DE2416675B2 - Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten oder Copolymerisaten aus mindestens einem Diallylaminderivat - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten oder Copolymerisaten aus mindestens einem Diallylaminderivat

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DE2416675B2
DE2416675B2 DE19742416675 DE2416675A DE2416675B2 DE 2416675 B2 DE2416675 B2 DE 2416675B2 DE 19742416675 DE19742416675 DE 19742416675 DE 2416675 A DE2416675 A DE 2416675A DE 2416675 B2 DE2416675 B2 DE 2416675B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F26/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F26/02Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a single or double bond to nitrogen

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Description

Es ist bekannt, lineare Polymerisate durch Cyclopolymerisation von Hydrochloriden oder quartären Ammoniumhaiogeniden von Diallylaminderivaten mit freie Radikale liefernden Polymerisationsinitiatoren herzustellen; vgl. Butler et al., J. Polymer Sei., Bd. 79 (1957), S. 3128 und Bd. 80 (1958), S. 3315, US-PS 32 88 770 und japanische Patentveröffentlichung Nr. 1457/1970. Bei diesen bekannten Verfahren wird die Polymerisation in Lösung unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie Wasser oder Dimethylsulfoxid durchgeführt. Die Polymerisation in Lösung hat jedoch verschiedene Nachteile. Beispielsweise muß das erzeugte Polymer vom Lösungsmittel abgetrennt werden, und es müssen sehr reine Monomeren verwendet werden, um Polymerisate mit sehr hohem Molekulargewicht in hoher Ausbeute zu erhalten. Zur Herstellung bestimmter Polymerisate, beispielsweise aus Diallyldimethylammoniumchlorid nach dem Verfahren von Hoover et al., J. Makromol. Sei. Chem. A4, S. 1419 (1970), ist es erforderlich, eine sehr hohe Monomerkonzentration von 65 bis 70 Prozent zu verwenden und die Polymerisation bei einer Temperatur von etwa 1000C durchzuführen sowie die Zugabegeschwindigkeit des Polymerisationsinitiators so zu steuern, daß ein rascher Temperaturanstieg vermieden wird. Diese Bedingungen sind für die technische Herstellung solcher Polymerisate nachteilig. Die Photopolymerisation von Diallylaminderivaten wurde bisher aus folgenden Gründen als unmöglich angesehen. Aufgrund der Elektronenstrukturen und der Konfiguration der Diallylaminderivate erschien es sehr schwierig, derartige Verbindungen zu polymerisieren. Beispielsweise ist von den beiden Konfigurationen A und B
CH
IO
15
45
50
55
60
b5 CH2
N-Y
CH NY
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH
CH2
20 die Konfiguration B stabiler als die Konfiguration A auf Grund der Berechnung nach der ASMO SCF MO-Methode, einer Methode, die von Yenezawa et al., Bull. Chem. Soc. Japan, Bd. 40 (1967), S. 1017 entwickelt wurde. Aus energetischen Gründen erschien es daher nicht möglich, eine Cyclopolymerisation durchzuführen. Zur Durchführung der Cyclopolymerisation ist es daher erforderlich, ein geeignetes Polymerisationssystem auszuwählen, in welchem ein Diallylaminderivat die Struktur A im Übergangszustand annehmen kann. Dies ist jedoch praktisch unmöglich, sofern ein herkömmliches Blockpolymerisationsverfahren für die feste Phase verwendet wird. Da die Hydrochloride oder quartären Ammoniumsalze der Diallylaminderivate im allgemeinen in fester Form vorliegen, ist die Durchlässigkeit von Licht durch diese Feststoffe sehr schlecht und die Quantenausbeute ist erniedrigt, so daß praktisch keine Photopolymerisation erfolgen sollte. Ferner gibt es verschiedene verfahrenstechnische Schwierigkeiten bei der technischen Herstellung.
Vor kurzem wurde berichtet, daß ein praktisch äquimolares Gemisch aus einem Hydrochlorid oder quartären Ammoniumchlorid eines Diallylaminderivats und Schwefeldioxid einen Charge-Transfer-Komplex bilden kann, der ein Poly-(aminsulfon) liefert, d. h. ein alternierendes Copolymerisat, bei dem das Molverhältnis von Diallylaminderivat zu Schwefeldioxid 1 :1 beträgt. Die Herstellung kann durch Cyclopolymerisation unter Bestrahlung mit Licht erfolgen; vgl. japanische Patentveröffentlichung Nr. 37 033/1970. Diese Polymerisation kann theoretisch mit der ASMOSCF MO-Methode erklärt werden. Im Übergangszustand ist der Charge-Transfer-Komplex der biradikalischen Struktur C stabiler als der von D, wie nachstehend gezeigt wird:
SO2
CH2 CH2
Il Il
CH CH
N Y" (C)
tung hat, oder Z eine Gruppe der allgemeinen Formel
so
r2.
CH N Y CH
CH2 CH2 CH2 CH2
Somit kann eine Copolymerisation stattfinden. Weitere Untersuchungen über die Photopolymerisation von Diallylaminderivaten haben ergeben, daß Polymerisate und Copolymerisate von Diallylaminderivaten leicht durch Photopolymerisation hergestellt werden können, wenn man eine Lösung oder Aufschlämmung eines Diallylaminderivats oder eines Gemisches aus einem Diallylaminderivat und einem Comonomer mit Licht einer Wellenlänge von !50 bis 500 πιμ bestrahlt. Auf diesem Befund beruht die Erfindung.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten oder Copolymerisaten aus mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I
CH2=CR1 - CH2 R2
/i\
CH2=CR'-CH2; R3
γο
(D
25
in der R1 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und R2 und R3 ein Wasserstoffatom, eine Allyl- oder Methallylgruppe, einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, einen Phenylalkylrest mit 7 bis 19 Kohlenstoffatomen oder einen Hydroxyalkylrest der allgemeinen Formel
R6
R8
30
bedeutet, in der m eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 6 ist, oder R2 und R3 zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine Pyrrolidino-, Piperidino- oder Morpholinogruppe bilden und Y ein Halogeniden oder das Anion einer anorganischen Säure darstellt, sowie gegebenenfalls mindestens eines Comonomeren aus der Gruppe Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, N-Vinylpyrrolidon und einer Vinylverbindung der allgemeinen Formel II
R4 O
I Il
CH2=C-C-Z αϊ)
in der R4 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und Z eine Gruppe der allgemeinen Formel —OR5, in der R5 ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe oder eine Gruppe der allgemeinen Formel -(CHa)n-OH darstellt und π eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 5 ist, oder eine Gruppe der allgemeinen Formel
60
in der R6, R7 und R8 Wasserstoff atome, Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder Benzylgruppen und J ein Halogenidion darstellen und η die vorstehende Bedeu-
65 — N
R9
R10
darstellt, in der R9 und R10 Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe der allgemeinen Formel —(CH2)P—OH bedeutet, in der ρ eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 3 ist, in Gegenwart eines Lösungsmittels oder Nichtlösungsmittels in einer Menge von höchstens 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Monomers oder der Monomeren, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Licht einer Wellenlänge von 150 bis 500 πιμ und gegebenenfalls in Gegenwart eines Sensibilisators photopolymerisiert.
In den verfahrensgemäß eingesetzten Diallylaminderivaten der allgemeinen Formel I bedeuten R2 und R3 Alkylreste, wie die Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, tert.-Butyl-, Hexyl-, 3-Methylamyl-, Octyl-, Dodecyl-, Tetradecyl- oder Hexadecylgruppe. Spezielle Beispiele für Phenylalkylreste sind die Benzyl-, 2-Phenyläthyl-, 3-Phenylpropyl- und p-Nitrobenzylgruppe. Spezielle Beispiele für Hydroxyalkylreste sind die Hydroxymethyl-, /J-Hydroxyäthyl-, 4-Hydroxybutyl-, 5-Hydroxyamyl- und 6-Hydroxyhexylgruppe. Y kann ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chlor-, Brom- oder Jodatom sein. Als Anion einer anorganischen Säure kommen z.B. folgende Anionen in Frage: HSO«-, HSO3-. HPO4- -.und HPO3-.
Spezielle Beispiele für Diallylaminderivate der allgemeinen Formel 1 sind
(a) Salze, wie die
Hydrochloride, Hydrobromide, Hydrojodide,
Sulfate, Sulfite, Phosphate und
Phosphite von Diallylamin, Dimethallylamin,
(nachstehend werden die Methallylderivate, die den Allylderivaten entsprechen, der Einfachheit halber nicht mehr erwähnt, sie sind jedoch im erfindungsgemäßen Verfahren beansprucht),
N-Methyldiallylamin.N-Äthyldiallylamin,
N-n-Propyldiallylamin,
N-Isopropyldiallylamin, N-n-Butyldiallylamin,
N-tert.-Butyldiallylamin, N-n-Amyldiallylamin,
N-Hexyldiallylamin.N-Octyldiallylamin.
N-Lauryldiallylamin.N-Tetradecyldiallylamin,
N-Hexadecyldiallylamin.N.N-Diallylbenzylamin,
Ν,Ν-Diallyl-p-nitrobenzyIamin,
N-j?-Hydroxyäthyldiallylamin,
N-y-Hydroxypropyldiallylainin,
N-2-PhenyläthyldialIylamin,
N-3-PhenylpropyldiaUylamin,
N-4-Hydroxybutyldiallylamin und
N-6-HydroxyhexyldiaDylamin;
(b) Salze, wie die Hydrochloride, Hydrobromide, Hydrojodide, Sulfate, Sulfite, Phosphate und Phosphite von tertiären Aminen, die drei ADyI- oder Methallylgruppen enthalten, wie Triallylamin, Trimethallylamin, Allyldimethallyl und Diallylmethallylamin;
(c) quartäre Ammoniumsalze von Diallylaminderivaten, wie
Diallyldimethylammoniumchlorid,
Diallyldimethylammoniumbromid,
Diallyldimethylammoniumjodid
(nachstehend werden die Bromide und Jodide, die den Chloriden entsprechen, der Einfachheit halber nicht mehr genannt, sie sind jedoch im erfindungsgemäßen Verfahren eingeschlossen), Dimethyldimethallylammoniumchlorid
(nachstehend werden die Methallylderivate, die den Allylderivaten entsprechen der Einfachheit halber nicht mehr genannt, sie sind jedoch vom erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt), to Diallyldiäthylammoniumchlorid,
Diallyl-di-n-propylammoniumchlorid,
Diallylmethyläthylammoniumchlorid,
Diallylmethylpropylarnmoniumchlorid,
Diallylmethyl-^-hydroxyäthylammoniumchlorid, Diallylmethylbutylammoniumchlorid,
Diallyldihexylammoniumchlorid,
Diallylmethyllaurylammoniumchlorid,
Diallylmethylhexadecylammoniumchlorid,
Diallylmethylbenzylammoniumchlorid, Diallylmethyl-2-phenyläthylammoniumchlorid,
Diallylpyrrolidiniumchlorid,
Diallylpiperidiniumchlorid.
Diallylmorpholiniumchlorid,
Methyltriallylammoniumchlorid,
Äthyltriallylammoniumchlorid,
Propyltriallylammoniumchlorid,
/J-HydroxyäthyltriaHylammoniumchlorid,
Benzyltriallylammoniumchlorid,
n-Hexyltriallylammoniumchlorid und so
Tetraallylammoniumchlorid.
Zur Herstellung der Polymerisate der Diallylaminderivate der allgemeinen Formel I wird eine Lösung oder Aufschlämmung aus mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I und einem Lösungsmittel oder Nichtlösungsmittel in einer Menge von höchstens 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, hergestellt.
Die Diallylaminderivate der allgemeinen Formel I sind Feststoffe, im allgemeinen jedoch sehr hygroskopisch. Die Verbindungen zeigen jedoch unterschiedliche Eigenschaften, so daß der Zusatz einer geringen Menge von Wasser oder Erwärmen eine halbfeste, viskose Aufschlämmung liefert. Da die Abtrennung des gesamten Wassers aus den Diallylaminderivaten in der Technik sehr schwierig durchzuführen ist, können die Diallylaminderivate auch ohne Abtrennung des Wassers verwendet werden.
Als Lösungsmittel oder Nichtlösungsmittel können Wasser, Methanol, Dimethylsulfoxid, Äthanol, Isopropanol. Aceton oder deren wäßrige Lösungen verwendet werden. Das Lösungsmittel oder Nichtlösungsmittel wird in einer Menge von höchstens 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise höchstens 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Monomeren der allgemeinen Formel I, verwendet
Vorzugsweise werden im erfindungsgemäßen Verfahren höhere Monomerkonzentrationen eingesetzt Es ist nicht immer erforderlich, das Gemisch zu verdünnen, um eine homogene Lösung zu erhalten. Die Photopolymerisation kann auch mit einer Aufschlämmung durchgeführt werden. Die Verwendung einer Lösung oder Aufschlämmung bietet verschiedene Vorteile bei der glatten Durchführung der Photopolymerisation, die Quantenausbeute ist erhöht und gegebenenfalls lcann ein Sensibilisator dem Reaktionssystem zugegeben werden.
Da die Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren im allgemeinen fließfähig ist, wird diese Lösung oder Aufschlämmung zur Photopolymerisation vorzugsweise in Form einer Folie oder einer Platte erhalten, die durch Extrudieren durch eine Schlitzdüse erhalten wird. Die Stärke der Folie oder Platte kann 0,1 bis 5 cm, vorzugsweise 0,4 bis 2 cm, betragen. Die Polymerisationsgeschwindigkeit einer dünneren Folie ist natürlich rascher als die einer dickeren, doch selbst bei Verwendung einer dickeren Folie bzw. Platte können Polymerisate mit nahezu dem gleichen Umsatz und Polymerisationsgrad hergestellt werden, wie aus dünneren Folien, wenn man längere Bestrahlungszeiten anwendet. Die Folien oder Platten können kontinuierlich auf einem Förderband extrudiert werden. Diese Folien oder Platten können mit einem Film aus einem Polymerisat, wie Polyäthylen oder Polypropylen, beschichtet werden, das im Spektralbereich von 300 bis 450 ιτιμ keine Absorption zeigt, oder sie können zu einem Schlauch oder einem Sack extrudiert werden.
Wenn die Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren eine niedrige Viskosität besitzt, kann sie als solche der Photopolymerisation unterworfen werden, oder sie kann auf die nachstehend beschriebene Weise zur Herstellung einer stark viskosen Lösung oder Aufschlämmung vorbehandelt werden, die zu einer Folie oder Platte extrudiert wird. Zur Herstellung einer stark viskosen Lösung oder Aufschlämmung wird eine niedrigviskose Lösung oder Aufschlämmung in einem Reaktionsgefäß vorgelegt, das in seinem Inneren mit einer Lichtquelle ausgerüstet ist, und unter Rühren eine gewisse Zeit bestrahlt. Als Lichtquelle wird eine Niederdruck-Quecksilberlampe gegenüber einer Fluoreszenslampe bevorzugt, weil die Polymerisationszeit verkürzt ist.
Die Photopolymerisation der Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren wird durch Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 150 bis 500 ιτιμ der Lösung oder Aufschlämmung oder der extrudierten Folie oder Platte aus der Lösung oder Aufschlämmung bewirkt. Als Lichtquelle kann Sonnenlicht verwendet werden, jedoch werden Fluoreszenslampen oder Niederdruck-Quecksilberlampen bevorzugt. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 die Wellenlängenverteilung einer Fluoreszenslampe und Fig.2 die Wellenlängenverteilung einer Niederdruck-Quecksilberlampe. Die Intensität des Lichts hängt von der Art der verwendeten Monomeren, der Dicke der Folie oder Platte, der Polymerisationszeit und der Polymerisationstemperatur ab.
Die Polymerisationstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von -10 bis 100, insbesondere von 10 bis 60° C Bei einer zu niedrigen Temperatur nimmt die Fließfähigkeit der Lösung oder Aufschlämmung ab, so daß sich die Lösung oder Aufschlämmung nur noch schlecht extrudieren läßt Da die Temperatur der Lösung oder Aufschlämmung während der Bestrahlung mit dem Licht auf Grund der Polymerisatjonswärme zunimmt, wird vorzugsweise zu Beginn der Polymerisation eine Temperatur von höchstens 60° C angewendet
Wenn die Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren während 150 Stunden unter Lichtausschluß auf 8O0C erhitzt wird, erfolgt praktisch keine Polymerisation. Wenn man dem vorgenannten Reaktionsgemisch einen freie Radikale liefernden Initiator einverleibt, verläuft die Polymerisation nach einer Induktionsperiode explosionsartig, und es ist sehr
schwierig, die Temperatur zu steuern. Demgegenüber läßt sich die erfindungsgemäße Photopolymerisation unter milden Bedingungen durch Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 150 bis 500 πιμ durchführen. Da die Polymerisation durch Ausschluß des Lichtes abgebrochen werden kann, läßt sich die Temperatur leicht steuern. Bei Verwendung von Licht einer Wellenlänge außerhalb des Bereiches von 150 bis 500 ιτιμ läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht befriedigend durchführen.
Bei dem erfindungsgemäßen Photopolymerisationsverfahren kann ein Sensibilisator verwendet werden. Zur Herstellung von Polymerisaten in hoher Ausbeute und in möglichst kurzer Zeit und hoher Polymerisationsgeschwindigkeit wird vorzugsweise ein Gemisch aus mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel III
(Hi)
25
in der A eine Phenylgruppe oder eine durch den Rest R" substituierte Phenylgruppe oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt und R" ein Wasserstoff- oder Halogenatom, eine Methoxy- oder Nitrogruppe oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, und mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formeln
(IV-a)
R"'
OR1-O
R"
/
N- R14
R"
(IV-b)
Kl
(IV-c)
verwendet, in der R" die vorstehende Bedeutung hat, R12 ein Wasserstoffatom oder ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, X die Gruppe -CH2-, —O—, -NR12 oder -N(CH2CH2OH)- darstellt, R", R" und R15 Wasser- bo Stoffatome, Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Hydroxymethyl-, ß-Hydroxyäthyl-, y-Hydroxypropyl-, Benzyl-, Allyl- oder Methallylgruppen darstellen, jedoch R13, R14 und R15 nicht gleichzeitig Wasserstoffatome bedeuten. Unter den Verbindungen der allgemeinen Formel III sind Benzophenon und Acetophenon bereits als Sensibilisator zur Photopolymerisation von Vinylverbindungen bekannt; vgl. H. W. Melvile et aU Proc. Roy. Soc. Dyers, CoI., Bd. 119 (1949). Bei Verwendung von Benzophenon oder Acetophenon allein als Sensibilisator zur Photopolymerisation von Diallylaminderivaten können keine besonderen Wirkungen beobachtet werden. Dies zeigt, daß die Wirkung von Benzophenon oder Acetophenon bei der Polymerisation von Diallylaminderivaten eine andere ist, als bei der Polymerisation von Vinylverbindungen. Im letztgenannten Fall nimmt ein angeregter Triplett-Zustand des Benzophenons oder Acetophenons beim Start der Polymerisation teil. Andererseits haben die Verbindungen der allgemeinen Formeln IV-a bis IV-c keine sensibilisierende Aktivität. Darüber hinaus ist Hydrochinon als Inhibitor der radikalischen Polymerisation für Vinylverbindungen bekannt. Es ist daher überraschend, daß ein Gemisch aus einem Polymerisationsinhibitor, wie Hydrochinon, und Benzophenon oder Acetophenon eine ausgezeichnete sensibilisierende Aktivität bei der Photopolymerisation von Diallylaminderivaten besitzt.
Spezielle Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel III sind Benzophenon oder im Kern substituierte Benzophenone, wie
2-Chlorbenzophenon, 3-Chlorbenzophenon,
4-Chlorbenzophenon, 2,4-Dichlorbenzophenon,
4,4'-Dichlorbenzophenon, 2-Brombenzophenon,
2-]odbenzophenon,4-Methoxybenzophenon,
4-Nitrobenzophenon,4-MethylbenzopheTion,
4-Propylbenzophenon,4-lsopropylbenzophenon,
4-n- Butylbenzophenon,
4-tert.-Butylbenzophenon,
4-n-AmyIbenzophenon,
2-Chlor-4-nitrobenzophenon,
4-Chlor-4'-methoxybenzophenon,
4,4'- Dinitrobenzophenon,
4-Chlor-4'-äthylbenzophenon und
4-Methoxy-4'-isopropylbenzophenon.
Als Sensibilisatoren kommen ferner in Frage Phenylalkylketone oder im Kern substituierte Phenylalkylketone, wie
Acetophenon, 2-Chlorphenylmethylketon.
4-Chlorphenylmethylketon,
4-Bromphenylmethylkeion,
4-Jodphenylmethylketon,
2,4-Dichlorphenylmethylketon,
4-Methoxyphenylmethylketon,
4-Nitrophenylmethylketon,
4-MethylphenylmethyIketon,
4-Propylphenylmethylketon,
2-Chlor-4-nitrophenylmethylketon,
Phenyläthylketon^-Chlorphenyläthylketon,
Phenylpropylketon,
4-Methoxyphenylpropylketon,
Phenylbutylketon, Phenyl-terU-butylketon,
Phenylamylketon und
4-MethoxyphenyIamyIketon.
Spezielle Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formeln IV-a, 1 V-b und 1 V-c sind
(a) Hydrochinon und seine Derivate, wie
2-Chlorhydrochinon,3-Chlorhydrochinon,
2-BromhydΓochinon,2-Jodhydrochinon,
2-Methoxyhydrochinon,2-Nitrohydrochinon,
2-Methylhydrochinon,2-Äthylhydrochinon,
2-Isopropylhydrochinon,2-AmyIhydrochinon,
Hydrochinonmonomethyläther,
2^-Dichlorhydrochinonmonomethyläther,
2-Methylhydrochinonmonomethyläther, 3,4-Dinietnoxyhydrochinonmonoäthyläther, Hydrochinonmonopropyläther, Hydrochinonmonoisopropyläther, 2-Nitrohydrochinonmonopropyläther, Hydrochinonmonobutyläther, Hydrochinonmonoamyläther und 2-Methylhydrochinonmonoamyläther;
(b) Dioxan, Tetrahydropyran, Morpholin, N-Methylmorpholin, N-Äthylmorpholin, m N-Propylmorpholin, N-Isopropylmorpholin, N-Butylmorpholin, N-tert.-Butylmorpholin, N-Amylmorpholin, N-(/i-Hydroxyäthyl)-morpholin;
(c) primäre, sekundäre und tertiäre Amine, wie Methylamin, Dimethylamin, Trimethylamin, Diethylamin, Triäthylamin, Tripropylamin, Monohydroxymethylamin, Dihydroxymethylamin, Monoäthanolamin, Diälhanolamin, Triäthanolamin, Di-y-hydroxypropylamin, >o Methyldiäthanolamin, Benzylamin, Methylbenzylamin, Dimethylbenzylamin, Allylbenzylamin, Methylallylamin, Äthylmethallylamin, Methyldiallylamin und Diallylbenzylamin. 2r>
Kombinationen aus folgenden Gruppen werden besonders bevorzugt:
Gruppe der allgemeinen Formel III:
Benzophenon, Acetophenon; i(l
Gruppe der allgemeinen Formeln IV-a bis IV-c: Hydrochinon, Hydrochinonmonomethyläther, Hydrochinonmonoäthyläther, Dioxan, Morpholin, N-Methylmorpholin und N-(JS- Hydroxyäthyl)-morpholin.
Mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel IH und mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formeln IV-a bis IV-c werden in einem Lösungsmittel zu einer Sensibilisatorlösung vermischt. Als Lösungsmittel werden vorzugsweise Alkohole, wie Methanol, Äthanol oder tert.-Butanol, verwendet. Das Molverhältnis der Verbindung der allgemeinen Formel III zur Verbindung der allgemeinen Formel IV-a bis IV-c kann 4r> im allgemeinen 1 :1 betragen, jedoch kann das Molverhältnis in einem verhältnismäßig breiten Bereich liegen. Wenn eine Komponente bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit darstellt, kann sie für die andere Komponente als Löungsmittel dienen. Dies ist beispiels- -,0 weise der Fall bei einem Gemisch aus Benzophenon und Dioxan oder aus Acetophenon und Hydrochinon. Die flüssige Komponente kann im Anschluß wieder verwendet werden, und es ist kein Zusatz eines Lösungsmittels erforderlich.
Die Sensibilisatorlösung enthält 5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 20 Gewichtsprozent, des Gemisches aus mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel III und mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel IV-a bis IV-c. Die t>o Sensibilisatorlösung wird der Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile, zugesetzt
Beim Belichten der Sensibilisatorlösung z. B. mit Sonnenlicht zersetzt sie sich und ihre Wirkung bei der Photopolymerisation nimmt ab. Vorzugsweise wird daher die Sensibilisatorlösung kurz vor der Photopolymerisation hergestellt und sofort der zu polymerisierenden Lösung oder Aufschlämmung zugesetzt. Zum Aufbewahren einer Sensibilisatorlösung sollen braune Flaschen verwendet werden, um die Lichteinwirkung auszuschließen.
Die Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren, die einen Sensibilisator enthält, wird auf die vorstehend beschriebene Weise polymerisiert. Die anfängliche Temperatur des Polymerisatonsgemisches kann niedriger sein, als bei Verwendung einer Lösung oder einer Aufschlämmung, die keinen Sensibilisator enthält. Vorzugsweise wird die Photopolymerisation bei Temperaturen von etwa Raumtemperatur bis 30°C gestartet. Die Bestrahlungsdauer hängt von der Art und der Intensität der Lichtquelle, der Art der verwendete Monomeren, der Menge und der Kombination der Sensibilisatoren ab. Im allgemeinen kann die Photopolymerisation bei Verwendung der vorgenannten Sensibilisatoren innerhalb 1 Stunde und höchstens innerhalb von 5 Stunden beendet werden.
Bei Verwendung eines der vorgenannten Sensibilisatoren muß die Reinheit des Monomers in der Lösung oder Aufschlämmung nicht so hoch sein, wie bei der Durchführung der Photopolymerisation in Abwesenheit von Sensibilisatoren. Bei Verwendung von Monomeren mit geringerem Reinheitsgrad wird praktisch der gleiche Umsatz und Polymerisationsgrad erhalten.
Ein weiterer stark wirksamer Sensibilisator ist ein Charge-Transfer-Komplex aus Schefeldioxid und einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I. Dieser Komplex kann sich auch durch Zusatz von Schwefeldioxid zur Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren bilden, die polymerisiert werden sollen. Man kann auch ein äquimolares Gemisch aus einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I und Schwefeldioxid oder eine Lösung verwenden. Als Lösungsmittel für das äquimolare Gemisch kann Wasser, Methanol, Äthanol, Isopropanol, Dimethylsulfoxid. Aceton oder deren wäßrige Lösungen verwendet werden. Das Diallylaminderivat in dem äquimolaren Gemisch kann die gleiche Verbindung oder eine andere Verbindung sein, wie sie in der Lösung oder Aufschlämmung der zu polymerisierenden Monomeren vorliegt Wenn das zu polymerisierende Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I eine geringere Reaktionsfähigkeit gegenüber Schwefeldioxid hat, wird vorzugsweise ein äquimolares Gemisch aus Schwefeldioxid und einem Diallylaminderivat mit größerer Reaktionsfähigkeit gegenüber Schwefeldioxid oder dessen Lösung zur Lösung oder Aufschlämmung zugegeben, die polymerisiert werden soll. Im allgemeinen sind Diallylammoniumderivate reaktionsfähiger gegenüber Schwefeldioxid als Diallyiaminderivate. Beispiele für Diallylammoniumderivate mit größerer Reaktionsfähigkeit gegenüber Schwefeldioxid sind Dlallyldimethylammoniumchlorid, Diallyldiäthylammoniumchlorid und Diallylmorpholiniumchlorid.
Die Menge des verwendeten Charge-Transfer-Komplexes aus Schwefeldioxid und dem Diallylaminderivat berechnet auf Schwefeldioxidbasis, beträgt etwa 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 1 bis 5 Gewichtsprozent bezogen auf die Lösung oder Aufschlämmung der zu polymerisierenden Monomeren.
Nach der Zugabe des Schwefeldioxids oder eines äquimolaren Gemisches aus Schwefeldioxid und einem Diallylaminderivat zur Lösung oder Aufschlämmung des Monomers oder der Monomeren kann die
Photopolymerisation nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Vorzugsweise wird Licht einer Wellenlänge von 250 bis 450 ΐημ verwendet, und die Anfangstemperatur liegt im Bereich von Raumtemperatur bis 300C. Als Lichtquelle kann eine Fluoreszenslampe verwendet werden, da die Quantenausbeute in dem System sehr stark erhöht ist Es können jedoch auch andere Lichtquellen verwendet werden, wie Niederdruck-Quecksilberlampen oder Sonnenlicht Bei Verwendung des Charge-Transfer-Komplexes als Sensibilisator ist die Photopolymerisation im allgemeinen innerhalb 10 Stunden oder höchstens 15 Stunden beendet wenn weniger polymerisationsfreudige Monomeren eingesetzt werden. Bei Abwesenheit eines Sensibilisators sind im allgemeinen 13 Stunden oder mehr in den meisten Fällen etwa 24 Stunden und etwa 48 Stunden bei weniger polymerisationsfreudigen Monomeren erforderlich, um die Photopolymerisation zu vervollständigen. Bei Verwendung eines Charge-Transfer-Komplexes als Sensibilisator kann eine Lösung oder Aufschlämmung der Monomerem mit geringerer Reinheit verwendet werden.
Schwefeldioxid, das ein Bestandteil des Sensibilisators darstellt, kann wie vorher berichtet mit Diallylaminderivaten copolymerisieren. Soweit sich aus dem IR-Ab-Sorptionsspektrum entnehmen läßt, ist das erhaltene Polymerisat im wesentlichen das gleiche wie das nach einem herkömmlichen Verfahren erhaltene Polymerisat. Das heißt, es wird ein Polyamin mit den gleichen physikalischen und chemischen Eigenschaften erhalten, das keine Absorptionsbanden des Schwefeldioxids bei 1300, 1120 und 510 cm-' aufweist. Dies bedeutet, daß Schwefeldioxid als Sensibilisator wirkt. Diese Wirkung wird nicht durch das bekannte Verfahren zur Herstellung alternierender Copolymerisate aus einem äquimolaren Gemisch von Schwefeldioxid und einem Diallylaminderivat nahegelegt, daß durch Photopolymerisa-■ tion erhalten wird.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Polymerisate sind feste Stoffe, die zur praktischen Verwendung pulverisiert werden müssen. Die erhaltenen Blockpolymerisate können in einem Lösungsmittel, wie Wasser oder Methanol gelöst und durch Zusatz einer großen Menge eines Nichtlösungsmittels, wie Aceton wieder ausgefällt, anschließend abfiltriert und getrocknet werden. Auf diese Weise werden gereinigte Polymerisate erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorzüge:
Es müssen keine besonders reinen Monomeren verwendet werden, wie bei der herkömmiichen Polymerisation in Lösung, die Polymerisation kann unter milden Bedingungen und ohne raschen Temperaturanstieg während der Polymerisation durchgeführt werden. Die festen Polymerisate müssen zu einem Pulver gemahlen werden und das Molekulargewicht der erhaltenen Polymerisate ist im allgemeinen größer als das Molekulargewicht der Polymerisate, die durch herkömmliche Polymerisation in Lösung erhalten werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Polyamine kön- bo nen auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden, die bereits bekannt sind, beispielsweise als Beschleuniger zum Koagulieren und zur Ausfällung einer Suspension, als Koagulier- und Ausfällungsmittel für Papierbrei in Papiermühlen, als Filtrierhilfe zur h5 Behandlung von Abwässern, als Behandlungsmittel zur Erhöhung der Naßfestigkeit von Papier, als Schlichtemittel für Papier, als Absetzmittel für Schlichtemittel, als Behandlungsmittel für elektrisch leitendes Papier, zur Behandlung des Erdreichs in der Landwirtschaft als Antistatikmittel für Gewebe und Kunststofformkörper, als Vulkanisationsbeschleuniger für Kautschuk, als Schutzkolloid, als Bindemittel für Glasfasern, als polymeres Netzmittel, als Härtungsmittel für Epoxyharze, als Dickmittel und als Photopolymer.
Copolymerisate von Diallylaminderivaten der allgemeinen Formel I mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid können durch Photopolymerisation einer Lösung oder einer Aufschlämmung aus mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel 1 mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid hergestellt werden.
Bekanntlich läßt sich Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid nicht zu hochmolekularen Homopolymerisaten polymerisieren, dagegen kann Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid mit Vinylverbindungen copolymerisiert werden. Die Copolymerisation von Maleinsäure mit AHylphenyläther, d.h. einer Monoallylverbindung, ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 20 776/1967 beschrieben, während die Copolymerisation von Diailylaminderivaten mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid bisher nicht bekannt ist. Die Copolymerisation von Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid und einem Diallylaminderivat in wäßriger Lösung mit einem freie Radikale liefernden Polymerisationsinitiator ergibt nur ein Copolymerisat mit niedrigem Polymerisationsgrad. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich neue Copolymerisate aus Diallylaminderivaten und Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid mit hohem Molekulargewicht in hoher Ausbeute durch Photopolymerisation herstellen. Eine Lösung oder Aufschlämmung aus einem Gemisch von mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I und Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid kann durch Zusatz von Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid zu mindestens einem Diallylaminderivat hergestellt werden. Nach dem Vermischen wird ein Lösungsmittel oder Nichttösungsmittel zugesetzt. Man kann auch eine Lösung oder Aufschlämmung durch Zusatz von Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid oder deren Lösung z. B. in Wasser oder Aceton, zu einer Lösung oder Aufschlämmung von mindestens einem Diallylaminderivat herstellen, das vorzugsweise etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent Wasser enthält, und erforderlichenfalls eine zusätzliche Menge eines Lösungsmittels oder Nichtlösungsmittels zugeben, um die Viskosität des Gemisches einzustellen. Das zuletzt genannte Verfahren ist für die Technik bevorzugt.
Die Menge an Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, die als Comonomer zugegeben wird, kann in einem verhältnismäßig breiten Bereich liegen, der vom Verwendungszweck der erhaltenen Copolymerisate abhängt. Im allgemeinen werden etwa 0,01 bis 2,0 Mol vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,5 Mol, pro Mol des Diallylaminderivates verwendet. Bei Verwendung von mehr als etwa 2,0 Mol Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid ist die Polymerisationsgeschwindigkeit im allgemeinen erniedrigt.
Die Copolymerisate von Diallylaminderivaten und Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid sind stark hygroskopisch und diese Eigenschaft nimmt mit zunehmendem Gehalt an Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid im Copolymerisat noch zu. Die Copolymerisate sind in Wasser oder Alkoholen löslich, in Aceton jedoch unlöslich. Die IR-Absorptionsspektren der Copolymerisate zeigen typische Absorptionsbanden,
des Diallylaminpolymerisals zusammen mit den Absorptionsbanden der Carbonylgruppe bei 1720 cm-1. Dies zeigt, daß das Copolymerisai ein lineares Copolymerisat aus einem Diallylaminderivat und Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid und einem linearen Polymeren Ampholyt ist
Die Copolymerisate aus Diallylaminderivaten und Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid können als Koaguliermittel und zur Behandlung von Fäden und Fasern verwendet werden.
Die Copolymerisate von Diallylaminderivaten der allgemeinen Formel I und Vinylverbindungen der allgemeinen Formel II können ebenfalls durch Photopolymerisation erhalten werden.
Copolymerisate von Diallylaminderivaten und Acrylsäureamid oder Acrylsäure wurden bereits durch Polymerisation in Lösung unter Verwendung von freie Radikale liefernden Polymerisationsinitiatoren hergestellt; vgl. US-PS 29 23 701 und 31 47 218 sowie die japanische Patentveröffentlichung Nr. 30 441/Ί971. Es ist jedoch kein Verfahren zur Herstellung dieser Copolymerisate durch Photopolymerisation bekannt.
Spezielle Beispiele für verfahrensgemäß verwendbare Vinylverbindungen der allgemeinen Formel II sind
Acrylsäure, Methacrylsäure,
Methylacrylat, Methylmethacryiat
(nachstehend werden die Methacrylate, die den Acrylaten entsprechen, der Einfachheit halber weggelassen, sie werden jedoch vom erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt),
2-Hydroxyäthylacrylat,3-Hydroxypropylacrylat,
4-Hydroxybutylacrylat,5-Hydroxyamylacrylat,
Methylarninomethylacrylat-hydrochlorid,
Methylaminomethylacrylat-hydrobromid,
Methylaminomethylacrylat-hydrojodid
(nachstehend werden die Hydrobromide und Hydrojodide, die den Hydrochloriden entsprechen, der Einfachheit halber weggelassen, sie sind jedoch vom erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt),
Dimethylaminomethylacrylat-hydrochlorid.
Diäthylaminomethylacrylat-hydrochlorid,
Dipropylaminomethylacrylat-hydrochlorid,
Dimethylaminoäthylacrylat-hydrochlorid,
Dimethylaminopropylacrylat-hydrochlorid,
Dimethylaminobutylacrylat-hydrochlorid,
pimethylaminoamylacrylal-hydrochlorid,
Äthylaminoäthylacrylat-hydrochlorid,
Diäthylaminoäthylacrylat-hydrochlorid,
Methylbenzylaminoäthylacrylat-hydrochlorid,
Methyläthylaminoäthylacrylat-hydrochlorid,
Dimethylbenzylammoniummethylacrylat-chlorid,
Dimethylbenzylammoniummethylacrylal-bromid,
Dimethylbenzylammoniummethyl-acrylat-jodid
(nachstehend werden die Bromide und Jodide, die den Chloriden entsprechen, der Einfachheit halber weggelassen, sie sind jedoch vom erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt),
Dirnethylbenzylarnrnoniurnmethylacrylat-chlorid,
Diäthylbenzylammoniumäthylacrylat-chlorid,
Dipropylbenzylammoniumäthylacrylat-chlorid,
Dimethylbenzylammoniumpropylacrylat-chlorid,
Acrylamid, N-Methylacrylamid,
N-Äthylacrylamid, N-Propylacrylamid,
N-Isopropylacrylamid, N-Methylolacrylamid,
N-ß-HydroxySthylacrylamid,
Ν,Ν-Dimethylacrylamid, Ν,Ν-Diäthylacrylamid,
N.N-Dimethylolacrylamid und
N.N-Di-jS-hydroxyäthylacrylamid.
Eine Losung oder Aufschlämmung aus mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I und mindestens einer Vinylverbindung der allgemeinen Formel II kann durch Zusatz mindestens einer Vinylverbindung der allgemeinen Formel II zu mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I und Vermischen umer Zusatz eines Lösungsmittels oder Nichtlösungsmittels hergestellt werden. Bei großtechnischen Verfahren wird vorzugsweise die Lösung
ίο oder Aufschlämmung dadurch hergestellt, daß man mindestens eine Vinylverbindung in eine Aufschlämmung aus mindestens einem Diallylaminderivat einträgt, die vorzugsweise etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent Wasser enthält, und erforderlichenfalls weitere Mengen s an Lösungsmittel oder Nichtlösungsmittel zugibt, um die Viskosität des Gemisches auf einen geeigneten Wert einzustellen.
Die Menge der zugesetzten Vinylverbindung kann in einem verhältnismäßig breiten Bereich liegen, der vom Verwendungszweck der herzustellenden Copolymerisate abhängt Gewöhnlich werden etwa 0,005 bis 2,5 Mol, vorzugsweise etwa 0,01 bis 2,0MoI, pro MoI des Diallylaminderivats verwendet.
Als Lösungsmittel oder Nichtlösungsmittel können diejenigen Verbindungen verwendet werden die zur Herstellung der Lösung oder Aufschlämmung des Diallylaminderivats bzw. der Diallylaminderivate verwendet werden. Die Menge des Lösungsmittels oder Nichtlösungsmittels in der Lösung oder Aufschlämmung der Monomeren beträgt höchstens 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise höchstens etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren.
Die Photopolymerisation der Lösung oder Aufschlämmung aus mindestens einem Diallylaminderivat und mindestens einer Vinylverbindung kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden, wie die Photopolymerisation der Diallylaminderivate allein. Vorzugsweise wird Licht mit einer Wellenlänge von 200 bis 500 mu, insbeondere 300 bis 450 ηιμ, verwendet. Als Lichtquelle kann eine Fluoreszenslampe dienen, es können jedoch auch andere Lichtquellen verwendet werden.
Die Polymerisation kann in einem Temperaturbereich von -10 bis 100° C, vorzugsweise 10 bis 4O0C, durchgeführt werden. Wenn bei der Photopolymerisation einer Lösung oder Aufschlämmung, die einen hohen Gehalt an einer Vinylverbindung, wie Acrylamid, aufweist, zu Beginn der Polymerisation eine höhere Temperatur angewendet wird, kann die Temperatur des gesamten Systems durch die Polymerisationswärme auf
so sehr hohe Werte ansteigen. Bei diesen höheren Temperaturen kann zum Teil auch eine thermische Polymerisation erfolgen. Ferner können Nebenreaktionen, wie Entaminierung, ablaufen, wodurch das Copolymerisat glasähnlich oder kautschukähnlich und unlöslieh wird. In diesen Fällen wird vorzugsweise eine Base, beispielsweise eine wäßrige Lösung von Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid, zum Polymerisationssystem zugegeben. Bei zu heftigem Ablauf der Polymerisationsreaktion ist es erforderlich, unter Lichtausschluß zu
bo arbeiten oder die Intensität der Lichtquelle zu verringern, beispielsweise durch Anordnung der Lichtquelle in einem größeren Abstand. Für spezielle Anwendungszwecke können jedoch diese glasähnlichen oder kautschukartigen unlöslichen Copolymerisate
b5 hergestellt werden.
Bei Verwendung einer Sensibilisatorlösung, die mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel III und mindestens eine Verbindung der allgemeinen
Formel IV-a bis IV-c enthält, oder des Charge-Transfer-Komplexes aus Schwefeldioxid und einem Diallylaminderivat bzw. Diallylaminderivaten nimmt die Polymerisationsgeschwindigkeit stark zu, und die Polymerisationsdauer kann verkürzt werden. Bei Verwendung eines Sensibilisators aus Benzophenon und Morpholin kann eine Lösung oder Aufschlämmung mit höherem Anteil an Vinylverbindung, wie Acrylamid, verwendet werden, als ohne Verwendung eines Sensibilisators, weil das Morpholin alkalisch reagiert Bei Verwendung einer Vinylverbindung der allgemeinen Formel II mit einem Polymerisationsinhibitor, wie Hydrochinon, können diese Verbindungen als solche verwendet werden, und eine Verbindung der allgemeinen Formel III, gelöst in einem Lösungsmittel, wie Methanol oder Dioxan, wird zugegeben.
Da die erhaltenen Copolymerisate aus den Diallylaminderivaten und Vinylverbindungen giasähnlich oder ksaitschukartig sind, können sie in der Praxis nur verwendet werden, wenn sie fein gemahlen werden. Sie können auch durch Auflösen in einem Lösungsmittel, wie Wasser oder Methanol, und durch Ausfällen mit einer großen Menge eines Nichtlösungsmittels, wie Aceton, gereinigt, anschließend abfiltriert und getrocknet werden.
Copolymerisate der Diallylaminderivate mit Vinylverbindungen sind in Wasser oder Alkoholen löslich, in Aceton jedoch unlöslich. Die IR-Absorptionsspektren dieser Copolymerisate zeigen die für Diallylarninpolymerisate charakteristischen Absorptionsbanden zusammen mit der für die Carbonylgruppe charakteristischen Absorptionsbande.
Copolymerisate aus mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I und N-Vinylpyrrolidon können ebenfalls unter ähnlichen Polymerisationsbedingungen hergestellt werden, wie sie für die Copolymerisation der Diaiiylaminderivate mit den Vinylverbindungen der allgemeinen Formel Il in Gegenwart oder Abwesenheit der Sensibilisatoren erläutert wurden.
Die Copolymerisate von Diallylaminderivaten und Vinylverbindungen können als Koaguliermittel und zur Erhöhung der Naßfestigkeit von Papier verwendet werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. In diesen Beispielen wurde die Ausbeute an Polymerisat oder Copolymerisat aufgrund des Gewichts des gereinigten Polymerisats oder Copolymerisats berechnet. Die gereinigten Polymerisate oder Copolymerisate werden folgendermaßen hergestellt. Das feste Polymerisat oder Copolymerisat wird fein vermählen, etwa 1 g des Polymerisats oder Copolymerisats werden in etwa 5 bis 10 g Wasser gelöst, und die erhaltene Lösung wird in eine große Menge Aceton eingegossen. Die Fällung wird abfiltriert, mit Aceton gewaschen und unter vermindertem Druck bei 50° C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Die Eigenviskosität (η) der Polymerisate oder Copolymerisate wird an einer Lösung von 0,5 g des gereinigten Polymerisats oder Copolymerisats in 100 ml 0,1-n wäßriger Kochsalzlösung bei 30°C gemessen.
Beispiel I
Durch Zusatz von 1,16 kg Wasser zu 20 kg Diallyldimethylammoniumchlorid wird eine Aufschlämmung hergestellt, die etwa 95 Gewichtsprozent Monomer enthält. Diese Aufschlämmung wird nachstehend als Aufschlämmung I bezeichnet.
In einem Beutel aus Niederdruck-Polyäthylen mit einer Stärke von 0,03 mm werden 1702 g der Aufschlämmung I vorgelegt und zu einer Platte von etwa 4 bis 5 mm Stärke verformt Diese Platte wird auf eine Glasplatte gelegt und mit vier Fluoreszenslampen (40 Kerzen) einer Länge von 120cm mit der in Fig. 1 gezeigten Wellenlängenverteilung bestrahlt Zwäi der Fluoreszenslampen werden 20 cm unmittelbar über der Glasplatte und die beiden übrigen Fluoreszenslampen 20 cm unterhalb der Glasplatte angeordnet Die
ίο Bestrahlungsdauer beträgt 48 Stunden. Nach 2- bis 3stündiger Bestrahlung wird die Aufschlämmung hart und pastenförmig. Nach 8stündiger Bestrahlung ist die Aufschlämmung verfestigt Der erhaltene halbtransparente Feststoff wird zu einem Pulver vermählen. 1312 g des Pulvers werden in 15 ml Wasser gelöst Die erhaltene durchsichtige Lösung wird in eine große Menge Aceton eingegossen, die gebildete Fällung wird abfiltriert, mit Aceton gewaschen und bei 500C unter vermindertem Druck bis zur Gewichtskonstanz getrocknet Ausbeute 1,1144 g gereinigtes Polymerisat Ausbeute 89,4 Prozent.
Die Elementaranalyse des gereinigten Polymerisats ergibt folgende Werte:
C 59,50 Prozent, H 9,85 Prozent,
N 8,61 Prozent, Cl 21,9 Prozent.
»1=3,10.
Das IR-Absorptionsspektrum des Polymerisats ist identisch mit dem IR-Absorptionsspektrum eines in jo üblicher Weise hergestellten Polymerisats von Diallyldimethylammoniumchlorid. Das erhaltene Polymerisat ist somit ein Polyamin, d. h. ein cyclisches Polymer aus Diallyldimethyiammoniumchlorid.
ir> Beispiel 2
Gemäß Beispiel 1 werden 200 g der Aufschlämmung I in einer Schichtdicke von etwa 2 mm 20 Stunden bestrahlt. Die Polymerausbeute beträgt 95,4 Prozent. η = 3,50.
Beispiel 3
Gemäß Beispiel 1 werden 500 g der Aufschlämmung I γ, in einer Schichtdicke von etwa 10 mm 20 Stunden bestrahlt. Die Polymerausbeute beträgt 92,1 Prozent η = 3,40.
Beispiel 4
Gemäß Beispiel 1 werden 500 g der Aufschlämmung I in einer Schichtdicke von etwa 30 mm 20 Stunden bestrahlt. Die Polymerausbeute beträgt 40,3 Prozent. Jj = 3,20.
Beispiel 5
In einem 20 Liter fassenden Reaktionsgefäß, das in seinem Inneren mit einer Niederdruck-Quecksilberlampe der in Fig. 2 gezeigten Wellenlängenverteilung ausgerüstet ist, werden 10 kg der Aufschlämmung I vorgelegt und 3 Stunden unter Rühren bestrahlt. Es wird ein pastenförmiges Produkt erhalten. Die Polymerausbeute beträgt 41,73 Prozent, η = 3,09. Das pastenförmige Material wird durch eine Breitschlitzdüse zu einer Folie von etwa 4 mm Stärke auf einem Förderband extrudiert und gemäß Beispiel 1 10 Stunden mit Fluoreszenslampen bestrahlt. Es wird ein festes Polyamin in einer Ausbeute von 96,26 Prozent erhalten, η = 3,33.
Beispiel 6
Gemäß Beispiel 1 werden 500 g der Aufschlämmung I zusammen mit 20 g Methanol in einer Schichtdicke von etwa 4 mm 40 Stunden bestrahlt Die Polymerausbeute beträgt 90,2 Prozent η = 1,96.
Beispiel 7
Durch Vermischen von 200 g Diallyldimethylammo- ιυ niumchlciid mit 20 g eines Gemisches von 1 Volumteil Wasser und 4 Volumteilen Aceton wird eine Aufschlämmung hergestellt Gemäß Beispiel 1 wird diese Aufschlämmung in einer Schichtdicke von etwa 4 mm 10 Stunden bestrahlt Die Polymerausbeute beträgt 89,72 Prozent η=3,60.
Beispiel 8
Methyldiallylamin-hydrochlorid mit einem Wassergehalt von 20 Gewichtsprozent ist bei 15°C ein Feststoff, verwandelt sich jedoch bei 20 bis 30° C in eine Aufschlämmung. Gemäß Beispiel 1 werden 200 g der Aufschlämmung in einer Schichtdicke von 2 bis 3 mm 24 Stunden bestrahlt. Die Polymerausbeute beträgt 81,8 y, Prozent 77= 1,95. Bei 48stündiger Bestrahlung der Aufschlämmung beträgt die Polymerausbeute 90,6 Prozent, η = 2,02.
Beispiel 9 il)
Gemäß Beispiel 1 werden 500 g einer Aufschlämmung von Diäthyldiallylammoniumchlorid, die 10 Gewichtsprozent Wasser enthält, in einer Schichtdicke von etwa 2 bis 3 mm 10 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute r> an festem Polyamin beträgt 81,2 Prozent, η = 2,20. Bei 48stündiger Bestrahlung der Aufschlämmung beträgt die Polymerausbeute 95,6 Prozent; η = 2,31.
Beispiel 10 4(l
Gemäß Beispiel 1 werden 150 g einer Aufschlämmung von Diallylpyrrolidiniumchlorid mit 10 Gewichtsprozent Wasser in einer Schichtdicke von etwa 2 bis 3 mm 24 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem .r> Polymer beträgt 41,6 Prozent; η = 0,97.
Beispiel 11
Gemäß Beispiel 1 werden 240 g einer Aufschlämmung von Diallylmorpholiniumchlorid mit 10 Gewichtsprozent Wasser in einer Schichtdicke von etwa 2 bis 3 mm 40 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 83,1 Prozent; η = 2,20.
Beispiel 12
Gemäß Beispiel I wird ein Gemisch aus 1020 g der Aufschlämmung I und 184 g Methyldiallylamin-hydrochlorid (Molverhältnis von Diallyldimethylammoniumchlorid zu Methyldiallylamin-hydrochlorid 6:1) in einer Schichtdicke von etwa 7 bis 10 mm 48 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 74,4 Prozent; η = 3,30. Das IR-Absorptionsspektrum des Polymers zeigt Absorptionsbanden für das tertiäre Amin-hydrochlorid bei 2400 bis 2800 cm-'. Das Polymer ist in Wasser löslich. Somit ist das erhaltene Polymer ein cyclisches Copolymerisat aus Diallyldimethylammoniumchlorid und Methyldiallylamin-hydrochlorid.
55
Beispiel 13
Gemäß Beispiel 1 wird ein Gemisch aus 680 g der Aufschlämmung I und 184 g Methyldiallylamin-hydrochlorid (Molverhältnis von Diailyldimethylammoniumchlorid zu Methyldiallylamin-hydrochlorid 4 :1) in einer Schichtdicke von etwa 4 mm 48 Stunden bestrahlt Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 69,9 Prozent; η=3,0.
Beispiel 14
Gemäß Beispiel 1 werden 1000 g einer Aufschlämmung von Methylbenzyldiallylammoniumchlorid mit 13,4 Gewichtsprozent Wasser in einer Schichtdicke von etwa 2 bis 4 mm 100 Stunden bestrahlt Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 91,0 Prozent; η=0,53.
Beispiel 15
Gemäß Beispiel 1 werden 500 g einer Aufschlämmung von Methyldiallylamin-phosphat mit 8,8 Gewichtsprozent Wasser in einer Schichtdicke von etwa 2 bis 4 mm 48 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 78,9 Prozent; η = 0,52.
Beispiele 16 bis 28
Vergleichsbeispiele A, B und C
Durch Zusatz von 2,111 kg Wasser zu 40 kg DiaHyldimethylammoniumchlorid wird eine Aufschlämmung hergestellt, die etwa 95 Gewichtsprozent Monomer enthält Diese Aufschlämmung wird nachstehend mit Aufschlämmung II bezeichnet.
Ein Gemisch aus 100 g der Aufschlämmung Il und 1 g einer Sensibilisatorlösung wird in einen Beutel aus Niederdruck-Polyäthylen einer Dicke von 0,1 mm eingefüllt und zu einer Platte einer Dicke von etwa
10 mm verformt. Diese Platte wird auf eine Glasplatte gelegt und mit vier Fluoreszenslampen (40 Kerzen) einer Länge von 120cm mit der in Fig. 1 gezeigten Wellenlängenverteilung bestrahlt. Zwei dieser Fluoreszenslampen werden 30 cm oberhalb und die zwei anderen Fluoreszenslampen 30 cm unterhalb der Glasplatte angeordnet. Die Bestrahlungsdauer beträgt 5 Stunden. Nach 10- bis 20minütiger Bestrahlung ist die Aufschlämmung hart und pastenförmig. Nach 1 stündiger Bestrahlung hat sich die Aufschlämmung zu einem glasähnlichen halbtransparenten Produkt verfestigt. Durch die Polymerisationswärme erfolgt ein Temperaturanstieg in der der Masse. Die Ausbeute und die Eigenviskosität des erhaltenen Polymers sind in Tabelle
11 zusammengefaßt. In den Beispielen 16 bis 28 wurden verschiedene Sensibilisatoren verwendet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle Il angegeben.
Die Sensibilisatorlösung wird Folgendermaßen hergestellt:
Eine Verbindung der allgemeinen Formel III wird in einer Menge von 0,1 Mol mit 0,1 Mol einer Verbindung der allgemeinen Formel IV-a bis IV-c vermischt. Das erhaltene Gemisch wird mit einem Lösungsmittel versetzt, um die Konzentration der Verbindungen auf einen Wert von 10 bis 40 Gewichtsprozent einzustellen. Etwa 0,12 bis 0,13 χ 10- Mol des Gemisches der beiden Verbindungen ist in 1 g der Lösung enthalten. In Tabelle I sind die verschiedenen Kombinationen der Verbindungen angegeben.
Tabelle I
22
Verbindung der
allgemeinen Formel III
Verbindung der allgemeinen
Formel IV-a bis IV-c
Lösungsmittel
Abkürzung
Benzophenon Hydrochinon tert.-Butanol
Benzophenon Hydrochinon Methanol
Benzophenon Hydrochinonmonomelhyläther terl.-Butanol
Benzophenon Dioxan Methanol
Benzophenon Dioxan Dioxan
Benzophenon Morpholin Methanol
Benzophenon N-Methylmorpholin Methanol
Benzophenon N:/ß-Hydroxyäthylmorpholin Methanol
Benzophenon Hydrochinonmonomethyläther Methanol
Benzophenon Triäthylamin Methanol
Benzophenon Triethanolamin Methanol
Benzophenon Methyldiallylarnin Methanol
Benzophenon Diallylbenzylamin Methanol
Acetophenon Hydrochinon Acetophenon
Acetophenon Dioxan Acetophenon
Acetophenon Triäthylamin Methanol
BP-HQ-tBuOH
BP-HQ-MeOH
BP-HQME-tBuOH
BP-Dox-MeOH
BP-Dox
BP-Mor-MeOH
BP-MMor-MeOH
BP-HEMor-MeOH
BP-HQME-MeOH
BP-TEA-MeOH
BP-TETHA-MeOH
BP-MDAA-MeOH
BP-DABA-MeOH
AP-HQ
AP-Dox
AP-TEA-MeOH
Die ohne Verwendung von Sensibilisatoren oder mit Benzophenon in tert-ButanoI (BP—tBuOH) oder Acetophenon (AP) erhaltenen Ergebnisse sind zum Vergleich ebenfalls in Tabelle II angegeben.
jo Beispiel 29
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 100 g der Aufschlämmung II und 1 g BP-HQ-MeOH während der in Tabelle III angegebenen Zeit bestrahlt. Die
Tabelle II Menge PoIy- η ausbeute 9,4 3,07 J5 Ergebnisse sind Ein Gemisch I ebenfalls in Tabelle III zusammenge- Beispiel Polymer- η 16 mit Fluoreszenslampen bestrahlt Die Beispiel beträgt 89,7 Prozent;
mer- 46,3 3,41 faßt. ausbeute Ausbeute an festem Polyamin
% 17,1 3,43 aus 7,0 kg der . % ij=3,14.
Sensibilisator 10"2 Tabelle III 31
Mo! 100 3,20 58,5 3,21
99,7 3,28 40 Bestrahlungs Sensibilisator- 75,7 3,20
87,6 3,18 zeit menge 92,0 3,18
96,5 3,38 Std. 10 Mol 95,8 3,19
- 97,6 3,30 99,7 3,28
Vergl.- 0,22 100 3,29 45 1 0,12 99,2 3,58
Beispiei 0,83 93,2 3,20 2 0,12
C - 96,0 3,47 3,5 0,12 30
A BP-tBuOH 0,12 81,3 3,57 4 0,12
B AP 0,12 70,6 3,53 5 0,12 Aufschlämmung II und
Beispiel 0,12 78,6 3,30 50 48 0,12 70 g BP—HQ-tBuOH wird durch eine Breitschlitzdüse
16 BP-HQ-tBuOH 0,12 72,2 3,26 zu einer Platte von etwa 10 mm Dicke auf einem
17 BP-HQ-MeOH 0,12 85,1 2,79 Förderband extrudiert Die Platte wird 3 Stunden
18 BP-HQME-tBuOH 0,12 gemäß Beispiel
19 BP-Dox-MeOH 0,12
20 BP-Dox 0,12 55
21 BP-Mor-MeOH 0,12
22 BP-TEA-MeOH 0,12
23 BP-TETHA-MeOH 0,12
24 BP-MDAA-MeOH 0,12
25 BP-DABA-MeOH 0,12 60
26 AP-HQ
27 AP-Dox
28 AP-TEA-MeOH
Die IR-Absorptionsspektren der erhaltenen Polymeren sind praktisch identisch mit dem IR-Absorptions-Spektrum des Polymers aus Diallyldimethylammoniumchlorid, das nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde.
Gemäß Beispiel 30 wird ein Gemisch aus 7,0 kg der Aufschlämmung II und 70 g BP—Dox in einer Schichtdicke von etwa 12 mm während 4 Stunden bestrahlt Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 863 Prozent; η=3,25.
Beispiel 32
Gemäß Beispiel 30 wird ein Gemisch aus 7,0 kg der Aufschlämmung II und 70 g BP—Mor—MeOH in einer Schichtdicke von etwa 10 mm während 2 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 90,7 Prozent; η = 3,01.
Beispiel 33
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 500 g der Aufschlämmung II und 5 g BP—MMor—MeOH 5 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 89,7 Prozent; η = 3,12.
Beispiel 34
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 1,5 kg der Aufschlämmung II und 15g BP-HEMor-MeOH 3 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 89,2 Prozent;η = 3,41.
Beispiel 35
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 800 kg der Aufschlämmung II und 8g BP-HQME-MeOH 3 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 96,7 Prozent; η = 3,40.
Beispiel 36
Eine Aufschlämmung mit etwa 90,9 Gewichtsprozent Monomer wird durch Zusatz von 1,0 kg Wasser zu 10 kg Diallylmorpholiniumchlorid hergestellt. Diese Aufschlämmung wird nachstehend als Aufschlämmung III bezeichnet.
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 100 g der Aufschlämmung III und Ig BP-HQ-MeOH 5 Stunden belichtet. Die Ausbeute an festem, durchsichtigem Polymer beträgt 98,5 Prozent; η = 3,07. Das IR-Absorptionsspektrum dieses Polymers ist identisch mit dem Absorptionsspektrum eines in herkömmlicher Weise hergestellten Polymers von Diallylmorpholiniumchlorid.
Beispiel 37
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 100 g der Aufschlämmung III und 1 g BP—Dox 5 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 97,6 Prozent; η = 3,25.
Beispiel 38
Gemäß Beispiel 30 wird ein Gemisch aus 1,0 kg der Aufschlämmung III und 10 g BP—Mor—MeOH in einer Schichtdicke von etwa 8 mm während 5 Stunden bestrahlt Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 95,2 Prozent;ij=331.
Beispiel 39
Gemäß Beispiel 38 wird ein Gemisch aus 7,0 kg der Aufschlämmung III und 70 g BP—Dox-IvJeOH 5 Stunden bestrahlt Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 90,2 Prozent; 17=3,15.
Beispiel 40
Eine Aufschlämmung, die etwa 90,9 Gewichtsprozent Monomer enthält, wird durch Zusatz von 100 g Wasser zu 1,0 kg Diallylpyrrolidiniumchlorid hergestellt. Diese Aufschlämmung wird nachstehend als Aufschlämmung IV bezeichnet.
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 100 g der Aufschlämmung IV mit Ig BP-HQ-tBuOH 5 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 80,5 Prozent; η = 2,56. Das IR-Absorptionsspektrum dieses Polymers ist identisch mit dem Absorptionsspektrum eines auf herkömmliche Weise hergestellten Polymers aus Diallylpyrrolidiniumchlorid.
Bei der Durchführung der Photopolymerisation ohne Sensibilisator beträgt die Polymerausbeute nach 24stündiger Bestrahlung 21,8 Prozent und nach 72stündiger Bestrahlung 69,1 Prozent.
Beispiel 41
Gemäß Beispiel 30 wird ein Gemisch aus 400 g der
Aufschlämmung IV und 4 g BP—Mor—MeOH in einer Schichtdicke von etwa 8 mm während 5 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 78,6 Prozent;») = 2,85.
Beispiel 42
Gemäß Beispiel 41 wird ein Gemisch aus 400 g der Aufschlämmung IV und 4 g BP—Dox 5 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polyamin beträgt 77,8 Prozent; η = 2,97.
Beispiel 43
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 170,2 g der Aufschlämmung II, 100 g der Aufschlämmung III und 3 g BP—Mor—MeOH 5 Stunden bestrahlt. Das feste Copolymerisat aus Diallyldimethylammoniumchlorid und Diallylmorpholiniumchlorid wird in einer Ausbeute von 89,7 Prozent erhalten; η = 3,00.
Beispiel 44
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 443 g der Aufschlämmung II, 76,5 g Methyidiallylamin-hydrochlorid mit 19,6 Gewichtsprozent Wasser und 5 g BP-HQ-MeOH 5 Stunden belichtet. Das feste, halbtransparente Copolymerisat aus Diallyldimethylammoniumchlorid und Methyldiallylamin-hydrochlorid wird in einer Ausbeute von 88,7 Prozent erhalten; η = 2,48.
5() B e i s ρ i e I 45
Eine Aufschlämmung die etwa 95 Gewichtsprozent Monomer enthält, wird durch Zusatz von 1,05 kg Wasser zu 20 kg Diallyldimethylammoniumchlorid hergestellt. Die Aufschlämmung wird nachstehend als Aufschlämmung V-A bezeichnet
Eine Lösung, die etwa 69,4 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid enthält, wird durch Auflösen von 1135 g Maleinsäureanhydrid in 500 g Aceton hergestellt Diese Lösung wird nachstehend als Lösung V-B bezeichnet
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus der Aufschlämmung V-A und der Lösung V-B wie in Tabelle IV angegeben, während der in Tabelle TV angegebenen Zeit bestrahlt Die Polymerausbeute und die Eigenviskosität der erhaltenen festen halbtransparenten Polymerisate ist ebenfalls in Tabelle IV angegeben. Zur Berechnung der Ausbeute wird Maleinsäureanhydrid durch Zusatz von Wasser zur Aufschlämmung V-A in Maleinsäure umgewandelt
Tabelle IV
Ausgangsmaterial
Molvcr- AuI-hältnis schliim-
von DDAC mung
zu Malein- V-A
saure
Lösung
V-B
Bestrahlungsdauer
Std.
Polymer- η ausbeute
1 :1 170 140 25 35,1 0,134
1 :0,5 340 140 25 91,2 0,640
I :0,5 340 140 48 100 0,690
1 :0,l 850 70 25 100 1,330
! :0,l 850 70 48 100 1,31!
1 :0,05 680 28 25 100 1,281
1 :0,05 680 28 48 96,8 1,397
Anmerkung:
DDAC = Diallyldimethylammoniumchlorid.
Die erhaltenen Polymerisate sind stark hygroskopisch und löslich in Wasser und Methanol, jedoch unlöslich in Aceton. Die IR-Absorptionsspektren dieser
Polymerisate zeigen die gleichen Absorptionsbanden wie die Polymerisate aus Diallyldimethylammoniumchlorid sowie eine scharfe Absorptionsbande, die einer Carbonylgruppe zuzuordnen ist, bei 1720cm-'. Die Intensität dieser Bande nimmt mit zunehmendem Gehalt an Maleinsäureanhydrid im Ausgangsmaterial zu. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß die erhaltenen Polymerisate lineare hochpolymere amphotere Elektrolyte mit folgenden Grundbausteinen sind:
N-Cl
Vn3J
-CH-
-CH—V-
tCOOH COOHL
Beispiel 46
Gemäß Beispiel 16 werden Gemische aus der Aufschlämmung V-A, Maleinsäureanhydrid, Wasser und dem Sensibilisator BP—Dox in den in Tabelle V angegebenen Mengen während 20 Stunden bestrahlt. BP-Dox wird durch Auflösen von 18,222g Benzophenon in 65,0 g Dioxan hergestellt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle V angegeben.
Tabelle V
Ausgangsmaterial
Molverhältnis Aufschläm-
von DDAC zu mung V-A
Maleinsäure-
Maleinsäureanhydrid
Wasser BP-Dox
Polynierausbeute
anhydrid
851
851
851
490
245
49
Die IR-Absorptionsspektren der erhaltenen Polymerisate stimmen praktisch überein mit den IR-Absorptionsspektren der in Beispiel 45 erhaltenen Copolymerisate.
Beispiel 47 Vergleichsbeispiel D
Gemäß Beispiel 16 wird die in Tabelle Vl angegebene Aufschlämmung während 5 Stunden bestrahlt. Als Sensibilisator wird BP—Mor—MeOH verwendet. Die-
14
11
100
98,4
100
0,445 0,575 0,782
ser Sensibilisator wird durch Auflösen von 9,111 g Benzophenon und 4,356 g Morpholin in 28,0 g Methanol hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI zusammengefaßt.
Zum Vergleich wird die Polymerisation mit einer 25prozentigen wäßrigen Lösung von Ammonaimpersulfat anstelle des Sensibilisators durchgeführt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle VI angegeben.
Die IR-Absorptionsspektren der erhaltenen Polymeren sind praktisch identisch mit den IR-Absorptionsspektren der in Beispiel 45 erhaltenen Copolymerisate.
Tabelle Vl Aufschlämmung Vl Menge Sensibilisator 1 APS in H2O Polymer π
Molverhältnis BP-Mor- 2 ausbeute
von DDAC zu MeOH 3
Maleinsäure g 4 g
S %
100 -
Beispiel 1:0,5 100 - 83,9 0,999
47-1 1:0,5 100 - 95,3 0,668
47-2 1:04 100 _ 88,7 0,634
47-3 1:0,5 85.6 iL532
47-4
Fortsei/u nu
Aufschlämmung Vl
Molvcrhiillnis Menge
von I)I)AC- /u
Miilcinsiiurc ,
Sensibilisator
BP-Mor-McOII APS in
l'olynieruushculc
Vergleichsbeispiel
I :0,5
1 :0,5
1 :0,5
1:0,5
100
100
100
100
1 78,8 0,666
2 31,0 0,407
3 24,7 0,242
4 21,3 0,244
Anmerkungen:
Die Aufschlämmung VI enthält 851 Gewichtsteile der Aufschlämmung V-A, 245 Gewichtsteile Maleinsäureanhydrid und
13 Gewichisteile Wasser.
APS in HjO = wäßrige Ammoniunipersulfatlösung.
Beispiel 48
Ein Gemisch aus 5 kg der Aufschlämmung VI und 100 ml des in Beispiel 47 verwendeten Sensibilisators BP—Mor—MeOH werden durch eine Breitschlitzdüse auf einem Förderband in einer Schichtdicke von etwa 10 mm extrudiert. Die erhaltene Platte wird gemäß μ Beispiel 16 20 Stunden mit Fluoreszenslampen bestrahlt. Die Ausbeute an polymerem amphoterem Elektrolyt beträgt 92,5 Prozent; tj = 0,473. Das IR-Absorplionsspektrum des erhaltenen Polymerisats ist praktisch identisch mit den IR-Absorptionsspektren der is in Beispiel 45 erhaltenen Copolymerisate. Das Polymerisationsverhältnis von Diallyldimethylammoniumchlorid (DDAC) zu Maleinsäure, bestimmt durch Titration der Carboxylgruppen im Polymer mit Natronlauge, beträgt 1 :0,46.
Tabelle VIl BP- Be Polymer- η
Bei Auf Mor- st rah- ausbeutc
spiel schläm MeOlI lungs-
Nr. mung zeit
VII ml Std. %
g _ 20 97,4 1,213
50 500 10 5 100 1,025
51 500
Beispiel 49
Gemäß Beispiel 48 wird ein Gemisch aus 8,51 kg der -ti Aufschlämmung V-A, 490 g Maleinsäureanhydrid und 180 ml des in Beispiel 47 verwendeten Sensibilisators BP—Mor-MeOH während 5 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an Copolymerisat beträgt 97,43 Prozent; η = 0,906. Das Polymerisationsverhältnis von Diallyldirnethylammoniumchlorid zu Maleinsäure, bestimmt durch Titration mit Natronlauge beträgt 1 :0,08.
Die erhaltenen Polymerisate sind in Wasser und Methanol löslich, in Aceton unlöslich. Die IR-Absorptionsspektren der Polymerisate zeigen die Absorptionsbanden des Polymers von Diallylmorpholiniumchlorid zusammen mit der Absorptionsbande einer Carbonylgruppe bei 1720 cm-'. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß die erhaltenen Polymerisate lineare, hochpolymere, amphotere Elektrolyte sind, die Grundbausteine folgender Formel aufweisen:
CH1
N-Cl"
CH CH
COOH COOH/,
Beispiele 50und51
Eine Aufschlämmung, die etwa 90,9 Gewichtsprozent Monomer enthält, wird durch Zusatz von 200 g Wasser zu 2 kg Diallylmorpholiniumchlorid hergestellt 1121 g der erhaltenen Aufschlämmung (etwa 5 Mol) werden mit 98 g (etwa 1,0MoI) Maleinsäureanhydrid versetzt Die erhaltene Aufschlämmung wird als Aufschlämmung VTI bezeichnet Gemäß Beispiel 16 wird die Aufschlämmung VIII unter den in Tabelle VII angegebenen Bedingungen der Photopolymerisation unterworfen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle VII zusammengefaßt
55
60
65 Beispiel 52
Eine Aufschlämmung, die etwa 90,9 Gewichtsprozent eines Monomers enthält, wird durch Zusatz von 50 g Wasser zu 500 g DiallylpyrrolidHiiumcWorid hergestellt 206,5 g der erhaltenen Aufschlämmung (1 Mol) Diallylpyrrolidiniumchlorid, 20 g Maleinsäureanhydrid (0,2 Mol) und 4 ml des in Beispiel 46 verwendeten Sensibilisators BP— Dox werden miteinander vermischt Gemäß Beispiel 16 wird das erhaltene Gemisch 5 Stunden bestrahlt Die Polymerausbeute beträgt 94,2 Prozent; Jj=0376. Das IR-Absorptionsspektrum dieses Polymers zeigt die Absorptionsbanden des Polymers von DiallylpyrTolidiniumcnlorid zusammen mit der Absorptionsbande der CarbonyJgruppe bei 1720 cm-1.
Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das Polymer ein linearer, hochpolymerer amphoterer Elektrolyt ist, der Grundbausteine folgender Formel aufweist.
CH-
N-Cl-
LCH
TOOH
IO
Beispiele 53 und 54
Eine Aufschlämmung, die etwa 95 Gewichtsprozent eines Monomers enthält, wird durch Zusatz von 2,1 kg Wasser zu 40 kg Diallyldimethylammoniumchlorid hergestellt. Diese Aufschlämmung wird nachstehend als Aufschlämmung VIII bezeichnet Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 170,2 g der Aufschlämmung VIII und 1,6 g Schwefeldioxid oder 170,2 g der Aufschlämmung VIII allein während der in Tabelle VIII angegebenen Zeit bestrahlt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle VIII zusammengefaßt.
25
JO
J5
Tabelle VIII SO2 Be- PoIy- η
Bei Auf- strah- mer-
spiel schläm- . lungs- aus-
Nr. mung zeil beute
VIII g Std. %
g 0 5 9,4 3,07
53-1 170,2 0 48 89,4 3,10
53-2 170,2 1,6 3 19,5 3,08
54-1 170,2 1,6 5 44,2 2,96
54-2 170,2 1,6 8 93,5 2,99
54-3 170,2 1,6 10 98,2 3,09
54-4 170,2
In F i g. 3 ist das IR-Absorptionsspektrum des nach dem üblichen Verfahren hergestellten Polymers von Diallyldimethylammoniumchlorid wiedergegeben. Fig.4 zeigt das IR-Absorptionsspektrum des gemäß Beispiel 54-2 erhaltenen Polymers, das keine SO2-Absorption aufweist. Das IR-Absorptionsspektrum der F i g. 4 ist praktisch identisch mit dem Absorptionsspektrum, das in F i g. 3 wiedergegeben ist.
Beispiel 55
50
Ein Gemisch aus 10,22 kg der Aufschlämmung VIII und 192 g Schwefeldioxid wird durch eine Breitschlitzdüse auf ein Förderband in einer Schichtdicke von etwa 10 mm extrudiert und 10 Stunden gemäß Beispiel 16 bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 89,4 Prozent; η = 3,82.
Beispiel 56
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 443 g der Aufschlämmung VIII, 76,5 g einer Aufschlämmung aus Methyldiallylamin-hydrochlorids, die 19,6 Gewichtsprozent Wasser enthält (erwärmt auf 20 bis 3O0C) und 6,6 g Schwefeldioxid 10 Stunden bestrahlt. Es wird ein festes Copolymerisat aus Diallyldimethylammoniumchlorid und Methyldiallylamin-hydrochlorid in einer Ausbeute von 88,7 Prozent erhalten; η = 2,48.
Beispiel 57
Eine Aufschlämmung, die etwa 91 Gewichtsprozent eines Monomers enthält, wird durch Zusatz von 100 g Wasser zu 1 kg Diallylmorpholiniumchiorid hergestellt. Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 100 g dieser Aufschlämmung und 5 g Schwefeldioxid 10 Stunden bestrahlt Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 87,2 Prozent; η= 1,98. Das IR-Absorptionsspektrum ist praktisch identisch mit dem Absorptionsspektrum eines in herkömmlicher Weise hergestellten Polymers von Diallylmorpholiniumchiorid. Eine Absorption auf Grund eines Gehalts an Schwefeldioxid kann nicht festgestellt werden.
Beispiel 58
100 g einer Aufschlämmung von Methyldiallylaminhydrochlorid, die 19,6 Gewichtsprozent Wasser enthält, wird mit 20 g einer 30prozentigen wäßrigen Lösung eines äquimolaren Gemisches aus Schwefeldioxid und Diallyldimethylammoniumchlorid homogen vermischt. Sodann wird das Gemisch 15 Stunden gemäß Beispiel 16 bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 79,2 Prozent; 77= 1.87. Das IR-Absorptionsspektrum des Polymers ist praktisch identisch mit dem in herkömmlicher Weise hergestellten Polymerisat von Methyldiallylamin-hydrochlorid
Beispiel 59
Ein Gemisch aus 850 g der Aufschlämmung VIII, 70 g einer Acetonlösung von Maleinsäureanhydrid, die 70 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid enthält (Molverhältnis von Diallyldimethylammoniumchlorid zu Maleinsäureanhydrid 1 :0,l) und 20 g Schwefeldioxid wird gemäß Beispiel 16 während 15 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Copolymerisat beträgt 98.2 Prozent; η= 1,41. Bei der Berechnung der Ausbeute wird Maleinsäureanhydrid durch Umsetzung mit Wasser in der Aufschlämmung VIII in Maleinsäure überführt.
Das erhaltene Copolymerisat ist sehr hygroskopisch, löslich in Wasser und Methanol, jedoch unlöslich in Aceton. Das IR-Absorptionsspektrum des Copolymerisate zeigt die Absorptionsbanden des Polymers von Diallyldimethylammoniumchlorid sowie die Absorplionsbande der Carbonylgruppe bei 1720 cm-1. Das Polymerisationsverhältnis von Diallyldimethylammoniumchlorid zu Maleinsäure, bestimmt durch Titration mit Natronlauge, beträgt 1 :0,094. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das Polymer ein linearer, hochpolymerer amphoterer Elektrolyt mit Grundbausteinen folgender Formel ist:
CH-
N--cr
60
Beispiel 60
Gemäß Beispiel 59 wird ein Gemisch aus 851 g der Aufschlämmung VIII, 245 g festem Maleinsäureanhydrid (Molverhältnis von Diallyldimethylammoniumchlorid zu Maleinsäureanhydrid 1 :0,5), 13 g Wasser und 20 g Schwefeldioxid während 15 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Copolymerisat beträgt 98,2 Prozent; η = 0,575.
Beispiel 61
CH2
N — Cr
/1
CH2- CH J CO
NH2L
Beispiel 62
Gemäß Beispiel 61 wird ein Gemisch aus 851 g der Aufschlämmung VIII, 36 g Acrylsäure und 4 g Schwefeldioxid während 3 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 88,0 Prozent; η= 1,76. Das IR-Absorptionsspektrum dieses Polymers zeigt die Absorptionsbanden des Polymers von Diallyldimethylammoniumchlorid sowie eine Absorptionsbande der Carbonylgruppe bei 1720 cm-'. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das Polymer ein lineares Copolymerisat mit folgenden Grundbausteinen ist:
CH3
N- Cl H,C CH.,
CH2CH
I co
OHj
45
50
Beispiel 63
Gemäß Beispiel 16 wird ein Gemisch aus 95 g Diallyldimethylammoniumchlorid, das 4 Gewichtspro-
Tabclle IX
Ein Gemisch aus 1000 g der Aufschlämmung VIII, 20,88 g Acrylamid und 4 g Schwefeldioxid wird in einen Beutel aus Niederdruck-Polyäthylen mit einer Dicke von 0,1 mm gegeben und zu einer Platte einer Stärke von etwa 10 mm verformt Diese Platte wird auf eine Glasplatte gelegt und mit acht Fluoreszenslampen (40 Kerzen) einer Länge von 120cm und der in Fig. 1 angegebenen Wellenlängenverteilung bestrahlt Vier der Lampen werden 30 cm über der Glasplatte und die anderen übrigen vier Lampen 30 cm unterhalb der Glasplatte angeordnet Die Bestrahlungszeit beträgt 3 Stunden. Die Ausbeute an halbtransparentem festem Polymer beträgt 90,0 Prozent; η=2,61.
Das erhaltene Polymer ist in Wasser und Methanol löslich, in Aceton jedoch unlöslich. Das IR-Absorptionsspektrum des Polymers zeigt die Absorptionsbanden des Polymers von Diallyldimethylammoniumchlorid sowie die Absorptionsbande der Carbonylgruppe bei 1670 cm-'. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das Polymer ein lineares Copolymerisat mit Grundbausteinen folgender Formel ist:
zent Wasser enthält 63 g N-Vinylpyrrolidon (Molverhältnis von Diallyldimethylammoniumchlorid zu N-Vinylpyrrolidon 1 :0,l) und 2 g Schwefeldioxid während 15 Stunden bestrahlt Die Ausbeute an festem Polymer beträgt 85,1 Prozent;η= 1,43. Das IR-Absorptionsspektrum des erhaltenen Polymers zeigt die Absorptionsbanden des Polymers von Diallyldimethylammoniumchlorid sowie eine Absorptionsbande einer Amidbindung bei 1650 cm-'. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das Polymer ein lineares Copolymerisat mit Grundbausteinen folgender Formel ist
CH2
ν—cr
{ H3C CH3
-CH-
C=O
25
30
35
40
B e i s ρ i e 1 e 64 bis 76
Eine Aufschlämmung, die etwa 95 Gewichtsprozent eines Monomers enthält, wird durch Zusatz von 2,1 kg Wasser zu 40 kg Diallyldimethylammoniumchlorid hergestellt. Diese Aufschlämmung wird nachstehend als Aufschlämmung IX bezeichnet. Gemäß Beispiel 61 werden die in Tabelle IX angegebenen Gemische unter den angegebenen Bedingungen bestrahlt Die Ausbeuten und die Eigenviskosität der erhaltenen halbtransparenten festen Polymerisate sind ebenfalls in Tabelle IX angegeben. Der Sensibilisator BP—Mor—MeOH wird gemäß Beispiel 47 hergestellt. Die erhaltenen Polymerisate sind in Wasser und Methanol löslich, in Aceton jedoch unlöslich. Die IR-Absorptionsspektren dieser Polymerisate zeigen die Absorptionsbanden für das Polymerisat von Diallyldimethylammoniumchlorid zusammen mit einer Absorptionsbande der Carbonylgruppe bei 1670 cm -'. Die Intensität dieser Bande nimmt mit zunehmendem Gehalt an Acrylamid im Ausgangsgemisch zu. Diese Ergebnisse legen die Vermutung nahe, daß die erhaltenen Polymerisate lineare Copolymerisate mit Grundbausteinen folgender Formel sind:
CH2
ν- er
CH3
CH2-CHH CO
NH2/
Beispiel Nr.
Molverhältnis von DDAC zu Acrylamid
Aufschlämmung IX
Acrylamid BP-Mor-MeOII
Bestrahlungszcil
Std.
Polymerausbeute
64-1
64-2
65-1
65-2
66
100:5
100:5
100:1
100:1
100:0.24
1000
1000
1000
1000
1000
20,88
20,88
4,18
4,18
1,0
5
24
5
24
64,07
100
41,45
71,45
89.13
2,41 2,52 2,51 2,01 1.28
33 Aufschläm
mung IX
g
24 16 675 34 Heslrah-
lungs/cit
Std.
Pulymer-
ausheute
%
Il
Fortsetzung 1000 3 98,21 1,22
Beispiel
Nr.
Mißverhältnis
von I)IMC
/u Acrylamid
1000 Acrylamid
B
BP-Mor-
McOII
ml
3 97,48 1,28
67 100:1,20 1000 5,0 20 3 100 1,21
68 100: 1,70 1000 10,0 20 3 91,56 1,38
69 100:2,55 1000 15,0 20 3 96,97 1,67
70 100:3,40 1000 20,0 20 3 99,27 1,66
71 100:5,99 1000 25,0 20 3 100 1,59
72 100:7,18 :ooo 30,0 20 3 100 1,70
73 100:9,58 1000 40,0 20 3 100 1,72
74 100:14,37 1000 ίΟ,Ο 20 3 100 1,99
75 100:19,16 80,0 20
76 100:28,73 120,0 20
Beispiele 77 bis 79
GemäQ Beispiel 64 werden die in Tabelle X angegebenen Gemische, die den Sensibilisator BP—Dox enthalten, der gemäß Beispiel 46 hergestellt
wurde, während der in Tabelle X angegebenen Zeit bestrahlt Acrylsäure mit einem Gehalt an Hydrochinoninonomethyläther als Polymerisationsinhibitor wird als solches verwendet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle X zusammengefaßt.
Tabelle X Molverhältnis
von DDAC
zu Acrylsäure
Aufschläm
mung IX
g
Acrylsäure
g
Wasser
g
BP-Dox
g
Bestrah
lungszeit
Std.
Polymer-
ausbeutc
%
η
Beispiel
Nr.
100:100
100:50
100:10
851
851
851
360
180
36
20
10
0
12
10
9
I
5
5
100
96,8
88,0
2,30
1,96
1,76
77
78
79
Die IR-Absorptionsspektren der erhaltenen Polyme- 4i> risate zeigen die Absorptionsbande des Polymers von Diallyldimethylammoniumchlorid zusammen mit einer Absorptionsbande der Carbonylgruppe bei 1720 cm-'. Die Intensität dieser Bande nimmt mit zunehmendem Gehalt an Acrylsäure im Ausgangsgemisch zu. Diese -es Ergebnisse lassen vermuten, daß die erhaltenen Polymerisate lineare Copolymerisate mit Grundbausteinen folgender Formel sind:
erhaltene Polymer ein lineares Copolymerisat
Grundbausteinen folgender Formel ist.
CH2
'N--C1
H3C
/1
—fCH2—CH-CO
OH
CH2
N- Cl
CH2---CH-
CO
NH,
Beispiel 81 Beispiel 80
Gemäß Beispiel 64 wird eine Aufschlämmung von 1000 g (4,91 Mol) Diallylmorpholiniumchlorid, 35,5 g (0,499MoI) Acrylamid und 300 g Wasser während 5 Stunden bestrahlt. Die Ausbeute an festem Copolymerisat beträgt 88,6 Prozent; ϊ) = 2,05. Das IR-Absorptionsspektrum zeigt die Absorptionsbanden des Polymers von Diallylmorpholiniumchlorid zusammen mit einer Absorptionsbande einer Carbonylgruppe bei 1670 cm1. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das Eine Aufschlämmung von 1000 g (4,91 Mol) Diallylmorpholiniumchlorid, 36 g (0,500 Mol) Acrylsäure und 200 g Wasser wird mit 10 g des gemäß Beispiel 46 hergestellten Sensibilisators BP—Dox versetzt. Das erhaltene Gemisch wird 4 Stunden gemäß Beispiel 64 bestrahlt. Die Ausbeute an festem Copolymerisat beträgt 85,9 Prozent; η= 1,89. Das IR-Absorptionsspektrum dieses Polymers zeigt die Absorptionsbanden des Polymers von Diallylmorpholiniumchlorid zusammen mit einer Absorptionsbande einer Carbonylgruppe bei 1720 cm-'. Das Polymerisationsverhältnis von Diallylmorpholiniumchlorid zu Acrylsäure, bestimmt durch
Titration mit 0,1 η-Natronlauge, beträgt 1 :0,08. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das Polymer ein lineares Copolymerisat mit Grundbausteinen folgender Formel ist:
CH1
N-Cl
,—CH-
CO
CH
B e i s ρ i e 1 e 82 bis 89
Eine Aufschlämmung, die 87 Gewichtsprozent Monomer enthält, wird durch Zusatz von 7 kg Wasser zu 46,2 kg Diallylmethylbenzylammoniumchlorid hergestellt. Diese Aufschlämmung wird nachstehend als Aufschlämmung X bezeichnet Gemische aus der Aufschlämmung X, Acrylamid und Wasser der in Tabelle XI angegebenen Zusammensetzung werden gemäß Beispiel 64 während der angegebenen Zeit bestrahlt. Die Polymerausbeute und die Eigenviskosität der erhaltenen glasähnlichen Polymerisate ist ebenfalls in Tabelle XI zusammengefaßt
Tabelle XI Beispiel
Molverhältnis
von DMAC
zu Acrylamid
Aufschlämmung X
Acrylamid
Wasser
Bcstrahlungszeit
Std.
Polymerausbeute
Anmerkung:
DMAC = Diallylmethylbcn/ylammoniumchlorid.
Die IR-Absorptionsspektren dieser Polymeren zeigen die Absorptionsbanden des Polymers von Diallylmethylbenzylammoniumchlorid zusammen mit einer Absorptionsbande einer Carbonylgruppe bei 1670 cm-'·. Die Intensität dieser Absorptionsbandc nimmt mit
90,9:9,1
80:20
67:33
50:50
33:67
25:75
20:80
5:95
20
20
20
20
20
20
20
20
0,52
1,31
2,60
5,22
10,44
15,60
20,84
99,00 0,08
0,20
0,38
0,78
1,56
3,12
4,16
29,8
27
27
27
27
21
21
21
0,5
62 84 86 84 94 94 91 87
0,37 0,47 0,61 0,76 1,02 1,35 1,71 3,95
-CH,-
N CV
HjC CH2
zunehmendem Gehalt an Acrylamid im Ausgangsgemisch zu. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß die r. erhaltenen Polymerisate lineare Copolymerisate mit Grundbausteinen folgender Formel sind:
CH2-CII
CO
NH2
Beispiel 90
In diesem Beispiel wird der Einfluß des pH-Wertes die Photopolymerisaton untersucht. Ein Gemisch der Aufschlämmung IX und Acrylamid, das 100 Mol Diallyldimethylammoniumchlorid und 110 Mol Acrylamid enthält, wird mit der in Tabelle XII angegebenen Menge an Chlorwasserstoff oder Natriumhydroxid versetzt. Das erhaltene Gemisch wird I6V2 Stunden gemäß Beispiel 64 bestrahlt. Die Ergebnisse sind in Tabelle XII zusammengefaßt:
Tabelle XIl Acrylamid
Mol
HCI oder NaOH Mol*) pH Bcstrahlungszeit
SId.
Löslichkeit
des Polymers
in Wasser
DDAC
Mol
110 HCI 1,4 1 16,5 unlöslich
100 110 HCI - 4- 5 16,5 unlöslich
100 110 NaOII 0,13 7 16,5 unlöslich
100 110 NaOH 0,25 7- 8 16,5 teilweise
unlöslich
100 110 NaOII 0,50 9-10 16,5 löslich
100 110 NaOH 1,00 10-11 16,5 löslich
100 ) Molnrozent, bezogen auf sämtliche Monomeren.
Anmerkung: *
37 A B 91,65 600 86,6 100 Anmerkungen: HEMA enthält einen üblichen Polymerisationsinhibito 675 38 angegebenen Bedingungen 1:0,3 r. und 103 und Wasser enthält. BP- Be- PoIy- Il :rhalten, wenn das Molverhältnis von A zu B Zeichnungen 28 hergestellt. Benzylalkohol beträgt. I
Beispiele 91 bis 103 DDAC DEAC DMAC HEMA 91,65 700 ') gemäß Beispiel 64 polymerisiert. Die Ergebnisse sind 1:0,1 DAMAC wird als Aufschlämmung verwendet, die 73,55 Gewichtsprozent DAMAC in Mor- strah- mer- 1:0,2
Verschiedene Diallylaminderivate werden mit 2-Hy- Konz.3) Konz.3) Konz.3) ') 91,65 800 86,6 100 2) ebenfalls in Tabelle XIII zusammengefaßt. 1:0,1 73,78 Gewichtsprozent DAMAC in den Beispielen 102 EtOH lungs-
zeit
aus-
beutc
= Diallylmethylbenzylammoniumchlorid.
droxyäthylmethacrylat (HEMA), Dimethylaminoäthyl- (%) (g) (%) (g) (%) (g) (B) 88,24 2000 1:0,05 (ml) (Std.) (%) = Diallyldiäthylammoniumchlorid. BP-Mor-EtOH = wird gemäß Beispiel 16 bis
methacrylat-hydrochlorid (DAMAC) oder Dimethyl- r> 95 1000 229,5 88,24 2000 3) 1:0,1 10 3 4) Hierzu 2 Blatl
Tabelle XIII 95 1000 76,5 88,24 1000 Molver- 1:0,1 10 3 81,8 4,54
Bei 88,24 2000 142,1 4) DAMAC MBA- hältnis 1:0,2 20 5 89,3 3,12
spiel 88,24 2000 71,1 benzylaminoäthylmethacrylat-chlorid (MBAMAC) un 2) MAC von A: B 1:0,5 20 5 88,2 1,64
Nr. 90 1000 61,8 5) ter den in Tabelle XIII (g) (g) 447,3 1:0,5 10 5 88,7 3,00
86,6 1000 47,5 DDAC 313,1 1:0,3 - 24 78,9 0,44
91 86,6 1000 94,8 DEAC 119,3 1:0,1 - 24 88,8 0,49
92 86,6 1000 237 286,2 1:0,1 - 24 5)
93 143,1 1:0,05 10 3 88,4 2,14
94 309,5 5,5:1,1 10 3 86,6 2,14
95 51,64 0,36: 10 3 82,9 2,11
96 0,18 40 3 91,0 1,53
97 20,70 0,364: 40 3 .97,7 1,36
98 0,073 10 3 79,6 2,87
99 1 8 76,6 0,54
100
101 1 8 66,3 0,55
102
103
104
105 den Beispielen 99 bis 101 und
106 Konz. bedeutet Konzentration. Jedes Diallylaminderivat wird als wasserhaltige Aufschlämmung verwendet Das
Diallylaminderivat ist in der Konzentration (Gew.-%) ir
ι der Tabelle angegeben.
Das erhaltene Polymer wird durch Wasser oder Methanol nur gequollen, es ist unlöslich in Äthanol,
und Dimethylformamid. Das gleiche Ergebnis wird c
Das erhaltene Polymer ist in Wasser unlöslich.
= Diallyldimethylammoniumchlorid. DMAC
24 16

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten oder Copolymerisaten aus mindestens einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I
CH2=CR1 - CH2 R2
N
CH2=CR1-CH2 j R3
(i)
in der R1 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und R2 und R3 ein Wass^rstoffatoni, eine Allyl- oder Methallylgruppe, einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, einen Phenylalkylrest mit 7 bis 19 Kohlenstoffatomen oder einen Hydroxyalkylrest: der allgemeinen Formel
10
15
20
bedeutet, in der m eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 6 ist oder R2 und R3 zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine Pyrrolidino-, Piperidino- oder Morpholinogruppe bilden und Y ein Halogenidion oder das Anion einer anorganischen Säure darstellt, sowie gegebenenfalls jo mindestens eines Comonomeren aus der Gruppe Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, N-Vinylpyrrolidon und einer Vinylverbindung der allgemeinen Formel II
R4 O
I Il
CH2=C-C-Z
(II)
in der R4 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und Z eine Gruppe der allgemeinen Formel —OR5, in der R5 ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe oder eine Gruppe der allgemeinen Formel — (CH2)„—OH darstellt und η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 5 ist, oder eine Gruppe der allgemeinen Formel
R6
,0
R8
in der R6, R7 und R8 Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder Benzylgruppen und J ein Halogenidion darstellen und π die vorstehende Bedeutung hat oder Z eine Gruppe der allgemeinen Formel
— N
R9
Rio
darstellt, in der R9 und R10 Wasserstoffe tome, Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe der allgemeinen Formel -(CH2)P-OH
55
60 bedeutet, in der ρ eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 3 ist, in Gegenwart eines Lösungsmittels oder Nichtlösungsmittels in einer Menge von höchstens 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Monomere oder der Monomeren, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Licht einer Wellenlänge von 150 bis 500 πιμ und gegebenenfalls in Gegenwart eines Sensibilisators photopolymerisierL
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sensibilisator ein Gemisch aus mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel HI
(III)
in der A eine Phenylgruppe, eine durch den Rest R" substituierte Phenylgruppe oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet und R" eiri Wasserstoff- oder Halogenatom, eine Methoxy- oder Nitrogruppe oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt, und mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel IV-a, IV-b und IV-c
OR12
/
N — R14
\
R15
(IV-a)
(IV-b)
(IV-c)
verwendet, in der R" die vorstehende Bedeutung hat, R12 ein Wasserstoffatom oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, X die Gruppe -CH2-, —Ο—, -NR'* oder -N(CH2CH2OH)- darstellt, R'3, R" und R15 Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Hydroxymethyl-, /?-Hydroxyäthyl-, y-Hydroxypropyl-, Benzyl-, Allyl- oder Methallylgruppen bedeuten, jedoch R'3, R14 und R15 nicht gleichzeitig Wasserstoffatome darstellen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sensibilisator ein Gemisch aus Benzophenon oder Acetophenon und mindestens einer Verbindung aus der Gruppe Hydrochinon,
Hydrochinonmonomethyläther, Hydrochinonmonoäthyläther, Dioxan, Morpholin, N-Methylmorpholin und N-(ß-Hydroxyäthyl)-morpholin verwendet
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sensibilisator einen Charge-Transfer-Komplex aus Schwefeldioxid und einem Diallylaminderivat der allgemeinen Formel I verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Photopolymerisation bei einer Temperatur von höchstens 600C startet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung oder Aufschlämmung in Form einer Folie oder einer Platte einer Stärke von 0,1 bis 5 cm der Photopolymerisation unterwirft
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folie oder Platte mit einer dünnen Folie bedeckt, die keine Absorption im Bereich von 300 bis 450 πιμ aufweist und der Photopolymerisation unterwirft
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lichtquelle für die Photopolymerisation Fluoreszenslampen, Niederdruck-Quecksilberlampen oder Sonnenlicht verwendet.
9. Verwendung der Polymerisate und Copolymerisate nach Anspruch 1 als Beschleuniger zum Koagulieren und zur Ausfällung einer Suspension, insbesondere als Koagulier- und Ausfällungsmittel für Papierbrei in Papiermühlen.
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