DE2313552C3 - Verfahren zur Herstellung von alkoxylierten Methylolharnstoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von alkoxylierten Methylolharnstoffen

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DE2313552C3
DE2313552C3 DE19732313552 DE2313552A DE2313552C3 DE 2313552 C3 DE2313552 C3 DE 2313552C3 DE 19732313552 DE19732313552 DE 19732313552 DE 2313552 A DE2313552 A DE 2313552A DE 2313552 C3 DE2313552 C3 DE 2313552C3
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Jürg Dr. Therwil; Schibier Luzius Dr. Riehen; Merz (Schweiz)
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Ciba Geigy AG
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Description

HX-
-CH-R
IO
in der R Wasserstoff, C1 —Q-Alkylrest, einen Phenylrest oder einen '5
ΗΧ
-CH-O-Rest
20
bedeutet, in Gegenwart
c) mindestens eines Metallalkoholales der allgemeinen Formel
Me(O-X)r(Q)„_r
in der Me ein n-wertiges Ubergangsmetall der Gruppen IV, V oder VI des Periodensystems, X C1-Q-Alkyl, Halogen-C,-C4-alkyl, Phenyl, Benzyl oder Cycloalkyl mit höchstens 12 Ringkohlenstoffatomen, Q Halogen oder C1-C4-AIkOXy, r 1 bis η und η 4, 5 oder 6 bedeutet, und gegebenenfalls
d) mindestens eines Alkalimetallhydroxides oder eines Alkalimetallalkoholates eines C1-C4-Alkanols bei einer Temperatur von 10 bis 1600C und einem Druck von 1 bis 20 atü umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit einer der Komponente a) entsprechenden Verbindung der allgemeinen Formel
CH1OH
Z-O-CH,- NH-CO —N
45
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart mindestens eines Metallalkoholate der allcemeinen Formel
MeJ(O — X)n
in der Me1 Niobv, Tantalv, Wolframvi, Molybdänvi oder Hafnium'v und η 4, 5 oder 6, entsprechend der Wertigkeit des Metalls, bedeutet und X die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat, durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart mindestens eines Metallalkoholate der allgemeinen Formel
Me2(0—X)n,.
in der Me2 Niobv, Tantalv oder Wolframvi und H1 5 oder 6. bedeutet und X C,-C4-Alkyl darstellt, durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei 30 bis 1200C, vorzugsweise 40 bis 90° C, durchführt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einem Druck von 1 bis 11 atü durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, 0,05 bis 5%, vorzugsweise 0,1 bis 2%, der Katalysatoren c) oder
c) und d) zusammen einsetzt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Katalysatoren c) und
d) in einem Gewichlsverhältnis zueinander von 9:1 bis 1:9, vorzugsweise 4:1 bis 1 :4, einsetzt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von alkoxylierten Methylolharnstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) eine N-methylolicrtc Harnstoffverbindung mit
b) einem Alkylenoxid der allgemeinen Formel
H1C
-CH-R
(D
in der Y Wasserstoff, C,-C4-Alkyl oder Methylol und Z C|-(*22"Alkyl, Cj-C^-Alkcnyl, einen Monoodcr Polyalkylcnglykolrcst mit 2 oder 3 Kohlenstoflalomcn pro Alkylcncinheit und mit bis zu 100 Alkoxygruppen in der Kette, C5-C|4-Cycloalkyl. Phenyl oder Benzyl bedeutet, durchführt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit Äthylenoxid, Propylcnoxid, Diglycidyläthcr oder Slyroloxid insbesondere aber mit Äthylenoxid als Komponente (b) durchführt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart mindestens eines Metallalkoholales der allgemeinen Formel
Mc(OX'),,
in der Mc und /1 die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben und X' C,-C4-Alkyl, Phenyl, Benzyl oder Cycloalkyl mit höchstens 12 Ringkohlcnstoffalomen bedeutet, durchführt.
O
in der R Phenyl, C1 —C,-Alkyl, ein
H1C
CH-O-Rcst
oder vorzugsweise Wasserstoff bedeutet, in Gegenwart
c) mindestens eines Metallalkoholate der allgemeinen Formel
Mc(O X)r(0)„ ,
(2)
in der Mc ein /i-wcrtiges Übergangsmetall der Gruppen IV, V odor Vl des Periodensystems, X Phenyl, Benzyl. Cycloalkyl mit höchstens 12, insbesondere 5 bis 12, vor allem 8 bis 12 Ringkohlcnsloffalomcn. Halogen -C, -C4-alkyl oder vorzugsweise C,-('4-Alkyl, Q Halogen oder C'i-C4-Alkoxy, r 1 bis /1 und η 4. 5 oder 6 bedeutet, und gegebenenfalls
d) mindestens eines Alkalimetallhydroxidsodereines Alkalimetallalkoholate eines C1-C4-Alkanols, bei einer Temperatur von 10 bis 160° C und einem Druck von 1 bis 20 aiii umsetzt.
Bei der Komponente a) handelt es sich in der Regel um Additionsprodukte von Formaldehyd an methylolierbare Harnstoffverbindungen. Geeignete Harnstoffverbindungen sind beispielsweise Harnstoff und substituierte Harnstoffe wie Alkyl- und Arylharnstoffe, Alkylenharnstoffe und -diharnstoffe, wieÄthylenharnstoff. Propylenharnstoff, Dihydroxyäthylenharnstoff, Hydroxypropylenharnstoff und Acetylendiharnstoff.
Besonders wertvolle Produkte liefern im allgemeinen auch Teiläther solcher Methylolverbindungen mit z. B. Q-C^-Alkanolcn, wie Methanol, Äthanol, n-Propanol, lsopropanol, n-Butanol oder Octadccylalkohol.
Besonders geeignet haben sich als Ausgangssloffe Verbindungen der allgemeinen Formel
oder Methylol und Z C1-C22-AIlCyI, C3-C22-Alkenyl, einen Mono- oder Polyalkylenglykolrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen pro Alkyleneinheit und mit bis zu 100 Alkoxygruppen in der Kette, C5-C14-Cycloalkyl mit vorzugsweise 8 bis 12 Ringkohlenstoffatomen, Phenyl oder Benzyl bedeutet, erwiesen.
Der Rest Z leitet sich z. B. von n-Butanol, Laurylalkohol, Stearylalkohol, Olcylalkohol, Behenylalkohol, Ricinol, Cetylalkohol, Cyclohexanol, Cyclododecanol, p-Nonylcyclohexanol, Hydroabietylalkohol, Benzylalkohol oder Phenol ab.
Unter den Verbindungen der Formel 3 sind vor allem solche der allgemeinen Formel
CH1OH
Z! —O — CH2-NH-CO-N
CH,OH
Z-O-CH1-NH-CO-N
(3)
in der Y C,-C4-Alkyl oder vorzugsweise Wasserstoff
besonders geeignet, in der Y1 Wasserstoff oder Methylol bedeutet und Z1 Alkyl oder Alkenyl mit je 4 bis 18, vorzugsweise 10 bis 18 Kohlenstoffatomen. Benzyl, einen Mono- oder Polyäthylenglykolrest mit 1 bis 25 Äthoxyresten in der Kette oder einen Mono- oder Polypropylenglykolrest mit 1 bis 25 Propoxyresten in der Kette darstellt.
Typische Vertreter von für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Komponenten a) sind z. B.
"-H25C12-O-CH2-N-C-N-CH2OH H H
O CH2OH
Il /
H-H25C12-O-CH2-N-C-N
H CH2OH
H,C—(CH2)7CH==CH(CH,)7CH2 — O— (5.1)
(5.2)
(5.3)
Il
H-H17C1K-O-CH2-N-C-N-CH1-OH H H
V-CH1OCH1-NH-C-NH-CH1Oh
Il ο
Il
HO(C1Ir, O)1-CH1-N-C-N-CH1OH η = I bis K)O
"I I
Il Il
!10(CII4O)1, (H, N C N CH1OH η ---- I bis 100
"I I
Il Il
(5.4)
(5.5)
(5.6)
(5.7)
Il
·—CH2-N-C-N-CH2OH
H H
0
-G-CH^-N-C-N-CH1OH
'I I
H H
Il
Q-CH1-N-C-N-CH1OH
(5.9)
(5.10)
Bei der Komponente b) handelt es sich beispielsweise um Äthylenoxid, Propyienoxid, Styroloxid oder Diglycidyläther. Bevorzugt ist Propylenoxid und vor allem Äthylenoxid.
Bei der Komponente c) handelt es sich in der Regel um Alkoholate von übergangsmetallen an Gruppen IV, V oder VI der 4., 5. oder 6. Periode des Periodensystems gemäß »Langes Handbook of Chemistry«, 10. Auflage 1967, S. 60 und 61. Zu diesen übergangsmetallen, auch Elemente der Zwischengruppen, der Gruppen a oder der Gruppen b genannt, gehören Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän and Wolfram. Zweckmäßig wird das Verfahren in Gegenwart von Mctallalkoholaten der allgemeinen Formel
(6) droxide wie Lithium-, Natrium-, Kalium-, Rubidiurr oder Caesiumhydroxid oder die entsprechenden Al koholate von Alkanolen mit 1 bis 4 Kohlenstoff atomen wie für die Komponente c) angegeben.
Bevorzugt wird als Komponente d) Natrium oder Kaliumhydroxid oder ein Natrium- oder Kali umalkoholat eines C1-C4-Alkanols, verwendet.
Bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemische: werden mit Vorteil 0,05 bis 5%, vorzugsweise 0,1 bi; 2% und besonders 0,4 bis 1%, der Katalysatoren c oder c) und d) zusammen eingesetzt.
Sofern die Katalysatoren c) und d) zusammer verwendet werden, so beträgt das Gewichlsverhältni: von c) zu d) in der Regel 9:1 bis 1:9, vorzugsweisi 4: 1 bis 1 :4 oder vor allem 7 : 3 bis 3 :7.
Typische Vertreter der Komponente c) sind z. B.
worin Me1 Niob\ Tantalv, WolframVI, Molybdänvi oder Hafniumlv und η 4, 5 oder 6, entsprechend der Wertigkeit des Metalls bedeutet und X die angegebene Bedeutung hat, durchgerührt.
Bevorzugte Metallalkoholate entsprechen der Formel
Me2(0-X)„
(7)
in der Me2 Niobv, Tantalv oder Wolframvi und H1 5 oder 6 bedeutet und X die angegebene Bedeutung hat, besonders Q-Q-Alkyl darstellt. Unter diesen Metallalkoholaten sind Niob- und Tanttalalkoholate mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z. B. Tantal- und Niobäthylat und -tert.-butylat besonders wirksam. Beim Rest —O — X in den Formeln 2, 6 und 7 handelt es sich vorzugsweise um ein Radikal eines gegebenenfalls chlorierten Alkanols mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen wie z. B. Methanol, Äthanol, /i-Chloräthanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, sek.- oder tert.-Butanol, eines Cycloalkanols mit zweckmäßig 5 bis 12 oder vorzugsweise 8 bis 12 Ringkohlenstoffatomcn wie Cyclododecane oder um ein Radikal von Phenol oder Benzylalkohol. Als Halogen bedeutet Q z. B. Brom oder vorzugsweise Chlor. Als Alkoxy ist Q in der Regel verschieden von OX und kann /.. B. Mcthoxy, Äthoxy, Propoxy, iso-Propoxy, n-Butoxy oder vorzugsweise tcrl.-Buioxy sein. /■ hat vorzugsweise die gleiche Bedeutung von η, so daß Metallalkoholate der allgemeinen Formel Mc(OX)1, bevorzugt sind. Das erfindungsgcmäßc Verfahren wird vorzugsweise in Gegenwart der fakultativen zusätzlichen Komponente d) durchgeführt. P.s handelt sich hierbei z. B. um Alkalimctallhy-
Ta(OCHj)5 (10.1)
Ta(OC1H5I5 (10.2)
Ta(O -CH(CHj)2), (10.3)
Ta(OC(CH.,).,), (10.4)
Ta(°-"O)5 (10.5)
Nb(OCH,)5 (10.6)
Nb(OC2H5)., (10.7)
Nb(O — CH(CH.,)2)5 (10.8)
Nb(OC(CHj)j)5 (10.9)
(10.10)
W(OCHj)6 (10.11)
W(OC(CHj)j)h (10.12)
Hf(O-CH(CHj)2U (10.13)
Hf(O-C(CH j).,U (10.14)
Mo(O-CH(CHj)2), (10.15)
Mo(O- C(CHj).,)f, (10.16)
Ti(OC2H5U (10.17)
Ti(O- C(C Η.,), U (10.18)
Zr(OC2II5U (10.19)
Zr(O -C(CH,),U (10.20)
Ta(OCHj)Cl4
Nb(OCH.,)4CI
Ti(OC4Hq)4
ZrOCH,(OC(CH,).,)4
Zr(OCH3)CI.,
(10.21)
(10.22)
(10.23)
(10.24)
(10.25)
Typische Vertreter der Komponente d) sind z. B.:
LiOH (Ii.1)
NaOH (11.2)
KOH (11.3)
LiOCH3 (11.4)
NaOCH3 (11.5)
NaOC2H5 (11.6)
NaOC(CH3)., (11.7)
KOCH3 (11.8)
KOC2H5 (11.9)
KOC(CH3)., (11.10)
Die Umsetzungstemperatur beträgt vorzugsweise 30 bis 120' C oder insbesondere 40 bis 90° C.
Die Reaktion kann bei Atmosphärendruck oder bei überdruck bis zu 20 atü durchgeführt werden. Vorzugsweise beträgt der Druck 1 bis 15 atü oder insbesondere 1 bis 11 atü. In der Regel wird beim sogenannten Autogendruck, d. h. dem durch das Reaktionsgemisch bei der gegebenen Temperatur selbst erzeugten Druck, gearbeitet.
Je nach Verwendungszweck der Umsetzungsprodukte werden in der Regel 1 bis 100. vorzugsweise 1 bis 25 Mol der Komponente b) an die Komponente a) angelagert.
Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, die AIkoxylierung in Gegenwart eines zweiten Alkoxids durchzuführen, welches an der eigentlichen Umsetzung nicht teilnimmt. Beispielsweise kann man mit Äthylenoxid umsetzen und Propylenoxid oder Dioxan als Reaktionsmedium oder als Aufschlämmittel verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß man bei milden Bedingungen d. h. bei relativ tiefen Temperaturen und mit einem praktisch neutralen Katalysatorsystem, Alkylenoxide direkt an eine N-methylolierte Stickstoff-Verbindung anlagern kann. Bekanntlich sind N-Methylolverbindungen schon im schwach sauren Medium instabil und in stark alkalischen Medium bilden Polykondensate oder spalten Formaldehyd und Wasser ab.
Anlagerungen von z. B. Äthylenoxid an eine organische Verbindung, welche ein bewegliches Wasserstoffatom aufweist, werden üblicherweise bei Temperaturen von 160 bis 2000C durchgeführt. Bei derart hohen Temperaturen sind jedoch die meisten N-Methylolverbindungen nicht mehr stabil, d. h., es findet ein Abbau der Methylolgruppen statt. Dank dem erfindungsgemäß verwendeten Katalysatorensystem {Komponenten c) allein oder c) und d) zusammen) ist es nun möglich geworden, derartigen Anlagerungen auch bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen, d.h. bei Temperaturen unter 1600C, mit Erfolg durchzuführen, ohne daß ein Abbau der Methylolgruppen erfolgt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte sind dank ihren Methylol- bzw. verätherten Methylolgruppen reaktiv und können je nach Substitution für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Insbesondere eignen sie sich als sogenannte Reaktivtenside, d. h. als reaktive oberflächenaktive Produkte, welche unter bestimmten Bedingungen, z. B. bei saurer Reaktion oder höherer Temperatur, in einen irreversibel unlöslichen Zustand übergeführt werden können. Sie können z. B.
ίο zur Herstellung von Mikrokapseln verwendet werden. Ferner eignen sich derartige Produkte als Waschmittel, Waschmittelzusätze, Emulgatoren, Dispergatoren, Hydrophobiermittelzusätze, Hydrophobiermittel, hydrophilierende Weichgriffmittel oder Carrier.
Insbesondere asymmetrische Diätherverbindungen, die mindestens einen hydrophoben und hydrophilen Rest aufweisen, sind wertvolle Reaktivtenside.
Die Einführung der hydrophilen und hydrophoben Gruppen kann dabei in beliebiger Reihenfolge geschehen.
Bei den asymmetrischen Äthern des Dimethylolharnstoffes geht man z. B. so vor, daß man zunächst den Monomethylolharnstoff hydrophob oder hydrophil veräthert. An den erhaltenen Monoäthern des Monomethylolharnstoffes lagert man dann ein zweites Molekül Formaldehyd an unter Bildung des Monoäthers von Dimethylolharnstoff. Dieser Monoäther wird wieder hydrophil oder hydrophob veräthert, so daß ein Endprodukt entsteht, das sowohl eine hydrophile als eine hydrophobe Äthergruppe enthält.
Die Einführung der hydrophilen, wasserlöslich machenden Gruppen geschieht z. B. dadurch, daß man die betreffende Monomethylolverbindung in Gegenwart eines Katalysators mit z. B. Äthylenoxid umsetzt, wobei sich ein Polyäthylenglykoläther bildet. Die hydrophobe Gruppe führt man am einfachsten durch direkte Verätherung der Methylolgruppe in schwach saurer Umgebung mit einer 4 oder mehr Kohlenstoffatome enthaltenden Hydroxylverbindung ein. Gegebenenfalls kann man auch zunächst mit einem niedrigen Alkohol veräthern und den . höheren, schwerflüchtigen durch Umätherung einführen. Eine weitere Möglichkeit, hydrophobe Gruppen einzuführen besteht in der Umsetzung der freien Methylolgruppen mit z. B. Propylenoxid. Da man in vorausgehender oder nachfolgender Stufe mit Äthylenoxid umsetzt, erhält man 7. B. Dimethylolharnstoff, der einerseits mit Polypropylenoxid, andererseits mit einem Polyäthylenglykol veräthert ist.
Eine bevorzugte Verfahrensweise sieht /. B. so aus: Die Monomethylolverbindung des Harnstoffs, welche man in bekannter Weise durch Addition eines Moleküls Formaldehyd herstellt, veräthert man zweckmäßig zuerst mit n-Butanol und stellt-die Äther der höheren Alkohole durch Umätherung des n-Butyläthers her. n-Butanol wird deshalb bevorzugt, weil man damit in homogener Phase arbeiten und bei der Umätherung das n-Butanol im Vakuum bei nicht allzuhoher Temperatur wieder abdestillieren kann. Letzteres ist deshalb wichtig, weil bei der in schwach saurer z. B. essigsaurer Umgebung stattfindenden Verätherung immer etwas unlösliches Carbamidfaarz entsteht. Bei Verätherung von Monomethylolharnstoff mit n-Butanol ist es empfehlenswert, mindestens 5% Wasser enthaltende Methyfolharnstoffe zu veräthern. also dieselben vor der Verätherung
<5O9 «53/263
ίο
nicht allzu scharf zu trocknen. Die Anlagerung des Äthylenoxides an die Methylolgruppcn der Harnstoffe erfolgt gemäß dem criindungsgemäßen Verfahren. Die Länge der Polyglykolätherkette spielt eine wichtige Rolle, weil durch sie die Löslichkeit des Tensides, insbesondere die Wasserlöslichkeit beeinflußt wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Darin sind Prozente immer Gewichtsprozente.
Beispiel
In einem Glasrohr von 70 ml Inhalt werden 100 mg stabilisierten Wärmebad während 16 Stunden Hißt
Ta(OC(CHj)3I5 mit 6,6 g (entsprechend 8 Mol) Äthy- io man das Gemisch reagieren, wobei 99% des Äthylen-
lenoxid und 5,4 g der Verbindung der Formel 5.1 oxids angelagert werden. Dies ergibt somit ein End-
(1 Mol) eingeschmolzen. Bei einem Druck von 10,5atü produkt, das vorwiegend der Formel
und unter Schütteln in einem auf 900C thermo-
H25C12-O-CHJ-NH-CO-Nh-CH2-O-(CH2CH2O-J8-H (IOD
entspricht. Das Infrarotspektrum dieses Produktes zeigt folgende Banden:
Breite Scharfe Schulter Scharfe Scharfe Scharfe Schulter Scharfe Scharfe Breite Schulter Scharfe Schulter Scharfe Scharfe Schulter Breite Schulter Scharfe Schulter Scharfe Schulter Breite Schulter Breite Schulter Breite Breite Breite Breite Schulter Scharfe Breite Breite Scharie Scharfe Scharfe Schulter
Wie im Beispiel 1 beschrieben werden in einem und unter Schütteln wird dieses Reaktionsgemisch
Glasrohr 100 mg Ta(OC(CH3J3J5 mit 11g (entspre- 55 in einem auf 1100C thermostabilisierten Wänne-
chend 5MoI) Äthylenoxid und 14,4 g (1 Mol) der bad während 16 Stunden reagieren gelassen, wobei
Verbindung der Formel 5.2 (mit Paraformaldehyd 98,7% des Äthylenoxides angelagert -werden. Man
nachmethylolierter Harnsloffmonömelhyloldodecyl- erhält somit ein Reaktionsprodukt, das vorwiegend
ather) eingeschmolzen. Bei einem Druck von 17,5 atü der Formel
Bande bei etwa 3320 cm"1 stark
Bande bei etwa 2960 cm"1 stark-mittel
Bande bei etwa 2920 cm-"1 schwach
Bande bei etwa 2840 cm'1 stark
Bande bei etwa 1710cm"1 stark-mittel
Bande bei etwa 1630 cm"1 mittel
Bande bei etwa 1575 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1555 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1500 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1460 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1450 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1395 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1380 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1360 cm*1 schwach
Bande bei etwa 1300 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1290 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1250 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1075 cm"1 mittel-stark
Bande bei etwa 1045 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1030 cm"1 mittel
Bande bei etwa 920 cm"1 schwach
Bande bei etwa 880 cm"1 schwach
Bande bei etwa 840 cm"1 schwach
Bande bei etwa 800 cm"1 schwach
Bande bei etwa 710 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 660 cm"1 schwach-mittel
B e i s ρ iel 2
CH2O-(CH2CH2O)x-H
H-H25C12-O-CH2-NH-CO-N
4 \
χ = 1 bis CH2O-(CH2CH2O)5^H
entspricht.
11
23 13 552 12
lcs zeigt folgende Banden: mittel
Bande bei etwa 3400 cm"1 mittel-stark
Bande bei etwa 2940 cm"1 schwach
Bande bei etwa 2910 cm'1 schwach
Bande bei etwa 2860 cm"1 stark
Bande bei etwa 2850 cm"1 schwach
Bande bei etwa 2730 cm"1 schwach-miltel
Bande bei etwa 1740 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1710cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1660 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1650 cm"1 mittel
Bande bei etwa 1630 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1555 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1535 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1500 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1490 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1455 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1370 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1340 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1285 cm-1 schwach
Bande bei etwa 1240 cm"1 mittel
Bande bei etwa 1110cm"1 schwach
Bande bei etwa 1070 cm""1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1035 cm"1 schwach
Bande bei etwa 935 cm"1 schwach
Bande bei etwa 880 cm-1 schwach
Bande bei etwa 835 cm"1 schwach
Bande bei etwa 800 cm"1 schwach
Bande bei etwa 750 cm"1 schwach
Bande bei etwa 710 cm"1 schwach
Bande bei etwa 650 cm"1
B e i s ρ i el 3
Breite Scharfe Schulter Scharfe Scharfe Schulter Scharie Breite Schuller Breite Breite Breite Schulter Scharfe Scharfe Schuller Scharfe Schulter Scharfe Schulter Scharfe Schulter Scharfe Schulter Breite Breite Schulter Scharfe Breite Breite Breite Breite Schulter Breite Schulter Breite Breite Breite Scharfe Schulter Breite Scharfe Schulter Scharfe Schulter
Wie im Beispiel 1 beschrieben werden in einem einem Druck von 5,2 atü und unter Schütteln in Glasrohr 100 mg eines Katalysatorgemisches aus einem auf 600C thermostabilisierten Wärmebad wäh-NaOC2H5 mit Nb(OC(CH3)3)5 ( im Verhältnis 1:1 rend 16 Stunden zur Reaktion gebracht, wobei 98% gemischt) mit 6,6 g Äthylenoxid (entsprechend 6 Mol) 45 des eingesetzten Äthylenoxides angelagert werden, und 6,7 g (1 Mol) der Verbindung der Formel 5.3 Man erhält ein Reaktionsprodukt, das zur Haupteingeschmolzen. Dieses Reaktionsgemisch wird bei sache der Formel
H3C-(CH2)7—CH=CH-(CH2I7- CH2-O-CH2-NH-CO-NH
entspricht. Produktes zeigt folgende
Das Infrarotspektrum dieses Bande bei etwa
Breite Bande bei etwa
Breite Schulter Bande bei etwa
Scharfe Bande bei etwa
Scharfe Schulter Bande bei etwa
Scharfe Bande bei etwa
Breite Schulter Bande bei etwa
Breite Bande bei etwa
Breite Bande bei etwa
Breite Bande bei etwa
Breite Schulter Bande bei etwa
Scharfe Schulter Bande bei etwa
Breite Schulter
Banden:
3400 cm"1 2990 cm"1 2910 cm"1 2860 cm"1 2840 cm"1 2730 cm"1 1760 cm"1 1705 cm"1 1650 cm"1 1630 cm"1 1555 cm"1 1535 cm-1
H2CO(CH2CH2O)11-H
mittel
schwach
stark
schwach
stark
schwach
schwach
schwach
schwach-mittel
schwach-mittel
schwach
schwach
14
Scharfe .Schuller
Scharre
Breite
Scharfe Schulter
Scharfe
Breite
Breite
Breite
Breite Schulter
Breite Schulter
Breite
Scharfe
Breite
Breite Schulter
Scharfe Schulter
Scharfe Schulter
Breite Schulter
Scharfe Schulter
Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande Bande
bei etwa bei etwa bei etwa bei clwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei etwa bei clwa bei etwa bei etwa
1500 cm1
1490 cm-'
1455 cm"1
1370 cm"1
1340 cm "'
1285 cm "'
1240 cm '
lllOcirT1
1065 cm"1
1030 cm"' cm '
cm"1
cm"1
cm"'
cm"1
cm"1
715cm"'
cm"1
schwach
schwach
schwach-mittel
schwach
schwach
schwach
schwach
stark
schwach
schwach-mittel
schwach
schwach
schwach
schwach
schwach
schwach
schwach
schwach
Beispiel 4
Wie im Beispiel 1 beschrieben, werden in einem Glasrohr 100 mg eines Katalysatorgemisches von KOC2H5 mit Nb(OC(CH3)3)5 (im Verhältnis 1 : I) zusammen mit 9,9 g (9 Mol) Äthylenoxid und 10,15 g
(1 Mol) der Verbindung der Formel 5.4 eingeschmol- 30 das vorwiegend der Formel Dieses Gemisch wird bei einem Druck von
5,2 atii und unter Schütteln in einem auf 6O0C thermostabilisierten Wärmebad während 16 Stunden zur Reaktion gebracht, wobei 99,4% des Äthylenoxides angelagert werden. Man erhält ein Reaktionsprodukt,
11-H37C18-O- CH2-NH-CO-NH-Ch2-O-(CH2CH2O)9-H
(104)
entspricht.
Das Infrarotspektrum dieses Produktes zeigt folgende Banden:
Breite Schulter
Breite
Scharfe Schulter
Scharfe
Scharfe
Breite Schulter
Breite Schulter
Scharfe Schulter
Breite
Breite Schulter
Scharfe Schulter
Scharfe Schulter
Scharfe
Breite Schulter
Scharfe
Scharfe Schulter
Breite
Breite
Breite
Breite Schulter
Breite Schulter
Breite
Breite
Breite Schulter
Scharfe
Scharfe
Scharfe Schulter
Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei Bande bei
etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa etwa
3420 cm"1
3350 cm"1
2960 cm"1
2920 cm"1
2850 cm"1
2740 cm-' cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm'1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
cm"1
mittel
mittel
mittel-stark
schwach
stark
schwach
schwach
schwach
mittel
schwach
schwach
schwach
schwach-mittel
schwach
schwach
schwach
schwach
schwach-mittel
mittel-staric
schwach
schwach-mittel
schwach
schwach
schwach
schwach
schwach
schwach
Γ,
Beispiel 5
In einem Glasrohr werden 100 mg eines Kataly- Druck von 5,2 atü und unter Schütteln in einem
satorgemisches aus Ta(OC(CH3Jj)5 und NaOC2H. auf 6O0C thermostabilisierten Wärmebad während
(im Verhältnis 1 :1) mit 8,8 g Äthylenoxid (entspre- 5 16 Stunden zur Reaktion eebracht. wobei 97% des
chend 4 Mol) und 5,4 g der Verbindung der Formel 5.5 Äthylenoxides angelagert werden,
eingeschmolzen. Dieses Gemisch wird bei einem Man erhält ein Reaktionsprodukt der Formel
Breite Schulter
Breite
Breite
Scharfe
Breite Schulter
Breile Schulter
Scharfe
Breite Schulter
Breite
Scharfe Schulter
Scharfe
Scharfe Schulter
Scharfe Schulter
Breite
Breite Schulter
Breite Schulter
Scharfe
Breite
Breite
Breite Schulter
Breite
Breite Schulter
Breite Schulter
Breite
Scharfe
Breite Schulter
Breite
Scharfe
Scharfe Schulter
In einem Glasrohr werden 100 mg eines Kataly- 5,2 atü unter Schütteln in einem auf 600C thermosatorgcmisches aus KOC2H5 und Nb(OC(CH3),), stabilisierten Wärmebad während 16 Stunden zur oder Ta(OC(CH.,).,)5 (im Verhältnis 1:1) mit 3,5 g Reaktion gebracht, wobei 100% des Äthylenoxides Äthylenoxid (entsprechend 4 Mol) und \4 g der Ver- angelagert werden. Man erhält ein Reaktionsprobindung der Formel 5.6. worin )i = 18, eingeschmol- 55 dukt, das vorwiegend der Formel zen. Dieses Gemisch wird bei einem Druck von
HO-HC1II11O)1X-CH, NH-CO-NH -CH2O-(CH2CH2O)4-H (110)
einspricht. ho in einem auf 90" C thermostabilisierten Wärmebad
Das AusLuinuspicniiikl de:· i-Ormel 5.6 kann z.B. während 16 Stunden zur Reaktion gebracht, wobei
so erhallen werden .iaii man in einem Glasrohr 100% des Propylenoxides umgesetzt werden. An
IOD nii' ',-ines katulvsaloniemisehes aus KOCtH, Stelle des obigen Kalalysatorcngemisches kann auch
und k .liiummi laii um Verhältnis 1:1) mit einem ein Gemisch aus KOC2H5 und Ta(OC2H5J5 ( im
< ieiiMM-'n aus .'«■ ;: l'ropyienoxid !entsprechend IX Moll fts Verhältnis 1:1) verwendet werden. Dieses Reaktions-
.iinl 1.0 " \thvieiioxi(l (als Starter) und 2,25 μ Mono- produkt wird hierauf einer Nachmethylolierung mit
ii'eiluiiilhnrn1.!'·:!'! emseiimii/i Dieses Gemisch wird Paraformaldehyd unterzogen. Das Infrarotspektrum
'■■■ι iiirm Ι'ί.Λ ■.(Mi x.' aiii und unter Schütteln des Produktes (110) zeigt folgende Banden:
°—CH2-NH-CO-Nh-CH2-O-(CH2CH2O)4-H mittel
roduktes zeigt folgende Banden: mittel
Bande bei etwa 3420 cm"1 mittel-stark
Bande bei etwa 3340 cm"1 mittel-stark
Bande bei etwa 2920 cm"1 schwach
Bande bei etwa 2870 cm"1 schwach
Bande bei etwa 2740 cm"1 schwach
Bande bei etwa !740 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1705 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1650 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1635 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1560 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1540 cm"1 schwach
Bande bei etwa !510 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1500 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1455 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1440 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1380 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1350 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1295 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1250 cm"1 mittel-stark
Bande bei etwa 1220 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1110cm"1 mittel
Bande bei etwa 1070 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1040 cm"1 schwach
Bande bei etwa 940 cm"1 schwach
Bande bei etwa 885 cm"1 schwach
Bande bei etwa 805 cm"1 schwach
Bande bei etwa 745 cm"1 schwach
Bande bei etwa 700 cm"1
Bande bei etwa 660 cm"1
Beispiel 6
/10
Breite
Scharfe Schulter
Breite Schulter
Scharfe Schulter
Breite Schulter
Scharfe Schulter
Breite Schulter
Scharfe Schulter
Scharfe
Breite
Breite Schulter
Scharfe
Breite Schulter
Breite Schulter
Breite
Breite Schulter
Breite
Breite Schulter
Breite
Scharfe
Breite Schulter
Scharfe
Breite
Scharfe Schulter
a) In einem Glasrohr werden 100 mg eines Katalysalorgemisches aus KOC(CHj)3 und Ta(OC2H5J5 <(im Verhältnis 1 : 1) mit 13,2 g (entsprechend 6MoI) Äthylenoxid und 4,5 g (1 Mol) Monomethylolharnstoff eingeschmolzen. Dieses Gemisch wird bei einem Druck von 1 bis 2 atü und unter Schütteln in einem zuerst auf Raumtemperatur (20 bis 25° C) gehaltenen Wärmebad während 2 Stunden zur Reaktion gebracht. Anschließend wird das Wärmebad auf 600C thermostabilisiert und die Reaktion während 16 Stunden bei 5,2 atü weitergeführt, wobei 88% des Äthylenoxides angelagert werden.
b) Das unter a) beschriebene Reaktionsprodukt wird einer Nachmethylolierung mit Paraformaldehyd unterzogen und anschließend an diese nachträglich eingeführte Melhylolgruppc wie folgt Propylcnoxid angelagert.
bei etwa 3360 cm"1 18
Bande bei etwa 2950 cm"1 stark-mittel
Bande bei etwa 2910 cm"1 mittel
Bande bei etwa 2860 cm"1 schwach
Bande bei eiwa 2720 cm"1 mittel
Bande bei etwa 1730 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1715 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1650 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1590 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1450 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1400 cm"1 schwach-ßiittel
Bande bei etwa 1370 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1355 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1275 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1235 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1160 cm"1 schwach
Bande bei etwa 1110cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1075 cm"1 mittel
Bande bei etwa 1035 cm"1 schwach
Bande bei etwa 980 cm"1 schwach
Bande bei etwa 930 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 880 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 830 cm"1 schwach
Bande bei etwa 660 cm"1 schwach
Bande B e i s ρ iel 7 schwach-mittel
In einem Glasrohr werden 100 mg eines Katalysatorgemisches aus (KOC2H5) und Ta(OC(CH3)3)5
(im Verhältnis 1:1) mit 8,7 g entsprechend 6MoI) Propylenoxid und 9,6 g des unter a) beschriebenen Produktes der Formel 5.7, worin η = 6, eingeschmolzen. Dieses Gemisch wird unter Schütteln in einem thcrmostabilisierten Wärmebad nach folgendem Pro-
gramm zur Reaktion gebracht:
2 Stunden bei 25° C und 0,7 atü,
4 Stunden bei 60cC und 2,5 atü und
16 Stunden bei 1100C und 7,9 atü,
45
wobei 100% des Propylcnoxides angelagert werden. Man erhält zur Hauptsache ein Reaktionsprodukt der Formel
Ho-(CH2CH2O)11-CH2-NH-CO NH-CH2O-(C,H„O)„ —H
(111)
Das Infrarotspcktrum dieses Produktes zeigt folgende Banden: 1 mittel
Breite Bande bei etwa 3430 cm 1 mittcl-stark
Scharfe Bande bei etwa 2960 cm " 1 schwach
Scharfe Schulter Bande bei etwa 2910 cm 1 stark
Scharfe Bande bei etwa 2860 cm 1 schwach
Breite Bande bei etwa 1730 em I sehwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1705 cm I schwach
Breite Bande bei etwa 1645 cm" I schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1500 cm I schwach-mittel
Breite Bande bei etwa 1445 cm I schwach
Scharfe Bande bei etwa 1365 cm I schwach
Scharfe Bande bei etwa 1340 cm I schwach
Scharfe Bande bei etwa 1315 cm ! sehwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1280 cm
AA
Breite
Breite
Breite
Breite Schulter
Breite
Breite
Breite Schulter
Scharfe Schulter
23 13 552 20
schwach
Bande bei etwa 1250 cm-' stark
Bande bei etwa 1100 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 1030 cm-1 schwach
Bande bei etwa 990 cm"1 schwach-mittel
Bande bei etwa 945 cm-' schwach
Bande bei etwa 835 cm"1 schwach
Bande bei etwa 740 cm-' schwach-mittel
Bande bei etwa 655 cm"1
Beispiel 8
In einem Glasrohr werden 100 mg W(0C(CH3)3)6 mit 6,6 g (0,15 Mol) Äthylenoxid und 8,6 g (0,03 Mol) der Verbindung der Formel 5.1 eingeschmolzen. Bei einem Druck von 4,27 atü und unter Schütteln in einem auf 6O0C thermostabilisierten Wärmebad läßt
man das Gemisch während 16 Stunden reagieren, wobei 99% des Äthylenoxides angelagert werden. Man erhält ein Endprodukt, das vorwiegend der Formel
(112)
n-H25CI2 entspricht. — O- CH2-NH-CO -NHCH2O- -(CH2CH2O)5-H
Das Infrarotspektrum dieses
Breite Schulter Produktes zeigt folgende Banden:
Breite Bande bei etwa 3400Cm"1 stark-mittel
Scharfe Schulter Bande bei etwa 33.SOCm"1 mittel-stark
Scharfe Bande bei etwa 2950 cm"1 stark-mittel
Scharfe Bande bei etwa 2910cm"1 schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 2850 cm"1 stark
Breite Schulter Bande bei etwa 2740 cm"1 schwach
Breite Bande bei etwa 1725 cm"1 schwach
Breite Bande bei etwa 1635 cm"1 stark-mittel
Breite Bande bei etwa 1530 cm"1 schwach
Breite Bande bei etwa 1490Cm"1 schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1450 cm"1 schwach
Scharfe Bande bei etwa 1435 cm"1 schwach
Scharfe Bande bei etwa 1365 cm"1 schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1340 cm"1 schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1280 cm"' schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1240 cm"1 schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1170 cm"' schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 1110 cm"1 mittel
Breite Schulter Bande bei etwa 1060 cm"1 schwach
Breite Bande bei etwa 1030 cm"1 mittel
Scharfe Bande bei etwa 935ατΓ' schwach
Breite Bande bei etwa 880 cm"1 schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 835 cm"1 schwach
Breite Bande bei etwa 800 cm"1 schwach
Breite Bande bei etwa 765 cm"1 schwach
Scharfe Bande bei etwa 745 cm"1 schwach
Breite Schulter Bande bei etwa 710 cm"1 schwach
Bande bei etwa 660 cm'1 schwach
Beispiel 9
In einem Glasrohr werden 100 mg Ta(O-n-CjH7)5 bad läßt man das Gemisch während 16 Stunden
mit 7,92 g (entsprechend 6 Mol) Äthylenoxid und 60 reagieren, wobei 95,2% des Äthylenoxides angelagert
8,64 g der Verbindung der Formel 5.1 eingeschmol- werden. Man erhält ein hochviskoses klares End-
7ien. Bei einem Druck von 10,5 atü und unter Schüt- produkt, das vorwiegend der Formel
tcln in einem auf 900C thermostabilisierten Wärmc-
H25C12-O-CHJ-NH-Co-NH-CH2O(CH2CH2O)6-H (113)
CH2
entspricht.
Verwendet man in diesem Beispiel an Stelle von 100 mg Ta(On-C.,H7)5 die gleiche Menge eines der
folgenden Katalysatoren, so erhält man dasselbe Endprodukt mit den entsprechenden nachstehenden Ausbeuten.
21 Katalysator 23 13 552 22 KatuKsnlor Ausheilte in
I'rn/cnl
Beispiel Ta (θ -^\~^y) Ausbeute in
Prozent
Beispiel N b( O-CyclododecanJs 95,2
1 ί\ Ta(On-C5H11)J
Ta(OC(CH3J3)CU
Ta( O-Cyciododecan )5
5 17 Nb(OCH[CH3L)4Cl 97,6
IO Nb (p^\=y)5 97 18 Nb(OCH[CH3]2)CU
Nb(O-CH[CH3L)5
W(OC[CH3L),,
Zr(On-C4H9J4
Zr(OC[CH3L)4
97,0
95.8
81,0
99,0
95,2
11
12
13
14
( —/"~\\ 95.2
97,6
98,1
95,2
10 19
20
21
22
23
Zr(OCH3)Cl3 96,4
15 96.5 '5 24 Zr(OC2H4Ci)4 97.6
I A m ο 25 Ti(On-C1H7K 97,0
1 O 26

Claims (1)

JL Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von alkoxylierten Methylolharnstoflen, dadurch gekennzeichne t, daß man
a) eine methylolierte Harnstoffverbindung mit
b) einem Alkylenoxid der allgemeinen Formel
DE19732313552 1972-03-28 1973-03-19 Verfahren zur Herstellung von alkoxylierten Methylolharnstoffen Expired DE2313552C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH463272A CH566294A5 (de) 1972-03-28 1972-03-28
CH463272 1972-03-28

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2313552A1 DE2313552A1 (de) 1973-10-18
DE2313552B2 DE2313552B2 (de) 1976-05-20
DE2313552C3 true DE2313552C3 (de) 1976-12-30

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