DE3123065C2 - - Google Patents
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Classifications
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- C08G2/34—Chemical modification by after-treatment by etherification
Description
Die Erfindung betrifft ein Polyacetal mit neuartiger
Endgruppenstruktur und ausgezeichnetem Verhalten in
bezug auf Gleitfähigkeit, Verschleißfestigkeit und
antistatische Eigenschaften, sowie ein Verfahren zu
dessen Herstellung.
Acetal-Polymerisate werden im allgemeinen durch Homopolymerisation
von Formaldehyd oder Trioxan oder durch
Copolymerisation von Formaldehyd oder Trioxan mit einem
cyclischen Ether erhalten. Da das bei der Homopolymerisation
erhaltene Acetal-Polymerisat wegen seiner endständigen
Hydroxyl-Gruppe nicht beständig ist, wird es
stabilisiert, damit es sich für eine praktische Verwendung
eignet; dies geschieht durch Umwandlung der
Hydroxyl-Gruppe in eine beständigere Gruppe, und zwar
durch Überführung in einen Ester, Ether oder ein Urethan.
Das durch Copolymerisation erhaltene Acetal-Polymerisat
weist andererseits am Ende der Polymer-Kette einen labilen
Abschnitt aus sich wiederholenden Oxymethylen-Einheiten
auf, der durch Hydrolyse in Gegenwart einer basischen
Substanz entfernt werden sollte, damit das Polymerisat
für die praktische Verwendung geeignet wird.
Die GB-PS 7 96 862 lehrt, daß das Molekulargewicht eines
Formaldehyd-Polymerisats durch die Gegenwart kleiner
Mengen Wasser, Methanol oder Ameisensäure in dem Polymerisationssystem
gesteuert werden kann. Die US-PS
30 17 389 offenbart ein Verfahren zur Polymerisation
von Formaldehyd in Gegenwart eines kettenübertragenden
Mittels wie eines Alkohols, Esters, einer Säure, eines
Anhydrids, Amids oder Imids. In der US-PS 33 37 503
wird beschrieben, daß Acetale, Carbonsäuren, Alkohole
oder Carbonsäureanhydride als kettenübertragendes Mittel
bei der Copolymerisation von Trioxan eingesetzt
werden können. Die DE-PS 21 41 327 offenbart ein Verfahren
zur Copolymerisation von Trioxan in Anwesenheit
eines Polyethers. Obwohl es möglich ist, das Molekulargewicht
eines Polyacetals mit Hilfe der oben genannten
Verfahren nach dem Stand der Technik zu steuern, wurde
bisher keine erfolgreiche Arbeitsweise zur Herstellung
eines Polyacetals entwickelt, der hinreichend niedrige
Reibungs- und Verschleißkoeffizienten und ausgezeichnete
antistatische Eigenschaften besitzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung eines Polyacetals und
dieses Polyacetal verfügbar zu machen, das sich gegenüber
den bekannten Produkten durch bessere Werte der
reduzierten Viskosität, des Reibungskoeffizienten und
des Verschleißkoeffizienten auszeichnet.
Bei der Lösung dieser Aufgabe hat sich gezeigt, daß
spezifische Verbindungen gleichermaßen als Molekulargewichts-Regler
und als die endständigen Gruppen
blockierendes Mittel ("Endgruppenverschluß") dienen
können, wobei auch die antistatischen Eigenschaften des
Polyacetals verbessert werden.
Die Merkmale des Polyacetals gemäß der Erfindung sind
in den Patentansprüchen einschließlich seines Herstellungsverfahrens
wiedergegeben; sein zahlenmäßiges mittleres
Molekulargewicht, ausschließlich der Endgruppe,
liegt im Bereich von 10 000 bis 500 000.
Das Polyacetal gemäß der Erfindung ist ein thermisch
stabiles Polymerisat, das ein bisher nicht erreichtes,
hervorragendes Verhalten in bezug auf Gleitfähigkeit,
Reibungskoeffizient, Verschleißfestigkeit und antistatische
Eigenschaften zeigt, wie die entsprechenden Kenngrößen
beweisen; der Reibungskoeffizient liegt zwischen
0,14 und 0,30, der Verschleißkoeffizient zwischen 0,08
und 1,00 µm/km und der spezifische Oberflächenwiderstand
zwischen 1 × 10¹¹ und 1 × 10¹⁶ Ω. Die hervorragenden
Werte von Gleitfähigkeit, Verschleißfestigkeit und antistatischen
Eigenschaften sind begründet in der Endgruppenstruktur
dieses Polyacetals gemäß der Erfindung, und
diese Struktur ist einem Molekulargewichts-Regler zuzuschreiben,
der die Funktion besitzt, das Molekulargewicht
zu steuern. Demgemäß erübrigt sich die Feststellung,
daß das Acetal-Polymerisat gemäß der vorliegenden
Erfindung ein angestrebtes Molekulargewicht tatsächlich
tatsächlich besitzt. Polyacetal ist ein technisch verwendetes Harz,
dessen Anwendungsbereich sich in letzter Zeit zunehmend
erweitert, und eine Verbesserung seiner Gleitfähigkeit,
Verschleißfestigkeit und antistatischen Eigenschaften
ist unter industriellen Gesichtspunkten von sehr großer
Bedeutung.
Beispiele für Polyacetale gemäß der vorliegenden Erfindung
sind nachstehend unter Benutzung der jeweiligen
Strukturformeln aufgeführt.
In diesen Formeln haben R₀, R₀′, R₁ bis R₄, m, m′ und n
dieselbe Bedeutung wie in den Ansprüchen definiert.
Wenn in den durch die Formeln (1), (2), (5) oder (6) bezeichneten Polyacetalen R₃ für ein Wasserstoff-Atom steht, macht die
Hydroxyl-Gruppe in der anderen Endgruppe das Polymerisat instabil.
Eine solche nicht beständige Endgruppe des Polyacetals
wird durch bekannte Methoden, wie die Überführung in einen
Ester, Ether oder ein Urethan, in eine stabile Gruppe umgewandelt,
oder aber der instabile endständige Abschnitt wird durch
Zersetzung entfernt, um das Polymerisat für den praktischen
Gebrauch geeignet zu machen. Wenn R₃ nicht für ein Wasserstoff-
Atom steht, tragen die Polyacetale der Formeln (1) bis (8) an
beiden Enden stabile Gruppen und sind ohne weitere Behandlung
für den praktischen Gebrauch geeignet.
Die chemische Struktur des Polyacetals gemäß der vorliegenden
Erfindung läßt sich auf folgende Weise bestätigen: Bei der
Hydrolyse des Polyacetals in einer sauren wäßrigen Lösung
bilden die aus sich wiederholenden Oxymethylen-Einheiten bestehenden
Segmente Formaldehyd und die aus eingebauten Oxyalkylen-Einheiten
bestehenden Segmente ein Alkylenglycol der Formel
eine Verbindung der Formel
entsteht aus der Endgruppe
während die Endgruppe
in
aufspaltet. Die bei diesen Reaktionen gebildeten Verbindungen
können durch Gas- oder Flüssigkeitschromatographie oder mittels
anderer Methoden analytisch bestimmt werden.
Das zahlenmäßige mittlere Molekulargewicht des Polyacetals
gemäß der vorliegenden Erfindung, ausschließlich der Endgruppe,
ähnelt demjenigen eines üblichen hochmolekularen Polyacetals;
es liegt nämlich etwa bei 10 000 bis 500 000. Die untere Grenze
des zahlenmäßigen mittleren Molekulargewichts wird durch die
physikalischen Eigenschaften und seine obere Grenze durch die
Verarbeitbarkeit des Polymerisats bestimmt. Das zahlenmäßige
mittlere Molekulargewicht des Polyacetals läßt sich unterhalb
von 100 000 durch Osmometrie oder durch Endgruppenanalyse bestimmen.
Das zahlenmäßige mittlere Molekulargewicht oberhalb
von 100 000 kann entweder mit Hilfe des durch Lichtstreuung ermittelten
gewichtsmäßigen mittleren Molekulargewichts oder mit
Hilfe der durch Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) erhaltenen
Eluationskurve bestimmt werden.
Beispiele für erfindungsgemäß zur Anwendung kommende
Alkohole der Formel R₁OH sind langkettige aliphatische
Alkohole mit 8 oder mehr Kohlenstoff-Atomen und p-Alkylphenole
mit 8 oder mehr Kohlenstoff-Atomen in der Alkyl-
Gruppe wegen ihrer Fähigkeit, die Gleitfähigkeit und
Verschleißfestigkeit des Polyacetals gemäß der Erfindung
zu verbessern. Unter dem Gesichtspunkt der Verfügbarkeit
sind Laurylalkohol, Stearylalkohol, Eicosanol, p-Octylphenol
und p-Nonylphenol besonders bevorzugt.
Beispiele für Carbonsäuren der allgemeinen Formel R₂COOH
sind langkettige aliphatische Carbonsäuren
mit 8 oder mehr Kohlenstoff-Atomen unter dem Gesichtspunkt
der Verbesserung der Gleitfähigkeit und der Verschleißfestigkeit
des Polyacetals, und besonders bevorzugt werden
Laurinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure und Ricinolsäure, da sie
leicht zugänglich sind.
Beispiele für geeignete Alkylenoxide sind Ethylenoxid, Propylenoxid,
Butylenoxid, Epichlorhydrin, Styroloxid, Oxetan,
3,3-Bis(chlormethyl)-oxetan, Tetrahydrofuran, 2-Methyltetrahydrofuran
und Oxepan. Von diesen Alkylenoxiden ist Ethylenoxid
im Hinblick auf die Verbesserung der antistatischen Eigenschaften
des Polymerisats zu bevorzugen, und Ethylenoxid und Propylenoxid
werden andererseits auch wegen ihrer leichten Zugänglichkeit
bevorzugt.
Diese Alkylenoxide können für sich allein oder in Form einer
Kombination aus zwei oder mehr Verbindungen verwendet werden.
Es ist ebenfalls möglich, beispielsweise Propylenoxid, Ethylenoxid
und Propylenoxid nacheinander zu einem Alkohol oder einer
Carbonsäure zuzufügen. Die zu 1 mol eines Alkohols oder einer
Carbonsäure hinzuzusetzende Stoffmenge, n, eines Alkylenoxids
sollte 1 bis 1000 mol betragen. Ein höherer Betrag der Stoffmenge
ist im Hinblick auf eine Verbesserung der Gleitfähigkeit,
Verschleißfestigkeit und der antistatischen Eigenschaften des
Polymerisats wünschenswert, während ein kleinerer Wert für n
unter dem Gesichtspunkt der einfacheren Herstellung und Reinigung
des Addukts zu bevorzugen ist. Ein Kompromiß zwischen beiden
Gesichtspunkten läßt sich durch Wahl einer geeigneten relativen
Stoffmenge von 2 bis 250 finden.
Die Herstellung des Polyacetals gemäß der vorliegenden Erfindung
wird im folgenden beschrieben.
Das Polyacetal gemäß der Erfindung wird hergestellt
durch Homopolymerisation von Formaldehyd oder Trioxan
in Gegenwart einer Verbindung der allgemeinen Formel
mit den im Anspruch 12 genannten Bedeutungen der Symbole.
Das Polyacetal gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch hergestellt
werden durch Homopolymerisation von Trioxan in Gegenwart
einer Verbindung der allgemeinen Formel
Das Polyacetal gemäß der Erfindung kann weiterhin hergestellt
werden durch Copolymerisation von Formaldehyd, Trioxan
oder Polyoxymethylen mit einem cyclischen Ether in Gegenwart
einer Verbindung der allgemeinen Formel
Das Alkylenoxid-Addukt an einen Alkohol oder eine Carbonsäure
wirkt als kettenübertragendes Mittel bei der Homo- oder Copolymerisation
und steuert damit das Molekulargewicht des entstehenden
Polyacetals, wobei es gleichzeitig die Endgruppen des
Polymerisats blockiert. Dementsprechend besitzt
das gemäß der Erfindung erhaltene Polyacetal ein
erstrebtes Molekulargewicht und mindestens eine derart
blockierende Endgruppe.
Vor ihrer Verwendung als Molekulargewichts-Reglersubstanzen
bei Polymerisationsreaktionen sollten die Alkylenoxid-Addukte
an einen Alkohol oder an eine Carbonsäure durch Destillation,
Adsorption, Trocknung oder dergleichen gereinigt werden. Diese
Addukte können jeweils für sich allein oder auch in Form von
Mischungen eingesetzt werden.
Bei der Homopolymerisation gemäß der Erfindung
werden Formaldehyd oder Trioxan, jeweils sorgfältig gereinigt,
als Ausgangsmaterialien benutzt. Im allgemeinen findet für die
Homopolymerisation von Formaldehyd ein anionischer Polymerisationskatalysator
und für die Homopolymerisation von Trioxan
ein kationischer Polymerisationskatalysator Verwendung.
Bei der Copolymerisation gemäß der Erfindung werden,
jeweils nach sorgfältiger Reinigung, Formaldehyd, Trioxan
oder Polyoxymethylen als Ausgangsmaterialien eingesetzt. Diese
Ausgangsmaterialien werden mit einem cyclischen Ether unter
Verwendung eines kationischen Polymerisationskatalysators copolymerisiert.
Die erste Gruppe der mit den vorgenannten Ausgangsmaterialien
zu copolymerisierenden cyclischen Ether umfaßt Alkylenoxide
der allgemeinen Formel
worin R₀′ für ein Wasserstoff-Atom, eine Alkyl-Gruppe, substituierte
Alkyl-Gruppe, Aryl-Gruppe oder substituierte Aryl-Gruppe,
wobei die R₀′ gleich oder verschieden sein können, und m′
für eine Zahl von 2 bis 6 steht. Beispiele hierfür sind
Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Epichlorhydrin, Styroloxid,
Oxetan, 3,3-Bis(chlormethyl)-oxetan, Tetrahydrofuran und
Oxepan. Unter diesen Alkylenoxiden wird Ethylenoxid bevorzugt
verwendet.
Die zweite Gruppe der cyclischen Ether umfaßt cyclische Formale
(Formaldehyd-acetale) der allgemeinen Formel
worin n′ für eine Zahl von 1 bis 10 steht. Beispiele
hierfür sind Ethylenglycol-formal, Propylenglycol-formal, Diethylenglycol-formal,
Triethylenglycol-formal, 1,4-Butandiol-
formal, 1,5-Pentandiol-formal und 1,6-Hexandiol-formal. Unter
diesen cyclischen Formalen werden Ethylenglycol-formal, Diethylenglycol-formal
und 1,4-Butandiol-formal bevorzugt verwendet.
Der cyclische Ether wird in einer Menge von 0,03 bis 100, vorzugsweise
von 0,1 bis 50 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile
des Ausgangsmaterials eingesetzt.
Die bei der Homopolymerisation und Copolymerisation gemäß der
Erfindung verwendeten anionischen und kationischen
Polymerisationskatalysatoren sind die nachstehend beschriebenen
Verbindungen.
Als Beispiele für die Gruppe der anionischen Polymerisationskatalysatoren
stehen Alkalimetalle wie Natrium und Kalium, Alkalimetall-Komplexe
wie Natrium-Naphthalin und Kalium-Anthracen,
Alkalimetallhydride wie Natriumhydrid, Erdalkalimetallhydride
wie Calciumhydrid, Alkalimetallalkoxide wie Natriummethoxid
und Kalium-t-butoxid, Alkalimetallcarboxylate wie Natriumcapronat
und Kaliumstearat, Erdalkalimetallcarboxylate wie
Magnesiumcapronat und Calciumstearat, Amine wie n-Butylamin,
Diethylamin, Trioctylamin und Pyridin, quaternäre Ammoniumsalze
wie Ammoniumstearat, Tetrabutylammoniumacetat und Dimethyldistearylammoniumacetat,
Phosphoniumsalze wie Tetramethylphosphoniumpropionat
und Trimethylbenzylphosphoniumethoxid,
vierwertige Organozinnverbindungen wie Tributylzinnchlorid,
Dibutylzinn-dilaurat und Dibutylzinn-dimethoxid sowie Metallalkyle
wie n-Butyllithium und Ethylmagnesiumchlorid.
Beispielhaft für die Gruppe der kationischen Polymerisationskatalysatoren
sind die sogenannten Friedel-Crafts-Verbindungen,
darunter Zinntetrachlorid, Zinntetrabromid, Titantetrachlorid,
Aluminiumtrichlorid, Zinkchlorid, Vanadiumtrichlorid, Antimonpentafluorid,
Bortrifluorid und Bortrifluorid-Koordinations-Verbindungen
wie Bortrifluorid-diethyletherat, Bortrifluorid-
dibutyletherat, Bortrifluorid-Acetanhydrid-Addukt und Bortrifluorid-Triethylamin-Komplex;
weiterhin zählen zu dieser Gruppe
anorganische und organische Säuren wie Perchlorsäure, Acetylperchlorat,
Hydroxyessigsäure, Trichloressigsäure und p-Toluolsulfonsäure,
Komplexsalz-Verbindungen wie Triethyloxonium-
tetrafluoborat, Triphenylmethyl-hexafluorantimonat, Allyldiazoniumhexafluophosphat
und Allyldiazonium-tetrafluoborat sowie
Metallalkyle wie Diethylzink, Triethylaluminium und Diethylaluminiumchlorid.
Diese anionischen und kationischen Polymerisationskatalysatoren
werden in einer jeweiligen Menge von 0,0005 bis 5 Gewichtsteilen
auf 100 Gewichtsteile des Ausgangsmaterials eingesetzt.
Die Homopolymerisation oder Copolymerisation wird entweder in
Abwesenheit eines Lösungsmittels oder in Gegenwart eines organischen
Mediums durchgeführt. Die lösungsmittelfreie Homopolymerisation
läuft nach Zusatz eines Polymerisationskatalysators
zu einer Mischung aus dem Ausgangsmaterial und einem Molekulargewichts-Regler
ab. Die lösungsmittelfreie Copolymerisation
läuft nach Zusatz eines Polymerisationskatalysators zu einem
Gemisch aus einem Ausgangsmaterial, einem cyclischen Ether und
einem Molekulargewichts-Regler ab.
Die Homopolymerisation in einem organischen Medium läuft nach
Zusatz eines Polymerisationskatalysators zu einem organischen
Medium ab, das das Ausgangsmaterial und einen Molekulargewichts-
Regler enthält. Die Copolymerisation in einem organischen Medium
läuft nach Zusatz eines Polymerisationskatalysators zu einem
organischen Medium ab, das ein Ausgangsmaterial, einen cyclischen
Ether und einen Molekulargewichts-Regler enthält.
Zu den für die Verwendung bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung geeigneten organischen Medien gehören aliphatische
Kohlenwasserstoffe wie n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan, n-Octan,
Cyclohexan und Cyclopentan, aromatische Kohlenwasserstoffe wie
Benzol, Toluol und Xylol, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe
wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff,
Ethylenchlorid und Trichlorethylen sowie halogenierte
aromatische Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol.
Diese organischen Medien werden für sich allein oder
in Form von Gemischen verwendet.
Die Molekulargewichts-Regler gelangen zur Anwendung, indem sie
in dem Reaktionssystem aufgelöst oder homogen dispergiert werden.
Die optimale Konzentration eines Molekulargewichts-Reglers
im Reaktionssystem kann, je nach dem gewünschten Molekulargewicht
des Polyacetals, leicht experimentell bestimmt werden.
Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen im Bereich von
-20° bis 230°C, vorzugsweise von 20°C bis 210°C für die lösungsmittelfreie
Polymerisation und von -10°C bis 120°C für
den Fall, daß ein organisches Medium verwendet wird. Die Reaktionszeit
ist nicht kritisch; sie beträgt jedoch im allgemeinen
von 5 Sekunden bis zu 300 Minuten.
Nach einer vorher bestimmten Reaktionsdauer wird ein Polymerisationsabstoppmittel
zu dem Reaktionssystem hinzugefügt,
um die Homopolymerisation oder Copolymerisation zu
beenden. Das erhaltene Polymerisat wird durch Hydrolyse zur
Entfernung der labilen Endgruppe oder durch Blockieren der
labilen Endgruppe mittels Veresterung oder dergleichen stabilisiert.
Das auf diese Weise beständig gemachte Polyacetal
wird weiterhin noch mit einem Stabilisator oder dergleichen
versetzt, um es in einen für die praktische Verwendung geeigneten
Zustand zu überführen.
Die kennzeichnenden Merkmale des neuartigen Polyacetals gemäß
der Erfindung und des entsprechenden Verfahrens
zur Herstellung eines solchen Polyacetals, die vorstehend im
einzelnen beschrieben wurden, lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:
- (1) Das Polyacetal gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt ausgezeichnete Gleitfähigkeit, Verschleißfestigkeit und antistatische Eigenschaften.
- (2) Durch die Verwendung einer speziellen Verbindung als Molekulargewichts-Regler ist es möglich, das entstehende Polyacetal mit hervorragenden Eigenschaften auszustatten und gleichzeitig das Molekulargewicht des Polymerisats den Erfordernissen entsprechend zu steuern.
In den nachstehenden Beispielen wurden die folgenden Prüfgrößen
untersucht:
Reduzierte Viskosität:
Wert, der bei der Messung der Viskosität einer Lösung des Polymerisats (0,5 g/dl) in einer p-Chlorphenol- Tetrachlorethylen-Mischung (1 : 1 Gewichtsteile) bei 60°C erhalten wurde.
Wert, der bei der Messung der Viskosität einer Lösung des Polymerisats (0,5 g/dl) in einer p-Chlorphenol- Tetrachlorethylen-Mischung (1 : 1 Gewichtsteile) bei 60°C erhalten wurde.
Rv 222:
Prozentsatz an Rückstand, der nach 60minütigem Erhitzen eines Polymerisats, dessen Endgruppe mit Essigsäureanhydrid stabilisiert wurde, bei 222°C im Vakuum verblieb; dieser Wert ist ein Maß für die thermische Beständigkeit.
Prozentsatz an Rückstand, der nach 60minütigem Erhitzen eines Polymerisats, dessen Endgruppe mit Essigsäureanhydrid stabilisiert wurde, bei 222°C im Vakuum verblieb; dieser Wert ist ein Maß für die thermische Beständigkeit.
Reibungskoeffizient und Verschleißkoeffizient:
Werte, die nach Vermischen von 100 Teilen eines Polymerisats, das einer Stabilisierung der Endgruppe mit Essigsäureanhydrid unterworfen worden war, mit 0,25 Teilen 2,2-Methylen-bis-(4-methyl-6-t- butylphenol) und 0,75 Teilen eines Terpolymerisats aus Polycaprolactam, Polyhexamethylen-adipinsäureamid und Polyhexamethylen-sebacinsäureamid, anschließendes Vermahlen und Extruderschmelzen des Gemischs mittels eines 50-mm-⌀-Extruders sowie Prüfung mit Hilfe einer Reibungs- und Verschleißprüfmaschine unter Auflagerdruck (thrust-type) erhalten wurden.
Werte, die nach Vermischen von 100 Teilen eines Polymerisats, das einer Stabilisierung der Endgruppe mit Essigsäureanhydrid unterworfen worden war, mit 0,25 Teilen 2,2-Methylen-bis-(4-methyl-6-t- butylphenol) und 0,75 Teilen eines Terpolymerisats aus Polycaprolactam, Polyhexamethylen-adipinsäureamid und Polyhexamethylen-sebacinsäureamid, anschließendes Vermahlen und Extruderschmelzen des Gemischs mittels eines 50-mm-⌀-Extruders sowie Prüfung mit Hilfe einer Reibungs- und Verschleißprüfmaschine unter Auflagerdruck (thrust-type) erhalten wurden.
Diese Werte stellen Maßzahlen für die Gleitfähigkeit und den
Verschleiß dar.
Spezifischer Oberflächenwiderstand:
Wert, der bei 20°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% gemessen wurde. Er ist eine Maßzahl für die antistatischen Eigenschaften.
Wert, der bei 20°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% gemessen wurde. Er ist eine Maßzahl für die antistatischen Eigenschaften.
Gründlich getrockneter Paraformaldehyd wurde bei 150°C der thermischen
Zersetzung unterworfen, und die gasförmigen Produkte
wurden zur Gewinnung eines Formaldehyd-Gases von 99,9prozentiger
Reinheit mehrfach durch Kühlfallen hindurchgeleitet.
Dieser Formaldehyd wurde mit einer Geschwindigkeit von 110
Gewichtsteilen pro Stunde (im folgenden beziehen sich alle
Angaben über "Teile" auf Gewichtsteile) in 500 Teile Toluol
eingeleitet, die 1,0 × 10-4 mol/l Tetrabutylammoniumacetat und
5,0 × 10-3 mol/l Polyethylenglycol-monostearylether
C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₄₀H (Additionsprodukt von Stearylalkohol an
40 mol Ethylenoxid, im folgenden kurz als S-40 bezeichnet),
das als Molekulargewichts-Regler benutzt wurde, enthielten.
Gleichzeitig mit dem Einleiten des Formaldehyds wurde eine
Toluol-Lösung von 1,0 × 10-4 mol/l Tetrabutylammoniumacetat
und 5,0 × 10-3 mol/l S-40 mit einer Geschwindigkeit von 500
Teilen pro Stunde eingespeist. Das Einleiten des Formaldehyds
und der Toluol-Lösung erfolgte 3 Stunden lang, wobei
die Temperatur des Polymerisationssystems auf 60°C gehalten
wurde. Die das Polymerisat enthaltende Toluol-Lösung wurde
aus dem Reaktionsgefäß mit einer der Einspeisungsrate entsprechenden
Geschwindigkeit abgeführt. Das Polymerisat wurde durch
Filtration abgetrennt, gründlich mit Aceton gewaschen und bei
60°C im Vakuum getrocknet. Danach wurden 289 Teile eines weißen
Polymerisats erhalten.
5 Teile des nach (1) erhaltenen Polyacetals wurden in 95 Teilen
1 N-Salzsäure dispergiert. Die Dispersion wurde 5 Stunden auf
90°C erhitzt. Bei dieser Behandlung erleidet der aus sich
wiederholenden Oxymethylen-Einheiten zusammengesetzte Teil
eine vollständige Hydrolyse unter Rückbildung von Formaldehyd
(CH₂O), während das Alkylenoxid-Addukt an den Alkohol unter
diesen Bedingungen unversehrt blieb. Die Lösung wurde mit 0,5 N-
wäßriger Natriumhydroxid-Lösung neutralisiert, unter atmosphärischem
Druck eingedampft und der Rückstand mit 50 Teilen Tetrahydrofuran
extrahiert. Der Extrakt wurde mittels Flüssigkeitschromatographie
analysiert. Nachgewiesen wurden 7,5 × 10-4
mol C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₄₀H pro 1 mol Formaldehyd.
50 Teile des nach (1) erhaltenen Polyacetals wurden zusammen
mit 500 Teilen Essigsäureanhydrid und 0,1 Teilen Natriumacetat
3 Stunden auf 139°C erhitzt und danach 49 Teile des Polymerisats
zurückerhalten. Das Polymerisat wurde mittels Infrarot-
Absorptionsspektroskopie auf die endständige Acetylgruppe
untersucht, und 8,5 × 10-4 mol der endständigen Acetylgruppe
wurden pro 1 mol Formaldehyd gefunden. Diese als
entständige Acetylgruppe nachgewiesene Endgruppe sollte der
endständigen Hydroxylgruppe (-OH) des nach (1) erhaltenen Polymerisats
entsprechen. Das zahlenmäßige mittlere Molekulargewicht
wurde zu n = 37 500 gefunden, wobei zur Berechnung die
Gleichung
herangezogen wurde. Aus den vorstehenden Ergebnissen wurden
die Struktur und die Zusammensetzung des nach (1) erhaltenen
Polyacetals wie folgt ermittelt:
(A)94 Gewichts-% C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₄₀(CH₂O)₁₂₄₀H,
(B) 6 Gewichts-% HO(CH₂O)₁₂₄₀H.
Von den beiden vorbezeichneten Polymerisaten wurde (A) durch
die Einwirkung des als Molekulargewichts-Regler eingesetzten
S-40 gebildet, während (B) seine Entstehung dem in Spuren-Mengen
im Polymerisationssystem enthaltenen Wasser verdankt.
Das nach (1) erhaltene Polyacetal zeigte eine reduzierte Viskosität
von 2,05, entsprechend den Erwartungen. Rv betrug 99%,
ein Wert, der eine ausgezeichnete thermische Stabilität kennzeichnet.
Das Polymerisat wurde nach erfolgter Endgruppen-Stabilisierung
mit einem Stabilisator versetzt und anschließend
im Spritzguß zu einem sehr zähen Formteil verarbeitet, das
einen Reibungskoeffizienten von 0,16, einen Verschleißkoeffizienten
von 0,99 µm/km und einen spezifischen Oberflächenwiderstand
von 4 × 10¹¹ Ω aufwies, die ausgezeichnete Gleitfähigkeit,
Verschleißfestigkeit und antistatische Eigenschaften anzeigen.
Formaldehyd, gasförmig und in einer Reinheit von 99,9%, wurde
mit einer Geschwindigkeit von 110 Teilen/Stunde kontinuierlich
3 Stunden lang in 500 Teile Cyclohexan eingeleitet, die
1 × 10-4 mol/l Dibutylzinn-dilaurat und 16,0 × 10-3 mol/l
Polyethylenglycol-monooctylether-monoacetat
C₈H₁₇O(CH₂CH₂O)₂₀COCH₃ (eine durch Acetylierung des Addukts von
Ethylenoxid an Octylalkohol, das 20 mol addierten Ethylenoxids
enthält, erhaltene Verbindung, im folgenden kurz als O-20 bezeichnet),
das als Molekulargewichts-Regler verwendet wurde,
enthielten. Gleichzeitig wurde dieselbe Cyclohexan-Lösung wie
oben verwendet, die Dibutylzinn-dilaurat und O-20 enthielt,
kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 500 Teilen/Stunde
3 Stunden lang eingespeist. Die Polymerisationstemperatur wurde
auf 45°C gehalten. Das entstandene Polymerisat wurde vom Cyclohexan
abgetrennt, gewaschen und getrocknet. Danach wurden 288
Teile des Polymerisats erhalten. Das Polymerisat wurde infrarot-
absorptionsspektroskopisch analysiert, wobei 9,5 × 10-4 mol
der endständigen Acetylgruppe pro 1 mol Formaldehyd gefunden
wurden. Bei der sauren Hydrolyse lieferte das Polymerisat
9,5 × 10-4 mol C₈H₁₇O(CH₂CH₂O)₂₀H pro 1 mol Formaldehyd. Nach
Acetylierung mit Essigsäureanhydrid zeigte sich, daß das Polymerisat
1,10 × 10-3 mol der endständigen Acetylgruppe pro 1 mol
Formaldehyd enthielt. Aus den vorstehenden Ergebnissen wurde
ermittelt, daß ein Polymerisat mit einem zahlenmäßigen mittleren
Molekulargewicht von 29 300 und der nachstehenden Zusammensetzung
gebildet worden war:
(C)93 Gewichts-% C₈H₁₇O(CH₂CH₂O)₂₀(CH₂O)₉₈₀COCH₃,
(D) 7 Gewichts-% HO(CH₂O)₉₈₀H.
Das Molekulargewicht und die reduzierte Viskosität von 1,63
entsprachen beide den Erwartungen. Die Werte des Rv von 98%,
des Reibungskoeffizienten von 0,22, des Verschleißkoeffizienten
von 0,32 µm/km und des speziellen Oberflächenwiderstandes
von 8 × 10¹¹ Ω waren sämtlich gut.
In einen Doppelarmkneter mit sigma-förmigen Knetarmen wurden
500 Teile sorgfältig gereinigtes Trioxan, 15 Teile Ethylenoxid
und 28,5 Teile Polyethylenglycol-distearylether
C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₄₀C₁₈H₃₇ (mittlere Stoffmenge des addierten
Ethylenoxids gleich 40 mol; im folgenden kurz als DS-40 bezeichnet)
gegeben. Dann wurden in den auf 70°C erhitzten
Kneter noch 0,3 Teile Bortrifluorid-dibutyletherat hineingegeben.
Der Kneter wurde 70 Minuten in Betrieb gehalten, und nach
dieser Zeit wurden 10 Teile Tributylamin dem Gemisch zur Beendigung
der Copolymerisation zugesetzt. Das Polymerisat wurde
dem Kneter entnommen und mit Aceton gewaschen. Danach wurden
507 Teile eines Aceta-Copolymerisats erhalten.
5 Teile des nach (4) erhaltenen Polyacetals wurden in 95 Teilen
1 N-Salzsäure dispergiert und das Gemisch 6 Stunden auf 90°C
erhitzt. Bei dieser Hydrolyse wurde das aus Oxymethylen-Einheiten
bestehende Segment in Formaldehyd umgewandelt und das
Segment aus Oxyalkylen-Einheiten in Ethylenglycol. Bei der gaschromatographischen
Analyse wurde gefunden, daß 2,0 mol Oxyethylen-Einheiten
in 100 mol Oxymethylen-Einheiten in dem Copolymerisat
eingebaut worden waren. Die Hydrolyse-Mischung wurde
mit 0,5 N-wäßriger Natriumhydroxid-Lösung neutralisiert, unter
atmosphärischem Druck eingedampft und der Rückstand mit 50
Teilen Tetrahydrofuran extrahiert. Bei der flüssigkeitschromatographischen
Analyse des Extrakts wurden die nachstehenden
Verbindungen in den angegebenen Konzentrationen, bezogen auf
1 mol Formaldehyd, nachgewiesen:
7,3 × 10-3 mol C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₄₀H,
7,3 × 10-3 mol C₁₈H₃₇OH.
7,3 × 10-3 mol C₁₈H₃₇OH.
Die Acetylierung der Endgruppe wurde durch Erhitzen von 50 Teilen
des Polymerisats, das nach (4) hergestellt wurde, mit 500
Teilen Essigsäureanhydrid und 0,1 Teilen Natriumacetat auf
139°C während einer Zeitspanne von 3 Stunden vorgenommen; danach
wurden 49 Teile des Polymerisats wiedergewonnen. Bei der
infrarot-absorptionsspektroskopischen Analyse des aufgearbeiteten
Polymerisats zur Endgruppenbestimmung wurden 4 × 10-5
mol der endständigen Acetylgruppe auf 1 mol Formaldehyd nachgewiesen.
Diese endständige Acetylgruppe entspricht der endständigen
Hydroxylgruppe des nach (4) erhaltenen Polymerisats.
Aufgrund der vorstehenden Analysenergebnisse beträgt die Gesamtmenge
der Endgruppen des nach (4) erhaltenen Polymerisats
15,0 × 10-4 mol pro 1 mol Formaldehyd, und sein zahlenmäßiges
mittleres Molekulargewicht, berechnet nach der Gleichung
n = 60/Gesamt-Stoffmenge der Endgruppen, wurde zu 40 000
gefunden. Demnach besitzt das nach (4) erhaltene Polyacetal
nachstehende Struktur und Zusammensetzung:
(E)97 Gewichts-% C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₄₀{(CH₂O)₁₂₉₅(CH₂CH₂O)₂₆}C₁₈H₃₇
(F) 3 Gewichts-% HO{(CH₂O)₁₂₉₅(CH₂CH₂O)₂₆}H
Anmerkung:
Die Formel (CH₂O)₁₂₉₅(CH₂CH₂O)₂₆ besagt, daß 26 Oxyethylen-Einheiten in 1295 Oxymethylen- Einheiten eingebaut sind, bezeichnet jedoch nicht etwa die Verteilung der Oxyethylen- Einheiten in der Polymer-Kette.
Die Formel (CH₂O)₁₂₉₅(CH₂CH₂O)₂₆ besagt, daß 26 Oxyethylen-Einheiten in 1295 Oxymethylen- Einheiten eingebaut sind, bezeichnet jedoch nicht etwa die Verteilung der Oxyethylen- Einheiten in der Polymer-Kette.
Von den beiden vorbezeichneten Polymerisaten entstammt (E) dem
als Molekulargewichts-Regler verwendeten DS-40 und (F) der
Reaktion mit in Spuren-Mengen im Polymerisationssystem vorhandenem
Wasser.
Das nach (4) erhaltene Polyacetal zeigte erwartungsgemäß eine
reduzierte Viskosität von 1,85. Rv betrug 99%, ein Wert, der
eine ausgezeichnete thermische Stabilität kennzeichnet. Nach
Endgruppen-Stabilisierung des Polymerisats mit Essigsäureanhydrid
und Einarbeiten eines Stabilisators wurde ein sehr zähes
Form-Erzeugnis erhalten, das einen Reibungskoeffizienten von
0,16, einen Verschleißkoeffizienten von 0,10 µm/km und einen
spezifischen Oberflächenwiderstand von 4 × 10¹¹ Ω aufwies; diese
Werte zeigen, daß das Erzeugnis in bezug auf Gleitfähigkeit,
Verschleißfestigkeit und antistatische Eigenschaften ein
hervorragendes Verhalten zeigt.
In 500 Teile Toluol, die 1,7 × 10-1 mol/l Propylenoxid als
cyclischem Ether, 3,2 × 10-3 mol/l Polyethylenglycol-monobutylether-monolaurat,
(eine durch Veresterung eines Addukts
von Ethylenoxid an n-Butylalkohol
mit Laurinsäure gebildete Verbindung; mittlere Stoffmenge des
addierten Ethylenoxids 20 mol; im folgenden kurz als BL-20
bezeichnet) als Molekulargewichts-Regler und 1 × 10-3 mol/l
Zinntetrachlorid als Polymerisationskatalysator enthielten,
wurde 3 Stunden lang gasförmiger Formaldehyd in einer Reinheit
von 99,9% mit einer Geschwindigkeit von 100 Teilen pro Stunde
eingeleitet. Gleichzeitig wurde eine Toluol-Lösung, die den
cyclischen Ether, den Molekulargewichts-Regler und den Polymerisationskatalysator
in denselben Konzentrationen wie vorstehend
enthielt, 3 Stunden lang mit einer Geschwindigkeit von
500 Teilen/Stunde eingespeist. Die Polymerisationstemperatur
wurde während der gesamten Zeit auf 5°C gehalten. Das erhaltene
Polymerisat wurde von dem Toluol abgetrennt, gewaschen und
getrocknet. Danach wurden 273 Teile des Polymerisats erhalten.
Die Hydrolyse des nach (7) erhaltenen Polymerisats lieferte
folgende Ergebnisse:
Gehalt an eingebauten Oxypropylen-Einheiten:
2,8 mol/100 mol Oxymethylen-Einheiten;
4,5 × 10-4 mol n-C₄H₉O(CH₂CH₂O)₂₀H/1 mol Formaldehyd;
4,5 × 10-4 mol C₁₁H₂₃COOH/1 mol Formaldehyd.
2,8 mol/100 mol Oxymethylen-Einheiten;
4,5 × 10-4 mol n-C₄H₉O(CH₂CH₂O)₂₀H/1 mol Formaldehyd;
4,5 × 10-4 mol C₁₁H₂₃COOH/1 mol Formaldehyd.
Bei der Acetylierung des nach (7) erhaltenen Polymerisats
nahm die endständige Carbonylgruppe um 5 × 10-5 mol/l mol
Formaldehyd zu, entsprechend dem Anteil der endständigen Hydroxyl-Gruppe
des nach (7) erhaltenen Copolymerisats.
Die angeführten Analysenergebnisse zeigten, daß das Polymerisat
ein zahlenmäßiges mittleres Molekulargewicht von 63 200 besitzt
und ein Gemisch der beiden folgenden Copolymerisate ist:
Anmerkung:
Die Formel
Die Formel
zeigt an, daß
57 Oxypropylen-Einheiten in 2020 Oxymethylen-
Einheiten
eingebaut sind.
Von den beiden vorbezeichneten Polymerisaten entstammt (G) dem
als Molekulargewichts-Regler verwendeten BL-20 und (H) der
Reaktion mit in Spuren-Mengen im Polymerisationssystem vorhandenem
Wasser.
Für die physikalischen Eigenschaften des nach (7) erhaltenen
Polyacetals wurden folgende Daten gefunden:
Reduzierte Viskosität: 3,50; Rv: 99%, Reibungskoeffizient:
0,19;
Verschleißkoeffizient: 0,20 µm/km; spezifischer Oberflächenwiderstand 5 × 10¹⁵ Ω.
Verschleißkoeffizient: 0,20 µm/km; spezifischer Oberflächenwiderstand 5 × 10¹⁵ Ω.
Diese Ergebnisse zeigten, daß das Polyacetal hervorragende Gleitfähigkeit
und Verschleißfestigkeit besitzt, die es dem durch
die Formel (G) bezeichneten Copolymerisat verdankt.
In einem Autoklaven wurde eine Mischung aus 150 Teilen eines
getrockneten Polyoxymethylen-dihydroxids mit einem zahlenmäßigen
mittleren Molekulargewicht von 1,5 × 10⁵, 3,5 Teilen Ethylenoxid,
3,1 Teilen Pentaethylenglycol-distearat
(eine durch Veresterung eines Addukts
von Ethylenoxid an Stearinsäure
mit Stearinsäure gebildete Verbindung; mittlere Stoffmenge
des addierten Ethylenoxids 5 mol; im folgenden kurz als
DS-5 bezeichnet) und 500 Teilen Toluol auf 75°C erhitzt. Dem
Autoklaveninhalt wurden dann 0,1 Teile Bortrifluorid-diethyletherat
zugesetzt und die Mischung anschließend 40 Minuten lang
gerührt. Nach Zusatz von 2 Teilen Tributylamin wurde die Mischung
dem Autoklaven entnommen, gewaschen und getrocknet. Danach
wurden 151 Teile eines Polymerisats erhalten.
Aufgrund der in derselben Weise wie in Beispiel 3 vorgenommenen
Analyse der Struktur des Polymerisats ergab sich die Bildung
der beiden nachstehenden Typen von Copolymerisaten:
Anmerkung:
Die Formel (CH₂O)₉₈₀(CH₂CH₂O)₁₅ zeigt an, daß 15 Oxyethylen-Einheiten in 980 Oxymethylen- Einheiten eingebaut sind.
Die Formel (CH₂O)₉₈₀(CH₂CH₂O)₁₅ zeigt an, daß 15 Oxyethylen-Einheiten in 980 Oxymethylen- Einheiten eingebaut sind.
Von den beiden Typen von Copolymerisaten leitet sich (I) von
dem als Molekulargewichts-Regler verwendeten DS-5 und (J) von
der endständigen Hydroxyl-Gruppe des als Ausgangsmaterial eingesetzten
Polyoxymethylens und einer im Polymerisationssystem
vorhandenen Spuren-Menge Wasser ab.
Für die physikalischen Eigenschaften des nach (10) erhaltenen
Polyacetals wurden folgende Daten gefunden:
Reduzierte Viskosität: 1,56; Rv: 99%; Reibungskoeffizient:
0,24;
Verschleißkoeffizient: 0,35 µm/km; spezifischer Oberflächenwiderstand 6 × 10¹⁴ Ω.
Verschleißkoeffizient: 0,35 µm/km; spezifischer Oberflächenwiderstand 6 × 10¹⁴ Ω.
Gleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit wurden durch das Copolymerisat
der Formel (I) verbessert.
Es wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Herstellungsweise
gearbeitet mit der Ausnahme, daß an Stelle des S-40 die in
Tabelle 1 aufgeführten Molekulargewichts-Reglersubstanzen verwendet
wurden. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls
in Tabelle 1 aufgeführt. Sämtliche der in diesen Beispielen
erhaltenen Polyacetale wiesen gute Verschleißfestigkeit, Gleitfähigkeit
und antistatische Eigenschaften auf.
Die präparative Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme
wiederholt, daß an Stelle des S-40 Hexylalkohol als Molekulargewichts-Regler
verwendet wurde. Die erhaltenen Ergebnisse
sind mit in Tabelle 1 aufgeführt. Bei einem unter Verwendung
von Hexylalkohol hergestellten Polyacetal war zwar die
Steuerung des Molekulargewichts möglich, jedoch waren Gleitfähigkeit,
Verschleißfestigkeit und antistatische Eigenschaften
schlecht.
Die präparative Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde angewandt,
jedoch mit der Ausnahme, daß Hexylpropionat als Molekulargewichts-Regler
an Stelle des S-40 verwendet wurde. Die erhaltenen
Ergebnisse sind ebenfalls aus Tabelle 1 zu ersehen. Bei
Verwendung von Hexylpropionat war die Steuerung des Molekulargewichts
des Polyacetals mangelhaft, und die Gleitfähigkeit,
die Verschleißfestigkeit und die antistatischen Eigenschaften
waren nicht gut.
Die präparative Arbeitsweise von Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme
wiederholt, daß 0,010 Teile Wasser an Stelle des DS-40
hinzugefügt wurden. Erhalten wurden 495 Teile eines Polymerisats.
Aufgrund der Analyse des Hydrolysats des nach (13) erhaltenen
Copolymerisats wurden 2,0 mol Ethylenglycol pro 100 mol Formaldehyd
nachgewiesen. Das Acetylierungsprodukt des Copolymerisats
lieferte 20 × 10-4 mol endständiger Acetyl-Gruppen pro 1
mol Formaldehyd. Aufgrund der vorstehenden Ergebnisse wurde
für das Copolymer die Zusammensetzung von
100 Gewichts-% HO{(CH₂O)₉₇₀(CH₂CH₂O)₁₉}H
gefunden, worin (CH₂O)₉₇₀(CH₂CH₂O)₁₉ bedeutet, daß 19 Oxyethylen-Einheiten
in 970 Oxymethylen-Einheiten eingebaut worden
waren.
Für die physikalischen Eigenschaften des nach (13) erhaltenen
Copolymerisats wurden die folgenden Daten gefunden:
Reduzierte Viskosität: 1,62; Rv: 98%; Reibungskoeffizient:
0,37
Verschleißkoeffizient: 1,35 µm/km; spezifischer Oberflächenwiderstand: <10¹⁶ Ω.
Verschleißkoeffizient: 1,35 µm/km; spezifischer Oberflächenwiderstand: <10¹⁶ Ω.
Vorstehende Werte lassen erkennen, daß sowohl die Gleitfähigkeit
und Verschleißfestigkeit als auch die antistatischen Eigenschaften
schlecht sind.
Die Prüfergebnisse der in diesen Beispielen erhaltenen Copolymerisate
sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Daraus ist zu ersehen,
daß sämtliche dieser Copolymerisate in bezug auf Gleitfähigkeit,
Verschleißfestigkeit und antistatische Eigenschaften
hervorragend sind.
In Tabelle 2 sind auch die Prüfergebnisse der in diesen Vergleichsbeispielen
erhaltenen Copolymerisate aufgeführt. Es ist
ebenfalls ersichtlich, daß diese Copolymerisate sowohl in bezug
auf Gleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit als auch auf
antistatische Eigenschaften den Polyacetalen gemäß der vorliegenden
Erfindung beträchtlich unterlegen sind.
In einem Doppelarmkneter mit sigma-förmigen Knetarmen wurde
eine Mischung aus 500 Teilen gründlich gereinigtem Trioxan und
25,8 Teilen Polyethylenglycol-distearylether
C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₄₀C₁₈H₃₇ (40 mol zugesetztes Ethylenglycol im
Mittel) auf 70°C erhitzt. Zu der Mischung wurden 0,25 Teile
Bortrifluorid-dibutyletherat hinzugefügt. Nachdem die Mischung
70 Minuten lang gerührt worden war, wurde die Polymerisation
durch Zusatz von 8 Teilen Tributylamin beendet. Das Polymerisat
wurde dem Kneter entnommen und mit Aceton gewaschen. Danach
wurden 506 Teile eines Polyacetals mit einer erwartungsgemäßen
reduzierten Viskosität von 1,83 erhalten. Rv betrug 99%, was
eine ausgezeichnete thermische Beständigkeit des Polymerisats
anzeigt. Nach der Endgruppen-Stabilisierung mit Essigsäureanhydrid
wurde in das Polymerisat ein Stabilisator eingearbeitet
und das Produkt verformt. Das Formerzeugnis war zäh und besaß
einen Reibungskoeffizienten von 0,16, einen Verschleißkoeffizienten
von 0,09 µm/km und einen spezifischen Oberflächenwiderstand
von 5 × 10¹¹ Ω. Diese Werte bezeichnen ausgezeichnete
Gleitfähigkeit, Verschleißfestigkeit und antistatische Eigenschaften.
Claims (18)
1. Polyacetal, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
Endgruppe des linearen polymeren Moleküls mit einem
Addukt eines Alkylenoxids an einen Alkohol R₁OH, der
ein langkettiger aliphatischer Alkohol mit 8 oder mehr
C-Atomen oder ein p-alkyliertes Phenol mit 8 oder mehr
C-Atomen in der Alkyl-Gruppe ist, oder eine Carbonsäure
R₂COOH, die eine langkettige aliphatische Carbonsäure
mit 8 oder mehr C-Atomen ist, blockiert ist, wobei dieses
Addukt als Endgruppe die allgemeine Formel
besitzt, in der R₀ für ein Wasserstoff-Atom, eine
Alkyl-Gruppe, substituierte Alkyl-Gruppe, Aryl-Gruppe
oder substituierte Aryl-Gruppe steht und R₀ gleich oder
verschieden sein kann, m eine Zahl von 2 bis 6 und n
eine Zahl von 1 bis 1000 bedeutet, und daß das zahlenmäßige
mittlere Molekulargewicht des Polyacetals, ausschließlich
der Endgruppe, im Bereich von 10 000 bis
500 000 liegt.
2. Polyacetal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das lineare Polymerisat ein Acetal-Homopolymeres ist,
das aus sich wiederholenden Oxymethylen-Einheiten der
Formel
aufgebaut ist.
3. Polyacetal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das lineare Polymerisat ein Acetal-Copolymeres mit einer
solchen Struktur ist, bei der Oxyalkylen-Einheiten der
Formel
(worin R₀′ für ein Wasserstoff-Atom, eine Alkyl-Gruppe,
substituierte Alkyl-Gruppe, Aryl-Gruppe oder substituierte
Aryl-Gruppe steht, die beiden R₀′ gleich oder
verschieden sind und m′ eine Zahl von 2 bis 6 bedeutet)
in die sich aus wiederholenden Oxymethylen-Einheiten
bestehende Polymer-Kette eingebaut sind.
4. Polyacetal nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß 0,05 bis 50 mol der Oxyalkylen-Einheiten in
100 mol der Oxymethylen-Einheiten eingebaut sind.
5. Polyacetal nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oxyalkylen-Einheit die Oxyethyleneinheit
ist.
6. Polyacetal nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oxyalkylen-Einheit die Oxytetramethyleneinheit
ist.
7. Polyacetal nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der das Addukt bildende aliphatische Alkohol
mit 8 oder mehr C-Atomen Laurylalkohol, Stearylalkohol
oder Eicosanol ist.
8. Polyacetal nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das das Addukt bildende p-alkylierte Phenol
mit 8 oder mehr C-Atomen in der Alkyl-Gruppe p-Octylphenol
oder p-Nonylphenol ist.
9. Polyacetal nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die das Addukt bildende aliphatische Carbonsäure
mit 8 oder mehr C-Atomen Laurinsäure, Stearinsäure,
Oleinsäure oder Ricinolsäure ist.
10. Polyacetal nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Alkylenoxid Ethylenoxid oder Propylenoxid
ist.
11. Polyacetal nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die zu 1 mol des Alkohols oder der Carbonsäure
zugesetzte Stoffmenge des Alkylenoxids im Bereich von 2
bis 250 ml liegt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Polyacetals gemäß Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Formaldehyd
oder Trioxan in Gegenwart einer Verbindung aus der Gruppe
der durch die folgenden allgemeinen Formeln bezeichneten
Verbindungen
worin R₀, R₁, R₂, m und n die in Anspruch 1 definierte
Bedeutung haben, R₃ für ein Wasserstoff-Atom, eine Alkyl-Gruppe,
substituierte Alkyl-Gruppe, Aryl-Gruppe
oder substituierte Aryl-Gruppe und R₄ für ein Wasserstoff-Atom,
eine Alkyl-Gruppe, substituierte Alkyl-Gruppe,
Aryl-Gruppe oder substituierte Aryl-Gruppe steht,
homopolymerisiert wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Polyacetals gemäß Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Trioxan in
Gegenwart einer Verbindung der Formel
worin R₀, R₁, R₂, R₄, m und n die in den Ansprüchen 1 bzw.
12 definierte Bedeutung haben, homopolymerisiert wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines Polyacetals gemäß Anspruch
3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Formaldehyd,
Trioxan oder Polyoxymethylen mit einem cyclischen
Ether in Gegenwart einer Verbindung aus der Gruppe der
durch die folgenden allgemeinen Formeln bezeichneten
Verbindungen
worin R₀, R₁, R₂, R₃, R₄, m und n die in den Ansprüchen
1 bzw. 12 definierte Bedeutung haben, copolymerisiert
wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
als cyclischer Ether Ethylenoxid verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
als cyclischer Ether Ethylenglykolformal, Diethylenglykolformal
oder 1,4-Butandiolformal verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Homopolymerisation oder Copolymerisation
in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Homopolymerisation oder Copolymerisation
in einem organischen Medium durchgeführt wird.
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