DE838065C - Verfahren zur Herstellung makromolekularer Verbindungen aus alpha-substituierten cycloaliphatischen Verbindungen und anderen polymerisierbaren Verbindungen, z. B. Dienen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung makromolekularer Verbindungen aus alpha-substituierten cycloaliphatischen Verbindungen und anderen polymerisierbaren Verbindungen, z. B. DienenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Klasse von Kopolymeren und auf Verfahren zur Herstellung
derselben.
Die Polymerisation von Cyclohexen ist bekannt; es war aber bisher nicht möglich, Polymere von
höherem Polymerisationsgrad als das Tetramer zu erhalten.
Gemäß vorliegender Erfindung ist festgestellt worden, daß alpha-substituierte cycloaliphatische
ίο Verbindungen mit einer olefinischen Bindung im Kern, in welchen ein an eines der ungesättigten
Kohlenstoffatome des Kerns gebundenes Wasserstoffatom substituiert ist durch eine polare Gruppe,
mit anderen polymerisierbaren Verbindungen, z. B.
mit Dienen, zu hochmolekularen Kopolymeren polymerisiert
werden können. Die Ausdrücke Kopolymer, kopolymerisieren und Kopolymerisation umfassen
in vorliegender Beschreibung auch Interpolymer, interpolymerisieren bzw. Interpolymerisation.
ao
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung neuer Polymere und Kopolymere mit wertvollen Eigenschaften.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von Kopolymeren aus Butadien und
Cyclohexen, in welchen ein an eines der ungesättig- »5
ten Kohlenstoffatome gebundenes Wasserstoffatom durch polare Gruppen ersetzt ist. Diese Kopolymere
haben kautsc'hukartige Natur, sind aber den be-
kannten synthetischen Kautschuken hinsichtlich ihrer höhen Elastizität bzw. reversiblen Dehnung
und des Nervs überlegen.
Die polaren Gruppen, deren Substitution am alpha-Kohlenstoffatom des Kerns der cycloaliphatischen
Verbindungen mit einer olefinischen Bindung die Kopolymerisation dieser Verbindungen
mit Dienen zu hochmolekularen Produkten ermöglicht, können von ganz verschiedener Natur sein,
ίο Beispiele geeigneter polarer Gruppen sind die Halogene
und halogenierte Alkylgruppen. sowie ferner auch Hydroxyl-, Amino-, Alkylamino-, Alkoxy-,
Alkoxyalkyl-, Alkylcarbonyl- und Epoxyalkylgruppen. Sehr geeignete polare Gruppen sind auch
O O
Estergruppen, wie |
— C — 0 —Roder —O—C-R,
in welchen R eine Alkylgruppe mit vorzugsweise
ao nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen darstellt. Wenn
R Methyl ist, so ergibt die alpha-Substitution der letzterwähnten polaren Gruppen in Cyclohexen den
Methylester der i-Cyclohexencarbonsäure bzw. das Azetat von Cyclohexen-i-ol. Eine bevorzugte polare
Gruppe, die in alpha-Stellung im Kern der cycloaliphatischen
Verbindungen mit einer olefinischen Bin-■ dung substituiert werden kann, ist CN.
Der Kern der alpha-substituierten cycloaliphatischen Verbindung kann jede Zahl von Kohlen-Stoffatomen
aufweisen, vorzugsweise nicht weniger als 4 und nicht mehr als 10 Kohlenstoffatome. Am
günstigsten sind 6 oder 7 Kohlenstoffatome im Kern. An die Kohlenstoffatome des Kerns, mit
Ausnahme des alpha-Kohlenstoffatoms, können aliphatische
Seitenketten und bzw. oder andere Substituenten gebunden sein, obwohl die Anwesenheit
solcher Substituenten bei den bevorzugten Ausführungsformen nicht erwünscht ist.
Die Anwesenheit von mehr als einer ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung in der alphasubstituierten
cycloaliphatischen Verbindung ist im allgemeinen unerwünscht, wenn Polymere und Kopolymere von überlegener Qualität erstrebt
werden.
Unter den Dienen, welche mit den alpha-substituierten cycloaliphatischen Verbindungen kopolymerisiert
werden sollen, können sowohl lineare als auch cyclische Diene, konjugierte und nicht-konjugierte
Diene sowie substituierte und nicht-substituierte Diene genannt werden. Lineares Butadien
wird bevorzugt verwendet.
Die Kopolymere können aus den verschiedenen Monomeren in allen Verhältnissen zusammengesetzt
sein. Bei den Kopolymeren aus Butadien und alphasubstituiertem Cyclohexen liegt das günstigste Gewichtsverhältnis,
in welchem die polymeren Ketten aus den monomeren Einheiten zusammengesetzt sind, zwischen 70 :3ο und 95 15.
Die Kopolymerisation der alpha-substituierten cycloaliphatischen Verbindung mit einer olefinischen
Bindung im Kern kann unter geeigneten Temperatur- und Druckbedingungen herbeigeführt
werden durch die Anwesenheit entweder von radikalbildenden Katalysatoren oder von polaren
oder ionenbildenden Katalysatoren. Die für die Durchführung der Polymerisation geeigneten Temperatur-
und Druckbedingungen hängen von der Natur des Katalysators und außerdem auch von der
Natur der verarbeiteten Monomere ab. Diese Temperatur- und Druckbedingungen werden weiterhin
in vorliegender Beschreibung und den Ansprüchen kurz unter der Bezeichnung Polymerisationsbedingungen
zusammengefaßt. Unter den radikalbildenden Katalysatoren können die sauerstoffliefernden
Verbindungen, wie Peroxyde und Persulfate, genannt werden. Aus der Reihe der polaren anionenbildenden
Katalysatoren können die von der Art der Friedel-Crafts-Katalysatoren (SnCl4, AlCl3,
BF3 u, dgl.) erwähnt werden. Besonders bevorzugte
Katalysatoren sind solche vom an ionischen Typ, wie Alkylmagnesiumhalogeniide, z. B. Butylmagnesiümbromid,
und Alkalimetalle, wie Natrium, die in trockenem, flüssigem Ammoniak gelöst sind.
Zur näheren Erläuterung der Herstellung von Kopolymeren gemäß der Erfindung werden nachstehend
Beispiele gegeben, durch welche aber die Erfindung nicht beschränkt werden soll. Die angegebenen
Teile sind Gewichtsteile.
Es wird eine Emulsion hergestellt aus 10 Teilen eines Gemisches von Butadien und Cyclohexeni-ol-Azetat,
18 Teilen Wasser, 1 Teil Cetylsulfat, 0,05 Teilen Benzoylperoxyd, 0,12 Teilen Na2P2O7
und 0,04 Teilen Mohrschem Salz. Die Emulsion wird in ein Glasrohr gebracht. Die Luft wird durch
Evakuieren entfernt, worauf das Rohr verschlossen wird. Die Polymerisation wird durchgeführt, indem
das Rohr in einem Thermostaten 50 Stunden auf einer Temperatur von 45° gehalten wird. Während
der Polymerisation wird die Emulsion bewegt durch Drehen des Glasrohres.
Dieser Versuch wurde mehrmals durchgeführt, wobei jedesmal verschiedene Verhältnisse zwischen
den Monomeren im Gemisch angewandt wurden. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle
zusammengefaßt. M ist das durchschnittliche Molgewicht des Kopolymers (osmometrisch bestimmt).
| Verhältnis Butadien : Cyclo | In Monomer- | JVl | Aussehen des |
| hexen- i-01-azetat | Einheiten im | Kopolymers | |
| In Molekülen | Kopolymer | ||
| des Ausgangs | 95 : 5 | 25 000 | |
| gemisches | 93 : 7 | 60000 | kautschukähnlich |
| 80 : 20 | 92 : 8 | — | kautschukähnlich |
| 68 : 32 | 88 : 12 | 40000 | Gel |
| 63 : 37 | sehr vifkoser | ||
| 39 : 6l | 40 : 60 | — | fettiger Stoff |
| Pulver | |||
| 8 : 92 |
Es wurde eine Emulsion hergestellt aus 10 Teilen, eines Gemisches von Butadien und Cyan-i-Cyclo- 1*5
hexen, 18 Teilen Wasser, 1 Teil Cetylsulfat,
o,o5 Teilen Benzoylperoxyd, ο,i2 Teilen Na2P2O7
und 0,04 Teilen Mohrschem Salz. Nach Entfernung der Luft, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde die
Emulsion polymerisiert, indem sie 50 Stunden auf einer Temperatur von 45° gehalten wurde. Dieser
Versuch wurde mehrmals durchgeführt, wobei jeweils ein verschiedenes Verhältnis zwischen den
Monomeren im Gemisch angewandt wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
M ist das osometrisch bestimmte durchschnittliche Molgewicht des Kopolymers.
| Verhältnis Butadien zu Cyan-i-cyclohexen | In Monomereinheiten des Kopolymers |
40
40 |
M |
| In Molekülen des Ausgangsgemisches |
94 : 6 Qi ·' Q |
000 000 |
|
| 66 : 34 3(j : 61 |
A 1 Ige me i nes | ||
Die Natur der Erzeugnisse hängt mindestens in einem gewissen Ausmaß von den Bedingungen ab,
unter welchen die Polymerisation durchgeführt wird, und kann auch durch die Anwesenheit anderer
Stoffe während der Polymerisation beeinflußt werden.
Wenn die Polymerisation mit Hilfe sauerstoffliefernder Katalysatoren, wie Peroxyde und Persulfate,
durchgeführt wird, werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn die Perverbindung in Kombination
mit einem Reduktionsmittel angewandt wird. Solche Kombinationen sind bekannt als
Redoxsysteme. Aktive Katalysatoren, welche mit oder ohne Reduktionsmittel verwendet werden
können, sind z. B. Tertiärbutylhydroperoxyd, Ditert iärbu ty I peroxy d, 2, 2-ibis-(Tertiärbutylperoxy)'-Butan,
Tertiärbuty!perl>enzoat, Tetrahydronaphrhalinperoxyd,
Cumolperoxyd, Cyclohexenperoxyd und Äthylbenzolperoxyd. Geeignete Konzentrationen
der Perverbindung liegen in der Regel zwischen 0,1 und 2 Gewichtsprozent des Monomers. Geeignete
Konzentrationen des Reduktionsmittels liegen etwa in der gleichen Größenordnung.
Wenn man Perverbindungen als Katalysatoren verwendet, wird die Polymerisation vorzugsweise
in wäßriger Emulsion durchgeführt. Geeignete Emulgatoren zum Emulgieren der Monomere sind
Alkalisalze sulfonierter Fettsäuren, Alkalisalze von Monoestern aliphatischer Alkohole mit Schwefelsäure,
wie Xatriumlaurylsulfat und Natriumcetylsulfat, und Mersolate (ti. s. Produkte, welche erhalten
werden durch Behandlung gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen
mit Schwefeldioxyd und Chlor und darauffolgendes Verseifen des Reaktionsgemisches
mit Alkali). Andere geeignete Emulgatoren sind anionaktive Verbindungen, wie die Sapamine. Geeignete
Konzentrationen der Emulgatoren liegen in der Regel zwischen 0,2 und 2 Gewichtsprozent, berechnet
auf das Gewicht des herzustellenden Polymers.
Die zu polymerisierende Emulsion kann auch Schutzkolloide enthalten. Geeignete Schutzkolloide
sind Gelatine, Leim, Kasein, Stärke, Dextrin, Methylcellulose, Polyvinylalkohol usw. Geeignete
Konzentrationen der Schutzkolloide liegen in der Regel zwischen 2 und 5%, berechnet auf das Gewicht
des herzustellenden Polymers.
Die Polymerisation mit sauerstoffliefernden Katalysatoren wird vorzugsweise durchgeführt in Abwesenheit
molekularen Sauerstoffs. Bei den oben beschriebenen Beispielen wurde der molekulare
Sauerstoff der Luft zu Beginn aus dem Reaktionsgemisch durch Evakuieren des Reaktionsgefäßes
entfernt.
Wenn die Kopolymerisation durchgeführt wird mit Hilfe einer Lösung eines Alkalimetalls in
trockenem, flüssigem Ammoniak, hängt das Molekulargewicht des Erzeugnisses von der Temperatur
und von der Konzentration des Alkalimetalls ab. Geeignete Temperaturen liegen im Gebiet von —75
bis —500; sie können in gewissen Fällen auch höher oder tiefer sein.
Geeignete Konzentrationen des Natriums in der trockenen ammoniakalischen Lösung liegen zwischen
0,1 und ι g auf 100 ecm Lösung.
Wenn die Kopolymerisation mit Hilfe von Grignardverbindungen durchgeführt wird, werden
die Monomere zweckmäßig einer vorher hergestellten Lösung des Alkyl- oder Aryl-Magnesium,-Halogenids
in Äther zugesetzt. Die Menge des Monomers ist vorzugsweise mindestens stöchiometrisoh
äquivalent der Menge der Grignardverbindung; sie kann aber ein Mehrfaches derselben be- '
tragen. Geeignete Temperaturen liegen im Gebiet von —80 bis + io°.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung makromolekularer Verbindungen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine oder mehrere alpha-substituierte cycloaliphatische Verbindungen mit einer olefinischen
Bindung im Kern, in welcher bzw. in welchen ein an eines der ungesättigten Kohlenstoffatome
des Kerns gebundenes Wasserstoffatoni durch polare Gruppen ersetzt ist, mit einer oder
mehreren anderen polymerisierbaren Verbindungen, z. B. mit Dienen, kopolymerisiert wird
bzw. werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die polaren Gruppen Stickstoff oder Sauerstoff enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als cycloaliphatische Verbindungen
alphasubstituierte Cyclohexene verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Butadien kopolymerisiert iao
wird mit Cyclohexen-i-ol-azetat. '
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Butadien kopolymerisiert
wird mit Cyan-i-cyclohexen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 'bis 5, dadurch lag
gekennzeichnet, daß die Monomere den Poly-
merisationsbedingungen in solchem Verhältnis unterworfen werden, daß das entstehende Kopolymer
zu 70 bis 95 Gewicihtsprozent aus Dieneinheiten gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in wäßriger Emulsion unter
Anwendung sauerstoffliefernder Katalysatoren gearbeitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung durchgeführt
wird in einer Lösung eines AlTtalimetalls in trockenem, flüssigem Ammoniak.
5137 4.52
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR838065X | 1949-01-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=9298880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEC444A Expired DE838065C (de) | 1949-01-21 | 1950-01-21 | Verfahren zur Herstellung makromolekularer Verbindungen aus alpha-substituierten cycloaliphatischen Verbindungen und anderen polymerisierbaren Verbindungen, z. B. Dienen |
Country Status (3)
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| DE (1) | DE838065C (de) |
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Also Published As
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| BE493397A (de) | |
| FR979340A (fr) | 1951-04-25 |
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