DE2738889C2 - Verfahren zur Herstellung eines Polyphenylenätherharzes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines PolyphenylenätherharzesInfo
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Classifications
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Description
R —N —R'
durchgeführt wird, worin R und R' unabhängig aus der aus niederem Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R und R' unabhängig aus Alkyl-Gruppen, die
aus 3 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, ausgewählt sind.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferverbindung
Kupfer-I-Bromid ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß das tertiäre Amin
n-Butyldimethylamin ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 4-BromphcnoI
4-Brom-xvlenol ist,
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene
Tolyphenylenäther durch Ausfällen mit Methanol von der Mischung abgetrennt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Diamin N,N'-di-tert.Butyläthylendiamin
ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre
Amin di-n-Butylamin ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Amin di-Isobutylamin
ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Amin di-n-Propylamin
ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Polyphenylätherharzes durch oxydative
Kupplung einer 2,6-disubstituierten phenolischen Verbindung in Anwesenheit eines sauerstoffhaltigen Gases
und eines Katalysators aus einer Kupferverbindung, einem Diamin der Formel
R1HN- R2— NHR1
wobei jedes R' unabhängig Isopropyl, ein tertiäres Alkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylgruppe,
die keinen Wasserstoffen dem alpha-Kohlenstoffatom besitzt, ist, und R-' Alkylen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
oder Cycloalkylen mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen ist;
einem tertiären Amin und einer bromhaltigen Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus Bromwasserstoff,
Alkalimetallbromiden, Erdalkalimetallbromiden, 4-Bromphenolen und Mischungen derselben, ausgewählt ist.
Die Polyphenylenäther und Verfahren zu ihrer Herstellung sind an sich bekannt und in zahlreichen Veröffentlichungen,
einschließlich von Hay, US-Patentschriften 33 06 874 und 33 06 875, beschrieben. Andere Verfahren
sind von Van Dort, US-Patentschrift 33 65 422, Bennett und Cooper, US-Patentschrift 36 39 656, 36 42 699,
37 33 299, 38 38 102 und 36 61 848, beschrieben. Alle diese Patentschriften werden hier durch diese Bezugnahme
in die Patentanmeldung aufgenommen.
Die Verfahren, die im allgemeinen am häufigsten verwendet werden, um die Polyphenylenäther herzustellen,
umfassen die Selbstkondensation eines monovalenten Phenols in Anwesenheit eines sauerstoffhaltigen Gases
und eines Katalysators. Danach wurden chelatbildende Mittel verwendet, um den Katalysator in eine wäßrige
Phase zu extrahieren, die von der Polymerlösung abgetrennt werden kann, oder einfach um ein Chelat mit dem
Katalysator zu bilden, das in dem Ausfällungsmedium löslich ist (wenn die Phasen nicht vor der Ausfällung
getrennt werden). Antilösungsmiltel sind verwendet worden, um zu bewirken, daß das Polyphenylenütherpolymer
ausfallt.
Es sind aktive Katalysator-Systeme für die Herstellung von Polyphenylenäthern durch die oxidative Kupplung
von 2,6-di-substituierten phenolischen Verbindungen entwickelt worden. Diese Systeme sind in der US-Patentschrill 39 14 266 beschrieben, das hier durch diese Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird. Ein
Beispiel für einen der in dieser Patentschrift beschriebenen Katalysstoren ist ein Kupferbromidkomplex, N,N'-di-tert-Butylen-diamin,
und ein tertiäres Amin. Diese Art von Katalysator-System gestattet schnelle Polymerisation,
aber wenn es in einem hohen Verhältnis von 2,6-disubstituierter phenolischer Verbindung zu Kupfer und
Amin verwendet wird, entsteht ein Polymer, das von guter Qualität zu sein scheint und von dem nicht anterschcidbar
ist, das mit anderen Katalysator-Systemen hergestellt wurde, mit der Ausnahme, daß die Farbe üblicherweise
nicht so gut wie bei Polymer ist, das durch beispielsweise Kupfersalz-sekundäres Amin-Katalysator-Systeme
hergestellt wird. Wenn durch dieses Katalysator-System hergestelltes Polymer mit Styrolharzen wie
Gummi-modifiziertes Polystyrol vermischt wird, besitzt das Produkt jedoch aus Gründen, die nicht vollständig
verstanden werden, eine niedrigere Schlagfestigkeit und schlechtere thermische Oxydationsstabilität, gemessen
pro Zeit bis zum Sprödewerden bei 115°C, als Mischungen, die aus einem Polyphenylenätherharz, das mit dem
Kupferhalogenid-sekundären Amin-Katalysator hergestellt
>·. orden ist, hergestellt werden.
Es wurde nun gefunden, daß der Einschluß einer kleinen Menge eines sekundären Monoamins in das Katalysatorsyslem
nach der US-Patentschrift 39 14 266 zur Herstellung von Polyphenylenäthern fuhrt, die Eigenschaften
aufweisen, die die Herstellung von Zusammensetzungen mit Styrolharzen gestatten, aus denen ausgeformte
Gegenstände mit guten physikalischen Eigenscharten hergestellt werden können. Das sekundäre Monoamin
unterstützt auph die Phasenabtrennung der das Polymer enthaltenden Phase nach Zugabe einer wäßrigen
Lösung, die die chetatbüdenden MiUe! enthält, im Vergleich zu einer Reaktionsmischung von einer Polymerisation,
die unter Abwesenheit eines sekundären Monoamins durchgeführt wird.
Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein schnelles Verfahren zur Herstellung von PoIyphenylenätherharzen
zu schaffen, das angewendet werden kann, um Polyphenylenäther-Styrolharz-Zusammensctzungcn
zu schaffen, die bessere physikalische Eigenschaften besitzen.
Das erfindiingsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung in Anwesenheit eines
sekundären Monoamins der folgenden Formel
R —N —P'
durchgeführt wird, worin R und R' unabhängig aus der aus niederem Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bestehenden
Gruppe ausgewählt sind.
Durch den Einsati des sekundären Monoamins wird die Reaktion so modifiziert, daß ein Polyphenylenätherharz
erhalten wird, das, wenn es mit einem Styrolharz kombiniert wird, eine Zusammensetzung bildet, die physikalische
Eigenschaften besitzt, die im Vergleich zu Zusammensetzungen eines Polyphenylenätherharzes und
eines Styrolharzes, bei denen das Polyphenylenätherharz durch ein identisches Katalysatorsyster,. Tiit der Ausnahme
des Fehlens eines sekundären Monoamins hergestellt ist, verbessert sind.
Das verbesserte Verfahren dieser Erfindung ist in weitem Maße anwendbar auf die Herstellung von Polyphenylcnäthcr
der Formel
Q'
Q"
wobei Q ein Kohlenwasserstoff- oder ein Halogenkohlenwas.cerstoffrest mit wenigstens 2 Kohlenstoffatomen
/wischen dem Halogenatom und dem Phenylkern ist und Q' und Q" dieselbe Bedeutung wie Q haben und
zusätzlich Halogen sein können mit der Maßgabe, daß Q, Q' und Q" alle frei von einem tert. Kohlenstoffatom
sind und η wenigstens SO ist.
Die bevorzugten Polyphenylenäther, die durch das Verfahren der Erfindung hergestellt werden, sind solche,
bei denen Q und Q' Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind und Q" jeweils Wasserstoff ist.
Die besonders bevorzugten Polyphenylenäther sind solche, bei denen Q und Q' Methyl sind und jedes Q" Wasserstoff
ist.
Beispiele für sekundäre Monoamine, die verwendet werden können, können in den oben angegebenen Patentschriften
von Hay (Nos. 33 06 874 und 33 06 875) gefunden werden. Geeignete niedere Alkylsubstituenten
umfassen Methyl, Äthyl, n-Propyl, i-Propyl, η-Butyl, n-Hexyl, n-Octyl und n-Decyl. Das bevorzugte sekundäre
Amin ist di-n-Butylamin. Brauchbare Diamine umfassen solche der Formel:
R1HN- R2 — NHR1
worin jedes R1 unabhängig Isopropyl, ein tertiäres Alkyl mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylgruppc,
die keine Wasserstoffe an dem alpha-Kohlenstoffatom besitzt. R: besitzt wenigstens zwei und nicht
mehr als drei Kohlenstoffatome, die die zwei Stickstoffatome voneinander trennen, und ist Alkylen mit 2 bis
30 35 40 45 50 55 60 65
4 Kohlenstoffatomen oder Cycloalkylen milt 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und Beispiele für diese Verbindungen
umfassen N,N'-di-t-Butyläthylendiamin; Ν,Ν'-di-t-Amyläthylendiamin und Ν,Ν'-DiisopropyI-äthylendiamin.
Das tertiäre Amin sollte eins mit niedrigen sterischen Erfordernissen sein. Beispiele für diese Verbindungen
sind niedere Trialkylamine, in denen die Alkylgruppen 1 bis 6 Kohlenstoffatome besitzen, wie Trimethylamin
oder n-Butyldimethylamin. Zusätzlich können cyclische Amine wie N-Methylpyrrolidin verwendet werden.
Eine bevorzugte Art ist n-Butyldimethylamin.
Die brauchbaren 1-Bromphenole umfassen 4-Brom-2,6-disubstituierte Phenole wie 4-Bromxylenol. Die
Alkalimetallbiomide und Erdalkalimetallbromide umfassen Bromide wie Natriumbromid^ Kalziumbromid und
dergleichen. Andere Bromide sind in der US-Patentschrift 37 33 299 aufgeführt, dessen Offenbarungsgehafi
durch diese Bezugnahme in die Anmeldung aufgenommen wird.
hergestellt werden, indem Brom zu einer Suspension von Kupfer-K-Carbonat oder Kupfer-I-Oxid in Methanol,
das einen Überschuß an 2,6-XylenoI enthält, hinzugegeben wird. Das Brom reagiert mit dem Xylenol, um
4-Bromxylenol zu liefern, der in dieser Reaktion erzeugte Bromwasserstoff wandelt die Kupferverbindung in
ein Kupferbromid um.
Bei der Durchführung der Erfindung kann ein Gewichtsverhältnis der2,6-di-substituierten phenolischen Verbindung
zu sekundärem Amin von 50 :1 bis 500 : 1 und stärker zu bevorzugen ein Verhältnis von 100 : I bis
300 : 1 verwendet werden. Der molare Anteil des tertiären Amins zu Kupfer kann 10 bis 40 Mole/g Atom Kupfer
und vorzugsweise 20 bis 40 Mole/g Atom Kupfer sein. Das molare Verhältnis von 2,6-di-substit.wertem Phenol
zu Kupfer ist 400 : 1 bis 1500:1 und vorzugsweise 500:1 bis 1000 :1. Das Verhältnis von Bromziomen pro
Atom Kupfer ist 5 : 1 bis 50 : 1 und vorzugsweise 5 :1 bis 30 :1. Das Diamin kann in einem Verhältnis von 1 bis
3 Molen Diamin pro g/Atom Kupfer, vorzugsweise 1 bis 2 Molen pro Gramm Atom verwendet werden. Die
spezielle Kupferverbindung ist nicht kritisch. Brauchbare Kupferverbindungen umfassen Kupfer-I-Chlorid,
Kupfer-I-Bromid, Kupfer-I-Sulfat, Kupfer-I-Azid, Kupfer-I-Tetrarnkisulfat, Kupfer-I-Acetat, Kupfer-I-Butyrat,
Kupfer-I-Toluat, Kupfer-II-Chlorid, Kupfer-II-Bromid, Kupfer-II-Sulfat, Kupfer-II-Azid, Kupfer-II-Tetraminsulfat,
Kupfer-II-Acetat, Kupfer-II-Toluat und dergleichen. Bevorzugte Kupfer-I- und Kupfer-II-Saize sind die
Halogenide, wobei Kupfer-I-Bromid und Kupfer-II-Bromid am meisten bevorzugt werden. Diese Verbindungen
können in situ durch die Reaktion von Brom oder Bromwasserstoff mit Kupfer-I-Oxid oder Kupfer-11-Carbonat
hergestellt werden.
Der Katalysator kann nach Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, unter Verwendung von Methanol als
Katalysator-Lösungsmittel hergestellt werden.
„ CK' = CHR3
40
worin R1 und R: aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus (niederen) Alkyl- oder Alkenyl-Gruppen mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen und Wasserstoff besteht; RJ und R4 sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff
und (niederen) Alkyl- und Alkenyl-Gruppen mit I bis 6 Kohlenstoffatomen besteht, oder R5 und R" können
zusammen mit Hydrocarbyl-Gruppen verkettet sein, um eine Naphthyl-Gruppe zu bilden. Diese Verbindungen
sind frei von irgendwelchen Substituenten, die ein tertiäres Kohlenstoffatom aufweisen. Styrol ist die bevorzugte
Verbindung. Zusammensetzungen von Polyphenylenäthern und Styrolharzen sind von Cizek in der US-Patentschrift
33 83 435 beschrieben worden, dessen Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme in die Anmeldung
50 aufgenommen wird.
Die Styrolharze können Einheiten einschließen, die von einem ar^-ungesättigten cyclischen Anhydrid der
folgenden Formel abgeleitet sind:
R'
R7—C(H) C (CH2) —R'
R7—C(H) C (CH2) —R'
j wobei die gestrichelten Linien eine einfache Bindung oder eine Doppelbindung von Kohlenstoff zu Kohlenstoff
j darstellen, R" und R" zusammen genommen eine
::: ο ο
£ Il Il
darstellen, R9 ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Vinyl, Alkyl, Alkenyl, Alkylcarboxyl oder
; Alkenylcarboxyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen besteht, η ist 1 oder 2 in Abhängigkeit von der Stellung der
;'.■■ Kohlenstoff-Kohlenstofl-Doppelbindung und m ist eine ganze Zahl von 0 bis etwa 10. Beispiele umfassen
Hei der I lcrstellung der Styrolharze kann Gummi gemäß gut bekannter Verfahren verwendet werden, um die
physikalischen Eigenschaften dieser Harze zu verbessern. Der verwendete Gummi kann ein Polybutadien- ;
(iummi, Uulyl-Gummi, Styrol-Butadicn-Gummi, Acrylnitril-Gummi, Äthylen-propylcn-Copolymere, natürli- \ ι
eher Gummi, EPDM-Gummis, das sind elastomere Materialien, die sich von Äthylen-Propylen-Dien-Monomer ,■
ableiten, wobei das Dienmonomer beispielsweise Butadien sein kann, Polysulfid-Gummis, Polyurethan- 5 ?;',
Gummis und Epichlorhydrin-Gummis sein.
Die Styrolharze können Homopolymere sein oder sie können 40 bis 1 Gewichtsleile von dem α^/9-ungesättiglcn
cyclischen Anhydrid, 60 bis 99 Gewichtsteile einer Styrülverbindung und 0 bis 25, vorzugsweise 5 bis ifi
15 Gewichtsteile Gummi umfassen. Ein bevorzugtes Styrolharz ist ein mit hochschlagfestem Gummi modifi- g
zicrtcs Polystyrol. Ein Beispiel Tür ein brauchbares mit hochschlagfestem Gummi modifiziertes Polystyrolharz
enthält etwa 8 % Polybutadien-Gummi (Foster Grant 834) und wird hergestellt durch Aufpfropfen von Styrol auf
Polybutadien unter Bedingungen, die zu einer dispergierten elastomeren Phase in einer Polystyrolmatrix
fuhren. Die durchschnittliche Teilchengröße der Teilchen in der dispergierten Phase beträgt etwa 0,5 bis
2 Micron und der Gummigehalt liegt bei etwa 8 Gew.-%.
Die Reaktion wird vorzugsweise mit Sauerstoff als dem sauerstoffhaltigen Gas durchgeführt, obgleich Luft
und Mischungen von Luft mit inerten Gasen verwendet werden können. Es wird bevorzugt, ein aromatisches
Lösungsmittel wie Benzol oder Toluol als Reaktionsmedium zu verwenden. Es können auch andere Lösungsmittel,
die !R den Patentschriften (Nos. 33 06 874 und 33 06 875) von Hay erwähn· sind, verwendet werden
Lösungsmittel, Aminen und den anderen Katalysatorkomponenten beschickt. Ein SauerstofTstrom wird nahe
des Bodens des Reaktionsgefaßes eingeleitet und das Monomere wird allmählich über eine Zeitdauer von 30 bis
40 Minuten hinzugegeben. Polymerisation wird durchgeführt, bis ein Polymer erhalten wird, das eine Grund- :'
viskosität oder grundmolare Viskositätszahl (intrinsic-Viskosität) von etwa 0,4 bis 0,6, gemessen in Chloroform ■_
bei 300C, besitzt. Üblicherweise muß irgendwelches entstehendes Wasser, das sich bei der Polymerisation 'ύ.:
bildet, nicht entfernt werden. Das Polymer kann aus der Reaktionsmischung nach Standardverfahren gewonnen 25 "?
werden. Nach Fertigstellung der Erfindung wurde gefunden, daß diese Polymerisationsreaktion durch die Ver- ij
wcndung von Wasser in der Polymerisationsreaktion gemäßigt werder tonnte. Diese weitere Erfindung ist in der ^
gleichzeitig eingereichten DE-OS 27 38 714 beschrieben und beansprucht. |
wendel werden. Diese Verbindungen besitzen die folgende Formel: Jo \
Ra1
RaH—N —Ra2
RaH—N —Ra2
Ra
+ Xa-
Ϊ5
worin Ra1, Ra2, Ra' und Ra4 Alkyl-, Aralkyl- und Alkenyl-Gruppen mit 1 bis24 Kohlenstoffatomen sind und Xa
ein Anion ist. Die bevorzugten Anionen sind Halogenide wie Bromid, Chlorid, Sulfat oder Phosphat. Es können
auch Mischungen der Ammoniumsalze verwendet werden, die gesamte Anzahl von Kohlenstoffatomen in den
Ra1-, Ra2-, Ra- und Ra4-Substituenten sollte wenigstens 10 sein. Die quartären Ammoniumsatze können in
einem Bereich von 50 bis 500 ppm, bezogen auf das organische Reaktionslösungsmittel, und stärker zu bevorzugen
100 bis 200 ppm, bezogen auf das organische Reaktionslösungsmittel, verwendet werden.
Die Alkyl-Substituenten können Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Hexyl, Octyl, Decyl, Cetyl, Hexadecyl und
Isomere derselben sein. Mischungen von diesen Verbindungen können ebenfalls verwendet werden. Die
Aralkyl-Substituenten können alkyi-mono-carbocyclische Reste mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen wie Benzyl
oder Phcnäthyl umfassen. Die Alkenyl-Substituenten umfassen geradkettige und verzweigtkettige ungesättigte
Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, die eine oder mehrere Doppelbindungen enthalten.
Die quartären Ammoniumsalze sind gut bekannt und viele sind kommerziell erhältlich. Es wird beispielsweise
Bezug gen-MTimen auf Kirk-Othmer Encycl. of Chemical Technology, zweite Ausgabe, Band 16,
Seiten 859-865; deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme in die Anmeldung aufgenommen wird.
Eine besonders brauchbare Verbindung ist Methyl-tri-n-octylammoniumchlorid.
Die folgenden Beispiele erläutern das Verfahren der Erfindung. Sie werden jedoch nur als Beispiele angegeben
und sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken.
55 Beispiel 1
Es wurden zwei Polymerisationen in einem Eine-Gallone-Reaktor (3,7851), der mit einer inneren Kühlschlange,
Sauerstoffeinlaß und einer Thermoelementbohrung ausgestattet war, durchgeführt. Die erste Polymerisation
war eine Vergleichsreaktion, die unter Verwendung eines gemischten Amin-Katalysators wie folgt
durchgeführt wurde: 315 g 2,6-Xylenol wurde in einem gleichen Gewicht Toluol gelöst 1600 ml Toluol wurden
zu dem Reaktor hinzugegeben, worauf 100 ml der Lösung von 2,6-Xylenol folgten.
24 ml einer Katalysator-Lösung, die durch Zugabe von 8,58 g Brom zu 100 ml Methanol, das 1,23 g basisches
Kupfer-H-Carbonat und 13,1 g Xylenol enthielt, hergestellt worden war, wurden hinzugegeben und dann 0,8 g
N,N'-di-tert-ButyIäthyIendiamin und 4,5 g Butyldimethylamin. Die Mischung wurde heftig gerührt, ein
schneller Sauerstoffstrom wurde nahe des Bodens des Gefäßes eingeleitet und der Rest der Xylenol-Lösung
wurde durch eine Meßpumpe über eine Zeitdauer von 15 Minuten hinzugegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung
wurde auf 25 bis 300C gehalten, indem Wasser durch die Kühlschlange zirkulieren gelassen
wurde. Nach 75 Minuten nach dem Beginn der Xylenolzugabe wurden 5,4 g einer 38%igen wäßrigen Lösung des
Trinatriumsalzes von Äthylendiamintetraessigsäure mit 15 ml Wasser hinzugegeben. Die Mischung wurde
15 Minuten langgerührt und abgezogen und das Polymer wurde durch die Zugabe von 1,75 Volumen Methanol
ausgefällt. Es wurde abflltriert, nochmals mit Methanol aufgeschlämmt, filtriert, mit Methanol auf dem Filter
gewaschen und unter Vakuum getrocknet. Die Grundviskosität des Polymeren, gemessen in Chloroformlösung
bei 300C, betrug 0.56 dl/g.
Eine zweite Polymerisation wurde gemäß der Erfindung durchgeführt, wobei ein gemischter Amin-Katalysator
uha di-n-Butylamin verwendet wurden. Diese Polymerisation war identisch zu der ersten Polymerisation mit
der Ausnahme, daß 3,15 g di-n-Butylamin zu der Lösung von Xylenol in Toluol hinzugegeben wurden. Die
Grundviskosität des Polyphenylenoxids nach 80 Minuten Reaktionszeit betrug 0,57 dl/g.
Es wurde eine dritte Polymerisation gemäß der Erfindung unter Verwendung eines gemischten Amin-Kntulysators
und di-n-Butylamin durchgeführt. Bei diesem Versuch wurden 1,6 g di-n-Butylamin hinzugegeben
(Gewichtsverhältnis von Xylenol: di-n-Butylamin 200 : 1).
Jeweils 50 Gewichtsteile der in Beispiel 1 hergestellten Polymeren wurden mit 50 Teilen Gummi modifiziertem
Polystyrol (Foster Grant 834, das etwa B% Poiybutadiengummi enihieii), 3 Tciicri Tfipiienyiphcsptiüt,
0,5 Teilen Tridecylphosphit, 0,15 Teilen Zinksulfid, 0,15 Teilen Zinkoxid gemischt. Die Mischungen wurden bei
315.50C in einem 28 mm Doppel-Schneckenextruder extrudiert und die extrudierten Pellets wurden bei 2600C
zu Standard-Teststücken oder-Stangen unter Verwendung einer 3 oz(85 gJ-Schneckenspritzgußvorrichtungausgeformt.
Eine andere Mischung, hergestellt mit Polyphenylenoxid, welches durch Polymerisation mit einem
Kupfer-Il-Chlorid-Natriumbromid-Dibutylamin-Katalysator, erhalten worden war, wurde in ähnlicher Weise
extrudien und ausgeformt. Eigenschaften der Mischungen sind in Tabelle I angegeben.
Tabelle I
λο Poly^.o-Dimethyl-M-phenylenäther-Ausgangsmaterial
λο Poly^.o-Dimethyl-M-phenylenäther-Ausgangsmaterial
Eigenschaft | »Gemischtes Amin« |
»Gemischtes Amin« |
»Gemischtes Amin« |
CuCI2-NaUr-DHA |
(kein sekundäres Monoamin) |
(0,45 kg DBA/ 45 kg Xylenol) |
(0,225 kg DBA/ 45 kg Xylenol) |
(7,25 kg DBA/ 45 kg Xylenol) |
|
Farbe | braun | leichtes gelb | leichtes gelb | gelbbraun |
Izod-Kerbschlagzähigkeit cm kg/cm |
13,06 | 17,42 | 16,33 | 16,33 |
Gardner-Schlagfestigkeit cmkg |
143,75 | 172,5 | 172,5 | 172,5 |
Zugfestigkeit kg/cnr | 562 | 598 | - | 602 |
Dehnung (%) | 58 | 61 | — | 55 |
Es wurde ein Vergleichsversuch unter Verwendung des folgenden Verfahrens durchgeführt.
Ein Ein-Gallonen-(3,785 D-Edelstahlreaktor, der mit einem Turbinenschaufel-Rührwerk, einer inneren Kühlschlange
und einem Sauerstoffeinlaßrohr, das sich nahe des Bodens des Reaktors befand, ausgestattet war,
wurde mit 1700 ml Toluol, 2,0 g Ν,Ν'-di-tert-ButyläthyIendiamin, 11,7 g n-Butyldimethylamin, 0,63 g Trioclylmethylammoniumchlorid
und 212 g Methanol, das 5,3% Wasser enthielt, beschickt. Die Katalysator-Lösung
wurde hergestellt, indem 9,1 g 48% wäßrige Bromwasserstoffsäure zu einer gerührten Suspension von 0,42 g
Kupfer-I-Oxid in 50 ml Methanol hinzugegeben wurden. Die Katalysator-Lösung wurde zu dem Reaktor hinzugegeben,
ein schneller Strom Sauerstoff wurde eingeleitet und eine Lösung von 610 g 2,6-Xylenol in einem
gleichen Gewicht Toluol wurde über eine Zeitdauer von 30 Minuten hinzugegeben. Die Temperatur wurde auf
400C ansteigen gelassen und dann auf dieser Temperatur gehalten. Nach 70 Minuten wurdedie Sauerstoffzufuhr
abgeschaltet und es wurden 22 g einer 38 % wäßrigen Lösung des Trinatriumsalzes von Äthylendiamintetraessigsäure
hinzugegeben. Das Polymer wurde durch die Zugabe von Methanol ausgefällt, filtriert, mit
Methanol gewaschen und getrocknet. Die Grundviskosität des Polymeren, gemessen in Chloroformlösung bei
300C, betrug 0,53 dl/g.
Die Beispiele 2 bis 6 wurden nach den oben beschriebenen Verfahren mit der Ausnahme durchgeführt, daß
6,1 g sekundäres Amin vor Beginn der Reaktion zu der Mischung hinzugegeben wurden. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 2 zusammengestellt.
27 38 | 889 | Reaktionszeil | Grundviskosität | |
Tabelle 2 | (Minuten) | (dl/g) | ||
Sekundäres Amin | 70 | 0,53 | ||
120 | 0,33 | |||
Vergleich | kein | 90 | 0,51 | |
2 | Diäthylamin | 65 | 0,55 | |
3 | di-n-Propylamin | 65 | 0,72 | |
4 | di-n-Butylamin | 70 | 0.46 | |
5 | di-Isobutylamin | |||
6 | di-n-Hexylamin |
55Og des Polyphenylenätherharzes, 450 g Gummi modifiziertes hochschlagfestes Polystyrol (Foster
Grunt 834, das etwa 8% Polybutadiengummi enthielt), 10 g Tridecylphosphit, 40 g Triphenylphosphat, 50 g
Titandioxid, 1,5 g Zinksulfid und 1,5 g Zinkoxid wurden miteinandergemischt und bei 287,8°C in einem 28 mm
Doppel-Schneckenextruder extrudiert. Die extrudierten Pellets wurden dann in einer 3 oz (85 g)-Schneckenspritzgußmuschine
zu Standard-Teststücken ausgeformt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
I Tabelle 3 | Vergleich | Sekundäres Amin | Dehnung | Zugreiß- | Zugfestig | Izod-Kerb- | Gardncr- | Zeit bis zur |
2 | festigkeit | keit | Schlagf. | Schlagl". | Versprödung | |||
I | 3 | (%) | (kg/cm2) | (kg/cm2) | (cm kg/cm) | (cm kg) | (Tage bei | |
4 | kein | 35 | 651 | 574 | 19,5 | 92 | 10-14 | |
5 | Diäthyiamin | 33 | 602 | 532 | 8,7 i | 69 | iO-14 | |
6 | Dipropylamin | 82 | 679 | 602 | 27,22 | 402 | 49-52 | |
di-n-Butylamin | 65 | 672 | 588 | 26,13 | 316,25 | 49-52 | ||
di-Isobutylamirr | 47 | 728 | 686 | 26,13 | 316,25 | 49-52 | ||
di-n-Hexylamin | 41 | 644 | 560 | 19,6 | 161 | 14-17 | ||
Beispiele? bis 8
In einer Vergleichspolymerisation wurde ein Zehn-Gallonen-(3 7,85 1)-Edelstahlreaktor mit 15,141(4,0 Gallonen)
Toluol, 3130 ml Methanol, das 5,4% Wasser enthielt, 148,7 g Butyldimethylatnin, 17,94 g Ν,Ν'-di-tert-Butyläthylendiamin
und 5,5 g Trioctylmethylammoniumchlorid beschickt. 3,73 g Kupfer-I-Oxid wurde
10 Minuten in 86 g 48% wäßriger Bromwasserstoffsäure gerührt und die Lösung wurde zu dem Reaktor hinzugegeben.
Die Mischung wurde gerührt, Sauerstoff wurde in der Nähe des Bodens des Reaktors eingeleitet, und
eine Lösung von 5,53 kg 2,6-Xylenol in einem gleichen Gewicht Toluol wurde über eine Zeitdauer von
30 Minuten hinzugegeben. Die Temperatur wurde auf 400C gehalten und nach 80 Minuten wurde der Reaktor
mit Stickstoff gereinigt, es wurden 60,8 g30% wäßrige Lösung von dem Dinatriumsalz von Nitril-tri-essigsäure
hinzugegeben, worauf Zugabe von 2000 ml Wasser folgte. Das Rühren wurde 10 Minuten fortgesetzt, und die
Mischung wurde in einer Flüssigkeits-Flüssigkeits-Zentrifuge getrennt Das Polymer wurde von der Toluol-Phase
durch Zugabe von Methanoi ausgefällt, filtriert, gewaschen und getrocknet. Es wurden zwei weitere Reaktionen
gemäß der Erfindung mit der Ausnahme durchgeführt, daß 55 g di-n-Butylamin in einem Falle und 55 g
di-iso-Butylamin in dem anderen Falle hinzugegeben wurden. Die Polymere wurden extrudiert und in einem
55 :45-Verhältnis von Poly(2,6-dimethyl-l,4-phenylenäther) und Gummi modifiziertem Polystyrol nach dem
Verfahren und der Formulierung extrudiert und ausgeformt, wie sie in Beispiel I beschrieben sind. Die Eigenschanen
sind in Tabelle 4 zusammengestellt
(%) | (kg/cm2) | (kg/cm2) | (cm kg/ cm) |
(cm kg) | (Tage bei 115°C) |
22,3 |
71 | 588 | 574 | 10,34 | 201,25 | 14-17 | 15,5 |
70 | 616 | 574 | 18,51 | 460 | 39-42 | 16,1 |
67 | 616 | 546 | 23,41 | 373,75 | 35-39 | |
Sekundäres Amin PPO Dehnung ZugreiB- Zug- Izod- Gardner- Ver- Gelb-Grundfestigkeit
festigkeit Schlagt Schlagt sprödung heitsviskosität (T. Y.) index
(dl/g)
7 Dibutylamin 0,47
8 di-Isobutylamin 0,47
Ein mit Rührwerk versehener Etn-Liter-Reaktor wurde mit 410 ml Toluol, 60 g Methanol, 0,455 g di-tcrt-Butyläthylendiamin,
0,14 g Trioctylmethylammoniumchlorid und 10 ml einer Katalysator-Lösung beschickt,
die durch Lösen von 1,75 g Kupfer-I-Oxid in 40 g 48% wäßriger Brcnrcasssrstcffssura und Verdünnen auf
200 ml mit Methanol hergestellt worden war. Geringe Mengen verschiedener anderer Amine wurden ebenfalls
zu diesem Zeitpunkt hinzugegeben. Es wurde Sauerstoff in den Reaktor eingeleitet, und eine Lösung von 140 g
2,6-Xylenol in 140 g Toluol wurde über eine Zeitdauer von 35 Minuten hinzugegeben. Am Ende der gewünschten
Reaktionszeit wurde eine kleine Probe abgezogen, mit ein paar Tropfen einer 38 % wäßrigen Lösung des Trinatriumsalzes
von Athylendiamintetraessigsäure geschüttelt, und das Polymer wurde mit Methanol ausgefällt,
getrocknet, und die Grundviskosität wurde in Chloroform bei 300C gemessen.
Zugegebenes Amin | Be | Reaktionszeit | Grundviskosität | |
(min) | (dl/g) | |||
9 | n-Octylamin (1,15 g) | 120 | 0,22 | |
10 | n-Hexylamin (1,1 g) | 70 | 0,14 | |
11 | Dicyclohexylamin (2,0 g) | 80 | 0,13 | |
12 | di-n-Butylamin (1,4 g) | 70 | 0,45 | |
13 | di-Isobutylamin (1,4 g) | 70 | 0,65 | |
14 | di-n-Hexylamin (1,95 g) | 80 | 0,43 | |
isp i e 1 16 |
Das Verfahren aus den Beispielen 7 bis 8 wurde mit der Ausnahme nachgearbeitet, daß die Reaktionstemperatur
auf 51,67°C erhöht wurde und 90 g einer 38 % wäßrigen Lösung des Trinatriumsalzes von Athylendiamintetraessigsäure
verwendet wurden, um den Katalysator zu extrahieren. Extrudieren und Ausformen mit
Gummi modifiziertem Polystyrol wurde durchgeführt, wie es in den Beispielen 7 bis 8 beschrieben ist. Die
Eigenschaften von Mischungen, die von dem Polymer hergestellt wurden, bei dem kein sekundäres Amin hinzugegeben
worden war und mit einem Teil Dibutylamin fur j ede 100 Teile 2,6-Xylenol sind unten zusammen mit
denjenigen einer Vergleichsprobe angegeben, die mit einem Kupfer-Il-Halogenid-Dibutylamin-Kalalysator hergestellt
worden war (ein Kilo DBA für 7 Kilo Xylenol).
Amin
65 Vergleich kein
16 DBA (0,45 kg/45 kg)
Dehnung | Izod | Gardner | /eil bis /ur Vcrsprödung |
(cm kg/cm) | (cm kg) | (Tugc bei | |
41 | 14,15 | 201,25 | 14-17 |
72 | 24,49 | 431,25 | 38-42 |
61 | 23,41 | 316,25 | 42-45 |
Obgleich in den obigen Beispielen verschiedene Modifikationen der Erfindung angegeben worden sind, sind
weitere Abänderungen im Rahmen der obigen technischen Lehre möglich. Es wird daher bemerkt, daß Abänderungen in den speziellen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden können, die
völlig innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen, wie er durch die beigefügten Ansprüche angegeben ist
weitere Abänderungen im Rahmen der obigen technischen Lehre möglich. Es wird daher bemerkt, daß Abänderungen in den speziellen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden können, die
völlig innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen, wie er durch die beigefügten Ansprüche angegeben ist
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung eines Polyphenylenätherharzes durch oxydative Kupplung einer 2,6-disubstituierten
phenolischen Verbindung in Amesecbeit eines sauerstoffhaltigen Gases und eines Katalysators,
aus einer Kupferverbindung, einem Diamin der Formel:
R1HN—R2—NHR1
wobei jedes R' unabhängig Isopropyl, ein tertiäres Alkyl mit4 bis X Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkyl-Gruppe,
die keinen Wasserstoff an dem alpha-Kohlenstoffatom besitzt, ist, und R2 Alkylen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
oder Cycloalkylen mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen ist;
einem tertiären Amin und einer bromhaltigen Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus Bromwasserstoff,
Alkalimetallbromiden, Erdalkalimetallbromiden, 4-BromphenoIen und Mischungen derselben, ausgewählt
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung weiterhin in Anwesenheit eines sekundären
Monoamins der folgenden Formel
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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