte gleich wirksam wären, das bekannte Diperoxyketal eine höherprozentige Umwandlung in Polyvinylacetat ergeben als das
Diperoxyketal der Erfindung. Dies war jedoch, wie durch die obigen Daten gezeigt, nicht der Fall.
- 26 209831/1055
I Beispiel 5
I Schäumung und Härtung von Elastomeren
■ Der folgende Ansatz wurde zusammengestellt und auf einer Zwei
I walzen-Kautschukmühle vermischt (Teile "beziehen sich auf das
I Gewicht):
' Xthylen-Propylen-Terpolymeres (Nordel 1070)
! Ruß (SRE)-Füllstoff J Zinkoxyd (Beschleuniger) j Age Rite-Harz D - Trimethyldihydroichinolin
(Antioxydationsmittel) Schwefel
2,2!-Azo-bis-(isobutyronitril) (Treibmittel)
2,2-Oi-(tert.-butylperoxy)-4-methylpentan
Proben von 25 x 25 x 0,4 mm wurden geschäumt und in einem Ofen
bei etwa 1500C (3000E) während 20 Minuten oder bei 1600C
(32O0E) während 15 Minuten gehärtet. Die Ergebnisse sind in
der folgenden Tabelle V aufgeführt:
100,0 | Teile |
80,0 | Teile |
5,0 | Teile |
1,0 | Teile |
0,33 | Teile |
0-2,0 | Teile |
2,0 | Teile |
Tabelle Y
•z
Treibmittel Dichte des Elastomeren- g/cm
angewendete Teile 1500C (300°E)/20 Minuten 16O0C (3200E)/-
15 Minuten
0,0 1,00 1,03
2,0 0,75 0,76
iDie das Treibmittel enthaltenden gehärteten Proben besaßen eine
feine Zellstruktur,während solche ohne Treibmittel keine derartige
Struktur aufwiesen. j
i ■ I
1 - 27 - !
209831/1056
432o8
Beispiel 6
Schäumung und Härtung
Die folgenden Ansätze wurden zusammengegeben und auf einer Zweiwalzen-Kautschukmühle vermischt:
Äthylen-Propylen-Terpolymeres (Kordel 1070) 100,0 Teile
Ruß (SRI1) 80,0 Teile
Zinkoxyd 5,0 Teile
Age Rite-Harz D 1,0 Teile
2,2'-Azo-bis-(isobutyronitril) 2,0 Teile
Peroxyd 0-2,0 Teile.
Diese Ansätze wurden in eine 3?orm von 127 x 127 x 1,9 mm "bei
1600G (3200J1) gebracht. Die Form wurde unter einem Gesamtdruck ,
von 12 Tonnen verschlossen. Nach' 15 Minuten wurde die Form !
heiß geöffnet und die Proben auf Raumtemperatur gekühlt und deren Dichten und Endzugfestigkeiten bestimmt. Die Ergebnisse ;'
sind in der folgenden Tabelle YI wiedergegeben:
Peroxyd Endzugfestigkeit Dichte g/cm*
kg/cm2 (psij
kein ' 4,6 (66,3) 0,86
2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-4-methylpentan
(A) 140 (1998) 1,07
n-Butyl-4,4-di-(tert.-
butylperoxy)-valerat (B) 128 (1813) 1,25
1,1-Di-(tert.-butylper-
oxy)-3,3,5-trimethyl-
cyclohexan (C) 95 (1343) 1,19
- 28 -
209831/1056
Diese Ergebnisse zeigen, daß das Diperoxyketal der Erfindung (A) den bekannten Diperoxyketalen (B, G) bei
dieser Schäumungs- und Härtungsanwendung sowohl hinsichtlich der Dichte als auch der Endzugfestigkeit überlegen
ist.
- 29 -
209831/1058
Claims (3)
1. Verfahren zur Härtung einer ungesättigten Polyesterharzmasse durch Erhitzen der Masse auf eine Härtungs
temperatur in Gegenwart einer initiierenden Menge eines freie Radikale erzeugenden Polymerisationsinitiators,
dadurch gekennzeichnet, dass als Polymerisationsinitiator ein Diperoxyketal der Formel:
R0 Rf- 0OR1
,2 ,b , 1
C-C-C-R t t ι R1, Rc 00R-
verwendet wird, worin
R einen niederen Alkylrest oder die Gruppierung
R<r Ro
,b t2
-C-C-R,
-C-C-R,
einen tert.-Alkyl- oder tert.-Cycloalkylrest mit
4 bis 7 Kohlenstoffatomen, einen tert.-Aralkylrest
mit 9 bis 20 Kohlenstoffatomen, bedeuten oder beide Roste R1 zusammengenommen einen Alkylendirest mit
6 bis 12 Kohlenstoffatomen mit einem tertiären Kohlenstoffatom an jedem Ende bedeuten,
- 1 20983I/-J0G5
R2 und R, Wasserstoff oder niedere Alkyl-, Cycloalkyl-,
niedere Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Phenoxy- oder substituierte Phenoxy-, Aralköxy-, Acyloxy- und/oder Aroyloxyreste
bedeuten und gleich sein können, mit der Ausnahme, wenn ein Rest Wasserstoff ist oder verschieden
sein können,
Rh Wasserstoff, wenn R ein von einem Methylrest abweichender
Rest ist oder einen niederen Alkyl-, Cycloalkyl-, niederen Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Phenoxy- oder substituierten
Phenoxy-, Aralkoxy-, Acyloxy- oder Aroyloxyrest und
Rc und Rg, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff
und/oder niedere Alkylreste bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 0,05 bis 5»0.Gew.JE des Diperoxyketals, bezogen auf
die Harzmasse, verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Diperoxyketal 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-M-methylpentan,
2,2-Di-<tert.-amylperoxy)-1l-methylpentan, 2,2-Di-(tert.-butylperoxy)-1J,lJ-dimethylpentan,
2,2-Di-(tert.-butylperoxy)
-Ί-methoxy-il-methy lpentan, 3,3-Öi-<tert.-butylperoxy)-5-methylheptan,
3>3-Di-(tert.-butylperoxy)-heptan,
1J ,*l-Di-(tert.-butylperoxy)-2,6-dimethylheptan und
M,4-Di-(tert.-butylperoxy)-heptan verwendet werden.
M. Verfahren nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, dass
eine Harzmasse verwendet wird, die (a) das Veresterungsprodukt von Propylenglykol, Maleinsäureanhydrid und
Phthalsäureanhydrid im Gemisch mit (b) monomerem Styrol
aufwei3t· 209831/1055
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