FR2508466A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF IMIDIZED ACRYLIC POLYMERS - Google Patents
PROCESS FOR THE PREPARATION OF IMIDIZED ACRYLIC POLYMERS Download PDFInfo
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Abstract
L'INVENTION SE RAPPORTE AUX POLYMERES ACRYLIQUES. ELLE CONCERNE UN PROCEDE POUR IMIDISER UN POLYMERE ACRYLIQUE SELON LEQUEL ON FAIT REAGIR LE POLYMERE ACRYLIQUE AVEC DE L'AMMONIAC OU UNE AMINE DANS UN REACTEUR TUBULAIRE A CHICANES, A UNE TEMPERATURE DE 200 A 300C. UTILISATION POUR L'INDUSTRIE DES POLYMERES ACRYLIQUES.THE INVENTION RELATES TO ACRYLIC POLYMERS. IT RELATES TO A PROCESS FOR IMIDIZING AN ACRYLIC POLYMER ACCORDING TO WHICH THE ACRYLIC POLYMER IS REACTED WITH AMMONIA OR AN AMINE IN A TUBULAR CHICANE REACTOR, AT A TEMPERATURE OF 200 TO 300C. USE IN THE ACRYLIC POLYMER INDUSTRY.
Description
La présente invention concerne un procédéThe present invention relates to a method for
pour imidiser des polymères acryliques, et plus parti- for imidizing acrylic polymers, and more particularly
culièrement un procédé continu mis en oeuvre dans un a continuous process implemented in a
tube à chicanes internes.internal baffle tube.
L'homopolymère de méthacrylate de méthyle (MMA) et des copolymères avec, par exemple, des acrylates, le styrène ou le butadiène, peuvent 9 tre imidisés en faisant réagir le polymère avec l'ammoniac ou avec des alcoyl ou aryl amines de manière à former des imides comme représenté dans l'équation suivante: The homopolymer of methyl methacrylate (MMA) and copolymers with, for example, acrylates, styrene or butadiene, can be imidized by reacting the polymer with ammonia or with alkyl or aryl amines so as to to form imides as represented in the following equation:
?H CH CH CHRC? CH CH CHRC
OR 3, 3 3 C " 3 2 COR 3, 3 3 C "3 2 C
CH 2 C CH-CH -> CH 2 C CCH 2 C CH-CH -> CH 2 C C
c = 2 Rc NH 2 C 8c = 2 Rc NH 2 C 8
àI ÈI O NEUat I ÈI O NEU
ORO O' o //C N "" CoORO O 'o // C N "" Co
R"R "
On peut aussi obtenir les polymères d'imides Imide polymers can also be obtained
cycliques en chauffant des amides ou nitriles choisis. cyclic by heating selected amides or nitriles.
Récemment, un procédé d'imidisation continu a été décrit dans le brevet des E U A N 4 246 374 dans lequel un polymère de méthacrylate ou d'acrylate est placé dans une boudineuse à vis ventilée avec une amine et l'imide est formé tandis que les matières sont déplacées à travers la boudineuse à des températures Recently, a continuous imidization process has been described in US Pat. No. 4,246,374 in which a methacrylate or acrylate polymer is placed in a screw extruder ventilated with an amine and the imide is formed while the materials are moved through the plodder at temperatures
élevées dans des conditions sensiblement anhydres. raised under substantially anhydrous conditions.
On a maintenant trouvé un nouveau procédé pour imidiser les résines méthacryliques et acryliques qui n'exige pas l'utilisation d'une boudineuse à vis et dans lequel la température et la pression peuvent 9 tre réglées plus soigneusement que dans une boudineuse à vis. Le nouveau procédé est un procédé pour imidiser un polymère de méthacrylate ou d'acrylate selon lequel, successivement: a) on mélange un polymère fondu de méthacrylate ou d'acrylate avec de l'ammoniac ou une alcoyl ou aryl amine primaire, b) on introduit le mélange fondu dans un réacteur tubulaire à chicanes qui fournit un écoulement en bloc dispersé, We have now found a new process for imidizing methacrylic and acrylic resins which does not require the use of a screw extruder and in which the temperature and pressure can be adjusted more carefully than in a screw extruder. The novel process is a process for imidizing a methacrylate or acrylate polymer in which, successively: a) a molten methacrylate or acrylate polymer is mixed with ammonia or a primary alkyl or aryl amine; introducing the molten mixture into a tubular baffled reactor which provides a dispersed bulk flow,
c) on élève la température du mélange à l'inté- (c) raising the temperature of the mixture to the
rieur du réacteur tubulaire de manière à la porter à un niveau compris entre 2000 C et 3000 C, d) on conduit le mélange fondu à travers le réacteur tubulaire en un temps suffisant pour effectuer l'imidisation, mais plus court que celui nécessaire in the tubular reactor so as to bring it to a level between 2000 ° C. and 3000 ° C., d) the molten mixture is led through the tubular reactor in a time sufficient to carry out the imidization, but shorter than that required
pour une dégradation importante du polymère. for a significant degradation of the polymer.
Le polymère à imidiser est un polymère acrylique et/ou méthacrylique Il contient des mailles adjacentes de R The polymer to be imidized is an acrylic and / or methacrylic polymer It contains adjacent stitches of R
-CH 2-C--CH 2-C-
C-O R' o R est -CH 3 ou -H et R' est un groupe alcoyle de 1 à atomes de carbone Ces polymères peuvent contenir aussi des mailles dérivées de jusqu'à 40 % en poids d'acide méthacrylique ou acrylique, de styrène, de CO R 'o R is -CH 3 or -H and R' is an alkyl group of 1 to carbon atoms These polymers may also contain stems derived from up to 40% by weight of methacrylic or acrylic acid, styrene , from
butadiène, d'éthylène, d'acrylonitrile, etc Des poly- butadiene, ethylene, acrylonitrile, etc.
mères contenant au moins 75 % de méthacrylate de méthyle -sont préférés Le poids moléculaire des polymères peut varier entre de larges limites On préfère ceux ayant une viscosité inhérente d'au moins 0,3 mesurée dans une solution à 0,5 % dans un mélange de méthanol et de chlorure de méthylène ( 20/80) à 250 C Le polymère à imidiser peut etre utilisé dans une forme quelconque, mais généralement le polymère est sous la forme de The molecular weight of the polymers can vary within wide limits. Those having an inherent viscosity of at least 0.3 measured in a 0.5% solution in a mixture are preferred. methanol and methylene chloride (20/80) at 250 ° C. The polymer to be imidized can be used in any form, but generally the polymer is in the form of
poudre ou de granules avant sa fusion. powder or granules before it melts.
L'ammoniac ou l'alcoyl ou aryl amine primaire que l'on utilise aura généralement la formule R"NH 2 dans laquelle R" est -H un groupe alcoyle de 1 à 12 atomes de carbone, cycloalcoyle de 7 à 11 atomes de carbone ou The ammonia or the primary alkyl or aryl amine used will generally have the formula R "NH 2 in which R" is -H an alkyl group of 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl of 7 to 11 carbon atoms or
aryle de 6 à 10 atomes de carbone, de préférence phényle. aryl of 6 to 10 carbon atoms, preferably phenyl.
Des exemples d'amines utiles ici comprennent notamment les méthyl, éthyl, n-propyl, n-butyl, heptyl, hexyl, octyl, nonyl, décyl, dodécyl, hexadécyl, octadécyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, isopropyl, 2-éthylhexyl, Examples of amines useful herein include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, heptyl, hexyl, octyl, nonyl, decyl, dodecyl, hexadecyl, octadecyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, isopropyl, 2-ethylhexyl,
phénéthyl, allyl, benzyl, para-chlorobenzyl et diméthoxy- phenethyl, allyl, benzyl, para-chlorobenzyl and dimethoxy-
phénéthyl amines; et aussi l'alanine, la glycine, la 3 'aminoacétophénone, la 2-aminoanthraquinone et l'acide p-amino-benzolque D'autres amines utilisables sont la cyclohexylamine, la 2-amino-4,6diméthylpyridine, phenethyl amines; and also alanine, glycine, 3'-aminoacetophenone, 2-aminoanthraquinone and p-amino-benzoic acid. Other amines which can be used are cyclohexylamine, 2-amino-4,6-dimethylpyridine,
le 3-aminophtalimide, la 2-aminopyrimidine, le 2-amino- 3-aminophthalimide, 2-aminopyrimidine, 2-amino
thiazole, le 5-aminothiazole, le 5-amino-1-H-tétrazole, l'aniline, la bromo-aniline, la dibromo-aniline, la tribromo-aniline, la chloro-aniline, la dichloro-aniline, thiazole, 5-aminothiazole, 5-amino-1-H-tetrazole, aniline, bromoaniline, dibromoaniline, tribromoaniline, chloroaniline, dichloroaniline,
la trichloro-aniline, la p-phénétidine et la p-toluidine. trichloroaniline, p-phenetidine and p-toluidine.
Dans le procédé selon la présente invention, le polymère à l'état fondu et l'ammoniac ou l'amine sont mélangés juste avant ou juste après leur introduction dans le réacteur tubulaire Une méthode de mélange consiste à introduire le polymère dans une boudineuse de manière à faire fondre le polymère, et à faire In the process according to the present invention, the melt polymer and the ammonia or amine are mixed just before or just after they are introduced into the tubular reactor. A method of mixing is to introduce the polymer into an extruder in a controlled manner. to melt the polymer, and to make
avancer le polymère fondu dans le-réacteur tubulaire. advance the molten polymer into the tubular reactor.
Une addition effectuée plus t 8 t peut conduire à une certaine réaction prématurée, rendant ainsi inutile le réglage soigneux de température et de pression obtenu An addition made more t 8 t can lead to some premature reaction, thus making unnecessary the careful adjustment of temperature and pressure obtained
par la conduite de la réaction dans le réacteur tubulaire. by conducting the reaction in the tubular reactor.
Les températures de réaction peuvent être aussi basses qu'admissible pour maintenir un court temps de réaction et aussi élevées que tolérable pour éviter une dégradation excessive du polymère L'utilisation d'un réacteur tubulaire à chicanes internes avec une haute efficacité de mélange et l'uniformité associée Reaction temperatures may be as low as allowable to maintain a short reaction time and as high as tolerable to avoid excessive degradation of the polymer. Use of an internal baffle tubular reactor with high mixing efficiency and associated uniformity
des températures des matières contenues permet l'uti- temperatures of the substances contained allow the use
lisation de courts temps de réaction à des températures relativement élevées sans que l'on ait à craindre des points chauds dans le milieu de réaction De tels points short reaction times at relatively high temperatures without fear of hot spots in the reaction medium.
chauds et une distribution radiale inégale des tempé- and an uneven radial distribution of temperatures.
ratures entraînent une dégradation du polymère et une erations lead to degradation of the polymer and
matière polymère par ailleurs inacceptable ou indésirable. otherwise unacceptable or undesirable polymeric material.
Quand la durée de séjour des matières contenues peut être maintenue pratiquement constante et quand les gradients de température perpendiculairement à l'axe d'écoulement When the residence time of the contained materials can be kept substantially constant and when the temperature gradients perpendicular to the flow axis
peuvent etre maintenus très faibles, on a trouvé avan- can be kept very low, it has been found that
tageux de conduire la réaction à des températures élevées en un court laps de temps plut 8 t qu'à de basses to conduct the reaction at high temperatures in a short period of time rather than at low
températures avec un temps plus long. temperatures with a longer time.
Des facteurs importants pour une conduite efficace de la réaction comprennent un réglage d'ensemble précis de la température des corps en réaction et le maintien d'une durée de séjour courte et uniforme des matières dans le réacteur S'il y a de grandes différences de température dans la masse fondue des corps en réaction, il y aura des degrés inégaux de réaction, c'est-à-dire une réaction incomplète dans les zones à température peu élevée et une dégradation du polymère dans les zones à température élevée Dans un réacteur tubulaire, les différences de température perpendiculairement à la direction principale d'écoulement des matières (radialement) doivent 8 tre réduites au minimum Pour réduire au minimum ces différences de température, il doit y avoir une dispersion radiale efficace des matières de façon qu'un transfert de chaleur se produise Important factors for efficient reaction conduct include accurate overall control of the temperature of the reactants and the maintenance of a short and uniform residence time of the materials in the reactor. melt temperature of reactant bodies, there will be unequal degrees of reaction, i.e. incomplete reaction in low temperature areas and polymer degradation in high temperature areas in a reactor the temperature differences perpendicular to the principal flow direction of the materials (radially) must be kept to a minimum. To minimize these temperature differences, there must be effective radial dispersion of the materials so that a transfer of heat occurs
d'un endroit dans le réacteur, radialement, à un autre. from one place in the reactor, radially, to another.
Le réglage axial des températures est important aussi pour éviter des degrés inégaux de réaction qui pourraient résulter d'une exposition variable à des températures Axial temperature control is also important to avoid uneven degrees of reaction that could result from varying exposure to high temperatures.
de réaction appropriées Une opération en régime per- of appropriate reaction A steady state operation
manent est nécessaire pour une mise en oeuvre en continu acceptable des procédés Un réacteur qui présente le réglage de température, l'efficacité de transfert de chaleur et l'uniformité de temps de séjour nécessaires est un réacteur tubulaire équipé intérieurement d'une série de chicanes hélicoïdales de pas alternativement opposé Un tel réacteur est décrit dans le brevet des It is necessary for an acceptable continuous process operation. A reactor which has the necessary temperature control, heat transfer efficiency and residence time uniformity is a tubular reactor equipped internally with a series of baffles. This alternating reactor is described in the US Pat.
E.U A No 3 286 992.U.S. 3,286,992.
Pour que l'on obtienne un polymère de aualité uniforme, il est important que la totalité des matières In order to obtain a uniform auality polymer, it is important that all the materials
en réaction soit exposée à sensiblement les m 9 mes tempé- in reaction is exposed to substantially the same m 9 my
ratures de réaction pendant sensiblement le m 9 me temps. reaction during substantially the same time.
'est ce qu'on appelle un 'écoulement en bloc dispersé". Un tel écoulement en bloc dispersé a pour effet que This is called a "dispersed block flow." Such a dispersed block flow has the effect that
chaque élément de polymère fondu se trouve dans le réac- each molten polymer element is in the reaction
teur pendant sensiblement le même temps et qu'il y a un mouvement considérable de domaines du polymère fondu par rapport à d'autres domaines du polymère fondu dans une direction radiale plut 8 t que dans une direction during substantially the same time and that there is a considerable movement of domains of the molten polymer relative to other areas of the molten polymer in a radial direction rather than in one direction.
axiale ou longitudinale.axial or longitudinal.
Dans le présent procédé, le polymère est chauffé à la température de réaction avant son introduction dans le réacteur, et on ajoute l'ammoniac ou l'amine juste avant ou juste après cette introduction Dans le réacteur, la température est maintenue entre 200 O et 3000 C, de préférence entre 24000 et 2800 C Dans le réacteur, les corps en réaction sont intimement mélangés et chaque élément de matière subit pratiquement la m 9 me température de réaction pendant pratiquement la In the present process, the polymer is heated to the reaction temperature before it is introduced into the reactor, and the ammonia or amine is added just before or just after this introduction. In the reactor, the temperature is maintained between 200 O and 3000 C, preferably between 24000 and 2800 C In the reactor, the reactants are intimately mixed and each element of material undergoes substantially the same reaction temperature for practically the same time.
même durée La durée de réaction est généralement infé- same duration The reaction time is usually less than
rieure à dix minutes environ et supérieure à environ un quart de minute La durée particulièrement préférée than about ten minutes and more than about a quarter of a minute.
est comprise entre cinq minutes environ et une demi- is between about five minutes and one half
minute environ, le temps maximal relativement court étant important pour éviter une dégradation excessive, une réticulation et d'autres réactions secondaires indésirables. On a trouvé qu'un réglage précis des températures, de petits gradients radiaux de température et une durée de séjour courte et uniforme permettent une bonne réaction sans la dégradation excessive à laquelle on aurait pu s'attendre à la température élevée Après achèvement de la réaction, l'imide résultant est minute, the relatively short maximum time being important to avoid excessive degradation, crosslinking and other undesirable side reactions. Precise temperature control, small radial temperature gradients, and a short and uniform residence time have been found to allow a good reaction without the excessive degradation that would have been expected at the elevated temperature after completion of the reaction. , the resulting imide is
évacué et on fait partir les matières volatiles. evacuated and volatiles are removed.
L'imide résultant est ensuite refroidi et coupé en pastilles. Le degré d'imidisation du polymère acrylique The resulting imide is then cooled and cut into pellets. The degree of imidization of the acrylic polymer
peut être réglé facilement dans le procédé selon l'inven- can be easily adjusted in the process according to the invention.
tion et on peut obtenir divers degrés d'imidisation en fonction des propriétés désirées Le degré désiré d'imidisation peut 9 tre réglé facilement par réglage des paramètres de réaction, tels que la durée de séjour et la température Bien qu'une imidisation du polymère aussi faible que de seulement 1 % soit possible, en général on effectue une imidisation d'au moins 10 %, pour obtenir une amélioration importante des propriétés The desired degree of imidization can be easily adjusted by adjusting the reaction parameters, such as the residence time and the temperature, although imidization of the polymer is also possible. as low as only 1% is possible, in general an imidization of at least 10% is carried out, to obtain a significant improvement of the properties
du polymère acrylique.acrylic polymer.
Aucun catalyseur n'est nécessaire dans le procédé selon l'invention Cela a le grand avantage que l'on évite l'élimination d'un catalyseur Toutefois, de petites quantités,d'un catalyseur peuvent augmenter la No catalyst is required in the process according to the invention. It has the great advantage that the removal of a catalyst is avoided. However, small amounts of a catalyst can increase the
vitesse de réaction si on le désire. reaction rate if desired.
Un solvant n'est pas nécessaire dans le procédé selon la présente invention et on préfère opérer en l'absence de solvant Toutefois, si on le désire, on peut utiliser un solvant pour réduire la viscosité de A solvent is not necessary in the process according to the present invention and it is preferred to operate in the absence of solvent. However, if desired, a solvent can be used to reduce the viscosity of the solvent.
la masse fondue ou pour véhiculer un catalyseur. the melt or to convey a catalyst.
Les imides préparés par le procédé selon la présente invention sont utiles comme résines à mouler thermoplastiques, et peuvent 9 tre extrudés sous la forme de fibres, de tubes ou de pellicule, etc Les résines à mouler peuvent ttre utilisées pour préparer des articles moulés tels que des jouets, des plumes, des bottiers, etc The imides prepared by the process of the present invention are useful as thermoplastic molding resins, and can be extruded as fibers, tubes or film etc. Molding resins can be used to prepare molded articles such as toys, feathers, boot cases, etc.
Le procédé selon la présente invention est par- The process according to the present invention is
ticulièrement utile dans la préparation d'imides qui contiennent de 1 à 40 % en poids de mailles anhydride cyclique Ces imides contiennent ainsi des mailles de R a) CH 2 C OR Especially useful in the preparation of imides containing from 1 to 40% by weight of cyclic anhydride meshes. These imides thus contain R a) CH 2 C OR
R CH 2R CH 2
b) H 1 C -b) H 1 C -
L o/ C oL o / C o
) R CH 2 R) R CH 2 R
c) -H 100 2 H 2-Cc) -H 100 2H 2-C
O N OO N O
_i _ o R est -CH 3 ou -H; R' est un groupe alcoyle de I à 10 atomes de carbone; et R" est HR, un groupe alcoyle de 1 à 10 atomes de carbone, cycloalcoyle de 7 à 11 atomes de carbone, cyclophényle ou phénylalcoyle de 7 à 9 atomes R is -CH 3 or -H; R 'is an alkyl group of 1 to 10 carbon atoms; and R "is HR, an alkyl group of 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl of 7 to 11 carbon atoms, a cyclophenyl or a phenylalkyl of 7 to 9 atoms
de carbone dans lequel les groupes phényle peuvent conte- in which the phenyl groups can contain
nir des substituants alcoyle inférieur, alcoxy inférieur ou halogéno; et les mailles de a) constituent de 20 à 94 % en poids du total des mailles, les mailles de b) constituent de I à 40 % en poids du total des mailles et les mailles de c) constituent de 5 à 80 % en poids du total des mailles, le totalde ces pourcentages étant %. Dans les exemples suivants, un polymère est chauffé et introduit dans un réacteur tubulaire à chicanes include lower alkyl, lower alkoxy or halo substituents; and the stitches of (a) constitute from 20 to 94% by weight of the total of the stitches, the stitches of (b) constitute from 1 to 40% by weight of the total of the stitches and the stitches of (c) constitute from 5 to 80% by weight of the total of the meshes, the total of these percentages being%. In the following examples, a polymer is heated and introduced into a tubular baffled reactor
et passé à travers ce réacteur au moyen de la force four- and passed through this reactor by means of the force
nie par une boudineuse à vis Le réacteur tubulaire à chicanes internes présentant un écoulement en bloc dispersé utilisé dans les exemples a été fourni par la Kenics Corporation, Danvers Mass, E U A. Une boudineuse Killian de 2,54 cm comportant un orifice à vide et une vis à deux étages était équipée à sa sortie de filière d'une plaque d'adaptation, de trois sections Kenics Thermogenize& de 2,54 cm de The internal baffled reactor having a dispersed block flow used in the examples was provided by Kenics Corporation, Danvers Mass, EU A. A 2.54 cm Killian extruder having a vacuum port and a two-stage screw was equipped at the die outlet with an adapter plate, three Kenics Thermogenize sections and 2.54 cm
diamètre en succession, suivies d'une filière à soupape. diameter in succession, followed by a die valve.
La boudineuse Killian a été utilisée pour fondre le The Killian extruder was used to melt the
polymère et le faire avancer dans les sections Kenics. polymer and advance it into the Kenics sections.
Une plaque de diffusion de 5,2 mm d'épaisseur avec A diffusion plate 5.2 mm thick with
64 trous était placée à l'entrée des sections Kenics. 64 holes were placed at the entrance of the Kenics sections.
Cette plaque, utilisée pour favoriser l'action de mélange, était à environ 2,54 cm en amont d'une sonde d'injection débouchant à 6,35 mm dans le courant de matière fondue (fixée dans une plaque d'adaptation) et à environ 38 mm en amont du premier élément de la première section Kenics On introduisait l'ammoniac ou l'amine par la sonde d'injection ou par l'orifice d'évent de la boudineuse Killian Un ensemble formant tamis était placé après la dernière section Kenics et avant This plate, used to promote the mixing action, was about 2.54 cm upstream of an injection probe opening at 6.35 mm into the melt stream (fixed in an adapter plate) and about 38 mm upstream of the first element of the first Kenics section Ammonia or amine was introduced through the injection probe or through the Killian extruder vent port. A sieve assembly was placed after the last Kenics section and before
la filière à soupape pour aider au réglage de la pres- valve die to help adjust the pressure
sion Un tuyau de transfert chauffé était utilisé pour conduire la masse fondue de la filière à soupape à la partie postérieure sous vide d'une boudineuse à deux vis de Werner et Pfliederer de 28 mm qui était utilisée pour éliminer les matières volatiles La goulotte d'alimentation de boudineuse de 28 mm était utilisée comme source de vide pour faire partir les matières volatiles et l'orifice A vide antérieur était utilisé pour dévolatiliser aussi le produit imide Le brin d'imide sortant était ensuite refroidi brusquement et coupé. A moins d'indication contraire, les pourcentages A heated transfer pipe was used to drive the melt from the valve die to the backside vacuum of a 28 mm Werner and Pfliederer twin-screw extruder that was used to remove volatile matter. The 28 mm extruder feed was used as a vacuum source to remove volatiles, and the prior vacuum port was used to devolatilize the imide product as well. The outgoing imide strand was then quenched and cut. Unless otherwise indicated, percentages
sont en poids.are by weight.
EMPXE 1 IEMPXE 1 I
Cet exemple montre que la réaction d'imidisation se produit dans le réacteur tubulaire à chicanes et This example shows that the imidization reaction occurs in the tubular baffled reactor and
pas dans une des boudineuses Deux mélangeurs à écoule- not in one of the extruders Two flow mixers
ment en bloc à chicanes Kochu fins (DY) et deux grossiers (CY) remplaçaient les éléments Kenics de t 9 te dans la première des trois sections Kenics et deux éléments Koch grossiers (CY) remplaçaient les éléments Kenics de tête dans la deuxième section Eenics On faisait fonctionner la boudineuse Killian à 144 tpm avec les réglages de température à 250 C pour la zone postérieure, Kochu fine (DY) and two coarse (CY) baffled blocks replaced Kenic elements in t9 te in the first of three Kenics sections and two coarse Koch elements (CY) replaced the Kenics leading elements in the second Eenics section. The Killian extruder was operated at 144 rpm with temperature settings at 250 C for the posterior area,
225 C pour la zone centrale et 225 %C pour la zone anté- 225 C for the central zone and 225% C for the former zone.
rieure Les sections Kenies étaient toutes réglées de manière à donner une température de 2800 C; la soupape de filière et le tuyau de transfert étaient réglés à 2250 C La boudineuse à deux vis de 28 mm était d'un type à vis à passage direct à l'exception d'un groupe d'éléments inversés entre les deux orifices à vide normaux pour former un joint de matière fondue On la faisait fonctionner entre 108 et 135 tpm avec les réglages suivants de température: arrière ( 1) 500 C, ( 2) 2000 C, ( 3), ( 4), ( 5) et filière = 2500 C. On a opéré sur quatre lots en utilisant la The Kenie sections were all set to give a temperature of 2800 C; the die valve and the transfer pipe were set at 2250 C. The 28 mm twin-screw extruder was of a through-pass type with the exception of a group of inverted elements between the two vacuum ports Normal to form a melt seal It was operated between 108 and 135 rpm with the following temperature settings: rear (1) 500 C, (2) 2000 C, (3), (4), (5) and die = 2500 C. We operated on four batches using the
cyclohexylamine et un polyméthyl méthacrylate d'une vis- cyclohexylamine and a polymethyl methacrylate of a screw
cosité inhérente comprise entre 0,47 et 0,53 Pour les lots 1 et 2, l'amine était refoulée dans l'orifice à vide de la boudineuse Rillian de 2,54 cm; pour les inherent coseness between 0.47 and 0.53 For batches 1 and 2, the amine was discharged into the empty port of the Rillian plodder of 2.54 cm; for the
lots 3 et 4, elle était refoulée dans la sonde d'injec- lots 3 and 4, it was pushed back into the injection probe
tion fixée dans la plaque d'adaptation Pour les lots 1 et 3, le produit final a été isolé sous la forme de pastilles coupées après dévolatilisation dans la boudineuse de 28 mm Pour les lots 2 et 4, les échantillons 2 et 4 ont été évacués par un trou à thermocouple pour masse fondue à l'extrémité aval du tuyau de transfert juste avant l'endroit o la masse fondue serait arrivée en contact avec la vis de la boudineuse à double vis Le Tableau 1 montre que 63 % de l'amine a réagi avec le polymère lors du mélange uniquement dans le réacteur tubulaire (lots 3 et 4) fixed in the adapter plate For batches 1 and 3, the final product was isolated in the form of pellets cut after devolatilization in the 28 mm extruder. For batches 2 and 4, samples 2 and 4 were evacuated. by a melt thermocouple hole at the downstream end of the transfer pipe just before the melt came into contact with the screw of the twin screw extruder Table 1 shows that 63% of the amine reacted with the polymer during mixing only in the tubular reactor (lots 3 and 4)
et que seulement 57 % de l'amine a réagi avec le poly- and only 57% of the amine reacted with the poly-
mère quand l'amine était introduite dans la boudineuse Killian et que le produit était passé à travers la boudineuse à double vis (lot 1) Comme une plus haute conversion a été obtenue dans les lots 3 et 4 que dans le lot 1, on peut en conclure que la réaction se mother when the amine was introduced into the Killian extruder and the product was passed through the double screw extruder (lot 1) As a higher conversion was obtained in lots 3 and 4 than in lot 1, conclude that the reaction is
produit dans le réacteur tubulaire. produced in the tubular reactor.
Lot Pression de la pompe (bars)Lot Pump pressure (bars)
Amine intro-Amine introduced
duite à (cm 3/min) Débit de production du polymère fini (g/min) % de N dans le produit final Conversion % de d'imide l'amine 38,6 tl * 41 t 4 n * at (cm 3 / min) Production rate of the finished polymer (g / min)% of N in the final product Conversion% of imide amine 38.6 tl * 41 t 4 n *
2,24 57,52.24 57.5
57 % 2,55 39,3 pas mesuré57% 2.55 39.3 not measured
2,22 57,32.22 57.3
2,22 37,32.22 37.3
% *Ces débits n'ont pas pu 9 tre mesurés réellement, mais aucun réglage n'a été changé durant la courte durée de % * These flow rates could not be measured really, but no adjustment was changed during the short duration of
ces états; en conséquence, débits probablement inchangés. these states; as a result, flow rates probably remain unchanged.
n O % O O CD cm J 1 %- Qr 12,5 12,5 12,0 12,O I 1 n O% O O CD cm J 1% - Qr 12.5 12.5 12.0 12, O I 1
EXEMPLE 2:EXAMPLE 2
On a utilisé le même appareil que dans l'exemple 1, à ceci près que seulement deux mélangeurs DY Koch{ dans la portion initiale de la première section Kenics remplaçaient tous éléments Kenics On a fait fonc- tionner la boudineuse Killian de 2,54 cm à 145 tpm avec des réglages de température de 175 C (partie postérieure), The same apparatus was used as in Example 1, except that only two Koch mixers (in the initial portion of the first Kenics section replaced all Kenics elements. The 2.54 cm Killian extruder was operated. at 145 rpm with temperature settings of 175 C (posterior),
22500 C (partie centrale) et 2500 C (partie antérieure). 22500 C (middle part) and 2500 C (front part).
La température des trois sections Kenics était réglée à 280 C On a fait fonctionner la boudineuse à deux vis de 28 mm à 130 tpm avec les températures suivantes enregistrées: I 1400 C (partie postérieure), 2 245 C, 3 245 C, 4 2500 C, 5 2420 C, et filière 21500 C La cyclohexyl amine était refoulée dans l'orifice à vide de la boudineuse Killian à un débit de 16,1 cm 3/min à une pression de 56 bars Un polymère composé de mailles de méthacrylate de méthyle/ styrène/butadiène ( 70/25/5) était introduit dans la boudineuse de 2,54 cm et on a obtenu un produit final dévolatilisé à un débit de 41,9 g/min qui contenait 2,58 % d'azote correspondant à 43,2 % de structure N-cyclohexyl imide ayant une température Tg de 144 C The temperature of the three Kenics sections was set at 280 C. The 28 mm twin-screw extruder was operated at 130 rpm with the following temperatures recorded: I 1400 C (rear), 2445 C, 3245 C, 4500 The cyclohexylamine was discharged into the vacuum port of the Killian extruder at a flow rate of 16.1 cm 3 / min at a pressure of 56 bar. A polymer composed of methacrylate methyl / styrene / butadiene (70/25/5) was introduced into the 2.54 cm extruder and a devolatilized final product was obtained at a rate of 41.9 g / min which contained 2.58% of corresponding nitrogen. to 43.2% of N-cyclohexyl imide structure having a temperature Tg of 144 C
comme déterminé par analyse calorimétrique différen- as determined by differential calorimetric analysis
tielle à compensation de puissance. power compensation.
EXEMPLE 3:EXAMPLE 3
On a utilisé le même appareil que dans l'exemple We used the same device as in the example
1, à part la présence de 2 éléments DY E Koch et 4 élé- 1, apart from the presence of 2 elements DY E Koch and 4 elements
ments CY dans la première section Kenics, 8 éléments CY in the first section Kenics, 8 elements
CY dans la deuxième et 2 éléments CY dans la troisième. CY in the second and 2 elements CY in the third.
On a fait fonctionner la boudineuse Killian de 2,54 cm The 2.54 cm Killian extruder was run
à 144 tpm avec des températures de 25000 C (partie pos- at 144 rpm with temperatures of 25000 C (pos-
térieure), 2340 C (partie centrale) et 227 C (partie antérieure) Les trois sections Kenics étaient réglées chacune à 28000 C On a fait fonctionner la boudineuse à double vis de 28 mm à 104 tpm avec des températures de 1 153 C (partie postérieure), 2 24790 C, 3 275 C, 4 27700 C, 5 273 C et filière 28400 C De l'aniline était refoulée dans l'orifice à vide de la boudineuse Killian à 9,5 cm 3/min Le polymère utilisé était un copolymère de méthacrylate de méthyle/acide méthacrylique ( 87/13, viscosité inhérente dans CH 2 C 2 = 0,53) On a obtenu à raison de 35 g/min 2340 C (middle part) and 227 C (front part) The three Kenics sections were each set at 28000 C. The 28 mm double screw extruder was operated at 104 rpm with temperatures of 1 153 C (part posterior), 2 24790 C, 3275 C, 27700 C, 273 C and die 28400 C Aniline was pumped into the vacuum port of the Killian extruder at 9.5 cm 3 / min. The polymer used was a copolymer of methyl methacrylate / methacrylic acid (87/13, inherent viscosity in CH 2 C 2 = 0.53) was obtained at a rate of 35 g / min
un produit imide qui contenait 1,50 % d'azote corres- an imide product which contained 1.50% nitrogen corresponding to
pondant à 24,6 % de N-cyclohexyl imide d'acide méthacrylique. spiked with 24.6% of N-cyclohexyl imide of methacrylic acid.
EXEPLE 4:EXAMPLE 4:
On a utilisé le même appareil et les mtmes températures que dans l'exemple 3 On a refoulé de l'ammoniac pour introduction à la plaque d'adaptation à un débit de 5 g/min La pression était réglée par la soupape de filière à un niveau de 140 bars Le polymère était introduit à un débit de 40 g/min Le polymère utilisé était un terpolymère ayant les constituants méthacrylate de méthyle/styrène/butadiène dans un rapport en poids d'environ 75/20/5, avec une viscosité inhérente dans O H 2 C 12 de 0,51 La résine imidisée The same apparatus and the same temperatures as in Example 3 were used. Ammonia was fed for introduction to the adapter plate at a rate of 5 g / min. 140 bar level The polymer was introduced at a rate of 40 g / min The polymer used was a terpolymer having the components methyl methacrylate / styrene / butadiene in a weight ratio of about 75/20/5, with an inherent viscosity in OH 2 C 12 of 0.51 The imidized resin
produite contenait 4,65 % de N et avait une tempéra- produced contained 4.65% N and had a temperature
ture Tg de 1590 C. EXZ Ui E 5: Cet exemple illustre la réaction de cyclohexylamine et d'un polymère de méthacrylate pour former à la fois This example illustrates the reaction of cyclohexylamine and a methacrylate polymer to form at once.
des mailles d'imide cyclique et d'anhydride. cyclic imide and anhydride meshes.
On a fait fonctionner la boudineuse Killian de 2,54 cm à 144 tpm avec des réglages de température de 250 C dans la zone postérieure, 225 C au centre et dans la zone antérieure Le réacteur tubulaire à The Killian extruder was operated at a rate of 2.54 cm at 144 rpm with temperature settings of 250 C in the posterior zone, 225 C in the center and in the anterior zone.
chicanes utilisé comprenait les trois sections Kenics. baffles used included the three Kenics sections.
Dans la section 1, les chicanes Kenics étaient rempla- In section 1, Kenics baffles were replaced
cées par des chicanes Koch DY et CY Dans la section 2, la première chicane Kenics était remplacée par une chicane Koch CY Les sections étaient réglées à 2800 C. La filière à soupape et le tuyau de transfert étaient réglés à 225 C La boudineuse W-P de 28 mm était d'un type à vis à passage direct à l'exception d'un groupe d'éléments inversés entre les orifices à vide normaux pour former un joint de masse fondue et fonctionnait à 108-135 tpm avec des réglages de température de 50 C Koch DY and CY baffles In Section 2, the first Kenics baffle was replaced by a Koch CY baffle. The sections were set at 2800 C. The valve die and the transfer pipe were set at 225 C. 28 mm was of a through-pass type with the exception of a group of inverted elements between normal vacuum ports to form a melt seal and operated at 108-135 rpm with temperature settings of 50 C
(partie postérieure), 2000 C (centre) et 250 C (filière). (posterior), 2000 C (center) and 250 C (die).
Un copolymère de méthacrylate de méthyle et d'acrylate d'éthyle ( 95,5/4, 5 %) ayant une viscosité inhérente de 0,575 était introduit dans la boudineuse de 2,54 cm à environ 37 g/min et de la cyclohexylamine était refoulée au point A (l'orifice à vide de la boudineuse Killian) ou au point B (la sonde d'injection) A copolymer of methyl methacrylate and ethyl acrylate (95.5 / 4.5%) having an inherent viscosity of 0.575 was introduced into the 2.54 cm extruder at about 37 g / min and cyclohexylamine was discharged at point A (the vacuum port of the Killian extruder) or at point B (the injection probe)
à 63 bars et à environ 10,4 g/min ( 22 % en poids). at 63 bar and at about 10.4 g / min (22% w / w).
Du polymère imidisé était prélevé pour échantillonnage tel qu'il sortait du réacteur tubulaire à chicanes (Point I) ou après dévolatilisation dans la boudineuse à double vis (Point II) Les résultats sont les suivants: Point Point de d'addition prélèvement de Mailles Mailles Imidized polymer was sampled as it came out of the baffled tubular reactor (Item I) or after devolatilization in the twin screw extruder (Item II). The results are as follows:
de l'amine l'échantillon d'imide* d'anhydri- of the amine anhydrid imide * sample
de polymère de** I A II 37,5 wt % 7,5 wt % ** I A II polymer weight 37.5 wt% 7.5 wt%
2 A I 39,3 5,22 to I 39.3 5.2
3 B II 37,3 5,63 B II 37.3 5.6
4 B I 37,3 5,64 B I 37.3 5.6
*Teneur en imide d'après analyse de l'azote et * Imide content based on nitrogen analysis and
spectre infrarouge.infrared spectrum.
** Teneur en anhydride d'après titrage et spectre infrarouge. ** Anhydride content by titration and infrared spectrum.
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