DE2359291C2 - Verfahren zur Herstellung anionischer, Sulfonsäuregruppen enthaltender Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte in wäßriger Lösung mit hohem Feststoffgehalt - Google Patents
Verfahren zur Herstellung anionischer, Sulfonsäuregruppen enthaltender Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte in wäßriger Lösung mit hohem FeststoffgehaltInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
wäßriger Lösungen von anionischen Sulfonsäuregruppen enthaltenden Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten
mit hohem Feststoffgehalt.
Ein Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher, Sulfonsäuregruppen enthaltender Kondensationsprodukte
ist aus der USA.-Patentschrift 2 730 516 bereits bekannt. Eine spezielle Eigenschaft dieser Kondensationsprodukte
besteht darin, daß sie unter Hitzeeinwirkung nicht härten. Sie finden daher Verwendung
l. B. als Schutzkolloide, Verdickungsmittel oder Emulgatoren.
Einen Nachteil besitzen diese Produkte insofern, als Lösungen hiervon höchstens mit einem Feststoffgehalt
von 25 Gewichtsprozent hergestellt werden können.
Auch nach der deutschen Offenlegungsschrift I 671 017 lassen sich Lösungen von Kondensationsprodukten
auf Basis eines Amino-s-triazins mit mindestens zwei Aminogruppen, Formaldehyd und Alkaliiulfit
nur mit einem Feststoffgehalt bis zu 20 Gewichtsprozent erhalten. Diese Kondensationsprodukte gelangen
vor allem in Baustoffen zum Einsatz.
Bei der Herstellung der in den Beispielen D und E der deutschen Offenlegungsschrift 1 671 017 beschriebenen
höherprozentigen Lösungen von Kondensationsprodukten wird von einer Diamino-s-triazinsulfonsäure
und Formalin ausgegangen, d. h., die Sulfonsäure mußte zunächst synthetisiert und isoliert werden.
Die bekannten drei Verfahren weisen daher erhebliehe Nachteile auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein mit einfachen technisehen
Mitteln durchführbares Verfahren zu schaffen, das die Herstellung anionischer Sulfonsäuregruppen
enthaltender Melamin-Formaldehyd-Kondensalionsprodukte in Form wäßriger Lösungen mit hoher Konzentralion
erlaubt.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindunesgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung wäßriger ■ Äsungen von
anionische Sulfonsäuregruppen entblutenden MeI-amin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten
durch mehrstufige Kondensation bei unterschiedlichen pH-Werten, das darin besteht, daß man
a) Melamin, Formaldehyd und ein Alkalisulfil im Molverhällnis 1 :2,8 bis 2,3 :0,9 bis 1,1 in wäßriger
Lösung bei einer Temperatur von 60 bis 800C und einem pH-Wert zwischen 10 und 13
so lange erhitzt, bis Sulfit nicht mehr nachweisbar ist,
b) danach mit verdünnter Mineralsäure einen pH-Wert zwischen 3,0 und 4,5 einstellt und bei einer
Temperatur von 30 bis 60 C die Kondensation 30 bis 90 Minuten lang fortsetzt und
c) das Kondensationsprodukt nach Einstellen eines pH-Wertes von 7,5 bis 9,0 auf eine Temperatur
von 70 bis 95 C erhitzt, bis die Viskosität bei 20 C und 20% Feststoffgehalt 5 bis 4OcP beträgt.
Auf die oben beschriebene Weise gelingt es, Lösungen mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 50 Gewichtsprozent
zu erhalten. Als Mineralsäure wird vorzugsweise Schwefelsäure verwendet, da dann bei Anwendung
des Kondensationsproduktes in armiertem Beton weder ei.ie Korrosionsgefahr wie bei Salzsäure, noch
eine Verzögerung des Abbindens von Beton wie bei Phosphorsäure auftritt. Falls die erfindungsgemäßen
Lösungen jedoch für andere Zwecke verwendet werden sollen, können auch andere Mineralsäuren in
Stufe b) eingesetzt werden.
In Stufe c) erfolgt die Vis,kositätsbestimmung zur Feststellung der erforderlichen Erhitzungsdauer durch
Verdünnen auf 20% Feststoffgehalt und anschließende Messung der Viskosität bei der oben angegebenen
Temperatur.
Wesentlich für die Verwendbarkeit der Kondensationsprodukte ist, daß die Viskosität der Lösungen
nach beendeter Kondensation bei einem Feslstoffgehalt von 20 Gewichtsprozent im Bereich von 5 bis
40 cP liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es. allein unter Verwendung von Melamin, Formaldehyd,
Alkalisulfit, Mineralsäure und Lauge durch Einhaltung bestimmter Kondensationsbedingungen ohne
großen Aufwand auf einfachem Wege Lösungen mit Konzentrationen zwischen 30 und 50% herzustellen.
Durch Zugabe von Wasser kann dabei jede gewünschte niedrigere Feststoffkonzentration leicht eingestellt werden.
Die Isolierung bestimmter Zwischenprodukte erübrigt sich, wodurch das Verfahren auch wirtschaftlich
interessant wird, da nachträgliche Kosten einer eventuell gewünschten Konzentrationserhöhung nicht entstehen.
Andererseits wird bei der Beförderung, Lagerung, Handhabung usw an Transport- und Lagerraum
sowie Energie gespart, da wesentlich geringere Wassermengen zu bewältigen sind.
Die Haltbarkeit der erfindungsgemäß hergestellten hochkonzentrierten Lösungen ist zufriedenstellend
und entspricht insoweit den bisher bekannten maximal 20 Gewichtsprozent Feststoff enthaltenden Lösungen.
Die Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Lösungen sind zahlreich. Bevorzugt werden sie
Baustoffen zugesetzt, um deren Eigenschaften ?υ verbessern. Beispiele für Verwendungsmöglichkeiten
sind Reparatur von Betonschäden, Betonverflüssiger, Klebemassen für Keramik, Glas, Herstellung von
Bodenbelägen, Betonsteinen, Putzen und Anstrichen, Transportbetonbauplatten, Leichtbeton, im Straßenbau,
zur Verhinderung der Bildung von Arbeitsfugen und Verfestigung geologischer Formationen.
In den folgenden Beispielen wird zunächst eine typische Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
unter Herstellung einer 34,0 Gewichtsprozent Feststoffe enthaltenden Lösung eines anionischen
Sulfit-modifizierten Melamin-Formaldehyd-Kondensationspreduktes
beschrieben und danach werden dessen Eigenschaften beim Einsatz in Baustoffen demonstriert.
Es zeigt sich eine Erhöhung des Ausbreitmaßes sowie eine Steigerung der Druckfestigkeit von
Beton- und Anhydrit-Prüfkörpern. Weitere Anwendungsmöglichkeiten, wie sie z. B. in der deutschen
Offenlegungsschrift 1 671 017 genannt werden, stehen solchen erfindungsgemäß herstellbaren Lösungen sulfitmodifizierter
Melamin - Formaldehyd - Kondensationsprodukte ebenfalls offen.
Herstellung einer Lösung des
Kondensationsproduktes
Kondensationsproduktes
In 770 Volumteile 30% wäßriger Formaldehydlösung werden unter Rühren bei Raumtemperatur
350 Gewichtsteile Melamin, 280 Gewichisteile Na2S2O5 und 60 Volumteile 20%ige NaOH eingetragen.
Man heizt auf 75"C auf und hält so lange bei dieser Temperatur (etwa 1I1 Stunde), bis Sulfit nicht
mehr nachweisbar ist. Dann wird auf 50" C abgekühlt und so lange Säure (60 Volumteile H2SO4 konz. in
900 Volumteile H2O) zugesetzt, bis ein pH-Wert von 3,8 erreicht ist. Bei 5O0C wird kondensieit bis eine
Viskosität von etwa 300cP/40"C erreicht ist (Dauer etwa '/·>
bis 1 Stunde). Man stellt einen pH-Wert von 8,0 ein"(mit etwa 280 Volumteilen 20%iger NaOH).
Das Kondensationsprodukt wird etwa 1 Stunde auf 9O0C erhitzt, bis eine Viskosität von 12cP/90°C gemessen
wird. Dann wird abgekühlt und ein pH-Wert von 8,5 eingestellt.
Feststoffgehalt: 34,0%.
Viskosität bei 200C: 26 cP.
Viskosität einer Lösung mit 20% Feststoffgehalt: 9cP.
Viskosität bei 200C: 26 cP.
Viskosität einer Lösung mit 20% Feststoffgehalt: 9cP.
Anwendungsbeispiel 1 Folgende Betonmischung wurde hergestellt:
27,0 Gewichtsteile Sand 0 bis 4 mm, 5,7 Gewichtsteile Sand 4 bis 8 mm,
12,0 Gewichtsteile Kiesel 8 bis 16 mm,
18,3 Gewichtsteile Kiesel 16 bis 32 mm,
13,0Gowichtsteile Portlandzement 350 F.
Zusatz an erfindungsgemäßem Kondensationsprodukt (Beispiel 1) bezogen auf Zementgewicht |
Wasser- Zement- Wert |
Ausbreitung nach DlN 1048 (cm) |
Ohne Zusatz 0,9% 1,5% |
0,45 0,45 0,40 |
40 60 60 |
Anwendungsbeispiei 2
In Anlehnung an DIN 1164 wurden Probekörper
χ 4 χ 16 cm hergestellt.
Ausbreitmaß: 18 ± 1 cm.
Lagerung bis zur Prüfung im Normalklima 20/65. Zement: Portlandzement 35OF.
Zusatz an erfindungsgemäßem
Kondensationsprodukt
Kondensationsprodukt
(Beispiel 1)
bezogen auf Zemenlgewichl
bezogen auf Zemenlgewichl
Ohne Zusatz
3,3%
Wasser-
Zement-
Werl
0,53
0,46
0,46
1 Tag
Biegezugfestigkeit
(kp/cm2)
(kp/cm2)
21
57
57
Druckfestigkeit
(kp/cm2)
83 223
Prüfergebnisse nach | Druck festigkeit (kp/cm2) |
28 Tagen | Druck festigkeit (kp/cm2) |
7 Tagen | 354 | Biegezug festigkeit (kp/cm2) |
450 |
äiegezug- festigkeit (kp/cm2) |
550 | 74 | 673 |
52 | 96 | ||
67 |
Anwendungsbeispiel 3 In Anlehnung an DIN 4208 wurden Probekörper 4 χ 4 χ 16 cm hergestellt.
Synthetischer Anhydrit AB 200.
Gemagert mit Normensand nach DIN 1164 im Verhältnis von 1 Gewichtsteil.
AB 200 zu 3 Gewichtsteilen Normensand.
Zusatz an erfindungsgeitiäßein
Kondensationsprodukt
(Beispiel I)
bezoiien auf
Anhydiitgewicht
(Beispiel I)
bezoiien auf
Anhydiitgewicht
Ohne Zusatz
3.3%
3.3%
AusbrcitmaU | 2 Tagen | Druck | Prüfergebnisse nach | Druck | 28T; | |
Wasser- | Biegezug | festigkeit | 7 Tagen | fest igkeil | Biegczug- | |
Anhydril- | festigkeit | (kp/cm2) | Biegezug | (kp/cm2) | fcsligkcil | |
Wert | (cm) | (kp/cm2) | 100 | festigkeit | 232 | (kp/cm2) |
14,0 | 19 | 252 | (kp/cm2) | 457 | 61 | |
0,40 | 18,5 | 33 | 36 | 98 | ||
0,30 | 60 | |||||
Druckfestigkeit (kp/cm2)
294 706
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen von anionische Sulfonsäuregruppen enthaltenden
Melanün-Formaldehyd-Kondensationsprodukten durch mehrstufige Kondensation bei unterschiedlichen
pH-Werten, dadurchgekennzeichnet, daß man
a) Melamin, Formaldehyd und ein Alkalisulfit im Molverhältnis 1:2,8 bis 2,3:0,9 bis 1,1
in wäßriger Lösung bei einer Temperatur von 60 bis 80° C und einem pH-Wert zwischen
10 und 13 so lange erhitzt, bis Sulfit nicht mehr nachweisbar ist, rs
b) danach mit verdünnter Mineralsäure einen pH-Wert zwischen 3,0 und 4,5 einstellt und
bei einer Temperatur von 30 bis 60 C die Kondensation 30 bis 90 Minuten lang fortsetzt,
und
c) das Kondensationsprodukt nach Einstellen eines pH-Wertes von 7,5 bis 9,0 auf eine Temperatur
von 70 bis 95 C erhitzt, bis die Viskosität bei 20"C und 20% Feststoffgehalt
5 bis 40 cP beträgt.
2. Verwendung einer nach Anspruch 1 hergestellten Lösung mit einem Feststoffgehalt von 30
bis 50 Gewichtsprozent als Mittel zur Verbesserung der Eigenschaften von Baustoffen.
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