177696. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkálifém-laktamátok előállítására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGALATI találmány 177696 Bejelentés napja: 1978. II. 8. (MU—595) Nemzetközi osztályozás: ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI Közzététel napja: 1981. IV. 28. C 08 G 69/00 HIVATAL Megjelent: 1983. IX. 30. Feltalálók : Szabadalmas: Dr. Doubravszky Sándor, tud. főmunkatárs, 25% Műanyagipari Kutató Intézet, Szabó Gyula, tudományos munkatárs, 25% Budapest Dr. Aklan György, tudományos munkatárs, 20% Schwartz Gábor, vegyésztechnikus, 20% Varga Józsefné, tudományos munkatárs, Budapest 10% Eljárás alkálifém-laktamátok előállítására 1 A találmány tárgya eljárás legalább 10 mol%-os és legalább 90%-os tisztaságú alkálifém-laktamátok előállítására, 6—12 tagú gyűrűs Iaktám(ok)ból és szilárd, szemcsés alkáli fémhidroxid(ok)ból. Ismeretes, hogy az w-aminokarbonsavak vízmentes laktámjai laktám-anion jelenlétében magasabb hőmérsékleten polimerizálódnak, és így nagy molekulasúlyú poliamidok keletkeznek. A polimerizációhoz a katalizátort vízmentes laktámból alkálifémekkel, ezek hidridjeivel, oxidjaival, hidroxidjaival, alkoholátjaival, valamint egyéb fémekkel (pl. alumíniummal) állítják elő. A katalizátor minősége és aktivitása rendkívül befolyásolja a keletkező poliamid fizikai tulajdonságait, elsősorban monomertartalmát és molekulasúlyát, ezeken keresztül pedig mechanikai és egyéb tulajdonságait. Érthető tehát, hogy valamennyi anionos laktámpolimerizáló eljárás leglényegesebb fázisa a katalizátor előállítása, ami döntő jelentőségű a polimer tulajdonságainak kialakításában. Egyik általánosan ismert eljárásban a katalizátort úgy állítják elő, hogy fém nátriumot tesznek laktámolvadékba, ekkor hő és H2-fejlődés közben Na-laktamát keletkezik, amely a laktámban oldódik. Az eljárás hátránya, hogy ily módon gyenge aktivitású (max. kb. 80%) katalizátor állítható elő, viszonylag kis koncentrációban (max. kb. 10 mol%), amellett az eljárás rendkívül tűzveszélyes. (A katalizátor koncentrációja a fémionok koncentrációja mol%-ban; a katalizátor aktivitása a laktamát-anion és a fémionok molaránya %-ban kifejezve.) 2 Más ismert eljárás szerint a katalizátort úgy állítják elő, hogy alkáli- vagy földalkáli-hidroxidot, ill. alkoholátot kevernek Iaktámolvadékba; a 100—150 °C-on, vákuumban lejátszódó egyensúlyi reakcióban főként lak - 5 tárnát és víz, ill. alkohol keletkezik, a vizet kidesztillálják a laktámolvadékból, többnyire a laktám egy részével (2—30 s%) együtt. Ezeknek az eljárásoknak közös hátránya az, hogy a technológiai paraméterek gondos betartása mellett is 10 csak gyenge aktivitású (80—85%) katalizátort produkálnak. Ennek oka az, hogy a laktamátképzés a laktámolvadékban történik, ahol egyidejűleg jelen van a már keletkezett laktamát és a reakcióban éppen felszabaduló víz, amelyek egymással reagálnak és gyűrűnyitással 15 (o-aminosav Na-sója képződik, ami csökkenti a katalizátor aktivitását. A mellékreakció a laktamát koncentráció növekedésével gyorsabbá válik, a katalizátor növekvő koncentrációja függvényében növekvő arányban inaktiválódik. 20 Az említett eljárások további hátránya, hogy maximálisan 20—25 mol% koncentrációjú katalizátor előállítására alkalmasak, minthogy a laktamát képződési reakciója a laktamátkoncentráció növekedésével lelassul, majd megáll; helyette mellékreakciók játszódnak 25 le, amelyek a katalizátor aktivitását csökkentik. A 145 102 sz. csehszlovák szabadalmi leírás szerinti eljárás kaprolaktám anionos polimerizációjához a katalizátort alkálihidroxidból állítja elő a szokásos körülmények között, 90—150 °C-on és 1—25 Torr nyomáson. 30 Szilárd alkálihidroxidot helyeznek el közvetlenül a 177696
