Способ получения полиэфирамидов Советский патент 1981 года по МПК C08G69/44 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭФИРАМИДОБ

Изобретение относится к способу получения полиэфирамидов, которые могут найти применение, например в текстильной промышленности. Известен способ получения полиэф амидов путем взаимодействия лактама многоатомного спирта и дикарбоновой кислоты в присутствии катализатора при нагревании 1 . Цель изобретения - расширени:е ас сортимента полиэфирамидов, обладающих рядом ценных свойств, таких как высокая теплостойкость, повышенная прочность. Поставленная цель достигается тем, что подвергают взаимодействию от 10 до 90 вес,% лактама, от 10 до 90 вес,% многоатомного спирта, от 1 до 50 вес,% полиациллактама или ацилполилактама. Необязательным реагентом процесс является монофункциональный спирт, который может добавляться в любое время до или одновременно с катгшизатором полимеризации лактама. Катализатор полимеризации лактам используемый в предлагаемом с.пособе относится к классу соединений, изве стному в качестве основных катализа торов, пригодных для безводной поли меризации лактгадов. В основном все щелочные или щелочноземельные металлы являются эффективными катализаторами либо в металлической форме, либо в виде гидридов, галогидридов, алкилгалидов, карбонатов и т.п. Пригодным является также ряд органометаллических соединений металлов таких как металлические алкилы, фенилы металлов, амиды металлов и т.п. Эти соединения включают гидрид натрия, гидроокись калия, окись лития, этилмагнийбромид,кальцийфторгидрид,карбонат стронция, гидроокись бария, метилнатрийбутиллитий, калий-фенил, дифенилбарий, натрийамид и магнийдиэтил. Концентрации катализатора могут составляеть от 1 до 15 или 20 мол.% и более от полимеризуемого лактамового мономера. Многоатомный спирт, спирт и полиациллактам или ацилполилактам можно подвергать взаимодействию перед добавлением к полимеризуемой смеси упомянутого лактама. Другой вариант способа заключается в том, что многоатомный спирт, спирт и полиациллактам или ацилполилактам подвергают взаимодействию перед

добавлением к полимеризуемой смеси катализатора.

Температура полимеризации может изменяться в зависимости от температуры плавления лактама или .ниже вплоть до температуры плавления конечного полимера и выше. В зависимости от конкретных ингредиентов это составляет интервал от 70 до и более. Предпочтительными температу.рами полимеризации являются от 90 до 19оС, наиболее предпочтительными от 120 до для капролактамовых трехзвенных полимеров, Еце более предпочтительной, является полимеризация, при которой TeMnepaTvpa увеличивается в период полимеризации от начальной температуры, примерно 70100 -с в начале полимеризации до конечной температуры v ISO-ISO C.

В качестве лактамового мономера используют соединения общей формулы

где У, - алкиленовая группа, имеющая по крайней мере три атома углерода, предпочтительно от 3 до 12 или 14 и наиболее предпочтительно от 5 до 11 атомов углерода.

Предпочтительным мономером является -капррлактам. В дополнеьше к с-капролактаму лактамовые мономеры включают х-пирр6лидинон, пиперидон, ,.алеролактам, капролактам, лауриллактам и т.п. В объем изобретения включены также лактамы, имеющие заме тители, которые не препятствуют полимеризации лактама.

В качестве многоатомных спиртов применяют большое количество соединений от таких простых двухатомных спиртов, как этиленгликоль до таких комплексных полимерных многоатомных спиртов, как поли (-капролактам) диол. Другими многоатомными спиртами являются такие алкиленгликоли, как диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, тетраметиленгликоль, дипропиленгликоль, гексиленгликоль, 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 1,3-гександиол 1,5-пентендиол, бутиленгликоль, 1,4-бутандиол, дициклопентадиенглиКоль, гептаэтиленгликоль и изопропилен-бис-(р-фениленоксипропанол-2), такой отличный от алкиленгликолей двухатомный спирт, как оксиэтилакрилат и оксипропилметакрилат; такие многоатомные спирты, имеющие более двух оксифункций, как глицерол, пентаэрититол, 1,2,6-гексантриол и 1-триметипропан; такие полимерные многоатомны спирты, как полиэтиленгликоли, полипропиленгликоли, полиоксипропилендиолы и триолы, политетраметиленгликли, касторовые масла, полибутадиенгликоли и полиэфиргликоли, а также большое, число соединений, содержащих

иные, чем оксигруппы, заместители, такие как 2,4-дихлорбутиленгликоль. В дополнение ко всем вышеупомянутым оксисоединениям в объем изобретения включены также аналогичные этим соединениям тиосоединения, имеющие взамен кислорода атомы серы. Некоторыми примерами служат оксиэтилтиогликолят, этиленгликоль бис-(тио-гликолят), пентаэритритол тетра-бис-(тиогликолят) и тиодигликоль.

в качестве полиациллактама или ацилполилактама применяют соединения общей формулы

(5;КАА- -«))„

где А - ацильная группа, выбранная предпочтительно из

О о

Ь

о S о

1де у - алкиленовая группа, имеющая по крайней мере около трех атомов углерода; R - углеводородная группа;У - целое число; п - целое число, равное О или 1.

Необязательным реагентом процесса является монофункциональный спирт. Типичными спиртами, применимыми в предлагаемом способе для приготовления по крайней мере частично оканчивающегося эфиром трехзвенного полимера, являются алифатические спирты, например метанол, этанол, 1-пропанол, 2-пропанол, 1-бутанол, 2-этил-гексанол, 1-додеканол, 1-октадеканол, 2-октанол, 1-деканол и т.п,, а также смеси их изомеров. Ненасыщенные спирты, например аллиловый спирт, метиловый спирт, нитроспирты, аминоспирргы, например диметиламиноэтанол и т.п, также рассматриваются как применяемые. Другие пригодные монофункциональные спирты могут быть выбраны из полимерор с одной гидроксильной группой, например конденсатов окиси тридеканолэтилена (полиоксиэтилена), В дополнение к перечисленным спиртам желательными являются спирты с тяжело отрьтаемой гидроксильной группой. Такие ароматические спирты, как фенол и/или крезол являются непригодными для предлагаемого способа, однако если группы ОН непрямо присоединены к ароматической группировке, то такие спирты могут быть использованы.

Содержание спирта может колебаться от 0,1 до 150% мол,экв. имида от избытка ацилполилактама или полиациллактама, основанных на мольных эквивалентах гидроксила многсатомного спирта, .присутствующего в реакционной смеси.

Полимеризованный про.цукт, включающий вышеупомянутые Ko.vmoneHTbi, может иметь ряд различных структур, завис щих от условий процесса и относител ных пропорций, используемых в реакц онной системе ингредиентов. Молекулярный вес трехзвенных пол меров может широко изменяться от ср него молекулярного веса в несколько тысяч до одного миллиона или выше. Предпочтительный интервал среднего молекулярного веса для термопластич ных поперечно не связанных полимеро составляет от 10-20,000 до 100;000 или 200,000. Пример 1. 2,100ге -капро лактама нагревают -под .вакуумом для удаления воды. Нагревание продолжаю до тех пор, пока из реакционного сосуда не удалится 100 г капролакта ма. Затем капролактам охлаждают, по ле чего добавляют 725 мл пиридина и юмесь подвергают до юлнительному ох лаждению до , после чего добавляют 609 г терефталол хлорида со ск ростью, достаточной для поддержания температуры от 80 до 90°С. Затем смесь нагревают при 135-140°С в теч ние 2-х ч. Полученный раствор выливают в 14 л ледяной воды для осажде ния продукта терефталол бис-капрола тама. Осадок отфильтровывают и триж промывают холодной водой и один раз метанолом. После промывки порошок высушивают при . В табл. 1 приведены выраженные в весовых частях количества веществ, используемые для приготовления смес различных капролактам-полипропиленгликольтерефталол бис-капролактамов трехзвенных полимеров. В каждом из опытов полипропиленгликоль, капролактам, сантовитовая пудра к терефталол бис-капролактам смешиван т при . К полученному раствору добавляют броммагнийпирролидинон на мол-ь капролактама. Реакционную смесь выливают в листовую форму, нагретую до 100-с, с толщиной, изменякэщейся между 3 и 13 мм. Форму нагревают до 160°С за 12-мин. После 30 мин форму открывают и извл кают полученный полимеризованный состав. Образцы каждого состава испытывают для определения их механических свойств. Механические свойства образцов представлены в табл. 2. Пример 2. С использованием количеств веществ, перечисленных в табл. 3, получают смесь различных капролактс1мполитетраметиленгликоль-терефталол бис-капролактамовых трехзвенных полимеров. В каждом опыте политетраметиленгликоль, капро лактам, сантовитовый порошок и терефталол бис-капролактам смешивают при 100°С. Как и в примере 1, добавляют броммагнийпирроли)5инон, полученную смесь нагревают до и отливают в форму, предварительно нагретую до . Затем форму нагревают до и выдерживают при этой температуре 30 мин, после чего ее открывают и извлекают образцы. В табл. 4 представлены механические свойства полученных составов. Пpимe p З.-С использованием количества веществ, перечисленных в табл. 5., готовят смеси различных капролактампоперечносвязанных полипропиленгликоль терефталол бис-капролактамовых трехзвенных полимеров согласно методике, принятой в примерах 1 и 2 за исключением того, что температуру и концентрацию катализатора изменяют как показано в табл. 5. Свойства полученных составов приведены в табл. 6. Пример4. С 1(1спользованием перечисленных в табл. 7 веществ готовят два капролактам-полибутадиен диол-изофталол бис-капролактамовых трехзвенных полимера. При температурах раствора и температурах формы,перечисленных в табл.7,согласно методике,принятой в примерах 1 и 2,готовят два трехзвенных полимера. Катализатор (броммагниевый пирролидинон) используют в.концентрации 5 моль/1 моль капролактама. Свойства полученных полимеров приведены в табл. 8. Пример 5. С использованием количеств веществ, температур растворов и форм, перечисленных в табл. готовят восемь капролактам-полиэтиленгликоль-терефталол-бис-капролактамовых трехзвенных полимеров. Свойства составов приведены в табл. 10. Полимеры, полученные предлагаемым способом, могут использоваться в качестве единственного составляющего текстильного волокна, трехзвенные в качестве одного из компонентов составного волокна, что обеспечивает их использование в производстве нешерстяных и хорошо намокаемых изделий. Трехзвенные полимеры могут перерабатываться во вспененные изделия либо в течение, либо после их полимеризации для получения жестких и пластичных пен Благодаря получению непосредственно из мономерных компонен тов полимеры могут использоваться в производстве мебели, ее компонентов и частей автомобилей. Трехзвенные полимеры можно получать в виде пригодных для литья смол, которые могут последовательно отливаться инжекцирнным литьем, выдавливаться, штамповаться и т.д. с получением изделий практически любой формк. Более высокоэластомерные составы могут использоваться в производстве автомобильныхшин и компонентов шин. Кроме того, полимеры можно модифицировать наполнителями, волокйамн, пигментами, красками, стабилизаторами, пластификаторами, эамедли±еля1 ш .Материал Плюр ас ал aOlCi Капролактам Терёфталол бис-Капролактам Сантовитовый порошок

Гликоль в со68

5647 полимере Полипропяленгликоль, мол,вес. Антиокислитель, 4,4-вутилиден

КТ - комнатная температура

воспламенения для изменения свойств, расширивая тем Сс1мым область их применения.

28

18

37

Таблица 2 Содержание, вес. % в полимере i:i: :iiL:i:i:i::irz: ; 328,4281Л163,6186,597,364,231,1 104,0169,0157,0279,0234,0273,Ь312,0 51,549,729,334,018,312,87,3 1,01,0 0,71,00,70,70,7 Таблица 1 2000 бис-{6 третгбутил м-крезол).

СантоБИТОВЫЙ

0,7 0,7 порошок

Содержание гликоля в сополимере, вес.%65,0

Политетраметиленгликоль, мол,вес, л,2000;

хк ъ Тетрафталол бис-капролактам.

HP - образец не разрывался на две части 229,5 196,4 163,3 130,3 Ниакс 61-58 79,0 118,0 157,0 195,0 Капролактам 41,2 35,6 .30,0 24,3 ТБК

Таблица 3

0,7

0,7 ОЛ

0,7

0,7

47

18

37

28

Таблица 4

Таблица 5 98,164,1 31,0 233,0 273,0 112,0 18,7 13,1 7,5

Гликоль в сополимере

Условия полямеризации:Температура растворения, с Начальная температура литья,

- с

Многофункциональный пропиленгликоль, мол.вес. 2000

,Броммагниевый пирролидинон.

Продолжение табл. 5

18 9

28

37

120 120

120 120 120 120

110 110

Таблица 6

Материал

гликоль в сополимере,

вес.%

Условия полимеризации:

Температура раствора,с

Начсшьная температура формы,

Конечная температура формы-,00

Полибутад1(еидиол, мол.вес, 2000/ Изофталол бис-капролактам.

Сантовитовый

Полиэтиленгликоль, мог.вес. 4000;

о vtГ Т

Тетракис (метилея -5 -ди-Трет-бутил-4-оксифенилпропи-онат метан), антиокислитель чБМП-броммагнийпирролидинон.

Продолжение табл. 7

Содержание, г, в полимере

Таблиц

Таблица 9

10

Т а

лица