The thermal degradation of poly(oxycarbonylethy1ene) (poly-P-propiolactone) has been investigated within a temperature range of 180-220°C and under various pressures. The degradation begins with a considerable decrease in molecular weight, followed by an accelerating formation of acrylic acid. The reaction involves the following steps: 1) Random chain scission of polymer chains by typical ester pyrolysis with the formation of fragments one of which containing a carboxylic group the other one a CC-double bond at the chain end (Eq. (1)). 2) Formation of the volatile acrylic acid by scissions at the chain end, the amount of acrylic acid or the weight-loss increasing with the number of fragmentations (Eq. (2)).
3) Autocatalysed acidic cleavage of the polyester fragments into an @-unsaturated esterand an acid as shown with low molecular model compounds (Eq. (8)). Substitution of the labile a-hydrogen atoms in poly(oxycarbonylethy1ene) by methyl groupssuch as in poly(oxycarbony1-1,l-dimethylethylene) -reduces the rate of degradation drastically. This observation together with the results obtained in the pyrolysis of the low-molecular model compounds, ethyl P-acetoxypropionate and P-acetoxypropionic acid, support the postulated mechanism.
ZUSAMMENFASSUNG:Der thermische Abbau von Poly(oxycarbonylathy1en) (Poly-P-propiolacton) wurde bei 180-220°C und verschiedenem Druck untersucht. Zunachst erfolgt eine starke Verminderung der Molekulargewichte, danach bis zur vollstandigen Zersetzung eine beschleunigte Bildung von Acrylsaure. Die Reaktion verlauft iiber folgende Schritte : 1) Statistische Kettenspaltung durch Esterpyrolyse unter Bildung von Bruchstiicken mit ungesattigtem oder mit carboxylischem Kettenende (Gl. (1)). 2) Saurekatalysierter Abbau unter gleichzeitiger Abspaltung von Acrylsaure vom Kettenende her, wobei die Menge an Acrylsaure und damit der Gewichtsverlust mit der Anzahl der Fragmentierungen zunimmt (Gl. (2)). 3) Autokatalytische, saure Spaltung der Polyester-Bruchstiicke in einen a,P-ungesittigten Ester und eine Sauue, wie an niedermolekularen Modellverbindungen gezeigt werden konnte (Gl. (8)).Substitution der labilen a-Wasserstoffatome im Poly(oxycarbonylithy1en) durch Methylgruppenwie im Poly(oxycarbony1-1,l-dimethylathylen)setzt die Abbaugeschwindigkeit drastisch herab. Diese Beobachtung sowie die Resultate der Pyrolyse der Modellverbindungen, P-Acetoxypropionsaureiithylester und P-Acetoxypropionsaure, unterstiitzen den vorgeschlagenen Mechanismus.