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DE1229725B - Process for stabilizing highly crystalline polypropylene - Google Patents

Process for stabilizing highly crystalline polypropylene

Info

Publication number
DE1229725B
DE1229725B DEST20124A DEST020124A DE1229725B DE 1229725 B DE1229725 B DE 1229725B DE ST20124 A DEST20124 A DE ST20124A DE ST020124 A DEST020124 A DE ST020124A DE 1229725 B DE1229725 B DE 1229725B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
crystalline polypropylene
polypropylene
highly crystalline
crystalline
bis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEST20124A
Other languages
German (de)
Inventor
Silvio Louis Giolito
Gerald Levine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stauffer Chemical Co
Original Assignee
Stauffer Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stauffer Chemical Co filed Critical Stauffer Chemical Co
Publication of DE1229725B publication Critical patent/DE1229725B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/36Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
    • C08K5/37Thiols
    • C08K5/375Thiols containing six-membered aromatic rings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

C08fC08f

Deutsche Kl.: 39 b-22/06 German class: 39 b -22/06

Nummer: 1 229 725Number: 1 229 725

Aktenzeichen: St 20124IV c/39 bFile number: St 20124IV c / 39 b

Anmeldetag: 22. Dezember 1962Filing date: December 22, 1962

Auslegetag: !.Dezember 1966Opening day:! December 1966

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Stabilisieren von hochkristallinem Polypropylen, insbesondere zur Hemmung des Abbaus bei erhöhten Temperaturen durch phenolische Disulfide, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als phenolisches Disulfid 4,4'-Dithio-bis-(2-cyclohexylphenol) verwendet. The invention relates to a method for stabilizing highly crystalline polypropylene, in particular to inhibit degradation at elevated temperatures by phenolic disulfides, which characterized in that 4,4'-dithio-bis (2-cyclohexylphenol) is used as the phenolic disulfide.

Das kristalline Polypropylen hat in letzter Zeit große Bedeutung erlangt. Wegen seiner überlegenen physikalischen Eigenschaften hat man intensiv an der Entwicklung dieses kristallinen Polymeren gearbeitet, und es ist nun in vielerlei Formen — Gußstücken, Filmen und Faser — im Handel erhältlich. Crystalline polypropylene has recently gained great importance. Because of its superiority physical properties, intensive work has been carried out on the development of this crystalline polymer, and it is now commercially available in a variety of forms - casts, films, and fiber.

Die stark kristallinen Polypropylene haben bei einer Temperatur von 1900C Schmelzindizes zwischen 0,01 und 50 und eignen sich daher besonders gut zur Herstellung von synthetischen Fasern und Filmen. Weitere erwünschte und vorteilhafte physikalische Eigenschaften des kristallinen Propylens sind außergewöhnliche Transparenz, starke mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien und Lösungsmitteln.The highly crystalline polypropylenes have melt indices between 0.01 and 50 at a temperature of 190 ° C. and are therefore particularly suitable for the production of synthetic fibers and films. Other desirable and beneficial physical properties of crystalline propylene are exceptional transparency, strong mechanical strength, and resistance to chemicals and solvents.

Trotz der ausgezeichneten physikalischen und chemischen Eigenschaften des kristallinen Polypropylens besteht ein großer Nachteil dieses Stoffes darin, daß seine Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen schlechter werden, offenbar als Folge eines oxydativen Abbaus. Wie schnell kristallines Polypropylen der Luftoxydation unterliegt, wird am besten deutlich, wenn man in der Schmelze gesponnene Polypropylenfasern in einem Luftumwälzungsofen bei 125 0C erhitzt. Nach 50 Stunden haben die Fasern etwa 50% ihrer Festigkeit verloren, und setzt, man sie 100 Stunden dieser Behandlung aus, so werden sie zu einer pulverigen Substanz.Despite the excellent physical and chemical properties of crystalline polypropylene, a major disadvantage of this material is that its properties deteriorate at elevated temperatures, apparently as a result of oxidative degradation. How quickly crystalline polypropylene is subject to air oxidation is best demonstrated when polypropylene fibers spun in the melt are heated at 125 ° C. in an air circulation oven. After 50 hours the fibers have lost about 50% of their strength and, if exposed to this treatment for 100 hours, they become a powdery substance.

Zwar unterliegen alle Polypropylene mehr oder weniger der oben beschriebenen Luftoxydation, jedoch ist die kristalline stereoreguläre Form einem derartigen Abbau besonders stark ausgesetzt.Although all polypropylenes are more or less subject to the above-described air oxidation, however the crystalline stereoregular form is particularly exposed to such degradation.

Aus den genannten Gründen ist es notwendig, Polypropylen in seiner hochkristallinen Form gegen oxydativen Abbau zu stabilisieren, und es sind bereits viele verschiedene Antioxydationsmittel zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen worden. So ist es z. B. bekannt, daß Bis-(dialkylphenol)-sulfide, -monosulfide und -disulfide eine stabilisierende Wirkung gegen oxydativen Abbau haben, wenn sie Polyäthylen zugegeben werden. Werden diese Bisphenolsulfide jedoch in Polypropylene eingearbeitet, vor allem in solche mit überwiegender Kristallinität, so ergibt sich eine bedeutend geringere Festigkeit Verfahren zum Stabilisieren von hochkristallinem PolypropylenFor the reasons mentioned, it is necessary to oppose polypropylene in its highly crystalline form to stabilize oxidative degradation, and there are already many different antioxidants used Solution to this problem has been proposed. So it is z. B. known that bis (dialkylphenol) sulfides, -monosulphides and -disulphides have a stabilizing effect against oxidative degradation if they Polyethylene are added. However, if these bisphenol sulfides are incorporated into polypropylenes, especially in those with predominantly crystallinity, the result is a significantly lower strength Process for stabilizing highly crystalline polypropylene

Anmelder:Applicant:

Stauffer Chemical Company,Stauffer Chemical Company,

New York, N.Y. (V. St. A.)New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. W. Beil, A. Hoeppener und Dr. H. J. Wolff,Dr. W. Beil, A. Hoeppener and Dr. H. J. Wolff,

Rechtsanwälte, Frankfurt/M., Adelonstr. 58Lawyers, Frankfurt / M., Adelonstr. 58

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Silvio Louis Giolito, Whitestone, N.Y.;Silvio Louis Giolito, Whitestone, N.Y .;

Gerald Levine, Brooklyn, N.Y. (V. St. A.)Gerald Levine, Brooklyn, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Dezember 1961
(163 069)
Claimed priority:
V. St. v. America December 29, 1961
(163 069)

gegenüber dem oxydativen Abbau als etwa bei auf diese Weise stabilisiertem Polyäthylen.compared to oxidative degradation than, for example, in the case of polyethylene stabilized in this way.

Nunmehr wurde gefunden, daß eine ausgezeichnete Stabilisierung von kristallinem Polypropylen möglich ist, wenn ein spezifisches Bisphenol verwendet wird, nämlich 4,4' - Dithio - bis - (2 - cyclohexylphenol) der FormelIt has now been found that an excellent stabilization of crystalline polypropylene is possible is when a specific bisphenol is used, namely 4,4 '- dithio - bis - (2 - cyclohexylphenol) der formula

HOHO

Eine ausgezeichnete Stabilisierung gegen oxydativen Abbau bei hohen Temperaturen wird mit etwa 0,05 bis 5% des Antioxydationsmittels der hierin beschriebenen Art erreicht. In den meisten Fällen führen bereits etwa 0,5% Antioxydationsmittel zu einem ausgezeichneten Schutz für das kristalline Polypropylen, ohne jedoch eine Änderung der physikalischen Eigenschaften des Polymeren, also beispielsweise der Farbe und der Festigkeit, zu bewirken.An excellent stabilization against oxidative degradation at high temperatures is about 0.05 to 5% of the antioxidant of the type described herein. In most cases already about 0.5% antioxidant lead to excellent protection for the crystalline Polypropylene, but without changing the physical properties of the polymer, that is for example the color and the strength.

609 729/446609 729/446

Wird beispielsweise 4,4'-Dithio-bis-(2-cyclohexylphenol) in einer Konzentration von 0,5% in kristallines Polypropylen eingearbeitet, so ergibt sich eine Versprödungszeit von etwa 700 Stunden, während unter gleichen Testbedingungen mit dem entsprechenden Monosulfid eine Versprödungszeit von nur 220 Stunden erzielt wird. Ähnliche Ergebnisse erzielt man in Vergleichsversuchen mit anderen Phenolsulfiden und -disulfiden.For example, 4,4'-dithio-bis- (2-cyclohexylphenol) in a concentration of 0.5% in crystalline Incorporated polypropylene, the result is an embrittlement time of about 700 hours while under the same test conditions with the corresponding monosulfide an embrittlement time of only 220 hours is achieved. Similar results are obtained in comparative tests with other phenol sulfides and disulfides.

Das nun folgende Beispiel erläutert das Verfahren zum Stabilisieren von hochkristallinem Polypropylen.The following example illustrates the process for stabilizing highly crystalline polypropylene.

Beispielexample

10 g pulverisiertes Polypropylen mit einem Antioxydationsmittelgehalt von 0,5% wurden in der Mitte einer Platte aus rostfreiem Stahl (Größe 15,2 χ 15,2 cm) aufgeschüttet. Eine Stahlplatte der gleichen Art wurde dann über das Pulver gelegt und leicht nach unten gedrückt. Das Ganze wurde dann in die Mitte der Unterplatte einer hydraulischen Presse gelegt, die zuvor auf 177°C erhitzt worden war. Die untere Preßfläche wurde gehoben, bis beide Flächen die untere tind obere Platte aus rostfreiem Stahl berührten. Man ließ die Pulverprobe sich erwärmen, bis etwa 4 Minuten verstrichen waren oder bis das Harz schmolz. Als das Harz zu schmelzen begann, wurde die untere Preßfläche noch etwas angehoben, um zu sichern, daß auch beide Flächen die die Probe umschließenden Stahlplatten berührten. Nach weiteren 4 Minuten oder wenn das Harz schmolz, wurde die untere Fläche angehoben, bis sich eine Belastung von etwa einer Tonne ergab, und dieser Druck wurde 2 Minuten lang eingehalten. Dann wurde das Abzugsventil geöffnet, um den Dampf abzulassen, und danach wurde kaltes Wasser zugeleitet, um Pressenflächen und Platten auf eine Temperatur von 100C abzukühlen. Das geformte Harzplättchen war rund und hatte eine Dicke von ungefähr 0,62 bis 0,76 mm.10 g of powdered polypropylene with an antioxidant content of 0.5% were poured into the center of a stainless steel plate (size 15.2 × 15.2 cm). A steel plate of the same type was then placed over the powder and gently pushed down. The whole thing was then placed in the center of the platen of a hydraulic press that had previously been heated to 177 ° C. The lower press surface was raised until both surfaces contacted the lower and upper stainless steel plates. The powder sample was allowed to warm for about 4 minutes or until the resin melted. When the resin began to melt, the lower pressing surface was raised slightly to ensure that both surfaces were in contact with the steel plates surrounding the sample. After an additional 4 minutes, or when the resin melted, the lower surface was raised until there was a load of about one ton and this pressure was maintained for 2 minutes. Then the vent valve was opened to let off the steam, and then cold water was fed in to cool the press surfaces and plates to a temperature of 10 ° C. The molded resin flake was round and about 0.62 to 0.76 mm thick.

Scheibchen von 25,4 mm Größe wurden von der Platte abgeschnitten, in Petri-Schalen gegeben und dann in einem Unterwindofen einer Temperatur von 15O0C ausgesetzt. Die Proben wurden einige Stunden später untersucht und auf Anzeichen von Verfärbung, Kristallisation, Trübung, Verschmoren der Kanten, vollständige Versprödung und Rissigwerden geprüft. Nachdem die Proben aus dem Ofen genommen waren, wurden sie mit Vergleichsproben, die kein Antioxydationsmittel enthielten, verglichen. Die bei Verwendung des erfindungsgemäßen Stabilisators und herkömmlicher Bisphenolsulfide und -disulfide erzielten Ergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich:Discs of 25.4 mm in size were cut from the plate, placed in petri dishes and then exposed in a forced draft oven at 15O 0 C. The samples were examined a few hours later and checked for signs of discoloration, crystallization, clouding, charring of the edges, complete embrittlement and cracking. After the samples were removed from the oven, they were compared to control samples that did not contain an antioxidant. The results obtained when using the stabilizer according to the invention and conventional bisphenol sulfides and disulfides can be seen from the table below:

Ergebnisse der Ofen-Alterungsversuehe bei 1500CResults of the oven at 150 0 C Alterungsversuehe

Verbindunglink Zeit bistime to VerVer zur Verfor ver suchsearch sprödungbrittleness Nr.No. — (unstabilisiertes Polypropylen) ..- (unstabilized polypropylene) .. inin 4,4'-Thio-bis-(2-benzylphenol) ....4,4'-thio-bis (2-benzylphenol) .... Stundenhours 11 2,2'-Thio-bis-(4-benzylphenpl) 2,2'-thio-bis- (4-benzylphenpl) 11 22 4,4'-Dithio-bis-(2-sec.butylphenol)4,4'-dithio-bis- (2-sec.butylphenol) 8888 33 2,2'-Dithio-bis-(4-sec.butylphenol)2,2'-dithio-bis- (4-sec-butylphenol) 126126 44th 4,4'-Dithio-bis-(2-cyclohexylphenol)4,4'-dithio-bis (2-cyclohexylphenol) 261261 55 138138 66th 707707

Diese Tabelle zeigt deutlich die Überlegenheit des erfindungsgemäß verwendeten Stabilisators.This table clearly shows the superiority of the stabilizer used according to the invention.

Das in dem Versuch verwendete Gemisch aus pulverisiertem Polypropylen und Antioxydationsmittel wurde hergestellt, indem Polypropylen und Antioxydationsmittel in einem Waring-Mischgerät innig gemischt wurden, bis ein homogenes Gemisch der Bestandteile vorlag. Als Polypropylen wurde ein nicht stabilisiertes, für allgemeine Verwendungszwecke brauchbares Polypropylen der isotaktischen oder kristallinen Art mit hohem Molekulargewicht verwendet, das bei 2300C einen Schmelzindex von 4 und ein spezifisches Gewicht von 0,905 hatte.The mixture of powdered polypropylene and antioxidant used in the experiment was prepared by intimately mixing polypropylene and antioxidant in a Waring mixer until a homogeneous mixture of the ingredients was obtained. As an unstabilized polypropylene, useful for general use polypropylene of isotactic or crystalline type was used with high molecular weight at 230 0 C had a melt index of 4 and a specific gravity of 0.905.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zum Stabilisieren von hochkristallinem Polypropylen durch phenolische Disulfide, dadurch gekennzeichnet, daß man als phenolisches Disulfid eine Verbindung der FormelProcess for stabilizing highly crystalline polypropylene by means of phenolic disulfides, characterized in that a compound of the phenolic disulfide formula HOHO H2
verwendet.
H 2
used.
H2'H 2 ' SH2 S H 2 In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 111 382;Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 111 382; ausgelegte Unterlagen der belgischen Patentschriften Nr. 576 972, 598 732;interpreted documents of Belgian patents Nos. 576 972, 598 732; britische Patentschriften Nr. 879 691, 857 448, 780 289.British Patent Nos. 879 691, 857 448, 780 289. 609 729/446 11.66 Bundesdruckerei Berlin609 729/446 11.66 Bundesdruckerei Berlin
DEST20124A 1961-12-29 1962-12-22 Process for stabilizing highly crystalline polypropylene Pending DE1229725B (en)

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