AT395592B - METHOD FOR PRODUCING WATER-SOLUBLE SULFONED POLYMERS - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING WATER-SOLUBLE SULFONED POLYMERS Download PDF

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AT395592B AT0324386A AT324386A AT395592B AT 395592 B AT395592 B AT 395592B AT 0324386 A AT0324386 A AT 0324386A AT 324386 A AT324386 A AT 324386A AT 395592 B AT395592 B AT 395592B
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Description

AT 395 592 BAT 395 592 B

Die Synthese von wasserlöslichen sulfonierten Polymeren war im allgemeinen auf die Verwendung bestimmter Vinylmonomere, die die funktionelle Sulfonatgruppe enthalten, beschränkt Beispiele derartiger Monomere sind Natriumvinylsulfonal, sulfoniertes Styrol und2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS). Außerdem war die Synthese von sulfonierten Vinylpolymeren, die die Sulfonatgruppe enthalten, im Hinblick darauf beschränkt, daß nur bestimmte derartige sulfonierte Monomere kommerziell hergestellt werden und im Handel erhältlich sind.The synthesis of water-soluble sulfonated polymers has generally been limited to the use of certain vinyl monomers containing the sulfonate functional group. Examples of such monomers are sodium vinyl sulfone, sulfonated styrene and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS). In addition, the synthesis of sulfonated vinyl polymers containing the sulfonate group has been limited in that only certain such sulfonated monomers are commercially produced and commercially available.

Daher ist die Verwendung dieser sulfonierten wasserlöslichen Polymere nur auf die oben erwähnten Strukturen beschränkt Es würde daher einen Fortschritt bedeuten, wenn andere wasserlösliche polymere chemische Strukturen an eine Polymer-Hauptkette gebunden werden könnten, die die Sulfonatgruppe entweder in saurer oder in Salzform enthalten,und dieauch andere funktionelleGruppen enthalten können,die die Anwendbarkeitdieser wasserlöslichen sulfonierten Polymere für bestimmte Anwendungszwecke verbessern könnten, wie als Dispergiermittel bei der Wasserbehandlung, Inhibitoren gegen die Kalkablagerung in natürlichen und industriellen Wässern, Flockungsmittel und Koaguliermittel und dgl.Therefore, the use of these sulfonated water-soluble polymers is limited only to the structures mentioned above. It would therefore be an advance if other water-soluble polymeric chemical structures could be attached to a polymer backbone that contain the sulfonate group in either acidic or salt form, and so on may contain other functional groups that could improve the applicability of these water-soluble sulfonated polymers for certain uses, such as water treatment dispersants, inhibitors of lime scale in natural and industrial waters, flocculants and coagulants, and the like.

Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahrenzur Herstellung von wasserlöslichenPolymeren, dieeineSulfonatgruppe enthalten, unddieaußerdem auch andere funktionelle Gruppen enthalten können, die günstig sind, wenn das Polymer auf wässerige Lösungen oder in wässerigen Umgebungen angewandt wird, wobei das erfindungsgemäße Verfahren allgemein anwendbar ist auf die Synthese verschiedener Arten wasserlöslicher Polymere, die die Sulfonatgruppe und gegebenenfalls andere funktionelle Gruppen enthalten, die geeignet sein können, wenn diese Polymere in wässerigen Systemen angewandt werden. Als andere funktionelle Gruppen kommen z. B. Hydroxy, Chlor, Brom, Jod und/oder deren Mischungen in Frage. Derartige Polymere waren bisher nicht bekannt.The object of the invention is therefore a process for the production of water-soluble polymers which contain a sulfonate group and which can also contain other functional groups which are advantageous when the polymer is applied to aqueous solutions or in aqueous environments, the process according to the invention being generally applicable to the synthesis of various Types of water-soluble polymers that contain the sulfonate group and optionally other functional groups that may be useful when these polymers are used in aqueous systems. Other functional groups come e.g. B. hydroxy, chlorine, bromine, iodine and / or mixtures thereof in question. Such polymers were previously unknown.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen somit wasserlösliche Polymere, die seitenständige funktionelle Amidgruppen enthalten, wie Polymere, die hauptsächlich abgeleitet sind von acrylamidhaltigen Vinylpolyme-ren/Copolymeren oder von alkylsubstituierten acrylamidhaltigen Vinylpolymeren oder Copolymeren, wobei die Polymere/Copolymere wasserlöslich sind und seitenständige funktionelle Amidgruppen enthalten, die von Acrylamid, Methylacrylamid, Äthylacrylamid und dgl. stammen, modifiziert werden.According to the present invention, water-soluble polymers which contain pendant functional amide groups, such as polymers which are mainly derived from acrylamide-containing vinyl polymers / copolymers or from alkyl-substituted acrylamide-containing vinyl polymers or copolymers, the polymers / copolymers being water-soluble and containing pendant functional amide groups, which are derived from acrylamide, methylacrylamide, ethylacrylamide and the like.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen, sulfonierten Polymeren mit statistisch wiederkehrenden Teileinheiten der allgemeinen FormelThe invention thus relates to a process for the preparation of water-soluble, sulfonated polymers having statistically recurring subunits of the general formula

-H I *C I -H-H I * C I -H

Rn 1 ΓΗ ΚΙ I pH R-t | I 1 p „ 1 I 1 1 n p I u v I J a 1 lh b 1 L-H t NH, ,(V) M' NR I (R'+ -<OH) m (S0‘3>t+)n worin R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder nied.-Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen ist; M unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Alkalimetall-, Erdalkalimetall·, tert. Amin- und/oder Ammoniumion darstellt, R' eine multikovalente Kohlenwasserstoff-Brückengruppe mit 1 bis 16 C-Atomen bedeutet, ausgewählt aus einer oder mehreren linearen oder verzweigten Alkylen-, cyclischen, aromatischen und olefinischen Groppen, a, b und d ganze Zahlen in der folgenden Beziehung sind: a/b = Null bis 100 b/d = 0,01 bis 100 a/d=Null bis 100, und die Summe a + b + d ausreichend ist, eine Molmasse von zumindest 1000 zu ergeben, und das Verhältnis d:(a+b)20: Ibis 1:100 beträgt, m Null bis 16 ist und η 1 bis 8 ist, mit der Maßgabe, daß, wenn m Null ist, R' eine Brückengruppe ausgewählt aus einer oder mehreren linearen Alkylen-, cyclischen, olefinischen und aromatischen Gruppen ist, mit der weiteren Maßgabe, daß die Summe von m + η = 1 bis 20 ist, das dadurch gekennzeichnet ist, -2-Rn 1 ΓΗ ΚΙ I pH R-t | I 1 p "1 I 1 1 np I uv IJ a 1 lh b 1 LH t NH,, (V) M 'NR I (R' + - < OH) m (S0'3 > t +) n where R each is independently hydrogen or lower alkyl having 1 to 4 carbon atoms; M independently of one another a hydrogen, alkali metal, alkaline earth metal ·, tert. Amine and / or ammonium ion, R 'is a multicovalent hydrocarbon bridging group with 1 to 16 carbon atoms, selected from one or more linear or branched alkylene, cyclic, aromatic and olefinic groups, a, b and d integers in the following relationship are: a / b = zero to 100 b / d = 0.01 to 100 a / d = zero to 100, and the sum a + b + d is sufficient to give a molecular weight of at least 1000, and that Ratio d: (a + b) 20: Ibis is 1: 100, m is zero to 16 and η is 1 to 8, provided that when m is zero, R 'is a bridging group selected from one or more linear alkylene -, cyclic, olefinic and aromatic groups, with the further proviso that the sum of m + η = 1 to 20, which is characterized by -2-

AT 395 592 B daß man A. ein Polymer mit einer Molmasse von mindestens 500 und mit seitenständigen funktionellen Amidgruppen der allgemeinen FormelAT 395 592 B that A. a polymer with a molecular weight of at least 500 and with pendant functional amide groups of the general formula

worin R, M, a und b die obige Bedeutung haben, mit einem chemischen Reaktanten der allgemeinen Formelwherein R, M, a and b have the above meaning, with a chemical reactant of the general formula

RR

I HN-f-R'-i-e-SO,M) I 3 n &lt;0H&gt;n, worin R, R', M, m und n die obige Bedeutung haben, in einem Lösungsmittel bei einer Temperatur von mindestens 100 °C umsetzt, wobei das Molverhältnis des chemischen Reaktanten zu seitenständigen Amidgruppen im Polymer etwa 5:1 bis etwa 1:100 beträgt und die Reaktion an der Amidstickstoffgruppe solange ablaufen gelassen wird, daß eine zumindest 25 %ige Überführung des chemischen Reaktanten in die seitenständigen Gruppen des sulfonicrtcn Polymers erfolgt, wobei als Lösungsmittel Wasser, Dimethylformamid und/oder Dimethylsulfoxid verwendet wird.I HN-f-R'-ie-SO, M) I 3 n <0H> n, where R, R ', M, m and n have the above meaning, in a solvent at a temperature of at least 100 ° C implemented, the molar ratio of the chemical reactant to pendant amide groups in the polymer is about 5: 1 to about 1: 100 and the reaction on the amide nitrogen group is allowed to proceed so long that an at least 25% conversion of the chemical reactant into the pendant groups of the sulfonicrtcn Polymer takes place, water, dimethylformamide and / or dimethyl sulfoxide being used as the solvent.

Vorzugsweise setzt man Ausgangsverbindungen ein, worin R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Äthyl ist, M unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff, Natrium, Kalium, tertAmin und/oder Ammonium ist, R' zumindest 2 C-Atome aufweist und eine oder mehrere lineare, cyclische, aromatische Gruppen bedeutet, m Null bis 4 ist und η 1 bis 4 ist, wobei ein wasserlösliches sulfoniertes Polymer mit einer Molmasse von etwa 2000 bis 20 000 000 erhalten wird.Starting compounds are preferably used, in which R is in each case independently of one another hydrogen, methyl or ethyl, M is in each case independently of one another in each case hydrogen, sodium, potassium, tert-amine and / or ammonium, R 'has at least 2 C atoms and one or more linear, cyclic , aromatic groups, m is zero to 4 and η is 1 to 4, a water-soluble sulfonated polymer having a molecular weight of about 2,000 to 20,000,000 being obtained.

Der chemische Reaktant ist in erster Linie eine aminosubstituierte Verbindung, die auch eine funktionelle Sulfonatgruppe enthält und bei der die funktionelle Aminogruppe mindestens ein aktives Wasserstoffatom am Aminostickstoff substituiert enthält Obwohl Sulfonatverbindungen mit sowohl primären als auch sekundären Aminogruppen unter Transamidierungsreaktionsbedingungen unter Bildung von modifizierten sulfonathaltigen Polymeren reagieren können, wird es bevorzugt, daß, wenn ein sekundäres Amin verwendet wird, um diese Modifikation von Polymeren mit seitenständigen Amidgruppen durchzuführen, die an das Aminostickstoffatom substituierte Alkylgruppe nicht mehr als 4 C-Atome enthält, d. h. der Alkylsubstituent soll auf Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl und deren Isomere beschänkt sein.The chemical reactant is primarily an amino-substituted compound that also contains a functional sulfonate group and in which the functional amino group contains at least one active hydrogen atom on the amino nitrogen, although sulfonate compounds can react with both primary and secondary amino groups under transamidation reaction conditions to form modified sulfonate-containing polymers , it is preferred that when a secondary amine is used to carry out this modification of polymers having pendant amide groups, the alkyl group substituted on the amino nitrogen atom contains no more than 4 carbon atoms, i. H. the alkyl substituent is said to be limited to methyl, ethyl, propyl and butyl and their isomers.

Es wird jedoch besonders bevorzugt, daß der Aminosubstituent am sulfonathaltigen chemischen Reaktanten eine funktionelle primäre Aminogruppe ist. Wenn eine primäre Aminogruppe für die Transamidierungsreaktion verwendet wird, läuft die Reaktion leicht ab und es werden mindestens 25, vorzugsweise 60 Mol-% des verwendeten Reaktanten in das wasserlösliche Polymer, das seitenständige Amidgruppen enthält, eingebaut, wodurch eine sulfonathaltige funktionelle Gruppe eine ursprünglich vorhandene seitenständige Amidgruppe ersetzt.However, it is particularly preferred that the amino substituent on the sulfonate-containing chemical reactant be a functional primary amino group. If a primary amino group is used for the transamidation reaction, the reaction proceeds easily and at least 25, preferably 60 mole percent of the reactant used is incorporated into the water-soluble polymer containing pendant amide groups, whereby a sulfonate-containing functional group causes an originally existing pendant Amide group replaced.

Zusätzlich zu dem Aminsubstituenten im oben beschriebenen Reaktanten enthält dieser mindestens eine funktionelle Sulfonatgruppe, entweder in saurer Form oder in Salzform, wobei es sich bei der Salzform um ein Salz eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, tertiären Amins und von Ammoniumionen und deren Gemischen handelt. Die Salzform kann vor der Transamidierungsreaktion vorliegen oder sie kann durch Veränderung des pH-Wertes mit Basen, die Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, tertiäre Amine oder Ammoniak enthalten, entweder vor oder während der Transamidierungsreaktion oder nach deren Beendigung gebildet werden. -3-In addition to the amine substituent in the reactant described above, it contains at least one functional sulfonate group, either in acidic form or in salt form, the salt form being a salt of an alkali metal, alkaline earth metal, tertiary amine and ammonium ions and mixtures thereof. The salt form may be before the transamidation reaction or may be formed by changing the pH with bases containing alkali metals, alkaline earth metals, tertiary amines or ammonia, either before or during the transamidation reaction or after it has ended. -3-

AT 395 592 BAT 395 592 B

Zusätzlich zu der funktionellen Sulfonatgruppe und der funktionellen Aminogruppe kann der chemische Reaktant auch andere funktionelle Gruppen aus der Gruppe Chlor, Brom, Hydroxyl und den Mischungen aus der Gruppe Chlor, Brom, Hydroxyl und deren Mischungen enthalten. Vorzugsweise enthält der Reaktant eine primäre Aminogruppe, die für die Transamidierungsreaktion verantwortlich ist, mindestens eine Sulfonatgruppe, die die Bildung eines anionischen sulfonathaltigen wasserlöslichen Polymers ermöglicht, und eine Hydroxylgruppe oderein Chloratom, deren Gegenwart die Aktivitätdererfmdungsgemäß erhältlichen wasserlöslichen sulfonatgruppenhaltigen Polymere erhöhen kann.In addition to the functional sulfonate group and the functional amino group, the chemical reactant can also contain other functional groups from the group chlorine, bromine, hydroxyl and the mixtures from the group chlorine, bromine, hydroxyl and mixtures thereof. Preferably, the reactant contains a primary amino group responsible for the transamidation reaction, at least one sulfonate group which enables the formation of an anionic sulfonate-containing water-soluble polymer, and a hydroxyl group or a chlorine atom, the presence of which can increase the activity of the water-soluble sulfonate group-containing polymers obtainable according to the invention.

Am meisten bevorzugt enthält der chemische Reaktant ein primäres Amin, Null ödere mehrere Hydroxylgruppen und eine oder mehrere Sulfonatgruppen entweder in Form der freien Säure, in Salzform oder in Form von Gemischen der freien Säure und von Salzen.Most preferably the chemical reactant contains a primary amine, zero or more hydroxyl groups and one or more sulfonate groups either in the free acid form, in salt form or in the form of mixtures of the free acid and salts.

Verschiedene bevorzugte chemische Reaktionspartner werden durch die folgenden Formeln angegeben:Various preferred chemical reactants are given by the following formulas:

H2N-CH2S03M (Ra) h2n—CH2CH—S03M OH m H2N-CH2CH2-S03M m H2N-CH2-CH-CH2S03M 1 (ΠΦ OHH2N-CH2S03M (Ra) h2n-CH2CH-S03M OH m H2N-CH2CH2-S03M m H2N-CH2-CH-CH2S03M 1 (ΠΦ OH

Die seitenständigen Acrylamidgruppen enthaltenden Polymere sind wasserlösliche Polymere, deren allgemeine Struktur das Vorhandensein seitenständiger Amidgruppen ermöglicht, der allgemeinen FormelThe pendant polymers containing acrylamide groups are water-soluble polymers whose general structure enables the presence of pendant amide groups, of the general formula

Polymer worin die seitenständige Amidgruppe ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amid oder eine Mischung hievon sein kann. Vorzugsweise ist, um annehmbare Umwandlungen dieser seitenständigen Amidgruppen in dieoben beschriebenen sulfonathaltigen Gruppen zu erreichen, die seitenständige Amidgruppe eine primäre Amidgruppe.Polymer wherein the pendant amide group can be a primary, secondary or tertiary amide, or a mixture thereof. Preferably, in order to achieve acceptable conversions from these pendant amide groups to the sulfonate-containing groups described above, the pendant amide group is a primary amide group.

Die am besten wasserlöslichen Polymere mit seitenständigen Amidgruppen, die unter den Bedingungen der erfindungsgemäßen Transamidierungsreaktion leicht modifiziert werden können, sind jene der allgemeinen Formel -CH, R-l I -c- 4M+The most water-soluble polymers with pendant amide groups, which can be easily modified under the conditions of the transamidation reaction according to the invention, are those of the general formula -CH, R-I I -c- 4M +

Ja •CH,Yes • CH,

Rt I U 0= -4- ,(iv)Rt I U 0 = -4-, (iv)

AT395592B worin R unabhängig voneinander Wasserstoff oder nied. Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen bedeutet; M unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Alkalimetall·, Erdalkalimetall- und/oder Ammoniumion darstellt; und a und b ganze Zahlen in der folgenden Beziehung sind: a/b zwischen Null und 100, und a + b ausreichend, daß ein Polymer mit einer Molmasse von mindestens 1000 entsteht. Vorzugsweise ist die Summe a + b ausreichend groß, um eine Molmasse zwischen 1000 und 20 000 000 zu ergeben.AT395592B wherein R independently of one another is hydrogen or low. Alkyl with 1 to 4 carbon atoms; M independently represents a hydrogen, alkali metal, alkaline earth metal and / or ammonium ion; and a and b are integers in the following relationship: a / b between zero and 100, and a + b sufficient to produce a polymer with a molecular weight of at least 1000. The sum a + b is preferably large enough to give a molar mass between 1000 and 20,000,000.

Es ist ersichtlich,daß dieoben beschriebenen PolymereHomopolymerevonAcrylamidoder seiner Alkylhomologen sein können, d. h. Methacrylamid und dgl.; sie können auch Copolymere von Acrylamid mit Acrylsäure oder deren Homologe, wie Methacrylsäure und dgl., Terpolymere und vor allem mit anderen Vinylmonomeren, die Acrylamid und Acrylsäure und deren Homologe, wie Methacrylsäure, Methacrylamid u. ä. enthalten, sein.It will be appreciated that the polymers described above can be homopolymers of acrylamide or its alkyl homologues, i.e. H. Methacrylamide and the like; they can also copolymers of acrylamide with acrylic acid or their homologs, such as methacrylic acid and the like, terpolymers and especially with other vinyl monomers, the acrylamide and acrylic acid and their homologs, such as methacrylic acid, methacrylamide and the like. Ä. included.

Die chemische Reaktion, die zur erfindungsgemäßen Herstellung der sulfonierten Polymere bevorzugt wird, ist eine Reaktion, die allgemein als Transamidierungsreaktion bezeichnet werden kann. Bei dieser Reaktion wird der Stickstoffanteil einer seitenständigen Amidgruppe, die an der polymeren Hauptkette enthalten ist, wie oben beschrieben, durch eine Aminoverbindung substituiert, die auch andere funktionelle Gruppen, wie die funktionelle Sulfonatgruppe, enthalten kann. Diese Transamidierungsreaktion hat sich als allgemeine Reaktion erwiesen, mit deren Hilfe der Ersatz der Amidostickstoffgruppe eines wasserlöslichen Polymers mit seitenständiger Amidogruppe durch eine eine Amino- und eine Sulfonatgruppe enthaltende Gruppe erreicht werden kann, wodurch einzigartige sulfonierte Polymere erhalten werden.The chemical reaction which is preferred for the production of the sulfonated polymers according to the invention is a reaction which can generally be referred to as a transamidation reaction. In this reaction, the nitrogen portion of a pendant amide group contained on the main polymer chain as described above is substituted with an amino compound which may also contain other functional groups such as the sulfonate functional group. This transamidation reaction has proven to be a general reaction which can be used to replace the amido nitrogen group of a water-soluble polymer having a pendant amido group with a group containing an amino and a sulfonate group, thereby obtaining unique sulfonated polymers.

Die Reaktionsbedingungen machen es erforderlich, daß Polymere mit seitenständigen Amidgruppen in einem Lösungsmittel gelöst oder leicht dispergiert werden, das ein übliches Lösungsmittel für den chemischen Reaktanten der oben beschriebenen Klasse darstellt. D. h. sowohl das Polymer, das modifiziert werden soll, als auch der chemische Reaktant sollen im gleichen Lösungsmittelsystem löslich oder dispergierbar sein. Übliche Lösungsmittel, die sich für diese Reaktion als geeignet erwiesen haben, sind z. B. Wasser, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, deren Gemische und Gemische dieser Lösungsmittel entweder allein oder zusammen mit anderen mischbaren Lösungsmitteln, wie Äthanol, tert.Butanol und dgl.The reaction conditions require that polymers having pendant amide groups be dissolved or easily dispersed in a solvent which is a common solvent for the chemical reactant of the class described above. That is, both the polymer to be modified and the chemical reactant should be soluble or dispersible in the same solvent system. Common solvents that have proven suitable for this reaction are e.g. As water, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, their mixtures and mixtures of these solvents either alone or together with other miscible solvents, such as ethanol, tert-butanol and the like.

Ein bevorzugtes gemeinsames Lösungsmittel sowohl für dasPolymer mit seitenständigen Amidgruppen als auch für den chemischen Reaktanten ist Wasser, insbesondere wenn das seitenständige Amidgruppen enthaltende Polymer von Anfang an wasserlöslich ist, wie dies bei den meisten acrylamidhaltigen Vinylpolymeren der Fall ist. Ein anderes bevorzugtes gemeinsames Lösungsmittel für die erfindungsgemäße Reaktion ist eine Wasser-in-Öl-Emulsion, bei der die disperse wässerige Phase sowohl die Polymere mit seitenständigen Amidgruppen als auch die oben beschriebenen chemischen Reaktanten enthält.A preferred common solvent for both the amide pendant polymer and the chemical reactant is water, especially if the amide pendant polymer is water soluble from the start, as is the case with most acrylamide-containing vinyl polymers. Another preferred common solvent for the reaction according to the invention is a water-in-oil emulsion, in which the disperse aqueous phase contains both the polymers with pendant amide groups and the chemical reactants described above.

Nachdem die Polymere mit seitenständigen Amidgruppen in dem gemeinsamen Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, gelöst sind, kann der chemische Reaktant zugesetzt werden, um eine Lösung oder Dispersion des amidhaltigen Polymers und der chemischen Reaktanten zu erhalten. Ob das Polymer oder der Reaktant zuerst zu dem gemeinsamen Lösungsmittel gegeben werden, hat keine Folge. Dieses Gemisch wird dann in ein Reaktionsgefäß gegeben oder ist darin enthalten, das einer unter Druck durchgeführten chemischen Reaktion standhalten kann, z. B. einem Gefäß vom Typ eines Paaikolbens. Das Gefäß wird verschlossen und dann auf eine Temperatur von mindestens 100 °C, vorzugsweise mindestens 110 °C und insbesondere mindestens 120 °C, erhitzt. Wenn die Temperatur über 100 °C erhöht wird, kann sich der Inhalt des Reaktionsgefäßes ausdehnen und der Druck innerhalb des Gefäßes 1 bar überschreiten und, abhängig vom Lösungsmittel, den verwendeten Sulfonaten oder den verwendeten Reaktanten bis zu etwa 5 bis 15 bar und gegebenenfalls mehr erreichen. Der Druck innerhalb des Reaktionsgefäßes ist eine nicht gesteuerte Variable, die nur bestimmt wird durch das Ausmaß, in dem das Gefäß umschlossen ist, daß die Temperatur von mindestens 100 °C oder darüber erreicht wird, und das Gefäß kann Lösungsmittel oder Reaktanten enthalten, die mehr oder weniger flüchtig sind, und die einen solchen Dampfdruck haben, daß Druckgefäße bei Temperaturen oberhalb 100 °C erforderlich sind.After the pendant amide group polymers are dissolved in the common solvent, preferably water, the chemical reactant can be added to obtain a solution or dispersion of the amide-containing polymer and the chemical reactants. Whether the polymer or reactant is added to the common solvent first has no consequence. This mixture is then placed in or contained in a reaction vessel which can withstand a chemical reaction carried out under pressure, e.g. B. a tube of the type a Paa flask. The vessel is closed and then heated to a temperature of at least 100 ° C, preferably at least 110 ° C and in particular at least 120 ° C. If the temperature is raised above 100 ° C, the contents of the reaction vessel can expand and the pressure inside the vessel can exceed 1 bar and, depending on the solvent, the sulfonates or the reactants used, can reach up to about 5 to 15 bar and possibly more . The pressure inside the reaction vessel is an uncontrolled variable that is determined only by the extent to which the vessel is enclosed that the temperature reaches at least 100 ° C or above, and the vessel may contain solvents or reactants that more or are less volatile and have such a vapor pressure that pressure vessels at temperatures above 100 ° C are required.

Wenn der Inhalt des Reaktionsgefäßes einmal mindestens 100 °C und vorzugsweise 110 °C erreicht hat, läßt man die Reaktion mindestens 3 min bei dieser Temperatur und vorzugsweise so lange ablaufen, wie es erforderlich ist, um eine mindestens 25 %ige Umwandlung des zugesetzten Anteils an chemischem Reaktanten zu erreichen. Der chemische Reaktant wird selbstverständlich in eine seitenständige, Sulfonat enthaltende Amidgruppe überführt, die das Produkt der erfindungsgemäßen Transamidierungsreaktion ist. Wenn das Polymer ein Homopolymer von Acrylamid, Methacrylamid oder ein Copolymer von vinylamidhaltigen Monomeren ist, so daß keine anderen funktionellen seitenständigen Gruppen neben den funktionellen Amidgruppen vorhanden sind, sind die Reaktionsbedingungen derart, daß zumindest ein gewisser Grad an Amidhydrolyse bei solchen Reaktionen eintreten kann, bei denen Wasser oder ein wasserhaltiges Lösungsmittel verwendet wird. In solchen Fällen wird auch eine funktionelle Carboxylatgruppe neben der sulfonatmodifizierten Amidgruppe und etwaigen, nicht umgesetzten Ausgangsamidgruppen aus dem Ausgangspolymer erhalten. -5-Once the contents of the reaction vessel have reached at least 100 ° C, and preferably 110 ° C, the reaction is allowed to proceed for at least 3 minutes at this temperature and preferably as long as is necessary to achieve an at least 25% conversion of the added portion chemical reactants. The chemical reactant is of course converted into a pendant amide group containing sulfonate, which is the product of the transamidation reaction according to the invention. If the polymer is a homopolymer of acrylamide, methacrylamide, or a copolymer of vinylamide-containing monomers so that there are no other functional pendant groups besides the functional amide groups, the reaction conditions are such that at least some degree of amide hydrolysis can occur in such reactions which use water or a water-based solvent. In such cases, a functional carboxylate group is also obtained from the starting polymer in addition to the sulfonate-modified amide group and any unreacted starting amide groups. -5-

AT 395 592 BAT 395 592 B

DiePolymergewinnung kann auf verschiedene, dem Fachmann bekannte Weise, durchgefiihrt werden. Beispielsweise können die Polymere durch Zusatz von fällenden Lösungsmitteln oder Nicht-Lösungsmitteln zum Reaktionsgemisch ausgefällt werden. Z. B. kann Methanol oder Aceton zur Reaktionsmischung entwederals solches oder nachEinengen durch Abdestillieren oder Vakuum-Destillation zugesetzt werden,um diePolymere auszufällen. Die Polymere können auch durch Abdestillieren des Lösungsmittels und des nicht umgesetzten chemischen Reaktanten im Vakuum von der Reaktionsmischung abgetrennt werden. Die Polymere können auch durch chromatographische Gelpermeationsverfahren gewonnen werden. Hauptsächlich werden die Polymere jedoch einfach als Lösung in dem Lösungsmittel gewonnen, das zur Durchführung der Transamidierungsreaktion angewandt wurde, und als solche verwendetPolymer recovery can be carried out in various ways known to those skilled in the art. For example, the polymers can be precipitated by adding precipitating solvents or non-solvents to the reaction mixture. For example, methanol or acetone can be added to the reaction mixture either as such or after being concentrated by distillation or vacuum distillation to precipitate the polymers. The polymers can also be separated from the reaction mixture by distilling off the solvent and the unreacted chemical reactant in vacuo. The polymers can also be obtained by chromatographic gel permeation methods. Mainly, however, the polymers are simply recovered and used as a solution in the solvent used to carry out the transamidation reaction

Vorzugsweise bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen, sulfonierten Polymeren der allgemeinen FormelThe present invention preferably relates to a process for the preparation of water-soluble, sulfonated polymers of the general formula

Rn R-iRn R-i

R-T •CH, lR-T • CH, l

H -CH, T NH, -CH, o=c NH 1 (R'-J-(OH)(ε°-3#)η m worin R unabhängig voneinander Wasserstoff oder nied.Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen bedeutet; M unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Alkalimetall-, tert Amin- oder Ammoniumion darstellt; R' multikovalentes verzweigtes Alkylen, lineares Alkylen oder eine cyclische Kohlenwasserstoff-Brückengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen ist; m Null bis 6 ist, η 1 bis 4 ist und a, b und d ganze Zahlen in der folgenden Beziehung sind: a/b = Null bis 100 a/d = Null bis 100 b/d = 0,01 bis 100, wobei das Verhältnis d: (a + b) zwischen etwa 5:1 und 1:25 liegt, das Vorkommen der Teileinheiten a, b und d willkürlich ist, und die Summe von a-ι- b+d eine Molmasse von mindestens2000ergibt das dadurch gekennzeichnet ist daß man A. ein Polymer mit seitenständigen funktionellen Amidgruppen der allgemeinen Formel R-i r-H -CH, T NH, -CH, o = c NH 1 (R'-J- (OH) (ε ° -3 #) η m in which R independently of one another is hydrogen or lower alkyl having 1 to 4 carbon atoms ; M independently represents a hydrogen, alkali metal, tertiary amine or ammonium ion; R 'is multicovalent branched alkylene, linear alkylene or a cyclic hydrocarbon bridging group with 1 to 8 C atoms; m is zero to 6, η 1 to 4 and a, b and d are integers in the following relationship: a / b = zero to 100 a / d = zero to 100 b / d = 0.01 to 100, where the ratio d: (a + b) is between about 5: 1 and 1:25, the occurrence of the subunits a, b and d is arbitrary, and the sum of a-ι- b + d gives a molar mass of at least 2000 which is characterized in that A. a polymer with pendant functional amide groups of the general formula Ri r-

R~iR ~ i

I c- a 0I c- a 0

worin R, M, a und b die obige Bedeutung haben und die Summe von a+b eine Molmasse von mindestens 500 ergibt, mit -6-where R, M, a and b have the meaning given above and the sum of a + b gives a molecular weight of at least 500, with -6-

AT 395 592 B B. einem Reaktanten der allgemeinen Formel h2n- -t-R’-h(°H&gt;m m *S03M)n worin R', M, m und n die obige Bedeutung haben, in einem wässerigen Lösungsmittel unter folgenden Reaktionsbedingungen umsetzt: a) bei einer Reaktionstemperatur von mindestens 100 °C, b) während einer Reaktionszeit von mindestens 1/4 h, c) mit einem Molveihältnis des chemischen Reaktanten zum Polymer zwischen etwa 2:1 und etwa 1:50, und d) bei einem Druck von Atmosphärendruck bis zum 35-fachen Atmosphärendruck (1 bis 35 bar). Vorzugsweise werden dabei Ausgangsverbindungen eingesetzt, worin R unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeutet, M unabhängig voneinander Wasserstoff, Natrium, Kalium und/oder Ammonium darstellt, R' eine lineare Alkylen-Brückengruppe mit 2 bis 4 C-Atomen ist und a, b und d ganze Zahlen mit der folgenden Beziehung sind: a/b = Null bis 50 a/d = Null bis 50 b/d = 0,01 bis 10, und d: (a+b) zwischen etwa 4:1 und 1:20 liegt, und die Summe von a+b+d derart ist, daß das sulfonierte Polymer eine Molmasse von 2000 bis 20 000 000 aufweist, wobei man A. ein Polymer der allgemeinen Formel R-i R—1AT 395 592 B B. a reactant of the general formula h2n- -t-R'-h (° H &gt; mm * S03M) n where R ', M, m and n have the meaning given above, in an aqueous solvent under the following reaction conditions implements: a) at a reaction temperature of at least 100 ° C, b) during a reaction time of at least 1/4 h, c) with a molar ratio of the chemical reactant to the polymer between about 2: 1 and about 1:50, and d) a pressure from atmospheric pressure to 35 times atmospheric pressure (1 to 35 bar). Starting compounds are preferably used in which R is independently hydrogen or methyl, M is independently hydrogen, sodium, potassium and / or ammonium, R 'is a linear alkylene bridging group with 2 to 4 carbon atoms and a, b and d integers with the following relationship are: a / b = zero to 50 a / d = zero to 50 b / d = 0.01 to 10, and d: (a + b) is between about 4: 1 and 1:20 , and the sum of a + b + d is such that the sulfonated polymer has a molecular weight of 2,000 to 20,000,000, where A. is a polymer of the general formula Ri R-1

O C-O C-

CH^-CCH ^ -C

M worin R, M, a, b die obige Bedeutung haben und die Summe von a+b derart ist, daß die Molmasse des Polymers mindestens 2000 beträgt, mit B. einem chemischen Reaktanten der allgemeinen Formel h9 n-e Ri-)—eso,M) ^ | j n m (OH), worin R| und M die obige Bedeutung haben, m Null bis 3 ist und η 1 bis 3 ist, und die Summe von m + η 1 bis 4 ist, bei einer Temperatur von mindestens 100 °C während mindestens 1 1/2 h in einem wässerigen Lösungsmittel -7-M wherein R, M, a, b have the above meaning and the sum of a + b is such that the molecular weight of the polymer is at least 2000, with B. a chemical reactant of the general formula h9 ne Ri -) - eso, M ) ^ | j n m (OH), where R | and M has the above meaning, m is zero to 3 and η is 1 to 3, and the sum of m + η is 1 to 4, at a temperature of at least 100 ° C for at least 1 1/2 hours in an aqueous solvent -7-

AT 395 592 B umsetzt, wobei das Verhältnis von Reaktant zum Polymer zwischen etwa 1 : 1 bis etwa 1 : 10 liegt, und der Reaktionsdruck mindestens 1,25 bar beträgt.AT 395 592 B, wherein the ratio of reactant to polymer is between about 1: 1 to about 1:10, and the reaction pressure is at least 1.25 bar.

Zweckmäßigerweise wird als Lösungsmittel eine Wasser-in-Öl-Emulsion eingesetzt Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet zur Herstellung von sulfonierten Polymeren der allgemeinen Formel R-t R-i r R-i r CH,A water-in-oil emulsion is expediently used as the solvent. In particular, the process according to the invention is suitable for producing sulfonated polymers of the general formula R-t R-i r R-i r CH,

M -CH, o-TNH, -CH, 0=C' NH(R,_)-(OH) (S0~3M+)n m worin R unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl- oder Äthylgruppen bedeutet; M unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Natrium-, Kalium-, tert Amin- und/oder Ammoniumion darstellt; R' eine lineare Alkylen-Brückengruppe mit 1 bis 4 C-Atomen ist; m Null bis 3 ist, η 1 bis 3 ist und die Summe von n + m 1 bis 4 ist, und a, b und d ganze Zahlen in der folgenden Beziehung sind: a/d = Null bis 50, a/b = Null bis 50, b/d = 0,1 bis 20, d: (a+b)=5: lbisl: 10 ist, und die Summe von a+b+dausreichend ist, um eine Molmasse von mindestens 2000 zu ergeben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man A. einen chemischen Reaktanten der allgemeinen Formel OH) m h2n—e-R' •SO&quot; M+) ό n. worin R', M, m und n die obige Bedeutung haben, mit B. einem wasserlöslichen Vinylpolymer mit seitenständigen Amidgruppen der allgemeinen Formel R-i R-i 2M -CH, o-TNH, -CH, 0 = C 'NH (R, _) - (OH) (S0 ~ 3M +) n m where R is independently hydrogen, methyl or ethyl groups; M independently represents a hydrogen, sodium, potassium, tertiary amine and / or ammonium ion; R 'is a linear alkylene bridging group with 1 to 4 carbon atoms; m is zero to 3, η is 1 to 3 and the sum of n + m is 1 to 4, and a, b and d are integers in the following relationship: a / d = zero to 50, a / b = zero to 50, b / d = 0.1 to 20, d: (a + b) = 5: lbisl: 10, and the sum of a + b + is sufficient to give a molar mass of at least 2000, which is thereby characterized in that A. a chemical reactant of the general formula OH) m h2n-eR '• SO &quot; M +) ό n. Where R ', M, m and n are as defined above, with B. a water-soluble vinyl polymer with pendant amide groups of the general formula R-i R-i 2

CHCH

00

•C• C

b nh2 -8-b nh2 -8-

AT 395 592 B worin R, M, a und b die obige Bedeutung haben, in einem wässerigen Lösungsmittel während mindestens 1/2 h bei einer Temperatur von mindestens 110 °C in einem, den Druck steuernden Reaktor umsetzt, wobei das Molverhältnis von Reaktant zu den seitenständigen Amidgruppen des Polymers zwischen etwa 1:1 bis etwa 1:5 liegt.AT 395 592 B wherein R, M, a and b have the meaning given above, in an aqueous solvent for at least 1/2 h at a temperature of at least 110 ° C. in a pressure-controlling reactor, the molar ratio of reactant increasing the pendant amide groups of the polymer is between about 1: 1 to about 1: 5.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated by the following examples.

Beispiel?;,Example?;,

Bei jedem der unten angegebenen Syntheseverfahren wurde ein niedermolekulares Copolymer von Acrylsäure und Acrylamid mit 1 - Amino-2-hydroxy-propan-sulfonsäure in einer homogenen wässerigen Lösung umgesetzt. Die Reaktionen wurden bei Temperaturen von mindestens 100 °C und an Polymergerüsten von Acrylsäure und Acrylamid mit unterschiedlichen Molmassen ausgeführtIn each of the synthetic procedures below, a low molecular weight copolymer of acrylic acid and acrylamide was reacted with 1 - amino-2-hydroxy-propane-sulfonic acid in a homogeneous aqueous solution. The reactions were carried out at temperatures of at least 100 ° C. and on polymer scaffolds of acrylic acid and acrylamide with different molecular weights

Die Zusammensetzung der Polymere variierte von Homopolyacrylamid bis zu Copolymeren mit je 50 Mol-% Acrylamid und Acrylsäure. Die Polymere und Reaktionspartner wurden als wässerigeLösungen in einen Paarkolben gegeben, der mit Vorrichtungen zur Messung von Temperatur und Druck versehen war und auch Mittel zum Rühren des Inhaltes aufwies. Die Temperaturen wurden in jedem Falle auf mindestens 100 °C erhöht Die Reaktionszeiten betrugen etwa 20 min bis mehr als 4 h, um die Synthese der Polymere, wie sie in Tabelle I angegeben sind, zu erzielen.The composition of the polymers varied from homopolyacrylamide to copolymers, each with 50 mol% of acrylamide and acrylic acid. The polymers and reactants were placed as aqueous solutions in a paired flask equipped with devices for measuring temperature and pressure and also having means for stirring the contents. The temperatures were raised to at least 100 ° C. in each case. The reaction times ranged from about 20 minutes to more than 4 hours in order to achieve the synthesis of the polymers, as indicated in Table I.

Auf ähnliche Weise können die in Tabelle II angegebenen Polymere aus den angegebenen Ausgangsmaterialien erhalten werden. (Es folgt Tabelle I.) -9-Similarly, the polymers shown in Table II can be obtained from the specified starting materials. (Table I follows.) -9-

AT 395 592 B bO S 3 ΌAT 395 592 B bO S 3 Ό

£ S * «n in Sä Sä © Sä $ + o O vo Os Os r- o O r- o CO 3 E 100 1 200 750 200 800 200 § »-3 o CO vo 00 m 00 00 s T* r- CS cs cs cs cs£ S * «n in Sä Sä © Sä $ + o O vo Os Os r- o O r- o CO 3 E 100 1 200 750 200 800 200 §» -3 o CO vo 00 m 00 00 s T * r- CS cs cs cs cs

o CO © o m o o ci fH m rH d SO o o »n o o g in § rH CO o o o CO 00 in in CS CSo CO © o m o o ci fH m rH d SO o o »n o o g in § rH CO o o o CO 00 in in CS CS

Tabelle ITable I

w ä § g u U &lt;J U U o υ ü 1 §· o O 0 O o O O O o O o O o O 8 S in *n in m m m m in 05 £ rH 1—H H ^H ^H rH tHw ä § g u U &lt; J U U o υ ü 1 § · o O 0 O o O O O o O o O o O 8 S in * n in m m m m in 05 £ rH 1 — H H ^ H ^ H rH tH

« Sä CO i «'S bO ( m «! E sn 5ΕΓ κ o - *r u6 o cs s o&quot; 2- u b ώ °sT u&amp; o ö 3· 2&quot; ä U - peT u&amp; s © © m rH CO in r- % % % s &lt;s o&quot; o&quot; cf CO CO X b &amp;Γ u o ü υ b ώ b ώ b ώ b ώ 0&amp; u &amp;«Sä CO i« 'S bO (m «! E sn 5ΕΓ κ o - * r u6 o cs s o &quot; 2- ub ώ ° sT u &amp; o ö 3 · 2 &quot; ä U - peT u &amp; s © © m rH CO in r-%%% s &lt; s o &quot; o &quot; cf CO CO X b &amp; Γ uo ü υ b ώ b ώ b ώ b ώ 0 &amp; u &amp;

°5f U U sif u &amp; &lt;J - sf u &amp; 2ns sf υ ώ α - &amp;f u &amp;° 5f U U sif u &amp; &lt; J - sf u &amp; 2ns sf υ ώ α - &amp; for u &amp;

ffi O «4/ -IHi «’m ,&lt; S £3 «'S &gt;· m O “j ίδί &lt;äffi O «4 / -IHi« ’m, &lt; S £ 3 "'S &gt; · m O" j ίδί &lt; ä

% S o Ό% S o Ό

O IO i 42 m! in cs &lt;ä m t&gt; *n cs 42 »η r- in cs 1 AA = Acrylsäure-Monomereinheit 2 AcAm = Acrylamid-Monomereinheit m m o cs m cs o co m co 10 AT 395 592 B Tabelle ΠO IO i 42 m! in cs &lt; ä m t &gt; * n cs 42 »η r- in cs 1 AA = acrylic acid monomer unit 2 AcAm = acrylamide monomer unit m m o cs m cs o co m co 10 AT 395 592 B table Π

4AA3-tAcAmiT-4CH_-CH'J , a d i » α 0=C OH OH OH NH ausgefälltes Polymeiprodukt4AA3-tAcAmiT-4CH_-CH'J, a d i »α 0 = C OH OH OH NH precipitated polymer product

•{CH2 - t€H2 ~ CH+b—tCH 2 - o-i o=c o-i NH 4- M+ I NH„ CH4a L·* Na+ ho3sch2 INI -CH-CH-CH-CH, -fAA] a4AcAmtg-4GH2-CHt^- i=o• {CH2 - t € H2 ~ CH + b — tCH 2 - oi o = c oi NH 4- M + I NH „CH4a L · * Na + ho3sch2 INI -CH-CH-CH-CH, -fAA] a4AcAmtg-4GH2- CHt ^ - i = o

AiAi

CI NH H03S-CH2~CH-CH-CH2CI NH H03S-CH2 ~ CH-CH-CH2

-f-AA-h;—EAcAmi^—ECH2~CHt^* 0=C-f-AA-h; —EAcAmi ^ —ECH2 ~ CHt ^ * 0 = C

JHYH

OH so3hOH so3h

—frAA]1™ 1 [AcAm-l·^—tCH2~^H^- 0=C 1 QH N-CH.—FrAA] 1 ™ 1 [AcAm-l · ^ —tCH2 ~ ^ H ^ - 0 = C 1 QH N-CH.

.CH-CH / Z ΟΗ n I 1 -ch-c ho3s.CH-CH / Z ΟΗ n I 1 -ch-c ho3s

-11- AT 395 592 B Tabelle Π (Fortsetzung·)-11- AT 395 592 B table Π (continued ·)

-12--12-

Claims (6)

AT 395 592 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen, sulfonierten Polymeren mit statistisch wiederkehrenden Teileinheiten der allgemeinen FormelAT 395 592 B PATENT CLAIMS 1. Process for the preparation of water-soluble, sulfonated polymers with statistically recurring subunits of the general formula ,(V) NR 1 (R'*3-(OH) i m n (SO&quot;3M+) worin R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder nied.Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen ist; M unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, tert Amin- und/oder Ammoniumion darstellt, R' eine multikovalente Kohlenwasserstoff-Brückengruppe mit 1 bis 16 C-Atomen bedeutet, ausgewählt aus einer oder mehreren linearen oder verzweigten Alkylen-, cyclischen, aromatischen und olefinischen Gruppen, a, b und d ganze Zahlen in der folgenden Beziehung sind: a/b = Null bis 100 b/d = 0,01 bis 100 a/d = Null bis 100, und die Summe a + b + d ausreichend ist, eine Molmasse von zumindest 1000 zu ergeben, und das Verhältnis d: (a +, b) 20:1 bis 1:100 beträgt, m Null bis 16 ist und η 1 bis 8 ist, mit der Maßgabe, daß, wenn m Null ist, R' eine Brückengruppe ausgewählt aus einer oder mehreren linearen Alkylen-, cyclischen, olefinischen und aromatischen Gruppen ist, mit der weiteren Maßgabe, daß die Summe von m + η = 1 bis 20 ist, dadurch gekennzeichnet, daß man A. ein Polymer mit ein» Molmasse von mindestens 500 und mit seitenständigen funktionellen Amidgruppen der allgemeinen Formel, (V) NR 1 (R '* 3- (OH) imn (SO &quot; 3M +) where R is each independently hydrogen or lower alkyl having 1 to 4 carbon atoms; M is independently a hydrogen, alkali metal, Alkaline earth metal, tertiary amine and / or ammonium ion, R 'is a multicovalent hydrocarbon bridging group having 1 to 16 carbon atoms, selected from one or more linear or branched alkylene, cyclic, aromatic and olefinic groups, a, b and d are integers in the following relationship: a / b = zero to 100 b / d = 0.01 to 100 a / d = zero to 100, and the sum a + b + d is sufficient to have a molecular weight of at least 1000 and the ratio d: (a +, b) is 20: 1 to 1: 100, m is zero to 16 and η is 1 to 8, provided that when m is zero, R 'selects a bridging group from one or more linear alkylene, cyclic, olefinic and aromatic groups, with the further proviso that the sum of m + η = 1 to 20, characterized in that A. a polymer with a »molecular weight of at least 500 and with pendant functional amide groups of the general formula worin R, M, a und b die obige Bedeutung haben, mit -13- AT 395 592 B B. einem chemischen Reaktanten der allgemeinen Formel R I HK-f-R'-)-tSO,M) j 3 n * (OH) m worin R, R', M, m und n die obige Bedeutung haben, in einem Lösungsmittel bei einer Temperatur von mindestens 100 °C umsetzt, wobei das Molverhältnis des chemischen Reaktanten zu seitenständigen Amidgruppen im Polymer etwa 5:1 bis etwa 1:100 beträgt und die Reaktion an der Amidstickstoffgruppe solange ablaufen gelassen wird, daß eine zumindest 25 %ige Überführung des chemischen Reaktanten in die seitenständigen Gruppen des sulfonierten Polymers erfolgt, wobei als Lösungsmittel Wasser, Dimethylformamid und/oder Dimethylsulfoxid verwendet wird oder aber als Lösungsmittel Wasser oder in einer kontinuierlichen Ölphase emulgiertes Wasser eingesetzt wird, so daß das wasserlösliche sulfonierte Polymer entweder als Wasser-in-Öl-Emulsion oder als wässerige Lösung gewonnen wird.where R, M, a and b have the above meaning, with -13 AT 395 592 B B. a chemical reactant of the general formula RI HK-f-R '-) - tSO, M) j 3 n * (OH) m wherein R, R ', M, m and n have the meaning given above, in a solvent at a temperature of at least 100 ° C., the molar ratio of the chemical reactant to pendant amide groups in the polymer being about 5: 1 to about 1: 100 is and the reaction on the amide nitrogen group is allowed to continue until at least 25% conversion of the chemical reactant into the pendant groups of the sulfonated polymer takes place, water, dimethylformamide and / or dimethyl sulfoxide being used as the solvent or water or in as the solvent a continuous oil phase emulsified water is used so that the water-soluble sulfonated polymer is obtained either as a water-in-oil emulsion or as an aqueous solution. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Ausgangsverbindungeneinsetzt, worin R jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Äthyl ist, M unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff Natrium, Kalium, tert.Amin und/oder Ammonium ist, R' zumindest 2 C-Atome aufweist und eine oder mehrere lineare, cyclische, aromatische Gruppen bedeutet, m Null bis 4 ist und η 1 bis 4 ist, wobei ein wasserlösliches sulfoniertes Polymer mit einer Molmasse von etwa 2000 bis 20 000 000 erhalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that starting compounds are used in which R is in each case independently of one another hydrogen, methyl or ethyl, M is independently of one another in each case hydrogen is sodium, potassium, tert.amine and / or ammonium, R 'is at least 2 C- Has atoms and one or more linear, cyclic, aromatic groups, m is zero to 4 and η is 1 to 4, a water-soluble sulfonated polymer having a molecular weight of about 2000 to 20,000,000 being obtained. 3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von wasserlöslichen, sulfonierten Polymeren der allgemeinen Formel R-i R—1 r3. The method according to claim 1 for the preparation of water-soluble, sulfonated polymers of the general formula R-i R-1 r G CH^ -CH, R-T I •c a 0G CH ^ -CH, R-T I • c a 0 O TNH, 0=C NH(R'-)-(OH) (SO-3M+)n m worin R unabhängig voneinander Wasserstoff oder nied.Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen bedeutet; M unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Alkalimetall-, tert. Amin- oder Ammoniumion darstellt; R' multikovalentes verzweigtes Alkylen, lineares Alkylen oder eine cyclische Kohlenwasserstoff-Brückengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen ist; m Null bis 6 ist, η 1 bis 4 ist und a, b und d ganze Zahlen in der folgenden Beziehung sind: a/b = Null bis 100 a/d = Null bis 100 b/d = 0,01 bis 100, wobei das Verhältnis d: (a+b) zwischen etwa 5:1 und 1:25 liegt, das Vorkommen der Teileinheiten a, b und d willkürlich ist, und die Summe von a+b+d eine Molmasse von mindestens2000ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß man -14- AT395592B A. ein Polymer mit seitenständigen funktionellen Amidgruppen der allgemeinen FormelO TNH, 0 = C NH (R '-) - (OH) (SO-3M +) n m in which R independently of one another is hydrogen or lower alkyl having 1 to 4 carbon atoms; M is independently a hydrogen, alkali metal, tert. Represents amine or ammonium ion; R 'is multicovalent branched alkylene, linear alkylene or a cyclic hydrocarbon bridging group with 1 to 8 C atoms; m is zero to 6, η is 1 to 4 and a, b and d are integers in the following relationship: a / b = zero to 100 a / d = zero to 100 b / d = 0.01 to 100, where the ratio d: (a + b) is between about 5: 1 and 1:25, the occurrence of the subunits a, b and d is arbitrary, and the sum of a + b + d gives a molar mass of at least 2000, characterized in that man -14- AT395592B A. a polymer with pendant functional amide groups of the general formula worin R, M, a und b die obige Bedeutung haben und die Summe von a+b eine Molmasse von mindestens 500ergibt, mit B. einem Reaktanten der allgemeinen Formel h2n- fS03M)n -i-R’-t (°H&gt;m m worin R', M, m und n die obige Bedeutung haben, in einem wässerigen Lösungsmittel unter folgenden Reaktionsbedingungen umsetzt: a) bei einer Reaktionstemperatur von mindestens 100 °C, b) während einer Reaktionszeit von mindestens 1/4 h, c) mit einem Molverhältnis des chemischen Reaktanten zum Polymer zwischen etwa 2:1 und etwa 1:50, und d) bei einem Druck von Atmosphärendruck bis zum 35-fachen Atmosphärendruck (1 bis 35 bar).wherein R, M, a and b have the meaning given above and the sum of a + b gives a molecular weight of at least 500, with B. a reactant of the general formula h2n-fS03M) n -i-R'-t (° H &gt; mm wherein R ', M, m and n have the meaning given above, in an aqueous solvent under the following reaction conditions: a) at a reaction temperature of at least 100 ° C., b) during a reaction time of at least 1/4 h, c) with a Molar ratio of chemical reactant to polymer between about 2: 1 and about 1:50, and d) at a pressure from atmospheric to 35 times atmospheric (1 to 35 bar). 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Ausgangsverbindungen einsetzt, worin R unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeutet, M unabhängig voneinander Wasserstoff, Natrium, Kalium und/oder Ammonium darstellt, R' eine lineare Alkylen-Brückengruppe mit 2 bis 4 C-Atomen ist und a, b und d ganze Zahlen mit der folgenden Beziehung sind: a/b = Null bis 50 a/d = Null bis 50 b/d = 0,01 bis 10, und d: (a+b) zwischen etwa 4:1 und 1:20 liegt, und die Summe von a+b+d derart ist, daß das sulfonierte Polymer eine Molmasse von 2000 bis 20 000 000 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man A. ein Polymer der allgemeinen Formel4. The method according to claim 3, characterized in that one uses starting compounds in which R independently of one another is hydrogen or methyl, M independently of one another is hydrogen, sodium, potassium and / or ammonium, R 'is a linear alkylene bridge group with 2 to 4 C. -Atoms is and a, b and d are integers with the following relationship: a / b = zero to 50 a / d = zero to 50 b / d = 0.01 to 10, and d: (a + b) between is about 4: 1 and 1:20, and the sum of a + b + d is such that the sulfonated polymer has a molecular weight of 2,000 to 20,000,000, characterized in that A. a polymer of the general formula -15- AT395592B worin R, M, a, b die obige Bedeutung haben und die Summe von a + b derart ist, daß die Molmasse des Polymers mindestens 2000 beträgt, mit B. einem chemischen Reaktanten der allgemeinen Formel h2n-e-Ri-}—eso3M) n &lt;OH&gt;m worin Rj und M die obige Bedeutung haben, m Null bis 3 ist und η 1 bis 3 ist, und die Summe von m+η 1 bis 4 ist, bei einer Temperatur von mindestens 100 °C während mindestens l/2hin einem wässerigen Lösungsmittel umsetzt, wobei das Verhältnis von Reaktant zum Polymer zwischen etwa 1:1 bis etwa 1:10 liegt, und der Reaktionsdruck mindestens 1,25 bar beträgt.-15- AT395592B wherein R, M, a, b have the above meaning and the sum of a + b is such that the molecular weight of the polymer is at least 2000, with B. a chemical reactant of the general formula h2n-e-Ri- } —Eso3M) n <OH> m wherein Rj and M have the above meanings, m is zero to 3 and η is 1 to 3, and the sum of m + η 1 to 4, at a temperature of at least 100 ° C during at least 1/2 in an aqueous solvent, the ratio of reactant to polymer being between about 1: 1 to about 1:10, and the reaction pressure being at least 1.25 bar. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel eine Wasser-in-Öl-Emulsion einsetzt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that a water-in-oil emulsion is used as the solvent. 6. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines sulfonierten Polymers der allgemeinen Formel R—I R~l r R-7 CH, -QL -CH, a Γ 0— I 0 —c | 0 H+ NH2 NH 1 (R’-&gt; m (SO-3M+)n worin R unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl- oder Äthylgruppen bedeutet; M unabhängig voneinander ein Wasserstoff-, Natrium-, Kalium-, tert.Amin- und/oder Ammoniumion darstellt; R' eine lineare Alkylen-Brückengruppe mit 1 bis 4 C-Atomen ist; m Null bis 3 ist, η 1 bis 3 ist und die Summe von n + m 1 bis 4 ist, und a, b und d ganze Zahlen in der folgenden Beziehung sind: a/d=Nullbis50, a/b=Nullbis50, b/d = 0,1 bis 20, d: (a+b)=5:1 bis 1:10 ist, und die Summe von a+b+d ausreichend ist, um eine Molmasse von mindestens 2000 zu ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß man A. einen chemischen Reaktanten der allgemeinen Formel6. The method according to claim 1 for the preparation of a sulfonated polymer of the general formula R — I R ~ l r R-7 CH, -QL -CH, a Γ 0— I 0 —c | 0 H + NH2 NH 1 (R '- &gt; m (SO-3M +) n where R is independently hydrogen, methyl or ethyl groups; M is independently hydrogen, sodium, potassium, tertiary amine and / or Represents ammonium ion; R 'is a linear alkylene bridging group with 1 to 4 carbon atoms; m is zero to 3, η is 1 to 3 and the sum of n + m is 1 to 4, and a, b and d are integers in the following relationship are: a / d = zero to 50, a / b = zero to 50, b / d = 0.1 to 20, d: (a + b) = 5: 1 to 1:10, and the sum of a + b + d is sufficient to give a molecular weight of at least 2000, characterized in that A. a chemical reactant of the general formula -16- AT 395 592 B worin R', M, m und n die obige Bedeutung haben, mit B. einem wasserlöslichen Vinylpolymer mit seitenständigen Amidgruppen der allgemeinen Formel-16- AT 395 592 B wherein R ', M, m and n are as defined above, with B. a water-soluble vinyl polymer with pendant amide groups of the general formula worin R, M, a und b die obige Bedeutung haben, in einem wässerigen Lösungsmittel während mindestens 1/2 h tm einer Temperatur von mindestens 110 °C in einem, den Druck steuernden Reaktor umsetzt, wobei das Molvcrhülum von Reaktant zu den seitenständigen Amidgruppen des Polymers zwischen etwa 1:1 bis etwa 1:5 liegt. -17-wherein R, M, a and b have the above meaning, in an aqueous solvent for at least 1/2 h tm at a temperature of at least 110 ° C in a pressure-controlling reactor, wherein the Molvcrhülum of reactant to the pendant amide groups of Polymer is between about 1: 1 to about 1: 5. -17-
AT0324386A 1985-11-08 1986-12-05 METHOD FOR PRODUCING WATER-SOLUBLE SULFONED POLYMERS AT395592B (en)

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