DE953919C - Verfahren zur Herstellung von Kondensationsharzen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kondensationsharzen

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DE953919C
DE953919C DER8688A DER0008688A DE953919C DE 953919 C DE953919 C DE 953919C DE R8688 A DER8688 A DE R8688A DE R0008688 A DER0008688 A DE R0008688A DE 953919 C DE953919 C DE 953919C
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DE
Germany
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ether
product
ethylene
mixture
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Expired
Application number
DER8688A
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English (en)
Inventor
Louis Hamilton Bock
Lewis John Carlson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rayonier Inc
Original Assignee
Rayonier Inc
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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
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Kondensationshärzen Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von wärmehärtbaren Harzen.
  • Die sogenannten wärmehärtbaren Harze besitzen eine charakteristische vernetzte bzw. Gitterstruktur und haben die Eigenart, unschmelzbar und unlöslich in allen Lösungsmitteln mit Ausnahme derer, die sie zersetzen, zu sein. Die bisher hergestellten wärmehärtbaren Harze besitzen verschiedene Färbungen oder sind opak; die geformten Harze-gemäß der Erfindung dagegen sind farblos und klar durchsichtig.
  • Dialdehyde uud zweiwertige Alkohole als Ausgangsstoffe für die neuen Harze werden durch folgende Strukturformeln dargestellt: In der obigen Formel stellen die R-Gruppen eine zweiwertige aliphatische Kette von 2 bis ¢ Kohlenstoffatomen dar, die durch eine Sauerstoff-Äther-Gruppe unterbrochen sein kann, und R1 stellt Methyl oder Äthyl dar. Beispiele für R sind folgende: -CH,CH2--CHz-CH2-CH2 -CH2-CH2-CH2-CH2--CHZ-CH2-0-CH2-CH2-Zur Herstellung dieser Ausgangsstoffe kann Vanillin herangezogen werden, das reichlich zur Verfügung gestellt werden kann durch alkalische Oxydation von Sulfitablauge, einem Nebenprodukt der Herstellung von Cellulose aus Holz, als Ausgangsmaterial für die Dialdehyde und zweiwertigen Alkohole.
  • Spezielle Dialdehyde und zweiwertige Alkohole können aus Vanillin durch folgende Reaktionen hergestellt werden, für die aber ein Schutz hier'nicht beansprucht wird. Die Reaktion (i) führt zur Bildung des Dialdehyd-Äthylen-Divanillin-Äther, der ein Zwischenprodukt ist und mittels Reaktion (2) zur Bildung des zweiwertigen Alkohols führt, der durch Kondensation zu den Harzen gemäß der Erfindung führt. Die Harze gemäß der Erfindung werden also hergestellt aus zweiwertigen Alkoholen der folgenden Formel Diese Verbindungen kondensieren intramolekular beim Erhitzen unter Bildung eines Polykondensats durch Abspaltung von Wasser zwischen den Hydrokylgruppen und Kernwasserstoffatomen eines benachbarten Moleküls, wie das durch die folgende Reaktion veranschaulicht wird. Das zunächst gebildete lineare Polymere kann durch weiteres Erhitzen weiterkondensiert werden unter Umsetzung der restlichen Hydroxylgruppen zur Bildung eines vernetzten unschmelzbaren Harzes.
  • Die Herstellung der Ausgangsstoffe der Erfindung wird durch folgende Beispiele veranschaulicht: Beispiel i Äthylen-Divanillin-Äther Ein Gemisch von 76 Teilen Vanillin, 21,2 Teilen Natriumhydroxyd, 45o Teilen Wasser und 47 Teilen Äthylendibromid wurde in ein mit mechanischem Rührwerk und einem RückfluBkondensator versehenes Reaktionsgefäß eingegeben. Das Gemisch wurde zum Rückfluß erhitzt und ständig gerührt, während 2i'Stunden. Am Ende dieser Periode hatte sich ein gelbbraun gefärbter körniger Feststoff aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt. Das Produkt besaß nach dem Trocknen einen Schmelzpunkt von i8o bis 18q.°. Die Ausbeute betrug 67,9 Teile. Es konnte aus dem Monomethyläther von Äthylenglycol umkristallisiert werden- und ergab farblose Nadeln des gleichen Schmelzpunktes. Das Produkt war Äthylen-Divanillin-Äther.
  • Äthylen-bis-(2-methoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther Ein Gemisch aus 35 Teilen Äthylen-Divanillin-Äther, hergestellt gemäß Beispiel i, und 4o3 Teilen Methylisobutylcarbinol sowie 15 Teilen Aluminiumisopropoxyd wurde in eine mit mechanischem Rührwerk und einer mit Glasschnecken gefüllten und unter totalem Rückfluß am Kolonnenkopf arbeitenden Kolonne ausgerüsteten Destillationsapparatur eingegeben. Das Gemisch wurde gerührt und unter Rückfluß erhitzt, und das Destillat wurde langsam abgezogen. Die Dampftemperatur betrug 81° bei Beginn der Operation; 13,5 Teile Destillat wurden bei einer Dampftemperatur- von 81 bis go° erhalten. Diese Fraktion besteht aus dem aus Aluminiumisopropoxyd gebildeten Isopropylalkohol. Die Dampftemperatur stieg dann auf 115°, und es wurden 88 Teile Destillat bei einer Temperatur von 115 bis 127° erhalten. Diese Fraktion enthielt Methyhsobutylketon, erhalten aus der Oxydation von Methylisobutylcarbinol. Die gesamte Periode der Rückflußerhitzung dauerte 7 Stunden. Das Reaktionsgemisch wurde dann in eine Vorrichtung für Dampfdestillation eingeführt und der Dampfdestillation unterworfen bis zur Entfernung des gesamten Methylisobutylcarbinols. Der unlösliche Rückstand wurde dann aus Wasser kristallisiert und ergab 27 Teile farbloser kristalliner Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 132 bis 135°. Das Produkt war Äthylen-bis- (2-methoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther.
  • Beispiel 2 Tetramethylen-bis-(2-methoxy-4-hydroxymethyl phenyl)-Äther Diese Verbindung wurde hergestellt durch das in Stufe B beschriebene Verfahren unter Verwendung von 32 Teilen Tetramethylen-Divanillin-Äther, 12,25 Teilen Aluminiumisopropoxyd und 262 Teilen Methylisobutylcarbinol. Nach -der Rückflußerhitzung während 15 Stunden, während der Methylisobutylketon durch Destillation entfernt wurde, wurde das Reaktionsgemisch mit Dampf destilliert zur Entfernung des überschüssigen Methylisobutylcarbinol. Der Rückstand-wurde-in 4ooo Teile kochenden Wassers gelöst. Beim Kühlen wurden lo Teile Kristalle, bei 137 bis 139° schmelzend, erhalten. Das Produkt war Tetra methylen-bis-(2-methoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther.
  • Beispiel 3 Bis-(2-methoxy-4-hydroxymethylpheno3cyäthyl)-Äther Diese Verbindung wurde hergestellt durch das in Stufe B beschriebene Verfahren unter Verwendung von 12,8 Teilen Diäthylenglycol-Divanillin.-Äther, 5 Teilen Aluminiumisopropoxyd und 25o Teilen Methylisobutylcarbinol. Das Produkt wurde aus Wasser kristallisiert. Der Schmelzpunkt war 98 bis 1o2°.
  • Beispiel-4 Kondensation von Äthylen-bis-(2-methoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther Äthylen@bis- (2-methoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther wurde i Stunde bei einer Temperatur von 175 bis 196° erhitzt. Während des Erhitzens war ein heftiges Sieden zu beobachten, -da Wasser während der Kondensation abgespalten wurde. Das Produkt war ein niedrig schmelzender, farbloser, harzartiger Feststoff. Er war unlöslich in den meisten Lösungsmitteln, konnte jedoch in Dimethylformamid gelöst werden.
  • Beispiel s Überziehen von Stahl Eine 25°/jge Lösung des Produktes des Beispiels 3 in Dimethylformamid mit einem Gehalt von i0/, Oxalsäure wurde zur Bildung eines Überzugs auf einen Stahlstab gegeben, in einem Ofen bei ilo° getrocknet und dann während il/, Stunden bei 16o bis 170' gehärtet. In dieser Weise wurden nacheinander vier Überzüge aufgebracht. Der Film war transparent und hatte leichte Bernsteinfarbe. Er war gegen alle organischen Lösungsmittel widerstandsfähig und hielt 6 Stunden Kochen in g%iger Schwefelsäure stand. Beispiel 6 Kondensation von Äthylen-bis-(2-methoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther zu einem Preßstoff 5 Teile des Produktes nach Stufe B wurden in 38o Teilen kochenden Wassers gelöst; es wurden 3 Teile Salzsäure zugegeben. Das Gemisch wurde bei Rückflußtemperatur 211, Stunden gerührt. Das Gemisch wurde wolkig, und es schied sich ein 01 ab, das allmählich erstarrte. Das Produkt wurde durch Filtrieren entfernt. Es war ein thermoplastisches Gemisch, das bei 5o0 erweichte.
  • Beispiel 7 Formen 3 g des Produktes gemäß Beispiel 5 wurden in eine zylindrische Form aus rostfreiem Stahl mit einer Querschnittsfläche von 5,077 cm2 eingegeben. Die Form wurde auf Zoo' während 4o Minuten erhitzt und ein Druck von 587 kg/cm2 angewendet. Man ließ die Form unter Druck abkühlen. Das Produkt war eine klare, fast farblose, geformte Scheibe, die eine hochgradige Politur annahm und leicht bearbeitet werden konnte. Das Produkt war unlöslich in allen organischen Lösungsmitteln und widerstand der Einwirkung von Mineralsäuren. Es war völlig unlöslich.
  • Beispiel 8 Kondensation von Tetramethylen-bis-(2-methoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther Das Produkt gemäß Beispiel 2 wurde 2 Stunden auf 175 bis 25o° erhitzt. Das geschmolzene Material siedete. während des Erhitzens und wurde fortschreitend viskoser. Beim Abkühlen hinterblieb ein hartes glasiges Harz. Eine kleine Menge dieses Stoffes wurde in Dimethylformamid gelöst und als Überzug auf eine Glasplatte gebracht. Es wurde in einem Ofen bei 1150 getrocknet und dann während 1 Stunde bei 1300 erhitzt. Das Produkt schmolz nicht unterhalb 300° und war gegenüber ro%iger Schwefelsäure bei 1oo° beständig.
  • Beispiel g Kondensation vom Bis-(2-methoxy-4-hydroxymethylphenoxyäthyl)-Äther Das Produkt des Beispiel 3 wurde auf 18o bis 22o° während 3 Stunden erhitzt. Beim Kühlen wurde ein harter glasiger Feststoff erhalten'. Das Produkt wurde in Dimethylformamid gelöst, und es wurde eine Spur Oxalsäure zugegeben. Die Lösung wurde als Überzug auf eine Glasplatte gebracht und 2 Stunden bei Z2o' getrocknet und danach 30 Minuten unter einer Infrarotlampe gehärtet. Der resultierende Film war hart und gegenüber io%iger Schwefelsäure bei Zoo' beständig. Er erweichte bei ioo°, schmolz jedoch nicht unterhalb 300°.
  • Beispiel 1o Äthylen-Di-Äthylvanillin-Äther Ein Gemisch von 41,5 Teilen Äthylvanillin, 1o Teilen Natriumhydroxyd, 25o Teilen Wasser und 23,6 Teilen Äthylendibromid wurde in ein mit mechanischem Rührwerk und Rückflußkondensator versehenes Reaktionsgefäß eingegeben. Das Gemisch wurde unter Rühren während 15 Stunden zum Rückfluß erhitzt. Am Ende dieser Periode hatte sich ein Feststoff aus dem Reaktionsgemisch abgeschieden. Die Ausbeute betrug 38 Teile eines bei 176 bis i78° schmelzenden Produktes gleich 85 % der theoretischen Ausbeute. Das Umkristallisieren aus Zoo Teilen des Monomethyläthers von Äthylenglycol ergab 3o Teile eines bei 177 bis 1810 schmelzenden Produktes. Das Produkt war Äthylendiäthylvanilbnäther.
  • Beispiel 1r Äthylen-bis-(2-äthoxy 4.-hydroxymethylphenyl)-Äther Ein Gemisch von 25 Teilen Äthylendiäthylvanillinäther, 365 Teilen Methylisobutylcarbinol und 9,5 Teilen Aluminiumisopropoxyd wurden in die in Beispiel 1, Stufe B, beschriebene Apparatur eingebracht; die Destillation wurde, wie dort beschrieben, durchgeführt, bis das gesamte gebildete Methylisobutylketon entfernt war. Das überschüssige Methylisobutylcarbinol wurde durch Dampfdestillation entfernt. Der Rückstand wurde aus Wasser kristallisiert. Das Produkt schmolz bei 117 bis 1180. Beispiel 12 Kondensation von Äthylen-bis-(2-äthoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther Zwei Teile Äthylen-bis-(2-äthoxy-4-hydroxymethylphenyl)-Äther wurden in 17o Teilen heißen Wassers, das 1,3 Teile Salzsäure enthielt, gelöst. Das Gemisch wurde unter Rückfluß erhitzt und wurde sogleich wolkig. Nach 23/4stündigem Rückflußerhitzen hatte sich ein Harz abgeschieden und wurde entfernt. Das Harz erweichte bei 50°. Es wurde zu einem Pulver zermahlen und in einer Presse bei 2oo° und unter einem Druck von 422 kg/cm2 geformt. Eine feste Scheibe von leichter Färbung wurde erhalten. Das Produkt schmolz nicht bei 300°.
  • Die Produkte gemäß der Erfindung sind gut geeignet für die Bildung von Filmen und Formkörpern. Sie sind dann besonders geeignet, wenn die Produkte gegen hohe Temperaturen und saure Medien widerstandsfähig sein müssen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Kondensationsharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der Formel in der R eine zweiwertige aliphatische Gruppe, nämlich -CH2CH2-, -CHZ-CH2-CH2, -CHZ-CH2-CH2-CH2- und -CH2-CH2 -O_-CH2-CH2-, und R1 einen Methyl- oder Äthylrest darstellt, auf eine Temperatur im Bereich von 13o bis 2oo° er-hitzt.
DER8688A 1951-04-24 1952-03-29 Verfahren zur Herstellung von Kondensationsharzen Expired DE953919C (de)

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