DE842271C - Verfahren zur Herstellung von Mischpolymeren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von MischpolymerenInfo
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- DE842271C DE842271C DEP935A DE0000935A DE842271C DE 842271 C DE842271 C DE 842271C DE P935 A DEP935 A DE P935A DE 0000935 A DE0000935 A DE 0000935A DE 842271 C DE842271 C DE 842271C
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F214/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
- C08F214/18—Monomers containing fluorine
- C08F214/26—Tetrafluoroethene
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung polymerer Stoffe und insbesondere Tetrafluoräthylen
enthaltender Polymerer.
Die Polymerisation von Tetrafluoräthylen ist bereits früher beschrieben worden. Die Polymerisation
dieser Verbindung wird beispielsweise durchgeführt, indem man Tetrafluoräthylen bei Zimmertemperatur
oder darüber und bei überatmosphärischem Druck in Gegenwart bestimmter Polymerisationskatalysatoren
stehenläßt. Das früher erhaltene Polymerisationsprodukt ist ein harter, zäher, unschmelzbarer
Festkörper, der in anorganischen Säuren, Alkalien und organischen Lösungsmitteln unlösbar ist und von
ihnen nicht angegriffen wird. Obwohl diese Kombination von Eigenschaften für viele Verwendungszwecke
sehr erwünscht ist, macht sie doch das Polymere für andere Verwendungszwecke unbrauchbar.
Die Erfindung hat neue und brauchbare Stoffzusammensetzungen
zum Gegenstand. Weiter bezweckt sie die Herstellung wertvoller Polymerer mit so
hohem Molekulargewicht, die Tetrafluoräthylen enthalten. Weiter betrifft sie ein Verfahren, diese Polymeren
in hoher Ausbeute zu erhalten. Weitere Gegenstände der Erfindung werden nachstehend ersichtlich.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden durch das im folgenden näher beschriebene Verfahren gelöst,
welches die Polymerisation eines Gemisches von Tetrafluoräthylen mit einer anderen polymerisierbaren
organischen Verbindung mit mindestens einer Äthylendoppelbindung in Gegenwart von Sauerstoff oder einer
Peroxydverbindung als Katalysator betrifft. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise wertvolle Mischpolymerisate
erhalten werden können, die wegen ihrer verschiedenartigen physikalischen Eigenschaften für
viele Verwendungszwecke geeignet sind, für die das polymerisierte Tetrafluoräthylen an sich ungeeignet
ist.
Gemäß einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung
wird die Reaktion bei einem Druck wesentlich oberhalb des atmosphärischen und bei einer
Temperatur im Bereich von 40 bis 1500 in Gegenwart von Wasser und des Sauerstoff- oder Peroxydkatalysators
durchgeführt. Die Anwesenheit von Wasser bewirkt einen glatteren .Reaktionsverlauf und gestattet
eine Kontrolle der Reaktion, die sonst zu heftig verlaufen kann. Die Reaktion kann in einem
abgeschlossenen System vor sich gehen. Es ist jedoch vorteilhaft, kontinuierlich oder chargenweise eine
Mischung aus Tetrafluoräthylen und der ungesättigten Verbindung im geeigneten Mengenverhältnis mit fortschreitender
Reaktion zuzugeben. Da Tetrafluoräthylen ein Gas ist, kann der Reaktionsverlauf durch
den Druckabfall in dem Reaktionsgefäß verfolgt werden, und das Ende der Reaktion wird dadurch angezeigt,
daß kein weiterer Druckabfall erfolgt. In Abhängigkeit von den Polymerisationseigenschaften
der mit dem Tetrafluoräthylen zusammen. polymerisieren
Verbindung können die Verfahrenstemperatüren und -drücke etwas variieren. Es können so
z. B. Temperaturen von 25 bis 3000 und Drücke von ι bis 1000 at oder höher angewendet werden, wobei
letztere durch die Widerstandsfähigkeit der verwendeten Vorrichtung beschränkt sind.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:
Ein Hochdruckschüttelreaktionsgefäß wird mit 200 Teilen Wasser und 0,1 Teil Benzoylperoxyd beschickt.
Der pH-Wert der Reaktionsmischung wird durch Zugabe von 2n-Salzsäure auf 2,1 eingestellt.
Das Reaktionsgefäß wird dann verschlossen und mit 25 Teilen gasförmigem Tetrafluoräthylen beschickt.
Das Reaktionsgefäß wird dann unter Schütteln auf 750 erhitzt und mit Äthylen unter einen Druck von 950 at
gesetzt. Der Reaktionsdruck wird bei fortschreitender Reaktion durch Zugabe Von weiterem Äthylen im
Bereich von 860 bis 990 at gehalten. Man beobachtet einen Gesamtdruckabfall von 505 at. Wenn kein weiterer
Druckabfall erfolgt, wird das Reaktionsgefäß abgekühlt, geöffnet und entleert. Das erhaltene Produkt
ist nach dem Waschen mit heißem Wasser und dem Trocknen ein weißer, zusammengebackener Feststoff.
Er enthält 11,190/0 Fluor oder ein mittleres
Verhältnis von einer C2F4-Einheit auf 20,7 C2H4-Emheiten.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 100 Teilen sauerstofffreiem Wasser
und 0,1 Teil Benzoylperoxyd beschickt. Der pH-Wert wird durch Zusatz von wäßriger Ameisensäure
auf 3,4 eingestellt. Das Beschicken des Reaktionsgefäßes erfolgt unter sauerstofffreier Stickstoffatmosphäre.
Das Reaktionsgefäß wird verschlossen und mit einer Mischung aus Tetrafluoräthylen und 10 Gewichtsprozent
des ersteren enthaltendem Äthylen beschickt. Das Reaktionsgefäß wird in Bewegung gehalten
und auf 750 erhitzt, und der Druck wird durch Einpressen einer flüssigen Mischung aus Tetrafluoräthylen
und 10 Gewichtsprozent des ersteren enthaltendem Äthylen im Bereich von 700 bis 900 at
gehalten. Wenn der Druckabfall aufhört, wird das Reaktionsgefäß abgekühlt und entleert. Man erhält
30 Teile eines weißen Polymeren mit einem Fluorgehalt von 22,34% oder einem durchschnittlichen
Verhältnis von einer C2F4-Einheit auf 8,6 C2H4-Emheiten.
Dieses Mischpolymerisat ist in Lösungsmitteln, wie z. B. heißem Xylol und heißem Tetrachloräthylen,
vollständig löslich und unterscheidet sich dadurch von reinem Polytetrafluoräthylen, das in diesen Lösungsmitteln
vollkommen unlöslich ist. Das Polymere besitzt eine wahre Viskosität, wie in der amerikanischen
Patentschrift 2130 948 erläutert, von 2,16 (o,i25°/oige Lösung in Xylol bei 850). Das Polymere
kann zu einem zähen, klaren, biegsamen Film bei 1500 und 28 at gepreßt werden. Der Film hat, auf seine
ursprünglichen Abmessungen bezogen, eine Zugfestigkeit von 164,8 kg/cm2 bei einer Dehnung von 4640/0.
Aus einer io%igen Lösung des Polymeren in heißem Xylol können zähe, durchsichtige Folien gegossen
werden. Diese Folien weisen eine bemerkenswerte Klarheit und Zerreißfestigkeit auf.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 50 Teilen sauerstofffreiem Wasser,
36 Teilen Isooctan und 0,1 Teil Benzoylperoxyd beschickt. Der pH-Wert wird durch Zugabe von wäßriger
Ameisensäure auf 3,2 eingestellt, und die Beschickung des Gefäßes erfolgt unter einer sauerstofffreien
Stickst off atmosphäre. Das Reaktionsgefäß wird dann mit 150 Teilen einer Mischung aus Tetrafluoräthylen
und 10 Gewichtsprozent des ersteren enthaltendem Äthylen beschickt. Das Reaktionsgefäß
wird dann in Bewegung versetzt und auf 75° erhitzt, wobei der Druck durch Einpressen einer flüssigen
Mischung aus Tetrafluoräthylen und 10 Gewichtsprozent des ersteren enthaltendem Äthylen im Bereich
von 665 bis 950 at gehalten wird. Wenn kein weiterer Druckabfall erfolgt, wird das Reaktionsgefäß abgekühlt
und entleert. Man erhält so 40 Teile eines weißen körnigen Polymeren mit einem Fluorgehalt
von 24,26%, was einem durchschnittlichen Verhältnis von einer C2F4-Einheit zu 7,7 C2H4-Einheiten entspricht.
Gleich dem im vorhergehenden Beispiel beschriebenen Polymeren ist es in heißem Xylol und
Tetrachloräthylen löslich und kann zu zähen, ausgezeichneten Filmen gepreßt werden. Das Polymere
besitzt eine wahre Viskosität von 1,72 (o,i25%ige Lösung in Xylol bei 850).
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Gefäß wird mit 10Q Teilen Wasser, 0,2 Teilen Kaliumpersulfat
und 0,5 Teilen Borax beschickt. Der pH-Wert der
Reaktionsmischung beträgt 9,3. Das Reaktionsgefäß wird dann verschlossen und weiter mit 150 Teilen
einer Mischung aus Tetrafluoräthylen und 20 Gewichtsprozent des ersteren enthaltendem Äthylen
beschickt. Das Reaktionsgefäß wird in Bewegung versetzt und auf 750 erhitzt, wobei der Druck durch
Einpressen einer flüssigen Mischung von Tetrafluoräthylen und 20 Gewichtsprozent des ersteren enthaltendem
Äthylen im Bereich von 650 bis 800 at gehalten wird. Wenn kein weiterer Druckabfall erfolgt,
wird das Reaktionsgefäß abgekühlt und entleert. Man erhält so 11 Teile eines weißen pulvrigen Polymeren
mit einem Fluorgehalt von 40,57% oder einem durchschnittlichen Verhältnis von einer C2F4-Einheit auf
3,1 C,H4-Einheiten.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 150 Teilen Wasser, 30 Teilen frisch
destilliertem Vinylacetat und 0,2 Teilen Ammoniumpersulfat beschickt. Das Reaktionsgefäß wird dann
verschlossen, und es werden 30 Teile gasförmigen Tetrafluoräthylens eingeleitet. Das Reaktionsgefäß
wird 6 Stunden lang bei 750 in Bewegung gehalten, dann abgekühlt und entleert. Man erhält 40 Teile
eines weißen körnigen Polymeren mit einem Fluorgehalt von 27,61%, was einem durchschnittlichen Verhältnis
von einer C2F4-Einheit zu 2,03 C4HnO2-Emheiten
entspricht. Das Polymere hat einen Erweichungspunkt von 295 bis 298°. Es quillt in siedendem
Xylol und Eisessig, ohne sich jedoch zu lösen.
Ein mit Silber ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 30 Teilen frisch destilliertem
Vinylacetat, 2 Teilen Dinatriumphosphat 12 H2O und
0,2 Teilen Lauroylperoxyd beschickt. Das Reaktionsgefäß wird dann verschlossen, und man fügt dann
20 Teile gasförmigen Tetrafluoräthylens und so viel Äthylen hinzu, um den Gasdruck im Reaktionsgefäß
auf 600 at zu steigern. Das Reaktionsgefäß wird dann in Bewegung versetzt und auf 6o° erhitzt, wobei der
Druck durch Einpressen von zusätzlichem Äthylen auf etwa 840 bis etwa 980 at gehalten wird. Nach
8 Stunden wird das Reaktionsgefäß abgekühlt und entleert, wobei man 42 Teile eines weißen, zähen,
gummiartigen Polymeren mit einem Fluorgehalt von 23,87% und einem Kohlenstoffgehalt von 53,85% erhält,
was einem Molekularverhältnis von Vinylacetat: Tetrafluoräthylen : Äthylen von 1:0,65:2 entspricht.
Das Polymere erweicht bei 150 bis i8o° und ist in
heißem Xylol löslich. Die Vinylacetat-Tetrafluoräthylen-Äthylen-Mischpolymeren können zur Gewinnung
von modifizierten Polyvinylalkoholen hydrolysiert werden.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Reaktionsgefäß wird mit 100 Teilen Wasser und 0,5 Teilen
Benzoylperoxyd beschickt. Es wird dann verschlossen, und man fügt 35 Teile Vinylchlorid und 35 Teile
Tetrafluoräthylen hinzu. Das Reaktionsgefäß wird dann 5 Stunden lang bei 8o° in Bewegung gehalten.
Das nach dem Abkühlen und dem öffnen erhaltene Produkt wird in heißem Toluol gelöst, die Lösung wird
filtriert und darauf das Toluol durch Erhitzen unter vermindertem Druck vollständig entfernt. Es bleibt
ein braunes brüchiges Harz mit einem Fluorgehalt von 4,87% zurück, was einem Durchschnitt von
einer C2F4-Einheit auf 23,4 C2H3C1-Einheiten entspricht.
Beispiel VIII
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 50 Teilen frisch destilliertem
Vinylpropionsäureester und 0,4 Teilen Benzoylperoxyd beschickt. Der pH-Wert wird durch Zugabe
von wäßriger Ameisensäure auf 3,5 eingestellt. Das Reaktionsgefäß wird dann verschlossen, und es
werden 37 Teile gasförmiges Tetrafluoräthylen zugegeben. Das Reaktionsgefäß wird 5 Stunden lang bei
8o° in Bewegung gehalten. Das nach dem Abkühlen und öffnen des Reaktionsgefäßes erhaltene Produkt
wird mit Wasserdampf destilliert und dann auf einer kleinen geheizten Gummiknetmaschine getrocknet.
Man erhält eine zähe, gummiähnliche, dünne Platte mit einem Fluorgehalt von 19,65%, was einem durchschnittlichen
Verhältnis von einer C2F4-Einheit zu
2,87 C5 H8 O2-Einheiten entspricht. Das Tetrafluoräthylen-Vinylpropionsäureester-Mischpolymere
kann zu einem fluorhaltigen modifizierten Polyvinylalkohol hydrolisiert werden.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 0,2 Teilen Ammoniumpersulfat, 2 Teilen Borax und 30 Teilen frisch
destilliertem Methacrylsäuremethylester beschickt. Das Reaktionsgefäß wird dann verschlossen, und man
gibt 100 Teile Tetrafluoräthylen hinzu. Das Reaktionsgefäß wird dann in heftige Bewegung versetzt und
6 Stunden auf 80° erhitzt. Nach dem Abkühlen und dem öffnen des Gefäßes erhält man 22 Teile eines
weißen körnigen Polymeren mit einem Fluorgehalt von 4,61%.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 40 Teilen frisch
dampfdestilliertem Styrol und 0,4 Teilen Benzoylperoxyd beschickt. Nach dem Verschließen des Reaktionsgefäßes
gibt man 35 Teile gasförmiges Tetrafluoräthylen hinzu. Das Reaktiohsgefäß wird dann
5 Stunden lang bei 900 in Bewegung gehalten. Das
nach der Wasserdampfdestillation und dem anschließenden Trocknen auf einem heißen Gummiwalzwerk
erhaltene Mischpolymerisat ist ein spröder Feststoff mit einem Fluorgehalt von 5,82% oder
einem durchschnittlichen Verhältnis von einer C8F4-Einheit
zu 125,5 Cs H8-Einheiten.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 30 Teilen Diäthyl- iao
fumarsäureester und 0,2 Teilen Benzoylperoxyd beschickt. Nach dem Verschließen des Reaktionsgefäßes
gibt man 100 Teile gasförmiges Tetrafluoräthylen hinzu. Das Reaktionsgefäß wird dann 6 Stunden lang
bei 8o° in Bewegung gehalten. Das flüssige Produkt i«5
wird von der wäßrigen Schicht abgetrennt, mit Wasser
gewaschen, getrocknet, und der nicht in Reaktion getretene Diäthylfumarsäureester wird durch Destillation
unter vermindertem Druck entfernt. Der im Destillationsgefäß verbleibende Rückstand ist ein
dickes gelbes öl, das sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur in einen steifen gummiartigen Stoff umwandelt,
der 3,i8% Fluor enthält.
ίο Ein mit Silber ausgekleidetes Druckgefäß wird mit
ioo Teilen Wasser, 34 Teilen Dimethyl-(vinyläthinyl)-carbinol und 0,2 Teilen Benzoylperoxyd beschickt.
Der pH -Wert der Reaktionsmischung wird durch Zugabe von wäßriger Ameisensäure auf 3,4 eingestellt.
Dann wird das Reaktionsgefäß verschlossen, und es werden 30 Teile Tetrafluoräthylen zugegeben. Das
Reaktionsgefäß wird dann 6 Stunden lang bei 8o° in Bewegung gehalten. Das erhaltene Produkt wird
durch Wasserdampfdestillation gereinigt und dann vollständig in heißem Aceton gelöst, was anzeigt,
daß es kein in Aceton unlösliches Polytetrafluoräthylen enthält. Nach der Verdampfung des Acetons
unter vermindertem Druck bleibt ein hartes gelbes Harz mit einem Fluorgehalt von 3,360Zo zurück.
Beispiel XIII
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 0,2 Teilen Ammoniumpersulfat,
4 Teilen Borax, 30 Teilen 1, i-Dichloräthylen
und 100 Teilen Tetrafluoräthylen beschickt. Das Reaktionsgefäß wird 6 Stunden lang bei 750 in
Bewegung gehalten. Das erhaltene Produkt ist ein hartes Harz mit einem Fluorgehalt von 2,18% oder
mit 1,9 Gewichtsprozent Tetrafluoräthylen.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Druckgefäß wird mit einer wäßrigen Emulsion beschickt,
bestehend aus 58 Teilen kupferfreiem destilliertem Wasser, 0,53 Teilen Natriumhydroxyd, 2 Teilen ölsäure,
0,5 Teilen eines Natriumsalzes eines sulforierten Naphthalin - Formaldehyd - Kondensationsproduktes,
0,3 Teilen Octylmerkaptan und 0,5 Teilen Ammoniumpersulfat. Das Reaktionsgefäß wird verschlossen,
worauf 15 Teile Tetrafluoräthylen und 35 Teile 1,3-Butadien
zugegeben werden. Das Ventil des Druckgefäßes wird verschlossen und die Reaktionsmischung
20 Stunden auf 500 erhitzt, wobei das Reaktionsgefäß überkant bewegt wird. Die weiße, latexähnliche
Emulsion wird durch Zugabe von 2 Teilen einer 50% igen Dispersion einer 55:45 eutektischen Mischung
von Phenyl-a-naphthylamin und Diphenylamin stabilisiert. Die wäßrige Emulsion wird dann durch Zugabe
verdünnter Essigsäure und einer Salzlösung ausgefällt. Das erhaltene gummiähnliche Mischpolymerisat
wird mit Wasser auf einem Gummiwalzwerk mit gerieften Walzen gewaschen und anschließend auf
einem heißen mit glatten Walzen getrocknet. Man erhält so 29 Teile eines gummiähnlichen Tetrafluoräthylen-i,
3-Butadien-Mischpolymeren mit einem durch Analyse festgestellten Fluorgehalt von 17,5%,
was einem durchschnittlichen Verhältnis von einer eit zu 6,4 C4He-Einheiten entspricht. Das
Mischpolymere wird gemäß der folgenden Tabelle in Mischung gebracht und 30 Minuten bei 145° ausgehärtet.
Teüe
Mischpolymeres 10,0
Phenyl-a-naphthylamin 0,2
Ruß 5,0
Stearinsäure 0,2
Schwefel 0,2
Merkaptobenzthiazol 0,1
Zinkoxyd 0,5.
75 Man erhält ein federndes, elastisches, gummiähnliches Vulkanisat.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Hochdruckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 0,25 Teilen Ammoniumpersulfat und 5 Teilen Borax beschickt. Das
Reaktionsgefäß wird dann verschlossen und durch ein Ventil weiter mit 30 Teilen Tetrafluoräthylen und 33
Teilen Trifluorchloräthylen beschickt. Das Reaktionsgefäß wird dann 8 Stunden lang bei 8o° in Bewegung
gehalten, worauf es abgekühlt, geöffnet und entleert wird. Das erhaltene Mischpolymere bildet ein gelbbraunes
Pulver mit einem Fluorgehalt von 51,88%, was einer Zusammensetzung von Tetrafluoräthylen:
Trifluorchloi äthylen im Verhältnis von 1:6,9 en*~
spricht. Das Mischpolymere schmilzt bei 188 bis 190°.
Ein mit rostfreiem Stahl ausgekleidetes Hochdruckgefäß wird mit 100 Teilen Wasser, 2 Teilen Dinatriumphosphat
und 50 Teilen Vinylacetat beschickt. Die Luft in dem freien Raum des Reaktionsgefäßes enthält
0,075 Teile Sauerstoff. Das Reaktionsgefäß wird dann verschlossen und durch ein Ventil weiter mit
25 Teilen Tetrafluoräthylen beschickt. Es wird 5 Stunden bei 1500 in Bewegung gehalten, worauf es abgekühlt,
geöffnet und entleert wird. Das nicht polymerisierte Vinylacetat wird durch Wasserdampfdestillation
entfernt, und man erhält ein Mischpolymeres in Form eines hellgelben Feststoffes mit einem Fluorgehalt
von 16,25%, was einem Verhältnis von Tetrafluoräthylen
zu Vinylacetat von 1:4,27 entspricht. Das Mischpolymere schmilzt bei i8o° und ist in heißem
Dioxan, Xylol, Benzol, Pyridin und Chloroform löslieh. Es kann zu einem modifizierten Polyvinylalkohol
hydrolisiert werden.
Beispiel XVII
Ein Druckgefäß aus rostfreiem Stahl wird mit 25 Teilen sauerstoff freien Wassers und 0,1 Teil Benzoylperoxyd
beschickt. Der freie Raum des Reaktionsgefäßes wird zur Entfernung von Luft mit sauerstofffreiem
Stickstoff ausgespült. Das Reaktionsgefäß wird verschlossen, evakuiert und dann durch ein Ventil
weiter mit 45 Teilen Vinylfluorid und 5 Teilen Tetrafluoräthylen beschickt. Das Reaktionsgefäß wird
dann bei 75° 4 Stunden lang in Bewegung gehalten, wobei ein innerer Druck von etwa 850 bis etwa 950 at
durch periodisches Einbringen von sauerstofffreiem Wasser in das Reaktionsgefäß aufrechterhalten wird.
Dann wird das Gefäß abgekühlt, geöffnet und entleert. Man erhält 12,6 Teile eines Vinylfluorid-Tetrafluoräthylen-Mischpolymeren
in Form eines weißen amorphen Feststoffes mit einem Fluorgehalt von 42,76%, was einem Verhältnis von Tetrafluoräthylen
zu Vinylfluorid von 1:49 entspricht. Das Mischpolymere ist in heißem Cyclohexanon und Dimethylformamid
löslich.
Beispiel XVIII
Der freie Raum in einem mit Silber ausgekleideten Hochdruckgefäß wird mit sauerstofffreiem Stickstoff
ausgespült, worauf das Gefäß verschlossen und zur Entfernung von Luft evakuiert wird. Darauf wird
es durch ein Ventil mit 0,5 Teilen von in 100 Teilen sauerstofffreiem Wasser gelöstem Ammoniumpersulfat,
0,1 Teil Natriumbisulfit in 100 Teilen sauerstofffreiem
Wasser, 40 Teilen Tetrafluoräthylen und 2 Teilen i, i-Difluoräthylen beschickt. Dann wird das
Reaktionsgefäß 12 Stunden lang bei 400 in Bewegung
gehalten, abgekühlt, geöffnet und entleert. Man erhält ein Mischpolymerisat (32,5 Teile) in Form eines
weißen Pulvers mit einem Fluorgehalt von 74,46%, was einer Zusammensetzung von 1, i-Difluoräthylen-Tetrafluoräthylen
im Verhältnis von 1:6 entspricht. Die zur Bildung der Mischpolymeren mit Tetrafluoräthylen
geeigneten organischen Verbindungen schließen eine große Anzahl gängiger Stoffe ein. Beispiele
dafür sind: Monoäthylenkohlenwasserstoffe, wie
z. B. Äthylen, Propylen, Isobutylen und Styrol; halogenierte Verbindungen, wie z. B. 1, i-Dichloräthylen,
1, i-Difluoräthylen, 1, i-Difluor-2-chloräthylen,
Fluorchloräthylen usw., und insbesondere die Vinylhalogenide, wie z. B. Vinylchlorid, Vinylbromid
und Vinylfluorid; Vinylcarbonsäureester, wie z. B. Vinylformiat, Vinylacetat und Benzoesäurevinylester;
Vinyläther, wie z. B. Vinyläthyläther und Vinylbutyläther; N-Vinylimide, wie z. B. N-Vinylsuccinimid
und N-Vinylphthalimid; Acryl- und Methacrylsäuren
und deren Derivate, wie z. B. Ester, Nitrile, Amide, Anhydride, Säurehalogenide usw.; die Ester von
Malein- und Fumarsäure, wie z. B. Dimethylmaleinsäureester und Diäthylf umarsäureester; Verbindungen
mit mehr als einer Äthylendoppelbindung, wie z. B.
Butadien, Isopren, 2-Chlor-i, 3-butadien, 2-Cyan-i, 3-butadien
und Cyclopentadien, und Verbindungen, die zusätzlich zu der Äthylendoppelbindung' eine ungesättigte
Acetylenbindung enthalten, wie z. B. Monovinylacetylen, Divinylacetylen und Dialkylvinyläthenylcarbinole
usw. Diejenigen Mischpolymeren mit etwa 5% bis etwa 95% C2F4 auf molarer Basis sind
am geeignetsten, da man in diesem Bereich den größten Unterschied in den Eigenschaften gegenüber
denjenigen des unmodifizierten Polymeren jeder Komponenten erzielt.
Die günstigsten Temperaturen und Drücke hängen nicht nur von der Art der mit Tetrafluoräthylen zusammen
zu polymerisierenden Verbindung, sondern auch von dem gewünschten Molekulargewicht des Produktes
ab. Man kann z. B. Polymere bei der Polymerisation von Tetrafluoräthylen mit Vinylacetat bei
Drücken von nur 1 at erhalten, wogegen man zur Herstellung von Mischpolymeren aus Tetrafluoräthylen
und Äthylen mit genügend hohem Molekulargewicht es in der Regel vorzieht, bei Drücken von
mindestens 200 at und zweckmäßig von etwa 1000 at zu arbeiten.
Die Reaktion kann auch in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels anstatt oder zusätzlich
zu Wasser durchgeführt werden. Beispiele für j Lösungsmittel dieser Art sind die gesättigten aliphatij
sehen und aromatischen Kohlenwasserstonc, wie z. B.
Hexan, Octan, Isooctan, Cyclohexan, Methylcyclohexane, die Methylcyclopentane, Benzol, Toluol,
Xylol usw.
Die gemäß der Erfindung zu verwendenden Peroxydverbindungen enthalten die Peroxybindung
—O—O—. Beispiele dieser Verbindungen sind Diacylperoxyde,
wie z. B. Dibenzoylperoxyd, Benzoylacetylperoxyd, Dilauroylperoxyd, Diacetylperoxyd und Dipropionylperoxyd;
Dialkylperoxyde, wie z. B. Diäthylperoxyd und Dipropylperoxyd; Wasserstoffperoxyd;
anorganische Peroxyde, wie z. B. Bariumperoxyd, Magnesiumperoxyd und Zinkperoxyd, die
besonders wirksam in Verbindung mit einem Anhydrid einer organischen Säure sind, d. h. Bariumperoxyd
plus Propionsäureanhydrid, Zinkperoxyd plus Buttersäureanhydrid usw., sowie Sake nichtmetallischer
anorganischer Persäuren, wie z. B. Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, Kaliumpercarbonat, Kaliumperphosphat
und Natriumperborat. Der Katalysator soll in einer Menge von über 0,001 °/o (bezogen auf
das Gesamtgewicht der Monomeren) Benzoylperoxyd oder dessen Sauerstoffäquivalent eines anderen Katalysators
verwendet werden. Zweckmäßig nimmt man zwischen 0,01 und 1% und nicht mehr als 5% des
Katalysators.
Das gemäß der Erfindung verwendete Tetrafluoräthylen soll zweckmäßig rein und im wesentlichen
frei von sauren Substanzen, wie z. B. HCl und HF, und sauerstofffrei sein. Obwohl Sauerstoff in dem
Verfahren als Katalysator wirkt, geschieht dies doch nur in den kleinen, im vorstehenden Abschnitt angegebenen
Mengen. Größere Mengen Sauerstoff haben eine nachteilige Wirkung auf die Reaktion.
Die Polymerisationsreaktion kann, falls erwünscht, kontinuierlich durchgeführt werden. Beispielsweise
kann ein Gemisch der Reaktionsteilnehmer kontinuierlich durch eine Zone geschickt werden, in der
Reaktionsbedingungen aufrechterhalten werden und die mit Prallplatten, Rührwerken oder anderen Bewegungsmitteln
versehen sein kann. Der Katalysator kann auch in das System eingespritzt werden, welches
die Reaktionszone durchläuft. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, in der Reaktionszone dem Gemisch
einen oder mehrere Polymerisationsteilnehmer zuzusetzen. Ein kontinuierliches Verfahren besitzt viele
technische Vorteile, wie z. B. einen schnellen und wirtschaftlichen Betrieb, eine genaue Regelbarkeit
der Reaktion und der Verhältnisse zwischen den iao Reaktionsteilnehmern sowie eine Elastizität des Betriebsvorganges.
Die für die Durchführung der Erfindung benötigte Apparatur muß genügend fest sein, um den auftretenden
Drücken und Temperaturen standhalten zu 1*5
können. Der Teil der Anlage, der mit dem Polymeri-
sationssystem in tatsächliche Berührung kommt, muß aus Material hergestellt bzw. mit Material ausgekleidet
sein, das nicht schnell eine Zersetzung der Peroxydverbindung katalysiert bzw. nicht schnell korrodiert
bzw. sonstwie von einer der Polymerisationskomponenten beschädigt wird. Geeignete Stoffe sind z. B.
Silber, Aluminium, Zinn, Emaille, Glas, rostfreier Stahl, Monelmetall und Nickel. Ebenso wie im Fall
der Polymerisation von Tetrafluoräthylen allein unter ίο Verwendung von organischen oder anorganischen Peroxydverbindungen
als Katalysator können die Reaktionsgefäße auch bei der Mischpolymerisation von Tetrafluoräthylen aus Flußeisen hergestellt sein. Es
ist zweckmäßig, daß das Reaktionsgefäß mit einer Rührvorrichtung ausgerüstet ist.
Die Polymerisationsprodukte gemäß der Erfindung sind für sehr viele Verwendungszwecke geeignet.
Beispielsweise können sie bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck geformt und in Filme, Folien,
ao Stäbe und massive Gegenstände gepreßt werden. Viele der letzteren sind außergewöhnlich hart und
zäh und können als Lager, Zahnräder, Büchsen, Pumpenkolben und ganz allgemein für solche Zwecke
verwendet werden, wo harte, schwer erweichende Werkstoffe erwünscht sind. Die Polymeren können
auch zu Beschlägen und Verschlußstücken verarbeitet werden. Sie können als elektrische Isolatoren, z. B.
als Abstandshalter in der Kabeltechnik, zum Überziehen von Drähten in Band- oder Garnform oder
für die Bekleidung von Drähten im Schmelzspritzverfahren oder durch Überziehen mittels einer Lösung
Verwendung finden. Filme aus den Polymeren können als Dielektrika für den Kondensatorbau, als Scheider
in Akkumulatorbatterien usw. verwendet werden. Behälter und metallische Gegenstände können ganz
allgemein mit Filmen aus den Polymeren ausgekleidet oder überzogen werden, und zwar entweder durch
Überziehen mit einer Lösung oder durch Aufpressen und Aushärten eines Films auf dem Gegenstand,
wodurch man feuchtigkeitsbeständige, undurchlässige, korrosionsbeständige Überzüge erzielt. Biegsame Röhren
können durch Auspressen der Schmelze oder einer Lösung im Spritzverfahren oder durch Schmelzverklebung
eines in zylindrische Form gebrachten j Bandes hergestellt werden. Die Polymeren können
aus der Schmelze oder einer Lösung ausgepreßt oder verspritzt werden bzw. zu geeigneten Fasern versponnen
werden, und diese kann man durch Strecken orientieren und aus ihnen durch Weben oder Wirken
eine Vielzahl von Stoffen herstellen. Große einfädige Gebilde können beispielsweise durch Auspressen einer
Schmelze hergestellt werden, und diese sind sehr brauchbar als Borsten für Bürsten. Durch Vergießen
einer Lösung kann man als Verpackungsfolien usw. geeignete Fume herstellen.
■ Die Ausführungsbeispiele können Abänderungen bzw. Ergänzungen erfahren, ohne daß damit der
Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Mischpolymeren, gekennzeichnet durch die Reaktion eines
Gemisches von Tetrafluoräthylen mit einer anderen polymerisierbaren organischen Verbindung mit
wenigstens einer Äthylendoppelbindung bei Überatmosphärendruck in Gegenwart eines Katalysators
wie Sauerstoff oder einer Peroxydverbindung.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erhitzen eines Gemisches von Tetrafluoräthylen
und einer anderen polymerisierbaren, ungesättigten, organischen Verbindung mit einer
endständigen Äthylendoppelbindung, wobei dieses Gemisch Tetrafluoräthylen in Mengen zwischen
5 bis 95 Gewichtsprozent, berechnet auf das GeT samtgewicht des Tetrafluoräthylens und der eine
endständige Äthylendoppelbindung enthaltenden Verbindung, enthält, in Gegenwart von Sauer-'
stoff oder einer Peroxydverbindung als Katalysator auf Polymerisationstemperatur unter Druck
von mindestens 3 at, wobei der Katalysator in dem Gemisch, berechnet auf das Gesamtgewicht
des Tetrafluoräthylens und der genannten »Verbindung, in einer Menge von 0,001 bis 5% enthalten
ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die polymerisierbar^ organische Verbindung ein ungesättigter
Kohlenwasserstoff mit einer CH2=C-Gruppe
ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die ge-. nannte polymerisierbare organische Verbindung
ein halogeniert es Äthylen ist. . ·
5. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die genannte polymerisierbare organische Verbindung
Äthylen ist.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei ein Gemisch, das Tetrafluoräthylen in Mengen von 15
bis 90%, berechnet auf das Gesamtgewicht von Tetrafluoräthylen und Äthylen, enthält, auf 35
bis 1500 unter einem Druck von mindestens 20 at.
erhitzt wird,
© 5203 6.
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US583482XA | 1942-10-26 | 1942-10-26 |
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Family Applications (1)
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DEP935A Expired DE842271C (de) | 1942-10-26 | 1950-03-11 | Verfahren zur Herstellung von Mischpolymeren |
Country Status (3)
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DE (1) | DE842271C (de) |
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Cited By (1)
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DE1297283B (de) * | 1958-06-20 | 1969-06-12 | Daiwa Spinning Co Ltd | Verfahren zum Herstellen von Fasern und Faeden aus Copolymeren des Vinylchlorids |
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1944
- 1944-02-04 GB GB2069/44A patent/GB583482A/en not_active Expired
-
1950
- 1950-03-11 DE DEP935A patent/DE842271C/de not_active Expired
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Also Published As
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GB583482A (en) | 1946-12-19 |
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