DE2545643C3 - Verfahren zur Herstellung harter Terpenharze aus einem a-Pinen-haltigen Gemisch von Terpenkohlenwasserstoffe!! - Google Patents
Verfahren zur Herstellung harter Terpenharze aus einem a-Pinen-haltigen Gemisch von Terpenkohlenwasserstoffe!!Info
- Publication number
- DE2545643C3 DE2545643C3 DE19752545643 DE2545643A DE2545643C3 DE 2545643 C3 DE2545643 C3 DE 2545643C3 DE 19752545643 DE19752545643 DE 19752545643 DE 2545643 A DE2545643 A DE 2545643A DE 2545643 C3 DE2545643 C3 DE 2545643C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pinene
- terpene
- monomer
- isomerate
- allo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims description 29
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims description 29
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 title claims description 28
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 16
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- -1 terpene hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- GRWFGVWFFZKLTI-UHFFFAOYSA-N α-pinene Chemical compound CC1=CCC2C(C)(C)C1C2 GRWFGVWFFZKLTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 claims description 21
- GRWFGVWFFZKLTI-IUCAKERBSA-N (-)-α-pinene Chemical compound CC1=CC[C@@H]2C(C)(C)[C@H]1C2 GRWFGVWFFZKLTI-IUCAKERBSA-N 0.000 claims description 19
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 5
- 238000005727 Friedel-Crafts reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 241000779819 Syncarpia glomulifera Species 0.000 description 9
- 239000001739 pinus spp. Substances 0.000 description 9
- 229940036248 turpentine Drugs 0.000 description 9
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 8
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 7
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 5
- 229930006737 car-3-ene Natural products 0.000 description 4
- 229930007796 carene Natural products 0.000 description 4
- BQOFWKZOCNGFEC-UHFFFAOYSA-N carene Chemical compound C1C(C)=CCC2C(C)(C)C12 BQOFWKZOCNGFEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- 238000001256 steam distillation Methods 0.000 description 4
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- GQVMHMFBVWSSPF-SOYUKNQTSA-N (4E,6E)-2,6-dimethylocta-2,4,6-triene Chemical compound C\C=C(/C)\C=C\C=C(C)C GQVMHMFBVWSSPF-SOYUKNQTSA-N 0.000 description 2
- MVNCAPSFBDBCGF-UHFFFAOYSA-N alpha-pinene Natural products CC1=CCC23C1CC2C3(C)C MVNCAPSFBDBCGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- CRPUJAZIXJMDBK-UHFFFAOYSA-N camphene Chemical compound C1CC2C(=C)C(C)(C)C1C2 CRPUJAZIXJMDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010538 cationic polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- GQVMHMFBVWSSPF-UHFFFAOYSA-N cis-alloocimene Natural products CC=C(C)C=CC=C(C)C GQVMHMFBVWSSPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- IHPKGUQCSIINRJ-UHFFFAOYSA-N β-ocimene Natural products CC(C)=CCC=C(C)C=C IHPKGUQCSIINRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XJBOZKOSICCONT-UHFFFAOYSA-N 4,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]hept-2-ene Chemical compound CC1C=CC2C(C)(C)C1C2 XJBOZKOSICCONT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXRCIOIWVGAZEP-UHFFFAOYSA-N Primaeres Camphenhydrat Natural products C1CC2C(O)(C)C(C)(C)C1C2 PXRCIOIWVGAZEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- XCPQUQHBVVXMRQ-UHFFFAOYSA-N alpha-Fenchene Natural products C1CC2C(=C)CC1C2(C)C XCPQUQHBVVXMRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930006739 camphene Natural products 0.000 description 1
- ZYPYEBYNXWUCEA-UHFFFAOYSA-N camphenilone Natural products C1CC2C(=O)C(C)(C)C1C2 ZYPYEBYNXWUCEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- ZTHNOZQGTXKVNZ-UHFFFAOYSA-L dichloroaluminum Chemical compound Cl[Al]Cl ZTHNOZQGTXKVNZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical group 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F232/00—Copolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system
- C08F232/08—Copolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having condensed rings
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
25
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung harter Terpenharze durch Polymerisation eines Isomerates
von a-Pinen enthaltenden Gemischen von Terpenkohlenwasserstoffen in einem Lösungsmittel in
Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators.
Bis in die letzte Zeit wurde der Großteil der Terpenharze durch Polymerisierung von «-Pinen, das
durch fraktionierte Destillation gereinigt worden war, hergestellt. Da a-Pinen jedoch andererseits ein wichtiger
Ausgangsstoff, z. B. für die Duftstoffindustrie ist, hat:
man nach Möglichkeiten gesucht, Terpenharze aus leichter erhältlichem und billigerem a-Pinen zu
gewinnen.
Aus «-Pinen als solchem erhält man beim Polymerisieren unter Verwendung herkömmlicher Friedel-Crafts-Katalysatoren
nur ölartige, vorwiegend Dimere enthaltende Produkte. Durch Arbeiten mit bestimmten
Katalysator-Mischungen und unter absolut trockenen Reaktionsverhältnissen (US-Patentschriften 33 13 865
und 33 54 132) konnte «-Pinen jedoch zu hartem Harz polymerisiert werden. Gewisse Eigenschaften der so
gewonnenen Produkte weichen von den entsprechenden Eigenschaften der herkömmlichen Terpenharze ab.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, a-Pinen durch Isomerisierung in solche Verbindungen umzuwandeln, ro
die sich polymerisieren lassen. Auf dieser Basis baut die US-Patentschrift 24 83 124 auf, bei der die katalytische
Isomerisierung des «-Pinens in der Flüssigphase erfolgt.
In dsr finnischen Patentschrift 35 283 wird die:
Gewinnung von Terpenharzen aus dem in der « Sulfatzellstoffindustrie als Nebenprodukt anfallenden
Rohterpentin beschrieben. Bei diesem Verfahren wird Rohterpentin, das höchstens 70% «-Pinen enthalten
darf und weniger als 10% 0-Pinen und weniger als 10% Caren enthalten muß, bei 300 bis 450°C thermisch
iSQmerisiert; das so erhaltene Reaktionsgemisch wird zwecks Abscheidens der sauerstoffhaltigen Verbindungen
sowie der im Zusammenhang mit dem lsomerisieren entstandenen azyklischen Terpenkohlenwasserstoffe
(Allo-Ocimen) fraktioniert destilliert, und das so to
erhaltene Monomere, das quantitativ etwa 75% des als Ausgangsstoff verarbeiteten Rohterpentins beträgt,
wird in einem aromatischen Lösungsmittel unter Zugabe von Aluminiumchlorid bei -5 bis -H5°C
polymerisiert
Das in der finnischen Zellstoffindustrie als Nebenprodukt
anfallende Rohterpentin hat normalerweise einen «-Pinen-Gehalt zwischen 60 und 85% und einen
Carengehalt zwischen 10 und 30%, In einer modernen
Destillieranlage werden diese Hauptkomponenten des Rohterpentins möglichst hochgradig voneinander getrennt;
das Ergebnis sind ein Hauptdestillat mit etwa 95% a-Pinen-Gehalt und ein ca. 60% Caren enthaltendes
Produkt,
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Methode geschaffen werden, nach der sich aus Rohterpentin
durch fraktionierte Destillation abgeschiedenes technisches a-Pinen (Reinheitsgrad über 90%) unter möglichst
guter Ausbeute in hartes Terpenharz umwandeln läßt Weitere Zielsetzungen der vorliegenden Erfindung sind
eine möglichst gute Reproduzierbarkeit der Herstellung sowie eine möglichst gute Stabilität des anfallenden
Produktes gegen Oxydation.
Die Hauptmerkmale der Erfindung gehen aus dem beigefügten Patentanspruch I hervor.
Überraschenderweise ergab sich, daß sich durch thermische Dampf phasen-Isomerisierung in einem
kontinuierlich arbeitenden Reaktor aus a-Pinen ein Terpenkohlenwasserstoff-Gemisch bestimmter, genau
begrenzter Zusammensetzung herstellen läßt, welches als solches ohne fraktionierte Destillation als Monomeres
zur kationischen Polymerisierung geeignet ist, als deren Ergebnis mit guter Ausbeute helle, harte, relativ
stabile Terpenharze anfallen.
Die Zusammensetzung des bei kontinuierlicher Dampfphasen-Isomerisierung von «-Pinen entstehenden
Produktes ist von zwei wesentlichen Faktoren abhängig, nämlich von der Reaktionstemperatur und
der Reaktionszeit. Charakteristisch für die vorliegende Erfindung ist, daß bei der Herstellung des für die
Polymerisierung vorgesehenen Monomeren aus «-Pinen die Reaktionstemperatur und die Reaktionszeit der
thermischen Dampfphasen-Isomerisierung so reguliert werden, daß sich ein sehr hoher a-Pinen-lsomerisationsgrad
ergibt und der Allo-Ocimengehalt des entstehenden Isomerates sehr niedrig, vorzugsweise nahe bei 0%
zu liegen kommt, ohne daß die zur Spaltung von Terpenkohlenwasserstoffen führende Pyrolyse störende
Ausmaße annimmt.
Es ist bekannt, daß sich bei der thermischen Dampfphasen-Isomerisierung von a-Pinen unter bestimmten,
verhältnismäßig eng begrenzten Reaktionsbedingungen ein Isomerat ergibt, we'ches etwa 40%
Allo-Ocimen enthält. Mit weiterer Zunahme der Reaktionstemperatur und/oder Reaktionszeit beginnt
der Allo-Ocimen-Gehalt des Isomerates zu sinken, wobei der Rückgang bis auf 0% ziemlich steil erfolgt.
Bei weiterem Anstieg der Reaktionstemperatur und/ oder -zeit über die Werte hinaus, bei denen der
Allo-Ocimen-Gehalt des Isomerates das Null-Prozent-Niveau erreicht, beginnt die zur Spaltung von
Terpenkohlenwasserstoffen führende Pyrolyse schnell an Intensität zuzunehmen, was durch rapide einsetzende
dunkle Färbung des Isomerates angezeigt wird. Die optimalen Bedingungen bei der Isomerisierung von
«-Pinen gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen dann vor, wenn der Allo-Ocimen-Gehalt
des Isomerates gerade das Null-Prozent-Niveau erreicht. Da man sich hierbei jedoch hart an der Grenze
des Pyrolyse-Bereiches bewegt, können die Isomerisierungsverhältnisse in der Praxis so reguliert werden, daß
der Allo-Ocimen-Gehalt des Isomerates in den Bereich
zwischen 0 und 10%, vorzugsweise zwischen 0 und 2%, zu liegen kommt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß unter folgenden Verhältnissen auch mit höheren Allo-Ocimen-Gehalt
gearbeitet werden kann; Das aus technischem a-Pinen (Reinheitsgrad über 90%) durch thermische Dampfphasen-Isomerisation
gewonnene Terpenkohlenwasserstoff-Gemisch, dessen Ä-Pinen-Gehalt unter 10% liegt
und dessen Allo-Ocimen-Gehalt 10 bis 50%, Vorzugsweise jedoch 20 bis 40%, beträgt, wird als solches in
einem Lösungsmittel unter Zugabe von Friedel-Crafts-Katalysator in zwei Stufen polymerisiert, wobei die
erste Stufe bei -50 bis 00C, die zweite Stufe bei 0 bis
500C erfolgt. Dieses Verfahren liefert bei guter is
Ausbeute harte, helle Terpenharze.
Für die erfindungsgemäße a-Pinen-lsomerisierung läßt sich schwer ein absolut genau begrenzter
Reaktionstemperatur-Bereich angeben, da das Isomerisationsergebnis, wie weiter oben bereits erwähnt,
wesentlich von dertvsaktionszeit mitbestimmt wird. Die
Reaktionszeit, d. h. die Verweilzeit des Terpentindampfes im kontinuierlich arbeitenden Reaktor, wird
wiederum von den Dimensionen des Reaktors und von der Eintraggeschwindigkeit des zu isomerisierenden
Pinens bestimmt. Auf jeden Fall ist die erfindungsgemäße Isomerisierungsreaktion aus praktischen Gründen im
Temperaturbereich zwischen 340 und 5000C, vorzugsweise jedoch im Bereich zwischen 370 und 4700C,
durchzuführen.
Die Gaschromatographie bietet ein schnelles und präzises Kontrollverfahren, um das entstehende Isomerat
zusammensetzungsmäßig im geforderten Bereich zu halten. Bei routinemäßigem Fahren aer Anlage kann
man sich darauf beschränken, den Uchtbrechungskoef- j;
fizienten des Isomerates zu verfolgen, dünn bereits eine
Zunahme des Allo-Ocimengehaltes um einige Prozent hat eine deutliche Erhöhung des Lichtbrechungskoeffizienten
des Isomerates zur Folge. Das aus «-Pinen gewonnene erfindungsgemäße Isomerat, das hauptsächlieh
monozyklische Dienkohlenwasserstoffe enthält, ist unmittelbar als solches als Monomeres für die
kationische Polymerisation geeignet. Eine Raffination des Isomerates durch fraktionierte Destillation ist somit
unnötig, ja sogar schädlich, da es eine beträchtliche Minderausbeute an Terpenharz und ein Absinken des
Erweichungspunktes des Harzes zur Folge haben würde. Hingegen muß die bei der Isomerisierung
entstandene Feuchte vor dem Polymerisieren mit Hilfe eines geeigneten Trockenmittels aus dem Monomeren -,0
entfernt werden. Eine absolute Entwässerung ist jedoch im Hinblick auf das Gelingen der Polymerisierung nicht
erforderlich. Weiter muß dem Monomeren nach erfolgter Isomerisierung möglichst rasch ein Antioxygen
zugesetzt werden, da das im Monomeren enthaltene Allo-Ocimen sonst innerhalb weniger Stunden oxydiert
und dabei ein schwerlösliches, gelartiges Produkt bildet. Das Antioxygen, das sich beim Polymerisieren in keiner
Weise nachteilig auswirkt, bietet auch bei langer Lagerung des Monomeren einen wirksamen Schutz t,o
gegen Oxydation.
Beim Arbeiten nach der erfindungsgemäßen Methode erfolgt das Polymerisieren des Monomeren unter
Verwendung eines Katalysators nach Friedel-Crafts, vorzugsweise unter Verwendung von AICI2, als L.ö- (,5
siingsmittel dient aliphatischer, aromatischer oder chlorierter Kohlenwasserstoff, am besten Toluol. Das
Polymerisieren kann im Temperaturbereich zwischen -20 und +50° C durchgeführt werden. Da jedoch die
Polymerisationsgeschwindigkeit bei Temperaturen unter 00C sinkt, wird vorzugsweise bei 10 bis 40" C
polymerisiert.
Wie bereits erwähnt, kann das Polymerisieren gemäß der Erfindung in zwei Stufen erfolgen: Die erste Stufe
wird bei -50 bis 00C, vorzugsweise jedoch bei -30 bis
-200C, durchgeführt, wobei eine möglichst vollständige
Polymerisierung des im Monomeren enthaltenen Allo-Ocimens erzielt wird. Hingegen polymerisieren väie
im Monomeren enthaltenen monozyklischen Dienkohlenwasserstoffe bei so niedrigen Temperaturen nur
langsam. Erst in der zweiten Reaktionsstufe, in der Temperaturen zwischen 0 und 500C, vorzugsweise
jedoch zwischen 20 und 40° C, gefahren werden, werden dann auch diese Terpenkohlenwasserstoffe möglichst
vollständig polymerisiert Das Polymerisationsergebnis fällt entscheidend schlechter aus, wenn die beiden
Reaktionsstufen in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt
werden.
Die bei der Polymerisation stattfindende starke Wärmeentwicklung läßt sich leicht unter Kontrolle
halten, wenn man das Monomere in das Lösungsmittel-Katalysator-Gemisch
einträgt. Beim chargenweisen Polymerisieren liegt die passende Katalysator-Menge
bei 3 bis 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Monomeren-Quantum. Die passende Lösungsmittelmenge
liegt bei etwa .10 bis 150 Gewichtsprozent, bezogen auf das Monomeren-Quantum. Eine Polymerisationsdauer
von 2 bis 4 Stunden ist ausreichend.
Nach erfolgter Polymerisation wird der Katalysator am besten durch Rückflußkochen des Reaktionsgemisches
mit Kalk und Bleicherde abgeschieden. Nach dem Filtrieren und dem Verdampfen des Lösungsmittels
werden das Monomere, das nicht reagiert hat, und die ölartigen Kleinpolymeren am besten durch Wasserdampfdestillation
entweder bei Normaldruck oder bei Unterdruck abgeschieden. Die Wasserdampfdestillation
wird so lange fortgesetzt, bis der gewünschte Terpenharz-Erweichungspunkt erreicht ist. Alternativ kann das
Abscheiden des Katalysators auch auf »nassem Wege« durch Waschen mit Wasser erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich am besten zur Herstellung von Terpenharzen, deren
Erweichungspunkt, nach dem Kugel-Ring-Verfahren bestimmt, bei etwa 70 bis 115°C liegt. Mit technischem
α-Pinen als Ausgangsstoff werden hierbei Harzausbeuten von etwa 70 bis 80% erzielt. Im typischen Fall hat
das erfindungsgemäße Harz die Farbe X-WG (nach US-Norm ASTM D 509-45) und einen Aschegehalt von
ca. 0,01%.
Das Polymere weist pro Monomereneinheit im Durchschnitt wenigstens eine Doppelbindung auf und
hat bei der Lagerung und beim Erhitzen eine durchaus befriedigende Stabilität gegenüber Oxydation. Die
Löslichkeitseigenschaften und die Mischbarkeit des erfindungsgemäßen Terpenharzes mit anderen Stoffen
entsprechen weitgehend den entsprechenden Eigenschaftender /9-Pinenharze.
Die Bedeutung der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie eine brauchbare Lösung zur Umwandlung
des Hauptproduktes von Terpentindestillieranlagen — technischen «-Pinens — in hartes Terpenharz bietet,
welches sich als Rohstoff z. B. für verschiedenartige Klebstoffe und sog. Hot-melt-Produkte eignet. Da der
erfindungsgemäße Polymerisationsprozeß gegen solche Störfaktoren wie z. B. geringe Feuchtemengen nicht
besonders empfindlich ist, hat das Verfahren eine
verhältnismäßig gute Reproduzierbarkeil, die sich wiederum günstig auf seine Wirtschaftlichkeit auswirkt.
Als Ausgangsstoff für die Isomerisierung diente technisches «-Pinen, welches etwa 95% «-Pinen, 2%
/3-Pinen,2% Caren und 1% Camphen enthielt.
Die kontinuierlich arbeitende Isomerisierungsapparatur,
die für eine Eintragsgeschwindigkeit von 5 bis 10 kg/h ausgelegt war, umfaßte einen Einfüllgut-Vorwärmer
(Heizfläche 250 cm2, 2-atü-Dampf) einen Verdampfer (Heizfläche 620 cm2, 10-atü-Dampf), einen
Wärmeaustauscher, einen Rohrreaktor (lichter Durchmesser 50 mm. Länge 2300 mm, zwei 1100-W-Elektroheizbänder)
sowie euren Kondensator (Kühlfläche 1300 cm2). Das Messen der Terpentindampf-Tempera-
Pinen-Eintraggeschwindigkeit 5 kg/h tür im Reaktor erfolgte mil Hilfe durch die Reaktorwand
geführter Thermoelemente. Die gesamte Apparatur war aus säurefestem Stahl AISI316 gefertigt
Die Isomerisation erfolgte im Reaktionstemperaturbereich von 350 bis 500°C; die Apparatur wurde dabei
mit den Eintragsgeschwiridigkeiten 5 kg/h und 100 kg/h
gefahren. Die unverdampft gebliebene Pinenmenge lag unter 0,5%, bezogen auf die Füllgutmenge. Das
entstandene Isomerat wurde gaschromatographisch auf seinen Gehalt an «-Pinen, Allo-Ocimen und Hauptspaltungsprodukt
sowie auf seinen Gesamtgehalt an polymerisierungsfähigen, in der Hauptsache Dien-Struktur
aufweisenden zyklischen Terpenkohlenwasserstoffen analysiert. Weiter wurden Farbe und Lichtbrechungskoeffizienten
des Isomerates bestimmt. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengestellt:
Reaktions- | Zusammensetzung | des Isomeraies (%) | Zusammensetzung | des Isomerates (%) | Spaltungs | Polymerisierbare | Isomerat | Πι |
temperatur (°C) |
a-Pinen | Allo-Ocimen | a-Pinen | Allo-Ocimen | produkte | zyklische Kohlenwasser |
Fa .■>; | |
stoffe | (Gardner) | |||||||
0 | 36 | 1,490 | ||||||
350 | 41 | 21 | 0 | 53 | 2 | 1,501 | ||
375 | 7 | 35 | 61 | 11 | 0 | 63 | 2 | 1,497 |
400 | 3 | 28 | 18 | 33 | 0 | 84 | 2 | 1,482 |
425 | 2 | 8 | 3 | 31 | 0,5 | 85 | 2 | 1.476 |
450 | 2 | 0 | 2 | 18 | 3 | 80 | 3 | 1,477 |
475 | — | 0 | 2 | 6 | 8 | 66 | 6 | 1,478 |
500 | — | 0 | — | 0 | 9 | |||
Pinen-Eintraggeschwindigkeit 10 kg/h | 0 | |||||||
Reaktions | Spaltungs | Polymerisierbare | Isomerat | n': | ||||
temperatur (0C) |
produkte | zyklische | Farbe | |||||
Kohlenwasser | (Gardner) | |||||||
stoffe | ||||||||
0 | 23 | 1.482 | ||||||
350 | 0 | 42 | 2 | 1.499 | ||||
375 | 0 | 61 | 2 | 1,501 | ||||
400 | 0 | 72 | 2 | 1,492 | ||||
425 | 0 | 84 | 2 | 1,481 | ||||
450 | 1 | 87 | 2 | 1.477 | ||||
475 | 3 | 75 | 4 | 1,476 | ||||
500 | 7 | |||||||
Mit einer Eintragsgeschwindigkeit von 7,5 kg/h und bei einer Reaktionstemperatur von 450 bis 460° C
wurden etwa 1000 kg als Monomeres für Polymerisationsversuche geeignetes Isomerat hergestellt. Das so
gewonnene Monomere enthielt 2% a-Pinen, 0% Allo-Ocimen, 0,2% Spaltungsprodukte und ca. 88%
polymerisationsiähige Terpenkohlenwasserstoffe. Das Monomere hatte nach der Gardner-Skala die Farbe 3
und einen Lichtbrechungskoeffizienten von n! D 0= 1,477.
In einem mit Rührwerk, Thermometer sowie Rücklauf- und Destillationskühler versehenen emaillierten
400-Liter-Reaktor wurden durch einen Trockenturm, gefüllt mit synthetischem Zeolith, hindurch 75 kg
Toluol gefüllt. Dem Toluol wurden 5 kg wasserfreies Aluminiumchlorid zugesetzt. Das Rührwerk wurde
eingeschaltet, und im Verlaufe von zwei Stunden wurden durch den Trockenturm hindurch 110 kg
Monomeres in den Reaktor geleitet. Während der Besamten Dauer des Einfüllens des Monomeren wurdo
die Temperatur des Reaktionsgemisches durch Kühlen im Bereich zwischen 20 und 25°C gehalten. Danach ließ
man die Reaktion bei 20 bis 300C noch 3 Stunden weiterlaufen.
Zur Zerlegung dss Katalysators wurden dem Reikiionsgemisch 70 kg Lackbenzin (Siedepunkt 150
bis 2000C), 5 kg Calciumhydroxid und 5 kg Bleicherde (pH 5,7) zugesetzt. Sodann erhöhte man aie Temperatur
des Reaktionsgemisches und ließ das Toluol überdestillieren. Das östliche Reaktionsgemisch wurde vier
Stunden lang unter Rückfluß gekocht und heiß durch ein Druckfilter filtriert.
Das Lösungsmittel und das Monomere, das nicht reagiert hatte, wurden durch mit voransci.reitender
Destillation erfolgende Drucksenkung auf ca. 30 Torr abgeschieden. Anschließend erfolgte bei etwa 30 Torr
das Abscheiden der niederen Polymeren durch Wasserdampfdestillation. Die Destillation wurde fortgesetzt,
bis der gewünschte Terpenharz-Erweichungspunkt
erreicht war. Bei der Herstellung von Harzen verschiedener Härte wurden folgende Ausbeuten
erzielt, bezogen auf das Monomcrcn-Quantum der
Polymerisationscharge:
Harz-Erweichungspunkt ( C) Ausbeute
70
85
100
11 "5
85
100
11 "5
81
75
70
64
Das Harz hatte die Farbe X-VV(J entsprechend US-Norm ASTM D 509-45 und einen Aschegchali \<
>n 0.01%. η
Der Harz-Erweichungspunkt wurde nach der Kugel/ Ring-Methode gemessen.
15 e ι s ρ ι c I I
Ausgangssioff und Isomcrisationsapparatur waren die gleichen wie in Heispiel 1.
Das Isomeiisieren erfolgte durch Einspeisen von
Pinen in die Apparatur mit konstanter Geschwindigkeit. Die unverdampft gebliebene Stoffmcnge betrug weni- :
ger als 0.5%. bezogen auf den .Stoffeintrag. Hei Pinen-Eintraggeschwindigkeiten von 5 kg/h und
10 kg/h wurden im Reaktionstemperatur-Bereich von 350 bis 45OrC folgende Isomerisationsergebnisse erzielt.
Reaktions- | Fintraggeschwindigkeil | MIo- | Eintraggeschwin- | AIIo- |
lcmperatur | 5 kg/h | Ocimen | digkeit in kg/h | Ocimen |
•T-Pinen | ('Vn) | vPincn | (""') | |
21 | 11 | |||
ι ο | (%) | 35 | ('Vn) | 33 |
350 | 41 | 28 | 60 | 31 |
375 | 7 | 8 | 18 | 18 |
400 | 3 | 0 | 3 | 5 |
425 | 2 | 2 | ||
450 | 2 | 2 | ||
Sämtliche vorgenannten Isomcratproben hatten die Farbe 2 (nach Gardner).
In den Polymerisationsversuchen diente als Monomercs
Isomcrat. das mit einer Pinen-F.intraggesehwindigkeit von 5 kg/h und bei einer Reaktionstemperatur von
37 5 C hergestellt wurde. Vor dem Polymerisieren wurde das Monomere mit Calciumchlorid getrocknet
und mit 0.5% 2.6-Di-tert.-biityl-p-kresol als Antioxydalionsmittel
versetzt. Das Monomere, das nach G a id ■ η e r die Farbe 2 sowie einen l.ichtbrcehiingskoeffizienlen
von η — 1.501 hatte, enthielt 7% vPinen und 35%
Allo-Ocimen.
In einen mit Rührwerk und Thermometer ausgestatteten
gläsernen Reaktor wurden 175 g Toluol und 12 g wasserfreies Aluminiumchlorid gefüllt. Das Rührwerk
wurde eingeschaltet, und der Reaktorinhalt wurde auf -25 C gekühlt. Über einen Tropftrichtcr wurden im
Laufe von zwei Stunden 200 g Monomercs in den Reaktor gefüllt: während der gesamten Dauer der
Zugabe wurde die Temperatur des Reaktionsgcniisches
auf -- 25 C gehalten, danach winde das Mischen bei dieser Temperatur noch zwei Stunden forlgesetzt.
Darauf folgte die zwei Stunden dauernde zweite Reaktionsstufe bei 40 C.
Zur Zersetzung des Katalysators wurden dem Reaktionsgemisch 175g l.ösungsbenzin (Siedepunkt
!50 bis 200 C) !3g C:i(f)M). uml 11Iu Kli-iiluTili· (nil
3.7) zugeselzl. Man ließ das Toluol überdcslillicren. Das restliche Reaktionsgemisch wurde 4 Stunden lang unter
Rückfluß gekocht, und die Feststoffe wurden durch Filtrieren in heißem Zustand son der Losung getrennt.
Das Lösungsmittel und das Monomere, das nicht reagiert hatte, wurden durch Destillieren unter Senkung
des Druckes mit voranschreitender Destillation abgeschieden. Die ölartigen Kleinpolymeren wurden durch
Wasserdampfdestillation bei etwa 50 Torr abgeschieden.
Das Destillieren wurde fortgesetzt bis der gewünschte Terpcnharz-Erweichungspunkt erreicht war. Bei der
Herstellung von Produkten verschiedener Harte wurden folgende Ausbeuten erzielt, bezogen auf da*
Monomeren-Quantum der Polymerisationscharge.
Harz-Erweichungspunkt( C) Ausbeute
(Kugel/Ring-Verfahren) (%)
(Kugel/Ring-Verfahren) (%)
70 86
85 83
100 78
115 68
Die Harze hatten die Farbe X-WG nach US-Norn ASTM D 509-45 und einen Aschegehalt von 0.01 %.
Zum Vergleich wurde die Polymerisation auch ir Form einer einstufigen Reaktion von vier Stundet
Dauer bei +355C durchgeführt. Das Ergebnis warei
79% Harz mit einem Erweichungspunkt von 56" C.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung harter Terpenharze
durch Polymerisation eines Isomerats von «-Pinen enthaltenden Gemischen von Terpenkohlenwasserstoffen
in einem Lösungsmittel in Gegenwart eines Friedel-Crafts-Katalysators, dadurch gekennzeichnet,
daß als Isomerisat ein solches verwendet wird, das weniger als 10 Gew.-% a-Pinen und
weniger als 50 Gew.-% Allo-Ocimen enthält und das; aus einem wenigstens 90 Gew.-% a-Pinen enthaltenden Terpenkohlenwasserstoffgemisch durch kontinuierliche Isomerisierung in der Dampfphase bei 340
bis 500° C erhalten worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polymerisation bei Verwendung eines Isomerisates mit 10 bis 50 Gew.-% Allo-Ocimen
in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei die Temperatur in der ersten Stufe —50° C bis 0°C und
in der zweiten Stufe 0°C bis 50° C beträgt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI326774A FI50536C (fi) | 1974-11-11 | 1974-11-11 | Tapa valmistaa kovia terpeenihartseja alfa-pineeniä sisältävästä terpe enihiilivetyjen seoksesta |
FI326874A FI50537C (fi) | 1974-11-11 | 1974-11-11 | Tapa valmistaa kovia terpeenihartseja alfa-pineeniä sisältävästä terpe enihiilivetyjen seoksesta |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2545643A1 DE2545643A1 (de) | 1976-05-13 |
DE2545643B2 DE2545643B2 (de) | 1978-03-09 |
DE2545643C3 true DE2545643C3 (de) | 1978-10-26 |
Family
ID=26156682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752545643 Expired DE2545643C3 (de) | 1974-11-11 | 1975-10-11 | Verfahren zur Herstellung harter Terpenharze aus einem a-Pinen-haltigen Gemisch von Terpenkohlenwasserstoffe!! |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH619247A5 (de) |
DD (1) | DD125134A1 (de) |
DE (1) | DE2545643C3 (de) |
FR (1) | FR2290456A1 (de) |
GB (1) | GB1490606A (de) |
SE (1) | SE403789B (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4797460A (en) * | 1987-01-12 | 1989-01-10 | Arizona Chemical Company | Tackifier resin composition and process for preparing same |
CN104693329B (zh) * | 2015-03-28 | 2018-06-19 | 罗定市星光化工有限公司 | 一种萜烯树脂的环保生产工艺 |
-
1975
- 1975-10-11 DE DE19752545643 patent/DE2545643C3/de not_active Expired
- 1975-10-13 CH CH1324375A patent/CH619247A5/de not_active IP Right Cessation
- 1975-10-15 SE SE7511549A patent/SE403789B/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-11-07 GB GB4620175A patent/GB1490606A/en not_active Expired
- 1975-11-10 FR FR7534241A patent/FR2290456A1/fr active Granted
- 1975-11-11 DD DD18939975A patent/DD125134A1/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2545643A1 (de) | 1976-05-13 |
DE2545643B2 (de) | 1978-03-09 |
FR2290456B1 (de) | 1980-04-30 |
FR2290456A1 (fr) | 1976-06-04 |
GB1490606A (en) | 1977-11-02 |
SE7511549L (sv) | 1976-05-12 |
DD125134A1 (de) | 1977-04-06 |
SE403789B (sv) | 1978-09-04 |
CH619247A5 (en) | 1980-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2135622C3 (de) | Verfahren zur Abtrennung von Styrol aus thermisch gekracktem Erdöl | |
DE3521458C2 (de) | ||
DE4407222A1 (de) | Verfahren zur Rückgewinnung von Caprolactam aus Oliogo- und/oder Polymeren des Caprolactams | |
CH494715A (de) | Verfahren zum Isomerisieren von a-Pinen | |
DE1493816B2 (de) | Verfahren zur gewinnung von reinem 2,2- (4,4' dihydroxydiphenyl)-propan | |
DE2545643C3 (de) | Verfahren zur Herstellung harter Terpenharze aus einem a-Pinen-haltigen Gemisch von Terpenkohlenwasserstoffe!! | |
DE2430520A1 (de) | Verfahren zur reinigung von rohem maleinsaeureanhydrid | |
DE1126886B (de) | Verfahren zur Reinigung von Phenol, das durch Zersetzen von Cumolhydroperoxyd gewonnen worden ist | |
EP1048646B1 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Destillation von thermolabilen Monomeren | |
DE19753377A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von epsilon-Caprolactam aus Extraktwasser der PA-6-Synthese | |
DE2724191C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Äthylenglykol | |
CH441256A (de) | Verfahren zur Herstellung von 0,0,0-Trimethylphosphaten | |
DE1804878B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von 5-IsopropyIiden-2-norbornen durch Isomerisieren von 5-Isopropenyl-2-norbornen | |
DE547645C (de) | Verfahren zur Darstellung von Acrylsaeurechlorid | |
DE875349C (de) | Verfahren zur Herstellung von Vinylidencyanid (1,1-Dicyanaethylen) | |
DE3408239C2 (de) | ||
DE2510088C2 (de) | Verfahren zur fraktionierten Destillation von Diacetoxybutenisomeren | |
DE3504146A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von hochreinem maleinsaeureanhydrid aus rohem maleinsaeureanhydrid | |
DE2128391A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Vanadiumtetrachlorid | |
DE727625C (de) | Verfahren zur Herstellung von Halogenarylvinylaethern | |
DE1668546C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Perfluoracrylsäurefhiorid | |
DE1493816C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von reinem 2,2- (4,4' Dihydroxydiphenyl)-propan | |
DE1930934A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von rohem Trimellithsaeureanhydrid | |
DE3800308A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von farbstabilem maleinsaeureanhydrid | |
DE2150753A1 (de) | Verfahren zur Reinigung von alkylierten aromatischen Verbindungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VEITSILUOTO OY, KEMI, FI |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: ARENDT, H., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 3000 HANNOVER |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |