197033. lajstromszámú szabadalom • Eljárás átlátszó formatestek gyártására alkalmas telítetlen poliésztergyanták előállítására
1 197033 2 A találmány tárgya eljárás telítetlen poliésztergyanták, dikarbonsavanhidridek, dikarbonsavak, valamint diolok keverékeiből kiinduló előállítására, a polikondenzációs reakciót gyorsító olyan fémvegyület-kombináció jelenlétében, amely a gyanta kikeményftésekor (a kopolimerizációs reakcióban) gyökös polimerizációs aktivátorként is funkcionál, a termék színét a hagyományos úton előállított termékéhez viszonyítva jelentős mértékben halványítja, és az így előállított telítetlen poliésztergyanta vegyszerállóságát — különösen ásványi savakkal szemben — számottevően megnöveli. Ismeretes, hogy a telítetlen poliésztergyanták előállítása polikondenzációs reakcióban történik, amelynek során telített [o-ítá!sav, tereftálsav, i-ftálsav, tetrahidroftálsav, tetraklór-ftálsav, hexaklór-endometilén-tetrahidroftálsav (HET-sav), borostyánkősav, adipinsav stb.] és telítetlen dikarbonsavak (maleinsav, fumársav stb.), valamint diolok (etilénglikol, 1,2-propilénglikol, 1,4-butándid, neopentilglikol, biszfenol-A stb.) elegyei reagálnak egymással. A reakció során víz keletkezik. A reakciót a fenti komponensek megfelelő arányú keverékeinek magas hőmérsékletű (160—220 °C) ómledckébcn, folyamatos vagy szakaszos üzemű reaktorban hajtják végre, amikor is a reakcióban keletkező víz eltávolítását inert gáznak (N2, C02, Ar stb.) a reakcióelegyen történő átbuborékoltatásával, gyakran vákuum alkalmazásával segítik elő, A reakció kivitelezésének másik módja szerint a megfelelő arányban bemért komponenseket oiyan oldószer jelenlétében reagáltatják, amely a vízzel azeotrop elegyet képez (toluol, xilol stb.). A reakciót ekkor az oldat forráspontján hajtják végre. Az azeotrop gőzfázist hőcserélőben kondenzálják, a kondenzelegyből kivált vizet elkülönítik és a tiszta oldószert visszavezetik a reaktorba. A polikondenzációs reakciót a reakcióelegy savszámának mérésével követik. A reakció előrehaladtával a reakcióelegy savszáma csökken. A kívánt érték elérése után a reakcióelegyet megfelelő arányban komonomerrel (sztirol, metil-metakrilát stb.) keverik. Az fgy készült telítetlen poliésztergyanta tárolhatóságának növelése érdekében a polikondenzációs reakció során, valamint a komonornerrel történő elegyítés alkalmával polimerizációs inhibitort (leggyakrabban hidrokinont) is adagolnak a gyantához. A kapott telítetlen poliésztergyanta általában sárga színű, viszkózus folyadék, amelynek jódszintszáma 2—5 mg I2/100 ml lehet. A polikondenzációs reakció egyensúlyi kémiai folyamat, amelynek meggyorsítására a legkézenfekvőbb eljárás a reakcióban keletkező víz minél tökéletesebb eltávolítása a reakcióelegyből. Másik, ugyancsak hatékony módszer a reakció meggyorsítására a különböző típusú észterező katalizátorok alkalmazása. A szakirodalom számos típusát ismeri ezeknek a katalitikus hatású anyagoknak. Erős proton-donor katalizátorok alkalmazását, például sósav, kénsav, foszforsav használatát ismerteti a 76101.058 számú japán nyilvánosságra hozatali irat. Fémkarboxilátok, így cink-ucetát, kobalt-szukciaát alkalmazását ismerteti a 74004.790 és a 76101.058 számú japán nyilvánosságra hozatali irat. Aromás és alifás aminok fémkomplexeit ajánlja észterező katalizátorként a 2327131 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra hozatali irat. A folyékony telítetlen poliésztergyanták, alkalmazásukat tekintve félkész termékek. Késztermék belőlük kopolimerizációs reakcióval készíthető. Ennek során a gyantához megfelelő iniciátor-aktivátor rendszert, pl. benzoilperoxid/dietilanilin, metil-etil-ketcn-peroxid/kobalt-naftenát rendszert adagolnak, melynek hatására gyökös polimerizáció útján a folyékony telítetlen poliésztergyanta kikeményedik. Az iniciátorokat általában 50 tömeg% hatóanyag-tartalmú alifás vagy aromás észterrel készült oldatok alakjában, míg az aktiváíorí, pl. a kobalt-naftenátot rendszerint 1 tömeg?« fém kobaltot tartalmazó toluolos oldat alakjában alkalmazzák. Az oldószerek a gyökös polimerizáció foiyamán nem épülnek be a poliészter szerkezetébe, ezért a gyantából készült termék tulajdonságait (vegyszerállóságát, időjárás-állóságát stb.) nagymértékben rontják. A kikeményítési reakció során a telítetlen poliészter színe sötétedik, elsősorban az alkalmazott aktivátor (kobalt-naftenát, dietilanilin stb.) színező hatása következtében. Az elszíneződés mértékének csökkentése érdekében gyakran optikai fehérítő hatású vegyületeket alkalmaznak. Ezzel az eljárással újabb, polimerizációra nem képes anyagot juttatnak a telítetlen poliésztergyantába, ami a gyanta fent említett tulajdonságaira ugyancsak káros hatássa! van. A találmány célja az előzőekben ismertetett eljárások hátrányainak kiküszöbölése és egyúttal átlátszó, javított tulajdonságú, különösen javított vegyszerállőságú formateslek gyártására alkalmas poliésztergyanta előállítása. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha telített és telítetlen dikarbonsavak, valamint kétértékű alkoholok — funkciós csoportjaikat tekintve — ekvimoláris elegyeií 160—220 °C hőmérsékleten, megfelelő koncentrációban alkalmazott, legalább háromkomponensű katalizátorkombináció jelenlétében reagáltatjuk, akkor azonos végső savszám eléréséhez a reakcióidő mintegy 25%-os csökkentése érhető el a katalizátor nélküii, azonos összetételű reakcióelegy reakcióidejéhez képest. Azt tapasztaltuk továbbá, hogy a találmány szerinti katalizátorkombináció alkalmazása révén a fenti polikondenzációs reakció reakcióideje jóval rövidebb lesz, mint bármely ismert polikondenzációs katalizátor használatakor. Ezen túlmenően a találmány szerint alkalmazott katalizátorkombináció a telítetlen poliésztergyanta kikeményítési reakciójában aktivátorként is funkcionál és így feleslegessé teszi az egyébként nélkülözhetetlen kobalt-naftenátnak a gyantához történő adagolását. Mindezek mellett az a meglepő jelenség is megfigyelhető, hogy a katalizátorkombináció jelenlétében előállított gyantából nyert, kikeményített termék gyakorlatilag színtelen, víztiszta anyag, ellentétben a hagyományos eljárással, illetve a katalizá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
