DE1298989B - Process for the production of acrylic or methacrylic acid amide sulfate - Google Patents

Process for the production of acrylic or methacrylic acid amide sulfate

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DE1298989B
DE1298989B DED43880A DED0043880A DE1298989B DE 1298989 B DE1298989 B DE 1298989B DE D43880 A DED43880 A DE D43880A DE D0043880 A DED0043880 A DE D0043880A DE 1298989 B DE1298989 B DE 1298989B
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C233/00Carboxylic acid amides
    • C07C233/01Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms
    • C07C233/02Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals
    • C07C233/09Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals with carbon atoms of carboxamide groups bound to carbon atoms of an acyclic unsaturated carbon skeleton

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Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Amidsulfaten der Acrylsäure und Methacrylsäure, die frei von vernetzenden Verunreinigungen sind.The invention relates to an improved process for the preparation of amide sulfates of acrylic acid and methacrylic acid, which are free from crosslinking impurities.

Das monomere Acrylamid besitzt ein erhebliches Interesse, da in den letzten Jahren in steigender Anzahl Verwendungszwecke für wasserlösliche Acrylamidpolymere, wie Bodenkonditioniermittel, Ausflockungsmittel für Mineralsuspensionen und Verdickungsmittel für wäßrige Systeme vorgeschlagen wurden, wobei Polymere von hohem Molekulargewicht im allgemeinen bevorzugt werden.The monomeric acrylamide is of considerable interest, as it has been increasing in recent years Number of uses for water-soluble acrylamide polymers, such as soil conditioning agents, flocculants for mineral suspensions and thickeners for aqueous systems have been proposed, using high molecular weight polymers are generally preferred.

Der Ausgangsstoff für derartige Polymere, das monomere Acrylamid, wird im allgemeinen durch saure Hydrolyse von Acrylnitril hergestellt. Norma- !erweise enthalten jedoch die in dieser Weise hergestellten Monomeren vernetzende Verunreinigungen, die die daraus hergestellten Polymeren in Wasser unlöslich machen. Diese Wasserunlöslichkeit oder Vernetzung in den erhaltenen Polymeren tritt im steigenden Maße auf, wenn die Polymerisation bei höheren Monomerkonzentrationen ausgeführt wird.The starting material for such polymers, the monomeric acrylamide, is generally by acid hydrolysis of acrylonitrile produced. Normally, however, contain those produced in this way Monomers crosslinking impurities that the polymers made from them in water make insoluble. This water insolubility or crosslinking in the resulting polymers occurs in the increases when the polymerization is carried out at higher monomer concentrations.

Es wird angenommen, daß diese vernetzenden Verunreinigungen mindestens zum Teil aus größeren und geringeren Mengen der folgenden Verbindungen bestehen:It is believed that these crosslinking impurities are at least partially made up of larger and lesser amounts of the following compounds exist:

1. CH2=CH-C-NH-C-CH=CH2 (Diacrylimid)1. CH 2 = CH-C-NH-C-CH = CH 2 (diacrylimide)

O OO O

Il H H IlIl H H Il

2. CH2=CH-C-N-R-N-C-CH=CH2 2. CH 2 = CH-CNRNC-CH = CH 2

(Alkylenbisacrylamid)(Alkylenebisacrylamide)

R = Rest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen.R = radical with 1 to 4 carbon atoms.

Ein direkter experimenteller Nachweis für die vorstehenden Folgerungen ist auf Grund der Schwierigkeit der Analyse für die geringen Mengen der in Frage kommenden Verunreinigungen kaum zu erlangen. Es ist jedoch bekannt, daß die Bildung von Diacrylimid durch Säuren und Wärme begünstigt wird. Derartige Bedingungen liegen während der Hydrolyse von Acrylnitril vor. Das Entstehen von Alkylenbisacrylamiden dürfte das Ergebnis einer Umsetzung zwischen zwei Amidmolekülen und einem Aldehydmolekül sein. Aldehyde finden sich normalerweise in Spurenmengen in handelsüblichem Acrylnitril; sie können auch durch Oxydation des Nitrils während der Hydrolyse bei erhöhten Temperaturen gebildet werden.Direct experimental evidence for the foregoing inferences is due to the difficulty the analysis for the small amounts of the contaminants in question can hardly be obtained. It is known, however, that acids and heat promote the formation of diacrylimide will. Such conditions exist during the hydrolysis of acrylonitrile. The emergence of Alkylenbisacrylamiden is believed to be the result of a reaction between two amide molecules and one Be aldehyde molecule. Aldehydes are usually found in trace amounts in commercially available acrylonitrile; they can also be caused by oxidation of the nitrile during hydrolysis at elevated temperatures are formed.

Die als Imid vorliegende Verunreinigung läßt sich leicht aus der Masse eines α,/J-ungesättigten Amidmonomeren entfernen, indem diese müden Hydrolysebedingungen unterworfen wird. Vorzugsweise wird dieser Arbeitsgang unmittelbar vor der Polymerisation des Monomeren ausgeführt. Obwohl ein erheblicher Anteil der vernetzenden Verunreinigungen auf diese Weise wirksam entfernt wird, verbleibt trotzdem eine ausreichende Menge vernetzend wirkender Verunreinigungen in der Monomerenmasse, um die Erzeugung linearer Polymerer von hohem Molekulargewicht zu behindern. Im Falle von Polymeren mit hohem Molekulargewicht aus Acrylamid, die in Polymerisationssystemen unter VerWendung von Monomerkorizentrationen oberhalb etwa 10 Gewichtsprozent des Systems hergestellt wurden, geben sich derartige vernetzende Verunreinigungen durch die Bildung wasserunlöslicher Polymerer zu erkennen.The impurity present as an imide can be easily extracted from the bulk of an α, / J-unsaturated amide monomer remove by subjecting them to tired hydrolysis conditions. Preferably this operation is carried out immediately prior to the polymerization of the monomer. Though a a considerable proportion of the crosslinking impurities is effectively removed in this way, remains nevertheless a sufficient amount of crosslinking impurities in the monomer mass, to hinder the production of high molecular weight linear polymers. In case of High molecular weight polymers from acrylamide used in polymerization systems made from monomer concentrations above about 10 weight percent of the system such crosslinking impurities are formed by the formation of water-insoluble ones More polymer to recognize.

Aufbauend auf der Annahme des Vorhandenseins von Alkylenbisacrylamiden als vernetzende Verunreinigungen, wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um die Bedeutung des VorhandenseinsBased on the assumption of the presence of alkylenebisacrylamides as crosslinking impurities, A number of attempts have been made to determine the meaning of its presence

ίο derartiger Monomerer in Acrylamid zu belegen.ίο to occupy such monomers in acrylamide.

Im wesentlichen bestanden diese Versuche in der Polymerisation eines gereinigten Acrylamidmonomeren in wäßriger Lösung bei speziellen Monomerenkonzentrationen. Bei jeder Monomerenkonzentration wurde eine Reihe aliquoter Ansätze durchgeführt, bei denen unterschiedliche Anteile von Methylenbisacrylamid (MBA) in das Polymerisationssystem zugegeben wurde. Auf diese Weise wurde, da die anderen Bedingungen der Polymerisation bei sämtlichen Ansätzen identisch gehalten wurden, die Menge dieser vernetzenden Verunreinigungen ermittelt, bei der das Entstehen eines vernetzenden Polymeren beginnt. Das Ausdruck »vernetzt«, wie er hier angewandt wird, bedeutet, daß die Polymermasse wasserunlöslich ist, daß das Polymere sich also in Wasser nicht dispergiert und keine homogene Phase bildet, die mit zusätzlichem Wasser unendlich verdünnbar ist. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihen sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.Essentially, these attempts consisted in the polymerization of a purified acrylamide monomer in aqueous solution at special monomer concentrations. At any monomer concentration a number of aliquot runs were carried out in which different proportions of Methylenebisacrylamide (MBA) was added into the polymerization system. In this way, since the other conditions of the polymerization were kept identical in all batches that Amount of these cross-linking impurities determined at which the formation of a cross-linking Polymer begins. The term "crosslinked" as used here means that the polymer mass What is insoluble in water is that the polymer does not disperse in water and is not homogeneous Phase forms that can be infinitely diluted with additional water. The results of this series of tests are listed in Table I below.

Tabelle ITable I.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß selbst geringe Konzentrationen dieser vernetzenden Verunreinigungen einen entscheidenden Einfluß auf den Verlauf der Polymerisationsreaktion ausüben können. Es wird beobachtet, daß die Menge des zur Gelbildung oder Vernetzung des erhaltenen Polymeren erforderlichen Vernetzungsmittels eine umgekehrt quadratische Funktion der Monomerkonzentration ist, d. h.From the above it can be seen that even low concentrations of these crosslinking agents Impurities exert a decisive influence on the course of the polymerization reaction can. It is observed that the amount of gelation or crosslinking of the obtained Polymers require a crosslinking agent to be an inverse quadratic function of the monomer concentration is, d. H.

Acrylamidkonzentration in
dem Polymerisationssystem
Acrylamide concentration in
the polymerization system
Konzentration an MBA, bei der
die Gelbildung (vernetzendes
Polymeres) beginnt
Concentration on MBA where
gel formation (cross-linking
Polymeres) begins
(Gewichtsprozent)(Weight percent) (Teile je Million,(Parts per million, bezogen auf Acrylamid)based on acrylamide) 55 250250 1010 5050 2020th 1010 3030th 55 5050 22

[MBA] =[MBA] =

worin [MBA] die Konzentration des difunktionellen MBA-Monomeren, [M] die Konzentration des Amidmonomeren und k eine Konstante für das System darstellt. Durch das Verfahren der Erfindung gelingt es, diese Verunreinigungen zu entfernen und damit die Nachteile der bisher bekannten Verfahren zu beseitigen.where [MBA] is the concentration of the difunctional MBA monomer, [M] is the concentration of the Amide monomers and k is a constant for the system. By the method of the invention it is possible to remove these impurities and thus the disadvantages of the previously known methods to eliminate.

Das Verfahren der Erfindung zur Herstellung von Acryl- bzw. Methacrylsäureamidsulfat durch Hydrolyse der entsprechenden Nitrile mit wäßriger Schwefelsäurelösung mit einem Gehalt von 1,0 bis 1,4 Mol Wasser je Mol Schwefelsäure in einer Menge vonThe process of the invention for the preparation of acrylic or methacrylic acid amide sulfate by hydrolysis the corresponding nitriles with aqueous sulfuric acid solution with a content of 1.0 to 1.4 mol Water per mole of sulfuric acid in an amount of

die Phenole in Mengen zwischen 0,05 und 2 Gewichtsprozent des eingesetzten Nitrils zugesetzt. Vorzugsweise liegt die angewandte Menge im Bereich zwischen 0,1 und 1 Gewichtsprozent.the phenols were added in amounts between 0.05 and 2 percent by weight of the nitrile used. The amount used is preferably in the range between 0.1 and 1 percent by weight.

Das verwendete Schwermetallion ist ein anorganisches Kation, welches üblicherweise als Salz zugegeben wird. Bevorzugte Schwermetallionen sind Eisen-, Cer-, Mangan- und Titanionen, wobei Eisen-, besonders Eisen(II)-ionen bevorzugt sind.The heavy metal ion used is an inorganic cation, which is usually added as a salt will. Preferred heavy metal ions are iron, cerium, manganese and titanium ions, where Iron, especially iron (II) ions are preferred.

1,0 bis 1,1 Mol Schwefelsäure je Mol des Nitrils,
bei einer Temperatur von 50 bis 1100C und in
Gegenwart von Schwermetallionen, besonders Eisen-(Il)-ionen, als Polymerisationsverzögerer, besteht
darin, daß man die Hydrolyse in sauerstofffreier
Atmosphäre und in zusätzlicher Gegenwart von
0,05 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Nitril,
eines in dem Nitril löslichen Mono-, Di- oder Trihydroxybenzols oder eines Alkyl- oder Halogenderivates davon, vorzugsweise Resorcin oder Phloro- io Oberhalb einer bestimmten minimalen Menge, bei glucin, durchführt. ' der eine ausreichende Polymerisationsverzögerung
1.0 to 1.1 moles of sulfuric acid per mole of the nitrile,
at a temperature of 50 to 110 0 C and in
The presence of heavy metal ions, especially iron (II) ions, as a polymerization retarder exists
in that you can do the hydrolysis in oxygen-free
Atmosphere and in the additional presence of
0.05 to 2 percent by weight, based on the nitrile,
a mono-, di- or trihydroxybenzene soluble in the nitrile or an alkyl or halogen derivative thereof, preferably resorcinol or phloro, above a certain minimum amount, in the case of glucine. 'which has sufficient polymerization retardation

Nach beendeter Hydrolyse wird das erzeugte erzielt wird, ist die Konzentration der metallischenWhen the hydrolysis is complete, what is achieved is the concentration of metallic

Acryl- bzw. Methacrylsäuresulfat in geeigneter Weise Ionen im Reaktionsgemisch nicht kritisch. Im FalleAcrylic or methacrylic acid sulfate, in a suitable manner, ions in the reaction mixture are not critical. In the event of

von der Schwefelsäure, beispielsweise durch Zugabe von Eisenionen sind wenigstens 0,05 Gewichts-of the sulfuric acid, for example by adding iron ions, at least 0.05 weight

von Kalk oder durch Anwendung von lonenaus- 15 prozent, bezogen auf das Gewicht des Reaktions-of lime or by using ionic 15 percent, based on the weight of the reaction

tauschern, befreit. gemisches, zu verwenden.exchange, liberated. mixed, to use.

Die erhaltene wäßrige Amidsulfatlösung kann so Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird konzentriert werden, daß sie direkt zur Polymerisa- eine ausreichende Menge der phenolischen Vertion verwendet werden kann, oder sie wird weiter bindung in dem betreffenden Nitril gelöst und die eingedampft, bis man ein festes, von vernetzenden 20 Lösung durch Ausspülen mit Stickstoff von der Luft Verunreinigungen freies Monomeres erhält. Auch befreit. Diese Lösung wird dann langsam unter guter andere Verfahren, bei denen das Acrylamidsulfat Durchmischung zu Schwefelsäuremonohydrat unter neutralisiert und das erhaltene Amidmonomere aus einer im wesentlichen von Sauerstoff befreiten der neutralisierten Masse abgetrennt wird, können Atmosphäre gegeben; die Säure enthält eine ausangewendet werden, z. B. Neutralisation mit NH3, 25 reichende Menge einer Eisenverbindung. Die Zugabe-Na2CÜ3, NH3 + (NHi)2SQi mit Rückführung der geschwindigkeit des Nitrils zu der Säure wird so Mutterlauge, Trennung von Amid und Amidsulfat geregelt, daß Temperaturen im Reaktionsgemisch durch Ionenaustausch, Säureentfernung durch Ionen- von mehr als 1000C vermieden werden. Nach beaustausch. Einige der Endmerkmale des Verfahrens endeter Zugabe wird das Reaktionsgemisch so lange der Erfindung waren bereits bekannt. So war es 30 auf eine Temperatur zwischen 50 und HO0C erhitzt, bekannt, die Verseifung des Acrylsäurenitrils mit bis das Nitril völlig in das Amid übergeführt ist.
konzentrierter Schwefelsäure in Gegenwart von Das Reaktionsgemisch muß wenigstens 1 Mol Metallionen als Polymerisationshemmstoffe durch- Wasser und bis zu 1,4 Mol Wasser je Mol Schwefelzuführen. Ferner war es bekannt, daß Phenole, die in säure enthalten. Es wird mindestens 1 Mol Schwefelder 0- und p-Stellung zur Hydroxylgruppe nicht sub- 35 säure je Mol Acrylnitril zugegeben. Bei Verwendung stituiert sind, sehr leicht mit Aldehyden umgesetzt eines geringfügigen Überschusses wie 1,1 Mol werden können. Es war jedoch nicht bekannt, daß Schwefelsäure und 1,1 Mol Wasser je Mol Acryles bei der Hydrolyse von Acrylnitril und Methacryl- nitril werden gute Ergebnisse erzielt,
nitril entscheidend ist, die als Verunreinigung vor- Nach beendeter Reaktion wird das Reaktionsliegenden Aldehyde zu entfernen. Auch war nicht 40 gemisch auf Temperaturen unterhalb 500C, vorzugsvorherzusehen, ob die bekannte Reaktion der Phe- weise auf 20 bis 3O0C, abgekühlt und kann nunmehr nole mit Aldehyden bei den hier vorliegenden Be- einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt werdingungen und Konzentrationen überhaupt ablaufen den. Anschließend wird ein geeignetes Verfahren zur würde. Neutralisierung der Schwefelsäure und zur Ab-
The aqueous amide sulfate solution obtained can be concentrated in such a way that it can be used directly for the polymerization of a sufficient amount of the phenolic vertion, or it is further dissolved in the nitrile in question and evaporated until a solid, Obtains impurities free monomer from crosslinking solution by flushing with nitrogen from the air. Also exempt. This solution is then slowly added to the atmosphere using other methods in which the acrylamide sulfate is thoroughly mixed to form sulfuric acid monohydrate and the amide monomer obtained is separated off from the neutralized mass which has been substantially de-oxygenated; the acid contains an applied e.g. B. Neutralization with NH3, a sufficient amount of an iron compound. The addition-Na2CÜ3, NH3 + (NH,) 2SQi with feedback of the speed of the nitrile to the acid is controlled so mother liquor, separation of the amide and amide sulphate, that temperatures in the reaction mixture by ion exchange, acid removal are avoided by ion of more than 100 0 C. . After exchange. Some of the end features of the process of ending addition to the reaction mixture for as long as the invention were known. So it was heated to a temperature between 50 and HO 0 C, known, the saponification of the acrylonitrile with until the nitrile is completely converted into the amide.
concentrated sulfuric acid in the presence of water and up to 1.4 moles of water per mole of sulfur. It was also known that phenols contained in acid. At least 1 mole of sulfur in the 0- and p-positions to the hydroxyl group non-subacid is added per mole of acrylonitrile. If substituted, a slight excess such as 1.1 mol can be reacted very easily with aldehydes. However, it was not known that sulfuric acid and 1.1 moles of water per mole of acrylics give good results in the hydrolysis of acrylonitrile and methacrylonitrile,
Nitrile is crucial, as an impurity before the reaction has ended, the aldehydes in the reaction are removed. Also was not 40 mixture to temperatures below 50 0 C, preferably to predict whether the known reaction of Phe, up 3O 0 C, cooled to 20, and may now nole with aldehydes in the present here loading an atmosphere containing oxygen werdingungen exposed and concentrations at all expire. Then an appropriate procedure is used to dignify. Neutralization of the sulfuric acid and

Nach dem Verfahren des deutschen Patents 45 trennung des Amidmonomeren angewandt.According to the method of German patent 45 separation of the amide monomer applied.

920 876 wurden wasserunlösliche Polyacrylsäure- Obwohl die dem Reaktionsgemisch zugegebenen920 876 were water-insoluble polyacrylic acid although the added to the reaction mixture

amide durch Erwärmen von Acrylsäurenitril mit Eisenionen wirksame Polymerisationshemmstoffe inamide by heating acrylonitrile with iron ions effective polymerization inhibitors in

wäßriger Schwefelsäure erhalten; es wurden jedoch Abwesenheit von Sauerstoff sind, werden bessereobtained aqueous sulfuric acid; However, there have been absence of oxygen will be better

keine genauen Angaben über Eigenschaften und Ergebnisse erhalten, wenn ein weiterer Polymeri-no precise information about properties and results are obtained if another polymer

Qualität dieser Polymerisatlösung gemacht. Nach 5° sationshemmstoff zugegeben wird. Vorzugsweise wirdQuality made of this polymer solution. After 5 ° sation inhibitor is added. Preferably will

eigenen Versuchen führt dieses Verfahren nicht zu ein weiterer Hemmstoff dem Monomeren nachThis process does not lead to a further inhibitor after the monomers

brauchbaren Produkten. Beendigung der Hydrolysereaktion während desusable products. Termination of the hydrolysis reaction during the

Die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Abkühlens zugegeben. Für diesen Zweck geeignetThe cooling obtained by the process of the invention is added. Suitable for this purpose

Amidomonomeren können zur Herstellung linearer, sind Kupfer(II)-ionen, die in Form von KupfersulfatAmido monomers can be used to produce linear, are copper (II) ions that are in the form of copper sulfate

d. h. vernetzungsfreier Polymerer mit einem hohen 55 oder Kupferpulver zugegeben werden.d. H. Crosslink-free polymers with a high 55 or copper powder can be added.

Molekulargewicht (8 000 000 und mehr) verwendet Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erwerden. Molecular Weight (8,000,000 and Above) Used The following examples serve to further elucidate.

Die im Verfahren der Erfindung verwendbaren Phenole müssen wenigstens etwas in dem eingesetztenThe phenols that can be used in the process of the invention must be at least something in the employed

Nitril löslich sein. Es handelt sich um Mono-, Di- 60 In ein Reaktionsgefäß, das mit Rührer, HeizanlageSoluble in nitrile. It is a mono-, di- 60 I n a reaction vessel with a stirrer, heating system

oder Trihydroxybenzole und deren Halogen-, und und Vorrichtung zur Entlüftung des Kesselinhalts Alkylderivate, bei denen mindestens eine Stellung
des Benzolrings entweder in o- oder p-Stellung zu
einer der Hydroxylgruppen mit Wasserstoff besetzt
or trihydroxybenzenes and their halogen, and and device for venting the contents of the kettle alkyl derivatives in which at least one position
of the benzene ring either in the o- or p-position
one of the hydroxyl groups occupied by hydrogen

*-> χ * -> - χ

läuterung der Erfindung.purification of the invention.

Beispiel 1example 1

durch Ausspülen mit Stickstoff und zur Aufrechterhaltung einer inerten Atmosphäre ausgestattet war, wurden 106 g Wasser, 2,58 g handelsüblichesby purging with nitrogen and maintaining an inert atmosphere was 106 g of water, 2.58 g of commercial

ist. Die Menge der dem Reaktionsgemisch zugesetzten 65 Ferrosulfat (FeSQj · 7HaO) und 0,296 g gepulvertes phenolischen Verbindung muß ausreichend sein, um Eisen zugegeben. Dieses Gemisch wurde dann mit sämtliche in dem Nitril vorhandenen Aldehyde zu 924 g wäßriger 95%iger Schwefelsäure versetzt und binden. Im allgemeinen werden zu diesem Zweck das Reaktionssystem mit Stickstoff gespült. An-is. The amount of 65 ferrous sulfate (FeSQj · 7HaO) added to the reaction mixture and 0.296 g of powdered phenolic compound must be sufficient to add iron. This mixture was then with all of the aldehydes present in the nitrile are added to 924 g of aqueous 95% strength sulfuric acid and tie. In general, the reaction system is purged with nitrogen for this purpose. At-

schließend wurden 443 g handelsübliches Acrylnitril, das 0,222 g gelöstes Resorcin (500 Teile je 1 Million Teile) enthielt, tropfenweise unter Rühren zu der sauren Lösung zugegeben. Auch das Acrylnitril war zuvor mit Stickstoff gespült worden.then 443 g of commercially available acrylonitrile, containing 0.222 g of dissolved resorcinol (500 parts per million parts) was added dropwise with stirring to the acidic solution added. The acrylonitrile had also been flushed with nitrogen beforehand.

Die Zugabegeschwindigkeit des Acrylnitril wurde so eingestellt, daß die Temperatur des Reaktionssystems bei etwa 85° C gehalten wurde. Nach beendeter Zugabe des Acrylnitril wurde das Reaktionssystem 2 Stunden auf 85 0C erhitzt und anschließend auf etwa 65° C abgekühlt. Anschließend wurde das Reaktionsprodukt mit 2,31 g Stickstoffgesättigtem Wasser, das 2 g Cuprisulfat-pentahydrat enthielt, vermischt und die Lösung mit der Luft in Berührung gebracht. Bei Verdünnung eines Teils des auf diese Weise erhaltenen Acrylamidsulfats mit Äthanol entstand eine klare Lösung; dies zeigt, daß sich während der Hydrolyse kein Polymeres gebildet hatte.The rate of addition of the acrylonitrile was adjusted so that the temperature of the reaction system was maintained at about 85 ° C. After completion of the addition of the acrylonitrile the reaction system was heated for 2 hours at 85 0 C and then cooled to about 65 ° C. The reaction product was then mixed with 2.31 g of nitrogen-saturated water containing 2 g of cupric sulfate pentahydrate, and the solution was brought into contact with the air. When a portion of the acrylamide sulfate obtained in this way was diluted with ethanol, a clear solution resulted; this shows that no polymer was formed during hydrolysis.

Die wäßrige Lösung des Acrylamidsulfats wurde durch eine lonenaustauschsäule von 1,83 m Länge und 7,6 cm Durchmesser mit einem handelsüblichen Kationenaustauschharz vom Sulfonattyp in Säureform geleitet, um das Acrylamid von der Hauptmenge der Schwefelsäure zu befreien. Das Austauschharz wurde dann mit Wasser gewaschen, um das Acrylamid zu eluieren; es wurde in Form einer etwa lO°/oigen wäßrigen Lösung erhalten. Die auf diese Weise erhaltene Acrylamidlösung wurde zur Entfernung des Resorcins durch Aktivkohle geleitet.The aqueous solution of the acrylamide sulfate was through an ion exchange column 1.83 m in length and 7.6 cm in diameter with a commercially available sulfonate-type cation exchange resin in acid form in order to free the acrylamide from most of the sulfuric acid. The replacement resin was then washed with water to elute the acrylamide; it was in the form of an approximately 10% aqueous solution obtained. The acrylamide solution thus obtained was used for removal of the resorcinol passed through activated carbon.

Die in der auf diese Weise erhaltenen Acrylamidlösung verbliebene Schwefelsäure wurde durch Zugabe von Natriumhydroxyd auf einen pH-Wert von etwa 11 gebracht. Die basische Monomerlösung wurde dann auf 85 0C für etwa 30 Minuten erhitzt, um möglicherweise vorhandene vernetzende Verunreinigungen zu hydrolysieren. Anschließend wurde die Lösung bis zu einem pH-Wert von 5 durch Zugabe von Schwefelsäure angesäuert und Natriumacetat als Puffer in einer Menge von 1%, bezogen auf Acrylamid, zugegeben. Die auf diese Weise hergestellten verdünnten wäßrigen Lösungen von Acrylamid wurden durch Vakuumdestillation auf die gewünschte Menge Monomeres für die anschließende Polymerisation konzentriert.The sulfuric acid remaining in the acrylamide solution obtained in this way was brought to a pH of about 11 by adding sodium hydroxide. The basic monomer solution was then heated to 85 0 C for about 30 minutes to hydrolyze crosslinking possibly present impurities. The solution was then acidified to a pH value of 5 by adding sulfuric acid and sodium acetate was added as a buffer in an amount of 1%, based on acrylamide. The dilute aqueous solutions of acrylamide prepared in this way were concentrated by vacuum distillation to the desired amount of monomer for the subsequent polymerization.

Zu einer wäßrigen Lösung mit 29,5 Gewichtsprozent des auf die vorstehend angegebene Weise hergestellten Acrylamidmonomeren wurden 1000 Teile je 1 Million Teile Tetranatriumäthylendiamin-tetraacetat und 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf Monomeres, tert.-Butylhydroperoxyd zugegeben. Die erhaltene Lösung wurde auf einen pH-Wert von 5,0 gebracht, mit Stickstoff von der Luft befreit und in eine Ampulle eingeschlossen und 16 Stunden bei 70°C gehalten. Das erhaltene Polymergel wurde in Wasser gelöst, und es ergab sich eine Viskosität der verdünnten Lösung (0,5 Gewichtsprozent des Polymeren) von 33,6 cP bei einem pH-Wert von 3,0.To an aqueous solution of 29.5 percent by weight of the above Acrylamide monomers produced were 1000 parts per 1 million parts of tetrasodium ethylenediamine tetraacetate and 0.5 percent by weight, based on monomer, tert-butyl hydroperoxide was added. The received Solution was brought to pH 5.0, purged of air with nitrogen and poured into enclosed in an ampoule and held at 70 ° C for 16 hours. The polymer gel obtained was in Dissolved water, and the viscosity of the dilute solution was found (0.5 percent by weight of the polymer) of 33.6 cP at a pH of 3.0.

Bei einem in identischer Weise wie der vorstehende ausgeführten zweiten Ansatz, bei dem lediglich 250 Teile Resorcin als Abfangmittel verwendet wurden, wurde ein Polyacrylamid von hohem Molekulargewicht erhalten, was eine Viskosität der verdünnten Lösung von 50,5 cP bei einem pH-Wert von 3 hatte.In a second approach carried out in an identical manner to the preceding, in which only 250 parts of resorcinol used as a scavenger became a high molecular weight polyacrylamide obtained what a viscosity of the dilute solution of 50.5 cP at a pH value of 3 had.

Beispiel 2Example 2

Entsprechend Beispiel 1 wurde ein Acrylamidsulfatmonomeres hergestellt mit der Ausnahme, daß kein Eisenpulver zusätzlich zu dem Ferrosulfat als Hemmstoff eingesetzt wurde.An acrylamide sulfate monomer was made according to Example 1 produced except that no iron powder in addition to the ferrous sulfate as Inhibitor was used.

Die Hydrolysestufe des Acrylamidsulfats zum Amid wurde bei einem pH-Wert von 12 während 0,75 Stunden bei 85' C ausgeführt. Anschließend wurde das entsprechend dem im Beispiel 1 angegebenen lonenaustauschverfahren erhaltene Acrylamidmonomere durch ein weiteres lonenaustauschrohr von 30,5 cm Länge und 1,27 cm Durchmesser geleitet, das ein Anionenaustauschharz mit einem Chloridanion enthielt, um das Resorcin zu entfernen.The hydrolysis stage of the acrylamide sulfate to the amide was carried out at a pH of 12 during Run at 85 ° C for 0.75 hours. This was then indicated in accordance with that in Example 1 Acrylamide monomers obtained by ion exchange processes through another ion exchange tube 30.5 cm long and 1.27 cm in diameter which contained an anion exchange resin with a chloride anion to remove the resorcinol.

Das aus diesem Acrylamidmonomeren hergestellteThat made from this acrylamide monomer

Polyacrylamid ergab eine Viskosität der verdünnten Lösung in Wasser von 75 cP bei einem pH-Wert von 3.Polyacrylamide gave a viscosity of the dilute solution in water of 75 cP at a pH of 3.

B e i s ρ i e 1 3B e i s ρ i e 1 3

Bei einer Reihe von Versuchen, die entsprechend Beispiel 2 durchgeführt wurden, wurde monomeres Acrylamid unter Verwendung verschiedener Phenole hergestellt. Resorcin wurde in einer Menge von 500 Teilen je 1 Million Teile, bezogen auf Acrylnitril, angewandt, und die anderen Phenole in äquivalenten Mengen, bezogen auf das Resorcin, eingesetzt.
Die gemäß den Verfahren nach den vorhergehenden Beispielen aus den bei jedem Ansatz erhaltenen Acrylmonomeren hergestellten Polymeren wurden in einer verdünnten Salzlösung mit einem Gehalt von 1 Gewichtsprozent Natriumchlorid gelöst und die Viskosität der erhaltenen Lösungen bestimmt.
In a series of experiments carried out in accordance with Example 2, monomeric acrylamide was prepared using various phenols. Resorcinol was used in an amount of 500 parts per 1 million parts based on acrylonitrile, and the other phenols were used in equivalent amounts based on the resorcinol.
The polymers prepared from the acrylic monomers obtained in each batch according to the procedures of the preceding examples were dissolved in a dilute salt solution containing 1 percent by weight of sodium chloride and the viscosity of the solutions obtained was determined.

Versuch 1Attempt 1 Viskosität2)Viscosity 2 ) Tabelle IlTable Il Viskosität·1)Viscosity 1 ) Versuch 3Attempt 3 Viskosität2)Viscosity 2 ) Versuch 4Attempt 4 Viskosität2)Viscosity 2 ) Monomeren-Monomeric Versuch 2 'Attempt 2 ' Monomeren-Monomeric Monomeren-Monomeric PhenolverbindungPhenolic compound konzen-focus XLXL Monomeren-Monomeric XLXL konzenconcentrate XLXL konzen-focus 46,946.9 tration1)tration 1 ) XLXL konzen-focus XLXL tration1)tration 1 ) 40,440.4 tration1)tration 1 ) 28,628.6 29,829.8 XLXL tration1)tration 1 ) XLXL 15,415.4 44,444.4 10,210.2 33,233.2 29,529.5 XLXL 20,220.2 XLXL 14,614.6 59,059.0 9,59.5 40,440.4 HydrochinonHydroquinone 30,030.0 46,946.9 18,718.7 47,847.8 14,614.6 45,845.8 10,410.4 35,635.6 Phenolphenol 29,929.9 50,950.9 20,220.2 51,851.8 15,615.6 43,343.3 10,210.2 34,234.2 p-Kresolp-cresol 31,531.5 19,719.7 14,614.6 9,99.9 PhloroglucinPhloroglucine 30,230.2 19,719.7 14,914.9 10,210.2 ResorcinResorcinol 20,120.1

1I Monornerenkonzentration bedeutet den Gewichtsprozentsatz von Acrylamid in dem wäßrigen Polymerisationssystem. 1 I monomer concentration means the weight percentage of acrylamide in the aqueous polymerization system.

2) Die Viskositätswerte in Centipoise wurden für Massen mit 0.5 Gewichtsprozent des Polymeren in einer wäßrigen l°oigen Natriumchloridlösung, die auf pH 3 eingestellt war, bestimmt und wurden mit einem Ostwald-Viskosimeter bei 25; C erhalten. Die Buchstaben XL bedeuten, daß das erhaltene Polymere vernetzt und wasserunlöslich war. 2) The viscosity values in centipoise were used for compositions with 0.5 weight percent of the polymer in an aqueous l o sodium chloride solution, which was adjusted to pH 3 determines ° and were measured with an Ostwald viscometer at 25; C received. The letters XL mean that the polymer obtained was crosslinked and insoluble in water.

Aus den Ergebnissen der Tabelle II läßt sich entnehmen, daß günstige Ergebnisse mit jedem Glied der angegebenen Klasse von Phenolen erhalten werden und daß jedoch äußerst wirksame und überraschende Ergebnisse mit Phloroglucin und Resorcin auftreten.From the results in Table II it can be seen that favorable results with each member of the specified class of phenols are obtained and that, however, extremely effective and surprising Results occur with phloroglucinol and resorcinol.

In ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 wurden andere ' Phenole, wie 3,5-Xylenol, m-Kresol, 2,3,5-Trimethylphenol, 3,4-Xylenol, 2,5-Xylenol, Saligenin und o-Kresol an Stelle von Resorcin eingesetzt, wobei sich Acrylamidmonomere ergaben, die praktisch frei von vernetzenden Verunreinigungen waren.In a similar way as in Example 1, other 'phenols, such as 3,5-xylenol, m-cresol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4-xylenol, 2,5-xylenol, saligenin and o-cresol was used instead of resorcinol, resulting in acrylamide monomers which were practically free of cross-linking impurities.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Acryl- bzw. Methacrylsäureamidsulfat durch Hydrolyse der entsprechenden Nitrile mit wäßriger Schwefelsäurelösung mit einem Gehalt von 1,0 bis 1,4 Mol Wasser je Mol Schwefelsäure in einer Menge von 1,0 bis 1,1 Mol Schwefelsäure je Mol des Nitrils, bei einer Temperatur von 50 bis 1100C in Gegenwart von Schwermetallionen, besonders Eisen(II)-ionen, als Polymerisationsverzögerer, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse in sauerstofffreier Atmosphäre und in zusätzlicher Gegenwart von 0,05 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Nitril, eines in dem Nitril löslichen Mono-, Di- oder Trihydroxybenzols oder eines Alkyl- oder Halogenderivates davon, vorzugsweise Resorcin oder Phloroglucin, durchführt.Process for the preparation of acrylic or methacrylic acid amide sulfate by hydrolysis of the corresponding nitriles with aqueous sulfuric acid solution containing 1.0 to 1.4 moles of water per mole of sulfuric acid in an amount of 1.0 to 1.1 moles of sulfuric acid per mole of the nitrile , at a temperature of 50 to 110 0 C in the presence of heavy metal ions, especially iron (II) ions, as a polymerization retarder, characterized in that the hydrolysis in an oxygen-free atmosphere and in the additional presence of 0.05 to 2 percent by weight, based on the nitrile, a mono-, di- or trihydroxybenzene soluble in the nitrile or an alkyl or halogen derivative thereof, preferably resorcinol or phloroglucinol. 909 528/287909 528/287
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