DE2400968B2 - 2,4-dialkoxy-6-t-alkylperoxy-striazine - Google Patents
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Description
worin η die Zahl 1 oder 2, R unabhängig voneinander je eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen oder
einen Arylrest, R' eine tertiäre Alkyl-, Cycloalkyl-
oder Aralkylgruppe, falls π = 1 ist, oder eine di-t.-Alkylengruppe, Cycloalkylen- oder Aralkylengruppe,
falls π = 2 ist, bedeutet.
2. i^-Dimethoxy-ö-t.-butylperoxy-s-triazin.
3. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man in an sich bekannter Weise ein entsprechendes 2,4-Dialkoxy-6-chlor-s-triazin mit einem
Hydroperoxid der Formel [HOO]nR1, worin R1 und η
die obige Bedeutung zukommt, in Gegenwart basischer Stoffe umsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einer Temperatur
zwischen -10 und +40° C durchgeführt wird.
5. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 als Radikalspender für die radikalische
Vernetzung der Polymerisation.
40
Die Erfindung betrifft hochstabile 2,4-DiaIkoxy-6-t.-alkylperoxy-s-triazine,
ihre Herstellung und ihre Verwendung.
Hochstabile Peroxide werden von der Kunststoffindustrie für viele Verwendungszwecke benötigt. Die
bisher verwendeten Peroxide haben alle gewisse Nachteile, so daß nach wie vor immer noch ein
Bedürfnis nach hochstabilen Peroxiden besteht. So weisen z. B. mit Dicumylperoxid vernetzte Polymere
einen unangenehmen Geruch auf. Andere Peroxide sind so
zu teuer oder zu gefährlich in der Handhabung oder weisen — wie z. B. Di-tert.-butylperoxid — eine zu hohe
Flüchtigkeit auf, weshalb nur ein Teil der eingesetzten Menge zur Wirksamkeit kommt. Aus der US-PS
31 68 518 sind bereits bestimmte Alkylperoxytriazine ss
bekannt. Diese bekannten Alkylperoxy-s-triazine sind in
reiner Form schlagempfindlich. Von den Halbwertszeiten her sind sie nur bedingt für die Hochtemperaturarbeitsweise
einsetzbar:
60
Std.
10 Std.
2,4-Dichlor-6-t-butylperoxy-s-triazin 96° Tri-t-butylperoxy-s-triazin 133°
74° 112°
Außerdem treten bei der Einarbeitung Mn Polymere
bereits Zersetzungen auf, die zum Teil sogar explosionsartig verlaufen. Ein weiterer gravierender Nachteil der
bekannten Alkylperoxytriazine besteht darin, daß — soweit sie noch Chlor enthalten — durch dessen
Reaktivität Hydrolyse eintreten kann und damit gefährliche und giftige HCl-Gase entwickelt werden, die
obendrein zu Korrosionen Anlaß geben können.
Es wurde nun gefunden, daß die 2,4-DiaIkoxy-6-t-alkylperoxy-s-triazine
gemäß Anspruch 1 in überraschender Weise hochstabil sind und die oben aufgeführten
ungünstigen Eigenschaften nicht aufweisen.
Bevorzugt werden aufgrund ihrer leichterer Herstellbarkeit
diejenigen Verbindungen der oben angegebenen allgemeinen Formel, in denen R ! bis 6
Kohlenstoffatome enthält und die Gruppe R1 insgesamt bis zu 10 Kohlenstoffatome aufweist.
Beispiele für erfindungsgemäße Verbindungen sind
2-Methoxy-4-äthoxy-6-t.-butylperoxy-
s-triazin,
2,4-Diäthoxy-6-tert.-butylperoxy-s-triazin,
2,4-Dibutoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin,
2,4-Dihexoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin,
2,4-DidecyIoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin,
2,4-Diphenoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin,
2,4-Dimethoxy-6-t.-amylperoxy-s-triazin,
2,4-Dimethoxy-6-cumy]peroxy-s-triazin,
2,4-Dimethoxy-6-t.-octylperoxy-s-triazin,
2,4-Dimethoxy-6-pinanylperoxy-s-triazin,
2,4-Diäthoxy-6-methyl-cyclohexylperoxy-
s-triazin und
2,5-Bis(2,4-dimethoxy-s-triazin
-6-y!-peroxy)-2,5-dimethylhexan,
vorzugsweise 2,4- Dimethoxy-6- t.-butyl-
peroxy s-triazin.
Die erfindungsgemäßen Triazinperoxide werden zweckmäßig hergestellt, indem man, z. B. analog dem in
Joum. of Gen. Chem. USSR 25, S. 2069 (1972) beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Tris-(tert.-butylperoxy)-s-triazin,
ein entsprechendes 2,4-Dialkoxy-6-chlor-s-triazin mit einem Hydroperoxid der Formel [HOO]nR1, worin R1 und η die obige
Bedeutung zukommt, in Gegenwart basischer Stoffe umsetzt. Die als Ausgangsprodukte bei diesem Verfahren
verwendeten 2,4-Dialkoxy-6-chlor-s-triazine lassen sich auf einfache Weise gemäß JACS 73,2989 (1951) aus
Cyanurchlorid und den entsprechenden Alkoholen in Gegenwart von Natriumhydrogencarbonat herstellen.
Als basische Stoffe eignen sich beispielsweise Alkalihydroxide, Alkalicarbonate, Alkalihydrogencarbonate, Alkaliacetate
und tertiäre organische Amine mit vergleichbarer Basizität. Die Umsetzung wird zweckmäßig
bei Temperaturen zwischen -10 und +400C, vorzugsweise
bei Raumtemperatur, durchgeführt. Die Herstellung kann auch in Gegenwart von Lösungsmitteln
durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Benzol, Methylenchlorid, Äthylacetat
und dergleichen. Die Umsetzung kann jedoch auch in wäßriger Lösung erfolgen. Aus dem Reaktionsgemisch
läßt sich das erfindungsgemäße Tryazinperoxid entweder direkt oder nach Entfernen des Lösungsmittels
isolieren.
Die erfindungsgemäßen Triazinperoxide weisen eine Reihe von besonders vorteilhaften Eigenschaften auf.
Hervorzuheben ist hierbei ihre Ungefährlichkeit. Sie sind weder schlagempfindlich noch explosionsgefährlich.
Des weiteren sind die erfindungsgemäßen Verbindungen praktisch nicht flüchtig, auch bei hohen Temperatu-
24 OO
ren. Sie lassen sich auf einfache Weise und aus billigen Rohstoffen herstellen. Bei ihrer Anwendung zur
Vernetzung von Polymeren ist der auftretende Geruch weit weniger unangenehm und geringer als bei
Verwendung von Dicumylperoxid.
Die thermische Stabilität der erfindungsgemäßen Verbindungen zeigt die Halbwertszeit von 2,4-Dimetnoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin:
Halbwertszeit
IStd.
140° C
140° C
lOStd. ίο
123° C
Aufgrund ihrer großen thermischen Stabilität lassen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen bis 140°C
ohne Vorvernetzung in erweichte Polymere einarbeiten, ι s
Trotz dieser thermischen Stabilität sind die erfindungsgemäßen Triazinperoxide jedoch sehr wirksame Vernetzungsmittel.
Außer zur radikalischen Vernetzung eignen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen auch zur Härtung
von Kunstharzen, wie z. B. ungesättigten Polyesterharzen und Allylhan:en. Insbesondere eignen sie sich zur
Herstellung von sogenannten Prepregs, die über längere Zeit lagerfähig bleiben müssen.
Des weiteren eignen sie sich zur Flammfestmachung von Polystyrol sowie ganz allgemein als Radikalspender
für die radikalische Vernetzung und Polymerisation. Beispielsweise ermöglichen sie eine Erniedrigung des
Restmonomerengehaltes bei der Massepolymerisation von Styrol. Mit den erfindungsgemäßen Triazinperoxiden
vernetzbare Polymere sind beispielsweise die Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen und die
Copolymerisate derselben, Siliconkautschuk, Polyurethankautschuk.
Ferner eignen sich die erfindungsgemäßen Verbindüngen
zur radikalischen Polymerisation von ein- oder mehrfach olefinisch ungesättigten mono- oder copolymerisierbaren
Monomeren, insbesondere Vinylverbindungen u. dgl.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter.
zeit bei Raumtemperatur werden 17,9 g (76,1% Ausbeute) 2,4-Dimethoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin mit
einer Reinheit von 98% gewonnen. Smp. 37—38°C.
Beispiel 3
2,4-Dimethoxy-6-t.-amylperoxy-s-triazin
2,4-Dimethoxy-6-t.-amylperoxy-s-triazin
Zu einer Mischung aus 260 g 10%iger Natronlauge (0,65 Mol), 73.3 g t.-Amylhydroperoxid (92,3%; 0,65 Mol)
und 2,5 mi Netzmittel M werden unter starkem Rühren und Kühlen bei ca. 25° 87,8 g (0,5 Mol) 2,4-Dimethoxy-6-chlor-s-triazin
in 8 Min. zugefügt. Es wird 75 Min. nachgerührt.
Das Reaktionsremisch wird 3mal mit je 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Durch Waschen mit Wasser,
Trocknen über Natriumsulfat und Entfernen des Lösungsmittels erhält man 94 g eines gelblichen,
viskosen Öls, das bei ca. -30° erstarrt, η 'H =1,4810.
Gehalt 99,0%. Ausbeute: 77% d. Th.
Netzmittel M = Alkyl-aryl-polyglykoläther-phosphorsäure-partialester
(Merkblatt Chemische Werke Hüls AG Nr. 3039, Seite 2).
2,5-Bis-(2,4-dimethoxy-s-triazin-6-yl-peroxy)-2,5-dimethyl-hexan
Zu einer Mischung aus 260 g 10%iger Natronlauge (0,65 Mol), 58,8 g (98,5%; 0,325 Mol) 2,5-Dimethyl-2,5-dihydroperoxyhexan,
25 ml Benzin und 2,5 ml Netzmittel M werden unter starkem Rühren und Kühlen bei 20—25° 87,8 g (0,5 Mol)2,4-Dimethoxy-6-chlor-s-triazin
in 5 Min. zugefügt. Es wird 1 Stdi. nachgerührt.
Das kristalline Produkt wird abgesaugt und gewaschen. Nach Trocknen im Frischlufttrockenschrank bei
Raumtemperatur erhält man 87,5 g feines, weißes Granulat, dessen Aktivsauerstoff-Gehalt 100% entspricht.
Schmp.: 134° (Zers.). Ausbeute: 77% d. Th.
2,4-Dimethoxy-6-t.-butyIperoxy-s-triazin
35,8 g 2,4-Dimelhoxy-6-chlor-s-triazin (0,2 Mol) werden in 265 g Methylenchlorid gelöst und zu einer
Mischung aus 26,2 g-t.-Butylhydroperoxid 88,7%ig (0,26 Mol) und 112 g 10%iger Natronlauge (0,28 Mol) in 15
Min. bei Raumtemperatur unter starkem Rühren zugetropft. Nach weiteren 15 Min. Nachrührzeit bei
Raumtemperatur wird die organische Phase abgetrennt und gewaschen. Nach Entfernen des Lösungsmittels im
Rotationsverdampfer werden 45,1 g ( = 93,8% Ausbeute) 2,4-Dimethoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin mit einer
Reinheit von 95,2% isoliert. Smp. 35-37°C.
Beispiel 5
2,4-Diphenoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin
2,4-Diphenoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin
Beispiel 2 fto
2,4-Dimethoxy-6-t.-butylperoxy-s-triazin
18,4 g 2,4-Dimethoxy-6-chlor-s-triazin (0,1 Mol) werden
portionsweise zu einer stark gerührten Mischung (15 aus !1,4 g t-Buty!hydroperoxid 80%ig (0,12 Mol) und
56 g 10%iger Natronlauge (0,14 Mol) in 5 Minuten bei Raumtemperatur zugegeben. Nach 1 Stunde Nachrühr-Zu
einer Mischung aus 104 g 10%iger Natronlauge (0,26 Mol), 28,9 g (81,1%; 0,26 Mol) t.-Butylhydroperoxid
und 1,25 ml Netzmittel M wird unter kräftigem Rühren und Kühlen bei 20-25° eine Lösung von 61,5 g (0,2 Mol;
97,4%) 2,4-Diphenoxy-6-chlor-s-triazin in 200 ml Aceton in 6 Min. zugefügt. Es wird noch 3 Std. bei der
angegebenen Temperatur nachgeführt.
Nach Absaugen, Waschen und Trocknen im Frischlufttrockenschrank bei Raumtemperatur erhält man
66,7 g Produkt als feines Pulver mit Schmp. 128° (Zers.).
Der Aktivsauerstoffgehalt ergibt eine Reinheit von ca. fto 100%. Ausbeute: 94% d. Th.
2,4-Dimethoxy-6-curnylperoxy-s-triazin
Zu einem Gemisch aus 130 g 10%iger Natronlauge
(0,325 Mol), 57,8 g Cumylhydroperoxid (85,6%; 0,325
24 OO
Mol), 12 ml Benzin (35/85°) und 1,25 ml Netzmittel M werden unter starkem Rühren und Kühlen bei 5—10°
43,9 g (0,25 Mol) 2,4-Dimethoxy-6-chIor-s-triazin in 11
Min. zugefügt Es wird noch 3 Std. bei 5° nachgerührt.
Das kristalline Produkt wird über eine gekühlte Nutsche abgesaugt und gewaschen. Man erhält 105 g
eines wasserfeuchten Produkts mit einem Gehalt von 61,3%, entsprechend einer Reinausbeute von 89% d. Th.
Beim Stehen bei Raumtemperatur erfolgt Verpuffung.
Die Ausführung der Vernetzungsversuche erfolgt im Brabender-Plastographen gemäß DT-AS 1189710,
Sp. 4. Die Versuche wurden mit dem Gerät PL-3 S im Meßbereich 1:23x5 ausgeführt 1000 Plastographeneinheiten
entsprechen hierbei =2,5 mkp. Die Umdrehungszahl des Kneters betrug stets 80UpM. Die
Beschickung der Knetkammer betrug jeweils 55 g Polyolefin. Prozentangaben sind als Gewichtsprozente
zu verstehen.
Als Grenztemperatur für die vernetzungsfreie Einarbeitung
wird die »Scorch-Temperatur« (Ts) eingeführt
und als die Temperatur definiert bei der innerhalb von 10 Minuten nach Zugabe des Peroxids der erste
schwache Anstieg des Knetwiderstands registriert wird. Die Bestimmung erfolgte durch Änderung der konstant
gehaltenen Knetkammertemperatur um jeweils 200C.
Die «Vernetzungstemperatur« (Tv) für die Bestimmung
der Wirksamkeit wurde so festgelegt, daß innerhalb von 10 Minuten nach Zugabe des Peroxids der
maximale Vernetzungsgrad erreicht ist.
Als Maß für die Vernetzungswirksamkeit Fdient der Quotient.
ρ Ymax
Vo
ymax — Knetwiderstand des vernetzten Polymeren,
vor Einsetzen eines eventuellen thermischen Abbaus, γ0
= Knetwiderstand des unvernetzten Polymeren.
Als minimale Einarbeitungstemperatur (Te) wird jene Temperatur angesehen, bei der nach lOminütiger
Vorknetarbeit das Polymere den ihm bei der jeweiligen Temperatur zukommenden konstanten Knetwiderstand
(yo) erreicht hat; hier liegt sodsnn eine homogene Schmelze vor, in die sich Zusätze leicht einarbeiten
lassen. Diese liegt gewöhnlich etwas über dem höchsten Punkt des als Materialkonstante zu wertenden sogenannten
Schmelzbereichs.
Minimale Einarbcitungslemperalur 7, = 110 C.
3°
40
50 Vernetzung von Polyäthylen
Unter Verwendung eines handelsüblichen Polyäthylens niedriger Dichte (0,918) mit einem Schmelzindex
von 20 g/10 Min. wurden nach vorstehender Beschreibung die in Tabelle 1 zusammengestellten charakteristischen
Vernetzungsdaten für die erfindungsgemäßen Verbindungen gemäß den Beispielen 1 bis 5 ermittelt.
Zum Vergleich wurden in die Untersuchung miteinbezogen: Dicumylperoxid (A), 2-Chlor-4,6bis-(t.-butylperoxy-)-s-triazin
(B) und 2,4,6-Tri-t.-butylperoxy-s-triazin (C). Alle Peroxide wurden als 50%ige Lösungen in
Methylenchlorid eingesetzt. Die zugesetzten Mengen entsprachen einem Aktiv-Sauerstoffgehalt von jeweils
0.15%.
Peroxid | 3 | Ts | T, | / | größten Teil | ve rp u ITt |
Beispiel | 4 | größten Teil | verpufft | |||
1 + 2 | 5 | 140° | 180° | 7,0 | ||
Beispiel | 140° | 180° | 6,9 | |||
Beispiel | 150° | 180° | 6,8 | |||
Beispiel | 150° | 180° | 6,7 | |||
A | 140° | 180° | 6,8 | |||
B | 130° | 160° | zum | |||
C | 130° | 160° | zum | |||
Die in Tabelle 1 wiedergegebenen Werte zeigen, daß die erfindungsgemäßen Peroxide den bekannten Peroxiden
B und C hinsichtlich der Neigung zur Vorvernetzung (T5) und den bekannten Peroxiden A, B und C
hinsichtlich der Wirksamkeit (7} überlegen sind.
Warmhärtung von ungesättigten Polyestern
Es wurde der Verlauf der Härtung bei verschiedenen Temperaturen geprüft. Dazu wurde eine Blockhärtung
im Reagenzglas mit 50 g eines hochreaktiven weiterpolymerisierbaren
ungesättigten Polyesterharzes (BASF-Handbuch, 6. Auflage, 1963, Seite 21, Zeilen 1 bis 5) unter
Zusatz von jeweils 2 Gew.-% der Verbindungen gemäß den Beispielen 1 bis 6 durchgeführt. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 2 wiedergegeben:
Ver | Bad- teci | ^ max | Max. |
bindung | tempe | erreichte | |
ratur | Tempe | ||
ratur = | |||
'max |
1 +2
Beispiel
1 +2
1 +2
Beispiel
1 + 2
1 + 2
Beispiel
1 + 2
Beispiel 3
Beispiel 4
Beispiel 5
Beispiel 6*)
1 + 2
Beispiel 3
Beispiel 4
Beispiel 5
Beispiel 6*)
110°C
8 Min.
95°C 22 Min.
80°C >60 Min.
23 C >6 Monate
11 Min. 250C
26 Min. 230 C
95 C
95 C
95 C
95 C
95 C
95 C
95 C
13 Min.
22 Min.
27 Min.
18 Min.
22 Min.
27 Min.
18 Min.
17 Min. 28 Min. 35 Min. 28 Min.
230C 230C 220 C 200C
*) Wasserfeucht verwendet.
**) Keine Reaktion.
Anmerkung: Als igei gilt die Zeit, bis zu der die Harztemperatur
5"C über der Badtemperatur liegt; tmax ist die Zeit bis zum Erreichen der max.
Temperatur.
Man ersieht aus Tabelle 2, daß die erfindungsgemäßen Peroxide sehr wirksame Warmhärler sind und das
Harz mit Peroxid-Zusatz nach 6 Monaten Lagerung bei Raumtemperatur keine Veränderung erleidet, also für
die Härtung von sogenannten Prepregs geeignet ist
Claims (1)
1. 2,4-Dialkoxy-6 t.-alkylperoxy-s-triazine der allgemeinen
Formel
OR
RO
OO--R1
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