Über den Mechanismus und die Kinetik der ɛ-Caprolactam-Polymerisation in Gegenwart von Wasser

ZusammenfassungDie Bildungskinetik des Poly-ε-Caprolactams wird experimentell bei 220° in Gegenwart von 0,01, 0,02, 0,04 und 0,08 Mol Wasser und von 0,01 Molε-Aminocapronsäure pro Mol Gesamtlactam zu Reaktionsbeginn untersucht. Die Meßergebnisse werden in Tabellen und vergleichend in Abbildungen dargestellt und diskutiert.Bei Wasser als Reaktionskomponente sind die Laotamumsatz- und Polymerisationsgrad-Zeit-Funktionen Wendepunktsfunktionen, in denen eine Induktionsperiode der Reaktion zum Ausdruck kommt; bei Aminocapronsäure als Reaktionskomponente ist eine Induktionsperiode meßbar nicht vorhanden, beide Funktionen verlaufen über den meßbaren Bereich konkav gegen die Zeitabszisse. Die Kettenzahl-Zeit-Funktionen durchlaufen bei Wasser ein Maximum und besitzen drei Wendepunkte; mit steigenden Wassermengen verschieben sich die Maxima nach kürzeren Reaktionszeiten und werden höher und schmaler; bei Aminocapronsäure liegt gegenüber der gleichen Anfangsmenge Wasser über einen relativ großen Anfangsbereich eine wesentlich größere Kettenzahl vor, die jedoch nicht durch einen erhöhten Aminocapronsäureanteil zu deuten ist. Aus diesem Befund heraus wird eine Erklärung für die Wirkungsweise allgemein von sog. Einbaukatalysatoren hergeleitet.Die Polymerisationsreaktion endet in einem Gleichgewicht. Die Reaktionsverläufe bei Wasser und bei derselben Anfangsmenge Aminocapronsäure in Molen erreichen im Gleichgewicht gleiche Werte.