DD268833A3 - METHOD FOR PRODUCING HYDROLYZING POLYCATION COMPOUNDS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyesteramidaminen, in dem ueber Polykondensation von niedermolekularen Verbindungen hydrolysierende polykationische Polyesteramidamine der allgemeinen Formel erhalten werden, die im p H-Bereich 7 in Wasser quellen oder sich loesen. Ueber ein neues und zugleich einfaches Verfahren zur Herstellung von polykationischen hydrolysierenden Polyesteramidaminen werden Substanzen erhalten, die als Faellungs- oder Flockungsmittel fuer biotechnologische Abtrennungsprozesse, fuer die Abwasserbehandlung sowie fuer die Kationisierung von Materialien eingesetzt werden. FormelThe invention relates to a process for the preparation of polyester amidamines in which over polycondensation of low molecular weight compounds hydrolyzing polycationic polyester amide amines of the general formula are obtained which swell or dissolve in the p H range 7 in water. A new and at the same time simple process for the preparation of polycationic hydrolyzing polyester amidamines gives substances which are used as precipitants or flocculants for biotechnological separation processes, for wastewater treatment and for the cationization of materials. formula
Description
eingesetzt werden.be used.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangsprodukte im Verhältnis von protonentragenden kondensierbaren Amino- und Hydroxygruppen zu Carbonsäure- und/oder Carbonsäureestergruppen von 0,8:1 bis 1:0,8, vorzugsweise von 1:1 bei Kondensationstemperaturen bis 2900C, vorzugsweise bis 2600C, unter Sauerstoffausschluß und bei vermindertem Druck zu Co- und Terpolymeren mit definiertem Verzweigungsgrad kondensiert und als Festprodukt eliminiert werden.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the starting materials in the ratio of proton-bearing condensable amino and hydroxy groups to carboxylic acid and / or carboxylic acid ester groups of 0.8: 1 to 1: 0.8, preferably 1: 1 at Condensation temperatures up to 290 0 C, preferably up to 260 0 C, condensed under exclusion of oxygen and at reduced pressure to co- and terpolymers with a defined degree of branching and eliminated as a solid product.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Ausgangsprodukte oder deren Hydrolyseprodukte in Wasser lösliche Verbindungen verwendet werden.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that are used as starting materials or their hydrolysis in water-soluble compounds.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Polyesteramidamine mit äquivalenten Mengen Säure pro Aminogruppe in Wasser gelöst werden.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the Polyesteramidamine be dissolved in water with equivalent amounts of acid per amino group.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Polyesteramidamine nach an sich bekannten Verfahren zu entsprechenden Ammoniumsalzen umgesetzt werden.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the Polyesteramidamine be converted by known methods to corresponding ammonium salts.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß in den Polyesteramidaminverbindungen 0,1 % bis 99% Esterbindungen, vorzugsweise 1 % bis 30%, bezogen auf die Summe an Ester- und Amidbindungen, vorliegen.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that present in the Polyesteramidaminverbindungen 0.1 % to 99% ester bonds, preferably 1% to 30%, based on the sum of ester and amide bonds.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydrolysierenden polykationischen Verbindungen, die als Flockungsmittel in weiten Bereichen der Volkswirtschaft, insbesondere jedoch für Biotechnologie . aber auch zur Klärung von Abwässern und bei der Papierherstellung sowie als Komponenten zur Membran- und Symplexbildung geeignet sind. Diese Verbindungen können überall dort eingesetzt werden, wo zur Zeit Ηοί/amidamine verwendet werden.The invention relates to a process for the preparation of hydrolyzing polycationic compounds, which are used as flocculants in a wide range of economics, but especially for biotechnology. but are also suitable for clarifying wastewater and in papermaking as well as components for membrane and Symplexbildung. These compounds can be used wherever Ηοί / amidamine is currently used.
Es ist bekannt, Polyamidamine, substituierte Poly- und Copolyacrylester, Poly- und Copolyacrylamid-Verbindungan, Polyalkylenimine und Polydimethyldiallylammoniumchloride als Flockungsmittel usw. einzusetzen (Polyelectrolytes for Water and Waste Water Treatment, USA, CRC-Press. 1981). Diese Substanzen stellen permanente, hydrolytisch schwer abbaubare, polykationische Polymere dar, die sich im Laufe der Zeit in der Natur anreichern und zumeist stark fischtoxisch sind, wenn sie in Abwässern zur Flockung eingesetzt werden und so in die Gewässer gelangen.It is known to use polyamidoamines, substituted poly- and copolyacrylic esters, poly- and copolyacrylamide compounds, polyalkyleneimines and polydimethyldiallylammonium chlorides as flocculating agents, etc. (Polyelectrolytes for Water and Waste Water Treatment, USA, CRC-Press., 1981). These substances are permanent, hydrolytically difficult to decompose, polycationic polymers that accumulate over time in nature and are usually highly toxic to fish when they are used in flours for flocculation and so get into the waters.
Zur Bioeiweißflockung sind sie zwar gut geeignet, führen jedoch beim Verfüttern des geflockten Bioeiweißes an Tiere zu Störungen im Magen-Darm-Trakt.Although they are well-suited to bio-protein flocculation, they lead to disturbances in the gastrointestinal tract when feeding the flaked bio-protein to animals.
Gemäß der CH-PS 606133 werden Pendant-Typ-Polykationen als Ret< ntionsmitte! u.a. bei der Klärung und Reinigung von Abwässern beschrieben, bei denen die kationische Ladung als Seitenkette an dem biologisch nicht abbaubaren Copolyacrylamid als Grundpolymer hängt. Mit der Abspaltung der biologisch abbaubaren Fragmente verliert das Polykation unter Erhalt der Rückgratkette seine Eigenschaften.According to CH-PS 606133, counterpart type polycations are used as a retention center! et al described in the purification and purification of waste water, in which the cationic charge as a side chain to the non-biodegradable copolyacrylamide as a base polymer depends. With the cleavage of the biodegradable fragments, the polycation loses its properties while retaining the backbone.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, polykationische Polymere mit Sollbruchstellen zu entwickeln, die im wäßrigen Milieu nach dem Einsatz hydrolytisch abbauen, d. h. ihre Polykationenwirkung verlieren und leicht zu kaum oder nicht toxischen Stoffen hydrolysieren.The aim of the invention is to develop polycationic polymers with predetermined breaking points, which decompose hydrolytically in the aqueous medium after use, d. H. lose their polycation effect and hydrolyze easily to barely or non-toxic substances.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Einsatz geeigneterer Ausgangsstoffe eine neue Klasse von Polykationen zuThe invention is based on the object, by using more suitable starting materials, a new class of polycations
schaffen.create.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sul stituierte Di- oder Polyamine und/oder substituierte Aminoalkylhydroxyverbindungen und/oder substituierte Alk> 'hydroxyaminocarbonsäuren und/oder Dicarbonsäuren und/oder substituierte Aminomono- oder Aminodicarbonsäuren und/oder die Esterderivate der entsprechenden Carbonsäuren und/oder (Meth-) Acrylsäureester nach an sich bekannten Umesterungs- und/oder Kondensationsverfahren zu Polyesteramidaminen mitAccording to the invention the object is achieved in that sul-substituted di- or polyamines and / or substituted aminoalkylhydroxy compounds and / or substituted Alk> 'hydroxyaminocarboxylic acids and / or dicarboxylic acids and / or substituted Aminomono- or aminodicarboxylic acids and / or the ester derivatives of the corresponding carboxylic acids and / or (Meth) acrylic acid ester according to known transesterification and / or condensation process to Polyesteramidaminen with
der allgemeinen Formelthe general formula
"θ - (NX) „ ~ CO}—t J-JiY ~ (NZ)"θ - (NX)" ~ CO } - t J-JiY ~ (NZ)
„ ff 00TtT"Ff 00 TtT
- o J/:oL /γ* >-o -V- ο- o J /: o L / γ *> -o -V- ο
-fo -(NX-) ~ θ]-—— -(-CO-* (NX") C -fo - (NX-) ~ θ] --- - (- CO- * (NX ") C
u LiO "'(= 0 oder 1 u u LiO "'(= 0 or 1 u
- 0- 0
-Γ ΝΥ· - (NZ') ^ NY' J-CO j- if-- Γ - - (NZ ') ^ NY' J-CO j- if-
L i I 0 Λ= 0 oder 1 L 7= O oder Λ \}j£ £ L i I 0 Λ = 0 or 1 L 7 = O or Λ \} j £ £
umgesetzt werden. Vorteilhaft ist es, als Ausgangskomponenten Verbindungen der allgemeinen Formelbe implemented. It is advantageous, as starting components compounds of the general formula
/ <CH2>a v Ί - (CH2)a v / < CH 2> a v Ί - (CH 2 ) a v
- χ N-(CH2) J N ^ / N-R2 - χ N- (CH 2 ) JN ^ / NR 2
(CH2)b ^1 d (CH 2 ) b ^ 1 d
und/oderand or
J f J f
und/oderand or
CH2 = C-CO-OR8 CH 2 = C-CO-OR 8
R7 und/oderR 7 and / or
R9-O-CO-R10-CO-OR9 und/oderR 9 -O-CO-R 10 -CO-OR 9 and / or
HO-CH-COOR12 RnHO-CH-COOR 12 Rn
und/oder Rn-CO-OR14 and / or R n -CO-OR 14
R7 R 7
-Cx-Phenyl; -Cx-Aryl Hydroxyalkyl;-CHHpH-COORe-Cx-phenyl; -Cx-aryl hydroxyalkyl; -CHHpH-COORe
R7 R6... -H; Hydroxyalkyl;-CH2-CH-COOF18;R7 R 6 ... -H; Hydroxyalkyl; -CH 2 -CH-COOF 18 ;
R7R7
einzusetzen.use.
Die Ausgangsprodukte werden im Verhältnis von protonentragenden, kondensierbaren Amino- und Hydroxygruppen zu Carbonsäure- und/oder Carbonsäureestergruppen von 0,8:1 bis 1:0,8, vorzugsweise von 1:1 bei Kondensationstemperaturen bis 29O0C, vorzugsweise bis 260°C, unter Sauerstoffausschluß und bei vermindertem Druck zu Co- und Terpolymeren mit definiertem Verzweigungsgrad kondensiert und als Festprodukt eliminiert. Eine Ausführungsform dar Erfindung sieht vor, daß die Ausgangsstoffe oder deren Hydrolyseprodukte in Wasser löslich sind. Es werden hydrolysieronde, lineare "clycEteramirlamine erhalten, wenn zur Synthese vorzugsweise bifunktionell-kondensierbare Verbindungen eingesetzt werden. Die so erhaltenen, vorzugsweise unverneizieri, polykätionischcn Pclyesteramidamin-Verbindungen besitzen polykationische Eigenschaften und sind in Substanz unter Wasserausschluß unbegrenzt lagerfähig, müssen jedoch vor dem Einsatz bei schlechter Löslichkeit unter Zusatz von bis zu äquimolaren Mengen Säure pro Aminogruppe in Wasser in Lösung gebracht werden. Es können aber auch aus den hergestellten Produkten nach an sich bekannten Verfahren die entsprechenden Ammoniumsalzverbindungen dargestellt, gelagert und ohne weitere Zusätze in wäßrigen Medien aufgelöst werden. In wäßrigen Medien hydrolysieren die Polyesteramidamine unter autokatalytischer Hydrolyse der Estersollbruchstellen mit definierter Geschwindigkeit in wenig oder nicht toxische, wasserlösliche Substanzen in Abhängigkeit von der Struktur. Über die Wahl und die Variation der Zusammensetzung an Esteramin- und Amidaminkomponenten können die Hydrolysegeschwindigkeiten der Polykondensate durch die Konzentration an definierton Sollbruchstellen eingestellt werden. Die Polykondensate hydrolysieren nach dem Einsatz als Fällungs- oder Flockungsmittel über einen definierten hydrolytischen Abbau im wäßrigen Medium unter Spaltung der Hauptkette in weniger oder kaum toxische Fragmente unter Verlust der Polykationenwirkung, da sowohl das Molekulargewicht als auch die Ladungsdichte und die Ladungsdichteverteilung von entscheidender Bedeutung für die Polykationenwirkung sind.The starting materials are in the ratio of proton-bearing, condensable amino and hydroxy groups to carboxylic acid and / or carboxylic ester groups from 0.8: 1 to 1: 0.8, preferably 1: 1 at condensation temperatures up to 29O 0 C, preferably up to 260 ° C. , Condensed with exclusion of oxygen and at reduced pressure to co- and terpolymers with a defined degree of branching and eliminated as a solid product. An embodiment of the invention provides that the starting materials or their hydrolysis products are soluble in water. Hydrolyzing "linear" clyceramateramines are obtained when bifunctional-condensable compounds are preferably used for synthesis The resulting, preferably non-polymeric, polycationic polyalkyleneamide compounds possess polycationic properties and are indefinitely storable with the exclusion of water but must be inferior prior to use Solubility can be brought into solution with the addition of up to equimolar amounts of acid per amino group in water, but the corresponding ammonium salt compounds can also be prepared from the products prepared by methods known per se, stored and dissolved in aqueous media without further addition hydrolyze the Polyesteramidamine under autocatalytic hydrolysis of Estersollbruchstellen at a defined rate in little or non-toxic, water-soluble substances depending on the structure According to the variation of the composition of ester amine and amidine amine components, the rates of hydrolysis of the polycondensates can be adjusted by the concentration of defined breaking points. The polycondensates hydrolyze after use as a precipitant or flocculant over a defined hydrolytic degradation in the aqueous medium with cleavage of the main chain in less or hardly toxic fragments with loss of polycation, since both the molecular weight and the charge density and the charge density distribution of crucial importance for Polycation effect are.
Durch die vorgeschlagene Lösung werden bekannte polykationische, permanente oder schwer hydrolysierbare, lineare oder verzweigte Polyamidamine so modifiziert, daß neue Produkte mit der qualitativ neuen Eigenschaft des definierten hydrolytischen Abbaus über Sollbruchsteilen erhalten werden.By the proposed solution known polycationic, permanent or difficult to hydrolyze, linear or branched polyamidoamines are modified so that new products are obtained with the qualitatively new property of the defined hydrolytic degradation via predetermined breaking parts.
0,5 Grundmol Carbonsäure und/oder Carbonsäureestergruppen in den eingesetzten Grundsubstanzen werden mit genau (0,5 Grundmol-x) protonentragenden Aminogruppen substituierten Grundsubstanzen und χ Grundmol Hydroxygruppen substituierte Grundsubstanzen in Substanz eingesetzt und unter Sauerstoffausschluß unter Spülung mit Inertgas (Argon, Stickstoff) und eventueller Zugabe von Umesterungskatalysatoren langsam «auf 18O0C erwärmt. Das entstehende, flüchtige Produkt wird abdesiiiiicii. Nach beendeter Vüf kondensation wird unter vermindertem Druck die Temperatur zur0.5 primer carboxylic acid and / or carboxylic acid ester groups in the basic substances used are used with exactly (0.5 Grundmol-x) proton-bearing amino groups substituted basic substances and χ Grundmol hydroxy-substituted basic substances in substance and under exclusion of oxygen with purging with inert gas (argon, nitrogen) and possible addition of transesterification catalysts slowly heated to 18O 0 C. The resulting volatile product is abdesiiiiicii. After completion of Vüf condensation, the temperature is reduced under reduced pressure
Nachkondensation bis auf maximal 2900C erhöht, bis kein leichtflüchtiges Produkt mehr entsteht. Nach dem Abkühlen liegt das lineare oder verzweigte Produkt je nach Zusammensetzung und Kondensationsgrad als zähe oder feste Polymermasse vor, die sich je nach Zusammensetzung unter Säurezugabe gegebenenfalls bis zur äquimolaren Menge in Wasser auflöst. Durch allgemein bekannte Verfahren können die Polyesteramidamine auch in die leicht wasserlöslichen, quaternären Polyasteramidammonium-Verbindungen überführt werdenAfter condensation to a maximum of 290 0 C increased until no volatile product is produced. After cooling, the linear or branched product, depending on the composition and degree of condensation, is present as a tough or solid polymer mass which, depending on the composition, optionally with the addition of acid, dissolves in water to an equimolar amount. By well-known methods, the Polyesteramidamine can also be converted into the slightly water-soluble, quaternary Polyasteramidammonium compounds
Nach oben angeführter Vorschrift wurden folgende Produkte mit herkömmlichen Polyamidaminkomponenten cokondensiert: Following the above rule, the following products were co-condensed with conventional polyamidoamine components:
— Polyamidaminkomponente:- Polyamideamine component:
(A) Piperazin(A) piperazine
(B) N,N'-Dimethylethylendiamin und davon abgeleitete Derivate der Struktur(B) N, N'-dimethylethylenediamine and derivatives of the structure derived therefrom
H-N-iH-N-i
CHl.CHI.
CH2 - CH2 .. N -+ HCH 2 - CH 2 .N - + H
CILCIL
Λ 1 i η ί 5 Ν,Ν'-Diallylethylendiamin und davon abgeleitete Derivate der Struktur Λ 1 i η ί 5 Ν, Ν'-diallylethylenediamine and derived derivatives of the structure
-7-7
H0 - CHo - N 4- HH 0 - CHo - N 4- H
R-N-IR-N-I
Cn2 Cn 2
CH2= CHCH 2 = CH
mit Rwith R
R'R '
-H;-H;
-J-CH.-J-CH.
CH2 - N -4- HCH 2 - N -4- H
R'R '
O £ η - 5O £ η - 5
(Meth-)-Acrylsäuremethylester (Meth-)-Acrylsäureethyloster (Meth-l-Acrylsäurcphonylester N'-Methyl- oder N'-Allyl-dipropylentriaminMethyl (meth) acrylate (meth) acrylic acid ethylstyrene (meth-1-acyl acrylate N'-methyl- or N'-allyl-dipropylenetriamine
— Cokomponente zur Bildung von Polyesteramidamin:Co-component to form polyesteramidamine:
(0) Chlcrameisensäureethylester und/oder Diethylcarbonat(0) Ethyl chloroformate and / or diethyl carbonate
(1) (Meth-) Acrylsäure^-hydroxyethylester(1) (meth) acrylic acid ^ -hydroxyethyl ester
(II) Di-(Meth-)Acrylsäureglykolester (Glykoldi(meth-)acrylat](II) Di (meth) acrylic acid glycol ester (glycol di (meth) acrylate]
(III) N-Metliyl-N-(2-hydroxyethyl)-ß-amino-propansäuremethylesterund/bder-(2-hydroxyethyl)-ester(III) N-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -β-amino propanoate and / or (2-hydroxyethyl) ester
(IV) N-Allyl-N-(2-hydroxyethyl)-ß-amino-propansäuremethylesterund/od3r-(2-hydroxyethyl)-ester(IV) N-Allyl-N- (2-hydroxyethyl) -β-amino-propanoic acid methyl ester and / or 3-chloro (2-hydroxyethyl) ester
(V) N-Methyl-N-(2-hydroxyethyl)-amino-ethansäuremethylester(V) N-methyl-N- (2-hydroxyethyl) amino-ethanoic acid methyl ester
(VI) a-Hydroxyethansäuremethylester(VI) a-hydroxyethanoic acid methyl ester
(VII) 1,4-Dioxan-2,5-dion(VII) 1,4-dioxane-2,5-dione
(VIII) a-Hydroxypropansäureethylester(VIII) a-Hydroxypropanoic acid ethyl ester
(IX) N-Methyl- und/oder N-Allyl-N,N-dipropansäure-(2-hydroxyethylester)-amin(IX) N-methyl and / or N-allyl-N, N-dipropanoic acid (2-hydroxyethyl ester) amine
(X) N-Methyl- und/oder N-Allyl-diethanolamin(X) N-methyl and / or N-allyl diethanolamine
(XI) N,N'-Di-(2-hydroxyethyl)-piperazin(XI) N, N'-di (2-hydroxyethyl) piperazine
(XII) N-Methyl- und/oder N-Allylethanolamin(XII) N-methyl and / or N-allylethanolamine
(XIII) N-(2-hydroxyethyl)-piperazin(XIII) N- (2-hydroxyethyl) piperazine
(XIV) Terephthalsäure-di-(2-hydroxyethyl)-ester[Diglykolterephthalat](XIV) Terephthalic acid di (2-hydroxyethyl) ester [diglycol terephthalate]
— als Verzweigersubstanz einzusetzende Cokomponenten:- Cocomponents to be used as branching substance:
(XV) Ethanolamin(XV) ethanolamine
(XVI) Diethanolamin (XVII) Triethanolamin(XVIII) TriethanolamintriacrylsäureesterlTriethanolamintriacrylat](XVI) diethanolamine (XVII) triethanolamine (XVIII) triethanolamine triacrylate ester triethanolamine triacrylate]
(XIX) Diethylentriamin und/oder Dipropylentriamin(XIX) diethylenetriamine and / or dipropylenetriamine
(XX) Amino-di-(propansäuremethylester)(XX) amino-di- (propanoic acid methyl ester)
(XXI) Amino-di-(propansäure-2-hydroxyethylester)(XXI) Amino-di (propanoic acid 2-hydroxyethyl ester)
(XXII) N,N,N',N'-Tetra-(propansäuremethylester)-ethylendi ,min(XXII) N, N, N ', N'-tetra- (propanoic acid methyl ester) -ethylenedi, min
(XXIII) N,N,N',N'-Tetra-(propans3ure-2-hydroxy-ethylester)-ethylendiamin(XXIII) N, N, N ', N'-tetra (propanoic acid 2-hydroxyethyl ester) ethylenediamine
Die beschriebenen Verbindungen stellen Polykationen vom Integraltyp vor. Diese kationischen Polymere tragen ihre Ladung direkt in der Kette und der Abbau der Polykationen erfolgt unter Spaltung der Hauptkette in Fragmente, die eine geringere oder keine toxische Wirkung besitzen und biologisch weiter abbauen zu wenig oder nichttoxischen Verbindungen.The compounds described introduce polycations of the integral type. These cationic polymers carry their charge directly in the chain and the degradation of the polycations is carried out with cleavage of the main chain in fragments that have less or no toxic effect and further biodegrade too little or non-toxic compounds.
Claims (2)
und/oderR 7
and or
e ι) - N
e ι
Re,R9,Ri2··· -H; Alkyl ,-Allyl-Cx COOR 8
Re, R9, Ri2 ··· -H; Alkyl, allyl
R1O- · -Alkylen; Phenylen; Arylenhydroxyalkyl; -Cx-NR 15 R 17
R 1 O- alkylene; phenylene; arylene
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD29521886A DD268833A3 (en) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | METHOD FOR PRODUCING HYDROLYZING POLYCATION COMPOUNDS |
Applications Claiming Priority (1)
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DD29521886A DD268833A3 (en) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | METHOD FOR PRODUCING HYDROLYZING POLYCATION COMPOUNDS |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD268833A3 true DD268833A3 (en) | 1989-06-14 |
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ID=5583045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD29521886A DD268833A3 (en) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | METHOD FOR PRODUCING HYDROLYZING POLYCATION COMPOUNDS |
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Country | Link |
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DD (1) | DD268833A3 (en) |
-
1986
- 1986-10-13 DD DD29521886A patent/DD268833A3/en not_active IP Right Cessation
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