DE1177824B - Verfahren zur Herstellung von wasserloeslichen Kondensaten auf Basis von Polyamiden und Epichlorhydrin - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von wasserloeslichen Kondensaten auf Basis von Polyamiden und EpichlorhydrinInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: C 08 g
Deutsche Kl.: 39 c-10
Nummer: 1177 824
Aktenzeichen: H 34226 IVd/39 c
Anmeldetag: 2. September 1958
Auslegetag: 10. September 1964
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung neuer Kondensationsprodukte.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyamiden durch Umsetzen von Diaminen mit Dicarbonsäuren.
Dabei werden unlösliche Produkte erhalten. Auch wurden bereits Aminosäurederivate, nämlich
Lactame, polymerisiert unter Zusatz geringer Mengen an Beschleunigern wie Epichlorhydrin. Auch hierbei
werden unlösliche Produkte erhalten. Nach einem anderen Verfahren wird ein Dreistoffsystem, bestehend
aus einem natürlichen oder synthetischen Harz oder einem daraus erhaltenen Reaktionsprodukt, ferner
einem polyfunktionellen Amin und drittens einem Monoepoxyd zu synthetischen Produkten verarbeitet.
Das Epoxyd wird dabei gegebenenfalls unter vorheriger Mischung mit dem Harz mit dem Amin umgesetzt.
Dabei werden unlösliche, unschmelzbare synthetische Harze erhalten.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Kondensaten
auf Basis von Polyamiden und Epichlorhydrin durch Umsatz von mehrwertigen Aminen mit Dicarbonsäuren
mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen in der Wärme, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als mehrwertige
Amine Polyamine mit mindestens drei Aminogruppen verwendet und die gebildeten Polyamide
anschließend mit Epichlorhydrin umsetzt.
Die Umsetzung kann in Gegenwart eines Quaternisierungsmittels vorgenommen werden. Vorzugsweise
wird das Polyalkylenpolyamin in einem Molverhältnis zu der zweibasischen Carbonsäure von
etwa 0,8 bis 1,4: 1 verwendet. Das Epichlorhydrin wird vorzugsweise in einem Molverhältnis zu den
sekundären Aminogruppen des Polyamids von etwa 0,5 bis 1,8: 1 verwendet.
Bei der Herstellung dieser Produkte wird nach hier nicht beanspruchtem Verfahren die zweibasische
Carbonsäure zuerst mit einem Polyalkylenpolyamin zu einem wasserlöslichen Polyamid mit den wiederkehrenden
Gruppen
— NH(CwH2«HN)z — CORCO —
umgesetzt, worin sowohl η wie χ die Zahl 2 oder eine
größere und R das zweiwertige Kohlenwasserstoffradikal der zweibasischen Carbonsäure bedeutet.
Dieses langkettige Polyamid wird dann erfindungsgemäß mit Epichlorhydrin, gegebenenfalls in Gegenwart
eines quaternisierenden Mittels, zur Bildung der wasserlöslichen Kondensationsprodukte umgesetzt.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsstoffe verwendeten Polyamide werden nach
hier nicht beanspruchtem Verfahren durch Um-
Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen
Kondensaten auf Basis von Polyamiden
und Epichlorhydrin
Kondensaten auf Basis von Polyamiden
und Epichlorhydrin
Anmelder:
Hercules Powder Company, Wilmington, Del.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. A. van der Werth,
Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32,
und Dipl.-Chem. Dr. F. Lederer, München 8,
Patentanwälte
Als Erfinder benannt:
Alfred Chandler Schmalz, Wilmington, Del.,
William Donald Thompson, Middletown, DeL,
Paul Harwood Aldrich,
Robert Westbrook Butler, Wilmington, Del.,
Gerald Inman Kein, West Grove, Pa.,
Stearns Tyler Putnam,
Robert Wilder Davison,
John Dewitt Floyd, Wilmington, Del. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 5. September 1957
(682 089),
(682 089),
vom 27. März 1958 (724 235),
vom 22. Juli 1958 (750 073) --
vom 22. Juli 1958 (750 073) --
setzung einer gesättigten aliphatischen zweibasischen
Carbonsäure mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure oder
Azelainsäure, mit einem Polyalkylenpolyamin, vorzugsweise in wäßriger Lösung, erhalten. Die gesättigten
zweibasischen Säuren mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen im Molekül werden bevorzugt. Mischungen von zwei
oder mehreren gesättigten zweibasischen Carbonsäuren können auch benutzt werden.
Erfindungsgemäß kann eine Vielzahl von PoIy-
alkylenpolyaminen einschließlich Polyäthylenpolyaminen,
Polypropylenpolyaminen und Polybutylenpolyaminen verwendet werden, von welchen die PoIyäthylenpolyamine
die in wirtschaftlicher Hinsicht
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bevorzugte Klasse darstellen. In den Polyalkylen- erfir.dungsgerräß zu einem kationischen, wärmepolyaminen
besitzen die Alkylengruppen mehr als härtenden Harz dadurch umgewandelt werden, daß
1 C-Atom, und es sind in dem Molekül zwei bis acht es mit Epichiorhydrin bei einer Temperatur von etwa
solcher Gruppen vertreten. Die Stickstoffatome können 45 bis etwa ICO0C, vorzugsweise zwischen etwa 45
an benachbarte Kohlenstoffatome in der Gruppe 5 und 7O0C, umgesetzt wird, bis die Viskosität einer
— C„H2,i— oder an weiter entfernte Kohlenstoff- 20°/cigen Lösung an festen Stoffen bei 250C etwa C
atome, aber nicht an das gleiche Kohlenstoffatom ge- oder einen höheren Wert auf der Gardner-Holdtbunden
sein. Erfindungsgemäß können nicht nur Skala erreicht hat. Diese Reaktion wird vorzugsweise
Polyamine wie Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, in wäßriger Lösung ausgeführt. Die Einstellung des
Tetraäthylenpentamin, Dipropylentriamin und N-bis- io ρκ-Wertes ist gewöhnlich nicht notwendig. Weil
(Aminopropyl)-methylamin allein verwendet werden, jedoch der pH-Wert während der Polymerisationssondern
auch Gemische derselben und deren Roh- phase der Reaktion abnimmt, kann es mitunter erprodukte.
Beispielsweise ist das Gemisch von Poly- wünscht sein, Alkali zuzusetzen, um mindestens
äthylenpolyaminen, wie es durch Umsetzung von etwas der gebildeten Säure zu binden.
Ammoniak und Athylendichlorid und Reinigung nur 15 Bei der Polyamid-Epichlorhydrin-Reaktion nach in dem Ausmaß der Entfernung von Chloriden, dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt, Wasser, überschüssigem Ammoniak und Äthylen- so viel Epichiorhydrin zu verwenden, daß alle sekundiamin erhalten wird, ein sehr zufriedenstellendes Aus- dären Aminogruppen in tertiäre Aminogruppen Übergangsmaterial. Produkte, welche aus einem Destil- geführt werden. Jedoch kann mehr cder weniger lationsrückstand von dem Raffinieren der niedrigen 20 zugesetzt werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit Polyäthylenpolyamine hergestellt sind und im wesent- zu mäßigen oder zu vergrößern. Im allgemeinen liehen aus höheren Polyaminen als Tetraäthylen- können zufriedenstellende Ergebnisse bei Verwendung pentamin bestehen, können auch verwendet werden. von etwa 0,5 bis 1,8MoI Epichiorhydrin für jede
Ammoniak und Athylendichlorid und Reinigung nur 15 Bei der Polyamid-Epichlorhydrin-Reaktion nach in dem Ausmaß der Entfernung von Chloriden, dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt, Wasser, überschüssigem Ammoniak und Äthylen- so viel Epichiorhydrin zu verwenden, daß alle sekundiamin erhalten wird, ein sehr zufriedenstellendes Aus- dären Aminogruppen in tertiäre Aminogruppen Übergangsmaterial. Produkte, welche aus einem Destil- geführt werden. Jedoch kann mehr cder weniger lationsrückstand von dem Raffinieren der niedrigen 20 zugesetzt werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit Polyäthylenpolyamine hergestellt sind und im wesent- zu mäßigen oder zu vergrößern. Im allgemeinen liehen aus höheren Polyaminen als Tetraäthylen- können zufriedenstellende Ergebnisse bei Verwendung pentamin bestehen, können auch verwendet werden. von etwa 0,5 bis 1,8MoI Epichiorhydrin für jede
Selbstverständlich können auch Verbindungen, sekundäre Aminogruppe des Polyamids erhalten
welche kleinere an Stickstoff gebundene Gruppen, 25 werden. Vorzugsweise werden etwa 1,0 bis 1,5MoI
wie — CH2CH2OH, enthalten und fast immer im ge- für jede sekundäre Aminogruppe des Polyamids an-
wissen Ausmaße in handelsüblichen Polyaminen als gewendet.
Ergebnis einer Nebenreaktion bei den gewöhnlichen Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfin-
Verfahren vorhanden sind, nach welchen Polyalkylen- dungsgemäCen Verfahrens werden beständigere PoIy-
polyamine hergestellt werden, verwendet werden. Man 30 amid-Epiehlorhydrin-Harze erhalten, wenn man ein
kann auch oxyalkylsubstituierte Polyamine verwenden. Polyamid mit Epichiorhydrin in Gegenwart eines
Die zur Ausführung der hier nicht beanspruchten quaternisierenden Mittels umsetzt, wobei die Reak-
Umsetzung zwischen der zweibasischen Säure und tionsbedingungen und die Reaktionsteilnehmer, ab-
dem Polyalkylenpolyamin angewendeten Tempera- gesehen von dem Einschluß des quaternisierenden
türen können von etwa 110 bis etwa 250°C oder höher 35 Mittels, die gleichen, wie zuvor beschrieben, sind,
bei Atmosphärendruck schwanken. Jedoch sind für Bei einer bevorzugten Ausführungsform zur Durch-
die meisten Zwecke Temperaturen zwischen etwa führung des Verfahrens wird das Epichiorhydrin
160 und 210'C als befriedigend gefunden worden und zuerst zu einer wäßrigen Lösung des Polyamids bei
werden bevorzugt. Wenn verringerter Druck an- einer Temperatur von etwa 45 bis 550C zugesetzt. Das
gewendet wird, können etwas niedrigere Tempe- 40 Reaktionsgemisch wird dann auf eine Temperatur
raturen benutzt werden. Die Reaktionszeit hängt von 50 bis 100° C, vorzugsweise von 60 bis 8O0C, in
von den angewendeten Temperaturen und Drücken Abhängigkeit von der gewünschten Polymerisations-
ab und wird gewöhnlich zwischen etwa 1J2 bis 2 Stunden geschwindigkeit erwärmt. Nach eirer geeigneten Zeit
schwanken, obwohl kürzere oder längere Reaktions- bei dieser Temperatur, das ist bis etwa IGO Minuten,
zeiten in Abhängigkeit von den Reaktionsbedin- 45 und vorzugsweise wann die Viskosität einer etwa 25%
gungen benutzt werden kennen. In jedem Fall wird Feststoffe enthalterden Lesung des Reaktionsge-
die Reaktion wünschenswerterweise bis zur wesent- misches bei 25°C von etwa
<A bis <ß auf der
liehen Vollendung zwecks bester Ergebnisse fort- Gardner-Holdt-Skala beträgt — nach welcher Zeit
gesetzt. die meisten Epoxygruppen des Epichlorhydrins mit
Bei dieser Umsetzung wird eine für die vollständige 5° den sekundären .Aminogruppen des Polyamids reReaktion
der primären Aminogruppen des Poly- agiert haben —, wird das quaternisierende Mittel
alkylenpolyamins ausreichende Menge an zweibasischer zugesetzt urd das Reakticnsgemisch auf eine Tem-Säure
verwendet, die aber unzureichend ist, um noch peratur von etwa 60 bis 80 C eiwäimt, bis die Vismit
den sekundären Aminogruppen im merklichen kosität einer etwa 25% Feststcffe enthaltenden
Umfange zu reagieren. Dies wird üblicherweise ein 55 Lösung bei 25'C mindestens A und \orzugsweise
Molverhältnis von Polyalkylenpolyamin zu zwei- mindestens B bis C auf der Gardner-Holdt-Skala ist.
basischer Säure von etwa 0,9: 1 bis zu etwa 1,2:1 Eas Verhältnis Feststoff zu Viskosität kann erhalten
erfordern. Jedoch können Molverhältnisse von etwa werden durch
0,8: 1 bis zu etwa 1,4: 1 mit ganz befriedigenden ,. . _ , . , ■ ■ ^ , ,
Ergebnissen benutzt werden. Molverhältnisse außer- 60 '■ direkte Folyrrensat.on be. einem Gehalt von
halb dieser Bereiche sind im allgemeinen unbefriedi- /c"
gend. So führen Molverhältnisse unter etwa 0,8: 1 2. Foljirerisation bei einem höheren Gehalt mit
zu einem gelierten Prcdikt cder einem mit aus- anschließender Verdünnung auf 25% Feststoffgesprochener
Neigung zum Celieren, während Mol- gehalt cder
Verhältnisse oberhalb 1,4:1 zu niedrigmolekularen 65 3. Polymerisation bei einem niedrigeren Gehalt mit
Polyamiden führen. anschließender Konzentration bei weniger als
Das nach dem oben beschriebenen, hier nicht <0 C und unter \errirgerlem Druck auf 25%
beanspruchten Verfahren gebildete Polyamid kann Feststoff gehall.
Das pH der Reaktionsmischung wird dann auf etwa
4.0, vorzugsweise aber auf etwa 2,0 bis 3,0 rr.ittels Schwefel-, Salz- oder Ameisensäure erniedrigt. Cer
anfängliche Polymerisationsgrcd, die Menge an Quaternisierungsmittel
und das schließliche ph sind alle wesentlich für das Regeln der Stabilität der Harze.
Die Menge an quaternisierendem Mittel sollte ausreichend sein, um von etwa 25 bis etwa 75%. vorzugsweise
etwa 50%. der tertiären Aminogruppen in quaternäre Gruppen überzuführen. Die Menge an
verwendetem Epichlorhydrin ist die gleiche wie zuvor.
Das quaternisierer.de Mittel kann eine beliebige Verbindung sein, welche einen tertiären Stickstoff
in einem wäßrigen Medium zu quaternisieren vermag. Solche Mittel sind die niederen Alkylester von Mineralsäuren,
wie die Halogenide, Sulfate und Phosphate, substituierte Alkylhalogenide. Beispiele von brauchbaren
Verbindungen sind: Dimethyl-, Diäthyl- und Dipropylsulfat, Methylchlorid, Methyljodid, Methylbromid,
Äthylbromid, Propylbrcmid, die Mono-, Di- oder Trirr.ethyl-, -äthyl- und -propylphosphate, 1,3-Dichlorpropanol-2,
1-Chlorglycerin. Gewisse aromatische Verbindungen kennen auch benutzt werden. Typisch
für diese sind Eenzylchlorid und Methyl-p-toluolsulfonat.
Erfindungsgemäß kennen auch wasserlösliche Kondensate
von Epichlorhydrin und einem Polyamid der hier beschriebenen Art hergestellt werden, welche,
während sie an sich als Naßfestigkeitsharz unbrauchbar sind, leicht durch weitere Kondensation in ein
solches übergeführt werden kennen. Bei der Herstellung dieser Kondensate wird das wie oben gebildete Polyamid
mit Epichlorhydrin umgesetzt, wobei die Mengen an Reaktionsteilnehmern und die Reaktionsbedingungen
die gleichen wie zuvor beschrieben sind, außer daß in diesem Fall die Reaktion bei Beendigung der
oben beschriebenen Reaktion 1 beendet wird, bevor eine wesentliche Menge an Vernetzung stattfindet.
Dies geschieht in der Praxis durch Beendigung der Reaktion, bevor die Viskosität einer Lösung des Kondensats
mit 35 bis 40% an Feststoffgehalt C vorzugsweise einen Wert zwischen A und B auf der Gardner-Holdt-Skala
erreicht.
Wenn die gewünschte Viskosität erreicht ist, was üblicherweise ein Erwärmen für eine Zeit von etwa
2 bis etwa 15 Minuten innerhalb des bereits angegebenen
Temperaturbereichs erfordert, wird die Reaktion unverzüglich beendet. Dies kann in wirksamer
Weise durch Zusatz von genügend Säure zur Verringerung des Ph auf 7 und anschließendes rasches
Abkühlen der Mischung auf 25° C bewerkstelligt werden. Die Mischung wird dann durch Zusatz von
genügend Säure zur Verringerung des pn-Wertes auf mindestens 5 stabilisiert.
55
Zunächst wurden zur Herstellung des erfindungsgemäß zu verwendenden Ausgangsmaterials nach hier
nicht beanspruchtem Verfahren 225 g (2,18MoI) Diäthylentriamin
und 100 g Wasser in eine dreihalsige, mit mechanischem Rührer, Thermometer und Kühler
ausgerüstete Flasche gebracht. Hierzu wurden 290 g (2,0 Mol) Adipinsäure gegeben. Nach dem Auflösen
der Säure in dem Amin wurde auf 185 bis 200° C
erwärmt und hierauf 1V2 Stunden gehalten. Dann
wurde Vakuum aus einer Wasserstrahlpumpe auf die Flasche während der für das Kühlen des Inhalts der
Flasche auf 140° C erforderlichen Zeit gegeben, worauf
430 g Wasser zugesetzt wurden. Die Polyamidlösung enthielt 52,3 % Feststoffe und hatte eine Säurezahl
von 2,1.
Zu 60 g dieser Polyamidlösung in einem Kolben mit rundem Boden wurden 225 g Wasser gegeben.
Diese Lösung wurde auf 5O0C erwärmt und erfindungsgemäß
12,5 g Epichlorhydrin tropfenweise während einer Zeit von 11 Minuten zugefügt. Der Inhalt des
Kolbens wurde dann auf 60 bis 70°C erwärmt, bis er eine Gardner-Viskosität von
>E hatte. Dann wurden 150 g Wasser zu dem Produkt zugesetzt und
auf 25°C gekühlt. 11 ecm 10%iger HCl wurden dann zur Einstellung des pH-Wertes auf 5,0 zugesetzt. Das
Produkt enthielt 9,0 % Feststoffe und hatte eine G ardner-Viskosität von C bis D.
Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren wurde ein Polyamid aus 319 g (2,18 Mol) Triäthylentetramin
und 290 g (2,0 Mol) Adipinsäure nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt. Die Polyamidlösung enthielt
49,8% Feststoffe und hatte ein ph von 10,8 und eine Säurezahl von 3,2.
63 g der Polyamidlösung wurden in 225 g Wasser gelöst. Die Lösung wurde mechanisch gerührt und auf
50° C erwärmt. Dann wurden erfindungsgemäß 25 g Epichlorhydrin tropfenweise während 3 Minuten zugesetzt.
Die Lösung wurde dann auf 60 bis 700C erwärmt, bis sie eine Viskosität von f(Gardner)
erreichte. Dann wurde sie mit 225 g Wasser verdünnt, auf 250C abgekühlt und auf ph 5,0 mit 11 ecm 10%iger
HCl eingestellt.
Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren nach den Angaben im Beispiel 1 wurde ein Polyamid aus 88 g
(0,855 Mol) Diäthylentriamin, 29,5 g (0,22 Mol) N-bis-(Aminopropyl)-methylamin und 145 g (0,99 Mol) Adipinsäure
hergestellt. 60 g der Polyamidlösung (52,8 % Feststoffe) wurden in 225 g Wasser auf 500C erwärmt.
Unter Rühren wurden dieser Lösung erfindungsgemäß 14 g Epichlorhydrin tropfenweise während
15 Minuten zugegeben. Diese Lösung wurde dann auf 60 bis 700C erwärmt, bis ihre Viskosität £ auf der
Gardner-Skala erreichte (2 Stunden und 5 Minuten). Dann wurden 175 g Wasser zugesetzt und das Harz
auf 25°C gekühlt. Hierzu wurden dann 13 ecm 10°,iOiger
HCl zur Einstellung des ph auf 5,0 gegeben. Das Produkt hatte eine Viskosität von B bis C ( G a r d η e r)
und enthielt 8,6 % Feststoffe.
Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren wurde ein Polyamid nach den Angaben im Beispiel 1 hergestellt
unter Verwendung von 225 g (2,18 Mol) Diäthylentriamin, 218 g (1,5MoI) Adipinsäure und
94 g (0,5 Mol) Azelainsäure. 57,5 g der Polyamidlösung (55 % Feststoffe) wurden in 115g Wasser gelöst
und auf 500C erwärmt.
Hierzu wurden erfindungsgemäß 15 g Epichlorhydrin während 6 Minuten zugesetzt. Diese Lösung
wurde dann auf 60 bis 700C erwärmt, bis die Viskosität
des Kondensats >E (Gardner) erreichte. Dann
wurden 150 g Wasser zugegeben, und das Produkt
wurde auf 25~ C abgekühlt. Es wurde auf Ph 5 durch
Zusatz von 10 ecm 10%iger HCl eingestellt. Das fertige Harz hatte eine Viskosität von ß(Gardner)
und enthielt 9,5% Feststoffe.
Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren nach den Angaben von Beispiel 1 wurde ein Polyamid aus
folgenden Bestandteilen hergestellt:
Diäthylentriamin 204,4 g (1,98 Mol)
Äthylendiamin 14,0 g (0,24 Mol)
Adipinsäure 290,0 g (1,98 Mol)
Wasser 100,0 g
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit folgenden Abänderungen befolgt:
1. Das Reaktionsgemisch wurde auf 180 bis 1950C
während 45 Minuten gehalten;
2. ein Saugvakuum wurde während dieser ganzen Zeit ausgeübt;
3. die Mischung wurde auf 140° C abgekühlt und mit 430 ecm destilliertem Wasser von 80° C verdünnt.
Die Polyamidlösung enthielt 52,4% Gesamtfeststoffe und hatte eine Säurezahl von 3,4. Zu 60,5 g
dieser Polyamidlösung wurden 225 g Wasser zugegeben.
Diese Lösung wurde auf 50° C erwärmt und erfindungsgemäß 11,25 g Epichlorhydrin tropfenweise während
etwa 11 Minuten zugesetzt. Die Lösung wurde dann auf 70 bis 80° C erwärmt und bei dieser Temperatur
gehalten, bis sie eine Viskosität von E ( G a r d ner — Holdt) erreicht hatte. Sie wurde dann mit
173 ecm Wasser verdünnt und auf pn 5,0 mit verdünnter
HCl eingestellt. Das Produkt enthielt 8,9% Feststoffe und hatte eine Gardner-Viskosität von
B bis C.
wurde dann auf 70cC erwärmt, und nach 10 Minuten
bei dieser Temperatur wurden 17,0 g Dimethylsulfat tropfenweise innerhalb von 7 Minuten zugefügt. Die
Lösung wurde unter Rühren auf 70°C erwärmt, bis S eine Gardner-Viskosität von
<C erhalten war (nach 4 Stunden und 16 Minvten). Es wurde dann auf 250C
gekühlt und auf pn 4,0 mit 3,1 ecm 10%iger Schwefelsäure
eingestellt. Das Produkt enthielt 27.0% Feststoffe und hatte eine Gardner-Viskosität von ~R bei
ίο 25°C (Brookfield-Viskosität 51,2 cP bei 25 C).
Ein nach hier nicht beanspruchtem Verfahren gemäß den Angaben des Beispiels 6 hergestelltes Polyamid
wurde in ein brauchbares naßfestes Harz wie folgt übergeführt:
Zu einer Lösung von 63,0 g (Trockenbasis) des Polyamids in 185,Og Wasser, welches auf 50°C
erwärmt war, wurden unter Rühren erfindungsgemäß 31,0g Epichlorhydrin innerhalb von 3 Minuten zugesetzt.
Die Temperatur der Lösung wurde auf 7O0C gesteigert. Nach 10 Minuten bei 7O0C wurden 17,0 g
Dimethylsulfat innerhalb 5 Minuten zugesetzt. Die Mischung wurde unter Rühren auf 700C erhitzt, bis
ihre Viskosität bei 250C <£ auf der Gardner-Skala
erreichte (nach 3 Stunden und 38 Minuten). Sie wurde dann mit 195 g Wasser verdünnt und auf 7O0C
gehalten, bis ihre Viskosität bei 25°C auf der Gardner-Skala (nach 5 Stunden und 42 Minuten) erreichte.
Die Lösung wurde auf 250C abgekühlt, auf Ph 4,0 mit 0,8 ecm 10%iger Schwefelsäure eingestellt
und durch Erwärmen bei 25 bis 400C unter verringertem
Druck konzentriert. Das Produkt enthielt 30,9 % Feststoffe und hatte eine Gardner-Viskosität von
<J bei 25 0C.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Ausgangsmaterial wurde nach hier nicht beanspruchtem Verfahren
wie folgt hergestellt:
In einen 1-1-Dreihalskolben mit rundem Boden,
ausgerüstet mit mechanischem Rührer, Thermometer und Kühler, wurden 200 g (1,94MoI) Diäthylentriamin
und 100 g Wasser gebracht. Der Kolben wurde mit Stickstoff ausgespült und eine Stickstoffdecke
darin während der Reaktion aufrechterhalten. Zu der gut gerührten Mischung wurden in sechs etwa
gleichen Portionen 290 g (2,00 Mol) Adipinsäure zugesetzt. Nach dem Lösen der Säure in dem.Amin
wurde die Lösung auf 190 ± 5° C erhitzt und darauf
l1/» Stunden gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde
dann auf 14O0C abgekühlt und mit 430,0 g Wasser verdünnt. Die Polyamidlösung enthielt 54,6% Feststoffe
und hatte eine echte Viskosität (2%ige Lösung in 1 n-Ammoniumchlorid) von 0,116. Zu 116 g
(63 g Trockenbasis) dieser Polyamidlösung in einem Rundbodenkolben, ausgerüstet mit mechanischem
Rührwerk und Thermometer, wurden 210 g Wasser gegeben.
Die Lösung wurde unter Rühren auf 500C erwärmt
und erfindungsgemäß 25,0 g Epichlorhydrin während einer Zeit von 2 Minuten zugegeben. Die Lösung
Ein nach dem im Beispiel 6 beschriebenen, hier nicht beanspruchten Verfahren hergestelltes Polyamid
wurde in ein für die Herstellung von naßfestem Papier brauchbares Harz übergeführt:
Zu einer Lösung von 63,0 g (Trockenbasis) des Polyamids in 210 g auf 500C erwärmtem Wasser
wurden unter Rühren erfindungsgemäß 31 g Epichlorhydrin während 3 Minuten eingeführt. Die Temperatur
der Lösung wurde auf 700C gesteigert. Nach 23 Minuten bei 7O0C wurden 17 g Dimethylsulfat innerhalb
5 Minuten zugesetzt. Die Lösung wurde unter Rühren auf 7O0C erwärmt, bis ihre Viskosität bei 250C
>C auf der Gardner-Skala (nach 36 Minuten) erreichte. Sie wurde auf 25 0C abgekühlt und auf Ph 4,0 mit
7,5 ecm 10%iger Schwefelsäure eingestellt. Das Produkt enthielt 26,6 % Feststoffe und hatte eine Gardner-Viskosität
von >D bei 250C.
Ein nach dem im Beispiel 6 beschriebenen, hier nicht beanspruchten Verfahren hergestelltes Polyamid
wurde in ein für die Herstellung von naßfestem Papier brauchbares Harz wie folgt übergeführt:
Zu einer Lösung von 189 g (Trockenbasis) des Polyamids in 630 g Wasser, welches auf 500C erwärmt
war, wurden unter Rühren erfindungsgemäß 75 g Epichlorhydrin während 6 Minuten eingeführt. Die
Temperatur der Lösung wurde auf 70° C gesteigert und 51 g Dimethylsulfat unverzüglich innerhalb von
6 Minuten zugesetzt. Die Lösung wurde unter Rühren auf 7O0C erwärmt, bis ihre Viskosität bei 250C auf
der Gardner-Skala <C (nach 4 Stunden und 59 Minuten) erreichte. Sie wurde auf 25 0C gekühlt und auf
pH 4,0 mit 7,0 ecm 10%'ger Schwefelsäure eingestellt.
Das Produkt enthielt 25,8 % Feststoffe und hatte eine Gardner-Viskosität von
<C bei 25 0C.
Ein nach hier nicht beanspruchtem Verfahren gemäß den Angaben im Beispiel 6 hergestelltes Polyamid
wurde in ein für die Herstellung von naßfestem Papier brauchbares Harz wie folgt übergeführt:
Zu einer Lösung von 63 g (Trockenbasis) des Polyamids in 100 g auf 500C erwärmtem Wasser wurden
unter Rühren erfindungsgemäß 34 g Epichlorhydrin innerhalb von 2 Minuten eingeführt. Die Temperatur
der Lösung wurde auf 7O0C gesteigert, und 17,0 g Dimethylsulfat wurden unverzüglich innerhalb von
2 Minuten zugesetzt. Die Lösung wurde unter Rühren auf 70°C erwärmt, bis ihre Viskosität bei 25°C
<D auf der Gardner-Skala nach einer Stunde und 12 Minuten
erreichte. Sie wurde mit 140 g Wasser verdünnt, auf 25°C gekühlt und auf pH 4,0 mit 7 ecm 10%iger
Schwefelsäure eingestellt. Das Produkt enthielt 20,1 % Feststoffe und hatte eine Gardner-Viskosität von
<A bei 25 0C.
Beispiel 11
Ein nach hier nicht beanspruchtem Verfahren gemäß den Angaben im Beispiel 6 hergestelltes Polyamid
wurde in ein für die Herstellung von naßfestem Papier brauchbares Harz wie folgt übergeführt:
Zu einer Lösung von 31 g (Trockenbasis) des Polyamids in HOg Wasser, welches auf 5O0C erwärmt war,
wurden unter Rühren erfindungsgemäß 18,2 g Epichlorhydrin während 3 Minuten zugefügt. Die Temperatur
der Lösung wurde auf 70°C erhöht und auf diesem Punkt gehalten, bis die Viskosität der Lösung
bei 250C <D auf der Gardner-Skala nach 35 Minuten
erreichte. Zu dieser Lösung wurden auf einmal 8,5 g Dimethylsulfat zugefügt. Sie wurde dann auf 25 0C
abgekühlt und auf pn 4,0 mit 7 ecm 4%iger Salzsäure
eingestellt. Das Produkt enthielt 25,8 % Feststoffe und hatte eine Gardner-Viskosität von
>ß bei 250C.
Die folgenden Beispiele erläutern die Verwendung von anderen Quaternisierungsmitteln.
Beispiele 12 bis 17
Verschiedene Proben eines nach hier nicht beanspruchtem Verfahren nach den Angaben des Beispiels
6 hergestellten Polyamids wurden wie folgt erfindungsgemäß weiterverarbeitet:
Zu 116 g (63 g Trockenbasis) der Polyamidlösung
in einem mit mechanischem Rührer und Thermometer ausgerüsteten Rundbodenkolben wurden 240 g Wasser
zugesetzt. Die Lösung wurde unter Rühren auf 5O0C
erwärmt und erfindungsgemäß 31 g Epichlorhydrin innerhalb von 2 Minuten zugefügt. Die Lösung wurde
dann auf 700C erwärmt, bis die Viskosität bei 25% Feststoffgehalt etwa A auf der Gardner-Holdt-Skala
erreichte. Die Lösung wurde dann auf eine Temperatur von etwa 55 bis etwa 65°C abgekühlt, das
Quaternisierungsmittel zugesetzt und das Erwärmen innerhalb dieses Temperaturbereichs fortgeführt, bis
die Viskosität bei 25 % Feststoffgehalt und etwa 250C etwa
>B bis <C auf der Gardner-Holdt-Skala war. Sie wurde dann auf 25 0C abgekühlt und
auf ein ph von etwa 2,0 bis 2,5 mit konzentrierter Schwefelsäure eingestellt. Die Feststoffkonzentrationen
der Produkte (aufgeführt in der Reihenfolge der Tabelle) waren 24,5, 27,0, 23,5, 25,2, 24,3 und
24,7 °/o·
Als Quaternisierungsmittel wurden hierbei angewandt: Methyljodid (20,9 g), Diäthylsulfat (22,6 g),
ίο Äthylbromid (16,0 g), 1-Chlorglycerin (16,2 g), 1,3-Dichlorglycerin
(19,0 g), Benzylchlorid (18,6 g).
Quaternisierungsmittel | Menge in g |
°/o zuge | Naßzugfestigkeit | Breite) ge härtet |
|
Bei- | Art | 20,9 | setztes | (kg pro Zenti | 2,05 |
15 spiel | Methyljodid | 22,6 | Harz (Trocken stoffbasis) |
meter unge härtet |
1,80 |
12 | Diäthylsulfat | 16,0 | 1 | 1,07 | 1,89 |
ao 13 | Äthylbromid | 16,2 | 1 | 0,91 | 1,78 |
14 | 1-Chlor- | 1 | 1,09 | ||
15 | glycerin | 19,0 | 1 | 0,98 | 1,69 |
1,3-Dichlor- | |||||
16 | glycerin | 18,6 | 1 | 0,96 | 1,64 |
Benzylchlorid | |||||
17 | 1 | 0,95 | |||
Das Grundgewicht aller Blätter betrug 18,1 ±0,2 kg pro 278,7 m2. Blätter aus dem gleichen Stoffbrei
gaben, vom Filz genommen, Naßzugfestigkeiten von 0,14 kg (ungehärtet) und 0,21 kg (gehärtet) pro Zentimeter
Breite.
Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren wurden 615 g Diäthyltriamin und 300 g Wasser in einen dreihalsigen,
mit Rührwerk, Kondensator und Thermometer ausgerüsteten Kolben gebracht. Zu diesem
wurden 870 g Adipinsäure gegeben. Nach dem Auflösen der Säure in dem Amin wurde die Lösung auf
180 bis 185°C während einer Stunde und 15 Minuten erwärmt. Die Lösung wurde dann auf 140° C unter
Vakuum von etwa 30 mm Quecksilber abgekühlt. Das Vakuum wurde abgelassen und 1290 g Wasser langsam
zugefügt. Das Produkt enthielt 50% Feststoffe.
Zu 260 g dieser Polyamidlösung wurden in einem Kolben mit rundem Boden 150 g Wasser zugegeben.
Diese Lösung wurde langsam auf 5O0C erwärmt
und erfindungsgemäß 50 g Epichlorhydrin tropfenweise
während 10 Minuten zugesetzt. Die Lösung wurde dann auf 60°C während 11 Minuten erwärmt,
6 ecm konzentrierte Salzsäure zugesetzt und das Produkt auf 25 0C abgekühlt. Dann wurden 25 ecm
konzentrierte Salzsäure zum Einstellen des pn auf 5,0 zugegeben. Die Lösung enthielt 37,7% Feststoffe
und hatte eine Viskosität von B auf der Gardner-Skala.
Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren wurden 200 g Diäthyltriamin und 100 g Wasser in einen mit
einem Abnahmekühler, mechanischem Rührer und Thermometer ausgerüsteten Dreihalskolben gegeben.
Zu diesem wurden 290 g Adipinsäure zugesetzt. Nach dem Auflösen der Säure wurde die Lösung auf 180°C
für 55 Minuten erwärmt. Das Polyamid wurde auf 14O0C unter einem Vakuum von 30 ecm abgekühlt
und 430 ecm Wasser zugegeben. Das Produkt wurde
409 660/444
dann auf 25°C abgekühlt. Die Analyse der Polyamidlösung
ergab folgendes:
Gesamtfeststoffgehalt 50,5 %
Säurezahl 3,3 g
Ein Epichlorhydrinkomplex wurde aus dem Polyamid in der folgenden Weise hergestellt: 258 g des
obigen Polyamids plus 150 g Wasser wurden in einen 500-ecm-Rundbogen-Dreihalskolben eingewogen. Hierzu
wurden erfindungsgemäß 50 g Epichlorhydrin bei Raumtemperatur zugefügt. Diese Lösung wurde dann
auf 600C erwärmt. Sie wurde bei 6O0C 10 Minuten
gehalten und dann 10 ecm konzentrierte Salzsäure
zugesetzt. Die Lösung wurde dann unverzüglich auf Raumtemperatur abgekühlt und auf ph 5 mit 24 ecm
konzentrierter Salzsäure eingestellt. Die schließliche Viskosität der Lösung war B auf der Gardner-Skala,
und sie enthielt 37,4% Feststoffe.
B e i s ρ i e 1 20
Nach hier nicht beanspruchtem Verfahren wurden 225 g (2,18MoI) Diäthylentriamin und 100 g Wasser
in einen mit einem mechanischen Rührer, Thermometer und Kühler ausgerüsteten Dreihalskolben gebracht.
Hierzu wurden 290 g (2,0 Mol) Adipinsäure zugesetzt. Nach dem Auflösen der Säure in dem Amin
wurde die Lösung auf 185 bis 2000C erwärmt und hierauf während 1 1I2 Stunden gehalten. Dann wurde
Vakuum von einer Wasserpumpe auf den Kolben während der erforderlichen Zeit für das Abkühlen des
Inhalts des Kolbens auf 41 °C angelegt. Anschließend wurden 430 g Wasser zugegeben. Die Polyamidlösung
enthielt 52,3% Feststoffe und hatte eine Säurezahl von 2,1. Zu 60 g dieser Polyamidlösung in einem
Rundbodenkolben wurden 225 g Wasser zugegeben.
Diese Lösung wurde auf 50°C erwärmt und erfindungsgemäß 12,5 g Epichlorhydrin tropfenweise innerhalb
von 11 Minuten zugefügt. Der Inhalt der Flasche wurde dann auf 60 bis 7OC erwärmt, bis er eine
Gardner-Viskosität von "-■ E erreicht hatte. Dann
wurden 150 g Wasser zu dem Produkt gegeben, und es wurde auf 250C gekühlt. 11 ecm 10%ige Salzsäure
wurden dann zur Einstellung des ph auf 5,0 zugesetzt. Das Produkt enthielt 9,0% Feststoffe und hatte eine
Gardner-Viskosität von C bis D.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Kondensaten auf Basis von Polyamiden und Epichlorhydrin
durch Umsatz von mehrwertigen Aminen mit Dicarbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen
in der Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß man als mehrwertige Amine Polyamine mit mindestens drei Aminogruppen
verwendet und die gebildeten Polyamide anschließend mit Epichlorhydrin umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart
eines Quaternisierungsmittels vornimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyamin ein Polyalkylenpolyamin
und dieses in einem Molverhältnis zu der zweibasischen Carbonsäure von etwa 0,8 bis
1,4: 1 verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man das Epichlorhydrin in einem
Molverhältnis zu den sekundären Aminogruppen des Polyamids von etwa 0,5 bis 1,8: 1 verwendet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 758 619;
französische Patentschrift Nr. 868 127;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 066 741.
Deutsche Patentschrift Nr. 758 619;
französische Patentschrift Nr. 868 127;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 066 741.
Bei der Bekanntmachung der Anmeldung sind drei Prioritätsbelege ausgelegt worden.
409 660/4« 9.64 © Bundesdruckerei Berlin
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