DE2458733B1 - Increasing viscosity of (co)polyamides - using bis-oxazoline and cationic catalyst or bis-oxazoline salt, avoiding melt instability - Google Patents
Increasing viscosity of (co)polyamides - using bis-oxazoline and cationic catalyst or bis-oxazoline salt, avoiding melt instabilityInfo
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Abstract
Description
Beispielsweise seien genannt: 2,2'-Methylen-bis- 12-oxazolin, 2,2'-Tetramethylen-bis- 12-oxazolin, 2,2'-Dekamethylen-bis- 12-oxazolin, 2,2'-(1,4-Cyclohexyl)-bis- 12-oxazolin, 2,2'-p-Phenylen-bis- 12-oxazolin, 3.7'-m- Phenylen-bis- 12-oxazolin, 2,2'-p- Phenylen-bis-(5-methyl- 12-oxazolin), 2,2'-m- Phenylen-bis-(5-methyl- 12-oxazol in), 2,2'-Tetramethylen-bis-(5-äthyl- 12-oxazolin), 2,2'-Dekamethylen-bis-(5-methyl- 12-oxazolin). Examples include: 2,2'-methylene-bis- 12-oxazoline, 2,2'-tetramethylene-bis- 12-oxazoline, 2,2'-decamethylene-bis- 12-oxazoline, 2,2 '- (1,4-cyclohexyl) -bis- 12-oxazoline, 2,2'-p-phenylene-bis-12-oxazoline, 3.7'-m-phenylene-bis-12-oxazoline, 2,2'-p-phenylene-bis- (5-methyl-12-oxazoline), 2,2'-m-phenylene-bis- (5-methyl-12-oxazole in), 2,2'-tetramethylene-bis- (5-ethyl- 12-oxazoline), 2,2'-decamethylene-bis- (5-methyl- 12-oxazoline).
Vorteilhafterweise verwendet man: 2,2'-Tetramethylen-bis- 12-oxazolin, 2,2'-Dekamethylen-bis- 12-oxazolin, 2,2'-p-Phenylen-bis- 12-oxazolin und 2,2'-p- Phenylen-bis-(5-methyl- 12-oxazolin). It is advantageous to use: 2,2'-tetramethylene-bis-12-oxazoline, 2,2'-decamethylene-bis- 12-oxazoline, 2,2'-p-phenylene-bis- 12-oxazoline and 2,2'-p- Phenylene bis (5-methyl-12-oxazoline).
Die Herstellung der Bisoxazoline kann erfolgen nach dem in Liebigs Ann. Chemie (1974), 996, bzw. in den DT-OS 21 27 776 und 21 35 644 beschriebenen Verfahren durch Umsetzen eines Dinitrils mit Aminoalkoholen. The bisoxazolines can be prepared according to the in Liebigs Ann. Chemie (1974), 996, or in DT-OS 21 27 776 and 21 35 644 described Process by reacting a dinitrile with amino alcohols.
Als kationenaktive Katalysatoren können eingesetzt werden Schwefelsäure, Phosphorsäure, organische Sulfonsäuren, wie z. B. p-Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, 1- bzw. 2-Naphthalinsulfonsäure, Perchlorsäure, Bortrifluorid oder dessen Anlagerungsverbindungen, z. B. an Ather, Halogenwasserstoff säuren, Zinnchlorid, Aluminiumchlorid. Ferner wirksam sind Ester von starken Säuren, wie z. B. Alkylsulfate oder Alkylsulfonate, Alkylhalogenide, soweit sie mit Aminen unter Quaternisierung reagieren können und solche Verbindungen, die unter den Reaktionsbedingungen, gegebenenfalls teilweise, in die genannten Stoffe übergehen können, wie z. B. p-Nitrophenyldiazoniumfluoroborat oderAmmonsulfat. Salze oder salzartige Verbindungen der Bisoxazoline mit den obengenannten Stoffen erweisen sich ebenfalls als wirksame Katalysatoren und können auch als isolierte Verbindungen eingesetzt werden. Sulfuric acid can be used as cation-active catalysts, Phosphoric acid, organic sulfonic acids, such as. B. p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, 1- or 2-naphthalenesulfonic acid, perchloric acid, boron trifluoride or its addition compounds, z. B. ethers, hydrohalic acids, tin chloride, aluminum chloride. Further esters of strong acids such as B. alkyl sulfates or alkyl sulfonates, Alkyl halides, insofar as they can react with amines with quaternization and those compounds which under the reaction conditions, optionally partially, can pass into the substances mentioned, such. B. p-nitrophenyl diazonium fluoroborate or ammonium sulfate. Salts or salt-like compounds of the bisoxazolines with the above Substances also prove to be effective catalysts and can also be isolated Connections are used.
Allgemein ausgedrückt können die kationenaktiven Katalysatoren verwendet werden, welche zur Polymerisation von 12-Oxazolinen geeignet sind (vgl. In general terms, the cation-active catalysts can be used which are suitable for the polymerization of 12-oxazolines (cf.
DT-PS 12 06 585).DT-PS 12 06 585).
Wie bereits erwähnt werden die Bisoxazoline oder die Salze der Bisoxazoline in Mengen von 1 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent und die kationenaktiven Katalysatoren mit den Bisoxazolinen in Mengen von 0,005 bis 1, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf die eingesetzten Polyamide, verwendet. As already mentioned, the bisoxazolines or the salts of the bisoxazolines in amounts of 1 to 15, preferably 5 to 10 percent by weight and the cation-active Catalysts with the bisoxazolines in amounts of 0.005 to 1, preferably 0.01 up to 0.5 percent by weight, based in each case on the polyamides used.
Vorteilhaft verwendet man die Salze der Bisoxazoline, wenn es unerwünscht ist, einen sauren Katalysator im Polyamid zu haben. Solche durch Salzbildung aktivierte Bisoxazoline können auf einfache Weise erhalten werden, indem man das Bisoxazolin in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrahydrofuran, Diäthyläther, Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid, mit der doppeltmolaren Menge eines Alkylierungsmittels umsetzt. Das Salz fällt aus dem Lösungsmittel aus oder kann nach dem Abtrennen des Lösungsmittels daraus gewonnen werden. The bisoxazoline salts are advantageously used if this is undesirable is to have an acidic catalyst in the polyamide. Activated by salt formation Bisoxazolines can be obtained in a simple manner by taking the bisoxazoline in a suitable solvent such as methylene chloride, chloroform, tetrahydrofuran, Diethyl ether, dimethylformamide or dimethyl sulfoxide, with twice the molar amount an alkylating agent. The salt precipitates out of the solvent or can be obtained therefrom after the solvent has been separated off.
Als Alkylierungsmittel sind die zuvor genannten kationenaktiven Katalysatoren geeignet, jedoch verwendet man vorteilhafterweise nicht die genannten freien Säuren, sondern die Ester dieser Säuren, z. B. The aforementioned cation-active catalysts are used as alkylating agents suitable, but it is advantageous not to use the free acids mentioned, but the esters of these acids, e.g. B.
Alkylsulfate, wie Dimethylsulfat, Diäthylsulfat, Alkylhalogenide, wie Methyljodid, Athyljodid, Methylbromid, Äthylbromid oder auch Trialkyloxoniumfluoborate.Alkyl sulfates, such as dimethyl sulfate, diethyl sulfate, alkyl halides, such as methyl iodide, ethyl iodide, methyl bromide, ethyl bromide or trialkyloxonium fluoborate.
Besonders vorteilhaft ist Dimethylsulfat, da es ein stabiles Salz des Bisoxazolins bildet, welches im Polyamid keine Verfärbungen hervorruft. Dimethyl sulfate is particularly advantageous as it is a stable salt of bisoxazoline, which does not cause discoloration in the polyamide.
Geeignete aliphatische Polyamide sind solche mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im Grundbaustein; es seien hier genannt Polyamid 6, Polyamid 6,6, Polyamid 8, Polyamid 6, 10, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 6, 12, und deren Mischpolyamide, wie Polyamid 6/6, 6/12, Polyamid 6/6, 12/12, Polyamid 6/12, Polyamid 6/6, 12, Polyamid 11/12. Insbesondere werden Polylaurinlactam (Polyamid 12) und dessen Mischpolyamide eingesetzt. Suitable aliphatic polyamides are those with 6 to 12 carbon atoms in the basic module; Polyamide 6, polyamide 6,6, polyamide 8, and polyamide may be mentioned here 6, 10, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 6, 12, and their mixed polyamides, such as polyamide 6/6, 6/12, polyamide 6/6, 12/12, polyamide 6/12, polyamide 6/6, 12, polyamide 11/12. In particular, polylaurolactam (polyamide 12) and its mixed polyamides are used.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden viskositätserhöhenden Mittel werden den Polyamiden in der Schmelze zugesetzt. Dies kann geschehen im Polymerisationsreaktor nach Beendigung der Polykondensation unter einer Inertgasatmosphäre oder auch nachträglich in einem Extruder. The viscosity-increasing agents to be used according to the invention are added to the polyamides in the melt. This can be done in the polymerization reactor after the end of the polycondensation under an inert gas atmosphere or afterwards in an extruder.
Es ist jedoch auch möglich, sogenannte masterbatches herzustellen, indem man zuvor hergestellte Mischungen aus Polyamid und viskositätserhöhendem Mittel, welche das Polyamid und die Zuschlagstoffe im Gewichtsverhältnis 90:10 bis 60:40, insbesondere 85:15 bis 75 : 25 enthalten, in entsprechenden Mengen entweder in die Schmelze des Polyamids im Polymerisationsreaktor oder in den Extruder einbringt. However, it is also possible to produce so-called masterbatches, by using previously prepared mixtures of polyamide and viscosity-increasing agent, which the polyamide and the aggregates in a weight ratio of 90:10 to 60:40, in particular 85:15 to 75:25, in appropriate amounts either in the Brings melt of the polyamide in the polymerization reactor or in the extruder.
Die Polyamide sollen als homogene Schmelze vorliegen. Geeignete Verarbeitungstemperaturen für den Zusatz der viskositätserhöhenden Mittel liegen daher im allgemeinen bei 180 bis 300, vorzugsweise 200 bis 280"C oberhalb des Schmelzpunktes des Polyamids. Bei Polylaurinlactam hat sich eine Temperatur zwischen 230 und 280"C als vorteilhaft erwiesen. Es ist jedoch auch möglich, eine niedrigtemperierte Schmelze zu verwenden und sie gegebenenfalls nach dem Zusatz der viskositätserhöhenden Mittel zu erhitzen. The polyamides should be in the form of a homogeneous melt. Suitable processing temperatures for the addition of the viscosity-increasing agents are therefore generally included 180 to 300, preferably 200 to 280 "C above the melting point of the polyamide. In the case of polylaurolactam, a temperature between 230 and 280 "C has proven to be advantageous proven. However, it is also possible to use a low-temperature melt and optionally heating them after adding the viscosity-increasing agents.
Die Herstellung der Polyamide bzw. Mischpolyamide erfolgt in bekannter Weise durch hydrolytische Polymerisation in Gegenwart von 2 bis 10 Gewichtsprozent Wasser bei erhöhtem Druck und bei Temperaturen zwischen 260 und 340"C, wobei zwischenzeitlich durch Druckverminderung des Kondensationswasser entfernt wird. Ublicherweise werden die bekannten Viskositätsstabilisatoren aus Mono- bzw. The polyamides or mixed polyamides are produced in a known manner Way by hydrolytic polymerization in the presence of 2 to 10 percent by weight Water at elevated pressure and at temperatures between 260 and 340 "C, with intermittent is removed by reducing the pressure of the condensation water. Usually be the well-known viscosity stabilizers made from mono- or
Dicarbonsäuren, wie Essigsäure, Adipinsäure, Benzoesäure, Dodecandisäure in Mengen von 0,3 bis 1,2 Gewichtsprozent verwendet. Katalysatoren wie Phosphorsäure oder andere phosphorhaltige Verbindungen können ebenfalls eingesetzt werden. Ihr Zusatz bei der Polykondensation ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Eine geeignete Arbeitsweise zur Festlegung der Viskosität während der Polykondensation, d. h. vor der Zugabe der viskositätserhöhenden Zusätze, ist in Angew. Makrom. Chem. 34 (1973), S. 135 bis 152, beschrieben.Dicarboxylic acids such as acetic acid, adipic acid, benzoic acid, dodecanedioic acid used in amounts of 0.3 to 1.2 percent by weight. Catalysts such as phosphoric acid or other phosphorus-containing compounds can also be used. you However, addition in the polycondensation is not absolutely necessary. A suitable one Procedure for determining the viscosity during the polycondensation, d. H. before the addition of the viscosity-increasing additives is in Angew. Macrom. Chem. 34 (1973), Pp. 135 to 152.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt entgegen dem Stand der Technik das Erhöhen der Viskosität von Polyamiden, welche in Gegenwart von größeren Mengen Viskositätsstabilisatoren (Reglern), wie z. B. Contrary to the state of the art, the method according to the invention permits increasing the viscosity of polyamides, which in the presence of larger amounts Viscosity stabilizers (regulators), such as B.
Carbonsäuren, hergestellt worden sind.Carboxylic acids.
Beispiele Die Lösungsviskosität llrel der Beispiele wurde bestimmt in m-Kresol bei 25"C und einer Konzentration von 0,5 g/100 ml. Examples The solution viscosity IIrel of the examples was determined in m-cresol at 25 "C and a concentration of 0.5 g / 100 ml.
Beispiel 1 Polylaurinlactam, das in Gegenwart von 0,8 Gewichtsprozent Adipinsäure hergestellt worden ist, mit einer eingestellten Lösungsviskosität llrel von 1,50, eingestellt gemäß 1. c. Angew. Makrom. Chemie, wurden bei 250 C unter Zusatz von 5 Gewichtsprozent des Salzes aus 1 Mol 2,2'-(1,4-Phenylen)-bis-(2-oxazolin) und 2 Mol Dimethylsulfat unter Rühren 1 Stunde behandelt. Das erhaltene Polylaurinlactam besitzl eine Lösungsviskosität #rel von 1,77, was einer Erhöhung um Q27 Einheiten entspricht. Example 1 polylaurolactam, which in the presence of 0.8 percent by weight Adipic acid has been produced with an adjusted solution viscosity llrel of 1.50, adjusted according to 1. c. Applied Macrom. Chemistry, were taking at 250C Addition of 5 percent by weight of the salt from 1 mol of 2,2 '- (1,4-phenylene) -bis- (2-oxazoline) and treated 2 moles of dimethyl sulfate with stirring for 1 hour. The polylaurolactam obtained possesses a solution viscosity #rel of 1.77, which is an increase of Q27 units is equivalent to.
Beispiel 2 In gleicher Weise wurde ein Polylaurinlactam behandelt mit einer Ausgangsviskosität #rel VOll 1,80. Example 2 A polylaurolactam was treated in the same way with an initial viscosity of #rel VOll 1.80.
Die Erhöhung betrug 0,29 Einheiten, was einer Endviskosität von 2,09 entspricht.The increase was 0.29 units, giving a final viscosity of 2.09 is equivalent to.
Beispiel 3 Ein Polylaurinlactam (Polyamid 12) mit einer Ausgangsviskosität 1frei von 1,50 wurde in gleicher Weise mit 5 Gewichtsprozent 2,2'-(l,4-Phenylen)-bis-(2-oxazolin) und 0,1 Gewichtsprozent p-Toluolsulfonsäure behandelt. Die Viskositätserhöhung betrug 0,2Einheiten, die Endviskosität demnach llrel 1,70. Example 3 A polylaurolactam (polyamide 12) with an initial viscosity 1free of 1.50 was obtained in the same way with 5 percent by weight of 2.2 '- (1,4-phenylene) -bis- (2-oxazoline) and 0.1 weight percent p-toluenesulfonic acid. The increase in viscosity was 0.2 units, the final viscosity accordingly llrel 1.70.
Beispiel 4 Ein Polycaprolactam (Polyamid 6) mit einer Ausgangsviskosität von 1,60 wurde mit 5 Gewichtsprozent des Salzes aus 1 Mol 2,2'-Tetramethylen-bis-(2-oxazolin) und 2Mol Dimethylsulfat in gleicher Weise behandelt. Die Viskositätserhöhung betrug3 On20 Einheiten, entsprechend einer Endviskosität von SIr.l 1,80. Example 4 A polycaprolactam (polyamide 6) with an initial viscosity of 1.60 was with 5 percent by weight of the salt from 1 mol of 2,2'-tetramethylene-bis- (2-oxazoline) and 2 mol dimethyl sulfate in the same way treated. The viscosity increase was 3 On20 units, corresponding to a final viscosity of SIr.l 1.80.
Beispiel 5 Ein Polyundecansäureamid (Polyamid 11) mit einer eingestellten Lösungsviskosität (1. c. Angew. Makrom. Example 5 A polyundecanoic acid amide (polyamide 11) with an adjusted Solution viscosity (1. c. Angew. Macrom.
Chemie) von llrel 1,55 wurde in gleicher Weise mit 5 Gewichtsprozent des Salzes aus 1 Mol 2,2'-(1,4-Phenyien)-bis-(2-oxazolin) und 2 Mol Dimethylsulfat behandelt. Die Viskositätserhöhung betrug 0,24 Einheiten, die Endviskosität demnach lirel 1,79.Chemistry) of 11rel 1.55 was in the same way with 5 weight percent of the salt of 1 mole of 2,2 '- (1,4-phenylene) bis (2-oxazoline) and 2 moles of dimethyl sulfate treated. The increase in viscosity was 0.24 units, the final viscosity accordingly lirel 1.79.
Das folgende Vergleichsbeispiel 1 zeigt, daß bei Verwendung von Monooxazolinen und den kationenaktiven Katalysatoren keine Viskositätserhöhung stattfindet. The following comparative example 1 shows that when using monooxazolines and the cation-active catalysts do not increase in viscosity.
Vergleichsbeispiel 1 Ein Polylaurinlactam mit einer eingestellten Ausgangsviskosität von 1,50 wurde mit 5 Gewichtsprozent 2-(4-Methylphenyl)-2-oxazolin und 0,05 Gewichtsprozent p-Toluolsulfonsäure in gleicher Weise bei 250"C behandelt. Die Endviskosität betrug llrel 1,47. Comparative Example 1 A polylaurolactam with an adjusted Starting viscosity of 1.50 was with 5 weight percent 2- (4-methylphenyl) -2-oxazoline and 0.05 percent by weight p-toluenesulfonic acid treated in the same way at 250 ° C. The final viscosity was 11rel 1.47.
Das folgende Vergleichsbeispiel zeigt, daß Bisoxazoline allein ebenfalls nicht viskositätserhöhend wirken. The following comparative example shows that bisoxazolines alone also do not have a viscosity-increasing effect.
Vergleichsbeispiel 2 Ein Polylaurinlactam mit einer eingestellten Lösungsviskosität von SIrel 1,50 wurde mit 5 Gewichtsprozent 2,2'-(1 ,4-phenylen)-bis-(2-oxazolin) allein bei 2500 C in gleicher Weise behandelt. Die Endviskosität war gleich der Ausgangsviskosität. Comparative Example 2 A polylaurolactam with an adjusted Solution viscosity of SIrel 1.50 with 5 weight percent 2.2 '- (1,4-phenylene) -bis- (2-oxazoline) treated in the same way at 2500 C alone. The final viscosity was the same as that Initial viscosity.
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