DE1745455A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyesteramiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyesteramiden

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DE1745455A1
DE1745455A1 DE19671745455 DE1745455A DE1745455A1 DE 1745455 A1 DE1745455 A1 DE 1745455A1 DE 19671745455 DE19671745455 DE 19671745455 DE 1745455 A DE1745455 A DE 1745455A DE 1745455 A1 DE1745455 A1 DE 1745455A1
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acid
polyester amides
trimethylhexamethylenediamine
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DE19671745455
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Siegfried Dr Brandt
Fritz Dr Gude
Hermann Dr Hussek
Karl Dr Schmitt
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Veba Oel AG
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Veba Oel AG
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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
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/44Polyester-amides

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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyamides (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Polyesteramiden Die Erfindung betrifft Polyesteramide aus 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin und/oder 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin und Dicarbonsäuren bzw. deren Derivaten sowie Glykolen oder Polyolen, ferner das Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen.
  • Nach einem bekannten Verfahren können amidgruppenhaltige Polyester, z. B. aus 1,6-Hexamethylendiamin, Glykol und Sebacinsäure hergestellt werden. Die Cokondensation von Diaminen bewirkt u.a. eine verbesserte Anfärbbarkeit der Polyester.
  • Mittels einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren kann 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin und/oder 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin mit aliphatischen Dicarbonsäuren, wie Adipinsäure, zu in Wasser z. T. stark erweichenden Polyamiden umgesetzt werden.
  • Es wurde nun gefunden, dass die ursprüngliche Empfindlichkeit der Polyamide aus 2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethylhezamethylendiamin durch teilweisen Ersatz der genannten Diamine durch Glykole aufgehoben werden kann. Besonders der Einbau von aliphatischen Glykolen mit relativ langen Kohlenstoffketten führt darüberhinaus unter starker Herabsetzung der Schmelzviskosität zu flexiblen Polyesteramiden, die noch fastalle in Alkohol lö@l@ch sind.
  • Ausgangsprodukt für die Herstellung der genannten Diamine ist das Isophorondiamin, das katalytisch zu 3,3,5-Trimethylcyclohexanol hydriert und anschliessend zu dem Isomerengemisch aus 1,1,3- und 1, 3, 3-Trimethyladipinsäure oxidiert wird. Zur Herstellung eines Isomerengemisches aus etwa gleichen Teilen von 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin überführt man die isateren Trimethyladipinsäuren in die entsprechenden Dinitrile und hydriert diese Verbindungen anschliessend.
  • Will man reines 2, 2, 4- bzw. 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin erhalten, trennt man die isomeren Trimethyladipinsäuren nach bekannten Verfahren und Ubertffhtt sie gesondert in die entsprechenden Diamine.
  • Als Glykole kommen Aethylenglykol, Propylenglykole, Butylenglykole, Dekandiole, Tridenkandiole usw. aber auch verzweigte Glykole, z. B. 2, 2-Dimethylbutandiol, Trimethylhexamethylenglykole usw. und ebenso auch ungesAttigte Glykole, wie z. B. Buten-2-diol-l, 4 oder Glykole infrage, die gleichzeitig noch Aethersauerstoff enthalten, wie Triäthylenglyko, Dipropylenglykol usw. Auch mehrfunktionelle Glykole, die zu vernetzten, unlöslichen Polyesteramiden führer, wie Pentacrythrit, Glyzerin, Trimethylolpropan und auch Gemische aller dieser Glykole und Polyole kdnnen gemäss dieser Erfindung zur Herstellung der Polyesteramide Einsatz finden.
  • Selbstverständlich ist es möglich, auch andere Dicarbonsäuren anstelle der AdipinsCure fUr die Kondensationen einzusetzen. So kommen beispielsweise auch die e alkylierten Adipinsäuren, wie Methyl-, Di-bzw. Trimethyladipinsdure, wie auch Bemsteinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Glutarsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dekandicarbonsäure, Undekandicarbonsäure, Homophthalsäure, Isophthalßäure, Terephthalsäure oder auch Gemische dieser Substanzen in Betracht. Desweiteren kann man als Säurekomponente Ester flüchtiger Alkohole zu den Reaktionen gemäss der vorliegenden Erfindung verwenden. Auch der Einsatz von Hdbestem, Säurehalogeniden, Anhydride oder von anderen Verbindungen der Säuren, die unter Abspaltung von leicht aus dem Reaktionsgemisch entfernbarea Verbindungen in Polyesteramide Übergehen, ließt im Bereich des vorliegenden Schutzrechtes.
  • Ferner ist es möglich, diese Trimethylhexamethylendiamine teilweise durch andere aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Di- oder Polyamine zu ersetzen. Dabei können z.B.1,4-Tetramethylendiamin, 1, 6-Hexamethylendiamin, 1, 9-Nonamethylendiamin, 1, 12-Dodekanmethylendiamin, cyclische Diamine, wie3-Aminomethyl-3, 5, 5-trimethylcyclohexylamin, 1, 4-Diaminocyclohexan, aromatische Diamine, z. B. p-Phenylendiamin, l, 4-Bis- 1) -benzol usw. oder auch Gemische aller dieser Diamine zur Verwendung gelangent wobei thermoplastisch verformbare Kunststoffe entstehen. Setzt man Amine oder Säuren mit mehr als zwei funktionellen Gruppen ein, so erhält man vernetzte unschmelzbare Polyesteramide. Die Mitverwendung von Substanzen mit zwei funktionellen Hydroxylgruppen, die zusätzlich noch ein tertiär gebundenes Stickstoffatom enthalten, wie z. B. N-Bis-(ß-hydroxyaethyl)-anilin oder N-Bis-(ß-hydroxyäthyl)-benzolsulfonsäureamid, bewirkt eine verbesserte Anfärbbarkeit der Polyester.
  • Zur Variation der Eigenschaften der Polyesteramide gemäss dieses Schutzrechtes ist es auch möglich, Aminosäuren z. B. E-Aminocapronsäure, Aminolaurinsäure usw. oder deren Lactame, wie Capronlactam, Laurinlactam, zu verweden.
  • Das Kondensationsverfahren kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass man die Dicarbonsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von Aminosäuren bzw. deren Lactame, mit Trimethylhexamethylendiamin, gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung von anderen Diamine unddem Glykol in Ublicher Weise durch Erhitzen, eventuell unter Zusatz von Wasser, bei etwa 75 °C - 300 °C vorkondensiert und anschliessend unter Abdestillieren des Wassers, zuletzt im Vakuum, die Kettenbildung vollendet. Selbstverständlich kann man bei dieser Reaktion anstelle von freien Dicarbonsäuren und Diamine auch die Salze aus diesen Verbindungen verwenden.
  • Man kenn die Kondensation auch unter Verwendung eines Schleppmittels durchführen, das die Entfernung des Wassers erleichtert.
  • A I Auch die bekannten sauren und basischen Veresterungskatalysatoren, z. BFa, ZnCl2, p-Toluolsulfonsäure und PbO kbnnen zur Beschleunigung der Kondensation eingesetzt werden.
  • Eine besonders günstige Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man von einem bereits vorgebildeten Polyamid ausgeht und dieses zusammen mit Diolen und Dicarbonsauren weiter kondensiert. Bei dieser Arbeitsweise kann man gegenUber den anderen Verfahren in der gleichen Kondensationszeit höhere Molekulargewichte erreichen oder bei gleichem Molekulargewicht die Reaktionszeit abkürzen.
  • Eine weitere günstige Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht es, den Verlust von unter den Bedingungen der Kondensation flushtigen Monomeren zu vermeiden und ist daher geeignet, Polyesteramide herzustellen, deren Zusammensetzung exakt reproduzierbar und im voraus berechenbar ist. Dieses Verfahren besteht darin, dass man zunächst nach bekannten Methoden einen Polyester herstellt und diesen als Lösungsmittel fUr eine darauffolgende Polyamidkondensation benutzt. Dabei finden sowohl Aminolyseals auch Acidelyse-und Umesterungsreaktionen statt. Ueberraschenderweise werden aber dabei keine nennenswerten Mengen des Glykols freigesetzt.
  • Bei den erfindungsgemässen Kondensationen kann mit oder ohne LUsungsmittel, wie aromatischen, isocyclischen oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen oder auch Wasser, gearbeitet werden, gegebenenfalls auch unter Zugabe der UDlichen Stabilisatoren oder Kettenabbrecher, wie Carbonsäuren, monofunktionellen Aminen oder Alkoholen oder aber überschüssigen, mehrfunktionellen Carbonsäuren, Aminen oder Alkoholen.
  • Betrachtet man die erfindungsgemässen Polyesteramide, ausgehend von den reinen, spröden, aber gegen Wasser empfindlichen Polyamiden aus beispielsweise Adipinsäure und Trimethylhexamethylendiamine, so kann man bei steigendem Ersatz der Diamine durch Diol eine Abnahme der Sprodigkeit bzw. Zunahme der Flexibilität und eine Stabilisierung gagendber Wasser feststellen. Allerdings sinkt dabei das Schmelzintervall. Wenn man feste Kunststoffe erhalten will, wird es sich deshalb nicht empfehlen, die Zugabe vop Diol weit über 10 Mol % zu steigern.
  • Man kann zur weiteren Erhöhung der Flexibilität auch die üblichen Weichmacher, wie p-Toluolsulfonsäure-N-methylamid zusetzen.
  • Die nach der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Trimethyl hexamethylendiamin hergestellten Polyesteramide besitzen die EigenschaftenvonThermoplasten.SielassensichsowohlaufSpritsgussmaschinen und Extrudern als auch wegen ihres grossen thermoplastischen Bereiches, z. B. auf Walzen und Knetern verarbeiten.
  • Die meisten Polyesteramide gemass dieser Erfindung sind in Alkohol loslich und können beispielsweise nur fUr die Heratellung von Giessfolien verwendet werden.
  • Sie sind lichtecht, mit zahlreichen Polyamiden verträglich und haben in Gemischen mit ihnen eine gute Weichmacherwirkung. Sie können daher als Weichmacher für Polyamide verwendet werden.
  • Die Flexibilität der erfindungsgemässen Kunststoffe, meistens verbunden mit guter Alkohollöslichkeit, erlaubt, die Polyesteramide zur Herstellung von Deeckschichten und künstlichen Bezugsmaterialien zu verwenden.
  • Das Verfahren und die Produkte gemäss der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehenden Beispiele illustriert ! Beispiel 1: In einemRundkolbenEitRührerwurdenunterSticksteff60g (50Mol%)Adipinsäure,63,2g(48,51%)TrimethylheäBsth-ylendiamin und 0, ? : ; : , Iir2 ) . ad cir. a°k°.,''d. , = . D.-hitzen im Oelbad auf 180 °C vorkondensiert, wobei das bei der Reaktion entstandene Wasser abdestillierte. Anschliessend wurde 8 Stunden auf 220 °C bei 20 Torr erhitzt. Nach Beendigung der Kondensation war ein transparentes, hartes Harz vom Molgewicht 7100 entstanden, das einen Schmelzbereich von 42 - 110 °C aufwies. Der Kunststoff besass eine Kugeldruckhärte von 1180 kp/cm2 (10 Sekunden).
  • Beispiel 2 : 60 g (50 Mol %) Adipinsäure, 62,4@(47,5 Mol%) Trimethylhexamethylendiamin und 1,4 g (2,5 Mol %) Propanol wurden wie oben 4 Stunden auf 180 °C und 8 Stunden auf 220 OC bei 20 Torr erhitzt.
  • Transparenter, harter Kunststoff. Molgewicht: 6900, Schmelzbereich: 38 - 109 °C, Kugeldruckhärte: 1137 kp/cm2 (10 Sekunden).
  • Beispiel 3 : 50 Mol % Adipinsäure, 47 Mol % Trimethylhexamethylendiamin und 3 Mcl % Butadien wurden 4 Stunden auf 180 °C und 8 Stunden auf 240 °C bei 20 Torr erhitzt. Transparenter, harter Kunststoff, Molgewicht : 5400, Schmelzbereich : 34-87 °C, Kugeldruckhcrte : 1179 kp/cm2 (10 Sekunden).
  • Beispiel 4 : 50 Mol % Adipinsäure, 45 Mol % TMDXund 5 Mol % Hexandiol wurden 4 Stunden auf 180 °C und 8 Stunden auf 240 °C/20 Torr erhitzt.
  • Transparenter, flexibler Kunststoff, Molgewicht : 4200, Schmelzbereich : 51-109 °C, KugeldruckhErte : 1138 kp/cm 2 (10 Sekunden) Beispiel 5 : 50 Mol 1 % Adipinsäure, 47 Mol % TMDX und 3 Mol % Trimethylhexamethylendiol wurden 4 Stunden auf 180 °C und 8 Stunden auf 240 °C/20 Torr erhitzt. Transparenter, schneidbarer Kunststoff, Molgewicht : 6100, Schmelzbereich : 48 - 107 °C, Kugeldruckhärte : 831 kp/cm 2 (10 Sekunden).
  • Beispiel 6: 50 Mol @ol % Adipinsäure, 45 Mol % TMDX und 5 Mol % Triuekandiol x Trimethylhexamethylendiamin wurden 8 Stunden auf 200 ° C, 8 Stunden auf 220 °C/400 Torr und 4 Stunden auf 220 °C/1 Torr erhitzt. Transparenter Kunststoff, Molgewicht : 4600, Schmelzbereich : 38-94 °C, Kugeldruckhärte : 1062 kp/cmS (10 Sekunden-Beispiel 7 : 50 Mol % Adipinsäure,30Mol%THD, 15 Mol % Hexamethylendiamin und 5 Mol % Hexandiol wurden 8 Stunden auf 220 °C und 8 Stunden auf 220 °C/1 Torr erhitzt. Transparentes Kondensat, Molgewicht : 5100, Schmelzbereich: 36 - 164 °C, Kugeldruckhärte : 616 kp/cmS (10 Sekunden).
  • Beispiel 8 : 45 Mol % Adipinsäure, 5 Mol % Terephthalsäuredimethylester, 45 Mol % TMDX und 5 Mol % Hexandiol wurden 8 Stunden auf 200 °C, 8 Stunden auf 200 °C/760-20 Torr und 8 Stunden auf 220 °C/ 1 Torr erhitzt. Transparenter Kunststoff, Molgewicht : 4100, Schmela bereich : 55-98 °C, Kugeldruckhärte : 1112 kp/cm 2 (10 Sekunden) B'ispiel9: 50 Mol % Adipinsäure, 38 Mol % TMDX, 5 Mol % IPDXX und 7 Mol % Hexandiol wurden 8 Stunden bei 200 °C, 8 Stunden bei 200 °C/760 -20 Torr und 8 Stunden bei 220 °C/1 Torr erhitzt. Transparenter Kunststoff, Molgewicht : 4900, Schmelzbereich : 38-90 °C, Kugeldruckhärte 1130 kp/cm2 (10 Sekunden).
  • Beispiel 10 : 39 Mol % Adipinsäure und 39 Mol % Trimethylhexamethylendiamin wurden 2 Stunden bei 180 °C und 2 Stunden bei 200 °C/20 Torr zu einem Polyamid von niedrigem Molgewicht vorkondensiert. Dann wurden 11 Mol % Adipinsäure und 11 Mol % Hexandiol zugegeben und das Gemisch 4 Stunden bei 180 °C und 2 Stunden bei 220 °C/2 Torr kondensiert. Harter Kunststoff, Molgewicht : 5200, Schmelzbereich : 41 - 105 °C, Kugeldruckhärte : 764 kp/cm2.
  • XTrimethylhexamethylendiamin XX1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan Beispiel 11 : 20 Mol. % Adipinsäure und 20 Mol % Aethandiol wurden mit ZnCl2 als Katalysator in üblicher Weise zu einem Polyester kondensiert. Zu diesem vorgebildeten polyester gibt man 30 Hol % Adipinsäure und 30 Hol % Trimethylhexamethylendiamin und erhitzt das Gemisch 2 Stunden auf 180 °C und 3 Stunden auf 200 °C/20 Torr. Transparenter, flexibler Kunststoff, Molgewicht: 4200, Schmelzbereich: 38-97 °C, Kugeldruckhärte; 735 kp/cm2.

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Polyesternamiden aus Dicarbonsäuren bzw. ihren Derivaten oder deren Gemischen, Glykolen bzw. Polyolen und Diaminen, gegebenenfalls unter Zusatz von Aminosäuren, dadurch gekennzeichnet, dass man als Diaminkomponente 2, 2, 4- und/oder 2, 4, 4-Trimethylhexamethylendiamin verwendet und die Menge des zugesetzten Glykols 1-20 Mol g3 beträgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das 2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin teilweise durch aider Di-und/oder Polyamine ersetzt.
  3. 3. Polyesteramide aus Dicarbonsäuren bzw. Derivaten oder deren Gemischen, 1 - 20 Mol % Glykolen bzw. Polyolen und einer Diaminkomponcnte, die ganz oder teilweise aus 2, 2, 4- und/oder 2, 4, 4-Trimethylhexametl^~ylendiamin besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2542467A1 (de) * 1975-09-24 1977-03-31 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur herstellung von polyesteramiden

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2542467A1 (de) * 1975-09-24 1977-03-31 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur herstellung von polyesteramiden
FR2325674A1 (fr) * 1975-09-24 1977-04-22 Huels Chemische Werke Ag Procede de preparation de polyesteramides

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