DE862959C - Verfahren zur Herstellung von Polymerisationsprodukten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polymerisationsprodukten

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DE862959C
DE862959C DER2022D DER0002022D DE862959C DE 862959 C DE862959 C DE 862959C DE R2022 D DER2022 D DE R2022D DE R0002022 D DER0002022 D DE R0002022D DE 862959 C DE862959 C DE 862959C
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DE
Germany
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acid
compounds
polymerization
dimethyldihydromuconic
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DER2022D
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English (en)
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Gerhard Dr Phil Abel
Karl T Dr-Ing Kautter
Ernst Dr Phil Trommsdorff
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Roehm GmbH Darmstadt
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Roehm and Haas GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F22/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Polymerisationsprodukten Es wurde gefunden, daß Dihydromuconsäure und ihre Derivate einschließlich der Nitrile sowie a- und a, a'-substituierte Homologen dieser Verbindungen und deren Derivate in technisch vielseitig verwendbare Polymerisate übergeführt werden können. Die Polymerisation dieser Verbindungen kann durch Einwirkung von Wärme in Gegenwart oder Abwesenheit von beschleunigend wirkenden Stoffen erfolgen. Als Beschleuniger können besonders peroxydartige Verbindungen, wie Peroxyde organischer, aliphatischer und aromatischer Säuren, besonders Benzoylperoxyd und dessen Substitutionsprodukte, wie z. B. o-, m-oder p-Chlorbenzoylperoxyd, Toluylperoxyd, aber auch Alkylperoxyde, weiter Verbindungen, wie Aluminiumchlorid, Zinkchlorid, Zinntetrachlorid oder Borfluorid, die für die Friedel-Craftssche Synthese Verwendung finden, ferner Säuren, z. B. Schwefelsäure, Phosphorsäure, angewendet werden. Die Polymerisation kann bei gewöhnlichem, vermindertem oder bei erhöhtem Druck erfolgen. In vielen Fällen ist es möglich, in Gegenwart von Lösungsmittel oder Nichtlösungsmittel, wie Wasser, z. B. auch nach dem Perl-und Emulsionspolymerisationsverfahren zu arbeiten. Je nach den Bedingungen entstehen niedermolekulare oder höhermolekulare Polymerisate, die als Weichmacher, Harze, Lackrohstoffe oder als Zwischenprodukte für die Herstellung komplizierterer organischer Verbindungen usw. vielseitiger Verwendung fähig sind.
  • Als Derivate der Dihydromuconsäure sind vor allem die Ester, Nitrile und Amide zu nennen, auch gemischte und saure Derivate sind brauchbar. Unter den Homologen sind in erster Linie die a-Methylverbindungen, insbesondere die a, a'-Dimethyldihydromuconsäure, zu nennen.
  • Dihydromuconsäure, ihre Derivate und Homologen sind auch mit anderen ungesättigten Verbindungen, mischpolymerisierbar, z. B. mit Styrol-, Acryl- und Methacrylverbindungen, Vinylacetat und Vinylchlorid. Die Mischpolymerisierbarkeit ist nicht bei allen genannten Verbindungen gleichmäßig vorhanden. Sie muß jeweils durch Versuch festgestellt werden. Häufig wird der Polymerisationsverlauf anderer polymerisierbarer. Verbindungen in charakteristischer und technisch wertvoller Weise beeinflußt. Vor. allem wird die oft zu heftig verlaufende Polymerisationsreaktion von Acryl- und Methacrylverbindungen gebremst und der explosionsartige Verlauf in einen geregelten übergeführt. Auch das Molekulargewicht der entstehenden Polymerisate wird in charakteristischer Weise beeinflußt. Im allgemeinen wird es herabgesetzt, so daß diese Stoffe auch als Polymerisationsregler gute Dienste leisten.
  • Je nach den Bedingungen und den verwendeten Ausgangsstoffen erhält man Produkte von sehr verschiedenen Eigenschaften. Dimethyldihydromuconsäure polymerisiert mit Benzoylperoxyd in der Wärme leicht zu einer glasklaren, harten Masse, die in heißem Wasser löslich ist und deren Alkali- und Ammonsalze auch in kaltem Wasser leicht löslich sind. Die Lösungen zeigen erhöhte Viskosität. Sie liefern beim Eintrocknen glasklare, harte Filme, mit Weichmachern geschmeidige feste Filme.
  • Der Dimethylester der Säure läßt sich mit Benzoylperoxyd beispielsweise bei iio° zu einem bei gewöhnlicher Temperatur kolophoniumähnlichen, klar durchsichtigen Harz polymerisieren, das bei Temperaturen über ioo° bis zur beginnenden Zähflüssigkeit erweicht, in vielen organischen Lösungsmitteln löslich ist, in Wasser, Benzin, Mineralöl und ähnlichen Stoffen aber unlöslich ist:' Die Ester der höheren Alkohole, z. B. des Butylalkohols, können beispielsweise in salbenartige Massen, die in Benzin löslich sind und ihre Konsistenz auch bei Temperaturen unter - 2o° beibehalten, übergeführt werden. Das Dinitril liefert ein hartes, bei + ioo° mit dem Nagel eindrückbares, bräunlich verfärbtes Polymerisat.
  • Man kann die Polymerisation auch so leiten, daß mehr oder weniger niedrigmolekulare Produkte entstehen, beispielsweise durch Anwendung höherer Temperaturen und durch Wahl geeigneter Katalysatoren. Die obengenannten Katalysatoren Zinkchlorid, Zinntetrachlorid, Borfluorid, Schwefelsäure, Phosphorsäure usw. liefern Umsetzungsprodukte mit besonders niedrigem Polymerisationsgrad. Man kann so ölartige bis zähflüssige Substanzen erhalten, in denen sich noch Doppelbindungen nachweisen lassen, die durch Hydrierung abgesättigt werden können. Man kann auch so arbeiten, daß man zunächst bei hoher Temperatur und gegebenenfalls in Gegenwart der genannten Katalysatoren, die niedrigmolekulare Produkte erzeugen, arbeitet und das entstehende niedrigmolekulare Produkt dann bei niedrigeren Temperaturen z. B. mit Benzoylperoxyd weiterpolymerisiert. Diese Arbeitsweise ist möglich, weil die zuerst entstandenen niedrigmolekularen Polymerisate selbst noch polymerisationsfähig sind.
  • Weitere neue Möglichkeiten ergeben sich durch die Mischpolymerisation mit anderen ungesättigten Verbindungen. Auch hier lassen sich hoch- und niedrigmolekulare Mischpolymerisate erzeugen. Es ist sehr überraschend, daß Mischpolymerisation eintritt, da ja offenbar der Reaktionsmechanismus der Polymerisation solcher ungesättigter organischer Verbindungen, wie der Acrylverbindungen und des Styrols, ein anderer ist. Auch bei den Mischpolymerisaten kann man je nach den Reaktionsbedingungen auf solche hohen, mittleren oder niedrigen Polymerisationsgrades hinarbeiten. Die Mischpolymerisate zeigen neue und unerwartete Eigenschaften, beispielsweise liefernAcrylester in Mischpolymerisation mit Dimethyldihydromuconsäuxedimethylester Polymerisate, die härter und zäher sind als die Polymerisate der reinen Acrylsäureester. Mit Methacrylsäuremethylester dagegen erhält man Mischpolymerisate, die gegenüber dem reinen Polymethylmethacrylat weicher und dehnbarer sind und einen niedrigeren Erweichungspunkt besitzen.
  • Acrylsäurenitril, das für sich allein polymerisiert nur pulverartige Massen liefert, gibt glasartige,. harte und klare Mischpolymerisate mit Dimethyldihydromuconsäuredimethylester.
  • Manche Mischungen leicht polymerisierbarer Monomerer, die. keine echten Mischpolymerisate ergeben, können in Gegenwart der Dihydromuconsäureverbindungen zur Bildung echter 'ivEschpolymerisate veranlaßt werden.
  • Die beschriebenen Polymerisate und Mischpolymerisate zeigen technisch wertvolle Eigenschaften und sind vielseitiger Verwendung fähig. Sie können als Kunststoffe zur Herstellung von Werkstoffen und glasartigen Produkten dienen und sind für die Herstellung von Filmen, Lacken, - künstlichen. Fasern in der Textil- und Lederindustrie sowie in der Elektrotechnik verwendbar. Besonders die beschriebenen niedrigmolekularen ölartigen Produkte sind, gegebenenfalls nach Hydrierung der in ihnen noch vorhandenen Doppelbindungen, wertvolle Weichmacher, die eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit vielen Natur- und Kunstharzen aufweisen und die wegen ihrer hervorragenden Stabilität und schweren Flüchtigkeit auf vielen Gebieten anwendbar sind.
  • Viele Produkte zeichnen sich durch besondere Geschmeidigkeit, Haftfestigkeit auf Unterlagen, Verträglichkeit mit anderen Harzen, Klarheit und Witterungsbeständigkeit aus. Polymerisatdispersionen, die die genannten Mischpolymerisate enthalten, zeichnen sich häufig durch besonders gute Stabilität aus.
  • Mit dem Ausdruck Polymerisation soll nicht irgendein bestimmter Reaktionsmechanismus festgelegt sein; es ist möglich, daß die als Polymerisation bezeichneten Vorgänge auch als Kondensationen bzw. als kondensierende Polymerisationen zu bezeichnen sind.
  • Beispiele i. a, ß-Dihydromuconsäuremonomethylester (F.6o°) wird mit 10/, Dibenzoylperoxyd verschmolzen und bei ioo° polymerisiert. Es entsteht ein leicht gelbliches, klares, .hartes, benzinunlösliches Harz. Dabei nimmt n211 von 1,509 für das monomere Material bis auf 1,537 für das Polymerisat zu.
  • 2. a, a'-Dimethyldihydromuconsäuredimethylester wird unter Zusatz von i,o °/o Dibenzoylperoxyd bei ioo bis iio' der Polymerisation unterworfen. Man erhält ein leicht gelbliches Harz, das bereits bei 36' erweicht und bei 85' zähflüssig ist. Es ist löslich in Benzol, in Estern, Ketonen und Chlorkohlenwasserstoffen, unlöslich in Aliphaten. n D = 1,473 für das Polymerisat.
  • 3. a, ä - Dimethyldihydromuconsäuredibutylester wird wie in Beispiel i polymerisiert. Es entsteht ein bei gewöhnlicher Temperatur zähflüssiges Produkt, das auch bei - 2o' noch weich ist. Es ist in den meisten organischen Lösungsmitteln löslich und mit vielen Harzen verträglich.
  • q. a, a'-Dimethyldihydromuconsäure (F. 88 bis 8g') wird mit i,o °/o Dibenzoylperoxyd verschmolzen und bei ioo' polymerisiert. Man erhält ein klares, hartes Harz, das in heißem Wasser, Methanol und Äthanol löslich ist und mit wäßrigen Alkalien Alkalisalzlösungen von erhöhter Viskosität ergibt, die zu glasklaren Filmen auftrocknen.
  • 5. Eine Mischung aus 7o Gewichtsteilen Methacrylsäuremethylester und 3o Gewichtsteilen a, ä -Dimethyldihydromuconsäuredimethylester wird unter Zusatz von o,2 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxyd polymerisiert. Man erhältoein vollständig klares, in der Hitze noch weiches, bei gewöhnlicher Temperatur festes und sehr zähes Produkt, das zähe, feste Filme liefert.
  • 6. Eine Mischung aus 6o Teilen Methacrylsäuremethylester und q.o Teilen a, a =Dimethyldihydromuconsäuredimethylester, die o,8 Teile Dibenzoylperoxyd enthält, wird in Zoo Teilen Wasser, dem o,1 Teile polyacrylsaures Natrium zugesetzt sind, durch Rühren fein verteilt. Unter Rühren wird q. Stunden auf 76 bis 8o' erwärmt. Man erhält ein feinkörniges, perlförmiges Polymerisat, das klare Lösungen liefert. Die 25°/oige Toluollösung hat eine Ausflußzeit aus dem DIN-Einheitsbecher von 27 Sekunden. Das Polymerisat ist für die Herstellung von Lacken ausgezeichnet geeignet. Es ist mit vielen anderen Lackrohstoffen verträglich.
  • 7. Eine Mischung aus 7o Gewichtsteilen Methacrylsäurebutylester und 3o Gewichtsteilen a, a =Dimethyldihydromuconsäuredimethylester . wird mit o,2 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxyd polymerisiert. Man erhält ein klares, weiches Polymerisat, das sich besonders als Rohstoff zur Herstellung von Lacken eignet, ferner für Kunstleder oder als Zwischenschicht für Sicherheitsglas.
  • B. Eine Mischung aus 5o Gewichtsteilen Acrylsäuremethylester und 5o Gewichtsteilen a, a'-Dimethyldihydromuconsäuredimethylester wird mit o,a Gewichtsteilen Dibenzoylperoxyd polymerisiert. Es entsteht ein glasklares, hartes und sehr zähes Harz, das in den üblichen organischen Lösungsmitteln löslich ist.
  • g. Eine Mischung aus 8o Gewichtsteilen Acrylsäurenitril und 2o Gewichtsteilen a, a'-Dimethyldihydromuconsäuredimethylester wird mit o,8 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxyd in wäßriger Phase entsprechend Beispiel 6 bei 7o' polymerisiert. Man erhält feine Perlen, die zur Herstellung von Preßmassen von besonderer Festigkeit und guter Lösungsmittelbeständigkeit geeignet sind.
  • io. Eine Mischung aus 7o Gewichtsteilen Acrylsäurenitril und 3o Gewichtsteilen a, a'-Dimethyldihydromuconsäuredibutylester, mit o,5 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxyd polymerisiert, ergibt ein gelbes, klares, festes, sehr zähes Harz.
  • ii. Man polymerisiert a, a'-Dimethyldihydromuconsäuredinitril unter Zusatz von 0,5 °/o Dibenzoylperoxyd. Es entsteht ein in der Hitze noch mit dem Fingernagel eindrückbares, in der Kälte hartes, etwas bräunlich gefärbtes Polymerisat.
  • 12. 75 Teile Vinylacetat, i50 Teile Methacrylsäuremethylester, 25 Teile Dimethyldihydromuconsäuredimethylester und 2 Teile Benzoylperoxyd werden in einer Aufschlämmung von io Teilen Magnesiumcarbonat in 50o Teilen Wasser fein verteilt. Unter Rühren wird 6 Stunden auf 7o bis 75' erwärmt. Man erhält ein homogenes Mischpolymerisat in Form von feinen Perlen, das sich zu einer klaren Platte verpressen läßt. Es ist nicht möglich, ein homogenes Mischpolymerisat aus Vinylacetat und Methacrylsäuremethylester unter den angegebenen Bedingungen ohne Zusatz des Dimethyldihydromuconsäuredimethylesters zu erhalten.
  • 13. 16o Teile Methacrylsäuremethylester und q.o Teile Dimethyldihydromuconsäuredimethylester werden in einer Lösung von i Teil Türkischrotöl und 0,4 Teilen Kaliumpersulfat in Zoo Teilen Wasser emulgiert. Die Emulsion wird 2 Stunden auf 75° erwärmt. Man erhält in ruhiger Polymerisation eine 50 °/o Trockensubstanz aufweisende, latexähnliche Dispersion des Polymerisats. Es ist nicht möglich, die Polymerisation des Methacrylsäuremethylesters ohne Zusatz von Dimethyldihydromuconsäuredimethylester in einer Konzentration von 50 °/o durchzuführen, da der Reaktionsverlauf zu heftig ist und ein großer Teil des entstehenden Polymerisats nicht in dispergierter Form anfallen würde.
  • 1q.. a, a'-Dimethyldihydromuconsäuredimethylester wird in einem Autoklav 6 Stunden auf 22o° erhitzt. Es entsteht dabei ein gelbliches Öl von noch schwach ungesättigtem Charakter, das bei 0,5 mm zum größten Teil bei 211 bis 2i3° destilliert und n20 D = 1,4671 hat.
  • Das Öl läßt sich leicht katalytisch hydrieren und ist danach als Weichmacher mit besonders guter Verträglichkeit anwendbar.
  • 15. Das nach Beispiel 14 hergestellte unhydrierte Öl wird mit i0/, Dibenzoylperoxyd versetzt und 96 Stunden bei ioo' polymerisiert. Die Viskosität des Materials nimmt zu, und der Brechungsindex steigt von 1,4671 bis auf i,47zo an. Das so erhaltene, nicht mehr destillierbare zähe Öl eignet sich vorzüglich als Weichmacher mit ausgezeichneter Verträglichkeit.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Polymerisationsprodukten,_dadurch gekennzeichnet, daß Dihydromuconsäure und deren a- bzw. a, a'-substituierte Homologen sowie Derivate dieser Verbindungen, z. B. Ester, Nitrile oder Amide, für sich allein oder in Mischung oder zusammen mit anderen polymerisierbaren ungesättigten Verbindungen unter der Einwirkung von Wärme und gegebenenfalls Beschleunigern polymerisiert werden. a. Verfahren nach Anspruch r, gekennzeichnet durch die Verwendung von Peroxyden oder peroxydartigen Verbindungen als Beschleuniger.
DER2022D 1944-09-01 1944-09-01 Verfahren zur Herstellung von Polymerisationsprodukten Expired DE862959C (de)

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