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WO2003002527A1 - Stabilisierte peroxidicarbonatzubereitung - Google Patents

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WO2003002527A1
WO2003002527A1 PCT/EP2002/007072 EP0207072W WO03002527A1 WO 2003002527 A1 WO2003002527 A1 WO 2003002527A1 EP 0207072 W EP0207072 W EP 0207072W WO 03002527 A1 WO03002527 A1 WO 03002527A1
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WO
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peroxydicarbonate
alkyl
preparation
composition according
radical
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PCT/EP2002/007072
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Eberhard HÄGEL
Martin Kunz
Werner Zeiss
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United Initiators GmbH and Co KG
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United Initiators GmbH and Co KG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C407/00—Preparation of peroxy compounds
    • C07C407/003—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C407/006—Stabilisation; Use of additives

Definitions

  • the invention relates to a stabilized peroxydicarbonate preparation and its use in the polymerization or copolymerization of ethylenically unsaturated compounds.
  • Peroxydicarbonates have the general formula RO-CO-O-O-CO-OR, in which R represents organic radicals, generally alkyl, alkylene and aryl radicals. They are particularly suitable for initiating polymerization reactions, since they decompose into radicals by thermolysis even at relatively low temperatures. These peroxydicarbonates are preferably used for the polymerization of vinyl halides, in particular vinyl chloride, and can be used in an aqueous medium, for example as an emulsion, in solution or in suspension polymerization. However, their low disintegration temperature, which is advantageous for use in the context of polymerizations, causes problems in storage, shipping and handling.
  • compositions of the peroxide and the stabilizer compound have been proposed for this purpose, but in practice temperatures of a maximum of -20 ° C. have to be maintained.
  • Phenolic antioxidants (US Pat. No. 4,552,682), hydroperoxides (US Pat. No. 5,155, 192), unsaturated nitriles or 1,3 alkenines (US Pat. No. 5,541,151) are used as stabilizer compounds in such compositions. ? -Dicarbonyl compounds (US 5,714,626), phosphoromolybdic acids (US 5,719,304) or oximes (US 5,892,090) are used.
  • these stabilized compositions which were developed over a period of more than 15 years, still leave something to be desired, particularly as regards stabilization without diluents and desensitizers and the low temperatures to be observed for storage stability.
  • the known stabilizer additives are sometimes toxic or have a negative effect on the color stability of the polymer produced with them.
  • the invention is therefore based on the object of providing a stabilized peroxydicarbonate preparation which can be stored even at temperatures higher than -20 ° C., even if the peroxide is not in dissolved form but as a pure product.
  • a stabilized peroxydicarbonate preparation which is characterized in that it essentially consists of a peroxydicarbonate and at least one alpha-unsaturated ketone of the general formula (I)
  • R 4 H, OH or OR 5 and R 5 is alkyl or aryl or R., form a cycloalkenyl or oxa-cycloalkenyl radical with R 3 .
  • the a-unsaturated etones contained as stabilizers in the preparation according to the invention surprisingly make it possible to raise the peroxydicarbonate preparations with SADT temperatures (soap accelerating decomposition temperature) to temperatures above 0 ° C. and even increase the SADT temperatures for the composition reach that can be at + 10 ° C or higher.
  • SADT temperatures sin accelerating decomposition temperature
  • the alkyl or / and alkenyl groups preferably have 1 to 6 or 2 to 6 C atoms.
  • a particularly preferred compound of the general formula I contains, as R., a propenyl radical, as R 2 and R 3 each a hydrogen atom and as R 4 an OH group or an O-alkyl radical. Sorbic acid and its methyl and ethyl esters are even more preferred.
  • the compound of the general formula I contains a phenyl radical as R and a hydrogen atom as R 2 and R 3 .
  • a phenyl radical as R
  • a hydrogen atom as R 2 and R 3 .
  • cinnamic acid and its ethyl and methyl esters are particularly preferred.
  • the compound of the general formula I contains an oxa-cycloalkenyl-5 ring which is formed by R T and R 3 together with the double bond.
  • furan-2-carboxylic acid and its methyl and ethyl esters are particularly preferred.
  • the peroxydicarbonates used in the composition according to the invention are the compounds in which R is in each case an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic group with up to 18
  • the aliphatic Groups can consist of straight-chain or branched alkyl or alkenyl radicals from cycloalkyl radicals or aromatic groups.
  • suitable groups for R are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, t-butyl, isobutyl, hexyl, octyl, neopentyl, 2-ethylhexyl, capryl, lauryl, myristyl, cetyl, stearyl , Allyl, methallyl, crotyl, cyclohexyl, t-butylcyclohexyl, t-amylcyclohexylbenzyl, phenylethyl, phenylbutyl and the corresponding known radicals substituted with halogen atoms and / or nitro groups.
  • Preferred peroxydicarbonates are selected from the group consisting of diethyl peroxydicarbonate, di-n-butyl peroxydicarbonate, diisobutyl peroxydicarbonate, di-sec-butyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, di-n-propyl peroxydicarbonate and diisopro nyl peroxydate carbonate.
  • Ethylhexyl peroxydicarbonate in the composition according to the invention is particularly preferred.
  • composition according to the invention are known and can be obtained by the methods described.
  • the preparations according to the invention are preferably free from substantial amounts of solvent and can be prepared by simply mixing the constituents. Therefore, liquid peroxydicarbonates are preferred in which the compound of general formula I can be dissolved directly. However, it is also possible to use dilute peroxydicarbonates, which are then mixed with solutions of the compound of the general formula I to prepare the stabilized composition.
  • Suitable solvents are the solvents commonly used for peroxydicarbonates, such as phthalic acid esters and hydrocarbons. However, solvents are generally less desirable for use as polymerization initiators and are therefore not preferred.
  • the preparations according to the invention have, in particular, significantly increased SADT values and therefore significantly reduce the problems associated with the storage and transport of these peroxides. The following examples illustrate this. The SADT values were determined in accordance with the Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, United National Nationales, 2nd Edition 1995, Part II, pp. 286-287.
  • Examples 1 to 6 1) 1% by weight of ethyl sorbic acid is dissolved in technically pure ethylhexyl peroxydicarbonate (content, 99.2%) and this solution is subjected to the SADT test at + 5 ° C. The solution remains stable for 1 5 days, i.e. the SADT is> 5 ° C.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine stabilisierte Peroxydicarbonatzubereitung und deren Verwendung im Rahmen der Polymerisation oder Copolymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen.

Description

Stabilisierte Peroxidicarbonatzubereitung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine stabilisierte Peroxydicarbonatzubereitung und deren Verwendung im Rahmen der Polymerisation oder Copolymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen.
Peroxydicarbonate weisen die allgemeine Formel RO-CO-O-O-CO-OR auf, worin R organische Reste darstellen, im Allgemeinen Alkyl-, Alkylen- und Arylreste. Sie eignen sich besonders zur Initiierung von Polymerisationsreaktionen, da sie durch Thermolyse bereits bei relativ niedrigen Temperaturen in Radikale zerfallen. Bevorzugt werden diese Peroxydicarbonate zur Polymersation von Vinylhalogeniden, insbesondere von Vinylchlorid verwendet und können in wässrigem Medium, beispielsweise als Emulsion, in Lösung oder bei der Suspensionspolymerisation eingesetzt werden. Ihre für die Verwendung im Rahmen von Polymerisationen vorteilhafte niedrige Zerfallstemperatur bereitet jedoch Probleme bei der Lagerung, beim Versand und bei der Handhabung.
Es ist bekannt stabilisierende Substanzen zuzusetzen, welche die Lagerfähigkeit und Handhabbarkeit verbessern. In der Praxis wurden hierzu Zusammensetzungen aus dem Peroxid und der Stabilisatorverbindung vorgeschlagen, bei welchen in der Praxis jedoch Temperaturen von maximal -20 °C eingehalten werden mussten.
In derartigen Zusammensetzungen werden als Stabilisatorverbindungen phenolische Antioxidantien (US 4,552,682), Hydroperoxide (US 5,155, 192), ungesättigte Nitrile oder 1 ,3 Alkenine (US 5,541 , 151 ), ?-Dicarbonylverbindungen (US 5,714,626), Phosphormolybdänsäuren (US 5,719,304) oder Oxime (US 5,892,090) eingesetzt. Diese, über einen Zeitraum von mehr als 15 Jahren entwickelten, stabilisierten Zusammensetzungen lassen jedoch immer noch zu wünschen übrig, insbesondere was die Stabilisierung ohne Verdünnungs- und Phlegmatisierungsmittel und die für die Lagerfähigkeit einzuhaltenden niedrigen Temperaturen anbetrifft. Hinzu kommt, dass die bekannten Stabilisatorzusätze zum Teil toxisch sind oder die Farbstabilität des damit hergestellten Polymerisats negativ beeinflussen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine stabilisierte Peroxydicarbonatzubereitung zur Verfügung zu stellen, welche Lagerfähigkeit auch bei höheren Temperaturen als -20 °C erzielt und zwar auch dann, wenn das Peroxid nicht in gelöster Form sondern als reines Produkt vorliegt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine stabilisierte Peroxydicarbonatzubereitung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie im Wesentlichen aus einem Peroxydicarbonat und mindestens einem Alpha- ungesättigten Keton der allgemeinen Formel (I) besteht
Figure imgf000003_0001
in der H, Alkyl, Alkenyl oder Aryl, R2 H, Alkyl oder Aryl, R3 H oder Alkyl,
R4 H, OH oder OR5 und R5 Alkyl oder Aryl bedeuten oder R., mit R3 einen Cycloalkenyl- oder Oxa-Cycloalkenylrest bilden.
Die in der erfindungsgemäßen Zubereitung als Stabilisatoren enthaltenen a- ungesättigten etone ermöglichen es überraschenderweise, die Peroxydicarbonatzubereitungen mit SADT-Temperaturen (seif accelerating decomposition temperature) nach der Definition der Vereinten Nationen auf Temperaturen über 0 °C anzuheben und sogar SADT-Temperaturen für die Zusammensetzung zu erreichen, die bei + 10 °C oder höher liegen können.
Die Alkyl- oder/und Alkenylgruppen weisen vorzugsweise 1 bis 6 bzw. 2 bis 6 C-Atome auf. Eine besonders bevorzugte Verbindung der allgemeinen Formel I enthält als R., einen Propenylrest, als R2 und R3 je ein Wasserstoffatom und als R4 eine OH-Gruppe oder einen O-Alkylrest. Noch mehr bevorzugt wird hierunter die Sorbinsäure und deren Methyl- und Ethylester.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Verbindung von der allgemeinen Formel I als R einen Phenylrest und als R2 und R3 je ein Wasserstoffatom. Besonders bevorzugt werden unter diesen Verbindungen die Zimtsäure und deren Ethyl- und Methylester.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Zusammensetzung enthält die Verbindung der allgemeinen Formel I einen Oxa-Cycloalkenyl-5-Ring, der durch RT und R3 zusammen mit der Doppelbindung gebildet wird. Innerhalb dieser Ausführungsform der Erfindung werden besonders bevorzugt die Furan-2-Carbonsäure und deren Methyl- und Ethylester.
Als Peroxydicarbonate können in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung die Verbindungen verwendet werden, in denen R jeweils eine aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Gruppe mit bis zu 18
C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 8 C-Atomen darstellt. Die aliphatischen Gruppen können aus geradkettigen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylresten aus Cycloalkylresten oder aromatischen Gruppen bestehen. Beispiele für geeignete Gruppen für R sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, t-Butyl, Isobutyl, Hexyl, Octyl, Neopentyl, 2- Ethylhexyl, Capryl, Lauryl, Myristyl, Cetyl, Stearyl, Allyl, Methallyl, Crotyl, Cyclohexyl, t-Butylcyclohexyl, t-Amylcyclohexylbenzyl, Phenylethyl, Phenylbutyl sowie die entsprechenden bekannten mit Halogenatomen oder/und Nitrogruppen substituierten Reste.
Bevorzugte Peroxydicarbonate werden ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Diethylperoxydicarbont, Di-n-butylperoxydicarbonat, Diisobutylperoxydicarbonate, Di-sec-butylperoxydicarbonat, Di-2- ethylhexylperoxydicarbonat, Di-n-propylperoxydicarbonat und Diisopro pylperoxydicarbo nat. Beso nders bevo rzugt wird Ethylhexylperoxydicarbonat in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind bekannt und lassen sich nach beschriebenen Methoden erhalten.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen sind vorzugsweise frei von wesentlichen Mengen Lösungsmittel und lassen sich durch einfaches Mischen der Bestandteile herstellen. Daher werden flüssige Peroxydicarbonate bevorzugt in denen die Verbindung der allgemeinen Formel I direkt gelöst werden kann. Es ist jedoch auch möglich, verdünnte Peroxydicarbonate zu verwenden, die dann zur Herstellung der stabilisierten Zusammensetzung mit Lösungen der Verbindung der allgemeinen Formel I gemischt werden. Als Lösungsmittel kommen dabei die üblicherweise für Peroxydicarbonate verwendeten Lösungsmittel wie Phthalsäureester und Kohlenwasserstoffe in Betracht. Für die Verwendung als Polymerisationsinitiatoren sind jedoch Lösungsmittel generell weniger erwünscht und daher auch nicht bevorzugt. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen weisen wie oben schon erwähnt insbesondere deutlich erhöhte SADT-Werte auf und verringern daher die mit der Lagerung und dem Transport dieser Peroxide verbundenen Probleme erheblich. Die nachstehenden Beispiele erläutern dies näher. Die Bestimmung der SADT-Werte erfolgte dabei entsprechend den Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, United Nationes, 2. Edition 1995, Part II, S. 286-287.
Beispiele 1 bis 6 1 ) In technisch reinem Ethylhexylperoxydicarbonat (Gehalt, 99,2 %), löst man 1 Gew.-% Sorbinsäureethylester und unterzieht diese Lösung dem SADT-Test bei + 5 °C. Die Lösung bleibt 1 5 Tage stabil, d.h. die SADT beträgt > 5 °C.
2) In technisch reinem Ethylhexylperoxydicarbonat löst man 2 Gew.-% Sorbinsäureethylester und unterzieht diese Lösung dem SADT-Test bei + 10 °C. Nach 1 3 Tagen erfolgt Zersetzung, d.h. die SADT beträgt + 10 °C.
3) In technisch reinem Ethylhexylperoxydicarbonat löst man 1 Gew.-% Furan-2-carbonsäuremethylester und unterzieht diese Lösung dem SADT-Test bei + 5 °C. Nach 1 5 Tagen ist die Lösung stabil, d.h. die SADT beträgt > 5 °C.
4) In technisch reinem Ethylhexylperoxydicarbonat löst man 2 Gew.-% Furan-2-carbonsäuremethylester und unterzieht diese Lösung dem SADT-Test bei + 10 °C. Die Lösung bleibt stabil, d.h. die SADT beträgt > 10 °C.
5) In technisch reinem Ethylhexylperoxydicarbonat löst man 1 ,5 Gew.- % Zimtsäureethylester und unterzieht diese Lösung dem SADT-Test bei + 5 °C. Die Lösung bleibt stabil. Beim SADT-Test bei + 10 °C erfolgt nach 6 Tagen Zersetzung, d.h. die SADT beträgt + 10 °C.
6) (Vergleich)
Technisch reines Ethylhexylperoxydicarbonat (99,2 %) wurde dem SADT-Test unterzogen. Bei 0 °C erfolgt Zersetzung, d.h. die SADT beträgt 0 °C, die Lager- und Transporttemperatur muss -20 °C betragen.

Claims

Ansprüche
Stabilisierte Peroxydicarbonat Zubereitung dadurch gekennzeichnet, dass sie im Wesentlichen aus einem Peroxydicarbonat und mindestens einem Alpha-ungesättigten Keton der allgemeinen Formel (I) besteht
Figure imgf000008_0001
in der
R-i H, Alkyl, Alkenyl oder Aryl,
R2 H, Alkyl oder Aryl,
R3 H oder Alkyl,
R4 H, OH oder OR5 und R5 Alkyl oder Aryl bedeuten oder R, mit R3 einen Cycloalkenyl- oder
Oxa-Cycloalkenylrest bilden.
2. Zubereitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Alkyl- oder/und Alkenylgruppen bis zu 6 C- Atome aufweisen.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
R, ein Propenylrest, R2 und R3 je ein Wasserstoffatom und R4 eine OH-Gruppe oder ein O-Alkylrest sind.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
R ein Phenylrest, R2 und R3 je ein Wasserstoff atom darstellen.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
RT und R3 zusammen einen Oxa-Cycloalkenyl-5-Ring bilden.
6. Zubereitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Peroxydicarbonat ausgewählt wird aus der Gruppe Diethylperoxydicarbo nat, Di-n-buty [peroxydicarbonat, Diisobutylperoxydicarbonat, Di-sec-butylperoxydicarbonat, Di-2- ethylhexylperoxydicarbonat, Di-n-propylperoxydicarbonat und Diisopropylperoxydicarbonat.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Di-2-ethylhexylperoxydicarbonat enthält.
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