DE2364444B2 - Polyaminverbindungen und deren Verwendung - Google Patents
Polyaminverbindungen und deren VerwendungInfo
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Description
X-CH2- ^CH2 /,-CH2-X
worin X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom, R ein Wasserstoffatom, eine Hydroxy- oder
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und π 0 oder 1 ist, und
(2) einem Polyalkylenpolyamin der allgemeinen Formel II
H2NlCmH2,nNH)pCinH2ll,NH2 III)
worin m eine ganze Zahl von 4 bis 15 und ρ 0
oder 1 ist; das in einem Molverhältnis von 0,5 : 1 bis 0,95 : 1
hergestellt worden ist, mit
(B) Epichlorhydrin, Epibromhydrin und/oder Epijodhydrin in einem Mol verhältnis von 1,25 bis 2^ MoI des Epihalogenhydrins pro Mol Amingruppe in dem Addukt.
(B) Epichlorhydrin, Epibromhydrin und/oder Epijodhydrin in einem Mol verhältnis von 1,25 bis 2^ MoI des Epihalogenhydrins pro Mol Amingruppe in dem Addukt.
2. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 zur Erhöhung der Naßfestigkeit von Cellulosesubstraten.
Die Erfindung betrifft Polyaminverbindungen und deren Verwendung zur Erhöhung der Naßfestigkeit von
Cellulosesubstraten.
In der US-PS 28 34 675 sind Produkte aus Dihalogenalkanen
und Polyalkylenpolyaminen beschrieben, die dem Papierbrei zur Verbesserung der Naßfestigkeit des
Papiers zugegeben werden können.
In der DE-PS 9 55 835 sind Verfahren zum Imprägnieren bzw. Wasserfestausrüsten von Papier beschrieben,
wozu man dem Papierbrei basische Produkte zugibt, die frei sind von reaktionsfähigen Halogenatomen
oder Epoxygruppen und die man durch Kondensation von Polyaminen mit vernetzenden Verbindungen,
wie Epichlorhydrin und Dichloräthan, erhält. Diese Produkte erhöhen ebenso die Naßfestigkeit des Papiers.
In der US-PS 25 95 935 sind Papierprodukte mit verbesserter Naßfestigkeit beschrieben, die Reaktionsprodukte
aus Polyalkylenpolyaminen und bifunktionellen oder polyfunktionellen Halogenhydrinen, wie
Epichlorhydrin, enthalten.
Die DE-OS 15 95 444 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Kondensationspolymeren
aus Polyalkylenpolyaminen und bestimmten Epoxyhalogeniden, die zum Ausflocken von suspendierten
Feststoffen in wäßrigen Medien verwendet werden können. Die in diesem Stand der Technik beschriebenen
Produkte sind wasserlöslich und nicht hitzehärtbar. Da die Produkte als wasserlösliche Ausflockungsmittel
eingesetzt werden sollen, werden zu ihrer Herstellung sehr geringe Mengen Epichlorhydrin verwendet, um die
Vernetzung und damit das Unlöslichwerden der Produkte auf einem Minimum zu halten. So wird bei der
Herstellung der Kondensationspolymeren ein Verhältnis von Epichlorhydrin zu den Amingruppen des
Polyalkylenpolyamins angewandt, das stets geringer ist
als 0,27 :1. Aufgrund dieser geringen Epichlorhydrinmenge
können die Kondensationsprodukte nicht vernetzt werden und sind daher zur Beeinflussung der
in Eigenschaften insbesondere der Naßfestigkeit von Cellulosesubstraten nicht geeignet
Die DE-OS 15 95 302 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Kondensationsprodukten,
das von ε-Caprolactam und Alkylenpolyaminen ausgeht, die zu einem Zwischenkondensationsprodukt
umgesetzt werden, welches Zwischenkondensationsprodukt mit Epichlorhydrin weiter umgesetzt wird. Die
hierbei erhaltenen Kondensationsproduktc -ind wasserlöslich und können ausweislich der Beschreibung dieser
:n Offenlegungsschrift in Form ihrer wäßrigen Lösungen
als Textilveredlungsmittel, Papiernaßverfestigungsmittel
Füllstoffretentionsmittel für Papier, Flockungsmittel, Fixiermittel oder Verankerungsmittel für Kunststoffolien
mit Cellulosematerialien verwendet werden. Auf-
2Ί grund des Aufbaus sind diese Kondensationsprodukte
jedoch nicht ausreichend härtbar bzw. vernetzbar und lassen hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Verbesserung
der Naßfestigkeit von Papier zu wünschen übrig.
Die vorbekannten Produkte zur Erhöhung der
in Naßfestigkeit, beispielsweise jene, die man durch
Umsetzung von Dichloräthan mit einem Polyalkylenpolyamin, wie Äthylendiamin, erhält, sind auch deshalb
unbefriedigend, weil sie eine zu lange Zeit zur Härtung benötigen, die in manchen Fällen bis zu 1 Jahr beträgt.
Γ) Weiterhin besitzen sie häufig nur eine geringe Wirkung,
so daß beträchtliche Mengen erforderlich sind, um eine ausreichende Naßfestigkeit zu erreichen. Das gleiche
gilt für ein Produkt, das man durch die Umsetzung von Epichlorhydrin mit einem Polyalkylenpolyamin, wie
4Ii Hexamethylendiamin, erhält.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, Polyaminverbindungen zu schaffen, die eine wesentliche
Verbesserung der Naßfestigkeit von Papier verursachen und nur kurze Härtungszeiten benötigen.
4i Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß diese
Anforderungen durch die erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen erfüllt werden.
Gegenstand der Erfindung sind daher Polyaminverbindungen, erhalten durch Umsetzung
(A) eines Addukts von
(1) einem Dihalogenalkan der allgemeinen Formel I
/R
X CH2 ICH2/„ CH2 X '"
worin X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom, R ein Wasserstoffatom, eine Hydroxy- oder Alkylgruppe
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und η 0 oder 1 ist, und
(2) einem Polyalkylenpolyamin der allgemeinen Formel Il
worin m eine ganze Zahl von 4 bis 15 und ρ 0
oder 1 ist,
das in einem Molverhältnis von 0,5 :1 bis 0,95 ; 1
hergestellt worden ist, mit
(B) Epichlorhydrin, Epibromhydrin und/oder Epijodhydrin
in einem Molverhältnis von 1,25 bis 2,5 Mol des Epihalogenhydrine pro Mol Amingruppe in dem
Addukt
Die wäßrigen Lösungen der erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen
können diese in hohen Konzentrationen enthalten und bleiben dennoch längere Zeit stabil.
Sie können in einer Vorrichtung aus rostfreiem Stahl verwendet werden.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen PoIyaminverbindungen
unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel hergestellt. Zur Erleichterung und aus
Zweckmäßigkeitsgründen wird diese Reaktion so durchgeführt, daß die wäßrige, durch Umsetzung des
Addukts mit dem Epichlorhydrin, Epibromhydrin und/oder Epijodhydrin erhaltene Lösung etwa 40% der
Feststoffe enthält. Der Feststoffgehalt der wäßrigen Lösungen der erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen
wird dadurch bestimmt, daß man das Gewicht dar eingesetzten Reaktionspartner insgesamt ermittelt und
dann durch das Gesamtgewicht der Lösung einschließlich der zugesetzten Wassermenge dividiert. Durch
entsprechende Steuerung der Reaktion kann man Lösungen mit beliebiger Viskosität erhalten. Im
allgemeinen besitzen die Lösungen bei einem Feststoffgehalt von 40% eine Viskosität bei 25° C, die einer
Bewertung auf der Gardner-Holdt-Skala von A bis Z, vorzugsweise von D bis H, entspricht.
Die wäßrigen Lösungen der erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen können zltr Erleichterung der
Verwendung auf einen beliebigen Feststoffgehalt eingestellt werden. Lösungen mit eirr-m Feststoffgehalt
von etwa 5 bis 40%, vorzugsweise 20 ois 35% und einem pH-Wert von weniger als 6 sind bei 25°C längere Zeit,
d. h. über 3 Monate, stabil. Erfindungsgemäß werden Lösungen mit einem pH-Wert von 4,5 bis 5,5 bevorzugt.
Im allgemeinen beträgt der pH-Wert mindestens 3, so daß die Lösungen der erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen
in Vorrichtungen aus rostfreiem Stahl verwendet werden können. Wäßrige Lösungen der
erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen mit einem höheren Feststoffgehalt sind für jene Produkte bevorzugt,
die transportiert werden müssen.
Im allgemeinen sind wäßrige Lösungen der Polyaminverbindungen, bei denen das Epihalogenhydrin mit dem
Addukt in einem Molverhältnis von Epihalogenhydrin zu Amingruppe des Addukts von mehr als 2,5 : 1
umgesetzt wird, nicht hitzehärtbar, während Lösungen mit einem Verhältnis von weniger als 1,25:1 im
allgemeinen gelieren. Erfindungsgemäß werden Molverhältnisse von 1,5 :1 bis 2,25 :1 angewandt.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen eingesetzten Addukte, die man durch
Umsetzen des Dihalogenalkans mit dem Polyalkylenpolyamin erhält, enthalten im allgemeinen geradkettige
oder verzweigte Einheiten mit nur wenigen oder keinen cyclischen Einheiten. Vorzugsweise sind etwa 85% der
Einheiten der Addukte geradkettig oder verzweigt, wobei es noch bevorzugter ist, daß dieser Anteil mehr
als 95% beträgt. Die Addukte erhält man im allgemeinen dadurch, daß man als Lösungsmittel
Wasser, mit Wasser mischbare Alkohole oder Gemische davon einsetzt. Diese wäßrigen Lösungen sind klar,
blaßgelb und besitzen bei 25°C einen pH-Wert von etwa 8 bis II. Man kann das Addukt in irgendeiner
Konzentration einsetzen, vorausgesetzt, daß diese für die Umsetzung mit dem Epichlorhydrin, dem Epibromhydrin
und/oder dem Epijodhydrin geeignet ist. Eine geeignete Adduktkonzentration liegt im Bereich von
etwa 25 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Adduktlösung. Man kann die Konzentration auch
durch Zufügung oder durch Entfernen des Lösungsmittels unter entsprechender Änderung der Viskosität
einstellen. Beispielsweise ist eine Lösung des Addukts
Ό mit einer Viskosität bei 25°C von A bis H gemäß der
Gardner-Holdt-Skala für die Umsetzung mit dem Epichlorhydrin, dem Epibromhydrin und/oder dem
Epijodhydrin geeignet.
Beispiele für Dihalogenalkane der allgemeinen
Formel I, in der π den Wert 0 hat, sind
1,2-DichIoräthan,
1,2-Dibromäthan und
1,2-Dijodäthan.
1,2-Dibromäthan und
1,2-Dijodäthan.
2" Beispiele für Dihalogenalkane der allgemeinen Formel
I, in der π den Wert 1 hat, sind
1,3-Dijodpropan,
1 ,S-Dichlor-2-methylpropan,
l,3-Dibrom-2-buiylpropan,
13-Dichlor-2-isobutylpropan, und
lr3-Dibrom-2-hydroxypropan.
Vorzugsweise verwendet man zur Herstellung der Addukte Dihalogenalkane der allgemeinen Formel I, in
J" der /70 ist und noch bevorzugter 1,2-Dichloräthan.
Wie bereits erwähnt, bilden diese Dihalogenalkane der allgemeinen Formel I bei der Umsetzung mit den
Polyalkylenpolyaminen der allgemeinen Formel II Addukte, die im wesentlichen geradkettige oder
si verzweigte Einheiten enthalten. Λ,ω-Dihalogenalkane
mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen zwischen den Halogenatomen bilden Piperidinstrukturen und sind daher
erfindungsgemäß als Hauptanteile zur Bildung des Addukts nicht geeignet.
•κι Zu den Polyalkylenpolyaminen der allgemeinen
Formel II, in der ρ einen Wert von 0 aufweist, sind
1,4-Tetramethylendiamin,
1,5-PentamethyIendiamin,
1,6-Hexamethylendiamin,
1,10-Decamethyli;ndiamin,
1,12-Dodecamethylendiamin und
1.15-Pentadecylmethylendiamin
1,5-PentamethyIendiamin,
1,6-Hexamethylendiamin,
1,10-Decamethyli;ndiamin,
1,12-Dodecamethylendiamin und
1.15-Pentadecylmethylendiamin
zu rechnen, während Beispiele für Verbindungen der ">(1 allgemeinen Formel II, in derpeinen Wert von 1 hat,
bis-Tetramethylentriamin,
bis-Hexamethylentriamin,
bis- Heptamethylentriamin,
bis-Nonamethylentriamin und
bis-Pentadecylmethylentriamin
bis-Hexamethylentriamin,
bis- Heptamethylentriamin,
bis-Nonamethylentriamin und
bis-Pentadecylmethylentriamin
sind. Vorzugsweise verwendet man zur Bildung des Addukts Polyalkylenpolyamine der allgemeinen Formel
II, in der ρ den Wert 0 und m einen Wert von 4 bis IO W) aufweisen. Besonders bevorzugt ist 1,6-Hexamethylendiamin,
Wie bereits erwähnt, enthalten die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyaminverbindurißen eingesetzten
Addukte im wesentlichen geradkettige oder h) verzweigte Einheiten. Die Polyalkylenpolyamine der
allgemeinen Formel Il ergeben diese Addukte, wenn man sie mit einem geeigneten Dihalogenalkan umsetzt.
Diamine oder Triamine, die weniger als 4 Kohlenstoff-
atome zwischen den Amingruppen enthalten, neigen dazu, Addukte zu bilden, die im wesentlichen nur
cyclische Einheiten enthalten. Addukte, die überwiegend aus cyclischen Einheiten aufgebaut sind, sind
erfindungsgemäß nicht geeignet.
Beispiele für Addukte und daraus gebildete erfindungsgemäße Polyaminverbindungen sind in den
nachstehenden Tabellen I und Il angegeben.
Tabelle I | Dihalogenalkan | Polyalkylenpolyamin | Mol |
Addukt | verhält | ||
nis*) | |||
i,3-Dichlor-2-hydroxypropan + | 1,6-Hexamethylendiamin | 0,7 | |
1 ,S-Dichlor^-äthylpropan + | 1,10-Decamethylendiamin | 0,85 | |
A | 1,2-Dichloräthan + | 1,6-Hexamethylendiamin | 0,90 |
B | l,3-Dichlor-2-butylpropan + | 1,8-Octamethylendiamin | 0,6 |
C | 1,2-Dibrompropan + | 1,14-Tetradecamethylendiamin | 0,95 |
D | 1,2-Dibromäthan + | bis-Hexamethylentriamin | 0,5 |
E | l,3-Dichlor-2-butylnropan + | bis-Tridecamethylentriamin | U,75 |
F | |||
G |
*) Dihalogenalkan : Polyalkylenpolyamin.
Tabelle | II | Addukt*) | Epihalogenhydrin | Molver | : 1 | 1 | 1 |
Polyamin verbindung | hältnis*") | 1 | ; 1 | ||||
Beispiel | A + | Epichlorhydrin | 1,25 : | 1 | |||
B + | Epijodhydrin | 1,5 : | 1 | ||||
1 | C + | Epichlorhydrin | 1,75 : | ||||
2 | D + | Epibromhydrin | 1,25 : | ||||
3 | E + | Epichlorhydrin | 2,25 : | ||||
4 | F -ι- | Epibromhydrin | 1,87 : | ||||
5 | Ο + | Epichlorhydrin | 2,0 : | ||||
6 | |||||||
7 | |||||||
*) Von Tabelle I.
**) Mol Epihalogenhydrin pro Mol Amingruppe in dem 4-,
Polyalkylenpolyamin.
Die Dihalogenalkane der allgemeinen Formel I können nach den Verfahren der US-PS 28 34 675 mit
den Polyalkylenpolyaminen der allgemeinen Formel II umgesetzt werden.
Beispielsweise setzt man die Dihalogenalkane mit den Polyalkylenpolyaminen in den oben angegebenen
Verhältnissen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 25° C bis zur Rückflußtemperatur oder darüber,
vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 60 bis etwa 9O0C in einem Lösungsmittel, wie Wasser, einem
mit Wasser mischbaren Alkohol oder einem Gemisch davon, um. Vorzugsweise verwendet man das Lösungsmittel
Wasser. Das Reaktionsgemisch kann die Reaktionspartner
in irgendeiner geeigneten Konzentration enthalten. Vorteilhafterweise ist diese Konzentration
bzw. der Feststoffgehalt des Reaktionsgemisches am Anfang hoch und beträgt insbesondere 60 bis 90
Gew.-°/o, bezogen auf das Gesamtgewicht des Reaktionsgemisches.
In dem Maße, in dem die Reaktion abläuft, erhöht sich die Viskosität, so daß es zweckmäßig ist, sie durch
Zugabe von Lösungsmitteln auf einer Bewertungsziffer von G bis S auf der Gardner-Holdt-Skala zu halten. Die
Viskosität wird dabei bei 25° C gemessen. Zur Aufrechterhaltung einer vernüftigen Reaktionsgeschwindigkeit
kann man irgendeine starke Base oder einen anderen Säureakzeptor zum Neutralisieren der
freigesetzten Chiorwasserstoffsäure zusetzen. Zu solchen Basen gehören die Alkalimetallhydroxide und die
Alkalimetallalkoholate.
Die Reaktion wird so lange durchgeführt, bis im wesentlichen keine freien Dihalogenalkane mehr in dem
Reaktionsgemisch vorhanden sind.
Das Addukt kann dann nach dem Verfahren der US-PS 25 95 935 mit Epichlorhydrin, Epibromhydrin
und/oder Epijodhydrin zu den ercindungsgemäßen Polyaminverbindungen umgeset7t werden.
Beispielsweise setzt man das obengenannte Epihalogenhydrin in Gegenwart eines Lösungsmittels, wie
Wasser, einem mit Wasser mischbaren Alkohol oder einer Mischung daraus, bei einer Temperatur im Bereich
von etwa 25 bis 45° C, vorzugsweise im Bereich von etwa 25 bis 35°C, im Verlaufe von 10 Minuten bis 120
Minuten und vorzugsweise im Verlaufe von 30 bis 90 Minuten zu. Die Feststoffkonzentration der Reaktionspartner in dem Reaktionsgemisch beträgt während der
Reaktion etwa 20 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise etwa 30 bis 40 Gew.-°/o, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Reaktionsgemisches. Nach Beendigung der Zugabe erhöht man die Temperatur durch Zuführung von
Wärme auf etwa 60 bis etwa 80°C und führt die Reaktion unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur
fort, bis das Reaktionsprodukt bei einem Feststoffgehalt von 40% eine Viskosität bei ?5°C gemäß der
Gardner-Holdt-Skala in der Größenordnung von A bis etwa Z, vorzugsweise von etwa D bis etwa H, aufweist.
Dann vermindert man den pH-Wert durch Zugabe einer dem Fachmann bekannten, geeigneten sauren Substanz,
wie beispielsweise Schwefelsäure oder Chlorwasser-
siuffsäure.
Wie bereits festgestellt, sind die erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen besonders wertvolle Mittel zur
Verbesserung der Naßfestigkeit von Cellulosesubstraten und insbesondere von Papier.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung der oben definierten Polyaminverbindungen
/ur Erhöhung der Naßfestigkeit von Cellulosesubstraten.
Zu Papier gehören im Rahmen dieser Erfindung sämtliche Materialien, die nach üblicher Meinung unter
diesem Begriff zusammengefaßt werden können. Im allgemeinen enthält Papier Cellulose und andere
Pflanzenfasern und liegt in Trum von dünnen Filzen
oder Vliesstoffmaterilien vor.
Insbesondere sind wäßrige Lösungen der Polyaminverbindungen dazu geeignet, die Naßfestigkeit von
Papier zu erhöhen. Im allgemeinen enthalten diese
ri hi<; 40
?0 hk
Gew.-0V), der ungehärteten Polyaminverbindungen und
60 bis 95 Gew.-°/o, vorzugsweise 65 bis 80 Gew.-%. Wasser, jeweils auf das Gesamtgewicht der wäßrigen
Lösung bezogen. Zur Erhöhung der Naßfcstigkeit von Papier kann man die ungehärteten Polyaminverbindungen
in beliebigen Konzentrationen einsetzen, wenn dadurch die Handhabungsbedingungen nicht beeinträchtigt
werden. Weiterhin kann man Lösungen mit beliebiger Viskosität verwenden, vorausgesetzt, daß sie
noch sachgemäß gehandhabt werden können.
Wenn die erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen für die Behandlung von Cellulosepapierprodukten
verschiedenster Art eingesetzt werden, können dem Fachmann bekannte herkömmliche Verfahren angewandt
werden. So kann man das vorgeformte und teilweise oder vollständig getrocknete Papier durch
Eintauchen in oder durch Besprühen mit einer wäßrigen Losung der Polyaminverbindungen imprägnieren, worauf
man das Papier während etwa 0.5 bis 30 Minuten auf e.n". Temperatur von 90 bis I00:C oder höher erhitzt,
um es zu trocknen und das Harz in einen wasserunlöslichen Zustand zu überführen bzw. auszuhärten. Das
erhaltene Papier zeigt eine erhöhte Naßfestigkeit, so daß die erfindungsgemäßen Polyaminverbindungen
besonders geeignet sind zum Imprägnieren von Papierhandtüchern, absorbierenden Geweben und dergleichen,
sowie für schwerere Materialien, wie Einpackpapier und Sackpapier, um deren Naßfestigkeit zu
erhöhen.
Das bevorzugte Verfahren des Einbringens dieser Polyaminverbindungen in das Papier besteht in der
Zugabe dieser Verbindungen vor der Blattbildung, die den Vorteil hat, daß die Polyaminverbindungen durch
die hydratisieren Cellulosefasern aufgenommen werden. Bei der Durchführung dieser Ausführungsform des
Verfahrens wird eine wäßrige Lösung der Polyaminverbindung in ungehärtetem und hydrophilem Zustand zu
einer wäßrigen Suspension des Papierstoffs in dem Holländer, in der Stoffblüte, in der Jordan-Maschine, in
der Kreiselpumpe, in dem Stoffauflaufkasten oder an irgendeiner anderen geeigneten Stelle vor der Bildung
des Faserflächengebildes zugeführt. Dann formt man das Flächengebilde (Blatt. Bogen oder Bahn) aus und
trocknet es in üblicher Weise, wodurch das Harz polymerisiert und aushärtet und in einen wasserunlöslichen
Zustand übergeht, der dem Papier die Naßfestigkeit verleiht.
o ■ CJ - * j- tj
leihen dem Papier eine Naßfestigkeit, wenn sie in Mengen von etwa 0,1 bis 5% oder mehr, bezogen auf
das Trockengewicht des Papiers, vorhanden sind. Die der wäßrigen Papiersuspension zugesetzte Menge der
Polyaminverbindung hängt von dem angestrebten Naßfestigkeitsgrad des Endprodukts und von der durch
die Papierfasern zurückgehaltenen Menge dieser Verbindung ab.
Die erf'nriungsgemäßen Polyaminverbindungen, die
in der obigen Weise in Papier eingebaut worden sind, können unter sauren, neutralen oder alkalischen
Verbindunge, das heißt bei pH-Werfen von etwa 3,0 bis 13 gehärtet werden, wozu man das Papier während
etwa 0,5 bis 30 Minuten auf eine Temperatur von etwa 90 bis 100° C erhitzt. Optimale Ergebnisse erzielt man
jedoch unter alkalischen Bedingungen. Für solche Zwecke, bei denen kurze Härtungszeiten erwünscht
sind, wie es beispielsweise für die Bildung von feinen Papierarten, wie sie für hygienische Zwecke Anwendung
finden, zutrifft, werden die Lösungen der Polyaminverbindungen vor der Verwendung alkalisch
(pH-Wert 8 bis 13) gestellt. Eine solche Vorbehandlung führt zu kürzeren Härtungszeiten und einer erhöhten
Naßfestigkeit. Zum Alkalischstellen kann man irgendeine geeignete starke Base, wie ein Alkalimetallhydroxid
oder -alkoholat verwenden. Vorzugsweise benützt man jedoch Natriumhydroxid.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
R e i s ρ i e 1 1
Man beschickt einen Vierhalskolben, der mit einem
Thermometer, einem mechanischen Rührer, einem Kühler und einem Tropftrichter ausgerüstet ist, mit 58 g
(0,5 Mol) 1,6-Hexamethylendiamin. Dann setzt man
10,2 g Wasser zu und erhitzt das Gemisch auf 700C
Dann gibt man langsam 42 g (0,43 Mol) 1,2-Dichloräthan
in der Weise zu, daß die Reaktionstemperatur unterhalb 75° C gehalten wird, wozu eine Zugabezeit von etwa 3
Stunden erforderlich ist Während dieser 3 Stunden gibt man jeweils Sg Wasser zu, um die Viskosität des
Reaktionsgemisches unterhalb des Gardner-Werts S zu halten. Nach Beendigung der 1,2-Dichloräthan-Zugabe
gibt man 8 g 50%iges wäßriges Natriumhydroxid zu und hai: die Reaköonsmischüng bei 700C, bis die Viskosität
den Gardner Wert V erreicht. Zu diesem Zeitpunkt versen-t man mir 8 g Wasser und erhöht die Temperatur
auf 800C, die man so lange aufrechterhält, bis die
Viskosität den Gardner-Wert T erreicht Dann setzt man 315 g Wasser zu und kühlt das Gemisch auf 25°C
ab. Dieses Gemisch versetzt man im Verlaufe von 1 Stunde mit 1843 g (2 Mol) Epichlorhydrin, wodurch die
Reaktionstemperatur auf 45° C ansteigt Nach einer weiteren Stunde bei 45° C steigert man die Reaktions temperatur auf 65° C und hält diese Temperatur so lange
aufrecht bis die Viskosität der Lösung den Gardner-Wert D erreicht Bei dieser Viskosität gibt man 9 g
98-gewichtsprozentige Schwefelsäure und 227 g Wasser zu. Man stellt den End-pH-Wert auf etwa 5 ein und stellt
den Feststoffgehalt der Endlösung mit weiterer Schwefelsäure und Wasser auf einen Wert von 25% ein.
Man erhält 1200 g einer Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25% und einem pH-Wert von 4,5 bei 25°C
10
Nach dem Verfahren des Beispiels I stellt man die Addukte urd Polyaminverbindungen her, die in den
folgenden Tabellen III und IV angegeben sind, wozu man jedoch anstelle von 1,2-Dichloräthan 0,43 Mol
1,2-Dibromäthan, 0,43 Mol 1,2-Dijodäthan, 0,43 Mol
i,'.-Dichlor-2-methylpropan,0,43 Mol 1,3-Dijod-2-butylpropan
oder 0,43 Mol l,3-DichIor-2-isobutylpropan und anstelle von Epichlorhydrin 2 Mol Epijodhydrin oder 2
Mol Epibrornhydrin oder statt 1,5-Hexamethylendiamin
0,5 Mol 1,5-Pentamethylendiamin, 0,5 Mol 1,7-Heptamethylendiamin,
0,5 Mol 1,12-Dodecamethylcndiamin,
0,5 Mol Bis-heptamethylentrianiin oder 0,5 Mol Bis-tetradecamethylentriamin verwendet.
Tabelle | III | Pnlyalkylenpolyaniin | + | ,6-Ilexamethylcndiarr.in | MnI- |
Atkluk | + | .6-1 lexamethylendiamin | verhält- | ||
Jihiilnpcnulkan | + | ,6-Hexamethylendiamin | nis*) | ||
+ | ,6-Hexamethylendiamin | 0.86 : I | |||
+ | ,6-Hexamethylendiamin | 0,86 : I | |||
A | ,2-Dibromäthan | + | ,3-Pentamethylendiamin | 0,86 : 1 | |
B | ,2-Dijodiithan | + | J-Heptamethylendiamin | 0,86 : 1 | |
C | .3-Dichlor-2-methylpropan | + | . 12-Dodecamethylen- | 0,86 : I | |
D | ,3-Dijod-2-butylpropan | diamin | 0,86 : 1 | ||
E | ,3-Dichlor-2-isobury !propan | + Bis-heptamethylen- | 0,86 : 1 | ||
F | ,2-Dichloräthan | triamin | 0,86 : 1 | ||
G | ,2-Dichloräthan | + Bis-tetramethylen- | |||
M | ,2-Dichloräthan | triamin | 0.86 : I | ||
I | ,2-Dichloräthan | 0,86 : I | |||
J | ,2-Dichloräthan | ||||
*) Dihalogenalkan : Polyalkylenpolyamin.
Tabelle IV
Polyaminverbindung
Polyaminverbindung
AdduU*) Epihalogenhydrin Mol-Ver
hältnis«)
1 | A | + Epibromhydnn |
2 | B | + Epijodhydrin |
3 | C | + Epichlorhydrin |
4 | D | + Epichlorhydrin |
5 | E | + Epichiorhydrin |
6 | F | + Epichlorhydrin |
7 | G | + Epibromhydnn |
8 | H | + Epibromhydnn |
9 | I | + Epichlorhydrin |
10 | J | + Epichlorhydrin |
2: 1
2: 1
2: 1
*) Von Tabelle III.
**) MoI Epihalogenhydrin pro Mol Amir.gruppe des
Addukte.
Nach dem Verfahren des Beispiels i bereitet man die Addukte und Polyaminverbindungen der Tabellen ΙΠ
und IV, jedoch unter Anwendung andersartiger
Molverhältnisse, die in den folgenden Tabellen V und VI
angegeben sind.
Tabelle V | Adilukl | Molvcrhiiltnis | I | I | 1 | 1 | 1 |
Addukt | Λ | 0,7 : 1 | I | 1 | I | ||
Λ | 0,8 : 1 | I | 1 | ||||
I | A | 0,9 : 1 | |||||
2 | B | 0,6 : I | |||||
3 | B | 0,5 : 1 | |||||
4 | B | 0,94 | |||||
5 | C | 0,85 | |||||
6 | 1) | 0,6 : | |||||
7 | [· | 0,65 | |||||
8 | F- | 0,55 | |||||
9 | F | 0,78 | |||||
IO | Ci | 0,9 : | |||||
Il | Il | 0.89 | |||||
12 | I | 0.86 | |||||
13 | I | 0.74 | |||||
14 | |||||||
15 | Polyaminvcrbindung | ||||||
Tabelle VI | |||||||
Addukt lipihalogenvon hydrin
Mol-V'erhiillnis*)
1 | A | Epibromhydrin | !,25 : I |
2 | A | Epibromhydrin | .25 : 1 |
3 | A | Epibromhydrin | ,6 : 1 |
4 | B | Epijodhydrin ; | !,45 : 1 |
5 | B | Epijodhydrin | ,45 : 1 |
6 | B | Epijodhydrin | ,9 : I |
7 | C | Epichlorhydrin | .85 : 1 |
8 | D | Epichlorhydrin ; | ! : 1 |
9 | E | Epichlorhydrin | !,0: 1 |
10 | F | Epichlorhydrin ; | >,25 : |
Il | F | Epichlorhydrin | ,9 : 1 |
12 | G | Epibromhydrin | ,8 : 1 |
13 | II | Epibromhydrin | ,45 : 1 |
14 | I | Epichlorhydrin | ,6 : 1 |
15 | I | Epichlorhvdrin | ,75 : 1 |
*) MoI Epihalogcnhydrin pro Viol Amingruppe
Addukts.
Zu einem wäßrigen Papierbrei mit einem Feststoffgehalt von 0,5% und einem pH-Wert von 8,0 aus
ungebleichten Weichholz-Kraftfasern, die mit einem Holländer auf einen Vlahlgrad (Canadian standard) von
455 ml vermählen worden sind, gibt man eine geeignete Menge der hitzehärlbaren Polyaminverbindung von
Beispiel 1. Man stellt die Papierbreisuspension mit 1% Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 8 ein, rührt
kurz durch und läßt die Polyaminverbindung sich in dem Papierbrei verteilen. Die Fasern werden dann mit Hilfe
einer Handpapierschöpfmaschine naß zu einer Bahn mit einem Feststoffgehall von 34% abgelegt. Die nassen
Bahnen werden auf einen Materialfilz gepreßt und 2 Minuten bei 950C getrocknet. Das erhaltene 2,5 g
schwere Probeblatt mit den Abmessungen 20 χ 20 ein wird in Streifen mit den Abmessungen 2,5 χ 20 cm
zerschnitten. Die Streifen werden 10 Minuten bei 1050C im Ofen gehärtet. Die gehärteten Streifen werden zur
Prüfung der Naßfesiigkeit während 10 Minuten in Wasser eingetaucht. Der Versuch ergibt die in der
folgenden Tabelle VlI aufgeführten Ergebnisse:
Probe Gehall an der Polyamin-
verbindunj; (%)
NaUlcstigkeit*)
(kg/cm)
(kg/cm)
I | 0 |
2 | 0,25 |
3 | 0,50 |
4 | 0,75 |
1,094
5.67
9,31
10,58
5.67
9,31
10,58
*) Gemessen unter Verwendung eines Instrom-Festigkeitsprülgeräls.
El e i s ρ i e I 5
Man führt das Verfahren des Beispiels 4 mit dem Unterschied durch, daß man anstelle des hitzehärtbaren
Polyamins von Beispiel 1 die Produkte der i'abelle IV verwendet.
Man wiederholt das Beispiel 4 mit dem Unterschied, daß man anstelle der hitzehärtbaren Polyaminverbindung
von Beispiel 1 die hitzehärtbaren Polyarninverbindungen der Tabelle VI einsetzt.
Claims (1)
- Patentansprüche:1, Polyaminverbindungen, erhalten durch Umsetzung(A) eines Addukts von(1) einem Dihalogenalkan der allgemeinen Formel I
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