DE2743483A1 - Polyamide aus isophthalsaeure und hexamethylendiamin - Google Patents

Polyamide aus isophthalsaeure und hexamethylendiamin

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DE2743483A1
DE2743483A1 DE19772743483 DE2743483A DE2743483A1 DE 2743483 A1 DE2743483 A1 DE 2743483A1 DE 19772743483 DE19772743483 DE 19772743483 DE 2743483 A DE2743483 A DE 2743483A DE 2743483 A1 DE2743483 A1 DE 2743483A1
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Germany
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polycondensation
hexamethylenediamine
polyamides
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Dieter Dipl Chem Dr Neuray
Werner Dipl Chem Dr Nielinger
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Description

  • Polyamide aus Isophthalsäure und Hexamethylendiamin
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung transparenter Polyamide durch Polykondensation von Hexamethylendiamin und Isophthalsäuredialkylestern.
  • Polyamide aus Isophthalsäure und Hexarnethylendiamin sind aus den US-Patentschriften 2 715 620 und 2 742 496 bekannt.
  • Sie können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, so beispielsweise durch Polykondensation von Hexamethylendiamin und Isophthalsäuredihalogenid bei tiefen Temperaturen in Lösung bzw. in der Phasengrenzfläche oder durch Polykondensation von Isophthalsäure und Hexamethylendiamin in der Schmelze.
  • Die Polykondensation der Monomeren in der Schmelze erfolgt analog dem Herstellungsverfahren von 6,6-Polyamid.
  • Dabei können die handelsüblichen Monomeren entweder direkt oder als Salz, das in einem gesonderten Arbeitsgang hergestellt wird, eingesetzt werden. Jedoch ist die Reinigung und Isolierung des Salzes aus Isophthalsäure und Hexamethylendiamin sehr unwirtschaftlich.
  • Auch die Polykondensation von Diaminen mit Dicarbonsäuredimethylestern ist aus DOS 1 669 988 bekannt. Bei diesem Verfahren ist eine Vorkondensation unter Zusatz von Wasser bei 90-1000C unter Normaldruck erforderlich. Nach Abdestillation des Methanol-Wasser-Gemisches erfolgt die weitere Polykondensation in bekannter Weise.
  • Polyamide, die aus Hexamethylendiamin und handelsüblicher Isophthalsäure durch Polykondensation in der Schmelze hergestellt werden, haben nur dann ein in jeder Hinsicht befriedigendes Eigenschaftsbild, wenn bei der Polykondensation insbesondere hinsichtlich der Temperatur- und Druckführung bestimmte Bedingungen eingehalten werden.
  • Abweichungen von diesen Reaktionsbedingungen können zu Polyamiden mit unbefriedigenden mechanischen Eigenschaften führen.
  • Es wurde nun gefunden, daß man Polyamide aus Isophthalsäure und Hexamethylendiamin mit reproduzierbaren mechanischen Eigenschaften erhält, wenn die Polyamide aus Hexamethylendiamin und Isophthalsäuredialkylestern hergestellt werden.
  • Auf diese Weise hergestellte Polyamide sind selbst bei sehr hohen Molekulargewichten immer in m-Kresol löslich und zeichnen sich durch verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere eine unerwartet verbesserte Reißdehnung, die ein Maß für die Zähigkeit der Formkörper darstellt, aus. Die so hergestellten Polyamide eignen sich daher wegen ihrer Transparenz und ihrer Zähigkeit besonders zur Produktion von Folien.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Isophthalsäure, Hexamethylendiamin und gegebenenfalls 0-30 Mol %, bezogen auf das Hexamethylendiamin, Isophorondiamin oder eines Bis-(4-aminocyclohexyl)-alkans oder einer Aminocarbonsäure bzw. eines Lactams nach bekannten Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Polykondensation mit den Diaminen Isophthalsäuredialkylester eingesetzt werden.
  • Die Isophthalsäuredialkylester können bis zu 30 Mol * durch Terephthalsäuredialkylester ersetzt werden.
  • Als Bis-(4-aminocyclohexyl)-alkane eignen sich vorzugsweise solche der allgemeinen Formel mit R1 und R2 gleich oder verschieden, Wasserstoff oder ein Alkylrest mit C1-C3, rorzugsweise Bis-(4-amino-cyclohexyl)-methan, Bis-(4-aminocyclohexyl> -propan oder Bis-(4-amino-3-methyl-cyclohexyl)-methan.
  • Als Aminocarbonsäure- bzw. Lactame eignen sich vorzugsweise solche mit 9-12 C-Atomen wie z.B. £ -Caprolactam, Laurinlactam oder ll-Aminoundecansäure.
  • Als Dicarbonsäuredialkylester sind die Ester von Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen besonders geeignet. Besonders bevorzugt ist der Methyl- oder Xthylester.
  • Die Herstellung des Polyamids erfolgt nach bekannten Verfahren, vorzugsweise durch Erhitzen des Monomerengemisches mit Wasser auf Temperaturen zwischen 90 und 1000C. Nach Abdestillation des Wassers und des gebildeten Methanols wird die Polykondensation bei Temperaturen zwischen 260 0 und 300°C bei Normaldruck beendet. Man kann die Polykondensation auch nach Abdestillieren des Wassers und Methanols zunächst unter dem sich einstellenden Überdruck durchführen und nach Entspannen bei Normaldruck beenden.
  • Um Produkte mit technisch brauchbaren Eigenschaften zu erhalten, sollte ein Molekulargewicht entsprechend einer relativen Viskosität von mindestens t rel = 2,2 (gemessen als 1 %ige Lösung in m-Kresol bei 25 C) erreicht werden.
  • Ausgezeichnete Eigenschaften werden erreicht, wenn die relative Viskosität auf Werte zwischen 2,2 und 3,5, vorzugsweise 2,5 und 3,0, eingestellt wird. Um das gewünschte Molekulargewicht einzustellen, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in üblicher Weise auch Molekulargewichtsregler wie beispielsweise Essigsäure, Propionsäure, Stearinsäure oder vorzugsweise aromatische Monocarbonsäuren wie z.B. Benzoesäure eingesetzt werden. Das Molekulargewicht kann auch durch Verwendung eines geringen Überschusses an Isophthalsäure, Hexamethylendiamin oder einem der Codiamine begrenzt werden.
  • Die nach dem erfindungegemäßen Verfahren hergestellten Polyamide sind nicht kristallin, völlig transparent und farblos. Sie zeichnen sich durch hohe Schlagzähigkeit, ReiS-dehnung und hohe Wärmeformbeständigkeit aus.
  • Die Polyamide können auf handelsüblichen Maschinen durch Spritzguß oder Extrusion zu Formkörpern, Folien, Platten, Fasern, Borsten oder Hohlkörpern verarbeitet werden. Aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften können sie als Elektroisolierstoff eingesetzt werden.
  • Sie können außerdem Füllstoffe, insbesondere Glasfasern, Entformungsmittel, Schmiermittel, Brandschutzmittel, Stabilisatoren, Pigmente oder andere Farbstoffe enthalten. Beispiel 1 Man erhitzt 48,80 g Hexamethylendiamin (die Menge entspricht 0,4 Mol mit einem Überschuß von 5 Gew.-%, um bei der Polykondensation auftretende Verluste zu kompensieren), und 77,6 g Isophthalsäuredimethylester (0,4 Mol) in 82,7 g Wasser 2 Stunden unter Rückfluß.
  • Anschließend destilliert man einen Teil (ca. 35 ml) des Wassers und des gebildeten Methanols ab und erhitzt dann unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre 1 Stunde auf 0 160 C. Dabei destilliert der Rest des Methanol-Wasser-Gemisches ab. Schließlich polykondensiert man noch 2 Stunden bei 2200C und 3 Stunden bei 2700C. Man erhält ein transparentes, schwach gelblichgrün gefärbtes Polyamid mit einer relativen Viskosität von lZ,rel = 2,63, gemessen an einer 1 %igen Lösung in m-Kresol bei 250C in einem Ubbelohde-Viskosimeter.
  • Beispiel 2 a) Man erhitzt in einem Autoklaven 3,253 kg (28 Mol) Hexamethylendiamin und 5,327 kg Isophthalsäuredimethylestr in 5,8 kg Wasser 3 Stunden unter Stickstoff bei Rückflußtemperatur. Danach wird der größte Teil des gebildeten Methanol-Wasser-Gemisches abdestilliert. Der Autoklav wird sodann verschlossen. Das Reaktionsgemisch wird zunächst eine Stunde unter Rühren bei 2100C vorkondensiert. Danach entspannt man im Verlauf einer Stunde auf Atmosphärendruck. Man erhitzt auf 2700C und beendet die Polykondensation nach weiteren 3 Stunden bei 2700C.
  • Das Polyamid wird als Borste in ein Wasserbad abgesponnen, granuliert und getrocknet. Das farblose, transparente Produkt hat eine relative Viskosität von 2,65, gemessen an einer 1 %igen Lösung des Polyamids in m-Kresol in einem Ubbelohde-Viskosimeter.
  • Es wird auf handelsüblichen Spritzgußmaschinen zu Prüfkörpern verarbeitet, an denen folgende Eigenschaften gemessen wurden: Schlagzähigkeit (DIN 53 453) nicht gebrochen Kerbschlagzähigkeit (DIN 53 453) 2,7 kJ/m2 Reißdehnung (DIN 53 455) 42 % b) Ein Vergleichsprodukt wurde auf folgendem Wege hergestellt: Eine Lösung von 3,835 kg (33 Mol) Hexamethylendiamin in 3,1 kg Wasser wird so mit 5,482 kg (33 Mol) Isophthalsäure versetzt, daß die Temperatur von 850C nicht überschritten wird. Die noch heiße Lösung gibt man in einen mit Stickstoff gefüllten Autoklaven. Man polykondensiert zunächst 1 Stunde im verschlossenen Autoklaven bei 2100C. Danach wird vorsichtig unter gleichzeitigem Aufheizen entspannt, wobei das Wasser abdestilliert. Die weitere Polykondensation wird 0 3 Stunden bei 270 C unter Stickstoff durchgeführt.
  • Die Isolierung des Polyamids erfolgt, wie in Beispiel 1 beschrieben. Das Polyamid hat eine relative Viskosität von 2,8. Es wurden folgende Eigenschaften gemessen: Schlagzähigkeit (DIN 53 453) nicht gebrochen Kerbschlagzähigkeit (DIN 53 453) 1,9 kJ/m2 Reißdehnung (DIN 53 455) 25 %.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: 1. Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Isophthalsäure, gegebenenfalls 0 bis 30 Mol-% Terephthalsäure, Hexamethylendiamin und gegebenenfalls 0 - 30 Mol-%, bezogen auf das Hexamethylendiamin, Isophorondiamin oder eines Bis-(4-aminocyclohexyl)-alkans oder einer Aminocarbonsäure bzw. eines Lactams nach bekannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zur Polykondensation mit den Diaminen die Dialkylester der genannten Säuren eingesetzt werden.
DE19772743483 1977-09-28 1977-09-28 Polyamide aus isophthalsaeure und hexamethylendiamin Withdrawn DE2743483A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0053876A1 (de) * 1980-11-20 1982-06-16 E.I. Du Pont De Nemours And Company Transparente Polyamide

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0053876A1 (de) * 1980-11-20 1982-06-16 E.I. Du Pont De Nemours And Company Transparente Polyamide

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