DE2218836A1 - Neue Polymere von Acrylmethacrylaten - Google Patents
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Description
Dr. Michael Hann 18. April 197 2
Patentanwalt H / W (431) 70-98 63 Giessen
Ludwigstrasse 67
Ludwigstrasse 67
Rohm and Haas Company, Philadelphia, Pa., USA NEUE POLYMERE VON ACRYLMETHACRYLATEN
Priorität: 23. April 19717 USA / Ser.No. 137,057
Diese Erfindung betrifft neue Homopolymere und Copolymere von Alkylme,thacrylaten bzw. Estern der Methacrylsäure,
neue Polymermassen, die diese neuen Polymeren enthalten, Verfahren zur Herstellung der neuen Polymeren und Verwendungen
der neuen Polymeren.
In jüngster Zeit hat sich ein steigendes Interesse für Polymere mit relativ niedrigem Molekulargewicht, die häufig
als Oligotnere bezeichnet werden, gezeigt, da derartige Produkte für Klebstoffe, Weichmacher, Egalisiermittel und für
Schmelzindex-Verbesserer und für die Formulierung von Überzugsmassen
mit einem sehr hohen Gehalt an Feststoffen verwendet werden. Es bereitet im allgemeinen keine Schwierigkeiten,
verschiedene Alkydharze, Polyester, Polyäther, Polyamide und Polyurethane mit Molekulargewichten im Bereich
von 500 bis 2500 herzustellen, wogegen Acrylpolymere in diesem Molekulargewichtsbereich bisher noch nicht zugäng-1
ich waren. Es besteht aber ein dringender Wunsch nach Acrylpolyineren mit niedrigem Molekulargewicht, da Acryl-
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polymere zahlreiche sehr vorteilhafte Eigenschaften habei.,
wie z.B. ihre niedrigen Herstellungskosten, helle Farbe, gute Wetterfestigkeit, hohe chemische Beständigkeit und
ihre gute thermische Beständigkeit. Ausserdem ist es nachteilig, dass die bekannten zahlreichen nicht-acrylischen
Polymeren von niedrigem Molekulargewicht, die mehr als zwei Funktionalitäten bzw. reaktionsfähige Stellen haben,
im allgemeinen schwierig herzustellen sind.
Man hat deshalb schon versucht, Acrylpolymere mit einem Molekulargewicht im Bereich von 2500 bis 10000 durch Polymerisation
mit Radikale bildenden Mitteln herzustellen. Derartige Arbeitsweisen sind aber im allgemeinen nicht befriedigend,da
entweder hohe Temperaturen oder hohe Drücke zur Durchführung der Polymerisationsreaktion erforderlich
sind oder das. für die Reaktion verwendete Kettenübertragungsmittel einen unerwünschten Geruch haben oder toxisch
ist oder die Eigenschaften des erhaltenen Polymeren unbefriedigend
sind, da in den Polymerketten zu viele Bruchstücke aus dem Initiator oder dem Kettenübertragungsmittel vorkommen.
Ausserdem ist es schwierig, die Molekulargewichtsverteilung der mit Radikalbildnern hergestellten Polymeren zu kontrollieren.
Aus diesem Grund neigen die Polymeren dazu, eine breite Molekulargewichtsverteilung zu besitzen, so dass sie
beachtliche Mengen an Polymeren von hohem Molekulargewicht enthalten, die den Polymerprodukten unerwünschte Eigenschaften
verleihen.
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Es wurde nun gefunden, dass neue Polymerverbindungen, die frei von derartigen unerwünschten Eigenschaften sind, durch
ein neuartiges anionisches Polymerisationsverfahren, das die Kontrolle.der Kettenlänge des Polymeren und der Molekulargewichtsverteilung
des Polymeren ermöglicht, hergestellt werden können.
Nach der Erfindung werden neue Polymerverbindungen erhalten,
die ein anionisch-polymerisiertes Homopolymeres eines Esters der Methacrylsäure oder ein anionisch polymerisiertes Copolymeres
eines Esters der Methacrylsäure mit mindestens einem anderen mischpolymerisierbaren Monomeren sind. Bei den Polymerverb
indungen nach dieser Erfindung hat das Homopolymere oder Copolymere eine mittlere Kettenlänge von etwa 6 bis etwa 50
Meren, vorzugsweise etwa 6 bis etwa 25 Meren, wobei hier als "Mere" die polymerisieren, in der Kette wiederkehrenden
Grundeinheiten der Monomeren verstanden werden. Im allgemeinen haben mindestens etwa 85% der Moleküle des Homopolymeren
oder Copolymeren bei den Polymerverbindungen nach der Erfindung eine Kettenlänge innerhalb des Bereiches von V 2n
und 2n, wobei η die mittlere Kettenlänge des Polymeren ist. Daraus ergibt sich, dass, wenn die mittlere Kettenlänge des
Homopolymeren oder Copolymeren etwa 6 Meren entspricht, mindestens etwa 85% der Moleküle des Homopolymeren oder Copolymeren
im allgemeinen eine Kettenlänge von etwa 3 bis 12 Meren haben, und wenn die mittlere Kettenlänge des Homopolymeren oder Copolymeren
etwa 25 Meren entspricht, mindestens etwa 85% der Moleküle des Homopolymeren oder Copolymeren im allgemeinen
Kettenlängen von etwa 7 bis etwa 50 Meren haben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben
mindestens etwa 85% der Moleküle des Homopolymeren oder Copolymeren in den Polymerverbindungen eine Kettenlänge
von etwa 4 bis 40 Meren. In Abhängigkeit von dem verwendeten speziellen Ester der Methacrylsäure und dem speziellen
verwendeten Comonomeren haben die Polymerverbindungen nach der Erfindung eine Molekulargewichtsverteilung (mittleres Zahlenmolekulargewicht,
Mw) im Bereich von etwa 400 bis etwa 10000, vorzugsweise von etwa 500 bis etwa 2500.
Man erhält die Polymerverbindungen nach der Erfindung durch anionische Homopolymerisation von einem Ester der Methacrylsäure
oder durch anionische Copolymerisation von einem Ester der Methacrylsäure mit mindestens einem anderen copolymerisierbaren
Monomeren. Die anionische Polymerisationsreaktion wird in Gegenwart eines Alkoxidanions und eines Alkohols durchgeführt,
wobei das Alkoxidanion als Katalysator und der Alkohol als Kettenregler wirkt.
Im allgemeinen entsprechen die meisten Homopolymeren der Erfindung
der folgenden allgemeinen Formel
CH
(-CH0-C >--H (I)
ζ ι η
COOR'
in der RO den Rest des für die Polymerisationsreaktion verwendeten
kettenregelnden Alkohols, R1O den Esterrest in dem monomeren Ester der Methacrylsäure und η eine ganze Zahl von
3 bis 90, vorzugsweise 4 bis 40 und besonders bevorzugt 5 bis 25, entsprechend der Kettenlänge des Polymeren bedeuten.
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_ 5 _ 2218838
Die Copolymeren nach der vorliegenden Erfindung können in ähnlicher Weise durch die folgende allgemeine Formel dargestellt
werden
CH3
R0 (_ CH9 - C >-, ι M-W H (II)
R0 (_ CH9 - C >-, ι M-W H (II)
L· ι Il Xl
COOR'
in der RO und R1O die bereits definierte Bedeutung haben,
M den Rest des Comonomeren oder der Comonomeren und n1 und n" ganze Zahlen von 1 oder mehr darstellen, wobei
die Summe von n1 und n" 3 bis 90, bevorzugt 4 bis 40 und
besonders bevorzugt 5 bis 25 ist.
Die durch die Formel II dargestellten Polymeren von 2 oder mehreren Monomeren sind statistische Copolymere, so dass die
Formel II nur eine vereinfachte Darstellungsform für die Zusammensetzung dieser Copolymeren ist und deren physikalische
stereochemische Struktur nicht darzustellen versucht. Weiterhin ist zu beachten, dass, wenn RO sich von R1O unterscheidet,
ein gewisser Austausch dieser Gruppen durch Umesterung während der Polymerisationsreaktion eintreten kann. So kann
bei manchen Homopolymeren der Formel I und Copolymeren der Formel II RO in einigen Stellungen durch R1O und andererseits
R1O in einigen Stellungen durch RO ausgetauscht sein.
Für die Herstellung der Homopolymeren und Copolymeren nach der Erfindung ist eine große Vielzahl von Methacrylsäureestern
und von Mischungen solcher Ester geeignet. Zu den geeigneten Estern gehören z.B. diejenigen der Formel
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(Ill) XOOR'
in der R1 eine, der folgenden Reste ist:
ein Alkylrest, vorzugsweise mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen;
ein Alkenylrest, vorzugsweise mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen; ein Aminoalkylrest, vorzugsweise mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
und gegebenenfalls durch ein Stickstoffatom mit einem oder zwei Alkylresten substituiert, wobei diese
Alkylreste 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten; ein Alkylrest, vorzugsweise mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, der einen
fünf- oder sechsgliedrigen heterocyclischen Ring als Substituenten besitzt; ein Allyloxyalkylrest, vorzugsweise mit 2 bis
12 Kohlenstoffatomen; ein Alkoxyalkylrest, vorzugsweise mit insgesamt 2 bis 12 Kohlenstoffatomen; ein Aryloxyalkylrest,
vorzugsweise mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen; ein Aralkylrest, vorzugsweise mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen
oder ein ähnlicher Alkyl- oder Aralkylrest mit anderen Substituenten,
die die anionische Polymerisation des Esters nicht beeinträchtigen.
Zu den durch die Formel III umfassten Estern gehören Alkylmethacrylate,
bei denen der Alkylrest verzweigt oder geradkettig oder von cyclischer oder acyclischer räumlicher Konfiguration
sein kann, wie z.B. Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat,
Propyl- und Cyclopropylmethacrylat, Butyl- und Cyclobutylmethacrylat, Pentyl- und Cyclopentylmethacrylat, Hexyl- und
Cyclohexylmethacrylat, Heptyl- und Cycloheptylmethacrylat,
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Octylmethacrylate, Nony!methacrylate, Decy!methacrylate,
Undecy!methacrylate, Laury!methacrylate, Myristylmethacrylate,
Cetylmethacrylate, Stearylmethacrylate und dergleichen; Aralkylmethacrylate, wie Phenylathy!methacrylate, Phenylpropylmethacrylate
und dergleichen; Aralkylmethacrylate, bei denen der Arylrest durch Alkylreste, Halogenatome, Alkoxyreste,
Nitrogruppen oder ähnliche Substituenten, die die Polymerisationsreaktion
nicht stören, substituiert sein kann, wie Alkeny!methacrylate, z.B. Arylmethacrylat und dergleichen,
Aminoalky!methacrylate, wie Aminoäthylmethacrylat , Methylaminoäthylmethacrylat,
Dimethylaminoäthylmethacrylat, Äthylaminoäthylmethacrylat, Propylaminoäthy!methacrylate, Butylaminoäthy!methacrylate,
Hexylaminoäthy!methacrylate, Äthylaminopropylmethacrylate,
Dimethylaminobutylmethacrylate, Diäthylaminoäthylmethacrylate und dergleichen, Alkylmethacrylate
mit einem heterocyclischen Rest als Substituenten aidem
Alkylrest, wie Morpholinoalky!methacrylate, Oxazolidinylalkylmethacrylate,
Piperidinoalky!methacrylate, Ketiminoalkylmethacrylate
und dergleichen, Alkoxyalkyl-, Aryloxyalkyl- und Aralkoxyalky!methacrylate,
wie Methoxyäthylmethacrylat, Äthoxyäthylmethacrylat, Butoxyäthyimethacrylat, Hexyloxypropylmethacrylat,
Äthoxypropylmethacrylat, Propoxy-butylmethacrylat, Hexyloxyhexylmethacrylat,
Phenoxyäthylmethacrylat, Benzyloxyäthylmethacrylat und dergleichen und Allyloxyalky!methacrylate, wie Allyloxyäthylmethacrylat,
Allyloxyäthoxyäthylmethacrylat, Allyloxypropylmethacrylat
und dergleichen. Man kann ausserdem auch Bis-methacrylatester von Diolen verwenden, wie die Diester
aus 1,4-Butandiol und Methacrylsäure. Weiterhin ist es möglich
auch -noctujandere Ester der MethacxylÄäure, die -keine
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Substituenten enthalten, die die anionische Polymerisation
dieser Ester stören, zu benutzen. Selbstverständlich kann M in der Formel II auch ein Alkylmethacrylat bedeuten, so dass
die Formel II auch Copolymere von 2 oder mehreren Estern der Methacrylsäure mit oder ohne zusätzliche Comonomere umfasst.
Bei der Erfindung kann mit den Estern der Methacrylsäure
anstelle oder zusätzlich zu anderen Estern der Methacrylsäure eine Vielzahl von Monomeren mischpolymerisiert werden. Zu solchen geeigneten Comonomeren gehören z.B. Methacrylnitril, Vinyltriäthoxysilan, Diäthylvinylphosphonat, Methylcrotonat,
2-Vinylpyridin und dergleichen. Die Mischpolymerisation
von 2 oder mehreren verschiedenen Methacrylsäureestem oder von mindestens einem Ester der Methacrylsäure ermöglicht den Einbau von verschiedenen funktionellen Gruppen in das Polymermolekül. So kann man z.B durch Copolymerisation von mindestens einem Alkylester der Methacrylsäure mit mindestens einem
Aminoalkylester der Methacrylsäure ein Copolymeres erhalten, das unter Bildung eines isocyanathaltigen Polymeren phosgeniert werden kann. Andererseits kann man Copolymere erzeugen, die ein Phosphonat oder ein Silan enthalten, und z.B. flammverzögernd sind oder eine gute Haftung auf Glas besitzen.
anstelle oder zusätzlich zu anderen Estern der Methacrylsäure eine Vielzahl von Monomeren mischpolymerisiert werden. Zu solchen geeigneten Comonomeren gehören z.B. Methacrylnitril, Vinyltriäthoxysilan, Diäthylvinylphosphonat, Methylcrotonat,
2-Vinylpyridin und dergleichen. Die Mischpolymerisation
von 2 oder mehreren verschiedenen Methacrylsäureestem oder von mindestens einem Ester der Methacrylsäure ermöglicht den Einbau von verschiedenen funktionellen Gruppen in das Polymermolekül. So kann man z.B durch Copolymerisation von mindestens einem Alkylester der Methacrylsäure mit mindestens einem
Aminoalkylester der Methacrylsäure ein Copolymeres erhalten, das unter Bildung eines isocyanathaltigen Polymeren phosgeniert werden kann. Andererseits kann man Copolymere erzeugen, die ein Phosphonat oder ein Silan enthalten, und z.B. flammverzögernd sind oder eine gute Haftung auf Glas besitzen.
Wie bereits ausgeführt wurde, stellt man die Polymerverbindungen nach der Erfindung durch anionische Polymerisation
des geeigneten Monomeren oder der geeigneten Monomeren in Gegenwart eines Alkohols und eines Alkoxidkatalysators her.
Das mittlere Molekulargewicht der fertigen Polymeren, die man durch anionische Polymerisation erhält, ist eine direkte
Funktion des Molverhältnisses des Alkohols zu dem Monomeren.
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Es wurde gefunden, dass es zwei grundsätzliche Wege gibt,. um bei der Herstellung der Polymerverbindungen nach der
Erfindung das Molekulargewicht des Polymeren zu kontrollieren.
Bei dem ersten Weg, bei dem man sich eines einstufigen Polymerisationsverfahrens bedient, wird das Molverhältnis
zwischen dem die Kettenlänge regelnden Alkohol zu dem Gesamtansatz des Monomeren bei einem relativ konstanten
Wert durch Zugabe des Alkohols während der Polymerisationsreaktion
gehalten. Dabei wurde festgestellt, dass im allgemeinen höhere Verhältnisse von Alkohol zu Monomeren! zu
niedrigeren Polymerisationsgeschwindigkeiten und zu niedrigeren mittleren Molekulargewichten der Polymerverbindungen führen,
wogegen niedrigere Alkohol- zu Monomerverhältnisse zu
schnelleren Polymerisationsgeschwindigkeiten und zu höheren mittleren Molekulargewichten der Polymerverbindungen führen.
Durch Änderung des' Molverhältnisses der Gesamtmenge des Alkohols zu der Gesamtmenge des Monomeren kann deshalb eine gewisse
Steuerung der Molekulargewichtsverteilung der Polymerverbindungen nach der Erfindung erzielt werden. Im allgemeinen
sollte das Molverhältnis des Alkohols zu dem Gesamtansatz des Monomeren zwischen etwa 1:4 bis etwa 1:50, bevorzugt
zwischen etwa 1:4 und etwa 1:25 liegen.
Um das, gewünschte Verhältnis von Alkohol zu Monomerem einzustellen,
kann entweder ein chargenwe-iser oder allmählicher Zugabeprozess verwendet werden. Bei dem hier als Chargenbetrieb
bezeichneten Verfahren wird Alkohol mit einer Geschwindigkeit, die der Umwandlung des Monomeren zu Polymeren entspricht,
zu einer Suspension oder Lösung zugegeben, die den
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Alkoxidkatalysator in einer Lösung eines Teils* des gesamten Alkoholansatzes in dem gesamten Monomeransatz enthält. Im
allgemeinen wird bei dem Chargenbetrieb die Konzentration des Alkohols in der Reaktionsmischung relativ konstant bei
etwa 0,05 bis etwa 5 Mol%, bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 3 Mol%
des gesamten Monomeransatzes gehalten. Bei dem Verfahren
oder Betrieb mit der allmählichen bzw. absatzweisen Zugabe werden sowohl das Monomere als auch der Alkohol allmählich
bzw. absatzweise zu einer Suspension oder Lösung des Alkoxidkatalysators
in einem inerten Lösungsmittel oder in einem Teil des gesamten Monomeransatzes zugegeben. Der Alkohol
und das Monomere können dabei getrennt oder in einer Lösung des Alkohols in dem Monomeren allmählich bzw. absatzweise
hinzugefügt werden. Bei der Arbeitsweise mit der allmählichen bzw. absatzweisen Zugabe ist der Alkohol im allgemeinen in
einer Konzentration von etwa 2 bis etwa 40 Mol%, bevorzugt etwa 5 bis etwa 25 Mol%, bezogen auf den gesamten Monomeransatz vorhanden.
Bei der Beendigung der Zugabe des Alkohols oder der Zugabe des Monomeren und des Alkohols wird zweckmäßigerweise
ein kurzer Zeitraum zur Beendigung der Polymerisation angeschlossen, bevor der Alkoxidkatalysator mit einer geeigneten
Säure, z.B. einer Mineralsäure, wie Schwefelsäure, oder einer Carbonsäure, wie z.B. Essigsäure, neutralisiert wird. Das sich
bildende Salz kann durch Filtration oder durch Auswaschen der Reaktionsmischung mit Wasser entfernt werden. Wenn ein Lösungsmittel
zugegen ist, kann dieses durch übliche Arbeitsweisen entfernt werden, wie z.B. durch Verdampfen oder Destillation
unter vermindertem Druck oder durch Extrusion.
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Die Polymerisationsgeschwindigkeit wird durch eine Vielzahl von Reaktionsvariablen beeinflußt, wie z.B. de» Typ und die
Konzentration des Katalysators, die Reaktionstemperatur, die relative Acidität des die Kettenlänge regelnden Alkohols und
insbesondere die Konzentration des die Kettenlänge regelnden Alkohols in der Reaktionsmischung zu jedem Zeitpunkt
der Reaktion.
Die vorstehend geschilderten Polymerisationsreaktionen werden im allgemeinen bei einer Temperatur zwischen etwa 40 bis etwa
130° C, bevorzugt zwischen etwa 60 und etwa 95° C durchgeführt. Da die Polymerisationsreaktion sowohl bei dem Chargenbetrieb
als auch bei der Arbeitsweise mit der allmählichen Zugabe unter Erwärmung der Reaktionsmischung verläuft, wird
im allgemeinen zur Temperaturkontrolle entweder eine Rückflußkühlung
oder eine äußere Kühlung verwendet. Zur Durchführung dieser Polymerisationsreaktionen ist zwar ein
Lösungsmittel nicht notwendig, doch können geeignete organische Lösungsmittel, die unter den Reaktionsbedingungen inert
sind, verwendet werden, wie z.B. Toluol, Xylol und dergleichen. In manchen Fällen kann es besonders vorteilhaft sein,
ein Lösungsmittel in Mengen von z.B. etwa 10 bis 20 Gew.% in den späteren Stufen der Polymerisation zu benutzen, um die
Viskosität der Reaktionsmischung niedrig zu halten und dadurch die Mischung besser handhaben zu können. Im allgemeinen wird die Polymerisation unter atmosphärischem Druck
durchgeführt, obwohl auch erhöhte oder erniedrigte Drücke unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein können.
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Bei dem zweiten Weg zur Herstellung der Polymerverbindungen nach dieser Erfindung erhält man die Polymeren durcn
eine zweistufige Arbeitsweise. Auch in diesem Fall ist wie bei . dem ersten Weg das mittlere Molekulargewicht der Endprodukte
durch das endgültige Verhältnis des gesamten Alkohols zu dem gesamten Monomeren bestimmt, doch kann in der
Regel eine viel engere Verteilung des Molekulargewichts erreicht werden. Bei dieser .Arbeitsweise wird in der ersten
Stufe der Polymerisationsreaktion ein Polymeres von einem niedrigen Molekulargewicht bzw. einer niederen Molekulargewichtsverteilung
hergestellt, bei dem z.B. η in der Formel I etwa 2 bis etwa 6 ist und der Mittelwert bei 3 bis 4 liegt.
Man erhält dieses Produkt der ersten Stufe durch die vorstehend geschilderten Arbeitsweisen für den Chargenbetrieb oder die
allmähliche Zugabe, wobei man relativ hohe Alkoholkonzentrationen verwendet, die im allgemeinen bei 20 bis etwa 40
Mol% des anfänglichen Monomeransatzes liegen. Der Rest des
Monomeransatzes, im allgemeinen etwa 40 bis etwa 70 Gew.%
des gesamten Monomeransatzes, wird dann zu der Reaktionsmischung
hinzugefügt. Die Zugabe dieses restlichen Monomeren verläuft exotherm und führt unter Polymerisation zur
Bildung eines Polymeren mit einer abweichenden Molekulargewichtsverteilung. Diese endgültige Molekulargewichtsverteilung
wird durch das Molverhältnis des Alkohols zu dem Gesamtansatz des Monomeren bestimmt. Dieses Verfahren wird
allgemein bei einer Temperatur von etwa 40 bis etwa 130° C
und bevorzugt bei etwa 60 bis etwa 95° C durchgeführt. Die erhaltenen Polymerverbindungen können dann in gleicher'
Weise, wie bereits ausgeführt wurde, aufgearbeitet und gereinigt
werden.
209846/1073
Als Katalysatoren werden bei der Polymerisation η.ich Λ·
Erfindung Alkoxide verwendet. Zu den Alkoxiden, die al-Katalysatoren
verwendet werden können, gehören diejenig η
des Kaliums und Natriums, insbesondere Natriummethoxid,
Kaliumnethoxid und Kaiium-t-butoxid: Durch geeignete Auswahl
des Alkoxids kann die Polymerisationsgeschwindigkeit stark beeinflußt werden, wobei die Löslichkeit des Alkoxides
ein. wichtiger Faktor ist, der in diesem Zusammenhang zu berücksichtigen
ist. Unter bestimmten Reaktionsbedingungen kann zur Verbesserung der- Löslichkeit und dadurch auch der
Wirksamkeit des Katalysators ein polares organisches Lösungsmittel mitverwendet werden, wie z.B. Dimethylformamid
oder Dimethylsulfoxid. Im allgemeinen ist das Alkoxid in
der Reaktionsmischung in einer Konzentration von etwa 0,4 bis etwa 4 Mol%, vorzugsweise etwa 0,6 bis etwa 3 Mol%,
bezogen auf den Gesamtansatz der Monomeren, vorhanden.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht in der Leichtigkeit, mit der die Acrylpolymeren abgewandelt
werden können bzw. in der Leichtigkeit mit der Polymere mit verschiedenartigen funktioneilen Gruppen hergestellt
werden können. Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde,
wird bei eirter zweckmäßigen Arbeitsweise als Monomeres
■ i
oder Comonomeres für die Polymerisationsreaktion ein Ester der Methacrylsäure oder ein anderes Monomeres verwendet, das
eine geeignete funktioneile Gruppe enthält. Zu derartigen
Monomeren gehören z.B. Dime thy larainoäthy line thacrylat, t-Butylaminomethacrylat, Oxazolidinyläthylmethacrylat, Allyloxyäthyl-
methacrylat,
!■opropyloxazolidinyläthylmethacrylat, Vinyltriäthoxysilan,
Diäthylvinylphosphonat, Methylcrotonat, N-Vinylpyridin und
ähnliche funktioneile Monomere.
\' 209846/1Q?3
1 BAD ORIGINAL
Ein anderes Verfahren für die Herstellung von Polymeren mit funktioneilen Gruppen besteht darin, dass die Polymerisationsreaktion
in Gegenwart eines geeigneten funktionellen Alkohols ausgeführt wird. Da eine leichte Umesterung
zwischen dem kettenregelnden Alkohol und der Alkoholkomponente des Methacrylsäureester während der Polymerisationsreaktion eintreten kann, führt die Verwendung von funktioneilen
Alkoholen als kettenregelnde Alkohole zu einer Vermischung der Reste RO und R1O in Formel I. Geeignete funk1 tionelle
Alkohole, die verwendet werden können, sind z.B. Dimethylaminoäthanol, t-Butylaminoäthanol, N-Hydroxyäthyloxazolidin,
Allyloxyäthanol, Äthoxyäthanol und dergleichen.
Eine andere· Arbeitsweise für die Einführung von funktioneilen
Gruppen in die Polymeren nach der Erfindung sieht die selektive Hydrolyse der Estergruppen in den Polymeren zu einer
0^ - Monocarbonsäure vor, die die folgende Formel hat:
CH- CH,
RO (- CH0 - C —) =— CH. - C - H (IV)
2 , n-1 2 ,
COOR1 COOH
in der RO, R1O und η die bereits angegebene Bedeutung haben
oder die selektive Hydrolyse zu einer oi ,^ -Dicarbonsäure
der Formel
CH3 CH3 CH3
2 f L , n-z ζ ,
COOH COOR1 COOH
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in der RO, R1O und η ebenfalls die bereits angegebene Be- '
deutung haben.
Unter Verwendung von üblichen Verseifungsverfahren wurde gefunden,
dass die Hydrolyse der Polymeren nach der Erfindung unter alkalischen Bedingungen relativ schnell unter Bildung
einer selektiven Monocarbonsäure der Formel IV verläuft. Die kontinuierliche Verseifung ergibt selektiv mit wesentlich
geringerer Geschwindigkeit eine Dicarbonsäure der Formel V. Die Verseifung der restlichen internen Estergruppen
schreitet mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit
voran, so dass eine selektive Umwandlung der Methacrylatpolymeren
zu entweder Monocarbonsäuren oder Dicarbonsäuren möglich ist.
Da die Polymerisationsverfahren nach der Erfindung für die direkte Herstellung von sauren Polymeren durch Homo- oder
Copolymerisation von Methacrylsäure nicht geeignet sind,
hat die partielle Hydrolyse und die dabei erhaltenen Produkte eine besondere Bedeutung. Diese Säuren sind sowohl
als freie Säuren als auch als Salze geeignete Weichmacher, Überzugsmassen, die aus heißer Schmelze aufgetragen werden
können, Klebstoffe, Egalisiermittel, Koaleszierhilfsmxttel und Dispergiermittel. Sie sind auch als vielseitige Zwischenprodukte
brauchbar, z.B. zur Herstellung von Bis-hydroxyalkylestern durch Umsetzung mit Äthylenoxid oder Propylenoxid,
die ihrerseits für die Herstellung von Urethanen und Isocyanatpräpolymeren
mit Dihydroxyalkoholen geeignet sind; ferner sind die durch partielle Hydrolyse erhaltenen Carbonsäuren
für die Herstellung von Polyestern brauchbar, die zur Erzeugung von Fasern, Überzügen und Filmen verwendet werden
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können, und für die Herstellung von aliphatischen Bisepoxiden
durch Umsetzung mit Epichlorhydrin, wobei die erhaltenen Produkte als Überzugsmassen und für andere
Kunststoffanwendungen geeignet sind. Polyalkylenoxide derivate und Sulfonatoäthylderivate der Säuren, die als
oberflächenaktive Mittel von Interesse sind, lassen sich ebenfalls herstellen.
Die Carbonsäuren der Formeln IV und V lassen sicjh leicht in
die entsprechenden Säurechloride durch Umsetzung mit den bekannten Chlorierungsmitteln umwandeln. Derartige Säurechloride
sind z.B. als Zwischenprodukte für die Herstellung von anderen Derivaten der Säuren gut brauchbar, wobei als
Beispiele für derartige Zwischenprodukte Amide und substituierte Amide und funktioneile Ester einschließlich Dimethylaminoäthyl-,
t-Butylaminoäthyl-, Oxazolidinyläthyl-, PoIyäthoxy-,
Sulfonatoäthyl-, Trimethylammoniumäthylester und ähnliche funktioneile Ester genannt seien. Die Säurechloride
sind auch für die Herstellung von verschiedenen Polymeren geeignet, wobei diese Polymeren als Fasern, Überzugsmassen,
Filme und dergleichen verwendet werden können.
Beim Erwärmen der Polymeren der Formel V auf eine Temperatur zwischen etwa 180 bis etwa 225° C wird Alkohol abgespalten
unter Bildung eines Anhydrids der allgemeinen Formel
CH- CH. , CH,ν CH0 CH0
R0 c CH0 C -4- CH0 C —]—.-7 CH5
C CH= CH (VI)
ι ζ ι ν ζ. ι yn-j ί ι L ,
, C Cn COOR1 C
0 N 0 -^ ■ N 0 . 0
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in der RO, R1O und η die bereits definierte Bedeutung haben.
Andere Polymere mit einer Anhydridfunktionalität" werden durch diese Reaktion ebenfalls erhalten, einschließlich
von verschiedenen Bis- und Poly-anhydriden. Die Formel VI stellt lediglich einen Typ derartiger Anhydride dar. Die
Umwandlung der Endgruppen in eine Anhydridgruppe trägt dazu bei, die thermische Stabilität der Polymeren zu erhöhen
und steigert ihre Zersetzungsteraperaturen auf Temperaturen oberhalb von 300° C. Diese Anhydride, einschließlich derjenigen
der Formel VI, lassen sich als Zwischenprodukte in Überzugsmassen und als Zwischenprodukte zur Herstellung eines großen Bereichs
von anderen Polymeren verwenden.
Es liegt auf der Hand, dass zahlreiche andere Derivate der Polymeren nach der Erfindung in einfacher Weise durch nachträgliche
Umsetzungen und unter Einführung von geeigneten funktioneilen Gruppen in das Polymere erhalten werden können.
Die verschiedenen Methoden der nachträglichen Umsetzung, wie die Umesterung, Verseifung, Neutralisation, Amidierung und
dergleichen sind auf dem Polymersektor gut bekannt.
Ein anderer Vorzug der Polymerisationsverfahren nach der Erfindung besteht in der Minimierung der Produkte von sehr
niedrigem Molekulargewicht in den Polymerverbindungen nach der Erfindung. Diese Umsetzungsprodukte mit sehr niedrigem
Molekulargewicht wie die Dimeren und Trimeren, beeinträchtigen viele wertvolle Eigenschaften der Polymerverbindungen. Dabei
handelt es sich nicht nur darum, dass durch die Bildung solcher niedermolekularer Verbindungen ein Teil des Monomeren verbraucht
wird und nicht für die Bildung der gewünschten PoIy-
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meren zur Verfügung steht, sondern es ist auc*h nachteilig,
dass die sehr niedermolekularen Produkte unerwünschte Eigenschaften haben können oder bei weiteren Umsetzungen einen
Teil der zur Verfügung stehenden Reaktionspartner verbrauchen. Wenn z.B. die neuen Verbindungen nach der Erfindung als Weichmacher
verwendet werden, könnte die Flüchtigkeit der Produkte von sehr niederem Molekulargewicht stören. Aus diesem
Grund sind die Polymerverbindungen nach der Erfindung besonders auf solchen Anwendungsgebieten von Bedeutung, bei denen
nennenswerte Konzentrationen von Polymeren von sehr niedrigem Molekulargewicht unerwünscht sind.
Die Polymerverbindungen nach der Erfindung haben eine Vielzahl
von Anwendungsmöglichkeiten. Wie bereits ausgeführt wurde, sind sie als Zwischenprodukte für die Herstellung von funktionell
modifizierten Polymerverbindungen sehr gut geeignet.
Sie lassen sich aber auch sehr gut für die Herstellung von
Filmen, Überzügen, wie in Anstrichmassen, Lacken und dergleichen, pulverförmigen Überzugsmassen,Imprägniermitteln
und Klebstoffe für natürliche oder synthetische Materialien, wie Papier, Textil, Holz, Kunststoff oder Metall und Leder,
als Binder für Faservliese, als Weichmacher und Modifiziermittel für eine Vielzahl von Polymerverbindungen, als Zusatzstoffe
zur Herabsetzung des Schmelzpunkts, als Egalisiermittel
und Koaleszierhilfsmittel und bei einer Vielzahl von anderen Verwendungen benutzen. Man kann dabei den
Polymerverbindungen nach der Erfindung die üblichen Zusatzstoffe beifügen, wie Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Antioxidantien,
Antiozodantien, Stabilisatoren, Flußmittel und dergleichen.
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Wenn die Polymerverbindungen nach der Erfindung als Überzugsmassen)
Füllstoffe oder Klebstoffe verwendet werden, können sie mit oder ohne Verwendung eines Lösungsmittels
permanent oder wiederablösbar auf ein geeignetes Substrat aufgetragen werden. Einer der Vorzüge nach der Erfindung
besteht aber darin, dass reaktionsfähige Polymere hergestellt werden können, die durch Einwirkung von Luft, Feuchtigkeit
oder Wärme zu Überzügen, Füllstoffen oder Klebstoffen ohne Verwendung eines Lösungsmittels gehärtet werden können,
wobei sie entweder fest oder flüssig in 100%iger Form zur
Anwendung gelangen. Dieses ist besonders vorteilhaft, da durch den Wegfall der Entfernung von flüchtigen Lösungsmitteln
eventuelle Umweltsprobleme beseitigt werden.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher erläutert. Alle angegebenen Teile sind Gewichtsteile, falls
nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.
Dieses Beispiel zeigt eine· typische Homopolymerisation eines
Esters der Methacrylsäure nach dem "Chargenverfahren".
Es wird ein sauberer, trockener Dreihalskolben, der mit einem mechanischen Rührer, Kühler und Thermometer in einem Y-förmigen
Seitenarm ausgerüstet ist, unter trockenem Stickstoff
mit handelsüblichem reinen Methylmethacrylat-Monomeren, das mit 10 ppm Phenothiazin oder Dicyclohexylphenylendiamin inhibiert
ist, beschickt. Die Lösung wird unter Rühren erwärmt; bei der Erreichung einer Temperatur von 60° werden 0,6 Mol%
Natriummethoxid und 3,0% Methanol (als 25 Gew.%ige Lösung in Methanol) zugefügt. Die trübe weiße Mischung wird auf 93° C
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im Verlauf von 6 Minuten erwärmt und sobald die Tempe-v
ratur von 75 bis 80° C überschritten worden ist, wird die Zugabe von Methanol in einem aromatischen Lösungsmittel
(Xylol oder Toluol) aufgenommen, wobei diese Zugabe über einen Einlaß in dem Seitenarm mit einer Geschwindigkeit
von 0,35 Mol% pro Minute für einen Zeitraum von 33 Minuten erfolgt (Gesamtzugabe von 15 Mol% Methanol). Die allmählich
dick werdende und sich klärende Lösung wird unter Rühren für zwei weitere Stunden bei 93t 1° C gehalten. Zur
Viskositätskontrolle kann nach Bedarf Xylol oder Toluol als Verdünnungsmittel zugegeben werden. Nach Beendigung
der Reaktion zeigt die Analyse der erhaltenen Lösung durch Gas-Flüssigkeit-Chromatographie weniger als 2% restliches
Methylmethacrylat und eine Spur ( 0,1%) von Methylalkohol an.
Der Gehalt an .Dimeren ist weniger als 3 bis 4 Gew.% und derjenige
an Trimeren weniger als 8 bis 10 Gew.%, bestimmt durch quantitative Gas-Flüssigkeit-Chromatographie und
bestätigt durch Gelpermationschromatographie. Die gelb bis gelb-orange Mischung wird auf 60° C abgekühlt, es wird
mit Säure (z.B. Essigsäure, Ameisensäure, HCl, l^SO^) gequenscht,
wodurch im wesentlichen die gesamte Farbe entfernt wird und es wird ein Gew.% eines geeigneten Filterhilfsmittels
in dem System dispergiert und 5 bis 10 Minuten gerührt. Nach dem Filtrieren unter Druck oder im Vakuum
erhält man in einer 94 Gew.%igen Ausbeute eine klare, farblose bis leicht strohfarbene Lösung des Methylmethacrylatpolymeren.
Die Analyse durch Gelpermeationschroraatographie zeigt eine symmetrische Verteilung des Molekulargewichtes
um 700 - 900, wobei mehr als 85 Gew.% im Bereich
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von 300 - 1200 liegen. Die Bestimmung der Doppelbindungen nach dem Abtreiben des Lösungsmittels ergibt einen Wert
von weniger als 0,07 mäq/g.
Unter Verwendung ähnlicher Arbeitsweisen mit verschiedener Zugabegeschwindigkeit des Methanols bei einer konstanten
Katalytetorkonzentration und bei 93° C entstehen die
in label!« I zusammengestellten Produkte.
Tabelle I | Gesamtalkohol- zugabe (Mol% bezogen auf Methylmethacrylat- Ansatz) |
Produktaussehen und Molekular gewichtsverteilung 1 |
Methanol Zugabege schwindig keit (Mol%/Min) |
20 | Öl; 300 - 900 |
0,45 | 12 - 13 | Sirup 2 ; ~ 400 - 1500 |
0,30 | 11 | halbfest; 600 - 1600 |
0,20 " | 8-9 | spröder Feststoff F.P. > 400 C; 800 - 3000 |
0,10 | 7 | spröder Feststoff F.P. ~50 - 80° C; 1000 - |
0,05 | 3 | spröder Feststoff F.P. /-^50 - 80O C; 1000 ■ |
kein | ||
- 4000 | ||
- 10000 |
1 bestimmt durch Gelpermeationschromatographie; mehr als
85 Gew.% des Produkts ist in den angegebenen Grenzen enthalten.
2 Bei 80 Gew.% im Lösungsmittel.
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Verfahren B
Dieses Beispiel zeigt eine typische Homopolymerisation eines
Esters der Methacrylsäure nach dem Verfahren der allmählichen oder anteilweisen Zugabe.
Der bei Verfahren A geschilderte Apparat wird mit 1,0 bis 1,2 Mol%,(bezogen auf das nachher zugegebene Monomere)
von pulverförmiger!! Kalium - t - butoxid oder - methoxid
und ausreichend Toluol oder Xylol als Verdünnungsmittel beschickt, so dass eine rührbare Aufschlämmung
entsteht. Es wird dann eine Lösung von Methylmethacrylat, die
15 Mo1% Methanol enthält, als solche oder mit etwa 10 Gew.%
Toluol oder Xylol zur Viskositätskontrolle tropfenweise zu der gerührten Aufschlämmung des Katalysators bei 65° C
mit einer Geschwindigkeit zugegeben, die ausreichend ist, um die Reaktion aufrecht zu erhalten (1,3 bis 1,5% pro Minute
für die Zugabe der ersten Hälfte und etwa 1,0% pro Minute für die Zugabe der zweiten Hälfte). Die Mischung nimmt schnell
eine blasse gelbe Farbe an und die Viskosität steigt deutlich wahrnehmbar nach Zugabe von einigen Prozent der Monomerlösung.
Es werden aliquote Teile während und nach der Monomer / Alkohol - Zugabe zur Überwachung der Polymerisation
entnommen und dabei wird eine hohe Umwandlung zum Polymeren mit einer im wesentlichen konstanten Molekulargewichtsverteilung
während der Zugabeperiode festgestellt, so dass weniger als 10% restliches Monomeres bei der Beendigung der Zugabe
vorliegen. Durch kurzes Halten bei 65° C wird die Monomerkonzentration auf etwa 2% erniedrigt. Nach einer Standzeit von
20 bis 30 Minuten wird das klare, gelbe öl auf 60° C abgekühlt, mit 1,0 bis 1,2% Essigsäure gequenscht, wodurch nahezu
die gesamte Farbe beseitigt wird, mit 1 Gew.% eines Filter-
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hilfsmittels behandelt und unter Vakuum bei 60 bis 80° C
filtriert, die GelpermeationsChromatographie des klaren,
farblosen bis leicht strohfarbenen Öls zeigt an, dass der Hauptanteil ein Molekulargewicht von 1200 besitzt, wobei
90 Gew.% innerhalb von 300 und 2600 liegen. Durch Verwendung von Methanol in niedrigerer Konzentration wurden Produkte
mit höheren Molekulargewichten erhalten, wie die folgende Tabelle II zeigt.
Polymerisation von Methylmethacrylat unter allmählicher
Zugabe bei 65© C.
Methanol Produkt Mw
Konzentration (Molekulargewichtsverteilung von 90 Gew.%)
20% 1100 - 1200 (300 - 2500)
16% 1200 (300 - 2600)
12% 1600 - 1700 (350 - 3500)
10% 1800 (350 - 4000)
Dieses Beispiel zeigt eine typische Homopolymerisation eines
Esters der Methacrylsäure nach dem Zweistufenverfahren der
Erfindung.
Der bei Verfahren A verwendete Apparat wird mit 2,24 g (2OmMoI,
1,0 Mo1%, bezogen auf das gesamte Monomere) pulverförmigem Kaiium-t-butoxid und etwa 10 g Xylol unter Bildung einer
rührbaren Aufschlämmung beschickt. Es wird eine Monomerlösung (a) aus 80 g (0,80 Mol, 40% des Gesamtmonomeren) Methylmethacrylat,
inhibiert mit 3 ppm Dicyclohexylphenylendiamin,
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und aus 9,6 g (0,30 Mol, 37,5 Mo1% des anfangs verwendeten
Methylmethacrylatansätzes, 15% des gesamten Monomeransatzes)
wasserfreiem Methanol hergestellt; die Lösung (a) wird im Verlauf eines·Zeitraums von 30 bis 45 Minuten unter Rühren
der Katalysatoraufschlämmung bei 60 bis 65° C zugegeben. Die
in den ersten Stufen der Zugabe beobachtete exotherme Reaktion läßt nach und die Reaktionstemperatur wird während der
gesamten Zugabe und nachher noch für 45 Minuten aufrecht erhalten. Die Reaktionsmischung stellt eine bewegliche, trübe
orange-gelbe Flüssigkeit dar,'die 5 bis 10% freies Methylmethacrylat
und 90 bis 95% des Dimeren bis Hexameren (n = 2-6) enthält.
Es wird dann die Monomerlösung (b), die aus 120 g (1,20 Mol, 60% des gesamten Monomeransatzes) Methylmethacrylat und 25 g
Xylol besteht, tropfenweise im Verlauf von 1 Stunde bei 60 bis 65° C zugegeben. Es wird eine exotherme Reaktion während
der gesamten Zugabe beobachtet; die Gas-Flüssigkeits-Chromatographie von entnommenen aliquoten Teilen zeigt an, dass die
Monomerkonzentration bei niedriger als 1% liegt und die GeI-permeationschromatographie
zeigt ein Polymerwachstum in Parallelität mit der Zugabe an. Nach der Zugabe von Lösung
(b) wird der trübe orangefarbene Sirup (Viskosität etwa 300 cp bei 65° C)bei dieser Temperatur für 15 Minuten gehalten, wodurch
der Gehalt an Methylmethacrylat im wesentlichen auf 0 herabgeht; dann wird der Katalysator mit 1,2 g (20 Mol)
Essigsäure gequenscht. Es wird ein Gramm eines Filterhilfsmittels
zu dem nahezu farblosen Sirup zugegeben und in der Masse dispergiert unter Rühren für 5 bis 10 Minuten.
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Nach dem Filtrieren des warmen Öls im Vakuum mit Hilfe
eines dampfgeheizten Buchner-Trichters wird ein klarer, farbloser bis hell-strohfarbener Sirup in einer Ausbeute
von mehr als 98% erhalten. Die Gelpermeationschromatographie zeigt ein Mw von 720 - 750 an, mit einer Verteilung
von 300 - 1300.
Wenn insgesamt 20 Mo1% Methanol bei der vorstehenden Arbeitsweise
verwendet werden, entsteht ein Polymeres in einer Ausbeute von höher als 95% mit einem M1^ von etwa
620 und einer Verteilung von 250 bis 1100.
Produkte, die mit zu Beginn löslichem Natriummethoxid
hergestellt werden, erfordern eine etwa 4 bis 5mal längere Reaktionszeit für eine 95%ige Umwandlung des Monomeren bei
90 - 93° C, wobei Umsetzungsgeschwindigkeiten auftreten, die nicht parallel mit der Geschwindigkeit der Monomerzugabe
sind. Es tritt eine Katalysatorausfällung bei der Zugabe
und der Umwandlung des Monomeren ein. Die Gelpermeationschromatographie zeigt ein ähnliches Mw an, wobei bei 750 eine
etwas breitere Verteilung von 300 bis 1600 vorliegt.
Herstellung von Homopolymeren und Copolymeren von Methacrylaten
Unter Verwendung der Arbeitsweisen von Beispiel 1 wird eine große Vielzahl von Homopolymeren und Copolymeren von Methacrylaten
hergestellt. In Tabelle III sind die Polymerisationsbedingungen und die Eigenschaften von einigen typischen
Methacrylatpolymeren nach der Erfindung zusammengestellt.
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TABELLE III | Monome i(e)l | Copolymere | von Methacrylat | ( 93O) | 97,3% (2,5) | (2,5) | 18% | (0,35) | 700 (300-1100)6 | ro | 7 | (3 - 11) | |
Homopolymere und | MMA | ( 93O) | 97 | (2,0) | 15 | (0,3) | 750 (300-1600)6 (80%,400-1300) |
«■Ml CO |
7 | (3 - 16) | |||
Bei spiel |
MMA | ( 93O) | 97 | (1,5)8 | 8 | (0,1) | 1600 (500-2500) |
Kettenlänge7
ω
Ui |
-16 | (5 - 25) | |||
2 | MMA | ( 65O) | 96 | (2)8 | 12 | 1600 (400-3300) (80%,430-2500) |
6 - | ν 16 | (4 - 33) | ||||
3 * |
MMA | (80O) | 96 | (5-6) | 16 | 1200 (300 -2400)6 | —12 | (3 - 24) | |||||
4 | MMA | (lOOo) | >90 | (2)8 | 15 | 1600 (400-2500) | 16 | (4 - 25) | |||||
ro | 5 | MMA | (65O) | 99 | (ca. 4)8 | 15 | « 750 (300-1600) (80%,430-1300) |
■ 8 | (3 - 16) \ | ||||
ο co |
6 | MMA | Verfahren2 Konversion3 (h) Alkoholgehalt4 Produkt Un 5 (Temperatur) |
(65O) | 95 | (6)9 | 20 | 620 (250-1100)6 | 6 | (2,3 - l;; | |||
OO -S-- |
7 | MMA | A | (930) | >90 | (3) | 15 | 800 (300-1600)6 | • 8 | (3 - 16) | |||
6/1C | 8 | MMA | A | (98°) | 95 | (2,2)8 | 11 | (0,2) | 1400 (400-3200) | 7 - | -10 | (3 - 23) | |
-α | 9 | BMA | A | (80O) | 96 | (2,2)8 | 12 | 2400 (400-6000) | • 17 | (3 - 40) | |||
10 | BMA | B | (8O0) | 96 | (2,5)8 | 15 | 1600 (400-5800) | 7 - | 11 | (4 - 40) | |||
11 | BMA | B | (750) | 96 | (2,5)10 | 15 | 1600 (350-6500) * (80%,450-5200) |
r | 14 | (3 - 6OX | |||
12 | AMA | B | (67°) | 97 | (2,5)8 | 18 | (0,2) | 1000 (300-2500)6 | 16 · | -' 7 | (2 - «0 | ||
13 | DMAÄMA | C | (80°) | 98 | 10 | 1200 (300-3500)6 | 'N~ 7 | (2 - 22) | |||||
14 | DMAÄMA | C | |||||||||||
15 | C | 6 - | |||||||||||
16· | A | ||||||||||||
B | |||||||||||||
B | |||||||||||||
B | |||||||||||||
A | |||||||||||||
B |
TABELLE III (Fortsetzung) | - | Monomer(e)1 | Verfah- | Konversion^ | • | Alkoholge | Produkt M^ 5 | Kettenlänge^ | |
Bei | ren2 | (h) | halt4 | ||||||
spiel | (Temp.) | ||||||||
80 MMA/20BMA | A (930) | 96 (2,5) | 15 (0,35) | 1000 (350-1800)6 | 9 (3-16) | ||||
'17 | 50 MMA/5OBMA | A (93°) | 95 (3,0) | 11 (0,2) | 1100 (400-2200) | 9-10 (4-18) | |||
18 | 50 MMA/50 DMAÄMA | A (67°) | 96 (2) | 8n(0,l) | - | - | |||
19 | 72 MMA/28 DMAÄMA | B (67°) | 95 (2)8 | 12 | 1300 (300-2500)6 | — 11 (3-21) | |||
20 · | 77 MMA/23 LMA | A (93°) | 95 (2) | 13 (0,3) | 1100 (400-2500) | ^B (2-18) | |||
21 | 68 MMA/32 OXÄMA | B (65°) | 96 (1,5)8 | 12 | 2400 (500-6000) | 18(3-45) | |||
22 | 75 MMA/25 AOÄMA | A (93°) | 95 (3) | 13 (0,2) | 1100 (400-2500) | 9 (3-21) | |||
IO O |
23 | 68 MMA/32 t-BASMA | B (80°) | 96 (3)8 | 12 | gesch.1800(400-3500) | gesch.14(3-27) | ||
co OO |
24 | 75 MMA/25 i-BMA | B (95°) | 80 (unvertr. | 5 | 1400 (400-3000) | 13 (4-27) | ||
-Τ Ο |
25 | bei 4) | |||||||
50 MMA/50 i-BoMA | B (95°) | 93 (5) | 7 | - ... | |||||
O | 26 | 75 BMA/25 OXÄMA | B (80°) | 95 (2) | 12 | 1800 (500 6000) | 12 (3-30) | ||
co | 27 | 78 BMA/22 OXÄMA | A (930) | 80 (5) | 3 | gesch. 2400 | I gesch. 15 v, gesch. 15 , |
||
28 | 80 MMA/20 MAN | A (930)12 | 90'(3) | 8,5«0,l) | gesch. , 2000 | 11 (3-25) | |||
29 | 70 BMA/30 MAN | B (750) | 83 (2 1/2)8 | 10 | 1400 (400-3000) | 7-8 (3-16) | |||
30 | MMA/(OXAÄMA)n | B (70O) | 97 (2)8 | 1511 | 800 (350-1800) | •6-7 (3-14) | |||
31 | MMA/(OXÄMA)13 | B (70O) | 90 (4)8 | 2213 | 700^(300-1600) | .11-12 (4-24)fo | |||
32 | BMA/(OXÄMA) 13 | B (70°) | 94 (4)8 | 1213 | 1500 (400-3000) | 13 (4-40) j£ | |||
33 | 64 MMA/ | B (80O) | 93 (2) | 12 | 1800 (500-5000) | CO OO σ? |
|||
34 | 36 IPOXÄMA | ||||||||
Fußnoten
Für die Monomeren werden folgende Abkürzungen verwendet: MMA « Methylmethacrylat
t-BAÄMA - t-Butylaminoäthylmethacrylat
i-BMA - Isobutylmethacrylat
i-BoMA β Isobornylmethacrylat
A » Verfahren A von Beispiel 1 B ■ Verfahren B von Beispiel 1
C « Verfahren C von Beispiel
in Klammern ist die Reaktionstemperatur in ° C angegeben.
3 Die Konversion wird durch Ermittlung des restlichen Monomeren
• . durch Gas-Flüssigkeits-Chromatographie bestimmt; als Katalysator werden 0,6 Molt NaOCH3 in 3,0 Mol% Methanol verwendet, falls nichts anderes angegeben ist.
4 Verfahren B, Mol% Alkohol bezogen auf Monomeres;
Verfahren A, Gesamtmolprozent Alkohol bezogen auf Monomeres
(zugegeben mit der angegebenen Geschwindigkeit von Mol%/Min);
Verfahren C, bezogen auf Gesamtmonomeres, zugegeben in der
ersten Stufe.
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Mittleres Gewichtsmolekulargewicht (Mw), bestimmt durch
die standardisierte Gelpermeationschromatographie, auf der Basis einer Methylmethacrylat-Oligomerkalibrierung
( 90 Gew.% eingeschlossen in die in Klammer angeführte Molekulargewichtsverteilung); 80%ige Molekulargewichtsverteilung für einige typische Beispiele.
Die niedrigeren M^ - Polymeren (das heißt diejenigen mit
einem M^ von niedriger als 1300) enthalten etwa 4-8
Gew.% von Polymermolekülen unter einem Molekulargewicht
von 400.
Bestimmt wie in Fußnote 5 angegeben; bedeutet η in Formel I oder (n1 + n") in Formel II.
Als Katalysator werden 1,0 - 1,5 Mo1.% pulverförmiges Kaiium-tbutoxid
verwendet.
Natriummethoxid-Katalysator in Methanol; Umsetzung vor vollständiger
Konversion beendet.
1,0% KOCH2CH NMe2,- Katalysator in Methanol / Dimethylaminoäthanol.
11 Als Alkohol wird Dimethylaminoäthanol verwendet.
MAN wird langsam zu der MMA/Katalysator//MeOH - Mischung
bei Reaktionstemperatur zugegeben.
N(2-Hydroxyäthyl)oxazolidin wird als Umesterungs-Kettenübertragungsalkohol
verwendet.
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Die folgende Arbeitsweise ist typisch für die Herstellung von Mono- und Bis-carbonsäuren der Monomeren nach der Erfindung
mit bekannter Molekulargewichtsverteilung.
Es werden 90 g der Polymeren BMA (96 Gew.% in restlichem BMA
Monomeren) von Beispiel 11 in 40 g Isopropanol aufgenommen und auf 50° C erwärmt. Zu der Lösung werden unber Rühren
tropfenweise 6,9 g (87 mMol, die einen berechneten Überschuß für das restliche Monomere enthalten) einer 50%igen Natriumhydroxidlösung
und einige Gramm Wasser zugegeben. Innerhalb einiger Minuten trübt sich die Lösung, da die Salze von
niedrigerem Molekulargewicht, wie Natriummethacrylat und die Salze der niedrigeren Polymeren ausfallen. Die Mischung
wird unter Rückflußkühlung zwei Stunden erwärmt, gekühlt und mit 90 mMol HCl in 150 g Wasser angesäuert, so dass zum
Schluß ein pH-Wert unterhalb von 3 erhalten wird. Die Hauptmenge der gekühlten wässrigen Schicht wird abdekantiert und das
verbleibende ölige Produkt wird mit 50 ml Anteilen von Wasser gewaschen und jeweils abgetrennt. Die kombinierten
wässrigen Lösungen werden mit 40 ml Anteilen von Toluol extrahiert
und die Toluolextrakte werden dem ^rodukt zugegeben.
Nach azeotroper Destillation des restlichen Isopropanols, Wassers und Butanols bis zur Erwärmung unter Rückflußkühlung
des Toluols und anschließende Filtration des warmen Produktes unter Ansaugen erhält man 82 g (in 92%iger Ausbeute)
eines blaßgelben, nahezu klaren Öls aus 95 Gew.% Feststoffen in Toluol r las 0,44 mäq COOH pro Gramm (etwa 7 Äquiv.% der
gesamten Esterfunktionalität).
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Die Bis-säure wird in ähnlicher Weise hergestellt, wobei etwa der-doppelte Gehalt an wässrigem Natriumhydroxid bei
einer Erwärmungszeit unter Rückflußkühlung von 10 bis 12 Stunden verwendet wird. Nach ähnlichem Aufarbeiten erhält
man 76 g eines klaren, farblosen viskosen UIs aus 95 Gew.%
Feststoffen in Toluol (Ausbeute 83%). Die Titration zeigt 1,05 mäq COOH pro Gramm an (etwa 16 Äquiv.% der gesamten
Esterfunktionalität).
Durch chromatographische Gelpermeationsanalyse der sauren
Produkte erfährt man, dass die Molekulargewichtsverteilungen im wesentlichen die gleichen sind wie bei den als Ausgangsstoffen
verwendeten neutralen Estern.
Wenn man die Reaktionsmischungen längere Zeit (bis zu 48 Stunden)
unter Rückflußkühlung in Gegenwart eines Überschusses (40 Äquiv.%) an wässrigem Natriumhydroxid erwärmt, entstehen
saure Produkte von nur geringfügig höherem (etwa 20 Äquiv.%) Säuregehalt als die vorstehend geschilderte Bis-säure.
In ähnlicher Weise werden die Mono- und Bis-säuren der Polymeren
bzw. Copolymeren der Beispiele 2 bis 34 aus MMA, AMA, MMA/BMA, MMA/LMA, MMA/DMÄÄMA hergestellt.
Es werden 17,8 g der Bis-säure des polymeren Methylmethacrylats von Beispiel 2 (Mw etwa 750) unter Vakuum für 6 Stunden auf
225° C erwärmt. Das glasartige Produkt zeigt einen Verlust
von 35 Äquiv.% Carboxylsäure bei der Titration und eine
starke Anhydridabsorption bei der Infrarotanalyse.
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Es werden 19,2 g der pulverförmigen Bis-säure des polymeren Methylacrylats von Beispiel 2 und 5 Äquiv.% pulverförmiges
Kaliumhydroxid innig gemischt und die Schmelze wird bei 225o C im Vakuum für 6 Stunden erwärmt. Die direkte
Titration des zurückbleibenden harten glasartigen Produktes (17g) zeigt an, dass mehr al« 80 Äquiv.% des vorhandenen
Carbonsäureanteils verbraucht worden ist. Die Methanolyse des Produktes mit überschüssigem Natriumethoxid in Methanol
mit anschließender Rücktitration offenbart, dass 35 Äquiv.% als reaktionsfähiges Anhydrid vorhanden sind.
Die thermische gravimetrische Analyse des neutralen polymeren Methacrylate (M^ 750) von Beispiel 2 zeigt eine
schnelle Depolymerisation des reinen Polyesters bei 275 bis 310° C, eine typische Erscheinung für Methylmethacrylat.
Die Bis-säure des gleichen Polyesters zeigt einen Verlust von 7 Gew.% zwischen 160 und 200° C und keinen weiteren Gewichtsverlust
unterhalb 325° C. Die Infrarotanalyse bestätigt die Bildung der stabilen Bis- und Poly-anhydridverbindungen.
Dieses Beispiel erläutert die Formulierung eines Automobillacks
mit guten Eigenschaften für Aussenanstriche, bei dem niedermolekulare Methylacrylatpolymere nach der Erfindung
als Weichmacher verwendet werden.
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Eine Mischung aus 50 Teilen TiO0, 16,6 Teilen eines hoch-
molekularen (MOOOOO) Poly(methylmethacrylats) mit 30%
Feststoffen, 33,4 Teilen Keton/aromatisches Lösungsmittel
und 100 Teilen Sand wird 15 Minuten homogenisiert und filtriert. 60 Teile dieser pigmentierten Mischung werden
dann mit 154 Teilen hochmolekularem Poly(methylmethacrylat) mit 30% Feststoffen, 27,5 Teilen mit 26% Feststoffen des
niedermolekularen polymeren Methylmethacrylats von Beispiel 8 und 241 ieilen Lösungsmittel gemischt. Der erhaltene Lack,
der einen Feststoffgehalt-von 21% (Viskosität: 11 No. 4 Ford
Becher) hat, wird auf Metallbleche durch übliches Sprühen aufgetragen und durch Erwärmen getrocknet. Der erhaltene
Überzug zeichnet sich durch Glanz, einen Schmelzfluß von niederer Temperatur, Härte, Wetterbeständigkeit, Beständigkeit
gegen Salζsprühungen und durch eine Rißbeständigkeit aus,
die höher sind als bei Überzügen ohne Weichmacher und bei Überzügen.mit den üblichen Weichmachern.
Ähnlich vorteilhafte Eigenschaften wurden mit diesem Weichmacher und anderen Homo- und Copolymeren der Beispiele 2 bis 34
bei anderen hochmolekularen Copolymeren erzielt, wie z.B. bei Copolymeren aus BMA/MMA, IBMA/MMA und dergleichen.
Dieses Beispfel zeigt die Formulierung einer typischen
nicht-wässrigen Dispersion unter Verwendung eines Polymeren mit niedrigerem Molekulargewicht nach der Erfindung und die
Verwendung der Polymerverbindungen nach der Erfindung als Dispergiermittel für Pigmente. Eine Mischung aus 50 Teilen
, 13,2 Teilen des Polymeren nach Beispiel 8 und einem
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Feststoffgehalt von 76%, 36,8 Teilen von "2/1 Pine Oil/
Texanol", 0,5 Teilen des handelsüblichen Dispergiermittels "Trokyd 98-C" und Sand werden 15 Minuten, vermischt
und dann filtriert. Es wird dann ein Lackverschnitt unter Rühren in folgender Reihenfolge hergestellt:
50 Teile der filtrierten Mischung, 24 Teile des Polymeren von Beispiel 8 bei einem Feststoffgehalt von 76%, 5,6 Teile
"2/1 Pine Oil/Texanol", 38 Teile "3/1 Naphtha/Pine Oil" und
97,5 Teile einer Dispersion eines hochmolekularen Methylmethacrylatpolymeren
bei einem Feststoffgehalt von 54%. Der erhaltene Lack wird bei einem Feststoffgehalt von 47%
auf Metallbleche in üblicher Weise durch Sprühen aufgetragen und zum Trocknen erwärmt. Die erhaltenen Überzüge haben
ähnliche Eigenschaften wie diejenigen aus der weichgemachten Formulierung von Beispiel 37 im Vergleich zu Überzügen
aus nicht-weichgemachten Produkten und zu Formulierungen, die unter Verwendung der üblichen nicht-wässrigen
Dispergiermittel hergestellt wurden.
Wenn das zuvor erwähnte handelsübliche Dispergiermittel
durch zwei Teile des niedermolekularen Methylmethacrylatsäure-polymeren
von Beispiel 35 ersetzt wird, erreicht man dadurch eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit des Pigmentes.
Wenn andere Homo- und Copolymere der Beispiele 2 bis 34 für die Formulierung von nicht-wässrigen Dispersionen
verwendet werden, erzielt man dabei ähnlich vorteilhafte Ergebnisse.
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Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von Polyisocyanaten
von niederem Molekulargewicht durch Phosgenierung der
niedermolekularen Copolymeren aus t-Butylaminoäthylmethacry-
laten.
Eine Lösung von 100 g des Copolymeren aus MMA/t-BAÄMA nach Beispiel
24 in Xylol oder Chlorbenzol wird tropfenweise zu einer gesättigten Lösung von Phosgen in 50 g Xylol oder
Chlorbenzol oder einem ähnlichen Lösungsmittel gegeben. Nach der Zugabe wird die Reaktionstemperatur auf 125° C
erhöht, und es wird langsam Phosgen im Laufe eines Zeitraums von 10 Stunden eingeleitet. Die Lösung wird dann auf
85° C gekühlt und es werden 0,16 g (1 Mol%) konzentrierte H2SO4 zugegeben. Die orange-gelbe Mischung wird erneut
auf 125 bis 13Oo C erwärmt und es wird mit Stickstoff 3 Stunden leicht gespült. Die erhaltene, klare, bernsteinfarbene
Lösung enthält das Isocyanat des niedermolekularen Copolymeren,
wobei eine Konversion von 85% des ursprünglichen Amins in ein aktives Isocyanat eingetreten ist und einige
Prozent an restlichem ionisierbarem Chlorid vorhanden sind.
Wenn man dieses Polyisocyanat mit Polyolen, Polyaminen, PoIyoxazolidinen
und anderen Verbindungen mit reaktionsfähigem Wasserstoff formuliert und härtet, kann man daraus Überzüge,
Klebstoffe, Filme, Imprägniermittel für Leder oder Papier und Bindemittel für Faservliese herstellen.
Nach dieser Arbeitsweise lassen sich andere Copolymere nach der Erfindung mit einem sekundären Arain in die entsprechenden
Polyisocyanate umwandeln, die ebenfalls auf einer Vielzahl
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von Gebieten verwendet werden können.
Formulierungen von Überzugsmassen mit hohem Feststoffgehalt
Die folgenden Beispiele zeigen typische Überzugsmassen und überzüge mit einem hohen Feststoffgehalt, die durch Feuchtigkeit aktiviert werden und die eine Formulierung aus einem
typischen oxazolidinhaltigen Copolymeren nach der Erfindung und einem typischen handelsüblichen trifunktioneilen aliphatischen Isocyanat (wie Desmodur N, von dem angenommen wird,
dass es ein Biurettriisocyanat aus Hexamethylendiisocyanat und Wasser ist) bei einem Verhältnis von Oxazolidin:Isocyanat
von 1:1 enthalten. Die durch Feuchtigkeit gehärteten Systeme dieser Art sind ganz allgemein in der US Patentanmeldung,
Ser.No. 7,270 vom 30. Januar 1970 beschrieben.
Die Eigenschaften von einigen dieser Überzugsformulierungen
sind in Tabelle IV zusammengestellt:
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DURCH FEUCHTIGKEIT GEHÄRTETE ÜBERZÜGE
Bei | 40 | Polyme | Gew.% Fest | Gardner |
spiel | 41 | res von | stoffe in | Holdt |
No. | 42 | Beispiel | arom. Lö | Viskosi |
• | 43 | No. | sungsmittel | tat |
22 | 76% | X | ||
32 | 70% " | P | ||
27 | 85% | X | ||
34 | 70% | V |
(KHN) Quell, vorh.
7 Tage/ (DMF) nach 7 Ta-
25° gen härtung/25°
Schlagfestigkeit in kg (Ib)
auf "Bonderite
1000" nach 14
Tagen
direkt umgekehrt
Gardner-
HoI dt
(35 Tage
ohne Aussetzen)
6,9
3,2
5,4
13
3,2
5,4
13
1,9 1,8
h7
1,1
34
(75)
43
(95)
(95)
43
(95)
39
(85)
(85)
25 20
(55) . (45)
14-16 2,2-4,5
(30-35X5-10)
(30-35X5-10)
Z-I
KJ)
OO CO CO
Diese Formulierungen geben Trocknungs- und Härtungsgeschwindigkeiten,
die vergleichbar sind mit Überzugsmassen, die mit funktioneilen Komponenten von wesentlich höherem Molekulargewicht
(> 20000) formuliert sind, wobei in beiden Fällen praktisch identische mechanische Eigenschaften erhalten werden.
Solche Formulierungen lassen sich mit gutem Erfolg auf nahezu allen Gebieten verwenden, wo Polymersysteme benutzt worden
sind, einschließlich von Überzügen auf Metall, Holz, Textilien
und Leder, als Innenanstriche oder Aussenanstriche, als
Überzugsmassen für Drähte r als Klebstoffe und dergleichen
und bei wesentlich höheren Feststoffgehalten (75 - 95% nach der Erfindung gegenüber sonst 30 - 60%).
Ähnliche reaktionsfähige Überzugsmassen mit hohem Feststoffgehalt
lassen sich mit den anderen funktioneilen Copolymeren
nach der Erfindung formulieren.
Herstellung eines Polyols aus einem niedrig-molekularen Methylmethacrylatpolymeren und 1,3-Butylenglykol
Durch Umesterung von 155 g des Methylmethacrylatpolymeren nach Beispiel 1 mit einem Mn von 450 mit (1,7 Mol) 1,3-Butylenglykol
in Gegenwart von 7 g (62 mMol, 3,6 Äquiv.%) Kalium-t-butoxid bei 100° C und unter Verwendung einer
langsamen Spülung mit Stickstoff erhält man 22 g Destillat in 15,5 Stunden. Weitere 2,3 g Destillat bilden sich nach 19
Stunden bei 130° C und weitere 0,8 g Destillat im Verlauf von 7 Stunden bei 160° C. Die Reaktion wird durch Erwärmen
auf 200O c für 16 Stunden beendigt, wobei insgesamt 36 g
Destillat entstehen. Der Katalysator wird mit methanoliseher
HCl gequenscht; überschüssiges Methanol und Butylenglykol
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werden im Vakuum bei 150° C/7 mm abdestilliert und es wird zum Schluß ait Stickstoff gespült. Das abgekühlte Produkt
wird in Toluol aufgenommen, mit einem Filterhilfsmittel behandelt und warm filtriert. Nach der Entfernung des Toluols
ι im Vakuum erhält man 205 g eines klaren, leicht-gelben
j Feststoffes mit einer Hydroxylzahl von 190 und einem Mn
von 825 (bestimmt durch Ebulliometrie).
i Beispiel 45
Herstellung eines Polyols aus einem niedrig-molekularen Butylmethacrylatpolymeren'und 113-Biitylenglykol
Nach der Arbeitsweise von Beispiel 44 werden 172 g eines Polymeren von Butylmethacrylat gemäß Beispiel 1 vom Mn
1000 hergestellt und dieses Produkt wird mit 77,3 g (0,86 Mol) 1,3-Butylenglykol in Gegenwart eines Natriummethoxidkatalysators bei 175 - 200° für 70 Stunden umgesetzt. Nach
der Neutralisation des Katalysators, dem Destillieren und Filtrieren wie in Beispiel 44 erhält man 173 g eines leichtgelben viskosen Öls mit der Hydroxylzahl 107 und einem
mittleren Mn von 1265. ■ _
Herstellung eines Polyurethanpräpolymeren aus Polyolzwischenprodukten von niedrigem Molekulargewicht
30 g des Butylmethacrylat/Butylenglykol-polyols von Beispiel 45 werden unter Erwärmen in 66 g Toluol aufgenommen und aufgelöst. Es werden 13 g Isophorondiisozyanat
. und 0,08 g Dibutylzinndilaurat als Katalysator zugegeben und die Lösung wird für 20 Stunden bei 60° gehalten. Die "
erhaltene, klare, schwach-gelbe Lösung wird im Vakuum vom Lösungsmittel soweit befreit, dass ein Produkt mit einem
Feststoffgehalt von 85% entsteht, das 1,0 mäq pro Gramm
209846/1073
an endständigen, nicht-flüchtigen Isocyanatgruppen enthält
und eine Gardner-Holdt Viskosität von E bis H besitzt.
Das neue Präpolymere ist für Klebstoff- und Überzugsmassen mit geeigneten Polyolen, Polyaminen und durch Feuchtigkeit
aktivierten Polyo*azolidinen, z.B. denjenigen der Beispiele
40 - 43, maskierten Polyiminen und dergleichen gut brauchbar.
Man erhält ähnliche Produkte, wenn das Polyol von Beispiel verwendet wird oder andere Polyole, die aus Polymeren nach der
Erfindung gemäß der Arbeitsweise der Beispiele 44 und 45 hergestellt wurden.
Verwendung von Acrylpolymeren von niedrigem Molekulargewicht
in Fußbodenpflegemitteln
Dis Bis-säuren der Methylmethacrylatpolyraeren nach der Erfindung nach Beispiel 35 werden anstelle von Kollophoniumharzsäuren
in Emulsionen von Polyacrylverbindungen und PoIystyro!verbindungen
und in Lösungen von Acrylpolymeren, die als Fußbodenpflegemittel dienen, verwendet. Der Glanz, das
Verlaufen, die Viskosität der Pflegemittel, die Wiederüberziehbarkeit
und die Wasserbeständigkeit sind den entsprechenden Eigenschaften der handelsüblichen Produkte vergleichbar.
Man erhält ähnliche Fußbodenpflegemittel mit den löslichen Dimethylaminoäthylmethacrylatpolymeren nach der Erfindung,
wie z.B. denjenigen der Beispiele 15 und 16 und von ähnlichen Polymeren mit einem etwas niedrigeren mittleren Molekular- ·
gewicht.
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Verwendung als Weichmacher und als Zusatzstoffe zur Herabsetzung des Schmelzpunktes in pulverförmlgen Überzugsmassen
Lösungen von Acrylpolymeren oder Acrylcopolymeren von hohem
Molekulargewicht, Polystyrolen und ähnlichen Polymeren und von 15 bis 40 Gew.% von geeigneten verträglichen Polymeren nach
der Erfindung werden durch Abtreiben der Lösungsmittel im Vakuum getrocknet, durch Extrusion oder ähnliche Arbeitsweisen
zu feinen Pulvern verarbeitet und als pulverförmige Filme auf Metallsubstraten abgelagert und bei Temperaturen von
121 bis 191° C (250 - 375<> F) eingebrannt, wobei glatte
Filme von hohem Glanz entstehen.
Die verwendeten Polymere sind Copolymere aus Methylmethacrylat und Äthylacrylat mit einem Molekulargewicht von größer als
5OQOO (bezeichnet als Polymeres A in der folgenden Tabelle)
und ein Homopolymeres von Methylmethacrylat mit einem Molekulargewicht von 100000 (bezeichnet als Polymeres B in der
Tabelle). Als Weichmacher wird das Methylmethacrylatpolymere von niederem Molekulargewicht von Beispiel 8 für beide Polymere von hohem Molekulargewicht verwendet. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
209846/1073
Polymeres Weichmacher 121° C 149° C Schmelzfluß
(Gew.T0)
(Gew.T0)
CD
-J
OJ
-J
OJ
A | Ü | 3 | 4-5 | 5+ | 6 | 6 | |
A | 25 | 5 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
B | O | 1 | 2 | - | 4 | 4-5 | |
B | 30 | 1-2 | 3 | - | - 5+ | 6 | |
ro
O CD OO |
co co co
Fußnoten „
1 Bewertung: 1 keine Veränderung; 2,3 partielle Änderung;
4 Sinterung, aber kein Fließen; 5 partielles Fließen; 6 gutes Fließen und hoher Glanz
Aus den vorstehenden Werten ergibt sich, dass die Polymermassen, die als Weichmacher die niedermolekularen Polymeren
nach der Erfindung enthalten, bei der Verwendung für pulverförmige
Überzüge einen verbesserten Schmelzfluß besitzen.
Wenn andere Polymere nach der Erfindung in diesen Formulierungen
verwendet werden, werden ebenfalls gute pulverförmige Überzugsmassen erhalten.
209846/107
Claims (1)
- Patentansprüche;1. Anionisch-polymerisiertes Polymeres eines (C1-C24)-Alkylmethacrylat s, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere eine mittlere Kettenlänge von etwa 6 bis etwa 50 Meren hat.2. Polymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens etwa 85% der Moleküle des Polymeren eine Kettenlänge von etwa \ 2n bis etwa 2n Meren hat, wobei η die mittlere Kettenlänge des Polymeren angibt.3. Polymeres nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittleren Kettenlänge etwa 6 bis ■ etwa 25 Mere entsprechen.4. Polymeres nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Homopolymeres eines (C1-C24)-Alkylmethacrylats ist.5. Polymeres nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die endständige Estergruppe zu einer Säuregruppe hydrolysiert ist.6. Polymeres nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die anfangsständige Estergruppe und die endständige Estergruppe zu Säuregruppen hydrolysiert sind.7. Polymeres nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkylmethacrylat ein (C1-C4) Alkylmethacrylat ist.209846/ 1 0738. Polymeres nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkylmethacrylat Methylmethacrylat ist.9. Polymeres nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere ein Copolymeres eines (C1-C24) Alkylmethacrylats und mindestens eines anderen äthylenischungesättigten copolymerisierbaren Monomeren ist.10. Polymeres nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere ein Copolymeres von mindestens zwei (C];-C24) Alkylmethacrylaten ist. ·11. Polymeres nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die endständige Estergruppe zu einer Säuregruppe hydrolysiert ist.12. Polymeres nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die anfangsständige Estergruppe und die endständige Estergruppe zu Säuregruppen hydrolysiert sind.13. Polymeres nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das copolymerisierbare Monomere Methacrylnitril, Dimethylarainoäthylmethacrylat, 2-0xazolidinyl-äthylmethacrylat, 2-(2-Isopropyloxazolidinyl)äthylmethacrylat, t-Butylarainoäthylmethacrylat oder Allyloxyäthylmethacrylat ist/.14. Polymeres nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkylmethacrylat ein (C^-C^) Alkylmethacrylat ist.15. Polymeres nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkylmethacrylat Methylmethacrylat ist.209846/1073- 46 -( Verfahren zur Herstellung von Polymeren von Methacrylsäureestern durch Polymerisation in Gegenwart eines die Kettenlänge regelnden Alkohols und einer katalytischen Menge eines Alkoxidanions, dadurch gekennzeichnet, dass ' bei der Durchführung der Polymerisation die molare Konzentration des Alkohols in dem Gesamtansatz des Monomeren bei einem relativ konstanten Wert gehalten wird.17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die molare Konzentration des Alkohols bei einem relativ konstanten Wert von etwa 0,05 bis etwa 5 Mo1% bezogen auf den gesamten Monomeransatz gehalten wird, indem der Alkohol zu der Reaktionsmischung mit einer Geschwindigkeit zugegeben wird, die mit der Polymerisationsgeschwindigkeit übereinstimmt.18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die molare Konzentration des Alkohols bei einem relativ konstanten Wert von etwa 2 bis etwa 4OMoIZ, bezogen auf den gesamten Monomeransatz, gehalten wird, indem man allmählich der Reaktionsmischung sowohl den Alkohol als* auch das Monomere bei einem Molverhältnis von Alkohol zu Monomer em von etwa 1:50 bis etwa 1:^5 hinzugibt. y19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol mindestens noch eine zusätzliche funktioneile Gruppe enthält.209846/1073.221883B20. Verfahren zur Herstellung von Polymeren von Methacryl- säureestern durch Polymerisation in Gegenwart eines die Kettenlänge regelnden Alkohols und einer· katalytischen Menge eines Alkoxidanione, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Stufe etwa 30 bis etwa 60 Gew.% des gesamten Monomeren in Gegenwart des Alkohols polymerisiert werden und der Rest des gesamten Monomeren zugegeben wird, nachdem die Polymerisation in der ersten Stufe beendigt worden ist ■. Λ21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Alkohols zu dem Monomeren in der ersten Stufe bei etwa 1:5 bis etwa 1:2,5 liegt.22. Eine polymere Masse, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Weichmacher ein Polymeres nach Anspruch 1 enthält.23. Eine Überzugsmasse, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Polymeres nach Anspruch 1 und 0 bis etwa 50% eines Trägers enthält.24. Eine pulverförmige Masse, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Polymeres von Anspruch 1 enthält.25. Eine Klebstoffmasse, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Polymeres nach Anspruch 1 enthält.209846/1073 /'
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