NL7907677A

NL7907677A - Peroxydemengsel en werkwijze voor het verknopen van polymeren hiermee.

Info

Publication number: NL7907677A
Application number: NL7907677A
Authority: NL
Original assignee: Hercules Inc
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1981-04-22
Also published as: FR2468627B1; NL184062B; GB2061957B; GB2061957A; NL184062C; DE2942362A1; US4202790A; FR2468627A1; BE879859A

Description

0 - ♦ -1- 21001/Vk/iv

Aanvrager: Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, Verenigde Staten van Amerika.

Korte aanduiding: Peroxydemengsel en werkwijze voor het verknopen van polymeren hiermee.

5

De uitvinding heeft betrekking op een peroxydemengsel dat vloeibaar is bij kamertemperatuur. De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het verknopen van polymeren met behulp van deze peroxydemengsels. Met name heeft de uitvinding betrekking op peroxyde-10 mengsels die toepasbaar zijn voor het verknopen van polymeren zoals polyethyleen, EPDM en copolymeren van etheen en vinylacetaat.

Het gebruik van peroxyden voor het verknopen van polymeren wordt vergemakkelijkt wanneer de verknopingsmiddelen in vloeibare toestand zijn, welke middelen beter verwerkbaar zijn dan verknopingsmiddelen in 15 vaste toestand. Bekende verknopingsmiddelen zijn vaste kristallijne . stoffen met een smeltpunt boven kamertemperatuur of deze middelen zijn gemengd met niet-actieve stoffen die het smeltpunt van het middel verlagen tot beneden kamertemperatuur. Het toevoegen van niet-actieve stoffen verlaagt de effectiviteit bij het verknopen en het is daarom .ge-20 wenst om de vloeibare verknopingsmiddelen zodanig te verkrijgen dat ze volledig zijn samengesteld uit peroxyden met een verknopingsactiviteit.

Volgens de uitvinding wordt een verknopingsmiddel verkregen dat hierdoor wordt gekenmerkt dat dit bestaat uit 1) 25-10% bis(o-t-butylperoxyisopropyl)benzeen en 25 2) 75-90% isopropylcumyl-t-butylperoxyde.

Hierbij wordt een vast peroxyde dat toepasbaar is als verknopingsmiddel namelijk bis(c6-t-butylperoxyisopropyl)benzeen gemengd met isopropylcumyl-t-butylperoxyde ter verkrijging van een mengsel dat dit laatste peroxyde in een hoeveelheid van 75-90% bevat, waarbij het mengsel vloei-30 baar wordt bij kamertemperatuur te weten 23°C.

De vermelde delen en percentages zijn gewichtsdelen en gewichts-percentages tenzij het tegendeel is aangegeven.

Het peroxyde volgens de uitvinding is een nieuw mengsel van peroxyden, welk mengsel vloeibaar is bij kamertemperatuur.

35 Bij voorkeur bestaat het peroxydemengsel uit ongeveer 20 tot 25% bis(o/-t-butylperoxyisopropyl)benzeen en uit 75-80% isopropylcurayl-t-butylperoxyde.

Bis(ok-t-butylperoxyisopropyl)benzeen is een bekende stof en ook de werkwijze voor het bereiden hiervan is bekend. Dit peroxyde kan worden 40 weergegeven door formule 1, vermeld op het formuleblad.

7907677 -2- 21001/VK/iv- if- ·

Specifieke voorbeelden van heb bisperoxyde zijn de meta- en para-isomeren hiervan. Mengsels van de meta- en para-isomeren zijn in de handel verkrijgbaar en verdienen de voorkeur om toegepast te worden in het kader van de uitvinding. De meta- en para-isomeren zijn vaste stoffen 5 bij kamertemperatuur en ook de mengsels hiervan. De meta-isomeer smelt bij ongeveer 52°C, de para-isomeer smelt bij ongeveer 79°C en het eutec-tisch mengsel (80% meta-isomeer) smelt bij ongeveer 45°C.

Bis(a-t-butylperoxyisopropyl)benzeen is een verknopingsmiddel voor bepaalde polymeren zoals polyethyleen. Dit is vermeld in het Amerikaan -10 se octrooischrift Re 25.941.

Isopropylcumyl-t-butylperoxyde is vloeibaar bij kamertemperatuur en kan worden weergegeven door formule 2, vermeld op het formuleblad. Specifieke voorbeelden hiervan zijn meta-isopropylcumyl-t-butylperoxyde en para-isopropylcumyl-t-butylperoxyde. Mengsels van de meta- en para-15 isomeer, een mengsel van ongeveer 2 delen meta-isomeer en ongeveer 1 deel para-isomeer bijvoorbeeld,, kan gebruikt worden voor het verkrijgen van het mengsel volgens de uitvinding. Alle meta- en paramengsels zijn vloeibaar bij kamertemperatuur.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende 20 voorbeelden.

Voorbeeld I

De hierbij toegepaste apparatuur bestond uit een vierhals, rond -bodem-kolf, voorzien van een thermometer, een mechanische roerder en een met ijswater gekoelde Friedrich-koeler met een Barrett vochtvanger. De 25 verlaagde druk werd afgelezen op een U-vonnige manometer en geregeld met een naaldventiel (twenty-turn) via hiervoor geschikte slangverbindin-gen.

In de kolf werden 713 g (4,0 mol) meta- en para-isomeren als mengsel gedaan van isopropyl-^, oi-dimethylbenzylalcohol, waarbij de verhou-30 ding meta tot para ongeveer was als 2 tot 1, 440 g 90% waterige oplossing van t-butylhydroperoxyde (4,4 mol hydroperoxyde) en 769 g heptaan. Het verkregen mengsel werd geroerd bij 30-35°C onder terugvloeikoeling bij verlaagde druk totdat nagenoeg alle water, aanwezig in de hydroper-oxydeoplossing verzameld was in de Barrett-vochtvanger. Het water werd 35 uit het opvangvat verwijderd en p-tolueensulfonzuurmonohydraat werd in een hoeveelheid van 7>6 g (0,04 mol) opgelost in 7 ml water en toegevoegd aan het mengsel in de kolf. Roeren onder terugvloeikoeling (30-35°C) onder verlaagde druk werd voortgezet tot geen water meer verzameld werd in het Barrett-opvangvat, hetgeen ongeveer 9 uren duurde. Het reactie-40 mengsel werd dan donkerder.

790 7 6 77 -3- 21001/Vk/iv ι»

Aan het reactiemengsel werd 250 ml van een 5% waterige oplossing van NaOH toegevoegd en het aldus verdunde reactiemengsel werd overgebracht naar een scheidtrechter. De waterige fase werd uit de trechter verwijderd en de organische fase werd vier keren gewassen met 5% waterige 5 oplossing van NaOH, gevolgd door drie wassingen met 500 ml gedestilleerd water. De organische fase. werd gedroogd over MgSO^, afgefiltreerd en ingedampt met behulp van een roterende verdamper. Hierbij werd eerst hep-taan verwijderd bij een temperatuur van 50°C onder verlaagde druk en ten slotte werd het mengsel gebracht op een temperatuur van 65-70°C onder 10 een druk van 0,1 Torr. Het produkt bestond hoofdzakelijk uit een mengsel van de meta- en para-isomeren van isopropylcumyl-t-butylperoxyde. Het produkt woog 940,8 g en bevatte 87,2¾ peroxyde hetgeen bepaald is volgens de methode waarbij jodium wordt vrijgemaakt. Dit kwam overeen met een opbrengst van 82%, gebaseerd op de toegepaste alcohol. Het produkt 15 was een heldere, lichtgele vloeistof bij kamertemperatuur.

• Voorbeeld II

Een peroxydemengsel dat vloeibaar is bij kamertemperatuur werd bereid door 25 delen bis(u-t-butylperoxyisopropyl)benzeen (hoofdzakelijk een 2:1 mengsel van de meta- en para-isomeren) op te lossen in 75 delen 20 van het produkt dat beschreven is in voorbeeld I. Het isopropylcumyl-t-butylperoxyde was een mengsel van ongeveer 2 delen meta-isomeer en 1 deel para-isomeer.

Voorbeelden III-IV

De volgende polyethyleensamenstellingen werden bereid en gehard 25 bij een temperatuur van 182°C.

De fysische eigenschappen van de geharde samenstellingen zijn weergegeven in tabel A.

Samenstelling 3 ,4 polyethyleen met een lage dicht-30 heid (delen) 100 100.

antioxydatiemiddel (AgeRite Resin D) (delen) 0,5 0,5 bis (oi-t-butylperoxyisopropyl) benzeen-(delen) 1,2 35 voorbeeld II peroxydemengsel (delen) — 2,03 hardingstijd (minuten) 20 20 79076 77 40 y -4- 21001/Vk/iv

Tabel A

’geharde samenstelling _3 j4 100% modulus (psi; 1 psi = 0,07 kg/cm2) 1095 1165 treksterkte (psi) 2795 2500 5 rek (%) 550 550

Shore A hardheid 96 96

Shore D hardheid 47 47 verdraaiing-bij verwarmen (%) 10,6 11,3 (ASTM D2655) 10

BisU-t-butylperoxyisopropyl)benzeen is een vaste stof bij kamertemperatuur. Een van de nadelen van dit peroxyde is dat het gesmolten moet worden om gelijkmatig gedispergeerd te worden in polymeren zoals polyethyleen voordat de harding plaats heeft. Dit brengt extra kosten 15 met zich mee voor de gebruiker van deze stoffen en deze bewerking levert een gevaar op omdat altijd de mogelijkheid bestaat dat de stof oververwarmd wordt, met name wanneer minder deskundig personeel deze bewerking uitvoert, hetgeen kan resulteren in een snelle ontleding van het peroxyde en zelfs een explosie tot gevolg kan hebben. Het mengen van het vaste 20 peroxyde met polymeren, zoals polyethyleen, leidt niet tot een voldoende resultaat omdat het moeilijk of zelfs onmogelijk is om een gelijkmatig verdeelde dispersie te verkrijgen van het peroxyde door het polymeer. Het is van belang dat het peroxyde gelijkmatig gedispergeerd wordt ten einde een gelijkmatige harding te verkrijgen of verknoping van het polymeer.

25 Het peroxydemengsel volgens de uitvinding, dat vloeibaar is bij kamertemperatuur, is makkelijk en snel mengbaar met dergelijke polymeren zoals polyethyleen, zodat nagenoeg gelijkmatig verdeelde mengsels verkregen worden van polymeer en peroxyde zonder ongewenste neveneffecten. De polymeer-peroxydesamenstelling na harden heeft goede fysische eigenschap-30 pen.

-CONCLUSIES- 790 76 77

Claims

1. Peroxydemengsel dat vloeibaar is bij kamertemperatuur, met het kenmerk, dat het bestaat uit 5 1) 25-10% bis(«t-t-butylperoxyisopropyl)benzeen en 2} 75-90% isopropylcumyl-t-butylperoxyde.

2. Peroxydemengsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dit bestaat uit 1) 25 tot 20% bis (ed.-t-butylperoxyisopropyl) benzeen en 10 2) 75-80% isopropylcumyl-t-butylperoxyde.

3. Peroxydemengsel volgens conclusie 1-2, met het kenmerk, dat het toegepaste peroxyde onder 1) en 2) een mengsel is van de meta- en para-isomeren.

4. Werkwijze voor het verknopen van polymeren onder toepassing 15 van een peroxyde hardingsmiddel, met het kenmerk, dat het toegepaste peroxyde een mengsel is van peroxydei zoals beschreven in conclusie 1-3. % 790 76 77 _6- 21001/Vk/iv -FORMÜLEBLAD- CH- CH, CH- CH-

1- I 3 i I 3 I 3 ' .3 I I I 3 ch3 ch3 v ch3 ch3 1. /“\ ?H3 ?H3 CH- (. O >“C - 0 - 0 - C - CH- &y<±r^ iHj 3 ch3 790 7 6 77