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Verfahren zur Herstellung von Umsetzungsprodukten aus N-Vinyllactarnpolyrnerisaten
Es wurde gefunden, daß man durch Umsetzung von polymeren N-Vinyllactamen, z. B.
N-P.olyvinylpyrrolidonen, N-Polyvinylcapro- oder -capryllactamen, mit Polyalkyleniminen
Produkte erhält, die je nach Art des Ausgangsmaterials wäßrige Lösungen von .erhöhter
Viskosität, Gallerten oder weitgehend wasserfeste Filme liefern.
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Für die Umsetzung kommen- N-Polyvinyllactame beliebigen Polymerfsationsgrades,
auch Mischpolymerisate von N-Vinyllactamen untereinander oder mit anderen Vinylverbin.dungen,
in Betracht. Höherpolymerisierte: N-Vinvllactame liefern. Produkte mit besonders
günstigen Eigenschaften. Der Lactamring, wie ein Pyrrolidonring, kann auch, z. B.
in 2-Stellung, substituiert sein, beispielsweise: durch eine Alkylgruppe. Durch
Mischpolymerisation, mit z. B. carboxylgruppenhaltigen Verbindungen., kann eine
in weiten Grenzen variable Anzahl von Carboxylgruppen in das Polymere gebracht werden..
Dies kann man auch erreichen, wenn man die N-Polyvinyllactame teilweise hydrolysiert
oder wenn man sie oxydiert.
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Unter den Polyalkylenirninen seien erwähnt Polyäthylenimine verschiedener
Molekulargröße, insbesondere vom ungefähren Molekulargewioht 20000, oder Äthylenim-ine
vom ungefähren Molekuiargewicht 2500, die noch an andere Ainine, z. B. Stearylamin.
oder 2', 4'-Diaminoazobenzol-sulfo-namid-(4) gebunden sein können. Auch ihre Balze
kommen in Betracht.
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Die Umsetzung kann ahne Lösungsmittel, in wäßriger Lösung oder in
organischen Lösungsmitteln, z. B. Alkohol, bei Raumtemperatur oder bei mäßig erhöhten
Temperaturen, durchgeführt werden.
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Die aus den Umsetzungsprodukten erhältlichen viskosen Lösungen sind
auch mit Säuren und Alkalien weitgehend verträglich und können für die -verschiedensten
Zwecke verwendet werden, z. B. als Fixierungsmittel in der Kosmetik und Haarbehandlung,
als Klebe- oder Depotmittel in der Medizin, zur Verbesserung der Haftfestigkeit
von Schädlingsbekämpfungsmitteln, zur Herstellung von Filmen oder Überzügen für
die Zwecke der photochemischen Industrie, als Präparations- und Schlichtem ttel
in der Fabrikation von Kunstfasern, Geweben, Wirkwaren, zur Verbesserung der Eigenschaften
von Textilien, Leder, Papier, als Färberei- und Druckereihilfsmittel oder Bindemittel
bzw. Filmbildner für wasserlösliche und wasserunlösliche Farbstoffe beim Färben.
von natürlichen oder künstlichen Werkstoffen oder deren Vorprodukten, als Bindemittel
bzw. Klebemittel z. B. für Papier, Textilien, Pflaster, Verbandmaterial, Leder,
Kunstleder, Linoleum, Holz, Glas, Metall. Im Gegensatz zu Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukten
sind sowohl die Einzelkomponenten als auch die Gebrauchslösungen gut lagerbeständig
und haltbar. Der Film ist nicht übermäßig hart. Gegenüber den Filmbildnern aus Naturprodukten,
z. B. Hautleim, Stärke, Pflanzenschleim und gegenüber z. B. Casein besitzen diese
Umsetzungsprodhakte aus N-Polyviny.llactamen den Vorteil, widerstandsf2hdger gegen
den Einfluß von Mikroorganismen und in, ihrer Zusammensetzung genau reproduzierbar
zu sein.
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Bei der Herstellung der Lösungen und Filme können Weichmachungsmittel,
organische Lösungsmittel, nicht gefärbte oder gefärbte organische und anorganische
Pigmente, Metallsalze, Farbstoffe, Desinfektionsmittel, Pharmazeutika, Kontakti.usektieide,
Riechstoffe, Hydrophobierungsmittel, Klebemittel, Kunststoffe, Harze und ideren
Ausgangsstoffe, ferner zusätzliche Reaktionspartner für das polymere Äthylendmin
mitverwendet werden. Die Zusätze können reduzierenden oder oxydierenden Charakter
haben. Die Umsetzungsprodukte sind auch gegen solche : Zusätze weitgehend unempfindlich.
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Die Kondensation von Polyäthyleniminen, vorzugsweise sehr niedrigmolekula.ren,
mit Polyacrylsäure oder Polyacrylsäureestern ist bekannt. Für .dieses Verfahren
werden sehr drastische Kondensationsbedingungen vorgeschrieben; man erhält Ionen.austauscherharze.
Es war nicht zu erwarten, da-ß man aus polymeren N-Vinyllactamen und Polyalkyleniminen
unter milderen Umsetzungsbedingungen Produkte von besonderen, wirtschaftlich wertvollen
Eigenschaften erhält.
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Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel l Man mischt 5 Teile einer 200/eigen wäßrigen Lösung eines
N-Polyvinylpyrrolidons vom Molekulargewicht
von ungefähr 30 000
,mit .10 Teilen einer 100/dgen wäßrigen Lösung eines @Polyäthylenimins vom ungefähren
Mölekulargewicht 20 000 und erwärmt 15 Minuten auf 40 bis 50°. Es bildet
sich eine in Wässer schwerlösliche Gallerte. , . - -, . . .
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'Beispief'2- ' .. Man. löst 10 Teile N-Polyvinylpyrroli:don vom Molekülargewicht
300 000 öder 700 000 und 0,5 Teile Polyäthylenimin vom ungefähren -Molekulargewicht
20 000 sowie 0,5 Teile Glycerin- -in 89 Teilen Wasser und erhitzt> bis das Wasser
verdunstet ist. Lias entstandene Umsetzüngsprodtrkt liefert einen Filrri; der von
Wasser erst nach- 5stündiger Einwirkung gelöst -wird. Dagegen wird ein ohne Verwendung
von Polyäthylenimin hergestellter Film bereits nach 15 bis 20 Minuten in Wasser
aufgelöst, Auch gegen warmes Wasser und gegen Sodalösung ist ein nach diesem Beispiel
hergestellter-Film überraschend beständig. Beispiel 3 Man setzt einer 10%igen wäßrigen
Lösung von N-Polyvinylpyrrolidon vom Modekulargewicht von ungefähr 700 000 etwa
2 bis 5% Polyäthylenimin vom ungefähren Molekulargewicht 20 000 zu. Es bildet sich
eine hochviskose Lösung, mit der man Holzflächen wesentlich fester und wasserbeständiger
verkleben kann als mit N-Polyvinylpyrrolido.n allein. Zweckmäßig verpreßt man mit
der Lösung bestrichene Holzflächen einige Stunden bei gewöhnlicher Temperatur. Auch
Papierfolien lassen sich damit gut verleimen, indem man sie mit der Lösung des Umsetzungsproduktes
bestreicht, zusammenpreßt und ungefähr 30 Minuten bei 90° trocknet. An Stelle von
Wasser kann man auch organische Lösungsmittel verwenden, z. B. Isopropylälkohol:
Einen ebenfalls wasserfesten Kleber erhält man aus einem Mischpolymerisat von 60
Teilen N-Polyvinylpyrrolidon und 40 Teilen Polyacrylsäure, das mit Natronlauge neutralisiert
und mit etwa 5'% Polyäthylenim,in sowie 5% des Einwirkungsproduktes von ungefähr
60 Mo1.Ä.thylenimin auf 1 Mol Stearylamiirchlorhy drat umgesetzt worden ist.
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' Beispiel 4 Man setzt einer 10%igen alkoholischen Lösung von N-Polyvinylcapröläctam
5 % Polyäthylenirnin (bezogen auf Polyvinylcaprolactarri) zu. Nach dem Verdunsten
des Alkohols erhält man einen farblosen, durchsichtigen Film, der in einer-39/oigen
wäßrigen Sodalösung beständig ist und nicht quillt. Dagegen ist ein ohne Verwendung
von Polyäthylenirriin hergestellter Film bereits nach- 30 Minuten -gequollen.
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Die Umsetzung der beiden Komponenten muß nicht in eurem Reaktionsgefäß,-sondern
kann auch auf einem gemäß der,geschilderten Verwendungszwecke zu behandelnden--Substrat,
z. B. Holz oder Textilmaterial, vorgenommen werden. Man kann z. B. durch Bestreichen
oder im tauchverfahren getrennt die beiden Kömpänenteri in ;Substanz oder in Lösung
aufbringen und.: z-B'.-.düreh Kalandrieren, Dämpfen oder Ultrarotbestrahlung die
Umsetzung sich vollziehen lassen. t - Beispiel 5 Man bereitet eine wäßrige Lösung
von 5% N-Polyvinylpyrrolidon ges ungefähren Ivlolekulargewichts 28 000 und 0,3 bis
0,5% polymerem Äthylenimin. Es bildet sieh eine -##iskose Lösung. Mit dieser Lösung
bestrichenes- Haar- ist -nach dem- Trocknen kräftig gesteift. Legt man so behandeltes
Haar 1 Minute in Wasser und trocknet, so ist der Steifeffekt vollkommen erhalten
geblieben. Führt man den Versuch mit der gleichen Menge N-Polyvinylpyrrolidon, aber
ohne Zusatz von polymerem Äthylenimin "durch,. so ,erzielt man wohl einen ähnlichen
steifen&n Effekt; -er wird jedoch bei der vorgenannten Wasserprobe restlos beseitigt,
d. h. der Effekt ist nicht naßfest bzw. regenbeständig.
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Die wasserbeständige Steifung läßt sich vom Haar im Bedarfsfall -durch
eine Seifenbehandlung wieder entfernen, dagegen ist dies bei Haar, das mit Harzen
wasserfest gesteift worden ist, nicht möglich. In entsprechender Weise stellt man
eine 5 % Polyvinylpyrrolidon vom ungefähren Molekulargewicht 700 000 und
0,3 bis 0,511/o polymeres Äthylenimin enthaltende Lösung in 900/4gem Alkohol her.
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Behandelt oder besprüht man das Haar mit der daraus entstandenen viskösen'
Lösung, so zeigen sich nach dem Trocknen ebenfalls wasserfeste Steifungseffekte
sowie Glanzverbesserungen.