DE4216597A1 - Poly-cyano-arylene ether(s) useful as moulding materials - prepd. by reacting di:halo-benzonitrile(s) with di:alkali di:phenolate(s), esp. those based on 1,1-bis-4-hydroxyphenyl-alkyl-cycloalkane(s) - Google Patents
Poly-cyano-arylene ether(s) useful as moulding materials - prepd. by reacting di:halo-benzonitrile(s) with di:alkali di:phenolate(s), esp. those based on 1,1-bis-4-hydroxyphenyl-alkyl-cycloalkane(s)Info
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung sind Polycyanarylenether auf Basis spezieller Dihydroxybausteine, bevorzugt 1,1- Bis(4-hydroxyphenyl)alkylcycloalkane.The invention relates to polycyanarylene ethers Based on special dihydroxy building blocks, preferably 1.1 Bis (4-hydroxyphenyl) alkylcycloalkanes.
Polycyanarylenether sind bekannte Verbindungen und können z. B. aus 2,6-Dichlorbenzonitril und aromatischen Di- oder Polyhydroxyverbindungen wie Bisphenol-A, Resorcin, Hydrochinon, Naphthalindiol oder Dihydroxybiphenyl gewonnen werden (z. B. EP-A 1 86 153, EP-A 4 45 840), JP-A 63-1 22 731, 63-1 89 435, 63-27 033, 63-3 058, 63-3 059 oder H. R. Kricheldorf et. al. in "Die Makromolekulare Chemie Rapid Communications, 8, 529 (1987)".Polycyanarylene ethers are known compounds and can e.g. B. from 2,6-dichlorobenzonitrile and aromatic di- or Polyhydroxy compounds such as bisphenol-A, resorcinol, Hydroquinone, naphthalenediol or dihydroxybiphenyl are obtained (e.g. EP-A 1 86 153, EP-A 4 45 840), JP-A 63-1 22 731, 63-1 89 435, 63-27 033, 63-3 058, 63-3 059 or H. R. Kricheldorf et. al. in "Macromolecular Chemistry Rapid Communications, 8, 529 (1987) ".
Die Produkte besitzen eine hohe Festigkeit und gute Temperaturbeständigkeit und wegen der aromatischen Strukturen eine gute Flammwidrigkeit.The products have high strength and good temperature resistance and because of the aromatic structures a good flame retardancy.
Das Produkt aus 2,6-Dichlorbenzonitril und 2,7-Dihydroxynaphthalin besitzt außerdem eine hohe Glastemperatur von 215°C, ist aber in gängigen Lösemitteln wie Aceton, Ethanol, Toluol, Methylenchlorid oder Chloroform unlöslich (EP-A 4 45 840).The product of 2,6-dichlorobenzonitrile and 2,7-dihydroxynaphthalene also has a high glass temperature of 215 ° C, but is in common solvents such as acetone, Ethanol, toluene, methylene chloride or chloroform insoluble (EP-A 4 45 840).
Gegenstand der Erfindung sind Polycyanarylenether auf Basis von 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)alkylcycloalkane mit hoher Glastemperatur und gleichzeitig guter Löslichkeit in z. B. Lösemitteln wie Methylethylketon.The invention relates to polycyanarylene ethers Base of 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) alkylcycloalkanes with high glass temperature and at the same time good solubility in z. B. solvents such as methyl ethyl ketone.
Erfindungsgemäß werden aromatische Dihydroxydiphenylcycloalkanen der Formel (I)According to the invention, aromatic dihydroxydiphenylcycloalkanes of formula (I)
worin
R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogen,
bevorzugt Chlor oder Brom, C₁-C₈-Alkyl, C₅-C₆-
Cycloalkyl, C₆-C₁₀-Aryl, bevorzugt Phenyl und
C₇-C₁₂-Aralkyl, bevorzugt Phenyl-C₁-C₄-Alkyl,
insbesondere Benzyl und Cumyl,
m eine ganze Zahl von 4 bis 7, bevorzugt 4 oder
5,
R³ und R⁴ für jedes X individuell wählbar, unabhängig
voneinander Wasserstoff, oder C₁-C₆-Alkyl und
Alkyl und
X Kohlenstoff bedeuten,
mit der Maßgabe, daß an mindestens einem Atom
X R³ und R⁴ gleichzeitig Alkyl sind, eingesetzt.wherein
R¹ and R² independently of one another are hydrogen, halogen, preferably chlorine or bromine, C₁-C₈-alkyl, C₅-C₆-cycloalkyl, C₆-C₁₀-aryl, preferably phenyl and C₇-C₁₂-aralkyl, preferably phenyl-C₁-C₄-alkyl, especially benzyl and cumyl,
m is an integer from 4 to 7, preferably 4 or 5,
R³ and R⁴ individually selectable for each X, independently of one another hydrogen, or C₁-C₆-alkyl and alkyl and
X is carbon,
with the proviso that at least one atom X R³ and R⁴ are alkyl at the same time.
Bevorzugt sind an 1-2 Atomen X, insbesondere nur an einem Atom X, R³ und R⁴ gleichzeitig Alkyl. Bevorzugter Alkylrest ist Methyl; die X-Atome in α-Stellung zu dem di-phenyl-substituierten C-Atom (C-1) sind bevorzugt nicht dialkyl-substituiert, dagegen ist die Alkyl-disubstitution in β-Stellung zu C-1 bevorzugt.Preferred are at 1-2 atoms X, in particular only on an atom X, R³ and R⁴ simultaneously alkyl. More preferred Alkyl is methyl; the X atoms in the α position to the di-phenyl-substituted carbon atom (C-1) are preferred not dialkyl-substituted, but alkyl disubstitution preferred in the β-position to C-1.
Besonders bevorzugt als Ausgangsmaterial sind Dihydroxydiphenylcycloalkane mit 5 und 6 Ring-C-Atomen im Cyclo- aliphatischen Rest (m = 4 oder 5 in Formel (I)) wie beispielsweise die Diphenole der FormelnDihydroxydiphenylcycloalkanes are particularly preferred as the starting material with 5 and 6 ring carbon atoms in the cyclo- aliphatic radical (m = 4 or 5 in formula (I)) such as, for example the diphenols of the formulas
wobei das 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Formel II) besonders bevorzugt ist.the 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (Formula II) is particularly preferred.
Dihydroxydiphenylcycloalkane der Formel (I) können in an sich bekannter Weise durch Kondensation von Phenolen der Formel (V)Dihydroxydiphenylcycloalkanes of the formula (I) can be found in in a known manner by condensation of phenols of the formula (V)
und Ketonen der Formel (VI)and ketones of the formula (VI)
hergestellt werden, wobei in den Formeln (V) und (VI) X, R¹, R², R³, R⁴ und m die für Formel (I) angegebene Bedeutung haben.are produced, wherein in the formulas (V) and (VI) X, R¹, R², R³, R⁴ and m are those given for formula (I) Have meaning.
Die Phenole der Formel (V) sind entweder literaturbekannt oder nach literaturbekannten Verfahren erhältlich. (Vgl. z. B. Ullmann, Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 15, S. 61-77.)The phenols of formula (V) are either known from the literature or available by methods known from the literature. (See e.g. Ullmann, Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition, volume 15, pp. 61-77.)
Beispiele für geeignete Phenole der Formel (V) sind:
Phenol, o-Kresol, m-Kresol, 2,6-Dimethylphenol, 2-Chlorphenol,
3-Chlorphenol, 2,6-Dichlorphenol, 2-Cyclohexylphenol,
o-Phenylphenol und o- und p-Benzylphenol.
Examples of suitable phenols of the formula (V) are:
Phenol, o-cresol, m-cresol, 2,6-dimethylphenol, 2-chlorophenol, 3-chlorophenol, 2,6-dichlorophenol, 2-cyclohexylphenol, o-phenylphenol and o- and p-benzylphenol.
Die Ketone der Formel (VI) sind literaturbekannt (siehe beispielsweise Beisteins Handbuch der organischen Chemie, 4. Auflage, Band 7.) Ein allgemeines Verfahren zur Herstellung von Ketone der Formel (VI) ist beispielsweise in "Organikum" 15. Auflage 1977, VEB- Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin S. 698 beschrieben.The ketones of the formula (VI) are known from the literature (see for example, Beistein's manual of organic Chemistry, 4th edition, volume 7.) A general procedure for the preparation of ketones of the formula (VI) is, for example in "Organikum" 15th edition 1977, VEB- German Publishing House of Sciences, Berlin p. 698 described.
Beispiele für Ketone der Formel (VI) sind:
3,3-Dimethylcyclopentanon, 2,2-Dimethylcyclohexanon,
3,3-Dimethylcyclohexanon, 4,4-Dimethylcyclohexanon, 3-
Ethyl-3-Methylcyclopentanon, 2,3,3-Trimethylcyclopentanon,
2,4,4-Trimethylcyclopentanon, 3,3,4-Trimethylcyclopentanon,
3,3-Dimethylcycloheptanon, 4,4-Dimethylcycloheptanon,
3-Ethyl-3-methylcyclohexanon, 4-Ethyl-4-
methylcyclohexanon, 2,3,3-Trimethylcyclohexanon, 2,4,4-
Trimethylcyclohexanon, 3,3,4-Trimethylcyclohexanon,
2,5,5-Trimethylcyclohexanon, 3,3,5-Trimethylcyclohexanon,
3,4,4-Trimethylcyclohexanon, 2,3,3,4-Tetramethylcyclopentanon,
2,3,4,4-Tetramethylcyclopentanon,
3,3,4,4-Tetramethylcyclopentanon, 2,2,5-Trimethylcycloheptanon,
2,2,6-Trimethylcycloheptanon, 2,6,6-Trimethylcycloheptanon,
3,3,5-Trimethylcycloheptanon, 3,5,5-
Trimethylcycloheptanon, 5-Ethyl-2,5-dimethylcycloheptanon,
2,3,3,5-Tetramethylcycloheptanon, 2,3,5,5-Tetramethylcycloheptanon,
3,3,5,5-Tetramethylcycloheptanon,
4-Ethyl-2,3,4-trimethylcyclopentanon, 2-Isopropyl-4,4-
dimethylcyclopentanon, 4-Isopropyl-2,4-dimethylcyclopentanon,
2-Ethyl-3,5,5-trimethylcyclohexanon, 3-Ethyl-
3,5,5-trimethylcyclohexanon, 3-Ethyl-4-isopropyl-3-
methyl-cyclopentanon, 4-sec. Butyl-3,3-dimethylcyclopentanon,
2-Isopropyl-3,3,4-trimethylcyclopentanon, 3-
Ethyl-4-isopropyl-3-methyl-cyclohexanon, 4-Ethyl-3-isopropyl-
4-methyl-cyclohexanon, 3-sec.Butyl-4,4-dimethylcyclohexanon,
3-Isopropyl-3,5,5-trimethylcyclohexanon,
4-Isopropyl-3,5,5-trimethylcyclohexanon, 3,3,5-Trimethyl-
5-propylcyclohexanon, 3,5,5-Trimethyl-5-propylcyclohexanon,
2-Butyl-3,3,4-trimethylcyclopentanon, 2-
Butyl-3,3,4-trimethylcyclohexanon, 4-Butyl-3,3,5-trimethylcyclohexanon,
3-Isohexyl-3-methylcyclohexanon, 5-
Ethyl-2,4-diisopropyl-5-methylcyclohexanon, 2,2-Dimethylcyclooctanon,
und 3,3,8-Trimethylcyclooctanon.Examples of ketones of the formula (VI) are:
3,3-dimethylcyclopentanone, 2,2-dimethylcyclohexanone, 3,3-dimethylcyclohexanone, 4,4-dimethylcyclohexanone, 3-ethyl-3-methylcyclopentanone, 2,3,3-trimethylcyclopentanone, 2,4,4-trimethylcyclopentanone, 3, 3,4-trimethylcyclopentanone, 3,3-dimethylcycloheptanone, 4,4-dimethylcycloheptanone, 3-ethyl-3-methylcyclohexanone, 4-ethyl-4-methylcyclohexanone, 2,3,3-trimethylcyclohexanone, 2,4,4-trimethylcyclohexanone, 3,3,4-trimethylcyclohexanone, 2,5,5-trimethylcyclohexanone, 3,3,5-trimethylcyclohexanone, 3,4,4-trimethylcyclohexanone, 2,3,3,4-tetramethylcyclopentanone, 2,3,4,4- Tetramethylcyclopentanone, 3,3,4,4-tetramethylcyclopentanone, 2,2,5-trimethylcycloheptanone, 2,2,6-trimethylcycloheptanone, 2,6,6-trimethylcycloheptanone, 3,3,5-trimethylcycloheptanone, 3,5,5- Trimethylcycloheptanone, 5-ethyl-2,5-dimethylcycloheptanone, 2,3,3,5-tetramethylcycloheptanone, 2,3,5,5-tetramethylcycloheptanone, 3,3,5,5-tetramethylcycloheptanone, 4-ethyl-2,3, 4-trimethylcyclopentanone, 2-isopropyl-4,4-dimethylcyclopentanone, 4-isopropyl-2,4 -dimethylcyclopentanone, 2-ethyl-3,5,5-trimethylcyclohexanone, 3-ethyl-3,5,5-trimethylcyclohexanone, 3-ethyl-4-isopropyl-3-methyl-cyclopentanone, 4-sec. Butyl-3,3-dimethylcyclopentanone, 2-isopropyl-3,3,4-trimethylcyclopentanone, 3-ethyl-4-isopropyl-3-methyl-cyclohexanone, 4-ethyl-3-isopropyl-4-methyl-cyclohexanone, 3- sec.Butyl-4,4-dimethylcyclohexanone, 3-isopropyl-3,5,5-trimethylcyclohexanone, 4-isopropyl-3,5,5-trimethylcyclohexanone, 3,3,5-trimethyl-5-propylcyclohexanone, 3,5, 5-trimethyl-5-propylcyclohexanone, 2-butyl-3,3,4-trimethylcyclopentanone, 2-butyl-3,3,4-trimethylcyclohexanone, 4-butyl-3,3,5-trimethylcyclohexanone, 3-isohexyl-3- methylcyclohexanone, 5-ethyl-2,4-diisopropyl-5-methylcyclohexanone, 2,2-dimethylcyclooctanone, and 3,3,8-trimethylcyclooctanone.
Beispiele für bevorzugte Ketone sindExamples of preferred ketones are
Zur Bisphenonherstellung werden im allgemeinen 2 bis 10 Mol, vorzugsweise 2,5 bis 6 Mol Phenol (V) pro Mol Keton (VI), verwendet. Bevorzugte Reaktionszeiten betragen 1 bis 100 Stunden. Im allgemeinen arbeitet man bei Temperaturen von -30°C bis 300°C, vorzugsweise von -15°C bis 150°C und bei Drücken von 1 bis 20 bar, vorzugsweise von 1 bis 10 bar.Bisphenone production generally involves 2 to 10 Moles, preferably 2.5 to 6 moles of phenol (V) per mole of ketone (VI) used. Preferred response times are 1 up to 100 hours. Generally one works at temperatures from -30 ° C to 300 ° C, preferably from -15 ° C to 150 ° C and at pressures from 1 to 20 bar, preferably from 1 to 10 bar.
Die Kondensation wird im allgemeinen in Gegenwart saurer Katalysatoren durchgeführt. Beispiele sind Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Fluorwasserstoff, Bortrifluorid, Aluminiumtrichlorid, Zinkdichlorid, Titantetrachlorid, Zinntetrachlorid, Phosphorhalogenide, Phosphorpentoxid, Phosphorsäure, konzentrierte Salzsäure oder Schwefelsäure sowie Mischungen aus Essigsäure und Acetanhydrid. Die Verwendung saurer Ionenaustauscher ist ebenfalls möglich.The condensation generally becomes more acidic in the presence Catalysts carried out. Examples are hydrogen chloride, Hydrogen bromide, hydrogen fluoride, boron trifluoride, Aluminum trichloride, zinc dichloride, titanium tetrachloride, Tin tetrachloride, phosphorus halides, phosphorus pentoxide, Phosphoric acid, concentrated hydrochloric acid or sulfuric acid and mixtures of acetic acid and acetic anhydride. The use of acidic ion exchangers is also possible.
Weiterhin kann die Umsetzung durch Zugabe von Co-Katalysatoren wie C₁-C₁₈-Alkyl-Mercaptanen, Schwefelwasserstoff, Thiphenolen, Thiosäuren und Dialkylsulfiden beschleunigt werden.Furthermore, the reaction can be carried out by adding cocatalysts such as C₁-C₁₈ alkyl mercaptans, hydrogen sulfide, Accelerated thiphenols, thioacids and dialkyl sulfides will.
Die Kondensation kann ohne Lösungsmittel oder in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels (z. B. aliphatischer und aromatischer Kohlenwasserstoff, Chlorkohlenwasserstoff) durchgeführt werden.The condensation can be without solvent or in the presence an inert solvent (e.g. aliphatic and aromatic hydrocarbon, chlorinated hydrocarbon) be performed.
In den Fällen, in denen der Katalysator gleichzeitig als wasserentziehendes Mittel fungiert, ist es nicht erforderlich, zusätzlich wasserentziehende Mittel einzusetzen, letzteres ist jedoch zur Erzielung guter Umsätze in jedem Fall dann vorteilhaft, wenn der eingesetzte Katalysator das Reaktionswasser nicht bindet.In cases where the catalyst is used simultaneously as dehydrating agent acts, it is not necessary use additional dehydrating agents, the latter, however, is to achieve good sales in any case advantageous if the one used Catalyst that does not bind water of reaction.
Geeignete wasserentziehende Mittel sind beispielsweise:Suitable dehydrating agents are for example:
Acetanhydrid, Zeolithe, Polyphosphorsäure und Phosphorpentoxid.Acetic anhydride, zeolites, polyphosphoric acid and phosphorus pentoxide.
Die Herstellung der Diphenole entsprechen Formel (I) ist in der deutschen Patentanmeldung P 3 83 296.6 beschrieben und wird durch das Beispiel 1 erläutert.The preparation of the diphenols correspond to formula (I) described in German patent application P 3 83 296.6 and is illustrated by Example 1.
Gegenstand dieser Erfindung sind aromatische Polycyanarylether mit der wiederkehrenden StruktureinheitThis invention relates to aromatic polycyanaryl ethers with the recurring structural unit
-O-E-O-E¹- (VII)-O-E-O-E¹- (VII)
worin -E¹- ein zweibindiger Rest eines aromatischen Cycnaryls der Formel (VIIIa) istwherein -E¹- is a divalent radical of an aromatic cycnaryl of formula (VIIIa)
und worinand in what
-O-E-O- (IXa)-O-E-O- (IXa)
ein zweibindiger Diphenolat-Rest ist, die dadurch gekennzeichnet sind, daß von 0,1 Mol-% bis 100 Mol-%, vorzugsweise von 3 Mol-% bis 100 Mol-% und insbesondere von 10 Mol-% bis 100 Mol-% der Diphenolat-Reste (IXa) solche der Formel (Ia)is a divalent diphenolate residue, which is characterized are that from 0.1 mole% to 100 mole%, preferably from 3 mol% to 100 mol% and in particular from 10 mol% to 100 mol% of the diphenolate residues (IXa) of the formula (Ia)
sind, worin X, R¹, R², R³, R⁴ und m wie in Formel (I) definiert sind.where X, R¹, R², R³, R⁴ and m are as in formula (I) are defined.
Die Polycyanarylether der Erfindung haben bevorzugt mittlere Molekulargewichte w (Gewichtsmittel) von 758 bis 500 000, insbesondere von 3000 bis 200 000 und speziell von 5000 bis 100 000.The polycyanaryl ethers of the invention have preferred average molecular weights w (weight average) of 758 up to 500,000, in particular from 3,000 to 200,000 and especially from 5000 to 100,000.
Die erfindungsgemäßen Polycyanarylenether können ebenfalls nach dieser Methode hergestellt werden, wobei als polares Lösungsmittel bevorzugt am Stickstoff C₁-C₅- alkylsubstituiertes Caprolactam, wie N-Methyl-caprolactam, N-Ethyl-caprolactam, N-n-Propyl-caprolactam, N- Isopropyl-caprolactam, vorzugsweise N-Methyl- caprolactam, und vorzugsweise am Stickstoff C₁-C₅- alkylsubstituierte Pyrrolidone, wie N-Methylpyrrolidon; N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Diphenylsulfon, Sulfolan oder Tetramethylharnstoff, eingesetzt werden. Es können anteilig z. B. 0,1 bis 200 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des polaren Lösungsmittels andere weniger polare Lösungsmittel mitverwendet werden z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol, Mesitylen, Chlorbenzol, oder aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Benzin, Cyclohexan.The polycyanarylene ethers according to the invention can also be produced by this method, being polar Solvent preferred on nitrogen C₁-C₅- alkyl-substituted caprolactam, such as N-methyl-caprolactam, N-ethyl-caprolactam, N-n-propyl-caprolactam, N- Isopropyl caprolactam, preferably N-methyl caprolactam, and preferably on nitrogen C₁-C₅- alkyl substituted pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, Diphenyl sulfone, sulfolane or tetramethyl urea, be used. Proportionally z. B. 0.1 up to 200 wt .-% based on the weight of the polar solvent other less polar solvents used z. B. aromatic hydrocarbons such as Toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene, or aliphatic Hydrocarbons such as gasoline, cyclohexane.
Gegenstand dieser Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polycyanarylether mit der Struktureinheit (VII) durch Umsetzung von Dialkalidiphenolaten (IXb)This invention also relates to a method for Preparation of the polycyanaryl ethers according to the invention with the structural unit (VII) by reacting dialkalidiphenolates (IXb)
Alkali-O-E-O-Alkali (IXb)
mit Dihalogen-benzonitril (VIII)Alkali-OEO-alkali (IXb)
with dihalobenzonitrile (VIII)
wobei
Hal Halogen, bevorzugt Fluor, Chlor und Brom bedeuten,
in polaren Lösungsmitteln, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß von 0,1 Mol-% bis 100 Mol-% vorzugsweise von
3 Mol-% bis 100 Mol-% und insbesondere von 10 Mol-% bis
100 Mol-% der Dialkalidiphenolate (IXb) der Formel Ibin which
Hal is halogen, preferably fluorine, chlorine and bromine,
in polar solvents, which is characterized in that from 0.1 mol% to 100 mol%, preferably from 3 mol% to 100 mol% and in particular from 10 mol% to 100 mol%, of the dialkalidiphenolates (IXb) of the formula Ib
entsprechen,
worin X, R¹, R², R³, R⁴ und m wie in Formel (I) definiert
sind, und daß die Umsetzung in polaren Lösungsmitteln
wie N-alkylierten Caprolactamen oder N-alkylierten Pyrrolidonen,
vorzugsweise in N-alkylierten Pyrrolidonen
durchgeführt wird.correspond,
wherein X, R¹, R², R³, R⁴ and m are as defined in formula (I), and that the reaction is carried out in polar solvents such as N-alkylated caprolactams or N-alkylated pyrrolidones, preferably in N-alkylated pyrrolidones.
Geeignete Diphenole der Formel (IX) sind z. B.:
Hydrochinon,
Resorcin,
Dihydroxybiphenyle,
Bis-(hydroxyphenyl)-alkane,
Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide,
Bis-(hydroxyphenyl)-ether
Bis-(hydroxyphenyl)-ketone,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide,
α,α′-Bis(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole
sowie deren kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen.Suitable diphenols of formula (IX) are e.g. B .:
Hydroquinone,
Resorcinol,
Dihydroxybiphenyls,
Bis (hydroxyphenyl) alkanes,
Bis (hydroxyphenyl) cycloalkanes,
Bis (hydroxyphenyl) sulfides,
Bis (hydroxyphenyl) ether
Bis (hydroxyphenyl) ketones,
Bis (hydroxyphenyl) sulfones,
Bis (hydroxyphenyl) sulfoxides,
α, α′-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes
and their nuclear alkylated and nuclear halogenated compounds.
Diese und weitere geeignete andere Diphenole (IX) sind z. B. in den US-PS 30 28 365, 29 99 835, 31 48 172, 32 75 601, 29 91 273, 32 71 367, 30 62 781, 29 70 131 und 29 99 846, in den deutschen Offenlegungsschriften 15 70 703, 20 63 050, 20 63 052, 2 21 10 956, der französischen Patentschrift 15 61 518 und in der Monographie "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscince Publishers, New York 1964", beschrieben.These and other suitable other diphenols (IX) are e.g. B. in US-PS 30 28 365, 29 99 835, 31 48 172, 32 75 601, 29 91 273, 32 71 367, 30 62 781, 29 70 131 and 29 99 846, in German Offenlegungsschriften 15 70 703, 20 63 050, 20 63 052, 2 21 10 956, the French Patent 15 61 518 and in the monograph "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscince Publishers, New York 1964 ".
Bevorzugte andere Diphenole (IX) sind beispielsweise:
4,4′-Dihydroxybiphenyl,
2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan,
2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan,
α,α′-Bis-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol,
2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3-chlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan,
2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
1,1-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-cyclohexan,
α,α′-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol,
2,2-Bis-(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan und
4,4′-Dihydroxydiphenylsulfon.Preferred other diphenols (IX) are, for example:
4,4'-dihydroxybiphenyl,
2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane,
2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane,
1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane,
α, α′-bis (4-hydroxyphenyl) -p-diisopropylbenzene,
2,2-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) propane,
2,2-bis (3-chloro-4-hydroxyphenyl) propane,
Bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane,
2,4-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane,
1,1-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) cyclohexane,
α, α′-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -p-diisopropylbenzene,
2,2-bis (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) propane,
2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane and
4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone.
Besonders bevorzugte andere Diphenole sind beispielsweise:
2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan und
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und
4,4′-Dihydroxydiphenylsulfon.Other particularly preferred diphenols are, for example:
2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane,
2,2-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane,
2,2-bis (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) propane,
2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane and
1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane and
4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone.
Sie können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.They can be used individually or in a mixture.
Die Formel IXa und IXb stellen in durch Entfernen von 2 H-Atomen gebildeten Reste dieser Diphenole beziehungsweise die Alkalisalze dieser Verbindungen dar.Formula IXa and IXb represent in by removing 2 H atoms formed residues of these diphenols respectively the alkali salts of these compounds.
Geeignete Dihalogenbenzonitrile der Formel (VIII) sind
z. B.:
2,6-Dichlorbenzonitril,
3,5-Dichlorbenzonitril,
2,3-Difluorbenzonitril,
2,4-Difluorbenzonitril,
2,5-Difluorbenzonitril,
2,6-Difluorbenzonitril,
3,4-Difluorbenzonitril,
3,5-Difluorbenzonitril,
bevorzugt 2,6-Difluorbenzonitril,
besonders bevorzugt 2,6-Dichlorbenzonitril.Suitable dihalobenzonitriles of the formula (VIII) are e.g. B .:
2,6-dichlorobenzonitrile,
3,5-dichlorobenzonitrile,
2,3-difluorobenzonitrile,
2,4-difluorobenzonitrile,
2,5-difluorobenzonitrile,
2,6-difluorobenzonitrile,
3,4-difluorobenzonitrile,
3,5-difluorobenzonitrile,
preferably 2,6-difluorobenzonitrile,
particularly preferably 2,6-dichlorobenzonitrile.
Als Alkali in den Dialkaliphenolaten (Ib) und (IXb) dient vorzugsweise Natrium und Kalium. As alkali in the dialkaliphenolates (Ib) and (IXb) preferably serves sodium and potassium.
Bevorzugte, erfindungsgemäße Polycyanarylether sind solche die mindestens 10 Mol-% der wiederkehrenden EinheitPreferred polycyanaryl ethers according to the invention are those which are at least 10 mol% of recurring unit
enthalten, und ein Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von über 3000 g/mol aufweisen.included, and a weight average molecular weight of have over 3000 g / mol.
Erfindungsgemäß können die Polycyanarylenether bei Temperaturen von 120°C bis 320°C, bevorzugt 135°C bis 280°C und bei Drucken von 0,8 bis 10 bar, vorzugsweise 1 bis 3 bar insbesondere bei atmosphärischem Umgebungsdruck hergestellt werden.According to the invention, the polycyanarylene ethers can be used at temperatures from 120 ° C to 320 ° C, preferably 135 ° C to 280 ° C and at pressures of 0.8 to 10 bar, preferably 1 to 3 bar especially at atmospheric ambient pressure getting produced.
Das molare Mengenverhältnis der Alkalidiphenolate (Ib) und (IXb) zu den Dihalogen-benzonitrilen (VIII) liegt zwischen 0,5 und 2, bevorzugt 0,8 und 1,2, besonders bevorzugt 0,95 und 1,05, wobei für hohe Molekulargewichte ein Verhältnis von 1 oder nahe bei 1 gewählt werden muß.The molar ratio of alkali diphenolates (Ib) and (IXb) to the dihalobenzonitriles (VIII) between 0.5 and 2, preferably 0.8 and 1.2, particularly preferred 0.95 and 1.05, being for high molecular weights a ratio of 1 or close to 1 can be selected got to.
Die Menge an polaren Lösungsmitteln beträgt 0,5 bis 50, bevorzugt 2 bis 20 Gewichtsteile bezogen auf das Gesamtgewicht der Polycyanarylenetherbildungskomponenten. The amount of polar solvents is 0.5 to 50, preferably 2 to 20 parts by weight based on the total weight of the polycyanarylene ether formation components.
Die erfindungsgemäßen Polycyanarylenether können wie folgt aus den erhaltenen Reaktionsgemischen gewonnen werden.The polycyanarylene ethers according to the invention can be as follows can be obtained from the reaction mixtures obtained.
Man verdünnt das Reaktionsgemisch, insbesondere wenn sehr hochviskose Lösungen vorliegen, z. B. mit den polaren Reaktions-Lösemittel oder einem anderen Lösungsmittel für das Polyethersulfon, und filtriert. Nach Neutralisation des Filtrats mit einer geeigneten Säure, z. B. Essigsäure, wird der Polycyanarylether durch Eingießen in ein geeignetes Fällungsmedium, z. B. Wasser, Alkohole (wie z. B. Methanol, Isopropanol) oder Wasser- Alkohol-Gemische, z. B. H₂O/Methanol 1 : 1, ausgefällt, isoliert und anschließend getrocknet.The reaction mixture is diluted, especially if very highly viscous solutions are available, e.g. B. with the polar Reaction solvent or another solvent for the polyethersulfone, and filtered. To Neutralization of the filtrate with a suitable acid, e.g. B. acetic acid, the polycyanaryl ether is poured in a suitable precipitation medium, e.g. B. water, Alcohols (such as methanol, isopropanol) or water Alcohol mixtures, e.g. B. H₂O / methanol 1: 1, precipitated, isolated and then dried.
Die erfindungsgemäßen Polycyanarylenether sind thermoplastische Kunststoff mit hoher Wärmeformbeständigkeit.The polycyanarylene ethers according to the invention are thermoplastic Plastic with high heat resistance.
Sie können beispielsweise verarbeitet werden durch Extrusion, Spritzgießen, Sintern oder Verpressen.For example, they can be processed by extrusion, Injection molding, sintering or pressing.
Es können beliebige Formkörper hergestellt werden. Diese sind überall dort einsetzbar, wo Polycyanarylenether hoher Formstabilität gefordert sind, also beispielsweise auf dem Gebiet der Elektrotechnik und Elektronik, Fahrzeugbau incl. Luft- und Raumfahrt, für Sportgeräte, Funktionsteile und Geschirr für Mikrowellenborde, sterilisierbare medizinische Geräte, Kaffeemaschinenteile, Eierkocher, Heißwasserbehälter, -leitungen und -pumpen, Haartockner und ähnliches mehr.Any shaped body can be produced. These can be used wherever polycyanarylene ethers are higher Dimensional stability are required, for example the field of electrical engineering and electronics, vehicle construction including aerospace, for sports equipment, functional parts and dishes for microwave shelves, sterilisable medical devices, coffee machine parts, Egg cookers, hot water tanks, pipes and pumps, Hair dryer and the like.
Aufgrund ihrer guten Löslichkeit sind sie zur Herstellung von Gießfolien gut geeignet. Because of their good solubility, they are ready for manufacture well suited for cast films.
Den erfindungsgemäßen Polycyanarylenether können noch übliche Additive wie Weichmacher, Entformungsmittel, Stabilisatoren wie z. B. UV-Absorber oder Antioxidantien, Intumeszenzhilfsmittel (Flammschutzmittel), Verstärkungsfasern wie Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Aramidfasern, Füllstoffe, anorganische und organische Pigmente, keramische Grundstoffe, Ruß etc. zugesetzt werden, bevorzugt in Mengen von 0 bis 80, bevorzugt 0 bis 60 Gew.-%, bezogen auf Polyethersulfon = 100%, zweckmäßig vor der Verarbeitung der erfindungsgemäßen Polyethersulfone zu Formkörpern.The polycyanarylene ether according to the invention can also be conventional Additives such as plasticizers, mold release agents, stabilizers such as B. UV absorbers or antioxidants, Intumescent aids (flame retardants), reinforcing fibers such as glass fibers, carbon fibers or aramid fibers, Fillers, inorganic and organic Pigments, ceramic raw materials, carbon black etc. added are, preferably in amounts of 0 to 80, preferably 0 up to 60% by weight, based on polyether sulfone = 100%, Appropriately before processing the invention Polyether sulfones to molded articles.
Die niedermolekularen erfindungsgemäßen Polycyanarylenether eignen sich aufgrund ihrer funktionellen Endgruppen (Halogen bzw. OH) auch zum Einbau in Blockcopolymere in Verbindung mit anderen co-kondensierbaren Bausteinen.The low molecular weight polycyanarylene ethers according to the invention are suitable due to their functional end groups (Halogen or OH) also for incorporation in block copolymers in Connection with other co-condensable components.
Außerdem verfügen sie noch über eine funktionelle Gruppe am Polymerrückgrad (Nitrilgruppe), die in polymeranalogen Reaktionen in andere funktionelle Gruppen wie beispielsweise Amid- oder Carboxylgruppen umgewandelt werden können. Derartige Polyarylenether sind besonders gut zum Aufbau von Pfropfcopolymeren geeignet.They also have a functional group on the polymer backbone (nitrile group), which is analogous to polymer Reactions in other functional groups such as Amide or carboxyl groups can be converted. Such polyarylene ethers are particularly good for construction of graft copolymers.
In einem 1-Liter-Rundkolben mit Rührer, Tropftrichter,
Thermometer, Rückflußkühler und Gasleitungsrohr
werden 7,5 Mol (705 g) Phenol und 0,15 Mol
(30,3 g) Dodecanthiol und bei 28 bis 30°C mit
trockenem HCl-Gas gesättigt. Zu dieser Lösung
werden bei 28 bis 30°C innerhalb 3 Stunden eine
Mischung von 1,5 Mol Dihydroisophoron (210 g), und
1,5 Mol (151 g) Phenol zugetropft, wobei weiterhin
HCl-Gas durch die Reaktionslösung geleitet wird.
Nach beendeter Zugabe werden weitere 5 Stunden HCl-
Gas eingeleitet. Zur Vervollständigung der Reaktion
läßt man 8 Stunden bei Raumtemperatur stehen. Anschließend
wird überschüssiges Phenol durch Wasserdampf-Destillation
entfernt. Der verbleibende Rückstand
wird zweimal mit je 500 ml Petrolether (60-90)
und einmal mit 500 ml Methylenchlorid heiß
extrahiert und abfiltriert.
Ausbeute: 370 g entspricht 79%;
Schmelzpunkt: 205-207°C.
7.5 mol (705 g) of phenol and 0.15 mol (30.3 g) of dodecanethiol and at 28 to 30 ° C. with dry HCl are in a 1 liter round-bottom flask equipped with a stirrer, dropping funnel, thermometer, reflux condenser and gas line tube. Gas saturated. A mixture of 1.5 mol of dihydroisophorone (210 g) and 1.5 mol (151 g) of phenol is added dropwise to this solution at 28 to 30 ° C. in the course of 3 hours, HCl gas still being passed through the reaction solution. After the addition has ended, a further 5 hours of HCl gas are introduced. To complete the reaction, the mixture is left to stand at room temperature for 8 hours. Excess phenol is then removed by steam distillation. The remaining residue is extracted twice with 500 ml of petroleum ether (60-90) and once with 500 ml of hot methylene chloride and filtered off.
Yield: 370 g corresponds to 79%;
Melting point: 205-207 ° C.
In einer mit einem Wasserabscheider ausgerüsteten und mit Stickstoff gespülten Rührapparatur werden 155,21 g (0,5 mol) des Bisphenols der Formel A (TMC-Bisphenol), 86,01 g (0,5 mol) 2,6-Dichlorbenzonitril und 89,84 g (0,65 mol) wasserfreies K₂CO₃ in 1 l N-Methylpyrrolidon und 500 ml Toluol vorgelegt.In one equipped with a water separator and be stirred with nitrogen purge 155.21 g (0.5 mol) of the bisphenol of formula A. (TMC bisphenol), 86.01 g (0.5 mol) of 2,6-dichlorobenzonitrile and 89.84 g (0.65 mol) of anhydrous K₂CO₃ submitted in 1 l of N-methylpyrrolidone and 500 ml of toluene.
Die Reaktionslösung wird azeotrop entwässert und unter Abnahme von Toluol die Innentemperatur auf 185°C erhöht. Bei dieser Temperatur wird 6 h und bei 195°C eine h nachgerührt.The reaction solution is dewatered and with the decrease in toluene the internal temperature 185 ° C increased. At this temperature, 6 h and stirred at 195 ° C for an hour.
Anschließend wird in ca. 16 l Wasser gefällt, mit verdünnter Phosphorsäure angesäuert, elektrolytfrei gewaschen und erneut in Methanol gefällt. Nach Filtration und Trocknung im Wasserstrahlvakuum werden 192 g eines Polycyanarylethers mit einer Glastemperatur von 239°C (ermittelt durch DSC, zweites Aufheizen) erhalten.Then it is precipitated in approx. 16 l of water acidified dilute phosphoric acid, electrolyte-free washed and precipitated again in methanol. After filtration and drying in a water jet vacuum 192 g of a polycyanaryl ether with a glass transition temperature of 239 ° C (determined by DSC, second heating) receive.
Das Produkt besitzt ein Molekulargewicht Mw von 53.000 (GPC, PS-Kalibrierung) und ist in Methylethylketon sehr gut löslich. The product has a molecular weight Mw of 53,000 (GPC, PS calibration) and is in methyl ethyl ketone very soluble.
Auf analoge Weise wurden Polycyanarylenether gewonnen, die neben dem Bisphenol der Formel A (TMC-Bisphenol) noch Bisphenol-A als Diokomponente besitzen.Polycyanarylene ethers were obtained in an analogous manner, which in addition to the bisphenol of formula A (TMC bisphenol) still have bisphenol-A as a di-component.
Claims (6)
-O-E-O- (IXa) ein zweibindiger Diphenolat-Rest ist,
dadurch gekennzeichnet, daß von 0,1 Mol-% bis 100 Mol-% der Diphenolat-Reste (IXa) solche der Formel (Ia) sind worin
R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogen, C₁-C₈-Alkyl, C₅-C₆-Cycloalkyl, C₆-C₂₀- Aryl und C₇-C₁₂-Aralkyl,
m eine ganze Zahl von 4 bis 7,
R³ und R⁴ für jedes X individuell wählbar, unabhängig voneinander Wasserstoff oder C₁-C₆-Alkyl, und
X Kohlenstoff bedeuten,
mit der Maßgabe, daß an mindestens einem Atom X R³ und R⁴ gleichzeitig Alkyl bedeuten.1. Aromatic polycyanarylene ethers with the recurring structural unit -OEO-E¹- (VII) wherein -E¹- is a divalent radical of an aromatic cyanaryl of the formula (VIIIa) and in what
-OEO- (IXa) is a double-bonded diphenolate residue,
characterized in that from 0.1 mol% to 100 mol% of the diphenolate residues (IXa) are those of the formula (Ia) wherein
R¹ and R² independently of one another are hydrogen, halogen, C₁-C₈-alkyl, C₅-C₆-cycloalkyl, C₆-C₂₀- aryl and C₇-C₁₂-aralkyl,
m is an integer from 4 to 7,
R³ and R⁴ individually selectable for each X, independently of one another hydrogen or C₁-C₆-alkyl, and
X is carbon,
with the proviso that on at least one atom X R³ and R⁴ simultaneously mean alkyl.
worin X, R¹, R², R³, R⁴ und m die für Formel I in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben, und daß die Umsetzung in polaren Lösungsmitteln wie N-alkylierten Caprolactamen oder N-alkylierten Pyrrolidonen durchgeführt wird.5. A process for the preparation of the polycyanarylene ethers of claim 1 by reacting dialkalidiphenolates with dihalobenzonitriles (VIII) Hal is halogen, characterized in that from 0.1 mol% to 100 mol% of the dialkalidiphenolates are those of the formula (Ib) are,
wherein X, R¹, R², R³, R⁴ and m have the meaning given for formula I in claim 1, and that the reaction is carried out in polar solvents such as N-alkylated caprolactams or N-alkylated pyrrolidones.
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---|---|---|---|
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8130 | Withdrawal |