NL8400006A

NL8400006A - Werkwijze voor de condensatie van imide en alkohol.

Info

Publication number: NL8400006A
Application number: NL8400006A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-01-03
Publication date: 1985-08-01
Also published as: US4644051A; DE3471311D1; KR850004968A; EP0147792A3; JPS60158223A; KR880000829B1; EP0147792B1; EP0147792A2

Description

* MH/WP/ag STAMICARBON B.V., LICENSING SUBSIDIARY OF DSM Uitvinder: Albert, A. van Geenen te Brunssum -1- PN 3529

WERKWIJZE VOOR DE CONDENSATIE VAN IMIDE EN ALKOHOL

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de katalytische condensatie van imiden en alkoholen tot esteracyllactam en esteramideacyllactam verbindingen.

In het Amerikaanse octrooischrift 3.922.254 is de imide-5 alkohol condensatie van een acyl-bislactam met een polyol beschreven.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.862.262 beschrijft de toepassing van dergelijke verbindingen voor de bereiding van nylon blok copolymeren.

De ter inzage gelegde Europese octrooiaanvragen nr. 67693 en 10 67694 beschrijven specifieke lactam verbindingen op basis van diverse soorten hydroxyl verbindingen, terwijl de Europese octrooiaanvragen 67694 en 67695 tevens de toepassing van dergelijke lactamverbindingen voor de bereiding van nylon blokcopolymeren beschrijven.

De niet voor-gepubliceerde Nederlandse octrooiaanvragen nr.

15 8302929 en 8303831 beschrijven de bereiding van N- gesubstitueerde carbamoyllactam verbindingen, terwijl de niet-voorgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage nr. 8302928 de toepassing van een dergelijke verbinding beschrijft voor het bereiden van nylonblok-copolymeren.

20 Het Britse octrooischrift 1067153 beschrijft de toepassing van het reaktieprodukt van een polypropyleenglycol met 2,4-tolueen-diisocyanaat als activator voor de polymerisatie van lactam.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.366.608 beschrijft de reak-tie van een N, N' diacyl-bis caprolactam, zoals N,N' sebacoyl-bis- 25 caprolactam, een polyol en een basische katalysator. Daarbij verkrijgt men een nylon blokcopolymeer,

De ter inzage gelegde Duitse octrooiaanvrage no. 2026672 beschrijft de toepassing van polyol bevattende polyamiden voor het --- - - : -_-im 8400006 „.· ^ . \' -2- vervaardigen van gemetalliseerde voorwerpen. De polyol bevattende polyamiden worden verkregen door anionische polymerisatie van lactam in aanwezigheid van een polyol, een basische lactam-katalysator en een aktivator, zoals een diisocyanaat· 5 In het Amerikaanse octrooischrift 3.704.280 is een werkwijze voor de anionische katalytische polymerisatie van lactam, in aanwezigheid van een polyether beschreven waarbij als aktivator een iso-cyanaat verbinding toegepast wordt.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een een-10 voudige werkwijze voor de condensatie van imide en alkohol.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat men een polyol en een acyllactamverbinding in vloeibare toestand laat reageren in aanwezigheid van een halide, carboxylaat of acetylaceto-naat van beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, borium, 15 aluminium, zink of cadmium.

Bij voorkeur voert men de reaktie uit in gesmolten lactam, meer in het bijzonder in gesmolten caprolactam.

Verrassenderwijs is uit onderzoekingen van aanvraagster gebleken, dat de reactie tussen een polyol en een acyllactam in aan-20 wezigheid van één van de genoemde verbindingen, bij lage temperatuur, snel verloopt. Bovendien treedt geen polymerisatie van lactam op.

Onder de term 'acyllactam* verstaat men een verbinding van de volgende formule: L - Y - Ra - (Y« - L)b 25 waarin -(L) een niet geopende lactamring, meer in het bijzonder caprolactam, 0 S 0

- Y en Y' ieder een acylgroep, meer in het bijzonder C , C , S

0 0 30 of P

- R' al dan niet cyclische alkyl, aralkyl, alkylaryl of een arylgroep, - a een integer H en b een integer > 1 voorstelt.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kunnen de verbindingen 840000¾ -3- .1 met de volgende formule gevormd worden: A - [0 - (- L -)yi - Y - Ra - Y' - L]xl waarin: - A een polyolrest afkomstig van een polyol met de formule A-(0H)Xi 5 waarin - xi een geheel getal > 2 - yi een geheel getal > 0 - (-L-) een geopend lactamblok - en (L), Y, R en a als boven aangegeven voorstelt.

10 Afhankelijk van de reaktle condities kan voor iedere acyl-lactam groep die aan het polyol gebonden is een andere waarde voor yi gelden. Dit is ervan afhankelijk of bij de reaktie de lactam-groep afgesplitst wordt of opensplitst. Bij afsplitsing is yi gelijk aan 0. Bij opensplitsing zal deze gelijk zijn aan 1· Het kan echter in 15 bepaalde gevallen voordelen hebben dat een, verhoudingsgewijs klein, polyamlde-blok gevormd wordt tussen het polyol en het acyllactam.

De toe te passen polyolen kiest men bij voorkeur uit de groep polyetherpolyolen, polyesterpolyolen en polybutadieenpolyolen, hoewel andere polyolen ook toepasbaar zijn. Voorbeelden van geschikte 20 polyolen zijn de diolen, triolen en tetra-olen van polyethyleen-oxide en polypropyleen oxide, polyethersegmenten bevattende polyesters, polylacton en dergelijke. Het is echter ook goed mogelijk een polyol toe te passen dat verkregen is door ethoxylering en/of propoxylering van bijvoorbeeld ethyleendiamine, glucose, fructose, saccharose en 25 dergelijke.

De hierboven beschreven polyolen zijn in hoofdzaak polymere polyolen. Het (gewlchts) gemiddeld molecuul gewicht van deze polyolen is bij voorkeur minimaal 2000, meer in het bijzonder tussen 2500 en 5000- Het is ook zeer goed mogelijk laagmoleculaire polyolen toe te 30 passen. Het is ook mogelijk uit te gaan van mengsels van twee of meer polyolen.

De temperatuur waarbij de reaktle uitgevoerd wordt is niet _____ -- -aal 8400006 * . . \' -4- erg kritisch. Met voordeel kiest men deze tussen 80 en 150°C, aangezien de reaktie dan zonder problemen in gesmolten caprolactam uitgevoerd kan worden.

Voorbeelden van geschikte acyllactam verbindingen zijn: 5 tereftalyolbiscaprolactam, adipoylbiscaprolactam, oxalylbiscaprolactam, en isoftaloylbiscaprolactam.

Als katalysator kan men diverse metaalzouten toepassen. Bij voorkeur gebruikt men een chloride, bromide acetaat, of acetylaceto-naat.

10 Voorbeelden van geschikte katalysatoren zijn: magnesiumchloride, calciumfloride, magnesiumbromide, zinkacetaat, cadmiumacetaat, bariumchloride, bariumbromide, berylliumchloride strontiumbromide, aluminiumacetaat, aluminiumbromide en magnesium-acetylacetonaat. Meer in het bijzonder gebruikt men magnesiumchloride, 15 zinkchloride, aluminiumacetylacetonaat of zinkacetylacetonaat.

Mengsels van twee of meer verbindingen kunnen ook gebruikt worden.

Zoals reeds aangegeven is, past men als reaktie milieu bij voorkeur gesmolten lactam toe, meer in het bijzonder caprolactam. Het is echter ook mogelijk de reaktie uit te voeren in een ander oplosmid-20 del dat inert is ten opzichte van de acylverbinding, zoals een lacton. Daarnaast kan men ook een mengsel van lactam met een inert oplosmiddel of een mengsel van verschillende lactamen toepassen.

De onderlinge verhouding van de reactieproducten is afhankelijk van hun functionaliteit en van de gewenste eigenschappen van het 25 eindprodukt. In het algemeen zal men per equivalent hydroxylgroepen in het toe te passen polyol ten minste één equivalent diacyllactamver-binding toepassen, zodat in principe elke hydroxylgroep kan reageren met iin diacyllactam molecuul. In het geval dat men ten opzichte van de hoeveelheid hydroxylgroepen een ondermaat diacyllactam toepast, 30 bijvoorbeeld 3 diacyllactam moleculen per 4 hydroxylgroepen, verkrijgt men een koppeling van enkele polyol-moleculen,zodat men een hoger moleculair polyblok krijgt.

De uitvinding is van belang voor de bereiding van verbindingen die gebruikt kunnen worden bij de bereiding van nylon blok-35 copolymeren, meer in het bijzonder bij RIM-nylon systemen (Reaction- 8400006 % * ".............

* -5-

Injection-Moulding) aangezien bij toepassing van de volgens de onderhavige uitvinding verkregen verbindingen in een RIM-nylon systeem een zeer snelle lactam polymerisatie optreedt, en heeft derhalve ook betrekking op de bereiding van nylonblokcopolymeren en voorwerpen ver-5 vaardigd daaruit.

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van enkele voorbeelden.

Voorbeeld I

5,0 g tereftaloylbiscaprolactam, 19,1 g polypropyleenglycol 10 (een diol met MM 2000, PPG 2000) en 16 g caprolactam werden op 150°C gebracht. Hieraan werd onder roeren 0,1 g magnesiumchloride toegevoegd. Onmiddellijk na het toevoegen van de katalysator werd een vlscositeitstoename van het reactiemengsel waargenomen. Elk half uur werd uit het reaktiemengsel een monster genomen en geanalyseerd op de 15 aanwezigheid van ongreageerd polypropeenglycol en tereftaloylbiscaprolactam. Na 6,5 uur reageren was de polypropyleenglycolconversie 100 Z en de tereftaloylbiscaprolactam conversie 90 Z. Bij verder reageren bleef dit niveau constant.

Voorbeeld II en III

20 Analoog aan voorbeeld I werd met de daar aangegeven hoeveelheden tereftaloylbiscaprolactam en PPG 2000 bij 150°C m.b.v. verschillende katalysatoren de imide alkohol condensatie uitgevoerd.

Als verdeelmiddel diende caprolactam (16 g).

In de tabel zijn achtereenvolgens opgegeven de toegepaste 25 katalysator, de hoeveelheid daarvan en de tereftaloylbiscaprolactam conversie. In alle gevallen was de polypropylglycol voor 100 Z geconverteerd .

Katalysator hoeveelheid tereftaloylbiscapro- _g_lactam conversie (Z) 30 I MgCl2 0,1 90 II aluminiumacetylacetonaat 0,34 95 III zinkacetylacetonaat 0,28 95 8400006 __

Claims

1. Werkwijze voor het bereiden van een esteracyllactam- en/of ester-’ amide acyllactam verbinding, door de katalytische condensatie van imide en alkanol, met het kenmerk, dat men een polyol en een acyllactamverbinding in vloeibare toestand laat reageren in aan-5 wezigheid van een halide, carboxylaat of acetylacetonat van beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, borium, aluminium, zink of cadmium.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men als car-boxylant een acetaat toepast·

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een acyllactam verbinding kiest uit de groep tereftaloylbiscaprolac-tam, adipoylbiscaprolactam, isoftaloylbisaprolactam en oxalylbis-caprolactam.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een polyol 15 toepast uit de groep van polyetherpolyolen, polyesterpolyolen en polybutadieenpolyol.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat men een diol, een triol of een tetrol toepast.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat men 20 de reaktie uitvoert in gesmolten lactam.

7. Werkwijze volgens éën der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat men als lactam, caprolactam toepast.

8. Werkwijze voor het bereiden van een nylonblokcopolymeer, door een of meer polyamide vormende verbindingen in aanwezigheid van een 25 verbinding verkregen onder toepassing van een der conclusies 1-7 te polymeriseren.

9. Voorwerp geheel of gedeeltelijk vervaardigd uit een nylonblokcopolymeer verkregen onder toepassing van conclusie 8. 8400006