DE1468722A1 - Verfahren zur Herstellung und Haertung von Methylolamiden von Addukten aus alpha,beta-aethylenisch ungesaettigten Dicarboxyverbindungen und aethylenisch ungesaettigten Fett-Verbindungen mit einer Kettenlaenge von wenigstens 10 C-Atomen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung und Haertung von Methylolamiden von Addukten aus alpha,beta-aethylenisch ungesaettigten Dicarboxyverbindungen und aethylenisch ungesaettigten Fett-Verbindungen mit einer Kettenlaenge von wenigstens 10 C-Atomen

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DE1468722A1 DE19631468722 DE1468722A DE1468722A1 DE 1468722 A1 DE1468722 A1 DE 1468722A1 DE 19631468722 DE19631468722 DE 19631468722 DE 1468722 A DE1468722 A DE 1468722A DE 1468722 A1 DE1468722 A1 DE 1468722A1
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compound
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Description

.f. eind bereits verschiedene üddukte aus langkettigen, äthylenisch ungesättigten i-'ett-Verbindungen und alpha, .ietaatiiylenisch ungesättigten Dicarboxyverbindungen bekannt (vgl. z.U. Uo-iatente L;,O33,131; 2,033,132; 2,063,540; ^,183,082-90; 2,2d5,646; 2,342,113; 2,423,^30; 2,455,743; 2,462,618; 2,640,814; 2,678,334? 2,^41,968; 2,967,837; 3,015,566 -and 3,030,321).
j±e alpha, beta-äthylenisch ungesättigten Jicarboxyveroindungen werden iai nachfolgenden auch als "Maleyl-Veruindungen ' bezeichnet. Die vorerwähnten Literatureteilen beziehen sich im wesentlichen auf die sogenannten "lilalein&t-..Ie". :.dese frodukte haben beträchtliches Interesse gefunden, weil sie leicht Addukte bilden, dabei beinahe quantitative Ausbeuten ergeben und die als ^usgangsprodukte verwendeten öle sowie Maleinsäureanhydrid in beliebigen Mengen und zu billigen !reisen zur Verfügung stehen.
in den Uo-Jr-atenten 2,941,968 una 3,υ3Ο,321 ist jedoch erwMhnt, daß die bekannten Produkte, wenn sie in Wasser mit oaer ohne andere Zusatzstoffe diepergiert werden, unbefriedigende .Ergebnisse liefern, da die Produkte in wäßrigem J'edium nicht stabil sind. Die unstabilen Materialien konntei
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BAD ORIQiNAL
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auch nicht für längere Zeit gelagert werden, da die dispergierten Harzkomponenten oder anderen Trägerstoffe, z.B. die , trocknenden öle, ausfielen oder die Emulsionen zerstört wurden. Abgesehen hiervon besitzen die aus den bekannten "Dispersionen hergestellten Filme 'auch keine genügende Härte und Zähigkeit. Ihre Beständigkeit gegen waschmittel und Lösungsmittel ist verhältnismäßig niedrig. In der. US-Patenten 2,941,968 und 3fO3O,321 ist zur Erörterung gestellt, daß die erwähnten Schwierigkeiten durch die i'reie-Radikal-Additionspolymerisation von Vinyliden-ilonomeren an die Maleinat-üle bzw. die modifizierten ilaleinat-Ole gelöst werden könnten.
Die allgemeine Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung geht dahin , eins neue Klasse von Stoffen herzustellen, die liethylolamide von Addukten aus alpha, beta-äthylenisch ungesättigten Dicarboxyverbiridungen und äthylenisch ungesättigten Fett-Verbindungen mit einer Kettenlänge von wenigstens 10 C-Atomen sind. ":'.ine speziellere Aufgabenstellung der Erfindung geht dahin, in Wasser dispergierbare, stabile Methylolamide von Addukten herzustellen, die durch die Umsetzung von äthylenisch ungesättigten, langkettigen Estern, Amiden, Säuren oder Salzen von Fettsäuren mit alpha-, beta-äthylenisch ungesättigten Dicarboxyverbindungen erhalten werden und das Verfahren so zu gestalten, daii die erhaltenen Methylolamide durch Erhitzen unter Bildung einea gegen "'asser beständigen Materials ausgehärtet v/erden können. Eine noch speziellere Aufgabenstellung der Erfindung geht dahin, wasserlösliche Liethylolamide von L-Ialeinat-Olen herzustellen, die durch Erhitzen zu einem ge^en asser und Reinigungsmittel beständigen Material ausgehärtet werden können.
Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung wird eine Llasse von neuen Verbindungen hergestellt, die durch die folgende allgemeine Formel I gekennzeichnet werden können:
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BAD ORIC
U68722
GH2
κ m
O=C C
. CR Ci
B-CH GH-A
GH = GH
In der Formel I steht der Rest B - CH - CK = CH -GH-A für eine zweiwertige aliphatische Kutte mit wenigstens 10 C-.\tomen; Λ stellt für eine der folgenden Gruppen
Π ^CH2OR3
QuI, OR11-N und -N ;
H2 und !?, stehen für Wasserstoff oder Alkyl, Ii. und R5 für '',asserstoff, Halogen oder einen niedrigen Alkylrest, Rg und R7 für /asserstoff oder für oovalente Bindungen, die zusammen einen Cyclohexeri-Ring vervollständieen; Ii steht für ein Kntion.
Ilie obige Klasae von Verbindungen kann auch durch die nachfolgenden ''orrneln II und ITI gekennzeichnet werden:
?orneln II und 111 3iehe ■. 4.
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,.·'■'■<■' C'1.' V...r
U68722
G . C
GH2 CH2
ii IiR2 R M2
ο = C - C=O II O=C C=O III
it tr
ΙΌR1- CR, CRp - Git-
J j 4 / 5 \\
In - 'JII --= CE -CII-A B-CE ■ CK - A
CH
In den "or ieln II und III haben die verschiedenen oymbole dio ^leicLe Ee leutun-j wie in der Formel I.
.1Jie neuen KetLylolanide können gemäß der .Jrfindunc hergeatellt -A-erden, indem ein eine Amid-Gruppe enthaltendes /ckUi.l:t-aus einer alpha-, beta-äth/lenisch ungesättigten icarboxyverbindurif* und einer äthylenisch ungeeättigten ve rbindnn;" r it einer rette von wenigstens 10 C-/itomen mit Pornnldehyd umtoset;;t \vird,
., e^ieller au^c"crlrvckt -».-erden die Iiethylolamidc gein^äß dor .rfindun^ updurch hergestellt, daß
1. ein Addiikt aus einer alpha, beta-äthylenisch tinge-Si"!ttigten jicarboxy-Verbindung und einer äthylenisch ungesättigten Verbindung mit einer Kette von v/eniijötens- 10 C-Atomen gebildet wird;
?.. das erwähnte Addukt ii.it einer ötickstoff-enthaltenden baslachen Verbindung zum Amid umgesetzt wird und
3. das ^ealctioneprodukt der .tufe 2 mit Formaldehyd im ...innο. der bildung eines 'lethylolar.ids umgesetzt wird.
-ieiaäß der Erfindung werden weiterhin wäSrige Dispersionen von ;.ethylolaßiden hergestellt, die von Addukten aus einer alpha, beta-äthylenisch ungesättigten Dicarboxyverbindung und einer äthylenisch ungesättigten langlcettigen Verbindung der Fettreihe mit einer Kettenlänge von wenigstens 10 C-".tomen ab^ol^itet sind. · .
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BAD
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Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zur Bildung von gegen '/asser widerstansfähigen Überzügen, das dadurch gekennzeichnet iet, daß eine wäßrige lösung eines i^ethylolamids der gekennzeichneten Art auf ein Substrat aufgetragen und die so erhaltene Schicht durch Erhitzen ausgehärtet v;ird.
La der nachfolgenden Beschreibunt;: xut eine jröüere Zahl von I.iethylolaraid-Addukten beschrieben. Alle diese irodukte können mehr oder minder weitgehend untereinander auajetauuchb v/erden, wenn es sich bei der Verwendung der Verbindungen hauptsachlich um die physikalischen eigenschaften der : ethylolnmid-Addukte und nicht ura die nürtbarkeit der i.ethylolaruid-Addukte oder die !-.l^CiaaciiaftGn der ausgehärteten Irodukte handelt, oeispielüv/eiso können die Addukte feei'üü; der Erfindung we^en ihrer .■.'chui.er.vv-irrlSiaig gut in üetten-
Ciiiciiten \,m,. v/egen ihrer dispergierenden .,igerin ehalten gut in „i';i:lijionen verwendet werden. Andererneits hängen die Ve^i.-jiiuungftrnö^'liclikeiten der vielseitigen und nützlichen :ü Uv/lo'J ntf-ide geivii'j der ^rfindun^, davon ab, wie die jiigen- ;-ei..r;ftGn der ausgehärteten ^ethylolar.ide, s.^. ihre Bestanait.'.oit jeV or Maser, iioinigun^sriiittel und organische lö- «lUi^iji.'ittLjl ;-.o\,ie ihre Zugfestigkeit und ihre lllebfreiheit wind. Ja eine wesentliche Aufgabenstellung der Erfindung J·■>.'· :hit -eht, ^vasserlÖGÜche l.Tethylolar.iid- \ddukto herzustellen, die nacfi Uislu-'r bung eine ^jufce ües ti-indigkeit gegen 'Λasser und ;e i.ni, r.n^Bi.iittel besitzejn, v/erden nachfolgend besonders Vorfahren zur ."■: er es teilung von ilethylolmiiden dieses Typs uouoi.r Leben.
in. dex' nachfolgenden lies ehr eibung werden die ,orte · lrJJisper- ;;iereii" und "Dispersion" in einer breiten Bedeutung verv/ondot; sie sollen die Vorgänge des "ouapendierens" und des "lösens'1 nowie die Formen der "üuspensionen11 und der "Lö-..un^en'' umfassen, Jie '-orte "Ammoniak" und "Amraoniumhytroxyd" v/erden in einem austauschbaren Sinne verwendet. Der ucein ck "formaldehyd" soll nicht nur den monomeren Formaldehyd, i:onderri auch solche Stoffe umfassen, die unter den je-
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weiligen Reaktionsbedingungen Formaldehyd zu bilden vermögen · Λν' : -
Zum xieaktionsmechanismus und den entstehenden i-rodukten wird folgendes ausgeführt:
r;a die verschiedenen Reaktionen, die in den Verfahren gemäß der Erfindung auftreten, verhältnismäßig komplizierter llatur sind, und die Eigenschaften der reaktionsprodukte von der Vuswahl der Ausgangsstoffe abhängen, ist es zweckmäßig, zuerst die wahrscheinlich stufenweise verlaufende Umsetzung der äthyleniach ungesättigten Verbindungen der Pettreihe mit den bevorzugten alpha, beta-äthylenisch ungesättigten "Jioarboxyverbindungen (Maleinsäureanhydrid) sowie die bevorzugten !usgangsprodukte für den basischen stickstoff (Ammoniak oder \mmoniunhydroxyd) und fur den Formaldehyd (monomerer Formaldehyd) zu beschreiben. Die Gründe, warum die erwähnten Stoffe bevorzugt v/erden, vrerden später dargelegt.
Gemäß der Erfindung wird eine laa^ketbige, äthylenisch ungesättigte Verbindung der Pettreihe, z.3. iojaöl oder leinöl, ::it einer Llaleyl-Verbiiif-ung, z,..>, Maleinsäureanhydrid, erhitzt und dadurch eine Additionsreaktion zwischen der äthyleniso.hen Gruppe der Oicnrboxyverbindung und dem in der alpha-ύteilung zur äthylenischen Gruppe der langkettigen Fett-Verbindung stehenden .asserstoffatom bewirkt. In dieser ilenktion wird die äthyleniöche Gruppe der ungesättigten Dicirboxyverbindung in eine gesättigte Gruppe übergeführt, wihreud die Doppelbindungen der lahgkettigen Fett-Verbindung ungesättigt bleiben. Die .ierktion verläuft z.B. nach der folgenden Reaktionsgleichung Λ:
Reaktionsgleichung A. siehe r:, 7.
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BAD OWQfNAL
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Αϊ
0 0\ B - CH2 - CH = GH - GII2 - A + OH = GH
> O = C C = O
B- GH2 - GII = CH GV. - A
'•"enn eine konjugiert ungesättigte, lang;kettige Fett-Ver- hindung, 2.3. rolzol, ader eine Verbindung» die unter den Heaktio-nsbediriijTinjen unter Ijildun^ konjugierter Bindungen iRO!.urinieren kni^n, «*I. o.jab'l oder Leinül, im Iteaktioniij'eni&ch anwesend ist, kai^i -ach eine umsetzung im Sinne der i)iels-/Mcler~/.-'-ntkese pli.ti'nte^. Dien kann beispiels— weine in .'irine der .:ο'ν::+ΐοπΒ-;1εΐΰ1;νιη^ Γ> erfol0en:
■= 0
-cn = g:: - ei· * JiI - a + ti- = ei:
C C = ü
CH - CH
^CH - A
^^ CH =
Beide Vas et zünden -,,erdei* iin nachfolgenden ale "Additionsverfahren" bzw. "Adduktbildung" ber.eich.net, da in beiden iieaktiqiieii. keine Auspaltun£; von .aür.er erfolgt. Mese Stufe des G-eBamtverf-tl.rens wird in nacLfoIjci.den auch als die tt :tufe der '..aleinat-Bildung·" bezciciiiiet. Andere Umsetzi-jigen können im begrenzten Urafan£' nebenherlaufen und sollen nicht ausgesoLloßsen sein»
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BAD ORI$lfslAfc
Die erhaltenen Addukte werden durch Umsetzung mit einer basischen, Stickstoff enthaltenden Verbindung, z.B. Ammoniak, in das entsprechende Amid umgewandelt. Diese Umsetzung verläuft z.B. gemäß folgender Reaktionsgleichung G:
■Reahtionsg-lei'ehung ü: 0
0 = C^ C = 0
I I
CH2- GH ν
13 - GH2 -UH= Cl: - OH - A + HH
0 Ml0
O = C C = O
CH2 - CH
3 - CH2 - CH = CH -CIi-A
:enn als äthylenisch ungesättigte Dicarboxyverbindung ein Anhydrid verwendet wird oder wenn ein Anhydrid während der jtufe der üaleinat-iiildung entsteht, kann der Anhydridring des Adduktes durch lLochen der Additionsprodukte mit "asser vor der ' eiterverarbeitung geb'ffnet werden. Anschließend können dann die freien Garbonsäure-Gruppen πit Verbindungen, υ ie ein basisches -'tickatoffatom enthalten und die nachfolgend als "basische -tickstof!verbindungen" bezeichnet werden, neutralisiert werden, üie so erhaltenen Produkte sind in 'asser dispergierbar. Venn die als Ausgangsprodukt verwendete langkettige 7ett-Verbindung freie Carbonsäure-Gruppen enthält, werden diese Gruppen in Amid- oder Anmoniumsalz-Gruppen übergeff-hrt. Diese Situfe des Gesamtverfahrene wird als die "Amid-bildende Stufe" bezeichnet.
:)ie Amid-Addukte werden dann mit Formaldehyd, zweckmäßig in wäßriger lösung, zwecks Bildung der iiethylol-Amiö-Gruppen umgesetzt. Dabei werden die in der wäßrigen Lösung enthaltenen Ar.moniuiaionen in verschiejäenartige Amid-Aldehyd-i^O- . dukte, z.B. Hexamethylentetramin, übergeführt. Diese Heben-
BAD 0RK3INAI
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reaktion bewirkt» daß das Keaktionsgemiseh sauer wird. Wenn genügend formaldehyd zu dem ßeaktionsgemiseh zugegeben wird, fällt das Methylol-Amid-Addukt aus dem wäßrigen Medium aus· Diese otufe des Verfahrens kann durch die folgernde Reaktionsgleichung D dargestellt worden:
Reaktionsgleichung D:
ι 4 ι 2
0 C = O
IiE2 - CH Ii - GH2 - Uli = UH - Cu - Λ + Ou2 0
η ü
t
t
H Uli,
ι ι '-
O mi
I t
G ΰ -
ι t
oil ;Τ Γ
— Wi
B - CH2 - GH2 - GH = GH - CH - A +
Jaü . Gthylol-.uiid-Adaukt kann, wenn ei; aua der wäßrigen Lööuat" auöüöi'allen iet, durch die ^ufüL;unt; von Ammoniak ■„'io'ier in die dispargierte _'ora übörgefuhrt v/erden. Die freien Gir&oxylgruppen dos ;:sthylol-,1iaids v/erden hierdurch .viecior in die ±Tirm dea'/unaonium-balzea über^üfüiirt.
''',Vi rle.i lan^kettigen, äthylenisch ungesättigten Verbindungen wird folgendes bemerkt:
>ie divalente aliphatische G-ruppe : B - GH - GH, = GH - OH - A
J^um verschiedene ;!ubstituenten wie Carboxyl-, Halogen-, icyloxy-, Alkoxy-, Aryloacy-, tertiäre Amino oder quaternär β Aiaßioniura-gruppen enthalten. Als langkebtige äthylenisch'
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BAD ORlQiNAL
ungesättigte Verbindungen werden gemäß der Erfindung be-v^s vorzugt die leicht erhältlichen, ,natürlich vorkommenden, ■ mehrfach ungesättigten, 10 bis 24 C-Atome in der ungesättigten langen Fette enthaltenden Glycerid-üle (die vermutlich Carboxy lat-ü-ruppen enthalten) verwendet. Beispiele solcher ilycerid-. It aind z.I)» ...ojaöl, ünisöl, Jaurriv/ollsamenöl, ■[anfsamenöl, Holzöl, Oiticica'51, rJaffranöl, Jrdnußöl, Leinöl, ■L'abacksanenöl, Lebertran, HeririoSöl, entwässertes ■ Rizinusöl usw. Jie J-lycerid-Jle und die anderen JJster von ungesättigten, l?.ngkettigen Jäuren, z.S. die Linolsäure-Ester des Jrimethylolpropans und die i'allölfettsäureester des i-'entaerytVirits, werden bevor;;u:.-tf dn sie eine verhältnismäßig; ,j;ro;3e Jalii von äthylenioclj-exi Jop^elbia-lunocn enthalten, die als Ansatzpunkte für die \dduktbildung zur Verfügung stellen. Im allgemeinen we.'den solche /erbindungen dieser Art bevorzugt, die im Durchschnitt wenigstens 2 und vorzugsweise 3 - 9 äthyleniach ungesättigte Truppen pro . olelcül enthalten. ',Yie sich aus den vorangehenden Ausführungen srgiüt, sind 2 konjugierte äthyleni3che Doppelbindungen (vgl· die lieaktionsgleicimng ü) äquivalent zu einer unkonju^ierten äthyleniachen Doppelbindung (vgl. die .ieaKtionStileichungen Λ und B), da zwei konjugierte jopi,elbindunijen analog zu einer unkonjugiorten Doppelaindung als UiDatzpunkt für die bildung des Addukts dienen ::önnexi.
')er mehrfach ungesättigte Charakter kann nicht nur bei den lilyceriden, sondern auch bei entsprechenden tertiären und quaternären Aminen oder Amiden erreicht werden, 3ofern diese Verbindungen eine Lehrzahl von ungesättigten Radikalen besitzen. Diese Verbindungen sind im allgemeinen teurer, .,ie bereits erwähnt wurde, hängen die verschiedenen Eigenschaften der i'ethylolamid-Addukte gemäß der Erfindung von der durchschnittlichen Zahl der ilethylolamid-G^ppen und der Garboxylat-Balz-Gruppen ab, die in dem Molekül, der Pett-Verbindung gebildet werden. Im allgemeinen besitzen Schichten, die auf der Grundlage der Verbindungen gemäß der Erfindung hergestellt sind, umso bessere Pilmeigenschaften, z.B. Widerstandsfähigkeit gegen Zugbeanspruchung und Be-
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* ti -
etändigkeit gegen Lösungsmittel» je höher die Konzentration der Methylolamid-Gruppen und der Carboxylat-Salz-Gruppen in dem Molekül der Fett-Verbindung ißt. Die Methylolamidund Carboxylat-fialz-Gruppen werden im nachfolgenden auch als "potentiell reaktionsfähige Carboxy·· Gruppen" bezeichnet. Dieser Ausdruck soll dabei auch die freien Carboxy!gruppen, die Anhydridgruppen und die Amid-Gruppen umfassen» während die veresterten Garboxygruppen nicht einbezogen sein sollen. Die Zahl der potentiell reaktionsfähigen Oarboxygruppen ist maßgebend für die Dispergierbarkeit der Methylolamid-Addukte in wäßrigem Ammonlurahydröxyd. Im allgemeinen sind die Methylolamide, die von Fett-Verbindungen mit einer Mehrzahl von langkettigen ungesättigten Fett-Radikalen abgeleitet sind» in ammoniakalischen Lösungen löslich» wenn dae Methylolamid-Addukt im Durcliochnitt wenigstens ungefähr eine potentiell reaktionsfähige Carboxygruppe in jedem langkettigen Fett-Radikal mit 10-24 C-Atomen enthält.
Fettsäuren, z.Ii. Oleinsäure, Linolsäure und Linolensäure, vrtct deren Salze werden als Ausgangsstoffe weniger gern als iie vorerwähnten Ester verwendet. Die Fettsäuren und deren Salze enthalten nicht so viele Ansatzpunkte für die Adduktbildung wie die vorerwähnten Ester ι jedoch kompensiert die Gegenwart der freien Säuregruppe bzw. der üalzgruppe in einem gewissen Umfang die kleinere Zahl der potentiellen Ansatzpunkte für die Adduktbildung. Die Llethylolamid-Addukte, die auf der Grundlage der Fettsäuren bzw. deren Salze hergestellt sind, besitzen im allgemeinen gute Eigenschaften als Zusätze zu ',Schichten für Garne.
In einigen Fällen ist es wünschenswert, Gemische von !.!ethylolamid-Addukten zu verwenden» die teile von Fettsäuren, teils von Estern, besonders von Glyoeridestern, abgeleitet sinJ, um den ausgehärteten Llethylolamiden zusätzliche würischenewerte "igenschaften, z.3. erhöhte Flexibilität und bessere Dehnbarkeit, zu verleihen.
\mide von Säuren, wie der Linol-Linolensäure uitd Ölsäure, sirtd den^ im vorangeheiideri
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Abschnitt beschrieben ßäuren recht ähnlich, jedoch Bind sie etwas teurer. Dies wird aber durch die Tatsache ausgeglichen, daß eine wesentliche Zahl der Carboxygruppen der Ausgangsamide der Fettreihe gemäß dem Verfahren der Erfindung in Methylolamid-Gruppen übergeführt werden, während bei den Fettsäuren und deren Salzen nur eine verhältnismäßig kleine Zahl der Garboxygruppen in die Methylolamid-Form übergeführt wird.
Im folgenden werden andere äthylenisch ungesättigte Verbindungen beschrieben, die im Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden können:
1-Chlordecen~4; i-Br'omoctadecen-9; 1-Chlortetraoosen-9; 1-lfitrilooctadecen; ΪΤ,Ν-Dimethyl-Iinolamid; N,N-Linolimid; N,N-Linolenimid5 N,F-Mmethyl-HjN-dilinoleylamin; N-Methyl-ΙΤ,Ν-dilinoleylamin; IO-Carboxydecen-2; i-Acetoxyoctadeeen-^-i i-rhenoxyootadecen-9 und I-Propoxyoctadecen^.
\'ienn die divalente Gruppe
• B - CH - OH = CH - CH - A
des Kethylolamid-Addukts durch eine Carboxylat-Gruppe substituiert ist-, kann der Substituent durch die folgende Formel IV gekennzeichnet werden:
0 °f
- Bo - Z - ( OC-R8 )n IV
In dieser Formel steht Z für den Rest einer Hydroxylverbindung, η ist eine Zahl von 0 bis 5 und die Rg-Reste können gleich oder verschieden sein und V/asserstoff, monovalente aliphatische Gruppen mit 1-24 C-Atomen oder monovalente aromatische Gruppen mit 6-18 C-Atomen bedeuten.
Die Alkohole, von denen Z in der Formel IV abgeleitet sein kann, können 1 -- 6 Hydroxylgruppen und 1 - 24 C-Atome
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enthalten. Sie können offenkettige Verbindungen, z.B. G-lycerin und Sorbit, oder cyclische Verbindungen, z.B. 1.4-p--Diraethylolcyclohexan sein. Geeignete monohydriache Alkohole sind z.B. Methanol, Äthanol und Octadecanol. Geeignete dihydrisohe Alkohole sind z.B. Ithylenglykol, Hexamethylenglykol und die Polyoxyal3cylenglykole, in denen die Oxyalkylen-Gruppe 1-4 C-Atome enthält, wie die PoIyoxymethylenglykole, die Polyoxyäthylenglykole und die 1ΌlyoxyprοpylenglykoIe. Geeignete zusätzliche höherwertige Alkohole sind Pentaerythrit, Arabit, Mannit, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Trimethylolmethan und Inosit. Geeignete Ester können auch von aromatischen Hydroxyverbindungen, z.U. von Phenol, den Kresolen, llesorcin, Hydrochinon und Naphthol erhalten werden.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Funktionalität der iJsterverbindungen zu erhöhen, indem zwei oder mehr Fettmoleküle miteinander verknüpft werden. Dies kann z.B. erreicht werden, indem eine Dicarbonsäure, wie Adipinsäure oder deren Anhydrid, mit einer entsprechenden Iienge des Diglycerids umgesetzt wird.
Andererseits können auch" natürlich vorkommende Glyceridöle zuerst durch .Einwirkung eines Polyols, wie Pentaerythrit oder Trimethylolpropan, disproportioniert v/erden, worauf dann die zur Verfügung stehenden Hydroxylgruppen mit polyfunktionellen Stoffen, wie Adipinsäurechlorid, Toluol-2,4-diisocyanat und Phosphoroxychlorid, umgesetzt werden können.
Zu den Maleyl-Verbindungen der alpha, beta-Öthylenisch ungesättigten Dicarboxyverbindungen wird folgendes bemerkt:
Gremäfi der Urfindung kann eine große Zahl von alpha, betaäthylenisch ungesättigten Dicarboxyverbindungen verwendet werden. Beispiele solcher Verbindungen sind z.B. Maleinsäure, Fumarsäure, Diester und Honoester der Maleinsäure v/ie die Dimethyl-, Dibutyl-, Mono methyl- und Mono-2-äthylhexyl-ester der Maleinsäure, Citraconsäure, dTeren
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Anhydrid, Itaconsäure, deren. Anhydrid, Äthylmaleinsäure, IJalelmid und Malearaicsäure. Bevorzugt wird jedoch gemäß der Erfindung maleinsäureanhydrid verwendet, weil dies Produkt billig ist, ohne Ilühe Addukte in nahezu quantitativer Ausbeute ergibt und die- sich aus der Umsetzung des Arihydrid-Addüktes mit einer basischen stickstoffverbindung ergebenden Produkte eine hohe Konzentration von Amidgruppen enthalten. Aub diesen Gründen ist Maleinsäureanhydrid allen anderen Dicarboxy-Verbindungen überlegen. Maleinsäure, die das Anhydrid unter den Bedingungen der LIaleat-TJmsetzung bildet, ist etwa doppelt so teuer wie lialeinsäureanhydrid. Fumarsäure ist zwar (berechnet auf Gewichte;basis) nur etwa gleich teuer wie i-Ialeinsäureanhydrid, benötigt jedoch wesentlich schärfere Umsetzungsbedingungen und bildet daa Addukt nur mit niedrigeren Ausbeuten. Freie Dicarbonsäuren, die nicht befähigt sind, ein Anhydrid unter den Bedingungen der LIaleinat-Umsetzung zu bilden, ergeben ebenso wie Ilalbeater und Diester Produkte mit einer niedrigeren Konzentration von Amidgruppen, wenn sie mit den geeigneten basischen :>tickstoffverbindungen umgesetzt werden, als dies bei Addukten der Fall ist, die die gleiche Konzentration von Carboxygruppen in der Anhydridform enthalten. Siester können für das Verfahren gemäß der Erfindung nur dann verwendet v/erden, wenn die Carboxygruppen des Diesteradduktes wenigstens teilweise während oder vor der Anlagerung der basischen Stickstoffverbindung verseift werden. Zitronensäure und Apfelsäure, die unter den Bedingungen der Maleinat-Umsetzung alpha, beta-äthylenisch ungesättigte Dicarboxy£- verbindungen bilden, können gleichfalls für die Zwecke der Erfindung eingesetzt werden.
Bezüglich der basischen Stickstoffverbindungen wird folgendes bemerkt;
Ammoniak wird als basische Stickstoffverbindung bevorzugt verwendet und zwar wegen des niedrigen Preises, der guten Zugänglichkeit, des hohen Dampfdruckes in V/asser und der Leichtigkeit, mit der es Amide und die so erhaltenen Amide
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Kethylolaraide bilden. Das Ammoniak kann als Gas oder als wäßriges Ammoniumhydroxyd verwendet werden; es kann ganz oder teilweise ersetzt werden durch primäre Amine wie Methylamin, Äthylaroin und Butylamin; primäre und sekundäre Polyamine; ζ.3. Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Propylendiamin und lifN'-l)imethyl-äthylendiarain. .iiese Amine enthalten wenigstens 2 aktive Y/asserstoff atome, die an das gleiche oder an verschiedene Stickstoffatome in demselben Molekül gebunden sein können.
Bezüglich der Formaldehyd-Koraponente wird folgendes bemerkt j
Als Formaldehydquelle wird vorzugsweise Formaldehyd, und zwar im allgemeinen in Form des Formalins, verwendet. Die polymeren Formen des Formaldehyde, wie i'rioxan und Paraforiaaldehyd, sind für das Verfahren gemäß der Erfindung im Vergleich zum Formaldehyd unterlegen, da die polymeren Formen höhere Temperaturen als der monomere Formaldehyd benötigen. Im übrigen ist die polymere Form aber äquivalent
u der monomeren Form, sofern sie vor der /]ufü;:-ung zu den Amidaddukten in die monomere Form überfuhrt wird. 'Venn ein Methanol enthaltendes, eine verzögerte Virkunp besitzendes Formalin verwendet wird, liegen einige der IU-Gruppen als tlethylgruppen vor. Reaktionsprodukte des Formaldehyds mit basischen i'tickstoffverbindungen der vorerwähnten Art sind im allgemeinen weniger gut geeignet, als wenn die betreffenden Produkte einzeln eingesetzt werden. Kondenaationsprodukte dieses Typs, z.B. Hexamethylentetramin, sind als Lieferant von Formaldehyd und Ammoniak in Abwesenheit von Wasser nicht geeignet. Selbst wenn Anmoniak zunächst verwendet wird, um das Amid vor der Zugabe von Hexamethylentetramin zu bilden, werden höhere Temperaturen für die Herstellung der ilethylolamide benötigt, als dies bei Verwendung von monomeren! Formaldehyd der Fall ist. )ie kethylolamid-Produkte, die mit Hilfe i.ondensationsprodukten des Formaldehyds hergestellt
sind für bestimmte Eigenschaften der .Endprodukte s-öhleeiiter brauchbar als die Lethylolamid-irodukte, die
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mit Hilfe von monomeren Formaldehyd hergestellt werden. Besonders gilt dies dann, wenn Endprodukte hergestellt v/erden sol leb, nie v/ass erunlösliche, gegen ".'apchmittel beständige Pilme orteten sollen. Pilme, die auf der Grundlage von Fethylolamiden hergestellt sind, die durch Umsetzung von I.aleinntölen mit Hexamethylentetramin hergestellt sind, kennen "asuer absorbieren bzw. durch destilliertes Vp.sser gequollen v/erden, wenn sie 2 bis 3 : tunden eingetaucht werden, während Filme aus in der bevorzugten ,eifie hergestellten- liethylolamiden in V/ass er weder quellen noch ..asser absorbieren, selbst wenn alle anderen iieaktionavorausaetzungen gleich sind.
-ils linsen für die Neutralisation der Lethylolamid-Addukte können beliebige basische stoffe verwendet werden, z.B. (ammoniak, primäre Monoamine, primäre Polyamine oder sekundäre Polyamine), sekundäre Amine wie Diethylamin, Morpholine tertiäre Amine wie friäthylamin. MethyI-diäthanolamin; quaternäre Amine wie Tetramethylammonium-Lydroxid; anorganische iioaen, wie Natriumhydroxid oder Knliunhydroxid. 'Jrbei ist zu beachten, daß die Auswahl der neutralisierenden h?se die Eigenschaften der ausgehärteten IJethylolni.'iid-Addukte beeinflussen kann. Wenn die aus den !,ethylolnrniden hergestellten Pilme beispielsweise mit einer flüchtigen Base neutralisiert sind, z.B. mit Ammoniakf besitzen die Filme eine bessere Beständigkeit gegen Wasser, verdünntes Alkali und organische Lösungsmittel, als Pilme, die Rus I-iethylolairiiden hergestellt sind, die mit einem nicht-flüchtigen anor gallischen Alkali, z.B. Ka tr ium- oder i.aliuiühydroxyd, neutralisiert wurden.
Zur I:öleinat-; tufe des ¥erfahrens gemäß der Erfindung wird oii-des bemerkt:
i/ipleinat-otufe v/ird ausgeführt, indem die langkettige, äthylenisch ungesättigte Verbindung der Fettreihe und die alpha, beta-äthylenisch ungesättigte jicarboxyverbindung bei einer Temperatur von etwa 150-30O0C miteinander umge- ^3etzt werden· 1/ie beiden Ausgangsprodukte können vermischt und dani. &uf die gcwiiiischte Ums et zunge tempera tür erhitzt werden, .-.nrlererrcits kann aber auch die langkettige 9 0 98Λ7/1 164
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Verbindung der Fettreihe vorgelegt, .mi' üie Omset::ungste iperatur erhitzt und die Di carboxy verbindung dann in ] ortionen eingetragen werden. Oie T.'urcL führung der Addition in kontinuierlicher Torn wird bevorzugt verwendet, weil die kontrolle des Verfahrens und dessen üeproduaierbarkeit leichter sind. Besonders rilt dies, wenn Haie insäur eanliydr id. verwendet wird, .oan diskontinuierlich gearbeitet und kaleinsäureanhydrid verwendet" wird, muß die Temperatur des Ansatzes sorgfältig kontrolliert werden, um zu atarkes :'chäumen und das Sublimieren dos-MaleIn— säureanhydrids au vermeiden, '"emi das Veri'aiir-in kontinuierlich durchgeführt wird, kann der Zusatz den ilaleinsäurennhydrids so geregelt worden, daii IceLn oiler nur wenig '{Uckfluß entsteht.
riigr,'.; 'Stufe dee. Verfahrens kann enbv/üdor in einem offenen füf-;ß u/iter atuosphärischem Druck odei1 In einem Autoclaven unter oruck durchgeführt werden, j.ialelnsäureanliydrid bildet auch bei Verwendung von offenen Gefäßen ein Addufet mit nahezu quantitativen Aua'oeufcen, £io daß das '.rbeiten in geschlossenen Reaktorenxallgör:iainen - *1& nicht nofcvvenditi ist. Beispielsweise -,/erden in. üurchachnitt ;)Y,4 de» Miileinsäureaniiydridij in dafi Addukt umgewandelt, we.m ι aleinsäureanhydrid mit Jojaöl in eixiera Verhältnis VOP 3:1 bei einer Temperatur von etv<a 230-250° J umgesetzt v/j.-i*. jiei einor "Perperatur von 1üO-2lO°U beträgt die durchschnittliche Ausbeute b8,6, . Andere üicarboxyvörbirtdun^en, die die Addukte "/eniger leicht bilden, können hiihere Ausbeuten ergeben, wenn man in geschlossenen Gefäßen arbeitet. .Beispielsweise ergibt Dibutyliaaleat das f.ev/unseilte Addukt mit Ausbeuten von etvva 30-40'', v/erni in
ixen Gefäß gearbeitet wird, während beträchtlich Ausbeuten erhalten werden, wenn unter ^riick gearbeitet wird.
Die umsetzung von Haleyl-Verbindungen, wie .Dibutylmaleat, mit nicht-konju^ierten, polyungesättigten Verbindungen
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kann auch dadurch verbessert iverden, dat ein katalysator eingesetzt ,vird, der langkettige, poly-ungesättigte iett-L-toffc zu isonerisieren, a.U. zv/el nicht-konjugierte— Joppelbindungen, wie aie in Linoleat&a vorLocuaen» in ein konjugiertes i)ien-l «ystem, umzuwandeln verr-iag. Iß i'^llen dieser '.rt bestellt die iialeinat-Usiäetzung natu>tül:eLlich in einer Addition des Diels-Alder—Typs. Jie kombinierte Verwendung von jruek und einem IsomeriaierungBkatalysator ist im allgemeinen der beste .eg, um die z-A'iijohen nicht-konjugierter,, lan^kettigen, üättigten Verbindungen, besondei's Llnol-, und Liitoleit-., "ure-'-ü tern, und weniger reaktionsräLigen Jicax*boxyverbindungen zu orlelchtern.
Lie Iaonerisisrung von zwei nieiit—konjugierten, ätliyleliisohen Jo ρ l el bindung en, s.:;, in Xinjlonte-:, fii^iet v/ühreiiii der " aleinat-;jtufe in gewisüam ΓπιΓηη£-; auch in Abwesenheit von Isomerisierungskatalysatoren skott. 'enr: beispielöv/eise üaleinsäureaniiydrid mit einen -ilycerici—^l umgeaetat wird, das reich an !,iiiolfiat-^.ii-iun^eii lot, a.ü.
ojaöl oder Leinöl, scheint uii^öfTiir 1/> der gebildeten Addukte sum ^iels-Alder-i'yp zu gehören· jie Lahl der Addukte, aie gemäß Uiels-A.lder gebildet v.erden, kaaa be— rechnet werden, indeio. die Zahl der üthylenieclien Doppelbindungen in dem langkettigen Ausgang.f-rodukt der Fettreihe und in den: erhaltenen Endprodukt bestimmt wird, .ie bereits erwähnt wurde (vgl. iteaktionsgleichuug ii), -.vird eine äthylenisehe Doppelbindung in der Pett-Verbindung aufgehoben, v/enr- ein r.iels—Aider—Addukt gebildet wird, v/ährand die Uildung der hauptaäeiilicheii AdduktforEi entsprechend der Reaktionsgleichung A ohne Verlust einer ungedätti^ten Jiindung verläuft·
jas Verhältnis' von alpha, beta-ätnyleniseh ι ^gesättigten Oioarboxyverbindxuigen zu den äthylenißch ungesättigten, langkettigen Fett-Verbindungen kann im iceaktioü&gefäß von etwa 0,1 bis 2 KoI oder mehr der iicarboxyverbindiing pro Äquivalent der ungesättigten Bindungen in der unge-
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sättigten, langkettigen Pett-Verbindung betrafen, je naiih. der aiii der IleaLt ions teilnehmer und den gewünschten i,ifjenschaften der .iridi-rodr.Vte. Beispielsweise können die bevorzugt verwendeten, natürlich vorkommenden Glyceridcle, wie Sojaöl oder Leinöl, mit 5 - 45 lew. Maleinsäureanhydrid umgesetzt werden und ergeben dann Addukte, die 0,5 ~ 4,5 Maleinsäurereste pro Molekül des Jlyceridels enthalten. (lier -Inteil des .Jalöinsäureanhydrids in gebildetem .'lj'-cerid- 1-Addukt belauft sich auf etwa 5 - 53 tiew· ' des Jrodukts.) Jie widenscliafton der erhaltenen .ndprodukte verändern sieh eirtspreci-end dem Grad der I.aleinat—Unsetsung·
Valeinat—Grlycerid-ole, diü raehr als 5 Gew. ^ LaIeinsäureanhydrid oder mehr als 0,5 IuoI Anhydrid pro LoI Glycerid-"Ί enthalten, bilden stabile .:uspensione;) in w?i Hr ig en ■\n.noriiuaih.-.rdroxyd, wälirend Llaleinat-Glycerid-v.le, dio über 14 -iew· ' ÜPleinsäureanhydrid oder über 1,5 LoI Anhydrid pro I.iol Glycerid-v 1 enthalten, in wäßrigem Amraoniumhyaroxyd löslich sind. I.etl.vlola:aide mit entsprechenden Graden der Laleiiiat-Urasetzung haben in wesentlichen die ftleichen Dispergierungseit-enschaftexi in wat.rr.en lyasen, wie die Anhydrid-Addukte, von denen cJie Meth3Tlolanide abgeleitet sind. Lnter sonst .leichen Voraussetzungen verändern sicn die Γ-ißenachaften von dünxien Jc;;iichten aus voll ausgehärteten Glycerid-vl-Lethylolaffiiden mit dem Grad der Laleiimt-i'mset^ung wie folgt:
"'acelle I siehe ;. 2D
Durchschnittliche
Gesamtzahl der potentiell
reaktionsfähigen Carboxylgruppen pro Molekül dee
Glyceridöls
Tabelle I
Reste der Male in- Gew.f» von Maleinsäure pro Molekül säureanhydrid in des Glyceridöls dem Vorprodukt
des Methylolamida
! O co
3,7
5
8,7
0,5 1,0
1.5
2,5
3,0 4,35
5 10
H 17
22
24,5 33 f' Eigenschaften der ausgehärteten Γ; chi ch t
Schwerflüssig, öl-ähnlich
Klebriges Material ohne Festigkeiten
weicher, öliger PiIm mit niedrige Pestigkeiten, jedoch beständig gegen V,-asser
weicher, öliger Film mit recht guten Pestigkeiten und guter Be- i ständigkeit gegen 7/asser
Y/asser-beständiger Film mit guten mechanischen Werten und beständig gegen Lösungsmittel
Zäher, biegsamer, gegen lösungsmittel beständiger PiIm
Harter, brüchiger PiIm
cn 00
ISJ
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Die Aushärtung von Methylolamiden, die die gleiche Gesamtzahl von Carboxylat-Salz-iJruppen und i.iethylolamid-Gruppen (potentiell reaktionsfähigen Carboxylgruppen) pro Molekül besitzen, führt im allgemeinen zu .^ndproduicten mit gleichen .eigenschaften, vorausgesetzt, dai3 die L'etnylo!amide in -•leicher ..'eise hergestellt und ausgehärtet werden, ^!erm beispielsweise ein hethylolaaid auf der basis eines Halbesters der Maleinsäure und eines Glyeerid-Jls derart hergestellt wird, daß das Glycerid-Gl 5 holD-veresterte Maleat-Ueste pro molekül des Öls enthält, so besitzt das ausgehärtete Irodukt im wesentlichen die gleichen eigenschaften, die durch die Aushärtung eines Leth.ylolar.ida erhalten werden, das von einem 1,5 unveresterte ; aleat-'ieste enthaltenden Giycerid-v'l abgeleitet ist. Die beiden Vergleichsprodukte enthalten jeweils 3 potentiell umsetzungfähige Carboxylgruppen.
Jie -^e thy lolami.de, die von ungesättigten, langkettigen Oar bonsäur e-lia tern mehrwertiger Alkohole abgeleitet sind und insgesamt 2-4» vorzugsweise 3-4» potentiell reaktionsfähige üarboxygruppen (Carboxylat-oalz- und Methylolamid-Grtippen) pro Molekül enthalten, sind u.a. geeignet für die Verwendung als nicht-gewebte l·inder.ittel für Abwischtücher ('..'ücher zum Auffangen von industriellem Staub und .cii&utz). 2)ie Hethylolamide, die auf der Basis von ungesättigten Fettsäureestern mehrwertiger Alkohole hergestellt eind und insgesamt 4-9» vorzugsweise etwa 5-7» potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen (üarboxylat-oa-lz- und l.iethylolamid-Gruppen) pro liolekül enthalten, können besonders als idittel zur Herstellung von gegen organische Lösungsmittel und Waschmittel beständigen Überzügen verwendet werden.
Js wurde festgestellt, daß die Zufügung von etwa 1 ,/asser, berechnet auf das Gewicht der langkettigen Fett-Verbindung und der Dicarboxyverbindung, zu j'rodukten führt, die heller gefärbt sind.
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Bezüglich der Amidbildung wird folgendes festgestellt:
Die im vorhergehenden. Teil beschriebenen Haleinat-Addukte können nach verschiedenen Verfahren in die Amide übergeführt wurden. Beispielsweise kann ein Anhydridgruppenenthaltendes Addukt, z.B. ein durch Umsetzung eines natürlichen Glycerid-Öls mit Maleinsäureanhydrid oder Maleinsäure erhaltenes Addukt, in die Amidforai übergeführt werden, indem
1. das Anhydrid-Addukt in einer Atmosphäre von Ammoniak gerührt wird, bis die exotherm verlaufende Umsetzung beendet ist;
2. das Anhydrid-Addukt mit konzentriertem Ammoniumhydroxyd (beispielsweise mit einer 28r'-igen wäßrigen Lösung) versetzt und das Gemisch gerührt wird, bis das Addukt diapergiert ist;
3. das Anhydrid-Addukt zu konzentriertem Ammonium-Hydroxyd hinzugegeben und das Gemisch gerührt wird, bis das Addukt dispergiert ist;
4. das Anhydrid-Addukt mit einer berechneten Menge Wasser gemischt und dann eine genügende Menge von gasförmigem Ammoniak in das Gemisch eingeblasen wird, bis das Anhydrid-Addukt dispergiert ist;
5. das Anhydrid-Addukt mit einer kalkulierten IJenge Wasser gemischt wird, der Anhydridring durch Erhitzen der wäßrigen Lösung geöffnet und dann gasförmiges Asimoniak oder ?/äßriges Aramonium-Hydroxyd zugesetzt wird, bis das Addukt dispergiert ist.
Es wurde festgestellt, daß die beste Ausbeute an Amid-Gruppen erhalten wird, wenn das Anhydrid-Addukt zu konzentriertem Ammoniumhydroxyd zugegeben wird, ,»enn beispielsweise das bereits früher erwähnte Anhydrid—Addukt (Glycerid-01 und Maleinsäureanhydrid) zu einer konzentrierten wäßrigen Lösung von Ammoniumhydroxyd, die zwei Moleküle Aiamonium— hydroxyd pro Anhydridgruppe des Addukte enthält, zugegeben wird, werden ungefähr 85 $ der Anhydridgruppen (42e5 5* der Carboxy gruppen) in Monoamid-Sruppen übergeführt. Der Hest
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des Ammoniumhydroxyde ist in der Form von Ammonium-Salzen vorhanden· Die Konzentration der Amid-Gruppen im erhaltenen Produkt kann bestimmt werden, indem die Konzentration des nicht-flüchtigen Stickstoffs festgestellt wird. Wenn andererseits das Ammoniumhydroxyd zum Addukt in gleichen Mengenverhältnissen zugegeben wird, werden ungefähr 60 $> der Anhydrid-Gruppen (30 < der potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen) in Monoamid-Gruppen übergeführt. IStwa 30 fo der Anhydrid-Gruppen (15 Γ'· der potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen)werden in Monoamid-Gruppen umgewandelt, wenn konzentriertes Ammoniumhydroxyd zum Anhydrid-Addukt in einem Verhältnis von 1 Mol Aramoniumhydroxyd ϊ 1 Anhydrid-Gruppe zugefügt wird.
Noch niedrigere Ausbeuten an Amiden werden erhalten, wenn der Anhydrid-Ring geöffnet wird, bevor das Ammoniumhydroxyd zugegeben wird. ¥ eiin beispielsweise der Anhydridring des vorerwähnten Addukt es zuerst durch Erhitzen mit Wasser geöffnet wird, ergibt die Zufügung von Aramoniumhydroxyd zu dem Addukt (im Verhältnis von 1 Mol Ammoniumhydroxyd : 1 Anhydrid-Ring) nur 15 ' Amid-enthaltende Gruppen (7,5 ^ der Carboxygruppen).
Addukte, die von Bialkylestern der Maleinsäure, z.B. Dibutylmaleat, abgeleitet sind, können in die Amidform übergeführt werden, Indem eine oder beide Alkylestergruppen verseift werden und dann das gasförmige Ammoniak oder das wäßrige Ammoniumhydroxyd zugegeben wird. Bevorzugt werden die Bialkyl-Kaleat-Addukte in die Aaid-Form durch Ammonolyse umgewandelt, iie Ammonolyee-Yerfahren sind zweckmäßig, wenn eine reproduzierbare, bestimmte Zahl von Amid-Gruppen in ein Addukt eingeführt werden soll. Verfahren dieser Art sind teurer als das vorzugsweise beschriebene Anhydrid-Verfahren.
Addukte, die von Halbestern der Maleinsäure abgeleitet sind, können in die Amide übergeführt werden, inden:
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1. die Addukte verseift v/erden und dann das Ammoniak zugegeben wird;
2. die Addukte der Ammonolyse unterworfen werden;
3. die Addukte mit Ammoniumhydroxyd gemischt werden.
Venn die struktur der Halbester erhalten bleibt, haben die rub diesen Addukten erhaltenen ausgehärteten Produkte ähnliche Eigenschaften wie die aus Addukten, die die gleiche Zahl potentiell reaktionsfähiger C?rboyygruppen enthalten.
Addukte, die von alpha, beta-äthylenisch ungesättigten Imiden, z.B. von Msleinsäureimid, oder von alpha, betaäthylenisch ungesättigten Amiden, z.B. dem Amid der Maleinsäure, abgeleitet sind, können in ',Yasser oder in wäßrigem Ammoniumhydroxyd suspendiert oder gelöst werden, um sie in · einen für die Umsetzung mit Formaldehyd geeignetem Zustand zu überführen, "enn dies gewünscht wird, können Addukte dieser Art in organischen Verdünnungs- oder Lösungsmitteln, wie Ethanol, Aceton oder Tetrachlorkohlenstoff, dispergiert wsi den.
,3 wurde bereits erwähnt, daß die Gesamtzahl der potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen (Carboxylat-Lalz-Gruppen und ethylolamid-fTruppen), die pro Molekül der Fett-Verbindung vorhanden ist, für die Eigenschaften der ausgehärteten -.ethylolamide i-r-i gebend ist. 1JnS .Verhältnis der Araid- ;;rupx,en zu den Oarboxylat-oalsi-Crruppen hat dabei einen geringeren Einfluß auf die Eigenschaften der ausgehärteten Ilethylolamicb als die Gesamtzahl der potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen. Ausgehärtete "ethylolamide, die von ilycerid-ri-Addukten abgeleitet sind, die im Durchschnitt pro Molekül 0,9 Amid- und 5,1 Garboxylat-öruppen enthalten, haben beispielsweise ganz ähnliche : igenechaften wie ausgehärtete liethylolamide, die von Glycerin-''1-Addukten abreleitet sind, die im Durchschnitt pro Molekül etwa 1,3 2,6 \aid- und entsprechend 4,2 - 3,4 Carboxylat-Gruppen (d.h. ό potentielle reaktionsfähige Carboxygru.t.j:en) ent-
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halten. Alle diese Produkte können durch Erhitzen unter Bildung von gegen Wasser beständigen Schichten gehärtet werden. Unter sonst gleichen Voraussetzungen haben die zuletzt erwähnten Produkte eine etwas bessere Beständigkeit gegen' Heinigungs- und Lösungsmittel und eine etwas höhere Festigkeit gegen Zugbeanspruchungen« Dementsprechend werden Produkte, die einen höheren Gehalt an Amid-Gruppen im Verhältnis zu den Carboxylat-i'alz-Gruppen besitzen, im allgemeinen bevorzugt. Jedoch bilden auch solche Produkte, die ein niedrigeres Verhältnis von Amid-Griti^en au Carboxylat-Gm pp en besitzen, l-ethylolami.de, die aufgezeichnete •'•d^ensehaften, z.B. als Lack-G-rundstoffe, besitzen.
Bezüglich der Bildung; der I'fethylolainide wird folgendes bemerkt :
Die .uiid-Addukte werden mit Formaldehyd oder einer unter den Bedingungen der Umsetzung Formaldehyd bildenden Verbindung umgesetzt. Zweckmäßig werden die Amid-Addukte in einer in /asser dispergierten Form eingenetzt. Als Pormaldehydquelle wird im allgemeinen I'ormalin oder iaraforiiialdehyd verwendet, wobei dieser zu Deginn des Verfahrens zur monomeren Porm depolymerisiert wird, -an icann das Amid-Addukt vorlegen und den Formaldehyd zugeben oder umgekehrt verfahren. Die Umsetzung kann in offenen oder geschlossenen Apparaturen Jurenge führt werden. Im allgemeinen v/erden Umsetzungstemperaturen von etwa 5 - 750O und offene Gefäße verwende t.
'ie bereits erwähnt wurde, geht eine wesentliche Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung dahin, χ»ie thylolamid-Addukte herzustellen,, die in Wasser d"ispergierbar sind und durch arme unter Bildung von gegen ,Yasser und Reinigungsmittel beständigen ,Endprodukten ausgehärtet werden können· Um ;,'.ndprodukte dieser Art zu erhalten, wird soviel Formaldehyd zu dem wäßrigen, das Amid-Addukt enthaltenden Gemisch zugegeben, daß pro Äquivalent derjenigen stickstoff enthaltenden Verbindungen, die ein Stickstoffatom direkt gebunden an Wasserstoff enthalten (d.h. pro N-H Gruppe),
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wenigstens etwa 0,7 Mol Formaldehyd vorhanden sind; dadurch werden die freien Ammonium-Ionent die primären Aminogruppen UBW. in Methylolarain-Gruppen übergeführt. Ausgezeichnete Resultate werden erhalten, wenn wenigstens etwa 0,8 IToI Formaldehyd pro KoI der basischen, "tickstoff enthaltenden Verbindungen, die für die Herstellung des Am id::, eingesetzt wurden und 2 "asserstoffatome in direkter Bindung an Stickstoff enthalten, zugegeben werden. Hierdurch werden praktisch alle Ammonium-Ionen, in Iteaktionsgemisch in nicht-flüchtige ütickstoff-Verbindungen übergeführt und das LlethylolaEiid-Addukt v/ird n.us dem wäßrigen iteaktionsgenisch in Form eines wasserunlöslichen Hydrats ausgefällt. Das Hydrat hat oft eine t ei.^ähnliche Konsistenz. •Jie Bildung dieses iiiederschlags zeigt an, daß eine genügende Menge Formaldehyd au dein Aiaid-Addukt zugegeben wurde.
'•'enn man weniger als 0,'> I.iol roiTüaldebyd pro ..öl der basischen, Jtickstoff enthaltenden, für die Herstellung dea Amids verwendeten und 2 V/asserstoffatome direkt an tickstoff gebunden enthalt end ei Verbindung vollendet, wird das I.ethylolaaid trotzdem ausgefällt, vveiui die betreffende basische, „Jtickstoff enthaltende Verbindung flüchtig ist und ein Teil der flüchtigen Verbindung "vor der /.ufü^ung des Formaldehyds verloren geht oder aus den waiiriöen ."ieakfcionageinisch aodestilliert wird.
Obwohl die Bildung des rliederschln^s des ^-öthylolamids ein ausgezeichnetes Mittel ist» um ftt3tzusteilen, ob das entstandene I'Lethylolamid die vorteilhaftesten ."ushärtungseigenschaften besitzt, wird die Herstellung der 1-rodukte im technischen Ilai3stab leichter, wenn das Lethylolamid v/ährend der Zufügung des Formaldehyds in Lösung gehalten //ird. Das Ausfällen des Lethylolaraids aus dem wäßrigen üeaktionsgemisch kann vermieden werden, ohne daß die Aushärtungseigenschaften verschlechtert v/erden, indem ein basisches, mit Formaldehyd nicht reagierenders Laterial zu de.n Addukt
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bad ORi
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vor der Zufügung dea Formaldehyde oder gleichzeitig damit zugesetzt wird, beispielsweise kann zum Reaktionßgemisch in diesem »>iniie ein flüchtiges tertiäres Amirii z.B, Trimetliylaiain oder Triäthylamin, oder ein Carbonat, z.B. Natriumcarbonat, oder Tetramethylammoniumhydroxyd usw. zugesetzt werden. Dies basische l'.nterial pufferiert die Liethylolamidlösung, so daß die Keigung dec iiethylolamids KUiE Ausfällen verringert wird. Wenn ein Alkali z.B. Natriumcarbonat verwendet wird, ist es zweckmäßig, im weiteren Verlauf des Verfahrens eine äquivalente Menge einer sauren Jubstanz, z.B. Ammoniumchlorid oder ' alzsäure, euzusctzen. eiin es gewünscht v/ii'd, kann als j. uff er auch eine basische Verbindung verwendet werden, die mit Pormaldehyd reaktionsfähige Gruppen enthalt, a.i>. Anr-oniak, In diesem "Pall Ku-? aber sehr sorgfältig darauf geachtet worden, daß genügend Formaldebvd sugepeben wiri, um die gewünschten eigenschaften der ausgehärteten Produkte 3icherEU3tellen, ohne daß das ' ethylolamid ausgefällt v/ird.
V.'enn '.veiiiger als 0,7 Hol Formaldehyd pro ^ qiiivalent der 'tickßtoff enti alt.enden, eine ΙΙ-ϊΙ■ (Jriippe tragenden Verbindung zum wäßrigen Reaktionegemiöch KUgesetzt wird, besitzen die ausgehärteten Methylolar;ide eine scLlechiere ijestfen-* digkeit gegen '"i'uoer unü Heinirungsnittel. Tatsächlich ist die Beständigkeit gegen '-«is^er und .Reinigungsmittel in solchen Fällen oft nur gerinefügig besser als die von vergleichbaren Amid-Addukten, die nicht rnit i-orualdehyd umgesetzt sind. Im allgemeinen sind . ethylolamide, die nicht mit einer genü..enden .''enge von Pomaldeiiyd behandelt wurden, an beaten für u .-lohe Verwendung ρ sv< ecke geeignet, bei denen die Tiigenschaften der ausgehärteten j'rodukte der Llethylolawide relativ v.-»»ni£. bedeutungsvoll sind, wie dies z.r. bei "chlichten auf tarkegrundlage der /all ist.
I'ach der. Fneetzunf r.it ^orisaldehyä wird &n erhaltene ilethylolamid-Addukt neutralisiert oder hnsiach gemacht, inde;:; eine entsprechende Menge eines geeigneten basischen Materials, vornugsv,-eisp von imnoniunihydroxyd oder einem flüchtigen
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Amin, zugesetzt wird. Das gegebenenfalls ausgefällte Methylolaraid wird dadurch wieder in die dispergierte Form gebracht.
licht-flüchtige Amine werden weniger gern angewendet, da die ausgehärteten Produkte dann eine schlechtere Beständigkeit gegen .asser und lieinigungsmittel besitzen. Diamine, wie Athylendiamin können zweckmäßig mit Ammoniak verwendet werden, um dem Trodukt einen etwas weicheren, besser biegsamen Charakter zu geben.
Bezüglich des Aushärtens der kethylolamide wird folgendes bemerkt:
'.)ie verschiedenen Methylolamide gemäß der Erfindung fallen grob gerechnet in 2 Klassen, nämlich
1) solche I^ethylolaiaide, die verhältnismäßig schlechte Aushärtungseigenschaften besitzen, und zwar aufgrund von Faktoren wie einem niedrigen Gehalt an potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen, einer Umsetzung nit einer ungenügenden Menge von formaldehyd oder der Anwendung eines nicht-flüchtigen Alkalis zur Neutralisation oder zum v'iederauf lösen der ausgefallenen Llethylolamide; und
2) solche üethylolanide, die gute Aushärtungseigenschaften besitzen.
Obwohl beide G-ruppen von Verbindungen nützliche Eigenschaften besitzen, wird die zweite Gruppe von Verbindungen gemäß der iirfinäung bevorzugt hergestellt. x)ie bevorzugten, durch Hitze aushärtbaren Llethylolaraide sind die Addukte aus li.F.leinsäureanhydrid oder LIaleinsäure und den äthylenisch ungesättigten Carbonsäureestern mehrwertiger Alkohole (vorzugsweise den natürlich vorkommenden (ilycerid-ülen wie Leinöl oder Sojaöl), die etwa 2-9 potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen pro Molekül enthalten. Die ületnylolanide, die auf der Grundlage von Estern langkettiger Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen hergestellt sind und veresterte, äthylenisch ungesättigte I"ett3äureketten von 10 - 24 C-Atomen besitzen, sind in wäßrigen ammoniaka-
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lischen Lösungen löslich, wenn diese Addukte im Durchschnitt wenigstens etwa eine potentiell reaktionsfähige Gruppe pro veresterte Fettsäurekette mit 10-24 C-Atomen besitzen.
»ie bereits bemerkt wurde, besitzen vollständig ausgehärtete Addukte, die etwa 2-4 (vorzugsweise 3-4) potentiell reaktionsfähige Carboxylgruppen enthalten, eine ölige oder klebrige Oberfläche} diese Produkte können als nicht-gewebte minder für Sucher zum Abwischen bzw. Auffangen von industriellem Schmutz oder Jtaub verwendet werden. Nicht—gewebte, "Staub aufnehmende Tücher, die mit Methylolamiden, die weniger als 3 potentielle reaktionsfähige Carboxygruppen enthalten, hergestellt sind, sind in Bezug auf ihre Haltbarkeit und ihre Aufnahmefähigkeit für Schmutz und Staub wesentlich schlechter als vergleichbare Tücher, die von Hethriolamiden abgeleitet sind, die J> oder mehr potentiell reaktionsfähige Carboxylgruppen enthalten. Die besten Resuitace werden erhalten, wenn die Tücher dieser Art auf der 'rundla^e von Le thyl öl amiden hergestellt v/erden, die !5,5 - 4 potentiell reaktionsfähige Carboxylgruppen pro Molekül enthalten»
Voll ausgehärtete Methylolamide mit 5-7 potentiell reaktionsfähigen Carboxylgruppen pro Molekül besitzen die beste combination von '.Widerstandsfähigkeit, ^e^en Zu0-benn.8£.ruchung, Flexibilität, Beständigkeit je^en \ asser, Ieini£unc3rr-i-ttel Uiiß organische Löaungtiinit üel sowie Freiheit von klebrigem oder Öligem Charakter, üiese Addukte können z.B. verwendet werden für: aicht-gewebte Binder; die iückseite von Teppichen; die j olsterung von Automobilen und ähnliche Zwecke; Srägerstoffefür Farben oder Farben-Vorprodukte; Klebstoffe für Kordreifen auf der Grundlage von rolyamiden oder Polyestern; als öeS"e*i .asser beständig machende überzüge für Markisen, Zeltbahnen usw.; als gegen .asser beständig machende Zusätze zu ytärkepräparaten und iiatieee auf der Grundlage von l'oymeren (z.B. Polyvinylacetat); als Trägerstoffe für Tinten; als Schmiermittel
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für sich drehenden Stahl sowie als Mittel, die beim Härten gegen Korrosion beständige Überzüge bilden.
Auegehärtete Methylolaraide, die im .Durchschnitt etwa 9 potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen pro Molekül enthalten sind für manche Verwendungszwecke zu sjaröde; die Biegsamkeit kann aber verbessert werden, indem man ungesättigte Fettsäuren, wie ölsäure oder Tallölsäure, zu dem Methylolamid hinzufügt, was vor oder nach der Iialeinat-Stufe erfolgen kann.
Die verschiedenen härtbaren Liethylolamide können in weniger als 10 Hinuten bei 1500C, 20 Minuten bei HO0C und 40 Hin. bei 1200C vollständig ausgehärtet werden. Im allgemeinen benötigen diese Stoffe Temperaturen über 90 C, um vollständig auszuhärten; wenn man sich aber mit einer nicht ganz vollständigen Aushärtung begnügt, kann diea gegebenenfalls auch bei Zimmertemperatur erreicht v/erden, ueisi-islsweise trocknen Filme, die von wäßrigen ammoniakaliachen Losungen von Methylolamiden mit etwa 4,5 - 9 potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen pro Liolekül gegossen werden, an der Luft bei Zimmertemperatur in etwa 15-60 Min. au einer klebfreien Oberfläche. Diese Pilne haben allerdings nur wenig Beständigkeit gegen Wasser und Alkali und können leicht abgezogen werden, wenn sie bei Zimmertemperatur für eine "Voehe oder langer stehengelassen werden. Jedoch können Filme dieser Art, die auf Kethylolamiderx mit einer hohen Zahl von Methylolamidgruppen basieren, eine relativ gute ¥/asserbeständigkeit erhalten, wenn man sie 2 kochen oder länger stehen läßt.
Verschiedene Katalysatoren wie 3eite 35 A können zu den tlethylolaraiden zugesetzt werden, um eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften zu verbessern:
1) Farbe des ausgehärteten Produktes;
2) Zeitdauer der Aushärtung; und/oder
3) Härte des ausgehärteten Produkts.
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Jie Zufügung von reaktionsfähigen Pigmenten, wie Zlnkchromat, zu den Methylolamid-Addukten ergibt Farben, die an der luft bei Zimmertemperatur zu einem gegen Wasser und Reinigungsmittel beständigenden Überzug trocknen, "olche Farben werden rasch in einen Überzug verwandelt, wenn man die frisch angestrichenen Unterlagen (z.B. Bretter) in kochendeß Wasser eintaucht, ßs warde erwähnt, daß verschiedene Methylolamide gemäß der Erfindung, die verhältnismäßig schlechte Härtungseigenschaften besitzen, ale Zusätze zu .'icJilichten gut brauchbar sind» Hierzu ist festzustellen,, dafd diejenigen vorzugsweise hergestellten Methylolamide, die ausgezeichnete Härtungseigenschaften be3itzen, für Zvecke der erwähnten. Art, z.B. für dae Schlichten von hydrophoben Fasern wie rolyester- (z.h. rolyäthylenterephthalat), L^lon-, Polypropylen- und ^las-Fasern be- ■ sondere >*ut geeignet sind.
'•'in cutes dchlichtemittel für Ketten und Grame bildet einen gut zusammenhaltenden chutzübcrzug auf der Faser un4 verhindert dadurch, daß die Fasern während der '(eboperation brecnen. Schmiermittel verschiedener Art werden zu solchen .chlichten zugesetzt, un die Reibung während der .-eboperation zu vermindern und die 'löslichkeit dee rrechens der Fasern herabzusetzen, stärke und deren Fraktionen (Amylose und Amylopektin) sind ausgezeichnete Schlichten für die verschiedenen natürlichen Fasern und zwar u.a. we.en ihrer guten Adhäsion an die natürlichen fasern; jedoch wird die Verwendung dieser Jtoffe für das .chlichten von synthetischen, hydrophoben Fasern dadurch begrenzt, daß sie an diese Pasern nur eine geringe ''-.dhrision besitzen. !.ylon-Fasern »verden beispielsweise im allgemeinen mit den wesentlich teureren Acrylsaurelolymeren geschlichtet. Die bevorzugt herzustellenden Lethylolamide gemäß der Erfindung; besitzen eine ausgezeichnete 4dl >'sion zu hydrophoben Fasern. 3s wurde festgestellt, dai Jchlichten auf der Grundlage von Stärke, die diese bevorzugten I.'ethylo!amide enthalten, sehr fest
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an hydrophoben Fasern haften. Da die Schlichtemittel im allgemeinen nach der Weboperation in alkalischen Entschlichtungsbädern entfernt werden, werden die Kethylolamide vorzugsweise beim Aufbringen der iSchlichtemittel unvollständig ausgehärtet, f.enn die Schlichte vollständig ausgehärtet wird, können die Methylolamide nicht in den üblichen alkalischen Entschlichtungsbädern entfernt werden; in diesen Fällen können die Schlichtemittel von z.U. Glasfasern abgebrannt werden.
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.Beispiel 1
884 g gebleichtes Sojaöl (1 Mol) wurden in einer Dreihale-Plasohe, die mit eineji Führer, Rückflußkühler und einer Jiinfiihrurj^.3öffnung verseaen ist, auf 230 C erwärmt. 294 g (3 Mol) flüssiges ""aleinsäureanhydrid wurden durch die Einführungsöffnung in 1 1/2 Stunden zugegeben. Das Seaktionsgemisch wurde dann auf 250 C erwärmt und auf dieser Temperatur 15 Minuten lang gehalten. Las MaleinatÖl wurde auf 5O0C gekühlt. Dann wurden 294»5 g wasser und 202,1 g wäßriges Ammoniumhydroxyd (3»1 Mol Ammoniak) zugegeben, wobei das Reaktionsgemisch, auf etwa 25-5O0O gehalten wurde. Las Reaktionsgemiseh wurde gerührt, bi3 es eine klare Lösung darstellte. Ss wurde festgestellt, daß 15 Ά der potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen (30 > der Ausgangs-Anhydrid-Gruppen) in die Amid-IOrm übergeführt worden waren. Die Jreststellung erfolgte, indem Ammoniak von einem schwach basischen auster der klaren lösung abdes tilliert wurde. 515 g Formalin (6,3 :vol !formaldehyd) wurden rasch zu dem Amidaddukt zugegeben; der pL'-./ert des wäßrigen üeirisches fiel auf 5 bis 5,5 und das Wethylolamid fiel fels wasserunlösliches Hydrat aus. Das ausgefallene Hydrat -ii-yrde wieder in Lösung gebracht, indem langsam 223 g wäßri£€H ATimoniumhydroxyd (3»3 JKoI Ammoniak) zure.^eben wurden; hierbei 'Atircie die exothermische Reaktion unter etwa 50 C gehalter. Dann wurden 21,2 g Ethylendiamin (C,35 öl) und 52,0 g wäßrj£,e.s Ammcniumhydroxyd (0,77 -.:ol Vmmoniak) zugegeben, um den x>ri-/.ert der wäßrigen Lösung des Iviethylolamids auf 7»5-8,5 einzustellen.
.ie 60 Oevv.;i üesamtfeststoffe enthaltende wäßrige Lösung des Methjlolarrdds dieses Beispiels wurde mit einem Bird-Auftrageapparat auf v>lasplatten aufgetragen und bei 1500O 8 Minuten lang gehärtet. Die Ergebnisse sinö aus der Tabelle II ersichtlich..
Tabelle II
/eraucn iilmdicke in mils.
1,5 mil 2 mil opannungaatärke 850 psi 875 psi
..j.nnnungsjnodulus 12 -300 psi 40700 psi
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Fortsetzung von Tabelle II
ψ Dehnung 34 " 39
Gewichteverlust naoh
300 Umdrehungen auf dem 35 mg 35 mg laber Abrasor
Sward Härte 14 14
Beispiel 2
884 g gebleichtes üojab'l (1 Mol) wurden in einer Dreihals-JPlasche der im Beispiel 1 erwähnten Art auf 230 G erhitzt. 294 g (3 Mol) flüssiges Maleinsäureanhydrid wurden durch die Einführung8öffnung in 11/2 stunden zugegeben. Das r.eaktionsgeiuisch wurde auf 250°^ erwärmt und dort 15 iiinuten lang gehalten, !»as iualeinatol wurde auf 50 0 gekühlt; dann wuraen 700 g wäßriges Ammoniumhydroxyd (6 t-ol Ar.i::ioniak) zugegeben, wobei das Reaktionsgemisch auf etwa 25-50 C gehalten wurde; dadurch wurde daß Ealeinatöl in Lösung gebracht. Ks wurde festgestellt, daß 42,5 /» der potentiell reaktionsfähigen Carboxylgruppen (85 V-- öer i.uD£-;ai:^s-Anl·;,c"rid-Gruppen) in die Amidform übergefülirt worden waren, lie Feststellung erfolgte durch Abdestillieren von i.mn:oniak von einem schwach basischen Muster der lösung. 515 t Formalin (6,3 Mol Formaldehyd) wurden r^scl su der Ί'ό^υη^ zugegeben j der pH-V.ert dee wäßrigen Syste.ts fiel auf etwa 5 bis 5»5 und das Methylolamid wurde als wasserunlösliches Hydrat ausgefällt. Dies wurde wieder in lösung gebracht, indem langsam 143 g wäßriges Ammoniumhydroxyd (2,1 lol Ammoniak) zugegeben wurden, wobei die exotherm!cche reaktion auf etwa 500G gehalten wurde. Die Lösung hatte einen pH-Wert von 7. Dann wurden 21,2 g Ätnylendiamin (0,3^ ^ol) und 52,0 g wäßriges .ammoniumhydroxyü (C,77 -öl ts.: oniak) zugegeben, um den pH-V»ert der wäßrigen J ösung des . letnylolamids auf etwa 7,5-8,5 einzustellen.
Die 60 (Jew. ψ Gesamtfeststoffe enthaltende wäßrige juösung des jifiethylolamids des vorliegenden Beispiels wurde auf Glasplatten mit einem Bird-Auftrageapparat aufgetragen und bei .15O0O 8 Minuten lang gehärtet. .Die ^r^ebnisse sind aus der
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Tabelle III ersichtlich.
Tabelle III
v*rmioh Filmdicke in mils.
versucn t,5 mil 2 mil
Spannungsstärke 1300 psi HOO psi
opannungsmodulus 40000 psi 44000 psi
afi Dehnung 18 14
Gewichtsverlust nach
3500 Umdrehungen auf dem 19 mg 19 mg
Taber Abrasor
Sward Härte 16 16
Die 60 Gew. i* tfesamtfeststoffe enthaltende wäßrige lösung des Methylolamide des vorliegenden Beispiels wurde als ein 1,5 mil dicker PiIm auf einer Reihe von Glasplatten aufgetragen und in der aus der Tabelle IV ersichtlichen Weise gehärtet. Jeder dieser Mime wurde einer Reihe von Versuchen unterworfen. Me Ergebnisse sind aus der Tabelle IV ersichtlich.
Ler Ausdruck "Spannungastärke" soll in der Tabelle III und auch in den anderen Le!spielen gleichbedeutend mit Beständigkeit gegen Zugbeanspruchung sein.
Tabelle IV siehe Seite 36
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Tabelle IT
0, ■τ ■ film-H&rtung « ac ( 4 Min.
Zeit
120° C
Ergebnis
8 Min.
Zeit
12O0C
Ergebnis
15 Min.
Zeit
1200G
Ergebnis
4 Min. 1
Zeit E
5O0O
!rgebn.
8 Min. 1500C
Zeit Ergeb.
R 15 Min 15
Zeit Erg
5 5 a= . 18 Min. T 50 Min. T + 4 Std . R 105 Min. T + 4 Std. R + 4 Std.
■ ^ 5 * 1 18 " T 50 Min. T + 4 Std . R 105 Min. T + 4 Std. E + 4 Std.
äi*r©k de» ffila
cy^T*fs-,ifc*«i-#1 A·T*τ*'
3 " T + 4 Std E + 4 Std . E + 4 Std. E + 4 Std. S + 4 Std.
§ 2 J 18 lr + 4 Std . G + 4 Std . I + 4 Std. G + 4 Std. Ii + 4 Std.
JD
Q
2 ; fee ine Einwirktu 15 " T + 4 Std . C + 4 Std . JM + 4 Std. . G + 4 Std. S + 4 Std.
ϊ 20 « T + 4 Std . C + 4 Std : ι
+ 4 Stü.
, G + 4 Std. T + 4 Std.
I 18 " T 30 Min. T 50 Min. ΐ 38 Min. T + 3 Std. E + 4 Std.
1 4 Std. E 4 Std. E 30 Ein. 4 Std. 4 Std.
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Tabelle IV zeigt, daß die Methylolamide gemäß der Erfindung unter verschiedenen Bedingungen gehärtet werden können nnd dabei Überzüge ergeben, die go^oii ."/aaser, lieirii- ;-;un,'Vi:iittel und organische lösungsmittel beständig sein können. Tabelle IV zeigt weiterhin, daß der Jrad der üeständigkeit von der Temperatur und der Dauer der Härtung abhängt.
Beispiel 3
Dies Leispiel beschreibt die Herstellung eines LIaleinatöls, das für die Verwendung als nicht-gewebter Binder für industrielle Jtaubfangtücher geeignet ist. Das kethylolamid wurde nach der Methode des Beispiels 1 hergestellt, indem nacheinander eingesetzt wurden:
884 fe gebleichtes Sojaöl (1 Mol); 150 g inaleinsäureanhydrid Γΐ,55 -«ιοί)} 258,5 g wasser} 177»8 g wäßriges Ammoniumhydroxyd (if,6 Mol Ammoniak); 452,9 g Jrormalin (5,6 iviol formaldehyd), 204 g wäi3riges Ammoniumhydroxyd (3 i«ol Ammoniak), 13,6 & t-s-thylendiamin (0,3 iviol) und 4i>»5 g wäiSriges Ammoniumhy droxyd (0,7 ^ol Ammoniak).
Die 60 Gew. )* G-esamtfeststoffe enthaltende wäßrige lösung des lÄethylolamida, das im Durchschnitt etwa drei potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen pro G-lyceridmolekül enthielt, wurde auf eine Glasplatte mit einem Bird-Auftrageapparat aufgetragen und bei 1500C 8 Minuten lang gehärtet. Der i'ilm war weich, ölig, beständig gegen Wasser und hatte eine geringe öpannungsstärke.
Beispiel 4
Beivopiel 3 wurde wiederholt, dabei jedoch die Konzentration des Maleinsäureanhydrids auf 1,85 Hol erhöht. Das so erhaltene Produkt enthielt im Durchschnitt etwa 3»7 potentiell reaktionsfähige Oarboxygruppen pro 'Molekül und war für die Verwendung als nicht-gewebter Binder für industrielle Staubfangtticher besser geeignet, da die ausgehärteten Produkte eine entschieden höhere öpannungsstärke besaßen.
.Beispiel 5
sei spiel 3 wurde wiederholt, jedoch wurde die Konzentration
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des Maleinsäureanhydride auf 1,1 Mol vermindert. Das so erhaltene Produkt enthielt im Durchschnitt etwa 2,2 potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen pro Molekül; es war dem Produkt des Beispiels 3 in der Verwendung als ein Binder für nicht-gewebte industrielle Abwischtücher unterlegen, da das iViethylolamid in wasser dispergierbar, aber nicht in «vasser löslich war und das ausgehärtete Produkt praktisch keine Spannungsstärke besaß.
Beispiel 6
Ein iialeinatöl wurde gemäß der Methode des .Beispiels 1 hergestellt, ausgehend von 2500 g gebleichtem oojaöl (2,83 Mol) und 1232 g Maleinsäureanhydrid (12,54 Hol). 300 g dieses Maleinatöles (0,23 ^ol 01) mit einem durchschnittlichen ΰ-ehalt von etwa 8,8 potentiell reaktionsfähigen Oarboxygruppen pro ι,-iolekül (4t4 Änhy drid-ii.es te pro kolekül) wurden mit 200 g Wasser gemischt und dann nit ^mcioniakgas behandelt, bis das iäaleinatöl gelöst war und das r.eaktionsgemisch einen pH-iYert von 7 hatte. Lie temperatur des iceaktionsgemisch.es erreichte einen iJpit^enwert von 77 0. lie iieaktionsmasse wurde auf 5O0O gekühlt, dann wurden 100 g' Formalin (1,27 ώοΐ JTormaldehyd) zugegeben, wonach das i..ethylolamid als ein riydrat ausfiel, ^s vmrde v/ieder in lösung gebracht, indem das ixeaktionsgeiulseh nit ^n:;r.oniakgafc behandelt wurde, bis die wäßrige Lösung einen ρίι-..ert von 7|5 hatte. Mn 1,5 mil-Pilm aus diesen ...aterial wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Der Film war sehr hart, beständig gegen wasser und ..aschmittel, aber etwas spröde.
Beispiel 7
800 g des Maleinatsojaöls, das nach de;,· Verfahren des Leispiels 6 erhalten wurde und im Lurchschnitt 4}4 jmhydrid-Reste pro Molekül besitzt, sowie 800 g des iualeinatsojaöls, das nach der methode des Beispiels 3 erhalten wurde und im -Durchschnitt 1 ,5 Anhydrid-Iieste pro j.iolekül besitzt, wurden mit 1400 g Wasser gemischt und mit ammoniak behandelt, bis das Maleinatöl gelöst war. 450 g Formalin (5,55
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Formaldehyd) wurden zugegeben, wonach das Methylolamid als ein wolkiges Material ausfiel. Es wurde wieder in Lösung gebracht, indem das Reaktionsgemisch mit ^mmoniakgas behandelt wurde, bis die wäßrige Lösung einen pH-Wert von 7»5 hatte. Ein gehärteter Film wurde aus diesem Material in der im Beispiel 1 angegebenen Weise hergestellt. Der gehärtete Film hatte weder die Sprödigkeit des Produktes des Beispiels 6,noch den öligen Charakter des Produktes dee Beispiels 3. Seine Eigenschaften waren vielmehr ähnlich denen des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Filmes.
Beispiel 8
884 g Leinöl (1 KoI) wurden mit 294 g Maleinsäureanhydrid (3 Mol) in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise umgesetzt. Das fcethylolamid wurde Jgemäß dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt, indem nacheinander umgesetzt wurden: 125 g Maleinat-Leinöl (0,106 Mol) mit einem durchschnittlichen behalt von 6 potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen pro Molekül (3 Anhydrid-fieste), 27 g Wasser, 22,5 oom. wäßriges Ammoniumhydroxyd (0,32 Mol Ammoniak), 47,0 ecm Formalin (0,64 Mol Formaldehyd), 22,5 com wäßriges Ammoniumhydroxyd (0,32 Mol Ammoniak), 1,7 g ethylendiamin (0,03 Mol) und 10,5 ecm wäßriges Ammoniumhydroxyd (0,15 Mol Ammoniak. Eine wäßrige Lösung des Methylolamids wurde auf einer Glasplatte ale ein 2 mil-Film aufgetragen und bei 15O0O 8 Minuten lang gehärtet. Der Film besaßt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wasser und Waschmittel, gute Biegsamkeit, Spannungeetärke und Härte·
Beispiel 9
Beispiel 1 wurde wiederholt, ^edoch wurde das Kaleinat-SO^aöl zu 496»6 g eines wäßrigen Ammoniumhydroxyds (3,1 Mol Ammoniak) hinzugegeben, während im Beispiel 1 294,5 g Wasser und 202,1 g wäßriges Ammoniumhydroxyd (3»1 Mol Ammoniak) zu dem Maleinateojaöl hinzugegeben wurden* Ee wurde festgestellt, daß ungefähr 22,5 $> der potentiell reaktionsfähigen Carboxy gruppen (45 i> der Ausg«ags-Aiinydri4«' -rruppen) in die AiBidform .übergeführt wurden* i)ie ausge-
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härteten Methylolamide auf der Basis des vorliegenden Beispiels besaßen ähnliche Eigenschaften wie die ausgehärteten Methylolanide auf der Basis des Beispiels 1.
.Beispiel 10
Beispiel -j wurde wiederholt; jedoch bestand das Auagangs-
Glyceridöl aus 174 g Leinöl und 710 g oojaöl.
Beispiel 11
Dies Beispiel zeigt, daß die Methylolamide gemäß der Erfindung geeignete Trägerstoffe für Farben sind. Die gemäß den Beispielen 1, 2, 4 und 5 erhältlichen Tiethylolamide wurden in der folgenden Ixezeptur unterricht:
notes üisenoxyd R-8098 (O.K. «Williams Co.) 150 pounds jsaryt W-H30 VYf (CI-.. Williams Oo.) 150 " Urip-400 (winerale + Figments-Phillips 150 "
Corp.)
methylolamid (60 £ lesamtfeststoffe) 375 " .Vas s er . 295 "
Las Irudukt "Uol-40011 iat ein ...agnesiuia-oilikat-FüllBtoff.
Die Farben wurden hergestellt, indem alle Pigmente mit dem Methylolamid gemischt wurden und das tiemisch dann auf eine 3-vVa3zen-i/iühle gegeben wurde. Nach einem Durchgang durch die Aalzenmühle hatten die Dispersionen eine North-Feinheit des Mahlungsgrades von 7. Die Pigmentpasten blieben 24 Std. stehen. Dann wurden sie mit Wasser verdünnt, so daß ihre Sprüh-Viekosität 18-24 Sekunden, gemessen in einem Nr. 4 Jiord-Becher, betrug. Die i'arben wurden auf kalt-gerolltem •Stahl und -bonderit 100 (mit Zinkphoephat überzogene) Stahlbleche aufgesprüht, 30 jJin. getrocknet, 20 Min. bei 35O0F eingebrannt und dann au einer Dicke des trockenen JTilmee von 0,8-1,2 mils, abgeschliffen. Die Bleche wurden dann mit iord Motor Company M30J Schwarz-Lack überzogen und 30 Min. lang getrocknet. Dann wurden Bie in doppelten Exemplaren 500 ütd. lang der Einwirkung von 9O0F warmem, destilliertem Wasser ausgesetzt und auf die Beständigkeit gegen Druck (impact) untersucht. Die Ergebnisse sind aus der £abelle Y ersichtlich. l
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Tabelle V
O CO CD
jxietiiylol- 500 otunden - Kelt gerollt Honderit 90 i: tnasser—i^est + obere Direkter Aufprall >45" lbs.
aniid des
ieispiels
ur Unteraiistricn Versager nach
288 ate!.
geringe Ver
färbung
ünteranstrieli
ochieht
Eonderit Unteranstrich +
obere Schicht
>45" lbs.
geringe Verfärbung ausgezeichnet kaD.t gerollt aan er >45" lbs.
I Versager nach
288 otcl.
geringe Ver-
färDung -
feine Bläschen
Verlust des
Olanzes
feine Blas- \ 45n lbs*
chen, Ver
lust des Glan
zes
> 45" lbs.
II Versager nach
300 3td.
β ehr (.nit Jiadellöcher sehr gut
IX ausgezeichnet ausgezeichnet feine isläsehen feine Bläs
chen
X feine Bläschen sehr gut
iord aiOtor
Co. Irimer
^adellöclier liaüellöcher
cn ι
ro ι
H68722
Die Zahlen der Tabelle V zeigen an, daß die J-Iethylolamide gemäß der Erfindung al.le für die Verwendung als '.Drägerstoffe in Parten geeignet sind, wobei das i.iethylolamid des ßelüpiels 2 die besten Eigenschaften besitzt, danach die Hethylolamide der .Beispiele 10, 9 und 1 folgen. Bleche, die mit i'arben auf der Grundlage der Hethylolamide der Beispiele 2 und 10 beschichtet waren und die den scharfen Ford Ivlotor Company-^OO Std. -gO^-Wassertest durchlaufen hatten, wurden anschließend dem 250 otd.—Jalz-nebel-Test unterworfen. Die so erhaltenen Bleche hatten eine höhere Beständigkeit gegeri^ .aufprall als dem gleichen Versuch unterworfene Bleche, die auf dem Pord-Motor-GoTiv-any-Grundanstrich beruhten.
Beispiel 12
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden die 804 g Sojaöl durch ein Gemisch von 6β3 g öojaöl und 210 g i:all-ul- !■'ettsäuren ersetzt. Gehärtete iilme, die auf den so erhaltenen iviethylolamiden basierten, hatten eine bessere Flexibilität als die entsprechenden iilme auf der Grundlage der Methylolamide des Beispiels 1.
Beispiel 13
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden die 8.°4 g oojaöl durch 840 g Tall-01-i'ettsäure (3 . öl) orset-t. Ausgehärtete; i-""ilme auf der Grundlage der ^ethylolo-nitle des vorliegenden Beispiels waren ähnlich den ülmen, die mit den Ai-ethylolamiden der Beispiele 3 und 4 erhalten v/urden. Die i'ilme waren weich, biegsam und hatten eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Zugbeanspruchung.
Beispiel H
!Dies Beispiel beschreibt die f-Ierstellunf: eines ϊ ethylolamids, bei dem ethanolamin anstelle von .onohiak verwendet wird. 100 g Maleinat-Sojaöl (0,085 :viol) mit durchschnittlich 6 potentiell reaktionsfälligen üarboxygruppen pro Molekül (3 Anhydrid-Reste pro Molekül) v/urden umgesetzt mit: 25 g »»asser, 8,1 g Athanolamin bei IuO0C, 43 & i-oruialin (0,53 Idol formaldehyd) bei 600C uixd 11,2 g iithanolaiüin. tin 1,5 mil-film, der 10 win. lang bei 1500O gehärtet worden war,
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BAD ORt&fNAt.
U68722
hatte gute Beständigkeit gegen V'asser und Reinigungsmittel.
Beispiel 15
Dies Beispiel zeigt, daß die Methyloüiamide gemäß der Erfindung Chlor und Hydroxylgruppen enthalten können. 100 g Maleinat-Sojaöl (0,085 Mol) mit durchsohnittuch 6 potentiell reaktionsfähigen Carboxy gruppen pro IJolekül (3 Anhydrid-Reste pro Molekül) wurden mit 50 ecm einer gesättigten wäßrigen Halane-lÖsung (1,3-i>iehlor-5i 5-dimethylhydantoin) "behandelt. Das Produkt reagierte mit den Doppelbindungen des Maleinat-Sojaöls unter Bildung von vicinalen Chlorhydroxygruppen. Das wäßrige Heaktionsgemisch wurde mit Ammoniakgas behandelt, bis das Reaktionsmedium neutral reagierte. DaB Amidaddukt wurde durch die Hinzufügung von 30 com Formalin aus der Lösung in der Form des I.lethylolamids ausgefällt und dann wieder in lösung gebracht, indem das Reaktionsgemische mit Ammoniakgas behandelt wurde, bis ein pH-Wert von 7 erreicht war. Ein 1,5 mil dicker PiIm wurde 10 Minuten bei 1500C auegehärtet und besaß gute Beständigkeit gegen Wasser und Reinigungsmittel, gute Flexibilität und Beetändigkeit gegen Beanspruchung durch Spannung. Der Film hatte ähnliche Eigenschaften wie der gehärtete Film des Beispiele 1.
Ein etwas weicherer Film wurde erhalten, wenn die gesättigte Halane-Lösung durch 30 ecm einer Chlorlauge mit 4,1 Titer ersetet wurde. Die Weiohheit beruht wahrscheinlich auf der Anwesenheit von Natrium-Ionen in der Bleichlösung.
Beispiel 16
Dies Beispiel beschreibt die Herstellung eines liethylolaraids unter Verwendung von Hexamethylentetramin. 392 g eines Maleinat-Sojaölβ (0,33 Mol) mit durchschnittlich 6 potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen pro Molekül (3 Anhydrid-Reste pro Molekül), 90 g Hexamethylentetramin (0,64 Mol) und 300 oom Waeeer wurden auf 700C erhitzt, bie sich ein wolkiges Produkt mit einem jsH von 5,5-6,0 gebildet hatte. Während der Erhitzung wurde wenigstens 1 Teil des Hexamethylentetramine in Ammoniak und Formaldehyd ge-
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U68722
spalten. Dies wurde durch die Freisetzung von Formaldehyddämpfen, Ammoniakdämpfen und die teilweise Dispergierung des Amidadduktes angezeigt. Das Produkt löste sich vollständig nach Zufügung von 20 ecm Ammoniumhydroxyd, wodurch der pH-Wert des Methylolamid-Stoffgemißches auf 7 erhöht wurde. Ein Film von 1,5 mil Stärke wurde 10 Minuten bei 1500G gehärtet. Er war weicher als der gehärtete Film des Beispiels 1.
Wenn ;je ein gehärteter Film des Beispiels 1 und des vorliegenden Beispiels in Wasser eingetaucht wurden, zeigte der FiIm des vorliegenden Beispiels Absorption von Wasser und erweichte in deutlich erkennbare^ Weise nach 2 Stunden. Der gehärtete Film des Beispiels 1 war nach über 100 Stunden noch klar und hart. Offenbar härtet das Produkt des vorliegenden Beispiels nicht so vollständig aus wie die nach der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens hergestellten Produkte.
Beispiel 17
Dies Beispiel zeigt, daß Hexamethylentetramin keine geeignete quelle für Ammoniak und Formaldehyd ist, wenn V/asser abwesen-1 iet. 125 g Maleinat-Sojjaöl (0,11 Hol) mit durchschnittlich 6 potentiell reaktionsfähigen Oarboxygruppen pro Molekül (3 Anhydrid-Reste pro Molekül) und 25 g Hexamethylentetramin (0,18 Mol) wurden vermischt und in einem Autoklaven bei 115°C erhitzt. Ein kleines Muster, das etark nach Formaldehyd roch, wurde auf Zimmertemperatur gekühlt. Dies Muster war dunkel und in asser unlöslich. 6 ecm Wasser wurden zu dem heißen Autoklaven-G-emisch zugegeben, worauf ein heftiges Jchäumen einsetzte. Die exotherme Umsetzung erhöhte die Reaktionetemperatur auf 1220C. 144 ecm Wasser wurden zu dem gekühlten Addukt zugegeben. Das Addukt ging in lösung, nachdem der pH-Wert dee wäßrigen Gemisches auf 7 eingestellt war.
Beispiel 18
Dies Beispiel zeigt, daß das nach dem Verfahren des Beispiels 8 des USP 2,188,890 hergestellte Produkt mit den Produkten gemäß der iirfindung eine Ähnlichkeit besitzt.
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U68722
70 g eines Maleinat-üojaöls (0,07 Mol) mit durchschnittlich 3,7 potentiell reaktionsfähigen Oarboxygruppen pro molekül (1,85 Anhydrid-Reste pro Molekül), 14 g Hexamethylentetramin (0,1 Mol) und 46 g handelsübliche Xylenole wurden langsam in einem Harzkocher aus nicht rostendem utahl auf 15O0C erhitzt. Jie Reaktion setzte langsam ein, was durch Blasenbildung und Entwicklung von Dampf angezeigt wurde. Ein Muster wurde entnommen und auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das Muster stellte ein zähes, formbares Harz dar, das in wäßrigem Ammoniumhydroxyd unlöslich war. Das Hauptreaktioneprodukt wurde langsam auf 2000O erhitzt, bis ein sehr hartes Harz erhalten wurde, das sich verfestigte und in wäßrigem Ammoniumhydroxyd unlöslich war. Kein Reaktionsprodukt entsprechend diesem Beispiel besaß die Dispergierfähigkeit in Wasser, d'ie die Produkte gemäß der Erfindung besitzen.
Beispiel 19
lies Beispiel zeigt die Herstellung eines luethylolamids auf der Grundlage eines Tetraesters von Üojaöl-Pettsäuren und Pentaerythrit. Der Pentaerythrit-Tetraester der Sojaöl-Fettsäuren wurde hergestellt, indem 15 g Ieiitaerythrit-X'etraaeetat (0,049 Mol) und 58,4 g Biethylester der Sojaöl-JTettsäuren (0,21 Mol) in Gegenwart von 1,05 g latriummethoxyd unter Rückfluß erhitzt wurden.
Der erhaltene Pentaerythrit-Tetraester der Sojaöl-Fettsäuren hatte eine Hydroxylzahl von 0,3 Milli-Aquivalenten pro Gramm und eine Verselfungszahl von 179·
12,6 g des Tetraesters (0,01 Mol) und 3,9 g Maleinsäureanhydrid (0,04 Mol) wurden eine Stunde lang unter Rückfluß auf 2300C erhitzt. Das Produkt wurde abgetrennt und gekühlt, ü's enthielt durchschnittlich 1,5 Maleinsäure-Anhydrid-Reste pro Molekül. Das Produkt wurde in wäßrigem ivmmoniumhydroxyd, das 0,08 Mol Ammoniak enthielt, dispergiert; dann mit 0,08 Mol formalin ausgefällt; und mit wäßrigem Ammoniumhydroxd in der im Beispiel 2 erwähnten Weise auf einen pH-Wert von 8,5 gebracht. Die sich ergebende wäßrige Dispersion stellte oine klare, rotbraune, viskose .Flüssigkeit dar.
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BAD ORIÖfMAL
- 46 - H68722
JBin Film mit 3 mil Stance wurde aus dem kethylolamid des vorliegenden -Beispiels in der im Beispiel 1 gezeigten Weise hergestellt, wobei die Aushärtung durch Erhitzen auf 1500C für 10 Minuten Dauer erfolgte. Der weiche, biegsame Film hatte ähnliche Eigenschaften wie der PiIm gemäß Beispiel 4.
Ji)in etwas härterer Film wurde erhalten, wenn ein aus 10 g bestehendes Muster der 60 Gew. ψ enthaltenden !Dispersion mit Bleinaphthenat (0,0067 Gew. v> Blei, berechnet auf das Gewicht der Dispersion), Mangannaphthenat (0,0067 Grew. % iiangan, berechnet auf das Gewicht der .Dispersion) und Xobaltnaphthenat (0,0067 Gew. ,ί Kobalt, berechnet auf das Gewicht der dispersion) versetzt, dann auf eine Glasplatte aufgetragen und 10 Minuten bei 1500C ausgehärtet wurde. Ein sehr harter Film wurde erhalten, wenn die vorerwähnten Trockenstoffe durch ferric Naphthenat (0,02 Gew. ;l Eisen, berechnet auf das Gewicht der jJispersion) ersetzt wurden.
Beispiel 20
Dies Beispiel zeigt die Herstellung eines Ilethylolamids auf der Basis eines isomerisierten Glyceridöles. Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde das Ausgangs-Olyceridöl isomerisiert, indem es 2 Std. lang mit 2 '-,-Ό Anthrachinon (berechnet auf das Gewicht des 01s) auf 23O0C erhitzt und dann filtriert wurde, um das Anthrachinon zu entfernen. Die spektrale Absorption des Jojaöles bei 2350 Millimicrons (Dien-Struktur) erhöhte sich von 0,4 auf 18,4. Hierdurch wurde angezeigt, daß ungefähr 30 ψ der Linolsäure-Reste des Sojaöles in die konjugierte Form umgewandelt worden waren.
Ein aus diesem Ausganggprodukt gemäß dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellter Film war härter als der Jrilm, der auf der Grundlage des ätethylolamids des Beispiels 2 hergestellt wurde.
Beispiel 21
Dies Beispiel beschreibt die Verwendung von Itaconsäure anstelle von Maleinsäureanhydrid.
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160 g Sojaöl (0,18 Mol) und 73 g Itaconsäure (0,56 Mol) Wurden unter Rühren auf 170 C erhitzt, Ms die Entwicklung von Wasserdampf aufhörte, wodurch angezeigt wurde, daß die Itaconsäure in die Anhydridform umgewandelt worden war. Die Temperatur wurde dann langsam in einem Zeitraum von 11/2 Stunden auf 2250C gesteigert und dann 2 stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Nach Abkühlen trennte eich ein dunkles harziges Material von der Ölphase; die oben liegende Olphaae wurde abgetrennt. Das ölige Addukt enthielt durchschnittlich 0,9 Mol Maleyl-Heste pro Molekül bzw. 1,8 potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen pro Molekül. Das Produkt wurde in wäßrigem, 0,36 Mol Ammoniak enthaltenden Ammoniumhydroxyd dispergiert. Dann wurde es mit 0,36 Inol Formalin ausgefällt und mit wäßrigem Ammoniumhydroxyd in der im Beispiel 2 beschriebenen V/eise auf einen pH-Wert von 8,0 eingestellt.
Dies trodukt ergab nach dem Härten auf ülas bei 1500C einen sehr brüchigen, in Wasser unlöslichen Film. Die Oberfläche des Filmes war ölig, was anzeigte, daß das Produkt nicht vollständig homogen war.
Beispiel 22
Dies Beispiel beschreibt die Herstellung einer bevorzugten Ausftihrungsform eines durch Hitze härtbaren wlethylolamids, wobei das Maleinatöl während aller Stufen des Verfahrens in Lösung gehalten wird.
200 g Maleinat-So-jaöl (0,17 Mol) mit durchschnittlich 6 potentiell reaktionsfähigen Carboxygruppen pro Molekül (3 Anhydrid-Heste pro Molekül) wurden in 120 g wäßriges Ammoniumhydroxyd (1,02 Mol Ammoniak) gelöst, wobei die Temperatur im Heaktionsgefäß unter 500C gehalten wurde. Anschließend wurden zunächst 44,2 ecm einer 25 Gew. enthaltenden wäßrigen Lösung von Irimethylamin (0,3 Mol) zugegeben, um das wäßrige Amidaddukt abzupuffern, und anschließend 75,6 ecm Formalin (1,02 Mol Formaldehyd). Die so erhaltene wäßrige lösung hatte einen pH-Wert von 6,3t nachdem die Zuführung des formaldehyde vollständig war. Der pH-,.ert der Lösung wurde dann auf 8 mit wäßrigem .JninoniumhXdroxyä ein-
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U68722
gestellt. Das so erhaltene Methylolamid wurde 10 Minuten lang bei 15O0G auf einer Glasplatte gehärtet. Der erhaltene Film hatte die gleichen Eigenschaften wie ein Film auf der Grundlage des Methylolamids des Beispiels 2, wobei jedoch der i'ilm gemäß dem vorliegenden Beispiel eine etwas hellere Farbe besaß.
Beispiel 23
Beispiel 22 wurde wiederholt, wobei jedoch das wäßrige Trimethylamin und der Formaldehyd zusammengemischt und in einer einzigen dtufe zugegeben wurden» Es wurden im wesentlichen die gleichen Itesultate erzielt.
Beispiel 24
Das Verfahren des Beiepiels 22 wurde wiederholt, wobei jedoch das Trimethylamin durch 0,125 Mol eines anorganischen alkalischen Materials ersetzt wurde. Die erhaltenen Resul-' täte ergeben sich auB der Tabelle VI.
Tabelle VI
.,, , . .Eigenschaften der Methylolamid-
Filme nach Erhitzen auf 150°C
für 10 Minuten
NaOH Alle diese Filme hatten im we
sentlichen die gleichen Eigen-
CO« schäften wie der mit dem lethy-
3 lolamid des Beispiele 22 herge-
nn stellte Film} jedoch waren die
2 U3 Filme des vorliegenden Beispiels
gegen Ϋ/asser empfindlich.
Die Empfindlichkeit der vorliegenden Filme gegen.Wasser wurde beseitigt, indem eine äquivalente Menge eines eine Säure abspaltenden Salzes, z.B. eines Aminhydrochloride oder von Ammoniumchlorid, zu dem wäßrigem Methylolamid-Gremisoh jsugeeetzt wurde, nachdem der Formaldehyd und das Ammoniumhydroxyd zugegeben worden waren. Der pH-ftert dee Reaktionegemieches wurde dann mit wäßrigem Ammoniumhydroxyd auf 8 eingestellt. Die mit dem eo veränderten Verfahren erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle VII enthalten.
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Tabelle YII
Moles anorganisches Mole des die Eigenschaften der iviethyalkalisches Material Säure abspal- lolatnid-Filme nach Er-
tenden üalzes hitzen auf 150 0 für
10 i.iinuten
0,125 NaOH 0,125 MI4Cl
0,125 Ma2CO3 0,250 IiH4Cl
0,125 K2CO3 0,250 NH4Cl
Beispiel 25
Ls wurden wasser-unlösliche Filme ähnlich zu dem Film gemäß Beispiel 22 erhalten, Jedoch waren die Filme des vorliegenden Verfahrens etwas härter.
Dies Beispiel beschreibt die Herstellung einiger Jiethylolamid—Zusammensetzungen, die in wäßrigem Aomoniumhydroxyd lösliche Zinksalze enthalten und ge^en Wasserbeständige Oberflächen ergeben, wenn sie bei Zimmertemperatur oder mit Dampf gehärtet werden.
100 g einer wäßrigen alkalischen lösung des Kethylolamids des Beispiels 2 (60 j6 Gesamtfeststoffe) und 6 Teile eines Zinksalzes (entsprechend den Angaben in der folgenden Tabelle VIII) wurden gemischt, auf ein otahlblech aufgetragen und bei Zimmertemperatur 3 Stunden lang getrocknet. Die erhaltenen überzüge waren beständig gegen Vyasser und verliehen dem überzogenen Stahlblech eine erhöhte Beständigkeit gegen Korrosion.
Tabelle VIII
4-ls Zinksalze wurden verwendet:
Zinkchromat, Zink gelb (Zink-Kalium-Chromat),
Ammoniumzinkat
Im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wurden erzielt, wenn die beschichtete Platte in kochendes »asser getaucht wurde.
Beispiel 26
bies Beispiel beschreibt einen ausgezeichneten Grundanstrich für Farben, der in 20 Minuten bei Zimmertemperatur oder in
90 9 8 47/116
82,5 g
15,0 g
1,5 g
34,5 g
15,0 g
1,5 g
wenigen Sekunden bei Dampftemperatur zu einem gegen Wasser "beständigen Film aushärtet.
133 g des Methylolamids des Beispiels 2 (60 # Feststoffe) wurden mit 250 g der folgenden wäßrigen Pigmentzusammensetzung (60 % üresamtfeststoffe) verarbeitet:
Trockengewicht
Blei, jro t
Zink^gelb
Ei s en Jt ο t
Magnesiumsilikat Mica'
Aluminiumstearat
Die obige iarbe wurde auf ein otahlblech aufgetragen, 20 Minuten getrocknet und dann in destilliertes ./asser mit einer temperatur von 900I'1 eingetaucht. Nach 360 Stunden ergab sich keine Verschlechterung in der Oberfläche der ochicht oder in der Adhäsion der Farbe zu dem Jtahlblech.
Beispiel 27
.Dies Beispiel beschreibt die Verträglichkeit des Methylolamids des Beispiels 2 mit einigen handelsüblichen polymeren
stoffen.
Das Methylolamid des Beispiels 2 (60 Gew. > Gesamtfeststoffe) und die verschiedenen handelsüblichen polymeren Stoffe wurden entsprechend dem in der ersten waagerechten Linie der iabelle IX angegebenen Verhältnis gemischt.
In der Tabelle IX haben äie folgenden Buchstaben jeweils die im folgenden angegebene Bedeutung:
I = unverträglich (incompatible) PC = teilweise verträglich (partly compatible)
C = verträglich (compatible) ΐ.3. - ü-esamtfeststoff-öehalt (total solids) * = hohe Viskosität
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Tabelle IX
Verhältnis des Methylolamidi direlct I
C
1 ί 4 j des Beispiels 2 zum Oolymeren Stoff direlct I
PC
C
C
1 s 1 24 Std.
125 Ϊ1
direkt 4 i 1 24
bei
Std.
1250F
I
%1
Test-Polymer A
B
C
C
8 Std.
Stehen
I
C
C
C
8 Std.
Stehen "bei
PC
I
C
C
8 Std.
Stehen
PC
I
A
B
C
C
I
I
24 Std.
bei 125 P
I
PC
C
C
PC
PC
IC
I
C
C
PC
I
PC
I
Larex 61X (55,8 # T.S.)
Polyvinylacetat
A
B
G
G
I
C
I
C
C
C
PC
I
I
PC
C
C
PC
I
I
C
ülvacet 81-900 (55$ T·^·)
Polyvinylacetat
A
B
C
G
I
C
I C
C
I
C
C
G
C
C
I
PC
PC
C
Polyco-694 (55 $> T.S.)
toIyvinylacetat
A
B
C
C
PC
C
I
I
C
C
C
C
PC
G
C
C
PC PC
PC JJ
\jlmJ
ό
CD
Pliolite latex 140 (47.5^1-i.)
40 Styrol-60 Butadien
A
B
C
C
C
C
PC
C C
C
I
PC
C
G
C
C
C
PC
PC
PC
PC
OO
•C-
-J
Pliolite Latex 160 (43,9^(1VS)
33 t)tyrol-67 Butadien
A
B ■
C
I
I
PC
C
C
C
C
C
G
C
C
C
PC
PC
C
C
_x i-liolite-440 C490T.S.)
35 ütyrol-65 Butadien
A
B
C
G
PC
C
PC
G
C
C
C
C
I
C
G
C
r%
C
PC
C
CD -uylex K-40 (48.9# T.S.)
60 3tyrol-40 Butadien
A
B
G
C
C C*
C
C
C
PC
C
I
I
C
G
PC
C
PC
I
Celanese VX-567 (30% T.S.)
Acrylsäureester
A
B
C
C
G
G
PC*
C
C
C
PC
I
I
G
C
C
PC
I
C*
C
üoodrich 450X3 (54,9?° T.iä.)
PoIyvinylchlorid-Acrylnitril
A
B
C*
C
Fortsetzung siehe C PC*
C
G
G
C*
C
-fr-
cn
C*
C
Hycar-1571 (41 λ T.d.)
Acrylnitrll-Butadien
G*
C
C*
C
C*
C
I8722
Hycar-2671 (50.3 > T»S.)
Acrylsäureester
Seite 53
Fortsetzung von Tabelle IX
— Verhältnis des MethyJLolamids des Beispiels 2 direkt zum polymeren Stoff direkt 4 ί 1 24
bei
Std.
125δ
Test-1'olymer 1:4 1 ! 1 btehen
direkt 8 ütd. 24 Std.
Stehen bei 125 F
8 btd. 24 ·
stehen "bei M
hhoplex HA-8 (46# T.S.)
Acrylsäureester
Rhoplex ΗΔ-16 (46 % T.3.)
<£> Acrylsäureester
S Ühoplex AC-55 (55>« T.S.)
oo Acrylsäureester
^ Shawinigan 0566 (50 Ϊ T.3
-^. ι olyviny lbutyral
It PoIy-EM
ο Polyäthylen
A G C G C G C PC G η PC PC
B C G C G C PC PG C C C
A C C C C PC C C σ C PC
B C C C C σ C PC* C C C
A C PC* PC* C c* C C C 2)
B C G C σ Ρβ G I I
A C C σ σ I C PC PC
B C C σ σ PC C PC I
A C C C C σ C PC PC
I! C C C G C C C

Claims (1)

1.46872?
Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von härtbaren Ilethylolamiden, dadurch gekennzeichnet, daß Formaldehyd oder eine Formaldehyd unter den Bedingungen der Umsetzung liefernde Verbindung mit einem A.ddukt aus alpha, beta-äthylenisch ungesättigten Iicarboxyverbindungen und äthylenisch ungesättigten Fett-Verbindungen nit einer Kettenlänge von wenigstens 10 0-A.toraen in wäßriger Dispersion umgesetzt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die' Fett-Verbindung eine Fettsäure fit 10-24 O-Atomen oder ein .,stör, ein \mid oder ein 'JnIs einer solchen JPettsäure ist.
3. Verfahren gemäß '\nepriiehen 1 und 2, dadurch gekennzeichne b, daß die Oicarboxyverbindung I aleinsäure oder Maleinariureaiihydrid ist.
-!· Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis '5» dadurch gekennzeichnet, daß das Addukt wenigstens eine potentiell reaktionsfähige Carboxylgruppe pro veresterte 7^ et t säure kette ent-LHIb.
/erfahren gemäß Ansprüchen 1 Dis 4, dadurch gekennzeichnet, laß das iddukt aus einem -!ster einer äthylenisoh ungesättigten Fettsäure und einem mehrwertigen Alkohol besteht, der im Durchschnitt 2 - 9 potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen pro Molekül enthält.
6. Verfahren gemäß \nsprucfi 5, dadurch gekennzeichnet, daß riT3 \ddukt v/enigstens 3 potentiell reaktionsfähige ■>;.rboxy-3ruppen pro Molekül enthalt.
7. Verfahren gemäß Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da>·' der Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols ein .ilycerid-Cl enthält.
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BAD ORIGINAL
H68722
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8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das C-lycerid-Ül Sojaöl oder Leinöl enthält.
Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 0, dadurch gekennzeichnet,daß wenigstens 0,7 iuo-l i'ormaldeiiyd pro Äquivalent der sticksfcoff-enthaltenden Verbindung mit einer H-U Gruppe verwendet wird.
10. Verfahren zur Herstellung von ..asser-disper^ierbaren Produkten, dadurch gekennzeichnet, da^
1.) ein Addukt aus einer L-^aI eylver bindung und einer aliphatisühen, eine iithylenisch. ungesättigte Kette rait 10-24 (J-Atomen enthaltenden Verbindung hergestellt wird;
2) das Addukt mit einer, ein basisches ;.L.ckstoffatom enthaltenden Verbindung un^efiet^t v/ird und
3) eine wäßrige Hispersion den so gebildeten .jnids mit ij'oriiialdehyd oder einer I'ornaldehyd-liefernden Verbindung uiagesetzt wird.
11. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daij als ein basisches Jtickstoffatoru enthaltende Verbindung Ammoniak verwendet wird.
12. Verfahren zur Herstellung von in Wasser di irrodukteii, dadurch gekennzeiciiiiet, daß
1) ein Addukt au3 !.laleinaäureanhydrid oder Laleinaäure und einer aliphatischen, eine äbhylenisch ungesättigte iiette mit 10 ^is 24 C-'-.tomen enthaltenden Verbindung, die eine Fettsäure oder ein Lster, ein Amid oder ..alz einer solcLen i/ettsäure ist, derart hergestellt wird, dab das Addukt im .jurciiBchnitt 2-9 potentiell reaktionsfähige Oarboxygruppen pro ;,Ioleicül besitzt,
2) dös Addukt mit /Mnmor-iak untgetiotzt wird und
3) das so erhaltene Amid in einer wäi.;ri^en Jißpersion mit b'ormaläehyd oder einer -'orinaldehyd-liefernden Verbindung umgesetzt wird.
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13. Verfahren gemäß Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet, daß*wenig3tene 1/2 Mol Ammoniak pro potentiell reaktionsfähige Carboxygruppe des Addukte zugefügt wird·
* in :tufe 2
14. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 0,8 Hol Formaldehyd in Stufe 3 pro Mol Ammoniak, zugefügt in btufe 2, verwendet wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 0,7 Mol Formaldehyd pro Äquivalent der Stickstoff-enthaltenden Verbindung mit einer K-H Gruppe zugesetzt wird.
16. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 1 Mol Ammoniak in 3tufe 2 für jede po- · tentiell reaktionsfähige Carboxygruppe des \ddukts zugefügt wird.
17. Verfahren p-emäß Ansprüchen 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das in T-tufe- 1 gebildete 4ddukt zu einer wäßrigen ^mmoniumhydroxyd-Lösung zugegeben wird.
1^. Verfahren gemäfü Ansprüchen 1 bis 14, dnduroh gekennzeichnet, daß Hexamethylentetramin als Vormaldehyd-liefernde oiitstanz verwendet wird.
19· Verfahren zur Herstellung von mit üclaitzsciiichten überzogenen Unterlagen, daduroh gekennzeichnet, daß
1Ϊ ein Addukt nus i. aleinsäureanhydrid oder lualeinsäure und einer j-'ettsMure-, einem -jster, Amid oder . aiz einer Fettsäure, die eine äthylenisch ungesättigte kette mit 10 - 24 C-Atomen besitzt, dei ' art hergestellt wird, da:, das Addukt im Durchschnitt etwa 2-9 potentiell reaktionsfähige Jr.rborygruppen pro l.oleklll enthalt} 2) dns> Adöukt mit 'imoniak ungesetft wird, wobei wenigstens etwa 0,5 Mol Ammoniak für jede im Addukt enthaltene potentiell reaktionsfähige
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Carboxygruppe eingesetzt wird;
3) eine wäßrige Dispersion dee Reaktionsprodukte der Stufe 2 mit Formaldehyd oder mit einer Forraaldehyd-liefernden Verbindung derart umgesetzt wird, daiä wenigstens 0,7 Mol Formaldehyd in der Stufe 3 für jedes Äquivalent von Stiokötoff-enthaltenden Verbindungen mit einer N-H Gruppe eingesetzt wird;
4) eine Dispersion des Reaktionsprodukte der btufe 3 auf die zu besohiohtende Unterlage aufgebracht wird und
5) etaß die beschichtete Unterlage getrocknet wird.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19» daduroh gekennzeichnet, daß
1) ein Addukt aue Maleinsäureanhydrid oder Maleinsäure und einem Ester eines mehrwertigen Alkohole und äthylenlsch ungeeättigterFetteäurtn mit.Ketten Ton 10 - 24 C-Atomen derart hergestellt wird» daß da« Addukt im Durchschnitt wenigstens «ine potentiell reaktionsfähige Carboxygruppt für ;Jedt veresterte Fettiäureketts und nicht weniger al« etwa 3 potentiell reaktionsfähige Oarboxygruppen pro Molekül enthältί
2) dae Addukt mit Ammoniak derart umgesetzt wird» daß wenigstens 0,5 Mol Ammoniak in der Stufe 2 pro potentiell reaktionsfähige Oarboxygruppe des Addukte zugesetzt wird)
3) eine wäßrige Löeung dee Reaktionsprodukte der Stufe 2 mit Formaldehyd derart umgesetzt wird, daß wenigsten« 0,7 Mol Formaldehyd in fler ßtuft 3 pro Äquivalent der Stiokstoff-enthaliendtn Verbindung mit einer H-H Gruppe BUgesetet wird}
4) die Löeung des Reaktionsprodukte dtr Stufe 3 auf eine Unterlagt aufgetragen und
^) die besohlohtete Unterlagt gtttooknet wird. ■
21· Verfahren gemäß Anspruch 19* daduroh gekennzeichnet» daß das Addukt aus Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid
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und einem Glyoerid-Öl gebildet wird und wenigstens 3 potentiell reaktionsfähige Carboxygruppen pro Molekül enthält.
22. Verfahren gemäfl Aneprüohen 19 I)Ib 21, dadurch gekennzeichnet # daß das beeohioatete Substrat bei Temperaturen von wenigstens 900O getrocknet wird·
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DE19631468722 1962-12-20 1963-12-18 Verfahren zur Herstellung und Haertung von Methylolamiden von Addukten aus alpha,beta-aethylenisch ungesaettigten Dicarboxyverbindungen und aethylenisch ungesaettigten Fett-Verbindungen mit einer Kettenlaenge von wenigstens 10 C-Atomen Pending DE1468722A1 (de)

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