CZ213997A3

CZ213997A3 - Způsob výroby vodných roztoků nenasycených kvarterních amoniových solí

Info

Publication number: CZ213997A3
Application number: CZ972139A
Authority: CZ
Inventors: Alain Riondel
Original assignee: Elf Atochem S. A.
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1998-05-13
Also published as: FR2750697A1; PT818437E; CA2209764A1; JP2945355B2; DE69701426T2; CA2209764C; KR980009134A; DK0818437T3; FR2750697B1; JPH1067720A; ES2144298T3; AU2847397A; DE69701426D1; KR100247207B1; US5919974A; ATE190607T1; GR3033089T3; CN1125036C; EP0818437B1; ID17805A

Description

Způsob výroby vodných roztoků nenasycených kvartemích amoniových solí

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby vodných roztoků nenasycených kvarterních amoniových solí odpovídajících následujícímu vzorci I

CH«/

CH^O,W;SAW_Odd ^a'/y o

H-jC-C-C-O-CH-j-CH-j-N - CH-, 2 „ 2 _χ

Cl (I)

CH^L § jíA 0 £ 0l§0Q reakcí, v přítomnosti vody, N,N-dimethylaminoethylmethakryl^-| y g θ tu s CH3-CI jako kvartem i zadním činidlem.

Dosavadní stav techniky r-o

Vodné roztoky této soli vzorce I se používají k přípravě polymerů používaných jako flokulanty při úpravě vody.

Tento způsob lze běžně provádět toliko při atmosferickém tlaku, protože syntéza pod tlakem vede k tepelně nestálému produktu. Avšak běžný postup při atmosferickém tlaku má tu nevýhodu, Že se při něm používá CH3-CI ve větším nadbytku než provádí-li se synzéza pod tlakem. Přímým důsledkem toho je větší únik plynného CH3-C1.

Postup přípravy soli vzorce I pod tlakem je známý z japonské patentové přihlášky J 5 76-103 185. Podle tohoto známého způsobu se 50 až 80% ní hmotnostně vodný roztok (meth)akrylatu obecného vzorce

CH₃ r¹

I /

CH₂«C-C-O-Y-N ¹ ' 2

O R² ve kterém

Y je nižší alkylenová nebo nižší hydroxya1kylenová skupina a

R¹ a R² značí nezávisle nižší alkylovou skupinu, uvede do styku s alkyl- nebo alkarylhalogenidem, aby se uvedený methakrylát kvartemizoval. Jediný příklad znázorňující tuto kvartem i zac i se provádí za přidání methylchloridu a maximálního tlaku 4,5 bar při teplotě 25 až 30 °C> Kromě shora uvedených nevýhod, pokud se jedná o odpadající nadbytečný methylchlorid, má tento postup za následek, že se výchozí sloučenina značně hydrolyzuje. Například N, N-dimethylaminoethylraethakrylát se hydrolyzuje na kyselinu methakrylovou, přičemž tato vedlejší reakce je závislá na způsobu přivádění N, N-dimethylaminoethylmethakrylártu a vody, které se přidávají již smísené a na začátku reakce. Tato přítomnost methákrylové kyseliny v získaném konečném vodném roztoku poškozuje jeho analytickou kvalitu a v některých případech může mít Škodlivý účinek na jeho hodnotu pro použití v polymerizaci.

Účelem tohoto vynálezu je překonat shora uvedené nedostatky.

Podstata vynálezu

Přihlašovatel nyní s překvapením zjistil, že způsobem pod tlakem lze získávat tepelně stálý produkt,, a to za předpokladu, že se postup provádí v přítomnosti specifické sloučeniny.

Předmětem tohoto vynálezu je tudíž za prvé způsob výroby vodného roztoku nenasycené kvarterní amoniové soli shora uvedeného vzorce I reakcí, v

N,N-dimethylaminoethylmethakrylátu s kvartemizujícím činidlem. Uvedený postup se provádí pod tlakem a jeho podstata je v tom, že se tak děje v přítomnosti pentasodné soli kyseliny diethylentríaminpentaoctové.

přítomnosti vody, CH3-CI jakožto

Pentasodná sůl diethylentriaminpentaoctové kyseliny se obvykle přidává v poměru 1 až 100 ppm, s výhodou 5 až 30 ppm, vztaženo na vodný roztok sol i vzorce I.

Pentasoná sůl se s výhodou přidává na začátku reakce.

Uvedená pentasodná sůl se normálně přidává ve formě vodného roztoku, protože je získátelná hlavně v této formě. Uvedenou pentasodnou sůl, prodávanou pod obchodním označením Versenex 80, lze takto získat ve formě přibližně 40%ního hmotnostně vodného roztoku.

Způsob podle vynálezu se obvykle provádí pod tlakem 2 až 9 bar, s výhodou 3 až 6 bar, a při teplotě 35 až 65 °C, zejména pak 40 až 55 °C.

Reakce podle vynálezu se kromě toho provádí s molárním poměrem Clfa-Cl ke N,N-dimethylaminoethylmethakrylátu 1 : 1,1, s výhodou 1,01 1,05.

Kromě toho používá se alespoň jeden stabilizátor, vybraný zejména ze skupiny zahrnující 3,5-di-terc-butyl-4-hydroxytoluen, hydrochinonmethyIether, bydrochinon, katechol, terc-butyl katechol a jejich směsi. Tento stabilizátor se výhodně používá v kombinaci s N,N-dimethylaminoethylmethakrylátem od začátku reakce, v poměru 50 až 2 000 ppm, s výhodou 100 až 1000 ppm, vzhledem vodnému roztoku soli vzorce I.

Postup při zvlášť výhodném provedení způsobu podle tohoto vynálezu je následující ^:

a) přivádí se plynule 5 až 15 % hmotnostních CH3-CI potřebného pro reakci, při teplotě 40 až 55 °C, do uzavřeného reaktoru, který obsahuje N,N-diraethylaminoethylmethakrylát a pentasodnou sůl diethylentriaminpentaoctové kyseliny, natlako váného vzduchem na 1 až 3 bar,

b) potom se přidávají plynule voda a zbytek CH3-CI, při teplotě 45 až 55 °C, až se dosáhne požadované koncentrace so1 i vzorce I ve vodě, př i čemž 11ak na konc i reakce může dosáhnou 6 až 9 bar,

c) reaktor se odtlakuje a po vrácení na atmosferický tlak se zbylý CH3-CI odstraní, například vypuzením vzduchem.

Roztoky mají koncentraci přibližně 50 až 85 % hmotnostních kvartemí soli vzorce I ve vodě.

Následující příklady uváděné pro informaci umožňují lépe porozumět tomuto vynálezu. V těchto příkladech uváděná procenta jsou hmotnostní a používá se zde těchto zkratek:

- DAMEMA: dimethylaminoethylmethakrylát

- Madguat MC 75· 75S£ní vodný roztok methakryloyloxyethyltrimethylamoniumchloridu

- HQME = hydrochinonmethylether

- Versenex 80= pentasodná sůl díethylentríaminpentaoctové kyše1 i ny

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1 Příprava přípravku Madguat MC 75

0,0083 g Versenexu 80 (40Sžni vodný roztok aktivního materiálu) a 471 g DAMEMA, stabilizovaných 800 ppm HQME, se vloží do 1litrového skleněného reaktoru, určeného k tlakování [prováděcí tlak 1,2 x 1O⁶ Pa (12 bar), testovací tlak 6 x 1O⁶ Pa (60 bar)]. Reaktor je vybaven speciálním míchadlem plyn/kapal ina, chladicím hadem, snímačem teploty a manometrem, jakož i bezpečnostním ventilem. Reaktor se uzavře a potom natlakuje vzduchem na 1 bar.

Použije se 159 g CH3-CI a 207,5 g vody, aby se provedla kvartemizačni reakce přípravku DAMEMA. Podmínky při reakci jsou: [CH3GI]/[DAMEMA] = 1,05 a střední hodnota vstřikování poměru H2O/CH3CI se provádí rychlostí 0,7 g/h.

Směs se zahřeje na 47 °C a s uváděním kapalného CH3-CI se začne při rychlosti toku 40 g/h. Jakmile se uvede 10 % hmotnostních veškerého methylchloridu (tj. 16 g), začne se přidávat voda rychlostí toku 28 g/h při plynulém uvádění zbylého methylchloridu.

Celková doba uvádění CH3-CI je 4 hodiny a vody 7 hodin. Na konci reakce, když se zkončí s přidáváním vody, dosáhne tlak 6 x 10⁵ Pa (6 bar). Reaktor se potom postupně odtlakuje uváděním proudu vzduchu, až se dosáhne zbylého poměru plyn/vstupující plyn 1 (doba 1 hodina). Po navrácení k atmosferickému tlaku se pak zbylý CH3-CI odstraní za horka vypuzováním vzduchem (doba 30 minut). Získá se takto 818 g přípravku Madguat MC 75.

Výsledky stability při skladováni jsou shrnuty v následující tabulce 1. Stabilizační test spočívá v ponoření zatavených testovaných trubic, naplněných z 80 % objemových testovaným výrobkem, do olejové lázně při 92 °C. Stabilita se hodnotí měřením doby před nastalou polymerižací.

Příklad 2

Postup podle příkladu 1 se opakuje. Výsledky jsou uvedeny rovněž v tabulce I.

Př í klad 3 (srovnávací)

Postup podle příkladu 1 se opakuje ale bez přípravku Versenex 80. Výsledky jsou uvedeny rovněž v tabulce 1.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby vodného roztoku nenasycené kvarterní amoniové soli, odpovídající následujícímu vzorce I

CH, ®/

CH, lUC-C-C-O-CHp-CH.j-N - CHo 1 ^{2 2} \ ³

Cl (I)

CH, reakcí, pod tlakem a v přítomnosti vody, N,N-dimetbylaminoethylmethakrylátu s CH3-CI jako kvaternizačnim činidlem, vyznačující se tím, Se se provádí v přítomnosti pentasodné soli diethylentriaminpentaoctové kyseliny.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se pentasodná sůl diethylentriaminpentaoctové kyseliny přivádí v poměru 5 až 1O ppm, vztaženo na vodný roztok soli vzorce I.
3. Způsob podle jednoho z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, še se pentasodná sůl diethylentriaminoctové kyseliny přivádí na začátku reakce.
4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, Se se pentasodná sůl diethylentriaminpentaoctové kyseliny přivádí ve formě vodného roztoku.

5. Způsob podle jednoho z nároků 1 aš 4, vyznačuj ící se tím, še se reakce provádí pod tlakem 2 aš 9 bar, ze j ména 3 aš 6 bar. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 aš 5, vyznačující se tím,

še se reakce provádí při teplotě 35 až 65 °C, zejména 40 aš 55 ®C.
7. Způsob podle jednoho z nároků 1 aš 6, vyznačující se tím, Se se reakce provádí v molárním poměru CH3-CI ku N,N-dimethylaminoethylmethakrylátu 1 aš 1,1, s výhodou 1,01 aš 1,05.
8. Způsob podle jednoho z nároků 1 aš 7, vyznačující se tím, še se používá alespoň jeden stabilizátor, vybraný ze skupiny zahrnující zejména 3,5-di-tere-butyl-4-hydroxytoluen, hydrochinonmethylether, hydrochinon, katechol, , terc-butylkatechol a jejich směsi, ve spojení s

N, N-dimethylaminoethylmethakrylátem od začátku reakce, v • poměru 50 aš 2 OOO ppm, s výhodou 100 aš 1000 ppm, vztaženo na vodný roztok soli vzorce I.
9. Způsob podle jednoho z nároků 1 aš 8, vyznačující se tím, še se

a) uvádí plynule 5 aš 15 % hmotnostních z množství GH3CI potřebného pro reakci, při teplotě 40 aš 55 °C, do uzavřeného reaktoru, který obsahuje H,N-dimethylaminoethylmethakrylát a pentasodnou sůl diethylentriaminpentaoctové kyseliny a který se natlakuje vzduchem na tlak 1 aš 3 bar,

b) potom se přivádějí plynule voda a zbylý CH3-CI, při teplotě 45 aš 55 °C, aš se dosáhne požadované koncentrace soli vzorce I ve vodě, přičemž tlak na konci reakce může dosáhnout 6 aš 9 bar, načeš se cl reaktor odtlakuje a po navrácení k atmosferickému tlaku se zbylý CH3-CI odstraní, například vypuzením vzduchem.
10. Vodné roztoky získávané způsobem definovaným v jednom z nároků I aš 9.