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DIMERISATION D'ALPHA - ALKYLE PARA -
ALKYLE STYRENES.
L'invention se rapporte à la dimérisation d'alpha - alkyle para - alkyle styrènes, ainsi qu'aux produits obtenus de ces substan- ces.
'Un des faits caractéristiques de l'invention est ae produire les dits dimères sous une forme exceptionnellement pure et homogè- ne qui-offre des caractéristiques nouvelles. Ces produits sont pra- tiquement différents de ceux jusqu'ici repliées par des méthodes employant l'acide sulfurique comme catalyseur et il est à supposer que ces méthodes produisent en réalité une substance renfermant une proportion considérable de composés autres que le dit dimère, qui affecte matériellement ses propriétés et introduisent des variations et des incertitudes dans les caractéristiques physiques du produit, Les dimères obtenus de cette manière, quand ils sont séparés des dissol- -vanta et des diluants,
sont supposés renfermer une proportion consi-
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érable '6]éents sous forme solide, et pr suite différent pratique ment des dimères produits en concordance avec la prtsente invention.
Les buts principaux de l'invention se rapportent : à la production de dimères, pratiquement purs, d'alpha - alkyle para - 2l. kyle styrènes; au développement a'un procédé qui permettra a'obtenir un haut rendement des dits àimères; et à la production d'une réaction qui peut être complétée très rapidement, ce manière à accroître matériellement la valeur commerciale et la facilité du procédé.
L'invention concerne un procédé dans lequel des terres
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biatomiques actives, telles que la terre dite "F'loriéJin", lu terre de Fuller (Terre .foulon), et autres terres semblables sont employées co;:ime ct:,7.yseurs. Quand ces terres sont utilisées comme catalyseurs pour des substances àu type indiqué, sans préparution ou réglage spé. cial, elles sont relativement inutilisables, et en particulier les résultats obtenus varient très largement, tandis que les renaements
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sont rolutivenient faibles. Un fait caractéristique de l'invention est la préparation de terres biatomiques par tra,ite.ent à une température relativement élevée.
Ce traitement produit un catalyseur efficace avec lequel une réaction rapide et des rendementa élevés des dimères peuvent être obtenus.
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On a trouvé que la terre dite "Floridin" est particulière- ment effective comme catalyseur. Afin de la préparer à l'état voulu, elle doit être chauffée à une température comprise entre 2000 et 400
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centigrades, et de préftrence entre 2d et 3'<i centigrades, la meil leur température étant 3500 centigrades. La terre "Floridin" sera. convenablement activée en chauffant à la température requise pendant environ deux heures, et même plus longtemps si désiré.
On a trouvé que la température à laquelle cette substance est chauffée est d'importance dans le procédé envisagé car elle offre un effet imprévu sur la. vitesse de réaction et le pourcentage de renderrent du dimère recherché. Ce résultat est apparemment dû à la
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déhydrution de la. terre biettomique, et donc la durée et la tempéra- ture de traitement uoivent être suffisante pour éliminer l'eau qui se
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trouve en combinaison avec cette terre.
La proportion de catalyseur de terre biatomique employé a aussi une importance relativement à l'efficacité du procédé. Une quantité minimum de % doit être utilisée et la quantité maximum ne doit pas dépasser 10 %, la meilleur rangée s'étendant Se 3 à 5 %.
On a trouvé qu'il y a une relation intime entre le pourcentage du catalyseur et la température de début de la réaction, si le maximum doit être -obtenu. Par exemple dans le cas du dimère alpha - méthyle para - méthyle styrène, la point de départ doit être au moins de 60 centigrades, et une température comprise entre 90 et 100 centi.
grades est plus avantageuse quand le catalyseur est utilisé dans une proportion de 2 à 5 %. La limite supérieure de la température de début est le point d'ébulition, et il est préférable de la maintenir au moins légèrement en dessous de ce point, c'est-à-dire suffisamment en dessous pour éditer que la température ne puisse involontairement passer au delà de ce point puisque l'on a trouvé qu'enfin de produire les dimères liquides du type indiqué ici, l'ébulition doit être évitée. La meilleur rangée de température de début pour différents alpha - alkyle para - alkyle styrènes maintiendra une relation vis à vis du point d'ébulition semblable-à celle donnée pour l'alphaméthyle para - méthyle styrène.
Un fait caractéristique de l'invention est la rapidité avec laquelle la réaction à lieu, généralement en quelques minutes.
Cela constitue un contraste marqué avec les procédés tels que ceux utilisant des catalyseurs à acide sulfurique qui exigent fréquemment plusieurs heures pour achever la, polymérisation. De plus le rendement du dimère est, dans la plupart des cas, très élevé, et cette substance est obtenue sous une forme très pure qui peut facilement être séparée des autres éléments restants.
La durée exacte de la réaction peut varier quelque peu avec les différents dérivés styrè- nes du type indiqué et les différentes conditions de réaction, mais les conclusions pour des matières quelconques données et les conditio peuvent facilement être déterminées par la stabilisation de l'index
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de réfraction. Apres que la dimérisation est terminée, la, terre biatomi-
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que est enlevée d'une daniere quelconque, comme par fïltr3.tion ou action centrifuge, et le dimère est sépara par distillation fonc- tionnelle des autres éléments qui'' ordinairement consistaient en de petites quantités de polymères plus élevés et de petits résidus de monomères.
Le procédé convient pour produire des dimères d'alpha -
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alkyle pa,r;, alkyle styrènes qui ne doivent pas àvoir plus de cinq atomes de carbone dans les autres éléments. Par exemple le procédé Deut être utilisé pour obtenir les dimères d'alpha. - méthyle para -
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méthyle styrène, d'alpha. - éthyle para - éthyle styr(ne, a'alpha oropyle para prépaie styrène, d'alpha - butyle p,.,.r., butyle styrène, et d'alpha - amyle par., - amyle styrone.
Le procédé convient aus:.i pour obtenir ces aimères d'alpha - par,., styrènes qui ont des chaîne latérales de carbone de différen1 longueurs, coa:me l'alpha - méthyle para - éthyle styrène, l'alpha - méthyle par-propyle styrène, l'alpha - méthyle par.; - butyle styrène, l'alpha - methyle parc' - amyle styrène, l'alpha - éthyle para - méthyle styrène, l'alpha butyle para méthyle styrène, l'alpha - éthyle para. butyle styrène et d'autres alpha- para styrènes contenant des alph et para élé-
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ments, et renfermât l'étape sxnyle.
Les raclions sont sesbiables, la proportion requise de catalyseur =tant pratiquement la. même, et les tenipémtures les weilieures et maxima criant serr.b1a.blement .lUX vc.ria.tions des points d'ébulition, ainsi que cela. a déjà été noté.
Les exemples suivants comprennent des proc0àés qui c<ractér1sent l'intention.
Exemple n 1 - 5C0 rr.mmss d'alpha - méthyle para - méthyle styrène I!lOnom1'i(11]e cru ayant un index de réfraction ND 20ol.53::7 réagissait avec 2 de terre "Floridin" activée à une teMpérature de réaction initiale de 1000 centigrades, .tteî:a,nt une tempérez tuez maximum de 141 et un index de réfraction maximum TD 20 1.5580 en cinq minutes* ,aua.nd la. réaction était terminée, un dimère pru tique-
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niant, pur d'alpha. - méthyle para - méthyle styrène était séparé par distillation fractionnelle, représentant un rendement d'environ 80%, d'une fraction monomérique d'environ 14% et d'une fraction renfermant des polymères plus élevés totalisant environ 6%.
Exemple n 2- 44.5 grammes d'alpha - méthyle para. - éthyle styrène monomérique cru, ayant un index de réfraction ND 20 1.5130 réagissait avec 4.6% de terre "Floridin" activée à une température initiale de réaction de 180 centigrades, atteignant un index de réfraction relativement stable ND 20 1. 5200 après soixante trois minutes. Quand la réaction était achevée, un dimère pratiquement pur d'alpha - méthyle para-éthyle était séparé par distillation fractionelle, représentant un rendement de 15%, d'une fraction monomérique de 77 % et 'd'une fraction renfernnt des polymères plus élevés totalisant 3%.
Les dimères résultants des alpha - alkyle para - alkyle styrènes sont des liquides pratiquement incolores de faible viscosité, libres d'odeurs désagréables, et ayant des points d'ébulition élevés tout en offrant des points de congélation faibles, les points d'ébulition étant supérieurs à 300 centigrades, tandis que les points de congélation sont de -25 centigrades et en dessous. Leurs densités sont d'environ 1. 0 et leurs index de réfraction sont de l'ordre de 1.55 à 200 centigrades. Leur constante diélectrique à travers la rangée de 100 cycles à 3 mégacycles est d'environ 2.5, tandis que le facteur de puissance pour les mêmes fréquences est inférieur à .0001.
Les dimères mentionnés conviennent comme matières plastiques, particulièrement pour les résines synthétiques du type vinyle, et ont été utilisés avec succès dans les polystyrènes plastiques.
Ils sont avantageusement combinés avec des résines ou autres substances qui sont employées dans les cas où leurs propriétés isolantes sont importantes, en vue des qualités électriques exceptionnelle: des dits dimèrres.
Les dimères sont aussi' employés comme matières d'imprégna-
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tion dans les appareile de capacité, comme dans les huiles pour câbles, et dans d'autres emplois semblables où leurs qualités électriques sont de valeurs exceotionnelles. Ils peuvent être employés comme liquides échangeurs de chaleur, 'et constituent des huiles pour transformateurs très rechercha. Ils peuvent être facilement mélangés avec tous les dissolvants organiques connus, excepté les alcools inférieurs, et constituent des dissolvants importants.
Ces caractéristiques sont distinctives des dimères obtenus par le procédé décrit, et un fait caractéristique de la présente invention est la production de dimères ayant une pureté pratiquement plus grande que cella que l'on a pu obtenir jusqu'à présent, tout en présentant des caractéristiques exceptionnelles inconnues jusqu'à ce jour.
Les détails de réaction qui ont été donnés sont basés sur la pression @tmesphérique, et des changementsapportés dans la pression font varier les conditions de réaction d'une maniera bien connue. Les donnés sont des pourcentages en poids. Il est évident quen utilisant d'une manière générale le nom de dimère on veut désigner les dimères des alpha - alkyle par,3, - alkyle styrènes décrits.
Bien que certaines formes particulières de l'invention ont été envisagées ici, l'invention ne leur est pas limitée, et des modifications peuvent être apportées à ces formes tout an restant conforme aux principes énoncés.