DE2704315C3 - Aromatische Polyestercarbonate, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung - Google Patents
Aromatische Polyestercarbonate, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren VerwendungInfo
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Description
10
15
20
35
worin X für einen zweiwertigen aromalischen Rest steht und die Reste
und —Χ —
in den allgemeinen Formeln (a), (c) und (d) über Esterbindungen und Carbonatbindungen aneinander
gebunden sind, bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einheiten der angegebenen Formeln miteinander entsprechend den folgenden
Gleichungen verbunden sind:
0,8 ä //(■' + m + p) ä 0,5
0,5 S m/(l + in + p) S 0,01 0,5
> pl(l + m + p) S 0 1,1 S n/(m + p) S 0,9
2. Verfahren zur Herstellung aromatischer Polyestercarbonate nach Anspruch 1 durch Polykondensation
von
(a) einer p-Hydroxybenzoesäure oder ihrem Derivat der allgemeinen Formel:
R1O-
COOR2
(D
50
worin Ri ein Wasserstoffatom oder einen kurzkettigen Alkanoylrest mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen
und R2 ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet
(b) einem Diarylcarbonat der allgemeinen Formel:
(b) einem Diarylcarbonat der allgemeinen Formel:
60
(c) Hydrochinon bzw. dessen Derivat der allgemeinen Formel:
R5O-
worin Rs und Re, die gleich oder verschieden
sind, Wasserstoffatome oder kurzkettige Alkanoylreste
mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen darstellen, sowie gegebenenfalls
(d) einer aromatischen Dicarbonsäure oder deren Derivat der allgemeinen Formel:
(d) einer aromatischen Dicarbonsäure oder deren Derivat der allgemeinen Formel:
R7-O-C-X-C-O-R8
worin R7 und Rg, die gleich oder verschieden sind, für Wasserstoffatome oder einwertige
aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen und X einen
zweiwertigen aromatischen Rest darstellt, in der Wärme,
dadurch gekennzeichnet, daß diese Ausgangsstoffe in derartigen Mengenverhältnissen eingesetzt werden,
daß in der resultierenden Strukturformel
die Struktureinheiten in folgenden Verhältnissen zueinander stehen:
0,8 S //(/ + m + p) >. 0,5
0,5 ä m/(l + m + p) ä 0,01
0,5 > pl(l + in + p) S 0
US ij/(m + p) S 0,9.
0,5 ä m/(l + m + p) ä 0,01
0,5 > pl(l + in + p) S 0
US ij/(m + p) S 0,9.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Polykondensation zunächst in der Schmelze und dann in fester Phase durchführt.
4. Verwendung von Polyestercarbonaten nach Anspruch 1 zur Herstellung von Fasern, Fäden oder
Filmen.
R3-O-C-O-R4 (2)
Die Erfindung betrifft aromatische Polyestercarbona-
worin R3 und Rt, die gleich oder verschieden 65 te, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre
sind, für einwertige aromatische Kohlenwasser- Verwendung zur Herstellung von Fasern, Fäden und
Stoffreste mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen Filmen. Insbesondere betrifft die Erfindung Oxybenstehen,
und zoylmischpolyestercarbonate guter Formgebüngseigen-
schaft, die die Herstellung von Fasern, Fäden und Filmen hohen Elastizitätsmoduls ermöglichen und ein
großtechnisch in vorteilhafter Weise durchführbares Verfahren zur Herstellung solcher Oxybenzoylmischpolyestercarbonate.
Aus der DE-OS 14 20 475 sind lineare Mischpolyester aus zweiwertigen Phenolen, difunktionellen Carbonsäuren
und Kohlensäurederivaten bekannt, wobei als Hydroxysäure p-Hydroxybenzoesäure, als Dicarbonsäure
Isophthal- oder Terephthalsäure und als zweiwer- 1 ο tiges Phenol Hydrochinon verwendet werden können.
Die in den Beispielen dieser DE-OS genannten Mischpolyester weisen unbefriedigende Young-Elastizitätsmodule
auf.
Aus der GB-PS 9 68 390 sind Mischpolyester aus zwei Molanteilen einer Hydroxybenzoesäure, einem Molanteil
eines zweiwertigen Alkohols und einem Molanteil einer Dicarbonsäure oder Kohlensäure bekannt. Ferner
ist aus dieser Patentschrift bekannt, daß aus den drei genannten Bestandteilen hergestellte willkürliche
Mischpolyester nicht kristallin sind. Auch diese bekannten Mischpolyester weisen keinen hohen Young-Elastizitätsrr.odul
auf.
Schließlich sind auch die aus den JP-PSen 4 90 04 791 und 4 90 04 792 bekannten Mischpolyester (aromatische
Polyestercarbonate) bezüglich des Young-Elastizitätsmoduls
sowie ganz allgemein bezüglich der gewünschten physikalischen Eigenschaften verbesserungsbedürftig·
Oxybenzoylmischpolyester sind bereits aus der US-PS 36 37 595 bekannt. Diese Oxybenzoylmischpolyester
bestehen aus Hydroxybenzoyleinheiten, Benzolcarbonsäureeinheiten und aromatischen Dihydroxyeinheiten
der allgemeinen Formel:
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, neue Oxybenzoylmischpolyestercarbonate zu schaffen, die
sich unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Oxybenzoylmischpolyester durch gute Formgebiingseigenschaften
und einen hohen Young-Elastizitätsmodul auszeichnen und zu Formungen der gewünschten
Gestalt mit hervorragenden physikalischen Eigenschafien, insbesondere Fasern, Fäden und Filmen hohen
Young-Elastizitätsmoduls, verarbeitet werden können.
Ferner lag der Erfindung noch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung solcher Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
zu entwickeln.
Gegenstand der Erfindung sind somit aromatische Polyestercarbonate, welche dadurch gekennzeichnet
sind, daß sie praktisch lineare Struktur sowie eine Eigenviskosität von 0,5 und darüber aufweisen und aus
miteinander verbundenen Einheiten der allgemeinen Formeln:
35 worin X für einen zweiwertigen aromatischen Rest steht und die Reste
40
(worin η = 0 oder 1). Wenn bei der Herstellung derartiger Oxybenzoylmischpolyester Terephthalsäure,
d. h. eine repräsentative Verbindung für die Benzoldicarbonsäureeinheit, verwendet wird, besitzen die
fertigen Oxybenzoylmischpolyester einen Erweichungspunkt bzw. eine Erweichungstemperatur von etwa
43O0C oder höher. Folglich muß man, wenn man die betreffenden Oxybenzoylmischpolyester in der Schmelze
zu Fasern, Fäden, Filmen oder sonstigen Formungen verarbeiten will, bei sehr hohen Temperaturen arbeiten.
Die Formgegung bei derart hohen Temperaturen bereitet jedoch oftmals Schwierigkeiten. Darüber
hinaus kann durch das Arbeiten bei derart hohen Temperaturen in manchen Fällen auch die Qualität der
erhaltenen Formlinge beeinträchtigt werden.
Wenn andererseits an Stelle des Terephthalsäurebestandteils Isophthalsäure verwendet wird, sinkt der
Erweichungspunkt bzw. die Erweichungstemperatur des erhaltenen Hydroxybenzoylmischpolyesters auf 2550C.
Obgleich sich hierdurch die geschilderten Schwierigkeiten bei der Formgebung vermeiden lassen, treten in
diesem Falle andere Probleme auf. So nimmt beispielsweise der ein Maß für die Elastizität bildende
Young-Modul der aus solchen Hydroxybenzoylraischpolyestern
hergestellten Formlinge, wie Fasern, Fäden und Filme, einen für die Praxis unzureichenden Wert an.
Darüber hinaus treten auch noch andere Schwierigkeiten auf.
und —X—
in den allgemeinen Formeln (a), (c) und (d) über Esterbindungen und Carbonatbindungen aneinander
gebunden sind, bestehen, wobei die Einheiten der angegebenen Formeln miteinander entsprechend den
folgenden Gleichungen verbunden sind:
0,8 ä 1/(1 + m + p) ^ 0,5
0,5 ^ m/(/ + in 4- p) ^ 0,01
0,5 > p/(l + m + p) ^ 0
1,1 ^ n/(m + p) ^ 0,9 .
0,5 ^ m/(/ + in 4- p) ^ 0,01
0,5 > p/(l + m + p) ^ 0
1,1 ^ n/(m + p) ^ 0,9 .
Oxybenzoylmischpolyestercarbonate gemäß der Erfindung bestehen im wesentlichen aus den vier
verschiedenen und miteinander verbundenen wiederkehrenden Einheiten der Formeln (a), (b), (c) und (d), die
miteinander über Ester- (—COO-) oder Carbonatbindungen
OCO
Il
ο
verbunden sind. Die wiederkehrende Einheit der Formel (d) braucht im Molekül von Oxybenzoylmischpolyestercafbonaten
gemäß der Erfindung nicht zwangläufig enthalten zu sein. Die Esterbindung bei den miteinander
verbundenen Einheiten (a), (b) und (c) kann zwischen den wiederkehrenden Einheiten der Formel (a) als
solche sowie zwischen den wiederkehrenden Einheiten der Formeln (a) und (c) auftreten. Di? wiederkehrende
Einheit der Formel (b) nimmt an dieser Esterbindung nicht teiL Andererseits kann die bei den wiederkehrenden
Einheiten der angegebenen Formeln mögliche Carbonatbindung zwischen den wiederkehrenden Einheiten
der Formeln (a) und (b), zwischen der wiederkehrenden Einheiten der Formeln (c) und (b)
oder zwischen den wiederkehrenden Einheiten der Formeln (a), (b) und (c) auftreten.
Folglich liegen die Reste
Folglich liegen die Reste
und (—0—)
aus der Gleichung
0,5>m/|7+ m + /?;>i),01.
Bei einem Oxybenzoylmischpolyestercarbonat, bei dem die durch die angegebene Gleichung gegebene
Beziehung nicht erfüllt ist, d. h. bei dem der Wert für die wiederkehrende p-Hydroxybenzoyleinheit die in der
Gleichung angegebene Obergrenze von 0,8 übersteigt, ist die Fließtemperatur hoch, so daß seine Formgebungseigenschaft
auch bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei 4000C, unzureichend ist. Bei Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten
mit einem Wert für die p-Hydroxybenzoyleinheit unterhalb der angegebenen Untergrenze von 0,5 sind die physikalischen Eigenschaften
der daraus gefertigten Formlinge, insbesondere der Young-Modul und die mechanische Festigkeit, erniedrigt.
Selbst wenn der Wert für die wiederkehrende p-Hydroxybenzoyleinheit der durch die angegebene
Gleichung gegebenen Beziehung genügt, ist bei einem Oxybenzoylmischpolyestercarbonat, bei dem der Wert
für die wiederkehrenc; Carbonateinheit unter dem in der angegebenen Gleichung angegebenen unteren
Grenzwert von 0,01 liegt, die Fließtemperatur relativ niedrig (d. h. seine Formgebungseigenschaften sind in
der Regel gut, die physikalischen Eigenschaften der aus einem solchen Oxybenzoylmischpolyestercarbonat hergestellten
Formlinge, insbesondere ihr Young-Modul, sind jedoch so weit verschlechtert, daß sie praktischen
Anforderungen nicht mehr genügen). Bei Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten, bei denen die sich aus der
Gleichung für den Wert der wiederkehrenden p-Hydroxybenzoyleinheit
ergebende Beziehung erfüllt ist bei denen jedoch die in der angegebenen Gleichung
genannte Obergrenze für den Wert der wiederkehrenden Carbonateinheit von 0,5 überschritten wird, ist es in
höchst nachteiliger Weise unvermeidlich, daß die physikalischen Eigenschaften der daraus hergestellten
Formlinge, insbesondere der Young-Modul und die mechanische Festigkeit, unzureichend sind.
Oxybenzoylmischpolyestercarbonat gemäß der Erfindung, die den angegebenen Bedingungen genügen,
besitzen ferner eine Eigenviskosität von 0,5 und darüber. Diese Eigenviskosität errechnet sich aus folgender
Gleichung:
in den allgemeinen Formeln (a), (b), (c) und (d) in einem
praktisch gleichen Molverhältnis vor. Die sich aus der Gleichung \,Mn/(m+p)^0,9 ergebende Beziehung
trägt dieser Situation Rechnung.
Ferner ergibt sich das Verhältnis der Anzahl (J) der in
der Gesamtzahl der die gesamten Esterbindungen und Carbonatbindungen bildenden und miteinander verbundenen
wiederkehrenden Einheiten (1 + m + p) enthaltenen wiederkehrenden p-Hydroxybenzoyleinheiten
(a), d. h. der Quotient
1/(1 + m + p),
aus der Gleichung
aus der Gleichung
0,8 ä 1/(1+ m+p,'S 0,5.
In gleicher Weise ergibt sich das Verhältnis der Anzahl (m) der in der Gesamtzahl der die gesamten Ester- und
Carbonatbindungen bildenden und miteinander verbundenen wiederkehrenden Einheiten (I + m + p)
enthaltenden wiederkehrenden Carbonateinheiten (b), d. h. der Quotient
'/in* —
In Jy1.
In der Gleichung bedeuten η,ηι, die Eigenviskosität, ηΓ
die relative Viskosität und c die Konzentration der Lösung in g/dl.
Die relative Viskosität wird mit Hilfe eines Ostwald-Viskosimeters
bei einer Temperatur von 50° C in einer Lösung von 50 mg des zu untersuchenden Materials in
10 ml p-Chlorphenol bestimmt
Ein polymeres Material mit einer Eigenviskosität von unter 0,5 besitzt eine niedrige Schmelzviskosität.
Dadurch erhält ein solches polymeres Material nicht die für ein Ausformen zu Formungen erforderliche
mechanische Festigkeit.
Oxybenzoylmischpolyestercarbonate gemäß der Erfindung lassen sich nach den verschiedensten später
beschriebenen Verfahren herstellen. Es ist folglich möglich, durch geeignete Wahl des Herstellungsverfahrens
oder durch Ändern der Mengenverhältnisse der verwendeten Ausgangsmaterialien, bei den fertigen
Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten vorherrschend endständige Hydroxy-, Carboxy-, Arylester- oder
Carbonatreste vorzusehen. Aus Gründen einer möglichst einfachen Gestaltung des Herstellungsverfahrens
werden vorzugsweise Oxybenzoylmischpolyestercarbonate mit hauptsächlich endständigen Arylesterresten
hergestellt.
Bevorzugte Hydroxybenzoylmischpolyestercarbonate gemäß der Erfindung sind solche, bei denen zwischen
den wiederkehrenden Einheiten der Formeln (a), (b) und (d), die durch folgende Gleichungen gegebene Beziehung
herrscht:
0,75 ä //(/ + m + p) S 0,6
0,4 ^ m/(/ + m + p) ä 0,05
0,35 ä p/(/ + m + p) ^ 0
0,35 ä p/(/ + m + p) ^ 0
Aus der durch die Gleichungen gegebenen Beziehung • geht hervor, daß bei Begrenzung des Wertes der Anzahl
wiederkehrender p-Hydroxybenzoyleinheiten und des Wertes der Anzahl der wiederkehrenden Carbonateinheiten
in der Gesamtzahl der die gesamten Estern und Carbonatbindungen bildenden wiederkehrenden Einheiten
innerhalb der in den Gleichungen angegebenen Ober- und Untergrenzen die Formgebungseigenschaft
des jeweiligen Oxybenzoylmischpolyestercarbonats und der Young-Modul der daraus gefertigten Formlinge auf
dem gewünschten Niveau liegen.
Vorzugsweise sollte im Hinblick auf die Beziehung zwischen den Indizes 1, m und ρ letzterer Parameter den
Wert 0 aufweisen. In anderen Worten gesagt, werden erfindungsgemäß Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
bevorzugt, die praktisch keine wiederkehrenden aromatischen Dicarbonatsäureeinheiten der Formel (d) enthalten.
Die vorherigen Ausführungen haben gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
als Strukturmerkmal die Carbonatbindung
o—c—όλ
Bevorzugt steht der Rest X für den p-Phenylenrest
oder m-Phenylenrest
Diese Beispiele zeigen, daß im vorliegenden Falle unter »zweiwertigen aromatischen Resten« solche zu
verstehen sind, die im aromatischen Ring, der unter Umständen auch noch andere Atome als Kohlenstoff-
und Wasserstoffatome enthalten kann, zwei Bindungen aufweisen.
Diese zweiwertigen aromatischen Reste können auch durch kurzkettige Alkylreste, wie Methyl-, Äthyl-,
Propyl- oder Butylreste, Halogenatome, wie Chlor- oder
Bromatome, kurzkettige Alkoxyreste, wie Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy- oder Butoxyreste substituiert sein.
enthalten. Darauf zurückzuführen ist, daß die Formgebungseigenschaft
der Oxybenzoylmischpolyestercarbonate und der Young-Modul der daraus gefertigten
Formlinge ausgezeichnet sind.
Der in wiederkehrenden Einheiten der Formel (d) enthaltene Rest X kann, wie bereits erwähnt, für einen
zweiwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest stehen. Dieser läßt sich beispielsweise durch folgende
Formeln wiedergeben:
Der Substitutionsgrad muß jedoch derart sein, daß sich die Eigenschaften der Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
nicht nennenswert ändern.
Oxybenzoylmischpolyestercarbonate gemäß der Erfindung lassen sich zu Fasern, Fäden und Filmen
hervorragender Eigenschaften ausformen. Diese hervorragenden Eigenschaften sind vermutlich auf die sehr
starken anisotropen Eigenschaften, die die Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
beim Aufschmelzen aufweisen, zurückzuführen. Unter Anisotropie ist zu verstehen,
daß polarisiertes Licht in einem optischen System durch senkrecht gekreuzte Polarisation hindurchzutreten
vermag. Bezogen auf das Oxybenzoylmischpolyestercarbonat ist also bezüglich der anisotropen Eigenschaft
zu verstehen, daß seine Moleküle in einer einzigen definierten Richtung orientiert sind.
Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung ferner ein höchst vorteilhaftes Verfahren zur großtechnischen
Herstellung aromatischer Polyestercarbonate des beschriebenen Typs.
Bei der Durchführung des Verfahrens werden eine p-Hydroxybenzoesäure oder ihr Derivat der allgemeinen
Formel:
RjO
COOR2
worin Ri für ein Wasserstoffatom oder einen kurzkettigen
Alkanoylrest mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen steht und R2 ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen
aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, ein Diacrylcarbonat der
allgemeinen Formel:
Il
R3O-C-O-R4
worin R3 und R), die gleich oder verschieden sein können, jeweils einwertige aromatische Kohlenwasserstoffreste
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellen, Hydrochinon bzw. dessen Derivat der allgemeinen
Formel:
R5O
OR«
worin R5 und R^, die gleich oder verschieden sind, für
Wasserstoffatome oder kurzkettige Alkanoylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen stehen, und gegebenenfalls
eine aromatische Dicarbonsäure der allgemeinen Formel:
O O
Il Il
R7-O-C-X-C-O-R6
worin R7 und Re, die gleich oder verschieden sind, für
Wasserstoffatome oder einwertige aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
stehen und X einen zweiwertigen aromatischen Rest darstellt, in der Wärme einer Polykondensation
unterworfen, wobei die Mengenverhältnisse derart zu wählen sind, daß Polyestercarbonate gemäß Anspruch 1
erhalten werden.
Nach dem geschilderten Verfahren lassen sich aromatische Polyestercarbonate mit wiederkehrenden
Einheiten der Formeln (a), (b), (c) und (d) herstellen. Die
wiederkehrende Einheit der Formel (a) rührt von einer Verbindung der allgemeinen Formel (1) her. Die
wiederkehrende Einheit (b) stammt von einer Verbindung der allgemeinen Formel (2). Die wiederkehrende
Einheit (c) ist auf eine Verbindung der allgemeinen Formel (3) zurückzuführen. Die wiederkehrende Einheit
(d) stammt von einer Verbindung der allgemeinen Formel (4).
Die durch die allgemeine Formel (1) wiedergegebenen p-Hydroxybenzoesäuren enthalten als Rest Ri ein
Wasserstoffatom oder einen kurzkettigen Alkanoylrest mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen sowie als Rest R.2 ein
Wasserstoffatom oder einen einwertigen aromatischen Kohlenwasserstoff rest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Durch den Rest R2 wiedergegebene einwertige aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
sind beispielsweise
Phenyl-, p-Tolyl-, p-Äthylphenyl-,
p-Isopropylphenyl-, p-tert.-Butylphenyl-,
p-n-Amylphenyl-, p-Isohexylphenyl-,
m-Äthylphenyl-, o-Äthylphenyl-,
m-Isopropylphenyl-, «-Naphthyl- oder
jS-Naphthylreste.
p-Isopropylphenyl-, p-tert.-Butylphenyl-,
p-n-Amylphenyl-, p-Isohexylphenyl-,
m-Äthylphenyl-, o-Äthylphenyl-,
m-Isopropylphenyl-, «-Naphthyl- oder
jS-Naphthylreste.
Durch den Rest Ri wiedergegebene kurzkettige
Alkanoylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen sind beispielsweise Formyl-, Acetyl-, Propionyl-, Butyryl-,
oder Caproylreste.
Erfindungsgemäß verwendbare p-Hydroxybenzoesäure der allgemeinen Formel (1) sind beispielsweise
p- Hydroxybenzoesäure,
p-Formyloxybenzoesäure,
p-Acetoxybenzoesäure,
p- Propionyloxybenzoesäure,
Phenyl-p-hydroxybenzoat,
Tolyl-p-hydroxybenzoat,
jS-Naphthyl-p-hydroxybenzoat,
Phenyl-p-acetoxybenzoat und
Tolyl-p-acetoxybenzoat
Erfindungsgemäß verwendbare Diarylcarbonate der allgemeinen Formel (2) sind solche, deren Arylreste R3
und R4 jeweils aus einwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffresten
mit jeweils 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bestehen. Geeignete einwertige aromatische
Kohlenwasserstoffreste mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen sind solche, die bereits für den Rest R2 genannt worden
sind. Beispiele für Diarylcarbonate sind Diphenylcarbonat, Di-tolylcarbonat, Phenyltolylcarbonat und Dinaphthylcarbonat
Erfmdungsgemäß verwendbare Verbindungen der allgemeinen Formel (3) sind Hydrochinon oder solche
Derivate, deren entweder gleiche oder verschiedene Reste Rs und Re entweder Wasserstoffatome oder
kurzkettige Alkanoylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen bedeuten. Geeignete Alkanoylreste sind solche, die
bereits für den Rest Ri angegeben wurden. Beispiele
sind Hydrochinon, 1,4-Diformyloxybenzol, 1,4-Diacetoxybenzolund
1,4-DipropionyloxybenzoL
Erfindungsgemäß verwendbare aromatische Dicarbonsäuren oder ihre Derivate der allgemeinen Formel
(4) sind solche, deren entweder gleiche oder verschiedene Reste R7 und Rg aus Wasserstoffatomen oder
einwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffresten mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bestehen und deren Rest X
für einen zweiwertigen aromatischen Rest steht Einwertige aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 6
bis 12 Kohlenstoffatomen sind solche, die bereits für den Rest R2 genannt wurden. Beispiele für zweiwertige
aromatische Reste sind solche der Formeln:
Beispiele für aromatische Dicarbonsäuren oder deren Derivate sind
Terephthalsäure, Isophthalsäure,
Naphthalin-2,6-dicarbonssäure,
Naphthalin-2,7-dicarbonsäure,
Naphthalin-l,6-dicarbonsäure,
Diphenyl-4,4'-dicarbonsäure,
Diphenyläther-4,4'-dicarbonsäure,
Benzophenon-4'4'-dicarbonsäure,
Diphenylsulfon-4,4'-dicarbonsäure,
Diphenylterephthalat,
Ditolylisophthalat,
Phenyltolylterephthalat und
Di-p-butylphenyldiphenyläther-4,4'-dicarboxylat
Geeignete aromatische Cicarbonsäuren sind beispielsweise
2-Methylterephthalsäure,
4-Methylisophthalsäure,
2-Chlorterephthalsäure und
Diphenyl-4-methylisophthalat
4-Methylisophthalsäure,
2-Chlorterephthalsäure und
Diphenyl-4-methylisophthalat
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die Verbindungen der allgemeinen
Formeln (1), (2) und (3) sowie gegebenenfalls (4) entweder gleichzeitig oder in geeigneter und gewünsch-
ter Reihenfolge unter Wärmeeinwirkung einer Polykondensation unterworfen. Die Umsetzung erfolgt bei
geeigneter Temperatur und erforderlichenfalls in Gegenwart eines geeigneten Katalysators.
Die Reaktionstemperatur sollte allgemein 18O0C und darüber, zweckmäßigerweise 2000C und darüber, vorzugsweise 2500C und darüber betragen. In jedem Fall sollte sie jedoch 3500C nicht übersteigen. Der Reaktionsdruck kann auf einem zum Austreiben der verschiedensten Nebenprodukte, z. B. von gasförmigem Kohlendioxid, Phenol und Wasser aus dem Reaktionssystem geeigneten Wert gehalten werden. Üblicherweise wird die Umsetzung bei Normaldruck oder vermindertem Druck durchgeführt
Zu Beginn der Umsetzung wird üblicherweise bei Normaldruck und bei relativ niedriger Temperatur gearbeitet Mit fortschreitender Umsetzung sollte die Temperatur vorzugsweise erhöht und der Druck vermindert werden.
Die Reaktionstemperatur sollte allgemein 18O0C und darüber, zweckmäßigerweise 2000C und darüber, vorzugsweise 2500C und darüber betragen. In jedem Fall sollte sie jedoch 3500C nicht übersteigen. Der Reaktionsdruck kann auf einem zum Austreiben der verschiedensten Nebenprodukte, z. B. von gasförmigem Kohlendioxid, Phenol und Wasser aus dem Reaktionssystem geeigneten Wert gehalten werden. Üblicherweise wird die Umsetzung bei Normaldruck oder vermindertem Druck durchgeführt
Zu Beginn der Umsetzung wird üblicherweise bei Normaldruck und bei relativ niedriger Temperatur gearbeitet Mit fortschreitender Umsetzung sollte die Temperatur vorzugsweise erhöht und der Druck vermindert werden.
Beispiele für im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendbare Katalysatoren sind elementares
Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium und dergleichen oder Verbindungen der genannten Elemente
und ferner von Titan, Mangan, Kobalt, Zink, Zinn, Antimon, Lanthan, Cer, Blei oder Germanium, z. B.
deren Oxide, Hydride, Hydroxide, Halogenide, Alkoholate, Phenolate sowie organische und anorganische
Säuresalze, Komplexsalze, Mischsalze und dergleichen, im einzelnen metallisches Natrium, Natriumhydroxid,
Lithiumacetat, Natriumacetat, Kaliumacetat, Calciumbenzoat, Calciumacetat, Magnesiumacetat, Titantetrabutoxid,
Titantetraphenoxid, Manganacetat, Kobaltacetat, Kobaltchlorid, Zinkoxid, Zinn(II)-acetat, Zinn(II)-benzoat,
Antimontrioxid, Lanthanhydroxid, Cercarbonat, Bleioxid, Germaniumoxid und Titantriacetylacetonat,
vorzugsweise Zinn(II)- oder sonstige Zinnverbindungen.
Bezogen auf die Gesamtmenge an bei der Herstellung der aromatischen Polyestercarbonate vorhandenen
Säuren, d.h. bezogen auf die Gesamtmenge an p-Hydroxybenzoesäuren und Diarylcarbonate oder
p-Hydroxybenzoesäuren, Diarylcarbonate und aromatische Dicarbonsäuren, sollte der Katalysator im Rahmen
des Verfahrens gemäß der Erfindung allgemein in einer Menge von 0,005 bis 1,0, vorzugsweise von 0,01 bis 0,2
Mol-%, verwendet werden.
Das Mengenverhältnis der Ausgangsmaterialien kann eiwas von der Art der Umsetzung abhängen; in der
Regel stimmt jedoch das Molverhältnis der wiederkehrenden Einheiten (a), (c) und (d) in den aromatischen
Polyestercarbonaten im wesentlichen mit dem Ausgangsverhältnis der diese wiederkehrenden Einheiten
liefernden Verbindungen überein. Eine Ausnahme bildet hierbei die die wiederkehrenden Einheiten (b) liefernde
Verbindung der allgemeinen Formel (2). Dies ist darauf zurückzuführen, daß erstere Verbindungen im Laufe der
Umsetzung durch Destillation praktisch nicht aus dem Reaktionssystem abgetrieben werden. Andererseits
erfährt die wiederkehrende Einheit (b), d. h. die Bindung
liefernde Verbindung der allgemeinen Formel (2) im Laufe der Umsetzung eine Zersetzung und neigt auch
dazu, aus dem Reaktionssystem in Form von gasförmigem Kohlendioxid (CO2) abdestilliert zu werden. Es
empfiehlt sich also zur Beschleunigung der Umsetzung, die Verbindung der allgemeinen Formel (2) in größerer
als der theoretischen Menge einzusetzen.
In der Regel soilte bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung die Ausgangsmenge
an Diarylcarbonaten der folgenden Gleichung (I) genügen. Es hat sich mit anderen Worten gezeigt daß
die zu verwendende Menge an Diarylcarbonat in der Regel von der Menge der gewünschten Carbonatbindungen
in dem aromatischen Polyestercarbonat und ferner von der Menge an freien Carboxylresten, die sich
in den gleichzeitig als Ausgangsmaterialien mitverwendeten p-Hydroxybenzoesäuren und aromatischen Carbonsäuren
finden, abhängt, und daß mit zunehmender Menge an Carbonatbindungen und freien Carboxylresten
die Menge an zu verwendendem Diarylcarbonat in entsprechender Weise erhöht werden kann. Aus diesem
Grunde sollte die Menge an Diarylcarbonat der
folgenden empirischen Gleichung (I) genügen:
+ m + 2pr2/100 ^ Z ^ 1,
+ 1,3 m + 2,6 p/2/100
In der Gleichung bedeuten:
Z die Ausgangsmenge an Diarylcarbonaten in Anzahl Molen;
l,m
und ρ die Anzahl Mole an in dem fertigen aromatischen Polyestercarbonat gewünschten wiederkehrenden
Einheiten (a), (b) und (c) und
r\ und
tz die molprozentuale Menge an freien Carboxylresten
in den p-Hydroxybenzoesäuren und aromatischen Dicarbonsäuren zum Zeitpunkt des Einsatzes des (der) Diarylcarbonats (Diarylcarbonate).
Vorzugsweise sollte die Ausgangsmenge an Diarylcarbonaten im Rahmen des Verfahrens gemäß der
Erfindung folgender Gleichung (II) genügen:
1,05/VlOO + 1,05 m + 2,1 pr2,100 g Z
g 1,2Zr1ZlOO + 1,2 m + 2,4 prz>100
(Π)
In der Gleichung bedeuten:
Z die Ausgangsmenge an Diarylcarbonaten in
Lm
Anzahl Molen;
und ρ die Anzahl Mole an in dem fertigen aromatisehen
Polyestercarbonat gewünschten wiederkehrenden Einheiten (a), (b) und (c) und
η und
die molprozentige Menge an freien Carboxylresten in den p-Hydroxybenzoesäuren und aromatischen
Dicarbonsäuren zum Zeitpunkt des Einsatzes des (der) Diarylcarbonats (Diacrylcarbonate).
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung
aromatischer Polyestercarbonate verwendet man als Ausgangs-p-Hydroxybenzoesäure der allgemeinen Formel
(1) eine solcher der allgemeinen Formel:
HO
COOR,
(H)
worin K2 fur ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen
aromatischen Kohlenwasserstoff rest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen steht, und als Verbindung der
allgemeinen Formel (3) Hydrochinon selbst.
Insbesondere kann man sich hierbei folgender drei Verfahrensweisen bedienen:
(A) eines Verfahrens, bei dem p-Hydroxybenzoesäure, Hydrochinon und ein Diarylcarbonat oder die drei
genannten Verbindungen und Diarylester der genannten aromatischen Dicarbonsäure in geschmolzenem
Zustand unter Wärmeeinwirkung einer Polykondensation unterworfen werden;
(B) eines Verfahrens, bei dem ein Arylester der p-Hydroxybenzoesäure, Hydrochinon und ein Diarylcarbonat oder die drei genannten Verbindungen
(B) eines Verfahrens, bei dem ein Arylester der p-Hydroxybenzoesäure, Hydrochinon und ein Diarylcarbonat oder die drei genannten Verbindungen
und Diarylester der genannten aromatischen Dicarbonsäure in geschmolzenem Zustand unter
Wärmeeinwirkung einer Polykondensation unterworfen werden und
(C) eines Verfahrens, bei dem p-Hydroxybenzoesäure und Diarylcarbonat oder Hydrochinon in Verbindung
mit den beiden genannten Verbindungen einem Reaktionsprodukt aus der direkten Veresterung
der genannten aromatischen Dicarbonsäure und Hydrochinon einverleibt und das erhaltene
Gemisch in geschmolzenem Zustand unter Wärmeeinwirkung einer Polykondensation unterworfen
werden.
Bei der Durchführung der Verfahrensweisen (A) und (B) hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Ausgangsmenge
an Diarylcarbonaten entsprechend der folgenden Gleichung (III) einzustellen:
/ + hi + 2p ^ Z g 1,3 (I + m + 2p)
In der Gleichung bedeuten:
In der Gleichung bedeuten:
Z die Ausgangsmenge an Diarylcarbonaten in Anzahl Molen und
I1 m
und ρ die Anzahl Mole an in dem fertigen aromatischen Polyestercarbonat gewünschten wiederkehrenden
Einheiten (a), (b) und (c).
Es sei darauf hingewiesen, daß hierbei bei der als
Ausgangsmaterial zur Einführung der wiederkehrenden Einheiten (a) dienenden Verbindung der allgemeinen
Formel (1) im Falle von p-Hydroxybenzoesäuren mit einem einwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest
mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen als Rest R2 der Wert Z
auf der Basis /=0, und bei der zur Einführung der wiederkehrenden Einheiten (d) bildenden Verbindung
der allgemeinen Formel (4) im Falle aromatischer Dicarbonsäuren mit einwertigen aromatischen Kohlenwasserstoff
resten mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen als Reste R7 und Rg der Wert für Z auf der Basis p=Q
berechnet wird.
Vorzugsweise sollten die Diaryicarbonate entsprechend
der folgenden Gleichung (IV) zum Einsatz gelangen:
1,05 (/ + m + 2p) ^ Z g U (/ + m + 2p) (IV)
In der Gleichung bedeuten:
In der Gleichung bedeuten:
Z die Ausgangsmenge an Diarylcarbonaten in
Anzahl Molen und
in a _^__
in a _^__
und ρ die AfiZänl Moic an in dein ici Ligen aromatischen
Polyestercarbonat gewünschten wiederkehrenden Einheiten (a), (b) und (d).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung aromatischer
Polyestercarbonate werden als Verbindungen der allgemeinen Formel (3) 1,4-Dialkanoyloxybenzole zum
Einsatz gebracht Hierbei handelt es sich um ein
(D) Verfahren, bei welchem em Diarylcarbonat und Diarylester einer aromatischen Dicarbonsäure dem
Reaktionsprodukt aus der Umsetzung von p-Hydroxybenzoesäure mit einem 1,4-Dialkanoyloxybenzol
einverleibt und das erhaltene Gemisch dann in geschmolzenem Zustand unter Wärmeeinwirkung
einer Polykondensation unterworfen werden.
Die geschilderten Verfahrensweisen zur erfindungsgemäßen Herstellung aromatischer Polyestercarbonate
ähneln denjenigen Verfahrensweisen, bei denen die Reaktionsteilnehmer unter Wärmeeinwirkung einer
Polykondensation unterworfen werden. Erfindungsgemäß hat es sich jedoch auch gezeigt, daß man bei der
Durchführung der geschilderten Verfahrensweisen qualitativ gleichwertige aromatische Polyestercarbonate
wie bei der Polykondensationsreaktion erhält, und zwar auch dann, wenn man anstelle von Diarylcarbonaten
der allgemeinen Formel (2) Phosgen zum Einsatz bringt In diesem Falle läßt sich die Umsetzung
vorzugsweise nach bereits bekannten Verfahrensweisen, bei denen p-Hydroxybenzoesäure, Hydrochinon
und Phosgen sowie gegebenenfalls eine aromatische Dicarbonsäure in Gegenwart einer alkalischen Lösung
einer Polykondensation unterworfen werden, durchführen.
Erfindungsgemäß wur.de auch ein bevorzugtes Verfahren
zur Gewinnung aromatischer Polyestercarbonate relativ hoher Eigenviskosität entwickelt Hierbei wird
zunächst ein Polykondensat einer Eigenviskosität von mindestens 0,3 hergestellt. Dann wird das erhaltene
Polykondensat in fester Phase unter Wärmeeinwirkung so lange weiterpolykondensiert, bis es eine Eigenviskosität
von 0,5 oder darüber erhält
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Oxybenzoylmischpolyestercarbonate besitzen
infolge ihres Gehalts an Carbonatbindungen hervorragende Formgebungseigenschaften. Gleichzeitig bilden
sie eine anisotrope Schmelze, weswegen aus aufgeschmolzenen Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten gemäß
der Erfindung durch Formgebung aus der Schmelze, z. B. durch Schmelzspinnen, Formlinge, wie
Fasern oder Filme, hergestellt werden könnea Die hierbei erhaltenen Formlinge weisen eine erhöhte
Molekülorientierung infolge Zugreckung bei der Formgebung aus der Schmelze, d. h. beim Übergang aus dem
geschmolzenen Zustand in einen verfestigten Zustand, auf. Aufgrund dieser erhöhten Molekülorientierung
lassen sich aus Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten gemäß der Erfindung folglich Formlinge hervorragenden
Young-Moduls oder hervorragender mechanischer Festigkeit herstellen.
Die bei der erfindungsgemäßen Verwendung erhältlichen Fasern, Fäden und Filme besitzen in charakteristischer
Weise einen besonders guten Young-ModuL Aufgrund dessen können derartige Formlinge in höchst
vorteilhafter Weise als Materialien und/oder Hilfsmittel auf Anwendungsgebieten, auf denen ein derart hoher
Young-Modul besonders benötigt wird, beispielsweise
bei der Herstellung von Reifencords, elektrisch isolierenden Materialien und Sonstigen Gegsnständen,
zum Einsatz gelangen.
Die Formgebung der erfindungsgemäß hergestellten Oxybenzoyhnischpolyestercarbonate besteht in einem
Ausformen aus der Schmelze, z. B. einem Schmelzspinnen
oder einer Filmherstellung (aus der Schmelze), und
" einer erforderlichenfalls nachgeschalteten Wärmebehandlung.
Das Ausformen aus der Schmelze erfolgt, indem zunächst das jeweilige Oxybenzoylmischpolyestercarbonat
durch Erwärmen auf eine Temperatur, die 100C
oder mehr, vorzugsweise 15 bis 40°C, über der Fließtemperatur des Polykondensate liegt, aufgeschmolzen
und dann das polymere Material durch eine geeignete Formdüse extrudiert wird.
Die Fließtemperatur des jeweiligen Oxybenzoyl-
mischpolyestercarbonats gemäß der Erfindung hängt selbstverständlich von seiner Zusammensetzung ab. Die
Schmelzgebungstemperatur dur Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
gemäß der Erfindung liegt jedoch in der Regel in einem Bereich von 250 bis 3800C. Es hat sich
gezeigt, daß Oxybenzoylmischpolyestercarbonate mit einer Formgebungstemperatur aus der Schmelze von
280 bis 3300C einschlägigen Anforderungen an die Ausformbarkeit genügen. Solche Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
lassen sich auch zu Formungen aJczeptabler physikalischer Eigenschaften verarbeiten.
Nachdem die anisotrope Schmelze durch die Formgebungsdüse extrudiert worden ist, wird der hierbei
gebildete Formling nach seiner Verfestigung auf eine Aufwickelrolle aufgewickelt Bevor jedoch das aromatische
Polyestercarbonat aus seinem aufgeschmolzenen Zustand in einen verfestigten Zustand übergeht, wird
das noch aufgeschmolzene Material einer geeigneten Reckung oder Dehnung unterworfen. Diese Dehnung
zum Zeitpunkt der Formgebung aus der Schmelze ist definiert als Verhältnis der Geschwindigkeit des
Formlings (d. h. der Faser, des Fadens oder des Films) zum Zeitpunkt des Aufwickeins zur Geschwindigkeit
der die Formgebungsdüse passierenden Schmelze. Bei Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten gemäß der Erfindung
beträgt dieses Verhältnis (im Falle von Fasern oder Fäden) zweckmäßigerweise mehr als 5, vorzugsweise
10 bis 100, und im Falle von Filmen zweckmäßigerweise mehr als 1,1, vorzugsweise 1,5 bis 50.
Die auf das polymere Material zum Zeitpunkt der Formgebung aus der Schmelze ausgeübte Dehnung
beeinflußt in hohem Maße die physikalischen Eigenschaften des jeweils herzustellenden Formlings. Da die
Schmelze des polymeren Materials anisotropisch ist, fördert die Dehnung oder Reckung des polymeren
Materials zum Zeitpunkt der Formgebung aus der Schmelze um so mehr die Molekülorientierung des
jeweiligen Oxybenzoylmischpolyestercarbonats, Hierdurch werden die Eigenschaften des fertigen Formlings
günstig beeinflußt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der zum Zeitpunkt der Formgebung
aus der Schmelze einer Dehnung oder Reckung unterworfene Formling bessere Eigenschaften erhält als
beispielsweise ein keine anisotrope Schmelze bildendes Polyäthylenterephthalat. Aufgrund dieser Eigenschaft
besteht keine Notwendigkeit, daß aus Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten gemäß der Erfindung gefertigte
Formlinge nach ihrer Verfestigung einer Reckung unterworfen werden müssen. In anderen Worten gesagt,
müssen also erfindungsgemäß hergestellte Formlinge nach ihrer Verfestigung nicht immer erneut gereckt
werden, sie besitzen vielmehr infolge der Reckungsorientierung zum Zeitpunkt der Formgebung aus der
Schmelze bereits eine ausreichende Molekülorientierung bzw. Kristallinität.
Die Atmosphäre, in die das jeweilige Oxybenzoylmischpolyestercarbonat
zum Zeitpunkt seiner Formgebung aus der Schmelze extrudiert wird, kann üblicherweise
aus Luft bestehen. Die Atmosphäre braucht nicht aus einer nichtoxidierenden Spezialatmosphäre zu
bestehen. Die durch die Formgebungsdüse extrudierte Schmelze sollte zweckmäßigerweise unter bestimmten
Umständen vor ihrer Verfestigung und vor dem Aufwickeln auf eine Rolle bei geeigneter Temperatur
konditioniert werden. Im Falle von Fasern oder Fäden bedient man sich zu diesem Zweck eines Verfahrens, bei
dem die Temperatur der Atmosphäre im Spinnzylinder oft kräftig erhitzt wird. Im Falle von Filmen bedient man
sich eines Verfahrens, bei dem die Temperatur einer Trommel, mit der die Schmelze zuerst in Berührung
gelangt, erhöht und dann der Film — von Fall zu Fall —
abgeschreckt wird.
Vor der Formgebung aus der Schmelze sollte das jeweilige Oxybenzoylmischpolyestercarbonat gemäß
der Erfindung vorzugsweise zunächst bis zu einer geeigneten Teilchengröße pulverisiert und dann in
ausreichendem Maße getrocknet werden, wie dies zur
ίο Behandlung von Polyäthylenterephthalat und sonstiger
polymerer Materialien bereits bekannt ist.
Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Oxybenzoylmischpolyestercarbonate trotz ihrer Carbonatbindung
kein die Formgebung erschwerendes oder den Formling beeinträchtigendes Gas entbinden und
daß die Oxybenzoylmischpolyestercarbonate selbst bei Temperaturen von 3000C oder darüber die daraus
gefertigten Formlinge nicht infolge Zersetzung beeinträchtigen. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die
erfindungsgemäßen Oxybenzoylmischpolyestercarbonate trotz ihres bei vergleichbarer Temperatur im
Vergleich zu den bekannten Oxybenzoylmischpolyestern relativ hohen Polykondensationsgrades (Eigenviskosität
von 0,5 und darüber) in der Regel beim Aufschmelzen eine niedrige Viskosität, akzeptable
Fließeigenschaften und hervorragende Formgebungseigenschaften besitzen.
Folglich besitzen also die erfindungsgemäßen Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
einen für Formlinge erforderlichen hohen Polykondensationsgrad, so daß Versuche zur Erhöhung des Polykondensationsgrades
durch Wärmebehandlung nach der Formgebung aus der Schmelze, wie dies bei den bekannten Oxybenzoylmischpolyestern
erforderlich ist, und zur Verbesserung ihrer mechanischen Festigkeit auf der Basis des
erhöhten Polykondensationsgrades nicht immer durchgeführt werden müssen. Auch bei Formgebungsverfahren
aus der Schmelze unter Verwendung von Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten
gemäß der Erfindung wird zur Verbesserung der verschiedensten Eigenschaften des jeweiligen Formlings vorzugsweise eine
Wärmebehandlung nachgeschaltet.
Allgemein gesprochen wird die Wärmebehandlung in entspanntem Zustand durchgeführt. Es hat sich gezeigt,
daß Formlinge aus erfindungsgemäßen Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten
auch nach der Wärmebe handlung im wesentlichen keine Verkürzung, vielmehr sogar eine gewisse Verlängerung erfahren.
Obwohl die bevorzugte Temperatur für die Wärmebehandlung von der Zusammensetzung des jeweiligen
Oxybenzoylmischpolyestercarbonats abhängt, liegt sie in der Regel unter der Fließtemperatur des polymeren
Materials, insbesondere im Bereich von 200 bis 3800C. Eine derartige Wärmebehandlung muß nicht bei
konstanter Temperatur durchgeführt werden. Während der Wärmebehandlung kann vielmehr von Fall zu Fall
die Temperatur von einer relativ niedrigen Temperatur schrittweise auf eine höhere Temperatur erhöht
werden. Es ist auch möglich, die Temperatur stufenweise von niedriger Temperatur zu höherer Temperatur zu
steigern. Die Dauer der Wärmebehandlung reicht von einigen min bis zu einigen zehn h, so daß die
Atmosphäre, in der die Wärmebehandlung durchgeführt wird, zweckmäßigerweise nicht-oxidierend sein, beispielsweise
aus einem Stickstoffstrom bestehen soll. Die Wärmebehandlung kann auch unter vermindertem
Druck durchgeführt werden.
Vorzugsweise sollte aus Oxybenzoylmischpolyester-
Vorzugsweise sollte aus Oxybenzoylmischpolyester-
130 218/245
carbonaten gemäß der Erfindung mit wiederkehrenden Einheiten (a), (b) und (c) sowie gegebenenfalls (d) in dem
angegebenen Verhältnis gefertigte Fasern oder Fäden einen Young-Modul von allgemein mindestens 19 614,
zweckmäßigerweise mindestens 24 517, vorzugsweise mindestens 29 421 N/mi.i2 aufweisen.
Aus solchen Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten gefertigte Filme sollten einen Young-Modul von
zweckmäßigerweise mindestens 7845, vorzugsweise 9807 N/mm2, aufweisen.
Wie bereits erwähnt, besitzen die Oxybenzoylmischpolyestercarbonate
gemäß der Erfindung eine Eigenviskosität von zweckmäßigerweise 0,5 und darüber,
vorzugsweise von 1,0 und darüber, einen relativ hohen Polykondensationsgrad (und folglich die vornehmlich
darauf zurückzuführenden günstigen Eigenschaften) sowie trotz ihres hohen Polykondensationsgrades
infolge ihrer relativ niedrigen Viskosität zum Zeitpunkt der Formgebung aus der Schmelze gute Schmelzformgebungseigenschaften.
Folglich eignen sie sich also als Grundlagenmaterial zur Verwendung auf den verschiedensten
industriellen Anwendungsgebieten, auf denen ein besonders hoher Young-Modul und/oder Hitzebeständigkeitseigenschaften
erforderlich sind.
Weiterhin werden die aus solchen Oxybenzoylmischpolyestercarbonaten
geformten Fasern, Fäden und Filme als verschiedenartigste industrielle Materialien in
speziell gestalteten Formungen primärer oder sekundärer Bedeutung zum Einsatz gebracht.
Obwohl aromatische Polyestercarbonate gemäß der Erfindung so, wie sie sind, nach der Polykondensation
einer Formgebung aus der Schmelze unterworfen werden können, läßt sich ihre Stabilität in aufgeschmolzenem
Zustand durch Zusatz üblicher bekannter Stabilisatoren verbessern. Zu diesem Zweck geeignete
Stabilisatoren sind beispielsweise drei- oder fünfwertige Phosphorverbindungen, insbesondere phosphorige Säure,
Phosphorsäure oder Alkyl- oder Arylester der phosphorigen und Phosphorsäure, z. B. Trimethylphosphat,
Triäthylphosphat, Triphenylphosphat und Triphenylphosphat. Diese Stabilisatoren können den PoIyestercarbonaten
zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Polykondensation bis zur Beendigung der
Formgebung des fertigen Polykondensats zugesetzt werden. Polyestercarbonate gemäß der Erfindung
können ferner übliche bekannte Zusätze, beispielsweise Flammhemmittel und Gleitmittel enthalten.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen. Die in den
Beispielen und Vergleichsbeispielen angegebenen Parameter bzw. Werte für bestimmte Eigenschaften werden
wie folgt bestimmt:
(1) Young-Modul, Zähigkeit bzw. Festigkeit
oder Reißlänge und Dehnung
oder Reißlänge und Dehnung
Unter Verwendung emc fadenförmigen Prüflings
einer Prüflänge bzw. Spannringe von 5 cm bzw. eines filmförmigen Prüflings einer Länge von 2 cm und einer
Breite von 0,5 cm wird mit einer Zuggeschwindigkeit von 100%/min ein Zugtest durchgeführt
Die Bruchzähigkeit ist als Wert des jeweiligen Prüflings vor Durchführung des Zugtests hinsichtlich
Denierzahl bzw. Querschnitt (mm2) des fadenförmigen Prüflings bzw. Films angegeben. Die Bruchdehnung ist
als prozentuales Verhältnis der Länge des Prüflings vor Durchführung des Zugtests bezüglich seiner Länge nach
der Dehnung (Länge des Prüflings zum Zeitpunkt des Reißens, vermindert um die Länge des Prüflings vor
Durchführung des Bruchdehnungstests) angegeben. Der Young-Elastizitätsmodul wird aus einem ansteigenden
Teil einer Dehnungskurve des Polykondensats berechnet Die Maßeinheit derselben entspricht der Maßeinheit
der Bruchfestigkeit
(2) Schmelzviskosität
Zur Bestimmung dieses Parameters wird eine Probe in ein auf eine bestimmte Temperatur erwärmtes
Fließfähigkeitstestgerät, das eine Formgebungsdüse mit einem Loch eines Durchmessers von 0,5 mm und einer
Länge von 4 mm aufweist, gefüllt. Dann wird die Probe unter einem Druck von 49,05 bar bzw. 294,3 bar durch
die Formgebungsdüse extrahiert. Während des Extrudierens wird die Fließgeschwindigkeit des Polykondensats
(cmVmin) gemessen. Die Schmelzviskosität in poise errechnet sich mit Hilfe der bekannten Gleichung.
30
(3) Fließtemperatur
Eine Probe wird in ein Fließfähigkeitstestgerät mit einer Formgebungsdüse mit einem Loch eines Durchmessers
von 0,5 mm und einer Länge von 4 mm eingefüllt. Dann wird auf die Probe ein Druck von 98,1
bar einwirken gelassen. In diesem Zustand wird die Temperatur von Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit
von 5°C/min erhöht. Diejenige Temperatur, bei der die Probe durch das Loch der Formgebungsdüse zu
fließen beginnt, stellt die Fließtemperatur (in 0C) der
Probe dar.
(4) Temperatur, bei der die Zersetzung beginnt
Etwa 10 mg einer Probe werden in einen Differentialtemperaturanalysator
gefüllt, worauf die Temperatur (der Probe) unter einem Stickstoffstrom mit einer
Geschwindigkeit von 10°C/min erhöht wird. Diejenige Temperatur, bei der das Gewicht der Probe zu sinken
beginnt, wird als Temperatur (in "C), bei der die Probe
sich zu zersetzen beginnt, bezeichnet.
(5) Analyse des Polykondensats hinsichtlich
seiner Zusammensetzung
seiner Zusammensetzung
55 Die Zusammensetzung des Polykondensats ergibt sich aus folgenden Gleichungen:
molprozentualer Gehalt an wiederkehrender Einheit (a) =
100
molprozentualer Gehalt an wiederkehrender Einheit (b) = τ-χ ,7fx~^ τη^
molprozentualer Gehalt an wiederkehrender Einheit (c) = I + m + η + ρ
χ 100
molprozentualer Gehalt an wiederkehrender Einheit (d) = x
100
In den Gleichungen bedeuten 1, τη, π und ρ die Anzahl
Mole an den jeweiligen wiederkehrenden Einheiten (a), (b), (c) und (d) in dem Polykondensat
Erfindungsgemäß wird die Anzahl Mole der wiederkehrenden Einheiten (a), (c) und (d) in dem Polykondensat,
d. h. die Parameter I1 η und ρ durch Zersetzen des
Polykondensats in Methanol und durch Ermitteln der Anzahl Mole an den Bestandteilen
HO
HO
OCH,
OH
CH3O-C-X-C-OCH3
in den Zersetzungsprodukten mit Hilfe der Gaschromatographie bestimmt. Die Anzahl Mole m der wiederkehrenden
Einheit (b) in dem Polykondensat wird dadurch ermittelt, indem das Polykondensat zunächst mit einer
überschüssigen Menge an alkoholischer NaOH hydrolysiert und dann das hydrolysierte Produkt mit Schwefelsäure
titriert wird. Auf der Grundlage der Titration wird eine Titrationskurve gezeichnet, aus der dann aus einer
Titrationsmenge am Krümmungspunkt in der Nähe eines pH-Werts von etwa 7 ein Wert (I + m + 2p)
abgelesen wird. Hierauf wird die endgültige Anzahl Mole der wiederkehrenden Einheit (b) mit Hilfe des
abgelesenen Wertes (I + m + 2p) und der bereits vorher durch Gaschromatographie bestimmten Werte /
und ρ berechnet. Am Krümmungspunkt in der Nähe eines pH-Werts von etwa 7 entsteht bei der
geschilderten Hydrolyse Na2CO3. Dies wird durch ein
anderes Testverfahren, bei dem eine Umwandlung in NaHC03 erfolgt, verifiziert.
Beispiele 1 und 2
Ein mit einem Rührwerk und einem Einlaß und Auslaß für gasförmigen Stickstoff ausgestattetes Polymerisationsgefäß
wird mit gegebenen Mengen p-Hydroxybenzoesäure, Hydrochinon und Diphenylcarbonat
sowie 0,07 Gewichtsteil Zinn(II)acetat beschickt. Nachdem die Atmosphäre im Reaktionssystem in ausreichendem
Maße durch gasförmige Stickstoff ersetzt ist, wird das Reaktionssystem unter langsamem Strömenlassen
von gasförmigem Stickstoff durch das System auf eine Temperatur von 25O0C erhitzt. Nach etwa 60 min wird
die Reaktionstemperatur auf 2800C erhöht. Gleichzeitig
wird innerhalb von etwa 30 min der Druck im Reaktionssystem schrittweise auf etwa 0,666 mbar
erniedrigt. Hierauf wird das Ganze 60 min lang reagieren gelassen.
Das bei der geschilderten Umsetzung gebildete Polykondensat einer Eigenviskosität von etwa 0,8 wird
pulverisiert und dann in felter Phase etwa 300 min lang bei einer Temperatur von 2600C unter vermindertem
Druck von 0,666 mbar weiter kondensiert. Hierbei erhält man ein Polyestercarbonat eines hohen Polykondensationsgrades.
100 Gewichtsteile des einen hohen Polykondensationsgrad
aufweisenden Polykondensats werden 4 h lang bei einer Temperatur von 16O0C getrocknet und
dann mit 0,08 Gewichtsteil Triphenylphosphat gemischt. Die erhaltene Mischung wird durch eine Formgebungsdüse mit einem einzigen dünnen Durchtrittsloch eines
Durchmessers von 0,3 mm schmelzextrudiert, worauf der gebildete Faden auf eine Aufwickelrolle oder
Haspel aufgewickelt wird. Die eingesetzten Mengen an den einzelnen Reaktionsteilnehmern, die Zusammensetzung
und die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Polykondensats sowie die Schmelzspinnbedingungen,
unter denen das Polykondensat extrudiert wird, sowie die Eigenschaften des erhaltenen fertigen
Formlings finden sich in den später folgenden Tabellen I und II.
Beispiele 3 bis 5
Das Reaktionsgefäß des Beispiels 1 wird mit vorgegebenen Mengen Phenyl-p-hydroxybenzoat, Diphenylisophthalat,
Hydrochinon und Diphenylcarbonat in den in Tabelle I angegebenen Mengen sowie 0,07
Gewichtsteil Zinn(II)acetat beschickt Nachdem die Atmosphäre im Reaktionssystem in ausreichendem
Maße durch gasförmigen Stickstoff ersetzt worden ist, wird das Reaktionssystem unter stoßweisem Durchfließenlassen
von gasförmigem Stickstoff 60 min lang auf eine Temperatur von 2800C erhitzt Innerhalb von 30
min wird der Druck im Reaktionssystem nach und nach auf etwa 0,666 mbar erniedrigt, worauf die Umsetzung
weitere 20 min lang ablaufen gelassen wird.
Das bei der geschilderten Umsetzung erhaltene Polykondersat einer Eigenviskosität von etwa 0,4 wird
pulverisiert und dann etwa 300 min lang bei einer Temperatur von 2500C bis 2700C unter vermindertem
Druck von 0,666 mbar in fester Phase weiter kondensiert. Hierbei erhält man ein Polyestercarbonat
eines hohen Polykondensationsgrades.
Danach wird das erhaltene und einen hohen Polykondensationsgrad aufweisende Polykondensat
durch eine Formgebungsdüse mit einem einzigen dünnen Loch eines Durchmessers von 0,3 mm
schmelzextrudiert. Der hierbei gebildete Faden wird auf eine Haspel aufgewickelt. Die jeweils eingesetzten
Mengen an den Reaktionsteilnehmern, die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften des
gebildeten Polykondensats, die beim Schmelzspinnen des Polykondensats eingehaltenen Bedingungen und die
Eigenschaften des erhaltenen Formlings finden sich in den später folgenden Tabellen I und II.
Das Reaktionsgefäß des Beispiels 1 wird mit vorgegebenen Mengen p-Hydroxybenzoesäure, Hydrochinon
und Diphenylcarbonat in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen sowie ferner 0,35 Gewichtsteil
Zinn(II)acetat beschickt. Nachdem die Atmosphäre im Reaktionsgefäß in ausreichendem Maße durch gasförmigen
Stickstoff ersetzt worden ist, wird das System unter langsamem Durchfließenlassen von gasförmigem
Stickstoff auf eine Temperatur von 2500C erhitzt. Nach etwa 90 min wird die Reaktionstemperatur auf 2800C
erhöht. Gleichzeitig wird der Druck im Reaktionssystem innerhalb von etwa 45 min nach und nach auf etwa
0,666 mbar erniedrigt. Hierauf wird die Umsetzung weitere 30 min lang ablaufen gelassen. Die Eigenviskosität
des bei der geschilderten Umsetzung erhaltenen Polykondensats beträgt 0,32. Das erhaltene Polykondensat
wird pulverisiert und in fester Phase 300 min lang bei einer Temperatur von 2600C unter einem verminderten
Druck von 0,399 mbar weiter kondensiert, wobei ein Polyestercarbonat eines hohen Polykondensationsgrades
erhalten wird.
Hierauf wird das eben hohen Polykondensationsgrad aufweisende Polyestercarbonat getrocknet, bei einer
Temperatur von 2800C aufgeschmolzen und aus -der
Schmelze durch ein T-förmiges Werkzeug einer Schlitzbreite von 03 mm auf eine auf 1000C erwärmte
und mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min umlaufende Trommel extrudiert Hierbei erhält man einen Film
einer Dicke von etwa 100 μπι. Die Formgebungsbedingungen
und die Testergebnisse finden sich in den später folgenden Tabellen I und II.
Der Ln der geschilderten Weise hergestellte Film wird
unter vermindertem Druck von 0,666 mbar 360 min lang bei einer Temperatur von 280° C wärmebehandelt.
Hierdurch lassen sich der Young-Modul, die mechanische Festigkeit und die Dehnung des Films (nach der
Wärmebehandlung) auf 10787 N/mm2, 443,28 N/mm2 bzw. 3% verbessern.
Das Reaktionsgefäß des Beispiels 1 wird mit gegebenen Mengen p-Hydroxybenzoesäure, Diphenylisophthalat,
Hydrochinon und Diphenylcarbonat in den in Tabelle I angegebenen Mengen und ferner mit 0,35
Gewichtsteil Zinn(Il)acetat beschickt, worauf die Charge unter langsamem Hindurchströmenlassen von
gasförmigem Stickstoff auf eine Temperatur von 2500C
erhitzt wird. Nach 60 min wird die Reaktionstemperatur auf 28O0C erhöht. Gleichzeitig wird innerhalb von etwa
60 min der Druck im Reaktionssystem nach und nach auf 0,666 mbar erniedrigt. Nun wird die Umsetzung noch
weitere 10 min lang ablaufen gelassen.
Das bei der geschilderten Umsetzung erhaltene Polykondensat wird pulverisiert und in fester Phase 300
min lang bei einer Temperatur von 2600C unter einem verminderten Druck von 0,666 mbar weiter kondensiert,
wobei man ein Polyestercarbonat eines hohen Polykondensationsgrads erhält.
Das erhaltene Polykondensat wird in ausreichendem Maße getrocknet und dann in der im Beispiel 6
geschilderten Weise, jedoch mit der Ausnahme, daß die Schmelztemperatur auf 3350C erhöht wird, zu einem
Film verarbeitet. Die Extrusionsbedingungen und die mit diesem Film erhaltenen Testergebnisse finden sich
in den später folgenden Tabellen I und II.
Der in der geschilderten Weise erhaltene Film wird unter vermindertem Druck von 0,666 mbar in der im
Beispiel 6 geschilderten Weise einer Wärmenachbehandlung unterworfen, wobei der Young-Modul, die
mechanische Festigkeit und die Dehnung (des Films nach der Wärmebehandlung) auf 11768 N/mm2, 416,8
N/mm2 bzw. 2% verbessert werden.
Ein Polymerisationsgefäß wird mit vorgegebenen Mengen Phenyl-p-hydroxybenzoat, Diphenylisophtha-
lat, Hydrochinon und Diphenylcarbonat in den in
Tabelle I angegebenen Mengen sowie ferner 0,07 Gewichtsteil Zinn(II)acetat beschickt Dann wird in der
in den Beispielen 3 bis 5 geschilderten Weise polykondensiert, wobei jedoch die Polykondensationsdauer
für die Polykondensation in der festen Phase auf 540 min verlängert wird Hierbei erhält man ein
Polyestercarbonat eines hohen Polykondensationsgrades.
130 Gewichtsteile des erhaltenen Polykondensats werden getrocknet, dann zusammen mit 0,08 Gewichtsteil Triphenylphosphit aufgeschmolzen und schließlich
durch eine Formgebungsdüse mit einem einzigen dünnen Loch eines Durchmessers von 0,3 mm
exlrudiert Der hierbei gebildete Faden wird auf eine Haspel aufgewickelt
Die beim Schmelzspinnen eingehaltenen Bedingungen und die mit dem Faden erhaltenen Testergebnisse
finden sich in den später folgenden Tabellen I und II.
Vergleichsbeispiele 1 und 2
Ein Reaktionsgefäß wird mit Phenyl-p-hydroxybenzoat, Diphenylisophthalat, Hydrochinon und
Zinn(II)acetat in den im Beispiel 1 verwendeten Mengen beschickt, worauf die gesamte Chgrge unter einem
Strom von gasförmigem Stickstoff 60 min lang auf eine Temperatur von 280° C erhitzt wird. Danach wird der
Druck des Reaktionssystems schrittweise innerhalb von 30 min auf etwa 0,666 mbar erniedrigt Schließlich wird
noch 20 min lang weiter kondensiert
Das hierbei erhaltene Polykondensat einer Eigenviskosität von etwa 0,4 wird pulverisiert und dann 540 min
bei einer Temperatur von 2700C und bei einem verminderten Druck von 0,666 mbar weiter kondensiert,
wobei ein Polyestercarbonat hohen Polykondensationsgrads erhalten wird. Dieses Polykondensat stellt das
Polykondensat des Vergleichsbeispiels 1 dar.
Ein weiteres Polykondensat für das Vergleichsbeispiel 2 erhält man in entsprechender Weise wie beim
Vergleichsbeispiel 1, wobei jedoch die Polykondensationsdauer für die Polykondensation in fester Phase auf
300 min verkürzt wird.
Beide einen hohen Polykondensationsgrad aufweisenden Vergieichspolykondensatarten werden getrocknet,
dann aufgeschmolzen und aus einer Formgebungsdüse mit einem einzigen dünnen Loch eines Durchmessers
von 0,3 mm extrudiert. Der jeweils erhaltene Faden wird auf eine Haspel aufgewickelt.
Die eingesetzten Mengen an den Ausgangsmaterialien, die Zusammensetzung und die physikalischen
Eigenschaften des jeweiligen Polykondensats, die beim Schmelzspinnen der Polykondensate eingehaltenen
Bedingungen sowie die Eigenschaften der aus den einzelnen Polykondensaten erhaltenen Formlinge finden
sich in den folgenden Tabellen I und II.
Tabelle I | Ausgangsmaterialien (in p- Hydroxybenzoesäure |
Gewichtsteilen) · Diarylcarbonat |
Hydrochinon | aromatische Dicarbonsäure |
Beispiel | p-riydroxy- benzoesäure 96,6 p-Hydroxy benzoesäure 82.8 |
Diphenylcarbonat 224,7 Diphenylcarbonat 224,7 |
Hydrochinon 33,0 Hydrochinon 44,0 |
— |
1 2 |
||||
ψ
C {'■Κ X" |
- | I ■- ..U1Vu11U. —- j : |
Fortsetzung | 4 | ■ | 6 | 23 | 27 04315 | Polyester | (b) (C) (d) | Diarylcarbonat | (m/min) | 24 | aromatische | i | Dauer \ |
ι | j | I Beispiel | I 5 | wiederkehrende Einheit (Mol-%) | 24 23 - | 100 | Dicarbonsäure | Diphenyliso- ? | ||||||||
1 | 29 28 - | Diphenylcarbonat | 100 | Diphenyliso- | phthalat I | (min) I | ||||||||||
~'ϊ | 1 | 7 | Ausgangsmaterialien (in Gewichtsteilen) | 8 24 16 | 23,54 | 100 | Hydrochinon | phthalat | 318,0 I | i | ||||||
1' | I 3 | p-Hydroxybenzoesäurc | (a) | 16 24 8 | 63,6 | Diphenyliso- f | — j | |||||||||
ti ( | ϊ | 53 | 18 27 8 | Diphenylcarbonat | Hydrochinon | Diphenyliso- | phthalat : | — \ | ||||||||
i:. S |
8 . | Phenyl-p-hydroxy- | 43 | 24 24 - | 47,1 | 33,0 | phthalat | 79,5 I. | ||||||||
4 | benzoat | 52 | 8 25 16 | 31,8 | ||||||||||||
It *·■ |
149,8 | 52 | 7 26 19 | Diphenylcarbonat | Hydrochinon | Diphenyliso- | Diphenyliso- | |||||||||
ι.
ϊ |
Phenyl-p-hydroxy- | 47 | 56,2 | 33,0 | phthalat | phtlialat | ||||||||||
ί = | benzoat | 52 | - 24 25 | 3! 8 | 95,4 ; | |||||||||||
k | 149,8 | 51 | - 29 30 | Diphenylcarbonat | Hydrochinon | Diphenyliso- ; | ||||||||||
ί | Phenyl-p-hydroxy- | 48 | 1123,5 | 38,5 | phthalat SL | |||||||||||
benzoat | Formgebungsbedingungen | 127.2 1 | ||||||||||||||
139,1 | 51 | Diphenylcarbonat | Hydrochinon | I | ||||||||||||
p-Hydroxy- | 41 | 898,8 | 165,0 | 1 | ||||||||||||
ί | benzoesäure | Beginn der Zer- i | ||||||||||||||
ΐ' /
K- |
483,0 | Diphenylcarbonat | Hydrochinon | Setzung bei einer f | ||||||||||||
1 ' | p-Hydroxy- | 23,5 | 165,0 | Temperatur von | | ||||||||||||
benzoesäure | (°c) J | |||||||||||||||
483,0 | Hydrochinon | 360 I | ||||||||||||||
Phenyl-p-hydroxy- | — | 38,5 | 350 I | |||||||||||||
benzoat | 360 1 | |||||||||||||||
139,1 | — I | |||||||||||||||
Hydrochinon | — P | |||||||||||||||
j | Phenyl-p-hydroxy- | 33,0 | 370 ί. | |||||||||||||
benzoat | — 1 | |||||||||||||||
149,8 | Hydrochinon | — I | ||||||||||||||
Z | Phenyl-p-hydroxy- | 44,0 | B | |||||||||||||
benzoat | Eigenvis- Fließtem- | — I | ||||||||||||||
Vergl.-Beispiel | 128,4 | kosität peratur | — | |||||||||||||
1 | Tabelle 1 (Fortsetzung) | |||||||||||||||
Beispiel | (dl/g) (0C) | Schmelzviskosität | Wärmebehandlungsbedingungen f; | |||||||||||||
1,20 270 | Temperatur Druck | |||||||||||||||
2 | 1,21 280 | |||||||||||||||
1,25 300 | (Ns/m2) | ("C) (mbar) | ||||||||||||||
1,18 270 | bei 3000C 25 | _ | ||||||||||||||
1 | 1,28 265 | bei 310°C 29 | — | |||||||||||||
2 | 1,29 270 | bei 330° C 38 | — | |||||||||||||
! | 3 | 1,38 300 | bei 33O0C 34 | |||||||||||||
4 | 2,05 300 | bei 295° C 32 | ||||||||||||||
5 | bei 290° C 30 | |||||||||||||||
6 | 2,05 350 | bei 335° C 42 | ||||||||||||||
7 | 1,23 320 | bei 33O0C 900 | ||||||||||||||
8 | ||||||||||||||||
1 Vgl.-Beisp. 3 |
bei 390° C 1100 | |||||||||||||||
. 1 | Gestalt Formgebungs- Aufwickeige | bei 3600C 80 | ||||||||||||||
2 | temperatur schwindigkeit | |||||||||||||||
Tabelle II | (0C) | |||||||||||||||
I Beispiel | Faser 300 | |||||||||||||||
Faser 310 | ||||||||||||||||
Faser 330 | ||||||||||||||||
1 | ||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||
3 |
25 | 27 | 300 295 290 335 330 |
04 315 | 26 | 0,666 0,666 |
Dauer (min) |
|
Fortsetzung | 390 360 |
- | 360 360 |
||||
Beispiel | Formgebungsbedingungen Gestalt Formgebungs temperatur CC) |
AuFvvickelge- schwindigkeil (m/min) |
Warmebehandlungsbedingungen Temperatur Druck (0C) (mbar) |
- | |||
4 5 6 7 8 |
Faser Faser Film Film Faser |
100 100 10 10 50 |
280 280 |
||||
Vergl.-Beisp. 1 2 |
Faser Faser |
30 36 |
- | ||||
Tabelle II (Fortsetzung)
Physikalische Eigenschaften der Formlinge vor der Wärmebehandlung
Faser-Denier-Zahl | Filmdicke | Young-Modul | Festigkeit | Beispiel 10 | Dehnung |
(de) | (mm) | (N/mm!) | (g/de) | (%) | |
20 | 42 170 | 6,2 | 2 | ||
20 | — | 31 382 | 6,0 | 2 | |
20 | — | 42 170 | 6,5 | 2 | |
20 | _ | 41 189 | 6,8 | 2 | |
20 | — | 27 459 | 6,5 | 2 | |
0,1 | 8 649 | 354,14 (N/mm*) | 2 | ||
— | 0,1 | 8 826 | 318,82 (N/mm?) | 2 | |
50 | — | 37 070 | 10,2 | 3 | |
130 | _ | 22 556 | 4,3 | 2 | |
40 | 18 633 | 4,9 | 3 | ||
Beispiel 9 |
64,5 Gewichtsteile Diphenyläther-4,4'-dicarbonsäure und 55,0 Gewichtsteile Hydrochinon werden in
Gegenwart von 0,07 Gewichtsteil Zinn(ll)acetat 6 h lang bei einer Temperatur von 3000C unter Normaldruck
und in einem Stickstoffstrom einer direkten Veresterungsreaktion unterworfen.
Das erhaltene Veresterungsprodukt wird mit 75,9 Gewichtsteilen p-Hydroxybenzoesäure und 119,6 Gewichtsteilen
Ditolylcarbonat versetzt, worauf die erhaltene Charge 1 h lang in einem Stickstoffstrom auf
eine Temperatur von 2500C erhitzt wird. Dann wird die Reaktionstemperatur auf 3200C erhöht. Gleichzeitig
wird innerhalb von etwa 60 min der Druck des Keaktionssystems schrittweise auf ö,566 mbar erniedrigt,
worauf die Umsetzung noch weiter Fortgesetzt wird. Hierbei erhält man ein Polykondensat einer
Eigenviskosität von 1,05.
Das Polykondensat besteht aus 36 Mol-% p-Hydroxybenzoesäureanteil
— wiederkehrende Einheit (a) —, 14 Mol-% Carbonatanteil — wiederkehrende Einheit
(b) —. 32 Mol-% Hydrochinonanteil — wiederkehrende Einheit (c) — und 13 Mol-% Diphenyläther-4,4'-dicarbonsäureanteil
— wiederkehrende Einheit (d) —.
Das erhaltene Polykondensat wird pulverisiert und getrocknet und dann in der im Beispiel 1 geschilderten
Weise schmelzgesponnen. Die hierbei erhaltenen Fasern bzw. Fäden besitzen hervorragende Eigenschaften
und lassen sich ohne irgendwelche Schwierigkeiten herstellen.
102,1 Gewichtsteile p-Hydroxybenzoesäure, 58,2 Gewichtsteile 1,4-Diacetoxybenzol und 0,10 Gewichtsteil Bleioxid werden 8 h lang bei einer Temperatur von
200°C unter normalem Druck in einem HCl-Gasstrom
erhitzt.
Das erhaltene Reaktionsprodukt wird mit 107,6 Gewichtsteilen Di-(p-tert.-butylphenyl)carbonat und
33,2 Gewichtsteilen Diphenyl-5-methylisophthalat versetzt
Dann wird die erhaltene Charge weiter in der Schmelze in der im Beispiel 9 geschilderten Weise und
dann in fester Phase polykondensiert Hierbei erhält man ein Polykondensat einer Eigenviskosität von 0,80,
das aus 57 Mol-% p-Hydroxybenzoesäureanteil — wiederkehrende Einheit (a) —, 13 Μϋί-% Carbonatanteil
— -wiederkehrende Einheit (b) —, 21 Moi-% Hydrochinonanteil — wiederkehrende Einheit (c) —
und 9 Mol-% 5-Methylisophthalsäureanteil — wiederkehrende
Einheit (d) — besteht.
Versuchsbericht
Versuch A (entsprechend Beispiel 19
der DE-OS 14 20 475)
der DE-OS 14 20 475)
300 ml einer 10 gew.-%igen Lösung von p-Hydroxybenzoesäure in Pyridin und 700 ml einer 10 gew.-%igen
Lösung von 2,2-(4,4'-Dihydroxydiphenyl)propan in Pyridin
werden miteinander vermischt, worauf durch das erhaltene Lösungsgemisch etwa 4 h lang bei einer
Temperatur von 25°— 35° C Phosgen in einer Ge-
schwindigkeit von etwa 0,325 g/min perlen gelassen
wird. Die hierbei erhaltene viskose Lösung wird in wäßriges Methanol eingetragen, worauf das hierbei
ausgefallene Polymerisat abgetrennt, dreimal mit Methanol gewaschen und schließlich getrocknet wird.
Das Polymerisat besitzt eine Intrinsic-Viskosität, bestimmt bei einer Temperatur von 3O0C in Dioxan, von
0,75.
Das Polymerisat wird durch eine Formdüse mit einem einzigen kleinen Loch eines Durchmessers von 0,3 mm
schmelzextrudiert, worauf das Extrudat auf ein Aufnahmerad aufgewickelt wird.
Die Eigenschaften des erhaltenen Polymerisats, die 28
Spinnbedingungen des Polymerisats und die Eigenschaft des erhaltenen Formlinge finden sich in der folgenden
Tabelle 1.
Versuch B (nicht erfindungsgemäß, da Gleichung 0,8 > 1/(1 + m + ρ) δ 0,5 nicht erfüllt ist)
Das vorstehende Beispiel 3 wird wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Mengen an Phenyl-p-hydroxybenzoat,
Diphenylisophthalat, Hydrochinon und Diphenylcarbonat entsprechend der später folgenden
Tabelle II gewählt werden. Die erhaltenen Ergebnisse sowie das Ergebnis des vorstehenden Beispiels 3 finden
sich in den folgenden Tabellen II und III.
Anisotropie
des aufgeschmolzenen
Polymerisats*)
des aufgeschmolzenen
Polymerisats*)
Spinnbedingungen
Formgebungstemperatur
CQ
Aufnahmegeschwin
digkeit
digkeit
(m/min) Physikalische Eigenschaften des erhaltenen Formlings
Dehnung
Faser-Denier
(de)
Young's-Modul
(N/mm2)
Festigkeit
(g/de)
Versuch A
nein
280
70 24
2451
0,86
20.8
*) Die Anisotropie des aufgeschmolzenen Polymerisats wird mittels eines einen gekreuzten optischen Polarisator und eine
Heizeinrichtung aufweisenden Mikroskops ermittelt. Die Farbe des nicht anisotropen aufgeschmolzenen Polymerisats zeigt sich
nicht, während die Farbe des anisotropen aufgeschmolzenen Polymerisats nicht verschwindet.
Eingesetzte | Reaktionsteilnehmer | ° | stehen für Gewichtsmengen) | aromatische | Polymerisat | Eigen | FHeB- | Schmelz | Temperatur, |
(die Zahlen | Diaryl- Hydro- | Dicarbon | visko | temp. | viskosi | bei der die | |||
p-Hydroxy- | carbonate chinon | säuren | gebundene Ein | sität | tät | Zersetzung | |||
benzoe- | heiten in Mol-% | beginnt | |||||||
säuren | (dl/g) | (°C) | (Ns/mJ) | co | |||||
(a) (b) (C) (d) | |||||||||
Ver- Phenyl- Diphenyl-
such B p-hydroxy- carbonat
benzoat 67,41
107,0
Bei- Phenyl- Diphenyl-
spiel 3 p-hydroxy- carbonat
benzoat 23,54
149,8
Hydro- Diphenyl- 32 21 34 13 1,35 255 bei 330
chinon isophthalat 2800C
55,0 63,6 30
Hydro- Diphenyl- 52 8 24 16 1.25 300 bei 360
chinon isophthalat 3300C
33,0 63,6 38
Formgebungsbedingungen
Konfigu-
ratinn
Form-
Aufwickel-Physikalische Eigenschaften des erhaltenen Formlings vor der
Wärmebehandlung
Faser- FiIm-
temperatur digkeit (°C) (m/min)
(mm)
Young-(N/mm2)
Festigte;·
(g/de)
Dehnung
Versuch B
Beispiel 3
Beispiel 3
Faser
Faser
Faser
280 330
100 100
556
170
170
5,0
6,5
6,5
Der Vergleichsversuch zeigt klar und deutlich, daß der Mischpolyester gemäß Beispiel 19 der DE-OS 14 20 475
einen weit geringeren Young-Modul aufweist als die erfindungsgemäß erhältlichen Polyestercarbonate. Auch die
Schmelz-Spinn-Eigenschaften letzterer sind weit besser.
Claims (1)
1. Aromatische Polyestercarbonate, die praktisch lineare Struktur sowie eine Eigenviskosität von 0,5
und darüber aufweisen und aus miteinander verbundenen Einheiten der allgemeinen Formeln:
/ O\
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