CS238536B1 - A method for accelerating anionic polymerization of 2-pyrrolidone - Google Patents
A method for accelerating anionic polymerization of 2-pyrrolidone Download PDFInfo
- Publication number
- CS238536B1 CS238536B1 CS841285A CS128584A CS238536B1 CS 238536 B1 CS238536 B1 CS 238536B1 CS 841285 A CS841285 A CS 841285A CS 128584 A CS128584 A CS 128584A CS 238536 B1 CS238536 B1 CS 238536B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- polymerization
- pyrrolidone
- monomer
- polymer
- hours
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polyamides (AREA)
Abstract
Vynález spočívá v tom, že se polymerační násada tvořená monomerem a iniciačním systémem, popřípadě její část tvořená monomerem a l-kaprolaktim-6-kaprolaktamem temperuje v teplotním intervalu 70 °C až 250 °C s výhodou 100 až 150 °C 5 minut až 5 hodin s výhodou 0,5 až 5 hodin a potom se neohá polymerovat při teplotě 15 až 70 °C.The invention consists in that the polymerization batch consisting of a monomer and an initiation system, or its part consisting of a monomer and l-caprolactim-6-caprolactam, is tempered in the temperature range of 70 °C to 250 °C, preferably 100 to 150 °C, for 5 minutes to 5 hours, preferably 0.5 to 5 hours, and then allowed to polymerize at a temperature of 15 to 70 °C.
Description
Vynález se týká způsobu urychlení aniontové polymerace 2-pyrrolidonu /PD/ iniciované alkalickou či amoniovou solí PD a^urychlené l-/l-azacyklohept-l-en-2-yl/-l-aza-2-oxocykloheptanen£ýí^kaproÍaktim-6-kaprolaktamem /N-iminolaktam/ v blokovém uspořádání, případně v přítomnosti inertních kapalin nerozpouštějících monomer ani polymer.The invention relates to a method for accelerating the anionic polymerization of 2-pyrrolidone (PD) initiated by an alkaline or ammonium salt of PD and accelerated by 1-(1-azacyclohept-1-en-2-yl)-1-aza-2-oxocycloheptanene-6-caprolactam (N-iminolactam) in a block configuration, optionally in the presence of inert liquids that do not dissolve the monomer or polymer.
Polymerace PD iniciovaná alkalickými či amoniovými solemi /i v optimálních koncentracích/ probíhá nízkou rychlostí a i když poskytuje termicky stabilní poly-/2-pyrrolidon/ /PPD/, je vzhledem k extrémním polymeračním dobám ekonomicky nevyužitelné. Tato tzv. neaktivovaná polymerace se vyznačuje lineárním vzrůstem konverze s polymerační dobou do vysokých stupňů přeměny kolem 60 %. Polymerace je heterogenní, vznikající polymer není rozpustný v monomeru a separuje se z reakční směsi.PD polymerization initiated by alkali or ammonium salts /even at optimal concentrations/ proceeds at a low rate and, although it provides thermally stable poly-(2-pyrrolidone) /PPD/, is economically unusable due to the extreme polymerization times. This so-called unactivated polymerization is characterized by a linear increase in conversion with polymerization time to high degrees of conversion of around 60%. The polymerization is heterogeneous, the resulting polymer is not soluble in the monomer and separates from the reaction mixture.
Urychlení neaktivované polymerace lze dosáhnout několika způsoby. Řádového zvýšení rychlosti se dosáhne použitím aktivátorů, tj. takových látek, které mají N-acylamidovou strukturu - B CO - N v IAcceleration of unactivated polymerization can be achieved in several ways. An order of magnitude increase in speed is achieved by using activators, i.e. substances that have the N-acylamide structure - B CO - N in I
-CO - nebo umožňují její vznik v systému. Nejběžnější aktivátory jsou N-acyllaktamy, jako např. N-benzoyl- či N-acetyl-2-pyrrolidon. Aktivovaná polymerace probíhá ve dvou kineticky i fázově odlišných stadiích. V počáteční velmi rychlé homogenní fázi /max. minuty/ se dosahuje relativně vysoké přeměny monomeru v polymer, ale o nízké molární hmotnosti. Ovšem ani polymer z následující heterogenní fáze, kdy výrazně vzrůstá molární hmotnost a konverze roste rychlostí obdobnou neaktivované polymeraci, nelze využít pro vléknarské účely. Jeho termická stabilita je nevyhovující.-CO - or allow its formation in the system. The most common activators are N-acyllactams, such as N-benzoyl- or N-acetyl-2-pyrrolidone. Activated polymerization takes place in two kinetically and phase-different stages. In the initial very fast homogeneous phase /max. minutes/, a relatively high conversion of monomer into polymer is achieved, but with a low molar mass. However, even the polymer from the following heterogeneous phase, when the molar mass increases significantly and the conversion increases at a rate similar to unactivated polymerization, cannot be used for pharmaceutical purposes. Its thermal stability is unsatisfactory.
••
Urychlení neaktivované polymerace je možné dosáhnout také přídavkem CO2· Rychlost polymerace se několikrát zvýší a přesto méAcceleration of unactivated polymerization can also be achieved by adding CO2. The polymerization rate increases several times and yet my
238 536 proces kinetický charakter neaktivované polymerace. Isolovaný polymer lze s úspěchem spřádat z taveniny, ovšem pro dosažení ekonomických výtěžků je nutné polymeraci vést desítky hodin za optimálních podmínek.238 536 process kinetic character of unactivated polymerization. Isolated polymer can be successfully spun from the melt, but to achieve economic yields it is necessary to conduct the polymerization for tens of hours under optimal conditions.
Prozatím nejvýraznějšího urychlení polymerace lze dosáhnout N-iminolaktamy typu:So far, the most significant acceleration of polymerization can be achieved with N-iminolactams of the type:
N .....-C-N-C=0 /1/ : x = 3, y = 3 ^/CH2// ^/CH2// /II/: X = 5, y = 3 /111/ : x = 5, y = 5N .....-CNC=0 /1/ : x = 3, y = 3 ^/CH 2 // ^/CH 2 // /II/: X = 5, y = 3 /111/ : x = 5, y = 5
Za optimálních podmínek je doba nutná k dosažení limitní /maximál ní/ konverze řádově nižší než u aktivované polymerace. přitom si polymerace překvapivě zachovává kinetický charakter neaktivované polymerace /tj. lineární vzrůst konverze s polymerační dobou /; polymerace je od počátku heterogenní.Under optimal conditions, the time required to reach the limit (maximum) conversion is an order of magnitude lower than in activated polymerization. Surprisingly, the polymerization retains the kinetic character of unactivated polymerization (i.e., linear increase in conversion with polymerization time); the polymerization is heterogeneous from the beginning.
Všechny uvedené sloučeniny byly již pro urychlení polymeraceAll of the compounds listed have already been used to accelerate polymerization.
2-pyrrolidonu použity resp. patentovány /US pat. 3 040 004, Eur. pat. appl. 033 019/· V posledním uvedeném případě byla prokázána dobrá termická stabilita polymeru vyhovující pro spřádání z taveniny. Z literárních údajů je možné vyvodit, že z urychlujících sloučenin /1/ až /111/ je relativně nejpomalejší právě /111/.2-pyrrolidone used or patented /US pat. 3 040 004, Eur. pat. appl. 033 019/· In the last mentioned case, good thermal stability of the polymer suitable for melt spinning was demonstrated. From the literature data it can be concluded that of the accelerating compounds /1/ to /111/, /111/ is relatively the slowest.
K dosažení limitní konverze je nutné polymerovat více jak 5 hodin.To achieve the limit conversion, it is necessary to polymerize for more than 5 hours.
Uvedenou nevýhodu odstraňuje způsob urychlení polymerace- iniciované alkalickou či amoniovou solí 2-pyrrolidenu a urychlené l-kaprolaktim-6-kaprolaktamem /111/ o koncentraci 0,1 až 10 mol %, který spočívá v tom, že se polymerační násada, tj. směs monomeru, alkalické či amoniové soli 2-pyrrolidonu a urychlovače /111/ nebo její část vytvářená monomerem a l-kaprolaktim-6-kaprolaktamem /111/ zahřívá nejprve 5 minut až 24 hodin, nejlépe 0,5 až 5 hodin, v teplotním intervalu omezeném stropní teplotou polymeračního procesu 70 °C a bodem tání polymeru 250 °C, s výhodou v intervalu 100 až 150 °C a pak se polymerace provádí při teplotě 15 až 70 °C.The above-mentioned disadvantage is eliminated by a method of accelerating polymerization initiated by an alkaline or ammonium salt of 2-pyrrolidone and accelerated by l-caprolactim-6-caprolactam /111/ at a concentration of 0.1 to 10 mol %, which consists in heating the polymerization batch, i.e. a mixture of monomer, alkaline or ammonium salt of 2-pyrrolidone and accelerator /111/ or its part formed by monomer and l-caprolactim-6-caprolactam /111/, first for 5 minutes to 24 hours, preferably 0.5 to 5 hours, in a temperature interval limited by the ceiling temperature of the polymerization process of 70 °C and the melting point of the polymer of 250 °C, preferably in the interval of 100 to 150 °C, and then the polymerization is carried out at a temperature of 15 to 70 °C.
Tento uvedený postup zdokonaluje způsob aniontové polymeraceThis procedure improves the anionic polymerization method.
- 3 238 536- 3,238,536
2-pyrrolidonu urychlené /111/ a iniciované alkalickou či amoniovou solí 2-pyrrolidonu v blokovém uspořádání či v přítomnosti organických rozpouštědel nerozpouštějících monomer ani polymer podle vynálezu. Za optimálních podmínek, tj. při vhodně zvolené koncentraci iniciačního systému, době a teplotě temperace se ve srovnání s polymerací bez temperace násady zvýší nejméně pětinásobně rychlost polymerace a tudíž srovnatelně se sníží doba k dosažení maximální konverze při zachování molární hmotnosti vhodné pro spřádání polymeru z taveniny.2-pyrrolidone accelerated /111/ and initiated by an alkaline or ammonium salt of 2-pyrrolidone in a block configuration or in the presence of organic solvents that do not dissolve the monomer or polymer according to the invention. Under optimal conditions, i.e. with a suitably selected concentration of the initiation system, time and tempering temperature, the polymerization rate increases at least fivefold compared to polymerization without tempering the batch and therefore the time to achieve maximum conversion is reduced comparably while maintaining a molar mass suitable for spinning the polymer from the melt.
Předností způsobu podle uvedeného vynálezu je výrazné zkrácení polymerační doby při zachování všech důležitých fyzikálně-chemických parametrů polymeru a tudíž i zlepšení ekonomiky procesu.The advantage of the method according to the invention is a significant reduction in the polymerization time while maintaining all important physicochemical parameters of the polymer and therefore improving the economy of the process.
Vynález a jeho účel jsou blíže objasněny v dále uváděných příkladech provedení.The invention and its purpose are explained in more detail in the following examples.
Příklad 1Example 1
Draselná sůl 2-pyrrolidonu o koncentraci 5,0 mol % byla připravena oddestilováním metanolu a 18 g PD ze směsi 96,6 g PD a 6,0 g metanolického roztoku KOH o koncentraci 4,507 mol.kg“1 pod inertní atmosférou argonu při 85 °C/15 Pa. 5 ml násady byly vneseny injekční stříkačkou do jedné části směšovací ampule /ampule s oddělenými prostory pro dva roztoky/, do druhé části byly vneseny 5 ml roztoku l-kaprolaktim-6-kaprolaktamu /111/, který byl připraven rozpuštěním 1,2908 g AII/ v 52,2 g PD pod inertní atmosférou argonu. Po zatavení pod proudem argonu byla ampule vložena do olejové lázně 45 °G teplé, po 15ti minutách temperace obsah ampule promíchán a temperováno 1 hodinu při 90 °C. Pak byla ampule přenesena do lázně vytemperované na 45 °C. Po 0,5 b byla polymerace zastavena, po extrakci polymerizátu metanolem bylo získáno 1,4677 g suchého polymeru, tj. konverze 26,9 %, vnitřní viskozita měřená v technickém kresolu při 25 °C byla 100,1 cm^.g”Potassium salt of 2-pyrrolidone with a concentration of 5.0 mol % was prepared by distilling off methanol and 18 g PD from a mixture of 96.6 g PD and 6.0 g methanolic KOH solution with a concentration of 4.507 mol.kg“ 1 under an inert argon atmosphere at 85 °C/15 Pa. 5 ml of the batch were introduced with a syringe into one part of the mixing ampoule /ampoule with separate compartments for two solutions/, 5 ml of l-caprolactim-6-caprolactam solution /111/, which was prepared by dissolving 1.2908 g AII/ in 52.2 g PD under an inert argon atmosphere, were introduced into the other part. After sealing under a stream of argon, the ampoule was placed in an oil bath at 45 °C, after 15 minutes of tempering, the contents of the ampoule were mixed and tempered for 1 hour at 90 °C. Then the ampoule was transferred to a bath heated to 45 °C. After 0.5 b, the polymerization was stopped, after extraction of the polymer with methanol 1.4677 g of dry polymer was obtained, i.e. conversion 26.9%, the intrinsic viscosity measured in technical cresol at 25 °C was 100.1 cm^.g”
Za obdobných podmínek, ale bez temperace při 90 °G, tj. po smíchání při 45 °C obsahu obou částí ampule temperovaných také při 45 °C byla konverze 2,59 % a vnitřní viskozita = 124 cm\ •g1 po 0,5 h polymerace.Under similar conditions, but without tempering at 90 °C, i.e. after mixing at 45 °C the contents of both parts of the ampoule also tempered at 45 °C, the conversion was 2.59% and the intrinsic viscosity = 124 cm\ •g 1 after 0.5 h of polymerization.
IAND
238 536238,536
Polymery vykazovaly obdobné tvary TGA a·DSC křivek, TGA určený počátek rozkladu 290 °C resp. 281 °G, dosažení 50 % úbytku navážky 304 °C resp. 294 °C. Podmínky měření: 50 cm^.min”’^ Ar, rychlost ohřevu 10 0C.min'”1. Polymery měly tudíž i obdobnou termickou stabilitu vhodnou pro spřádání z taveniny.The polymers showed similar shapes of TGA and DSC curves, TGA determined onset of decomposition 290 °C and 281 °G, respectively, reaching 50% weight loss 304 °C and 294 °C. Measurement conditions: 50 cm^.min”'^ Ar, heating rate 10 0 C.min'” 1 . The polymers therefore had similar thermal stability suitable for melt spinning.
Příklad 2Example 2
Obdobně jako u příkladu 1 byl připraven roztok draselné soli PD o koncentraci 3,0 mol % a 1,0 mol % roztok /111/ v PD a vnesen odděleně do směšovací ampule, po smíchání temperovány při teplotě Tl 1 hodin a pak polymerovány při T£ hodin. Výsledky polymerací a srovnání s polymerací bez temperaci při T]_ jsou uvedeny v následující tabulce:Similar to Example 1, a solution of potassium salt of PD with a concentration of 3.0 mol % and a 1.0 mol % solution of /111/ in PD were prepared and introduced separately into a mixing ampoule, after mixing they were tempered at a temperature of T1 for 1 hour and then polymerized at T£ hours. The results of the polymerizations and comparison with the polymerization without tempering at T1_ are given in the following table:
Příklad 3 g 4 mol % Me^NPD /tetrametylamonium-2-pyrrolidonát/ a 20 g 1,5 mol % /111/ bylo smícháno při 120 °C a necháno pod inertem temperovat 0,5 hodin. Pak byl roztok vnesen do míchaného reaktoru a polymerováno 20 minut při 45 °C za otáček míchadla 600 min“1. Pak bylo přidáno 200 ml suchého heptanu a 2 g parafinu /b.t. 48 °C/. Po 3 hodinách polymerace bylo míchání zastaveno, granulky polymeru odfiltrovány a promyty metanolem; bylo získáno 30,0 g polymeru, tj. konverze byla 75 %. Srovnávací polymerace poskytla 19,1% konverzi.Example 3 g 4 mol % Me^NPD /tetramethylammonium-2-pyrrolidone/ and 20 g 1.5 mol % /111/ were mixed at 120 °C and allowed to temper under inert for 0.5 hour. Then the solution was introduced into a stirred reactor and polymerized for 20 minutes at 45 °C at a stirrer speed of 600 min- 1 . Then 200 ml of dry heptane and 2 g of paraffin /bt 48 °C/ were added. After 3 hours of polymerization, the stirring was stopped, the polymer granules were filtered off and washed with methanol; 30.0 g of polymer was obtained, i.e. the conversion was 75%. The comparative polymerization gave 19.1% conversion.
- 5 238 536- 5,238,536
Příklad 4Example 4
Nejprve byly připraveny 3 co? roztoku /111/ v PD o koncentraci 1,0 mol %, které byly temperovány 1 h při 150 °C v inertní atmosféře Ar a pak ochlazeny na 45 °C a smíchány pod inertní atmosférou Ar /postup viz příklad 1/ s 3 cm? 3,0 mol % roztoku draselné soli PD v PD, připravené obdobně jako v příkladů 1. Po 1 h polymerace při 45 °C byla konverze 74,5 ~ 100 cm^.g-1, kdežto ve srovnávací isotermní polymeraci bez temperace byla konverze 6,2 %, [Λ3= 140 cm?.g_1.First, 3 cm? of a solution /111/ in PD with a concentration of 1.0 mol % were prepared, which were tempered for 1 h at 150 °C in an inert Ar atmosphere and then cooled to 45 °C and mixed under an inert Ar atmosphere /see Example 1 for the procedure/ with 3 cm? of a 3.0 mol % solution of the potassium salt of PD in PD, prepared similarly to Example 1. After 1 h of polymerization at 45 °C, the conversion was 74.5 ~ 100 cm^.g -1 , whereas in the comparative isothermal polymerization without tempering, the conversion was 6.2 %, [Λ3= 140 cm?.g _1 .
Příklad 5Example 5
Tepelně upravený roztok /111/ v PD /alkalická sůl nepřítomna/ je možné.několik dnů skladovat bez změny její aktivity. Roztok /111/ v PD o stejné koncentraci jako v příkladu 4 temperovaný 1 h při 150 °C byl po 70 hodinách skladování při 45 °G smíchán s 3 cm-5 čerstvého roztoku draselné soli PD v PD /viz příklad 4/. Bylo dosaženo obdobných výtěžků polymeru i OzJjako v příkladě 4.The heat-treated solution /111/ in PD (alkaline salt absent) can be stored for several days without changing its activity. The solution /111/ in PD of the same concentration as in example 4, tempered for 1 h at 150 °C, was mixed with 3 cm-5 of a fresh solution of the potassium salt of PD in PD after 70 hours of storage at 45 °C /see example 4/. Similar yields of polymer and O2 were achieved as in example 4.
238 536238,536
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS841285A CS238536B1 (en) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | A method for accelerating anionic polymerization of 2-pyrrolidone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS841285A CS238536B1 (en) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | A method for accelerating anionic polymerization of 2-pyrrolidone |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS128584A1 CS128584A1 (en) | 1985-04-16 |
| CS238536B1 true CS238536B1 (en) | 1985-11-13 |
Family
ID=5346863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS841285A CS238536B1 (en) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | A method for accelerating anionic polymerization of 2-pyrrolidone |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS238536B1 (en) |
-
1984
- 1984-02-23 CS CS841285A patent/CS238536B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS128584A1 (en) | 1985-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3017391A (en) | Preparation of polycaprolactam using n-acyl activators | |
| US3015652A (en) | Process for the production of polyamides | |
| JP3417938B2 (en) | Lactam anionic polymerization method | |
| US4101531A (en) | Anionic copolymerization of 2-pyrrolidone with caprolactam or piperidone | |
| US3033831A (en) | Activators for the polymerization of 2-pyrrolidone | |
| US3308099A (en) | Production of polylactams | |
| Wilfong et al. | Separation of polymerization and crystallization processes for nylon-6 | |
| CS238536B1 (en) | A method for accelerating anionic polymerization of 2-pyrrolidone | |
| CA1255039A (en) | Promotion of epsilon-caprolactam polymerization | |
| US3562221A (en) | Accelerating anionic polymerization of lactams | |
| US3682869A (en) | Process for the polymerization of 2-pyrrolidone with carbon dioxide as activator | |
| US3745152A (en) | Process for polymerizing lactams with trityl-4-n-trityl amino butyrate | |
| US4105644A (en) | Anionic polymerization of caprolactam at a temperature below the melting point of polycaprolactam | |
| CS207096B1 (en) | Method of anionte polymeration of the 2-pyrrolidone | |
| US4171425A (en) | Nitrobenzene-accelerated lactam polymerization | |
| JPH09506655A (en) | Ring-Opening Polymerization of Lactam Catalyzed by Nonionic Strong Base | |
| US4171426A (en) | Triarylmethylhalide-accelerated lactam polymerization | |
| US3449286A (en) | Process for the production of acrylonitrile polymers | |
| US3898199A (en) | Process for obtaining polyamides from lactams | |
| US4145519A (en) | Catalyst for the polymerization of 2-pyrrolidone from alkali metal | |
| SU857160A1 (en) | Method of preparing polyamides | |
| US3681296A (en) | Polymerization of 2-pyrrolidone using azetidinone co-activators and carbon dioxide as activator | |
| US3228916A (en) | Anionic polymerization of e-caprolactam with cyanogen halide as activator | |
| US4264503A (en) | Polymerization process using a sodium carboxylactamate catalyst | |
| US4180650A (en) | Nitrothiophene-accelerated lactam polymerization |