Es
bestand die Aufgabe, neue Substanzen bereit zu stellen, welche zur
Bekämpfung
von Mikroorganismen geeignet sind und die Nachteile der aus dem
Stand der Technik bekannten mikrobiziden Mittel vermeiden. Weiterhin
bestand die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung neuer mikrobizid
wirkender Substanzen bereit zu stellen.
Unter
dem Begriff Mikroorganismen bzw. Mikroorganismus sind im Sinne der
vorliegenden Erfindung beispielsweise Bakterien und auch Hefen wie
z.B. Candida albicans und Pilze wie z.B. Aspergillus niger zu verstehen,
weiterhin Algen.
Demgemäß wurde
das eingangs definierte Verfahren gefunden. Das erfindungsgemäße Verfahren geht
aus von Ethylencopolymerisaten mit einem Molekulargewicht Mw im Bereich von 1000 bis 20.000 g/mol, bevorzugt
2000 bis 15.000 g/mol, die erhältlich
sind durch
- (A) Herstellung eines Copolymers,
das einpolymerisiert enthält
(a)
50 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 45 bis 90 Gew.-% Ethylen,
(b) 1
bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5,5 bis 45 Gew.-% mindestens eines Anhydrids
von mindestens einer ethylenisch ungesättigten C4-C10-Dicarbonsäure,
(c) 0 bis 49 Gew.-%,
bevorzugt 0 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 20 Gew.-% mindestens
eines weiteren Comonomeren,
wobei Angaben in Gew.-% jeweils
auf die Gesamtmasse an Copolymer bezogen sind,
- (B) Umsetzung mit
(d) mindestens einer Verbindung, die
pro Molekül
mindestens eine N(R1)(R2)-Gruppe
aufweist, wobei
R1, R2 gleich
oder verschieden sein können
und gewählt
aus unverzweigtem und verzweigtem C1-C10-Alkyl, C3-C10-Cycloalkyl, Phenyl und Benzyl, oder R1 und R2 bedeuten
gemeinsam eine -(CH2)k-Gruppe,
oder N(R1)(R2) ist
Teil eines N-haltigen Heteroaromaten Ar,
k eine ganze Zahl
im Bereich von 4 bis 6 bedeutet,
- (C) optional Protonierung oder Alkylierung oder Benzylierung
am Stickstoffatom.
Bevorzugte
Comonomere (b) sind Citraconsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid
und insbesondere Maleinsäureanhydrid.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten Ethylencopolymerisate keine
weiteren Comonomere (c) einpolymerisiert.
In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten Ethylencopolymerisate mindestens
ein weiteres Comonomer (c) einpolymerisiert. Bevorzugte weitere
einpolymerisierte Comonomere (c) sind beispielsweise Isobuten und
(Meth)acrylsäureester,
insbesondere (Meth)acrylsäurealkylester
wie beispielsweise (Meth)acrylsäure-C1-C4-alkylester.
Weitere bevorzugte Comonomere (c) sind C1-C4-Carbonsäurevinylester
wie beispielsweise Vinylpropionat und insbesondere Vinylacetat.
Bei
in Stufe (A) herzustellenden Copolymeren kann es sich um Blockcopolymere,
alterniernde Copolymere und bevorzugt um statistische Copolymere
handeln.
Mindestens
ein in Stufe (A) hergestelltes Copolymer setzt man in Stufe (B)
mit mindestens einer Verbindung, bevorzugt einer oder zwei Verbindungen
um, die pro Molekül
mindestens eine N(R1)(R2)-Gruppe
aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei Verbindungen, die pro
Molekül
mindestens eine N(R1)(R2)-Gruppe
aufweisen, um Alkohole, Thiole oder Di- oder Polyamine wie beispielsweise
Triamine.
Die
Variablen sind dabei wie folgt definiert:
R1,
R2 können
verschieden oder vorzugsweise gleich sein und werden gewählt aus
unverzweigtem
und verzweigtem C1-C10-Alkyl,
wie beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl,
sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl,
1,2-Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl,
2-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt C1-C4-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl,
n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl, insbesondere Methyl;
C3-C10-Cycloalkyl
wie Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl,
Cyclooctyl, Cyclononyl, Cyclodecyl, Cycloundecyl und Cyclododecyl;
bevorzugt sind Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl,
wobei
C3-C10-Cycloalkyl
mit einer oder mehreren C1-C4-Alkylgruppen
substituiert sein kann; beispielhaft seien cis-2,5-Dimethylcyclopentyl,
trans-2,5-Dimethylcyclopentyl, 2,2,5-Trimethylcyclopentyl, 2,2,6-Trimethylcyclohexyl,
cis-2,6-Dimethylcyclohexyl und trans-2,6-Dimethylcyclohexyl genannt,
Phenyl,
ein oder mehrfach substituiert mit beispielsweise C1-C10-Alkyl, oder vorzugsweise nicht substituiert,
und
Benzyl.
In
einer speziellen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bedeuten R1 und
R2 gemeinsam eine -(CH2)k-Gruppe, wobei k eine ganze Zahl im Bereich
von 4 bis 6 bedeutet, bevorzugt 4 oder 5.
In
einer anderen speziellen Ausführungsform
ist N(R
1)(R
2) Teil
eines N-haltigen Heteroaromaten Ar, der mindestens ein Stickstoffatom
enthält,
beispielsweise ein bis drei Stickstoffatome. N-haltige Heteroaromaten
können
neben mindestens einem Stickstoffatome andere Heteroatome enthalten,
beispielsweise Schwefel und insbesondere Sauerstoff. Beispielhaft
zu nennende Ar sind
2-Pyridyl, 3-Pyridyl, 4-Pyridyl, 4-Methyl-2-pyridyl,
2-Methyl-4-pyridyl, 4-Ethyl-2-pyridyl, 2-Ethyl-4-pyridyl, 4-Phenyl-2-pyridyl,
2-Phenyl-4-pyridyl, 2,5-Dimethyl-4-pyridyl, 2,5-Diphenyl-4-pyridyl,
Pyridinium
N-Methylpyridinium
N-Benzylpyridinium
N-Pyridiniumoxido
1-Imidazolyl,
1-(2-methylimidazolyl), 2-Imidazolyl, 2-(4-methylimidazolyl), 2-(4-phenylimidazolyl),
4-Imidazolyl, 5-Imidazolyl, 2-Benzimidazolyl, N-Pyrazolyl, 1-(3,5-dimethylpyrazolyl),
N-Pyrryl, 2-Methylpyrryl, 2,5-Dimethylpyrryl, 2,4-Dimethylpyrryl,
3,4-Dimethylpyrryl, 2-Oxazolyl, 4-Oxazolyl, 5-Oxazolyl, Isoxazolyl,
N-Carbazolyl, 2-Chinolinyl, 3-Chinolinyl, 4-Chinolinyl, 2-Methyl-4-Chinolinyl,
2-Thiazolyl, 4-Thiazolyl, 5-Thiazolyl, 5-(4-methylthiazolyl), 2-Benzothiazolyl,
1-(1,2,4-Triazolyl), 1-Imidazolium, 3-Methyl-1-imidazolium, 3-Ethyl-1-imidazolium,
3-Benzyl-1-imidazolium, 3-Phenyl-1-imidazolium, 2-Indolyl, 3-Indolyl.
Dabei
kann Ar unprotoniert oder an einem oder gegebenenfalls allen N-Atomen
protoniert oder mit einer oder mehreren C1-C10-Alkylgruppen alkyliert oder einfach oder
mehrfach phenyliert oder benzyliert sein kann.
Bevorzugte
Reste Ar sind
2-Pyridyl, 3-Pyridyl, 4-Pyridyl, N-Imidazolyl,
2-Imidazolyl, 4-Imidazolyl, 5-Imidazolyl, 2-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 4-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 5-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 2-Benzimidazolyl, 2-Oxazolyl,
4-Oxazolyl, 5-Oxazolyl, 2-Thiazolyl, 4-Thiazolyl, 5-Thiazolyl, 2-Benzothiazolyl,
2-Indolyl, 3-Indolyl, N-Carbazolyl, N-Pyrazolyl, Pyrryl, Pyrimidyl,
2-Pyrazinyl, Chinolinyl, N-(1,2,4-Triazolyl), Triazinyl, wobei Ar
unprotoniert oder protoniert oder mit einer oder mehreren C1-C10-Alkylgruppen
alkyliert oder einfach oder mehrfach phenyliert oder benzyliert
sein kann.
Besonders
bevorzugte Reste Ar sind
2-Pyridyl, 4-Pyridyl, 1-Imidazolyl,
2-Imidazolyl, N-Carbazolyl, wobei Ar unprotoniert oder protoniert
oder mit einer oder mehreren C1-C10-Alkylgruppen alkyliert oder einfach oder
mehrfach phenyliert oder benzyliert sein kann.
Bei
der Umsetzung mit Verbindung (d) in Stufe (b) handelt es sich um
eine nucleophile Substitution am Carboxyl-C-Atom.
Man
kann Verbindung (d), die pro Molekül mindestens eine N(R1)(R2)-Gruppe aufweist
und im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch kurz als Verbindung
(d) bezeichnet wird, äquimolar,
im Unterschuss oder im Überschuss
bezogen auf Äquivalente
einpolymerisiertes Anhydrid von ethylenisch ungesättigter
C4-C10-Dicarbonsäure einsetzen.
Beispielsweise ist es möglich,
im Bereich von 0,01 bis 2 Äquivalente,
bevorzugt 0,1 bis 1 Äquivalente
Verbindung (d) einzusetzen, bezogen auf Äquivalente einpolymerisiertes
Anhydrid von ethylenisch ungesättigter
C4-C10-Dicarbonsäure einsetzen.
So ist es möglich,
nur einen gewissen Prozentsatz an einpolymerisiertem Anhydrid von
ethylenisch ungesättigter
C4-C10-Dicarbonsäure umzusetzen
oder aber eine quantitative Umsetzung herbeizuführen. Beispielsweise ist es
auch möglich,
unterschiedliche Verbindungen (d) einzusetzen, wobei man insgesamt
bis zu 2 Äquivalente,
bevorzugt insgesamt 0,1 bis 1 Äquivalent
Verbindungen (d) einsetzt, bezogen auf Äquivalente einpolymerisiertes
Anhydrid von ethylenisch ungesättigter C4-C10-Dicarbonsäure.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann man in Stufe (B) in Gegenwart eines
Lösungsmittels
ausführen,
beispielsweise Toluol, Ethylbenzol, Xylol wie beispielsweise meta-Xylol
oder ortho-Xylol, auch als Isomerengemisch, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan,
Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon und Ethylenglykoldimethylether.
In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verzichtet man in Stufe (B) auf den Einsatz
von Lösungsmittel.
Dazu kann man beispielsweise so vorgehen, dass man Copolymer aus
Stufe (A) und mindestens eine Verbindung (d) miteinander vermischt
und auf eine Temperatur erwärmt,
die über
dem Erweichungs- bzw. Schmelzpunkt des betreffenden Copolymers aus
Stufe (A) liegt. Dabei kann man zunächst Copolymer aus Stufe (A)
und mindestens eine Verbindung (d) miteinander vermischen und danach
auf eine Temperatur erwärmen,
die über
dem Erweichungs- bzw. Schmelzpunkt des betreffenden Ethylencopolymerisats liegt,
beispielsweise unter weiterem Mischen, oder zunächst Copolymer aus Stufe (A)
auf eine Temperatur erwärmen,
die über
dem Erweichungs- bzw. Schmelzpunkt des betreffenden Copolymers liegt,
und danach mindestens eine Verbindung (d) zufügen.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann man Stufe (B) in Gegenwart eines
oder mehrerer Katalysatoren durchführen, beispielsweise eines
oder mehrerer saurer Katalysatoren wie beispielsweise Schwefelsäure. In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verzichtet man auf den Zusatz von Katalysatoren.
Als
Dauer für
die Durchführung
von Stufe (B) sind beispielsweise 5 Minuten bis 24 Stunden geeignet, bevorzugt
1 Stunde bis 12 Stunden.
Stufe
(B) kann man beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 20°C bis 200°C ausüben. Sofern es
sich um eine Umsetzung von insgesamt bis zu 1 Äquivalent einer oder mehrerer
Verbindungen, die pro Molekül
mindestens eine N(R1)(R2)-Gruppe
aufweist bzw. aufweisen, bezogen auf Äquivalente einpolymerisiertes Anhydrid
von ethylenisch ungesättigter
C4-C10-Dicarbonsäure, sind
Temperaturen im Bereich von 50°C
bis 160°C
bevorzugt. Wünscht
man beide Carbonylgruppen oder zumindest mehr als eine Carbonylgruppe
pro ethylenisch ungesättigter
C4-C10-Dicarbonsäure polymeranalog
umzusetzen, sind Temperaturen im Bereich von 90°C bis 200°C bevorzugt.
Dabei
ist es möglich,
während
der Reaktion die Temperatur im Wesentlichen konstant zu halten,
beispielsweise indem man Temperaturschwankungen im Bereich von maximal ± 5°C zulässt, insbesondere
maximal ± 2°C. Es ist
jedoch auch möglich,
die Temperatur so zu führen,
dass das erfindungsgemäße Verfahren für gewisse
Zeiträume
bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt wird. So ist es beispielsweise
möglich,
zunächst über einen
gewissen Zeitraum, beispielsweise 5 Minuten bis 12 Stunden, bevorzugt
eine bis 6 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 135°C umzusetzen
und danach für
einen gewissen Zeitraum, der länger
oder kürzer
oder gleich lang wie der vorige Zeitraum sein kann, bei einer Temperatur
im Bereich von 140 bis 200°C.
Stufe
(B) kann man bei beliebigen Druckbedingungen durchführen. Geeignet
sind Drücke
im Bereich von 0,1 bar bis 300 bar, besonders bevorzugt ist Atmosphärendruck
und erhöhte
Drücke
bis 20 bar.
Im
Anschluss an Stufe (B) kann man eine oder mehrere Reinigungsoperationen
durchführen.
Wünscht man
Reinigungsoperationen durchzuführen,
so kann man beispielsweise unter vermindertem Druck flüchtige Anteile
entfernen, vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunkts
von Ethylencopolymerisat. Weiterhin kann man mit Wasser oder einem
oder mehreren organischen Lösungsmitteln
behandeln, beispielsweise waschen, extrahieren oder auskochen.
Hat
man die erfindungsgemäße Reaktion
in einem oder mehreren organischen Lösungsmittel ausgeführt, so
ist es möglich,
ein oder mehrere Umsetzungsprodukte aus dem oder den organischen
Lösungsmitteln auszufällen.
Bei
der Durchführung
des vorstehend beschriebenen Verfahrens fallen Ethylencopolymerisate
als Umsetzungsprodukt in vielen Fällen in zufriedenstellender
Reinheit an, so dass man auf die Durchführung von vorstehend beschriebenen
Reinigungsoperationen verzichten kann.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
entspricht mindestens eine Verbindung, die pro Molekül mindestens
eine N(R
1)(R
2)-Gruppe
aufweist, der allgemeinen Formel Ia oder Ib
wobei die Variablen wie folgt
definiert sind:
X gewählt
aus Sauerstoff, Schwefel und N-R
3, bevorzugt
Sauerstoff,
R
3 gewählt aus
verzweigtem und
vorzugsweise unverzweigtem C
1-C
10-Alkyl,
wie beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl,
iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl,
neo-Pentyl, 1,2-Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl,
n-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt
C
1-C
4-Alkyl wie
Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, insbesondere Methyl;
und
ganz besonders bevorzugt Wasserstoff.
A
gewählt
aus Spacern mit einem bis 50 Atomen. Beispielhaft seien genannt:
C1-C10-Alkylen, wie
beispielsweise -CH2-, -CH(CH3)-,
-(CH2)2-, -CH2-CH(CH3)-, cis-
und trans-CH(CH3)-CH(CH3)-,
-(CH2)3-, -CH2-CH(C2H5)-,
-(CH2)4-, -(CH2)5- -(CH2)6-, -(CH2)7-, -(CH2)8-, -(CH2)9-, -(CH2)10-, vorzugsweise
C2-C4-Alkylen; wie
-(CH2)2-, -CH2-CH(CH3)-, -(CH2)3-, -(CH2)4- und -CH2-CH(C2H5)-,
besonders bevorzugt -(CH2)2-,
-(CH2)3-, -(CH2)4- und ganz besonders
bevorzugt -(CH2)2-.
C
4-C
10-Cycyloalkylen
wie beispielsweise
isomerenrein
oder als Isomerengemisch,
-(CH2)2-O-(CH2)2-, Phenylen, beispielsweise
ortho-Phenylen, meta-Phenylen und besonders bevorzugt para-Phenylen.
Ganz
besonders bevorzugte Verbindungen der allgemeinen Formel Ia sind
N,N-Dimethylaminoethanol, N,N-Diethylaminoethanol, N,N-Dimethylaminopropanol,
N,N-Diethylaminopropanol, N,N-Dimethylethylendiamin und para-N,N-Dimethylaminophenol.
Ar
enthält
mindestens ein Stickstoffatom, beispielsweise ein bis drei Stickstoffatome.
N-haltige Heteroaromaten können
neben mindestens einem Stickstoffatome andere Heteroatome enthalten,
beispielsweise Schwefel und insbesondere Sauerstoff. Beispielhaft
zu nennende Ar sind
2-Pyridyl, 4-Pyridyl, 4-Methyl-2-pyridyl,
2-Methyl-4-pyridyl, 4-Ethyl-2-pyridyl, 2-Ethyl-4-pyridyl, 4-Phenyl-2-pyridyl, 2-Phenyl-4-pyridyl,
2,5-Dimethyl-4-pyridyl, 2,5-Diphenyl-4-pyridyl, Pyridinium
N-Methylpyridinium
N-Benzylpyridinium
N-Pyridiniumoxido
1-Imidazolyl,
1-(2-methylimidazolyl), 2-Imidazolyl, 2-(4-methylimidazolyl), 2-(4-phenylimidazolyl),
N-Pyrazolyl, 1-(3,5-dimethylpyrazolyl), N-Pyrryl, 2-Methylpyrryl,
2,5-Dimethylpyrryl, 2,4-Dimethylpyrryl, 3,4-Dimethylpyrryl, 2-Oxazolinyl,
-Isoazolinyl, N-Carbazolyl, 2-Chinolinyl, 3-Chinolinyl, 4-Chinolinyl,
2-Methyl-4-Chinolinyl, 4-Thiazolyl, 5-(4-methylthiazolyl), 1-(1,2,4-triazolyl),
1-Imidazolinium, 3-Methyl-1-imidazolinium, 3-Ethyl-1-imidazolinium,
3-Benzyl-1-imidazolinium, 3-Phenyl-1-imidazolinium.
Dabei
kann Ar unprotoniert oder an einem oder gegebenenfalls allen N-Atomen
protoniert oder mit einer oder mehreren C1-C10-Alkylgruppen alkyliert oder einfach oder
mehrfach phenyliert oder benzyliert sein kann.
Bevorzugte
Reste Ar sind
2-Pyridyl, 3-Pyridyl, 4-Pyridyl, N-Imidazolyl,
2-Imidazolyl, 4-Imidazolyl, 5-Imidazolyl, 2-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 4-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 5-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 2-Benzimidazolyl, 2-Oxazolyl,
4-Oxazolyl, 5-Oxazolyl, 2-Thiazolyl, 4-Thiazolyl, 5-Thiazolyl, 2-Benzothiazolyl,
2-Indolyl, 3-Indolyl, N-Carbazolyl, N-Pyrazolyl, Pyrryl, Pyrimidyl,
2-Pyrazinyl, Chinolinyl, N-(1,2,4-Triazolyl), Triazinyl, wobei Ar
unprotoniert oder protoniert oder mit einer oder mehreren C1-C10-Alkylgruppen
alkyliert oder einfach oder mehrfach phenyliert oder benzyliert
sein kann.
Besonders
bevorzugte Reste Ar sind
2-Pyridyl, 4-Pyridyl, 1-Imidazolyl,
2-Imidazolyl, N-Carbazolyl, wobei Ar unprotoniert oder protoniert
oder mit einer oder mehreren C1-C10-Alkylgruppen alkyliert oder einfach oder
mehrfach phenyliert oder benzyliert sein kann.
Als
Ausgangsmaterial zur Durchführung
von Stufe (B) eingesetztes Copolymer kann man nach an sich bekannten
Methoden herstellen.
Copolymere
können
vorteilhaft durch radikalisch initiierte Copolymerisation von Ethylen
mit mindestens einem Anhydrid von mindestens einer ethylenisch ungesättigten
C4-C10-Dicarbonsäure und
gegebenenfalls einem oder mehreren weiteren Comonomeren (c) unter
Hochdruckbedingungen hergestellt werden, im Folgenden auch Polymerisationsverfahren
genannt. Die Durchführung
des Polymerisationsverfahrens gelingt beispielsweise in gerührten Hochdruckautoklaven
oder in Hochdruckrohrreaktoren oder in Kombinationen aus Hochdruckautoklav
und Hochdruckrohrreaktor, die hintereinandergeschaltet sind. Die
Durchführung
in gerührten
Hochdruckautoklaven ist bevorzugt. Gerührte Hochdruckautoklaven sind
an sich bekannt, eine Beschreibung findet man in Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, 5. Auflage, Stichworte: Waxes, Bd. A 28, S.
146 ff., Verlag Chemie Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokio,
1996. Bei ihnen verhält
sich überwiegend
das Verhältnis
Länge/Durchmesser
in Intervallen von 5:1 bis 30:1, bevorzugt 10:1 bis 20:1. Die gleichfalls anwendbaren
Hochdruckrohrreaktoren findet man ebenfalls in Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, 5. Auflage, Stichworte: Waxes, Bd. A 28, S.
146 ff., Verlag Chemie Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokio,
1996.
Geeignete
Druckbedingungen für
das Polymerisationsverfahren sind beispielsweise 500 bis 4000 bar, bevorzugt
1500 bis 2500 bar. Bedingungen dieser Art werden im Folgenden auch
als Hochdruck bezeichnet. Die Reaktionstemperaturen liegen im Bereich
von 170 bis 300°C,
bevorzugt im Bereich von 195 bis 280°C.
Das
Polymerisationsverfahren kann man in Gegenwart mindestens eines
Reglers durchführen.
Als Regler verwendet man beispielsweise Wasserstoff oder mindestens
einen aliphatischen Aldehyd wie beispielsweise Propionaldehyd oder
mindestens ein aliphatisches Keton wie beispielsweise Methylethylketon.
Beispiele für
geeignete Regler sind weiterhin alkylaromatische Verbindungen, beispielsweise
Toluol, Ethylbenzol oder ein oder mehrere Isomere des Xylols. Beispiele
für gut
geeignete Regler sind wei terhin Paraffine wie beispielsweise Isododekan
(2,2,4,6,6-Pentamethylheptan) oder Isooktan.
Als
Starter für
das Polymerisationsverfahren können
die üblichen
Radikalstarter wie beispielsweise organische Peroxide, Sauerstoff
oder Azoverbindungen eingesetzt werden. Auch Mischungen mehrerer
Radikalstarter sind geeignet.
Geeignete
organische Peroxide, ausgewählt
aus kommerziell erhältlichen
Substanzen, sind
- – Didekanoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexan,
tert.-Amylperoxy-2-ethylhexanoat, Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat,
tert.-Butylperoxydiethylacetat, tert.-Butylperoxydiethylisobutyrat,
tert.-Butylperoxypivalat, tert.-Amylperoxypivalat, 1,4-Di(tert.-butylperoxycarbonyl)-cyclohexan
als Isomerengemisch, tert.-Butylperisononanoat 1,1-Di-(tert.-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1,1-Di-(tert.-butylperoxy)-cyclohexan,
Methyl-isobutylketonperoxid, tert.-Butylperoxyisopropylcarbonat, 2,2-Di-tert.-butylperox)butan
oder tert.-Butylperoxacetat;
- – tert.-Butylperoxybenzoat,
Di-tert.-amylperoxid, Dicumylperoxid, die isomeren Di-(tert.-butylperoxyisopropyl)benzole,
2,5-Dimethyl-2,5-di-tert.-butylperoxyhexan, tert.-Butylcumylperoxid,
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperoxy)-hex-3-in, Di-tert.-butylperoxid, 1,3-Diisopropylbenzolmonohydroperoxid,
Cumolhydroperoxid oder tert.-Butylhydroperoxid; oder
- – dimere
oder trimere Ketonperoxide oder cyclische Peroxide nach EP-A 0 813
550.
Als
Peroxide sind Di-tert.-butylperoxid, tert.-Butylperoxypivalat, tert.-Amylperoxypivalat,
tert.-Butylperoxyisononanoat oder Dibenzoylperoxid oder Gemische
derselben besonders geeignet. Als Azoverbindung sei Azobisisobutyronitril
(„AIBN") beispielhaft genannt.
Radikalstarter werden in für
Polymerisationen üblichen Mengen
dosiert.
Zahlreiche
kommerziell erhältliche
organische Peroxide werden mit sogenannten Phlegmatisierern versetzt,
bevor sie verkauft werden, um sie besser handhabbar zu machen. Als
Phlegmatisierer sind beispielsweise Weißöl oder Kohlenwasserstoffe wie
insbesondere Isododekan geeignet. Unter den Bedingungen der Hochdruckpolymerisation
können
derartige Phlegmatisierer eine molekulargewichtsregelnde Wirkung
haben. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll unter dem Einsatz
von Molekulargewichtsreglern der zusätzliche Einsatz weiterer Molekulargewichtsregler über den
Einsatz derartiger Phlegmatisierer hinaus verstanden werden.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liegt der Anteil an Anhydriden von ethylenisch
ungesättigten
C4-C10-Dicarbonsäuren unter
50 Gew.-% des gesamten Zulaufs an Comonomer, bevorzugt unter 40
Gew.-%.
Anhydride
von ethylenisch ungesättigten
C4-C10-Dicarbonsäuren dosiert
man bevorzugt in geschmolzener Form oder gelöst in einem weiteren Comonomer
(c) wie z.B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat
oder gelöst
in einem organischen Lösungsmittel
wie z.B. Aceton für
Maleinsäureanhydrid.
Das
oder die Comonomere (b) und gegebenenfalls (c) und Ethylen werden üblicherweise
gemeinsam oder getrennt dosiert.
Das
oder die Comonomere (b) und gegebenenfalls (c) können in einem Kompressor auf
den Polymerisationsdruck komprimiert werden. In einer anderen Ausführungsform
werden die Comonomeren zunächst
mit Hilfe einer Pumpe auf einen erhöhten Druck von beispielsweise
150 bis 400 bar, bevorzugt 200 bis 300 bar und insbesondere 260
bar gebracht und danach mit einem Kompressor auf den eigentlichen
Polymerisationsdruck.
Das
Polymerisationsverfahren kann wahlweise in Abwesenheit und in Anwesenheit
von organischen Lösemitteln
durchgeführt
werden. Geeignete organische Lösemittel
sind beispielsweise Toluol, Isododekan, Isomere des Xylols.
Durch
das Polymerisationsverfahren erhält
man Copolymer, aus dem man vorteilhaft eventuell noch vorhandenes
Restmonomer entfernen kann, beispielsweise mit Hilfe eines Extruders,
oder das man ohne weitere Verarbeitungsschritte im erfindungsgemäßen Verfahren
einsetzen kann.
Im
erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetztes Ethylencopolymerisat kann gemäß Stufe (C) protoniert, alkyliert
oder benzyliert sein, und zwar jeweils partiell oder quantitativ.
Wünscht man
Ethylencopolymerisat in einer Stufe (C) zu protonieren, so kann
man es mit einer oder mehreren Brønsted-Säuren umsetzen. Geeignete Brønsted-Säuren sind
beispielsweise wässrige
Mineralsäuren
wie Halogenwasserstoffsäuren,
beispielsweise HCl, HBr, HI, HF, H2SO4, H3PO4,
HClO4, HNO3; Säuren von Pseudohalogenen
wie beispielsweise HSCN und Isocyansäure, saure Salze wie Alkalihydrogensulfate,
beispielsweise KHSO4 und NaHSO4,
Alkalidihydrogenphosphate wie beispielsweise NaH2PO4 und KH2PO4, organische Säuren wie beispielsweise CH3OSO3H, Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure oder
Citronensäure.
Zur
Durchführung
von Stufe (C) als Protonierung geht man von einem oder mehreren
Ethylencopolymerisat in nicht-protonierter Farm aus. Dieses oder
diese platziert man in einem Gefäß, beispielsweise
einem Kolben, einem Autoklaven oder einem Kessel und erwärmt das
oder die Ethylencopolymerisate in ihrer nicht-protonierten Form
und eine oder mehrere Brønsted-Säuren und
gegebenenfalls weitere Substanzen, beispielswei se Wasser, zu, wobei
die Reihenfolge der Zugabe von Brønsted-Säure bzw. Brønsted-Säuren
sowie gegebenenfalls weiteren Substanzen beliebig ist. Wünscht man,
protonierte Ethylencopolymerisate bei einer Temperatur über 100°C herzustellen,
ist es vorteilhaft, unter erhöhtem
Druck zu arbeiten und das Gefäß entsprechend
zu wählen.
Man homogenisiert die entstehende Emulsion, beispielsweise durch
mechanisches oder pneumatisches Rühren oder durch Schütteln. Man
erwärmt
vorteilhaft auf eine Temperatur über
den Schmelzpunkt des oder der erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisate.
Vorteilhaft erwärmt
man auf eine Temperatur, die mindestens 10°C, besonders vorteilhaft auf
eine Temperatur, die mindestens 30°C über dem Schmelzpunkt des oder
der Ethylencopolymerisate liegt.
Setzt
man mehrere verschiedene Ethylencopolymerisate in ihrer nicht-protonierten
Form ein, so erwärmt
man auf eine Temperatur, die über
dem Schmelzpunkt des bei der höchsten
Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerisats in seiner nicht-protonierten
Form liegt. Vorteilhaft erwärmt
man in dem Fall, dass man mehrere verschiedene Ethylencopolymerisate
in ihrer nicht-protonierten Form einsetzt, auf eine Temperatur, die
mindestens 10°C über dem
Schmelzpunkt des bei der höchsten
Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerisats in seiner nicht-protonierten
Form liegt. Besonders vorteilhaft erwärmt man in dem Fall, dass man mehrere
verschiedene Ethylencopolymerisate in ihrer nicht-protonierten Form
einsetzt, auf eine Temperatur, die mindestens 30°C über dem Schmelzpunkt des bei
der höchsten
Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerisats in seiner nicht-protonierten
Form liegt.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung setzt man so viel Brønsted-Säure bzw. Brønsted-Säuren zu, dass mindestens die
Hälfte,
bevorzugt mindestens 60 mol-% der basischen Gruppen des oder der
Ethylencopolymerisate protoniert wird.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung setzt man so viel Brønsted-Säure bzw. Brønsted-Säuren zu, dass die basischen
Gruppen des oder der Ethylencopolymerisate quantitativ protoniert werden.
Basische Gruppen des oder der erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisate im
Sinne der vorliegenden Erfindung sind bevorzugt N(R1)(R2)-Gruppen und gegebenenfalls vorhandene
NR3-Gruppen.
In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann man mehr Brønsted-Säure bzw. Brønsted-Säuren zusetzen als zur vollständigen Protonierung
der basischen Gruppen des oder der Ethylencopolymerisate erforderlich
ist, beispielsweise einen Überschuss
von bis zu 100 mol-%, bevorzugt bis zu 50 mol-%.
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von protonierten Ethylencopolymerisaten erhält man Dispersionen,
vorzugsweise wässrige
Dispersionen, die protoniertes Ethylencopolymerisat enthalten.
Wünscht man
Ethylencopolymerisat in einer Stufe (C) zu alkylieren oder benzylieren,
so kann man Ethylencopolymerisat in seiner nicht-alkylierten Form
mit einem Alkylierungsmittel R4-Y umsetzen,
wobei R4 gewählt wird aus Benzyl, C1-C10-Alkyl und insbesondere
Methyl, und Y gewählt
wird aus Halogen, bevorzugt Chlor, Brom oder Iod, und R4SO4.
Durch
die Umsetzung von Ethylencopolymerisaten in nicht-alkylierter Form
werden die in Ethylencopolymerisat enthaltenen nucleophilen Gruppen
partiell oder vollständig
alkyliert (quaternisiert). Nucleophile Gruppen im Sinne der vorliegenden
Erfindung sind in den erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisaten
enthaltene N(R1)(R2)-Gruppen
und gegebenenfalls vorhandene NR3-Gruppen.
Zur
Durchführung
von Stufe (C) in Form einer Benzylierung oder Alkylierung geht man
von einem oder mehreren Ethylencopolymerisaten in nicht-alkylierter
und nicht benzylierter Form aus. Dieses oder diese platziert man
in einem Gefäß, beispielsweise
einem Kolben, einem Autoklaven oder einem Kessel und erwärmt das
oder die Ethylencopolymerisate und ein oder mehrere Alkylierungsmittel
bzw. Benzylierungsmittel und gegebenenfalls weitere Substanzen,
beispielsweise Wasser und Base, zu, wobei die Reihenfolge der Zugabe von
Alkylierungsmittel bzw. Benzylierungsmittel sowie gegebenenfalls
weitere Substanzen beliebig ist. Wünscht man, alkylierte bzw.
benzylierte Ethylencopolymerisate bei einer Temperatur über 100°C herzustellen,
ist es vorteilhaft, unter erhöhtem
Druck zu arbeiten und das Gefäß entsprechend
zu wählen.
Man homogenisiert die entstehende Emulsion, beispielsweise durch
mechanisches oder pneumatisches Rühren oder durch Schütteln. Man
erwärmt
vorteilhaft auf eine Temperatur über
den Schmelzpunkt des oder der Ethylencopolymerisate in ihrer nicht-alkylierten und nicht-benzylierten
Form. Vorteilhaft erwärmt
man auf eine Temperatur, die mindestens 10°C, besonders vorteilhaft auf
eine Temperatur, die mindestens 30°C über dem Schmelzpunkt des oder
der Ethylencopolymerisate in ihrer nicht-alkylierten und nicht-benzylierten
Form liegt.
Setzt
man mehrere verschiedene Ethylencopolymerisate ein, so erwärmt man
auf eine Temperatur, die über
dem Schmelzpunkt des bei der höchsten
Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerisats in seiner nicht-alkylierten
und nicht-benzylierten Form liegt. Vorteilhaft erwärmt man
in dem Fall, dass man mehrere verschiedene erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisate
in ihrer nicht-alkylierten bzw. nicht-benzylierten Form einsetzt,
auf eine Temperatur, die mindestens 10°C über dem Schmelzpunkt des bei
der höchsten
Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerisats in seiner nicht-alkylierten
bzw. nicht-benzylierten Form liegt. Besonders vorteilhaft erwärmt man
in dem Fall, dass man mehrere verschiedene Ethylencopolymerisate
in nicht-alkylierter bzw. nicht-benzylierten Form einsetzt, auf
eine Temperatur, die mindestens 30°C über dem Schmelzpunkt des bei
der höchsten
Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerisats in nicht-alkylierter
und nicht-benzylierter Form liegt.
Man
kann Stufe (C) in organischem Lösungsmittel
durchführen.
Als organische Lösungsmittel
sind beispielsweise Alkane, Aromaten und Cycloalkane geeignet. Beispielhaft
seien genannt: n-Hexan, n-Heptan, Isododekan; Toluol, Xylol (einzelne
Isomeren und Isomerengemische), Ethylbenzol; Dekalin und Cyclohexan.
In
einer Ausführungsform
von Stufe (C) setzt man einen Überschuss
an Base zu, ausgewählt
aus wässriger
Natronlauge und wässriger
Kalilauge, wobei Überschuss
auf Äquivalente
an Alkylierungsmittel bezogen ist.
In
einer Ausführungsform
von Stufe (C) setzt man so viel Alkylierungsmittel bzw. Benzylierungsmittel zu,
dass mindestens die Hälfte,
bevorzugt mindestens 60 mol-% der nucleophilen Gruppen des oder
der Ethylencopolymerisate alkyliert bzw. benzyliert wird.
In
einer Ausführungsform
von Stufe (C) setzt man so viel Alkylierungsmittel bzw. Benzylierungsmittel zu,
dass die nucleophilen Gruppen des oder der Ethylencopolymerisate
quantitativ alkyliert bzw. benzyliert werden.
In
einer anderen Ausführungsform
von Stufe (C) kann man einen Überschuss
an Alkylierungsmittel bzw. Benzylierungsmittel zusetzen, bezogen
auf nucleophile Gruppen des oder der Ethylencopolymerisate in nicht-alkylierter
und nicht-benzylierter Form, beispielsweise einen Überschuss
von bis zu 100 mol-%, bevorzugt bis zu 50 mol-%.
Durch
die Herstellung von quaternisierten Ethylencopolymerisaten erhält man Dispersionen,
vorzugsweise wässrige
Dispersionen, die quaternisiertes Ethylencopolymerisat enthalten.
Im
Anschluss an die Umsetzung von Ethylencopolymerisat mit Brønsted-Säure bzw.
Brønsted-Säuren oder
Alkylierungsmittel oder Benzylierungsmittel kann man noch Aufarbeitungsschritte
durchführen,
beispielsweise kann man die erhältlichen
erfindungsgemäßen Dispersionen
filtrieren.
Dispersionen
von erfindungsgemäß eingesetzten
protonierten Ethylencopolymerisaten weisen bevorzugt pH-Werte von
1 bis 6,5 auf, besonders bevorzugt von 1,5 bis 5.
Dispersionen
von erfindungsgemäß eingesetzten
quaternisierten Ethylencopolymerisaten weisen bevorzugt pH-Werte
von 7 bis 10 auf, bevorzugt von 8 bis 9,5.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung setzt man Ethylencopolymerisat in protonierter, alkylierter,
benzylierter oder nicht-protonierter und nicht-alkylierter und nicht-benzylierter
Form als wässrige Dispersion
ein.
Der
Feststoffgehalt von im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten
wässrigen
Dispersionen kann in weiten Bereichen gewählt werden. Geeignete Feststoffgehalte
sind beispielsweise 0,1 Gew.-% bis 50 Gew.-% Ethylencopolymerisat.
Den Feststoffgehalt an protoniertem Ethylencopolymerisat kann man
während der
Herstellung von protoniertem Ethylencopolymer durch entsprechende
Wahl der Mengenverhältnisse
Ethylencopolymer zu Brønsted-Säure bzw.
Brønsted-Säuren leicht
einstellen.
Zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Bekämpfung
von Mikroorganismen kann man beispielsweise so vorgehen, dass man
erfindungsgemäße Ethylencopolymerisate
beispielsweise in Form ihrer wässrigen
Lösung
oder Dispersion in eine Lösung,
Suspension oder Emulsion gibt, die durch Mikroorganismen befallen
worden ist.
Als
geeignete Substrate, die von Mikroorganismen befallen werden können, sind
beispielsweise Textilien, insbesondere Textilien für den Krankenpflegebereich
und für
den Intimbereich. Andere beispielhaft zu erwähnende Substrate sind Möbel- und
Geräteoberflächen sowie
Fußböden und
Wände insbesondere
in Toiletten, Badezimmern, Schwimmbädern, Krankenhäusern und
in Krankenhäusern
insbesondere in Räumen
für Intensivpflege
und Säuglingspflege.
Weiterhin geeignet sind Fassaden und Dächer.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mischt man Ethylencopolymerisat, gegebenenfalls
protoniert oder alkyliert, in Farben wie beispielsweise Dispersionsfarben
oder in Formulierungen für
Putze.
Ethylencopolymerisate,
gegebenenfalls protoniert oder alkyliert, lassen sich auch zur Prophylaxe
gegen Mikroorganismen einsetzen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zur prophylaktischen Behandlung von
Substraten durch Behandlung mit Ethylencopolymerisaten, wobei Substrate wie
oben stehend definiert sind. Beispielsweise ist es möglich, Ethylencopolymerisate
in Polymere einzuarbeiten, beispielsweise durch Blenden oder Coextrudieren.
Man erhält
mikrobizid ausgerüstete
Polymere.
Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung
von Ethylencopolymerisat, gegebenenfalls protoniert oder alkyliert,
als mikrobizides Mittel oder als Bestandteil von mikrobiziden Mitteln.
Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Ethylencopolymerisate
mit einem Molekulargewicht Mw im Bereich
von 1000 bis 20.000 g/mol, die erhältlich sind durch
- (A) Herstellung eines Copolymers, das einpolymerisiert enthält
(a)
50 bis 99 Gew.-% Ethylen,
(b) 1 bis 50 Gew.-% mindestens eines
Anhydrids von mindestens einer ethylenisch ungesättigten C4-C10-Dicarbonsäure,
(c) 0 bis 49 Gew.-%
mindestens eines weiteren Comonomeren,
wobei Angaben in Gew.-%
jeweils auf die Gesamtmasse an Copolymer bezogen sind,
- (B) Umsetzung mit
(d) mindestens einer Verbindung, die
pro Molekül
mindestens einen Heteroaromaten Ar aufweist,
- (C) optional Protonierung oder Alkylierung oder Benzylierung
am Stickstoffatom.
Die
Variable Ar ist vorstehend definiert.
Bevorzugt
sind solche erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisate,
bei denen Ar gewählt
wird aus 2-Pyridyl, 3-Pyridyl, 4-Pyridyl, N-Imidazolyl, 2-Imidazolyl,
4-Imidazolyl, 5-Imidazolyl, 2-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 4-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 5-(N-C1-C4-Alkyl)-Imidazolyl, 2-Benzimidazolyl, 2-Oxazolyl,
4-Oxazolyl, 5-Oxazolyl, 2-Thiazolyl, 4-Thiazolyl, 5-Thiazolyl, 2-Benzothiazolyl,
2-Indolyl, 3-Indolyl, N-Carbazolyl, N-Pyrazolyl, Pyrryl, Pyrimidyl,
2-Pyrazinyl, Chinolinyl, N-(1,2,4-Triazolyl), Triazinyl,
wobei
Ar jeweils unsubstituiert oder mit mindestens einer C1-C10-Alkylgruppe oder mindestens einer Phenylgruppe
oder mindestens einer Benzylgruppe substituiert sein kann.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei mindestens einer
Verbindung (d) um eine Verbindung der allgemeinen Formel Ib,
wobei die Variablen wie folgt
definiert sind:
X gewählt
aus Sauerstoff, Schwefel und N-R
3,
R
3 gewählt
aus Wasserstoff, unverzweigtem und verzweigtem C
1-C
10-Alkyl,
A gewählt aus Sparern mit einem bis
50 Atomen,
Ar aus Heteroaromaten, die mindestens ein Stickstoffatom
enthalten.
Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung von erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisaten,
indem man
- (A) ein Copolymer herstellt, das
einpolymerisiert enthält
(a)
50 bis 99 Gew.-% Ethylen,
(b) 1 bis 50 Gew.-% mindestens eines
Anhydrids von mindestens einer ethylenisch ungesättigten C4-C10-Dicarbonsäure,
(c) 0 bis 49 Gew.-%
mindestens eines weiteren Comonomeren,
wobei Angaben in Gew.-%
jeweils auf die Gesamtmasse an Copolymer bezogen sind,
- (B) mit
(d) mindestens einer Verbindung umsetzt, die einen
N-haltigen Heteroaromaten Ar aufweist, vorzugsweise einer Verbindung
der allgemeinen Formel Ib,
- (C) optional am Stickstoffatom protoniert oder alkyliert oder
benzyliert.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen erfindungsgemäße Ethylencopolymerisate eine
Schmelzemassefließrate
(MFR) im Bereich von 1 bis 500 g/10 min, bevorzugt 5 bis 200 g/10
min, besonders bevorzugt 7 bis 50 g/10 min auf, gemessen bei 160°C und einer
Belastung von 325 g nach DIN 53735.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen erfindungsgemäße Ethylencopolymerisate eine
kinematische Schmelzeviskosität ν im Bereich
von 500 bis 10.000 mm2/s, bevorzugt im Bereich
von 800 bis 4000 mm2/s auf, gemessen nach
DIN 51562.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liegen die Schmelzbereiche von erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisaten
im Bereich von 60 bis 115°C,
bevorzugt im Bereich von 65 bis 110°C, bestimmt durch DSC nach DIN
51007.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
die Schmelzbereiche von erfindungsgemäßem Ethylencopolymer breit
sein und ein Temperaturintervall von mindestens 5 bis höchstens
20°C, bevorzugt
mindestens 7°C
bis höchstens
15°C betreffen.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Schmelzpunkte von erfindungsgemäßem Ethylencopolymer
scharf und liegen in einem Temperaturintervall von weniger als 2°C, bevorzugt
weniger als 1°C,
bestimmt nach DIN 51007.
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beträgt
die Dichte der erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisate
0,89 bis 1,10 g/cm3, bevorzugt 0,92 bis
0,94 g/cm3, bestimmt nach DIN 53479.
Erfindungsgemäße Ethylencopolymerisate
können
alternierende Copolymere sein oder Blockcopolymere oder vorzugsweise
statistische Copolymere.
Erfindungsgemäße Ethylencopolymerisate
können
beispielsweise Gruppen der allgemeinen Formel IIa bis IIe
aufweisen,
wobei R
5 gewählt wird aus C
1-C
10-Alkyl und insbesondere Wasserstoff.
In
erfindungsgemäßem Ethylencopolymer
vorhandene Carboxylgruppen können
partiell oder quantitativ neutralisiert sein, beispielsweise mit
Alkalimetallionen, insbesondere Na+ oder
K+, oder mit Ammoniumionen.
Erfindungsgemäße Ethylencopolymerisate
mit enthaltenen Gruppen IId und IIe kann man aus erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisaten
mit enthaltenen Gruppen IIa bis IIc (X = NH) in einem weiteren Reaktionsschritt
herstellen oder auch in einem Reaktionsschritt aus Copolymer nach
Stufe (A) und mindestens einer Verbindung, die einen Heteroaromaten
Ar aufweisen.
Die
Erfindung wird durch Arbeitsbeispiele erläutert.
Arbeitsbeispiele
Herstellung von erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisaten
I.1 Herstellung von Copolymeren
nach Stufe (A)
Allgemeine Vorschrift:
In
einem Hochdruckautoklaven, wie er in der Literatur beschrieben ist
(M. Buback et al., Chem. Ing. Tech. 1994, 66, 510), wurden Ethylen
und ein Comonomer (b) gemäß Tabelle
1 kontinuierlich copolymerisiert. Dazu wurde Ethylen (10,0 kg/h)
unter dem Reaktionsdruck von 1700 bar in den Hochdruckautoklaven
kontinuierlich eingespeist. Getrennt davon wurde die in Tabelle
1 angegebene Menge Comonomer (b) unter dem Reaktionsdruck von 1700
bar in den Hochdruckautoklaven kontinuierlich eingespeist und gegebenenfalls
(c) zunächst
auf einen Zwischendruck von 260 bar verdichtet und anschließend mit
Hilfe eines weiteren Kompressors unter dem Reaktionsdruck von 1700
bar in den Hochdruckautoklaven kontinuierlich eingespeist. Getrennt davon
wurde die in Tabelle 1 angegebene Menge Initiatorlösung, von
zwei Initiatoren, tert.-Butylperoxypivalat und tert.-Butylperisononanoat,
in Isododekan, Konzentration siehe Tabelle 1, unter dem Reaktionsdruck
von 1700 bar in den Hochdruckautoklaven kontinuierlich eingespeist.
Die Reaktionstemperatur betrug etwa 240°C. Man erhielt Ethylencopolymerisat
mit den aus Tabelle 2 ersichtlichen analytischen Daten. Tabelle
1 Herstellung von Copolymeren
- Unter TReaktor ist
die maximale Innentemperatur des Hochdruckautoklaven zu verstehen.
- Abkürzungen:
MSA: Maleinsäureanhydrid,
MSA-Lsg.: 41 Gew.-% Lösung
von MSA in Aceton, ID: Isododekan (2,2,4,6,6-Pentamethylheptan),
PO-1: tert.-Butylperoxypivalat, PO-2: tert.-Butylperisononanoat,
EC: Ethylencopolymerisat
- PO in ID: Lösung
von tert.-Butylperoxypivalat und tert.-Butylperisononanoat in Isododekan
- c(PO): Konzentration von PO in ID in mol/l
- U: Umsatz, bezieht sich auf Ethylen und ist in Gew.-% angegeben
Tabelle
2: Analytische Daten der Copolymere aus I.1 - n.b. = nicht bestimmt
- Unter „Gehalt" ist der Anteil an
einpolymerisiertem Ethylen bzw. MSA im jeweiligen Copolymer zu verstehen.
- ν: kinetische
Schmelzeviskosität,
gemessen bei 120°C
nach DIN 51562.
Der
Gehalt an Ethylen und MSA in den Copolymeren 1.1 und 1.2 wurde durch 1H-NMR-Spektroskopie bestimmt. Die Dichte
wurde bestimmt nach DIN 53479. Der Schmelzpunkt Tmelt bzw.
Schmelzbereich wurde durch DSC (Differential scanning calorimetry,
Differentialthermoanalyse) nach DIN 51007 bestimmt.
I.2 Herstellung von Ethylencopolymerisaten
I.2.1 Herstellung von
Ethylencopolymerisat E.1
In
einem 250-ml-Rundkolben wurden 100 g Copolymer 1.1 auf 120°C erwärmt, wobei
das Copolymer schmolz. Man gab unter Rühren innerhalb von 45 Minuten
15,6 g N,N-Dimethylaminopropylamin (I a.1) zu, entsprechend einem Äquivalent,
bezogen auf Anhydridgruppen, wobei in den ersten 20 Minuten der
Zugabe die Temperatur auf ca. 140°C
anstieg und nach weiteren 25 Minuten auf 125°C abfiel.
Nach
beendeter Zugabe erhitzte man auf 152°C und rührte vier Stunden bei 152°C. Anschließend kühlte man
auf 130°C
ab und trennte bei vermindertem Druck (1 mbar) über einen Zeitraum von vier
Stunden flüchtige
Anteile ab. Anschließend
kühlte
man auf Zimmertemperatur ab. Man erhielt 105 g gelbliches elastisch wirkendes
Ethylencopolymer E.1. Durch 1H-NMR-Spektroskopie
und IR-Spektroskopie ließ sich
zeigen, dass etwa 95 mol-% der Anhydridgruppen aus Copolymer 1.1
zu Gruppen des Typs II d.1 umgesetzt waren.
I.2.1 Herstellung eines
quaternisierten Ethylencopolymers E.2
In
einem 500-ml-Rundkolben wurden 50 g Ethylencopolymer E.1 bei 82°C in 200
g Cyclohexan gelöst. Bei
82°C tropfte
man binnen 10 Minuten 7,8 g Dimethylsulfat (entspricht 85 mol-%
der in E.1 enthaltenen Dimethylaminogruppen) hinzu und rührte weitere
6,3 Stunden. Nach Abdekantieren des Lösungsmittels wurde der Rückstand
bei 100°C
für 3 h
im Vakuum (1 mbar) getrocknet. Man erhielt 45 g Ethylencopolymerisat
E.2 als Feststoff. Durch 1H-NMR-Spektroskopie
ließ sich
zeigen, dass die Aminogruppen quantitativ quaternisiert (methyliert)
waren.
I.2.3 Herstellung eines
erfindungsgemäßen Ethylencopolymerisats
E.3
In
einem 100 ml Rundkolben wurden 20 g Copolymer 1.1 auf 135°C erwärmt, wobei
das Copolymer schmolz. Man gab unter Rühren innerhalb von 10 Minuten
3,3 g 3-Aminomethylpyridin (I b.1) zu, entsprechend einem Äquivalent
bezogen auf Anhydridgruppen, wobei in den ersten 15 Minuten der
Zugabe die Temperatur auf ca. 140°C
anstieg.
Nach
beendeter Zugabe erhitzte man auf 145°C und rührte vier Stunden bei 145°C. Zur Reinigung
fügte man
60 ml Toluol hinzu, wobei die Temperatur binnen 15 Minuten von 145°C auf die
Siedetemperatur von Toluol abfiel, und entfernte das Wärmebad,
wobei sich der Kolbeninhalt langsam auf Raumtemperatur abkühlte. Der
Kolbeninhalt wurde mit 1,5 Liter Methanol verrührt, wobei ein Feststoff ausfiel,
welcher abfiltriert und getrocknet wurde. Man erhielt 19 g schwach
bräunliches,
elastisch wirkendes erfindungsgemäßes Ethylencopolymer E.3. Durch 1H-NMR-Spektroskopie ließ sich zeigen, dass etwa 95
mol-% der Anhydridgruppen aus Copolymer 1.1 zu Gruppen des Typs
II d.2 umgesetzt waren.
II. Verfahren zur Bekämpfung von
Mikroorganismen
II.1 Vorarbeiten
II.1.1 Herstellung von
Filterpapier F.1
Ethylencopolymer
E.1 (1 g) wurde pulverisiert, in einen 250-ml-Erlenmeyerkolben vorgelegt
und 19 g Aceton zugegeben. Dann wurde 3 Stunden gerührt. Die
erhaltene Suspension wurde mit einer Pipette gleichmäßig auf
einem keimfreien Filterpapier verteilt. Man erhielt Filterpapier
F.1.
II.1.1 Herstellung von
Filterpapier F.2
Ethylencopolymer
E.2 (1 g) wurde pulverisiert, in einen 250-ml-Erlenmeyerkolben vorgelegt
und 19 g Wasser zugegeben. Dann wurde 3 Stunden gerührt. Die
erhaltene Suspension wurde mit einem Rakel (Erichsen 200 μm) auf einem
keimfreien Filterpapier aufgezogen.
II.2 Durchführung der
Tests zur Wachstumshemmung
Alle
Operationen wurden unter ansonsten sterilen Bedingungen durchgeführt, d.h.
Glasgeräte,
Pinzetten etc. wurden vor Gebrauch sterilisiert.
II.2.1 Durchführung der
Tests zur Wachstumshemmung von Aspergillus niger ATCC 9142 („Pilz")
Pro
Testsubstanz legte man ein Filterpapier (F.1 bzw. F.2) auf eine
MEP-Agarplatte (3 Gew.-% Merck Malzextrakt, 0,3 Gew.-% Soja der
Fa. Difco, 2 Gew.-% Agar, pH-Wert
5,6, Werte in Gew.-% jeweils auf die gesamte Agarplatte bezogen)
mittig ab und drückte
mit einer Pinzette an den Rändern
leicht an.
Die
MEP-Agarplatte mit Filterpapier F.1 bzw. F.2 wurde mit Pilzsporen
bedeckt. Dazu trug man 15 ml wässrige
Schwemmlösung
(Maltodextrin Cerestar C*Dry MD 01910 10 Gew.-%, Bacto Yeast Extract
1 Gew.-%) auf die mit Pilzsporen bedeckten MEP-Agarplatte auf, suspendierte
die Sporen und verdünnte
mit weiteren 15 ml der gleichen Schwemmlösung. Die so erhältliche
Sporensuspension zählte
man mit Hilfe einer Zählkammer
nach Thomaneu unter dem Mikroskop aus und verdünnte auf eine Sporendichte
von 2,5·107/ml verdünnen. Danach
tropfte man jeweils 3 ml verdünnte
Sporensuspension mittig auf die auf Agar liegenden Filterpapiere
auf. Man verteilte die verdünnte
Sporensuspension durch Schwenken auf der gesamten Platte, ließ 30 min
trocknen, umwickelte die so bearbeiteten MEP-Agarplatten mit Parafilm® und
inkubierte 6 Tage bei 30°C
mit dem Deckel nach oben im Brutschrank. Die Hemmwirkung ließ sich visuell
leicht bewerten. Als Kontrolle wiederholte man den Versuch, aber
ahne E.1 und ohne E.2.
II.2.2 Durchführung der
Tests zur Hemmung von Flavobacterium arborescens ATCC 4358 („Bakterium")
Pro
Testsubstanz legte man ein Filterpapier (F.1 bzw. F.2) auf eine
LB-Agarplatte (LB-Agarplatte,
1 Gew.-% Trypton, 0,5 Gew.-% Hefeextrakt, 0,5 Gew.-% NaCl, 1,5 Gew.-%
Agar, Werte in Gew.-% jeweils auf die gesamte Agarplatte bezogen)
mittig ab und drückte
mit einer Pinzette an den Rändern
leicht an.
Von
den bewachsenen LB-Agarplatten nahm man mit einer Impföse Zellmaterial
ab und suspendierte in ca. 20 ml LB-Medium (1 Gew.-% Trypton, 0,5
Gew.-% Hefeextrakt, 1 Gew.-% NaCl, Rest: Wasser). Man erhielt eine
Suspension von Zellmaterial. Man stellte die Suspension von Zellmaterial
auf OD600 nm = 3,0 mit LB-Medium ein und tropfte von der verdünnten Suspension
von Zellmaterial jeweils 2 ml mittig auf die auf Agar liegenden
Filterpapiere auf. Man verteilte die verdünnte Suspension von Zellmaterial
durch Schwenken auf der gesamten LB-Agarplatte, ließ 30 min
trocknen, umwickelte die so bearbeiteten LB-Agarplatten mit Parafilm® und
inkubierte 6 Tage bei 30°C
mit dem Deckel nach oben im Brutschrank. Die Hemmwirkung ließ sich visuell leicht
bewerten. Als Kontrolle wiederholte man den Versuch, aber ohne E.1
und ohne E.2.
II.2.3 Durchführung der
Tests zur Hemmung von Scenedesmus obliquus ATCC 11457 („Alge")
Pro
Testsubstanz legte man ein Filterpapier (F.1 bzw. F.2) auf eine
ATCC 5-Agarplatte (ATCC 5-Agarplatte, Glucose 1 Gew.-%, Hefeextrakt
0,1 Gew.-%, Beef Extrakt 0,1 Gew.-%, Tryptose 0,2 Gew.-%, FeSO4: Spuren, 1,5 Gew.-% Agar, Werte in Gew.-%
jeweils auf die gesamte Agarplatte bezogen) mittig ab und drückte mit
einer Pinzette an den Rändern
leicht an.
Man
nahm den Rasen von einer ATCC 5-Agarplatte mit Scenedesmus obliquus
mit einer Impföse
ab und suspendierte in ATCC 5-Medium (Glucose 1 Gew.-%, Hefeextrakt
0,1 Gew.-%, Beef Extrakt 0,1 Gew.-%, Tryptose 0,2 Gew.-%, FeSO4: Spuren, Rest ist Wasser). Man erhielt
eine Suspension von Zellmaterial (Alge).
Man
stellte die so erhaltene Suspension von Zellmaterial (Alge) auf
OD600 nm = 1,0 mit LB-Medium ein und tropfte von der verdünnten Suspension
von Zellmaterial jeweils 2 ml mittig auf die auf Agar liegenden Filterpapiere
auf. Man verteilte die verdünnte
Suspension von Zellmaterial (Alge) durch Schwenken auf der gesamten
ATCC 5-Agarplatte,
ließ 30
min trocknen, umwickelte die so bearbeiteten ATCC 5-Agarplatten
mit Parafilm
® und
inkubierte 7 Tage bei 30°C
mit dem Boden nach oben im Lichtbrutraum. Die Hemmwirkung ließ sich visuell
leicht bewerten. Als Kontrolle wiederholte man den Versuch, aber
ohne E.1 und ohne E.2. Tabelle
3: Ergebnisse der Tests zur Wachstumshemmung
- –:
- visuell keine Hemmwirkung
nachweisbar
- +:
- visuell Hemmwirkung
nachweisbar
- +/–:
- mäßige Hemmwirkung