DE2502914A1

DE2502914A1 - Funktionelle ionische zusammensetzungen und ihre verwendung

Info

Publication number: DE2502914A1
Application number: DE19752502914
Authority: DE
Inventors: Raymond Joseph Schaper
Original assignee: Calgon Corp
Current assignee: Calgon Corp
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1975-01-24
Publication date: 1975-07-31
Also published as: CH600039A5; FR2320330A1; FR2320330B1; DK659674A; US4075136A; NL7500325A; CA1057892A; GB1479786A; SE7500161L; JPS50107100A

Description

Dr. Ing. W&i&rAbitz

Dr. Dieter F. f;;orf
Dr. Kans-Λ. Brauns

8 Müficiijn do, (■ .-..^J^uueistr. 28. ,

2 4. JAH.

C-1051

CALGON CORPORATION,

Route 6O-Carapbell^fs Run Road,

Robinson Township, Pennsylvania, V-.St.A.

Funktionelle ionische Zusammensetzungen und ihre Verwendung

Die Erfindung betrifft neue, funktioneile, ionische Polymerzusainmensetzungen und ihre Verwendung. Diese Zusammensetzungen sind von kationischen Polyelektrolyten, die auf ionischen Amingerüsten basieren, abgeleitet. Die erfindungsgemässen Zusammensetzungen enthalten jedoch zusätzlich verschiedene funktioneile Gruppen, die an dem Amingerüst angeordnet sind. Bisher hatten die Entwicklungen auf diesem Gebiet die Darstellung neuer Strukturen ausschliesslich im Hinblick auf die kationische Natur der gebildeten Struktur zum Gegenstand. Den Gruppen, die an den Stickstoffatomen, die das Gerüst des katio— aisehen Polymeren bilden, angeordnet sind, wurde wenig Auf-

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merksamkeit geschenkt; folgerichtig beschränken sich diese Gruppen demnach im allgemeinen auf einfache Alkylgruppen. Im Gegensatz hierzu sind bei den neuen funktionellen, ionischen Polymerzusammensetzungen gemäss Erfindung an den Stickstoffatomen des Polymergerüst eine Anzahl verschiedener funktioneller Gruppen angeordnet, wobei durch die Eigenschaften dieser Gruppen Zusammensetzungen erhalten werden, die in vielerlei Hinsicht geeignet und verwendbar sind.

Schon lange sind geeignete Verwendungsmöglichkeiten für quaternäre Ammoniumsalze bekannt. In der US-PS 2.261.002 werden eine Reihe von Verwendungszwecken für lineare,polymere,quaternäre Ammoniumverbindungen der allgemeinen Formel

² ? R⁵ R⁶

- _R< -V

Hal Hal

angegeben; in dieser Formel sind

Hai ein Halogen mit einem Atomgewicht von mindestens 35,

R eine organische Gruppe, in der die dem Stickstoff benachbarten Atome Kohlenstoff sind und mit den anderen Atomen lediglich durch Einfachbindung verknüpft sind;

R , R und R sind organische Gruppen, die mit dem Stickstoff durch Kohlenstoffatome verbunden sind und 'so ausgewählt werden, dass nicht mehr als eine dieser Gruppen ungesättigt ist;

R und R sind organische Gruppen, die mit dem Stickstoff durch Kohlenstoffatome verbunden sind, wobei eine dieser Gruppen ungesättigt sein kann, wenn R gesättigt ist; un d

R und R sind verschiedene organische Gruppen, die mit dem

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Stickstoff durch Kohlenstoffatome verbunden sind, wobei die Summe deren Kettenlänge 5 übersteigt. Die Verwendungsarten der polymeren, quaternären Ammoniumverbindungen betreffen unter anderen ihre Verwendung als photografische Chemikalien, Pestizide, Fliesspunkterniedriger, Regelmittel für Pigmentdispersionen und oberflächenaktive Mittel.

In der US-PS 2 271 378 werden die gleichen Verbindungen wie in US-PS 2 261 002 beschrieben; in dieser US-PS wird ihre Verwendbarkeit als Schädlingsbekämpfungsmittel aufgezeigt.

Gemäss US-PS 3 489 663 wird die elektrolytische Polymerisation von äthylenisch ungesättigten Monomeren durch Anlegen einer eläctrischen Spannung beschrieben, wobei das Monomere in einem flüssigen Verdünnungsmittel mit Gehalt an einer polymeren, tertiären oder quaternären Oniumverbindung als leitender Elektrolyt vorliegt. Eine bevorzugt geeignete Klasse linearer polymerer quaternärer Oniumverbindungen sind solche Verbindungen, die im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel

Γ. X

bestehen, in der R und R' jeweils eine Alkyl-(einschliesslich Cycloalkyl-), Aralkyl-, Aryl- oder Alkarylgruppe bedeuten. Eine andere bevorzugte Gruppe quaternärer Oniumverbindungen gemass dieser US-PS bilden die Verbindungen, die im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel

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Χ^Θ Χ^θ

Χ^θ Χ^θ

R¹ - N-R-N - R¹ - N-R-N

V/ V/

R ·

bestehen, in der R eine Alkylen- oder Aralkylengruppe ist.

In der ÜS-PS 3 558 314 wird ein lichtempfindliches Silberhalogenidmaterial beschrieben, das als Sensibilitator eine wasserlösliche, quaternäre Verbindung der allgemeinen Formel

j.

N-Z-

N® - R

2X

enthält, in der Y eine Alkyl-, Phenylalkyl-, Hydroxyalkyl-, Alkoxyalkyl-, Acyloxyalkyl-, Aminoalkyl-, Alkylaminoalkyl- oder Acylaminoalkylgruppe ist, wobei die Alkylgruppe'bis zu 18 Kohlenstoffatomen enthält.

In der ÜS-PS 3 632 507 wird ein Verfahren zum Ausflocken von Partikeln, die in wässrigen Medien dispergiert sind, beschrieben, wobei als Ausflockungsmittel polymere, quaternäre Ammoniumsalze mit wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel

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—Η®— Τ>· _ vr©_ ΑΊ ti — til —

l\

R A

R Λ

R"-θ

verwendet werden, in der R eine niedere Alkylgruppe, insbesondere eine Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen ist.

In der US-PS 3 632 559 werden kationisch aktive,wasserlösliche Polyamide beschrieben, die durch Alkylierung mit einem bifunktionellen Alkylierungsmittel der Formel

Z - CH₂ -

ρ~ R • Y —

^ι2 "Ι

CH₂-Z

erhalten werden, in der jede der Gruppen R, und L niedere Alkyl- oder niedere Hydroxyalkylgruppen sind.

In der US-PS 3 67I 468 werden Polymere der allgemeinen Formel

—Λ— K —ι

11

N-A-N-CH₀-C-O-B-O-C-CH.

I I ²

R-, R,

2X'

-J η

beschrieben, in der R , R , R und R. niedere Alkylgruppen sind, oder in der R und R₂ und/oder R_ und R. zusammen mit den Stickstoffatomen, an denen sie angeordnet sind, heterocyclische Ringe bilden können.

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In der kanadischen Patentschrift 878 585 wird ein Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen, kationischen, polymeren Polyelektrolyten beschrieben, das darin besteht, eine bestimmte Gruppe von organischen Dihalogenverbindungen mit einem ditertiären Amin in Gegenwart von Wasser umzusetzen. Die gebildeten Polymeren sind für eine Anzahl verschiedener Anwendungen geeignet, einschliesslich zur Verwendung als Entwässerungshilfsmittel, Bildungshilfsmittel, Retentionshilfsmittel, Festigkeitshilfsmittel und Flockungsmittel.

In der südafrikanischen Patentschrift 71/5573 wird eine polymere Zusammensetzung hohen Molekulargewichts beschrieben, die aus einem polymeren Gerüst besteht, auf das ein ionisches Polymer mittels eines Kupplungsmittels gepfropft ist. Für die Zusammensetzungen wird eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten angegeben.

Die vorliegende Erfindung betrifft neue, funktioneile, ionische Polyraerzusammensetzungen und neue, funktionelle Diaminzwischenprodukte, die zur Herstellung der funktioneilen, ioni schen Polymersusaramensetzungen geeignet sind.

Die neuen, funktionellen, ionischen Polymerzusammensetzungen entsprechen der allgemeinen Formel:

T¹ f¹

» ι .θ ι θ

¹¹I

in der R die Gruppe CH₀ und/oder eine substituierte CH_O-Gruppe ist, in der eines der Vasserstoffatome durch eine Alkyl- oder Hydroxymethylgruppe ersetzt wurde;

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Y ist eine der folgenden Gruppen

H ι

H ,

-C = Οι {

H H ,

-C = C-,

Il

-N- , -OCH₂CH₂O- , -OCHCH₂O-

-0CH₀O- , -S- , -SO- , -SO₀- , und Arylgruppe;

in der R. die folgende Gruppe ist:

-CH₂ - C

in der R_ Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe und .

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R eine der Gruppen
4

ο Il

-C-OR₅ ,

O · O

i! . Il .

-C-R,. , -C-N ο

R₈ ,

OR-. O »

ιι \l ii ιΐ

5 j 3 ,j

^R3 Λ^{θ R}3

, ist, wobei R_ die zuvor gegebene Bedeutung besitzt und j

Rc eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe und R,- die .gleichen Gruppen wie R- und zusätzlich die Arylgruppe und R„ und R_ß unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl-, Cyioalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder Alkoxyalkylgruppe sind;

R„ ist eine gradkettige oder verzweigte Alkylkette" mit 1-18 Kohlenstoffatomen, die durch ein oder mehrere Sauerstoff— oder Schwefelatome unterbrochen sein können, eine Aralkyl— oder Cycloalkylgruppe;
A~ ist ein Anion;

χ und y sind ganze Zahlen von 1 - 10; η ist eine ganze Zahl.

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Die funktioneilen, ionischen Polymerzusammensetzungen gemäss Erfindung können in einem weiten Molekulargewichtsbereich hergestellt werden und geeignet sein. Das durchschnittliche Molekulargewicht kann so niedrig wie etwa 300 oder so hoch wie etwa 300 000 oder mehr sein. Demnach kann η eine ganze Zahl von 2 bis 1 000 oder höher sein. Das durchschnittliche Molekulargewicht des funktioneilen, ionischen Polymeren, das tatsächlich verwendet wird, kann durch den jeweiligen Verwendungszweck der Polymerzusaramensetzung bestimmt werden.

Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung die Herstellung und Verwendung neuer funktioneller, ionischer Zusammensetzungen. Die Bezeichnung "aliphatisch.es Ionen" (aliphatic ionene) für solche Verbindungen wurde zuerst in den Polymer Letters, 6, l60, (I968) als Gattungsbezeichnung für ionische Amine vorgeschlagen; auf dem Gebiet der Polyelektrolytchemie ist diese Bezeichnung seitdem zunehmend üblicher geworden. Hierunter werden Polymere verstanden, die ionische Amingruppen, insbesondere quaternäre Ammoniumgruppen, enthalten.

Unter "funktionell" werden Substituentengruppen an den Stickstoffatomen des quaternären Ammoniurnpolymergerüstes verstanden, die aus chemischen Gruppen erhalten werden, die durch an sich bekannte chemische Aktivität ausgezeichnet sind, wobei die Herstellung solcher Verbindungen im folgenden beschrieben wird.

Bisher haben sich die Arbeiten auf diesem Gebiet mit dem Aufbau ionogener Strukturen mit dem Ziel der Darstellung von neuen kationischen Polymeren beschäftigt, sowie die Verwendung dieser kationischen Struktur für einige Anwendungsgebiete, die abhängig von der kationischen Funktion des Polymeren

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war. Im Gegensatz hierzu ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue, ionische Strukturen mit,Gehalt an funktioneilen Gruppen, die an den Stickstoffatomen des Polymergerüstes angeordnet sind, vorzuschlagen, so dass man zu Verbindungen gelangt, die andere und bessere Eigenschaften als solche aufweisen, die alkylsubstituiert sind.

Die neuen, fraktionellen, ionischen Polymeren gemäss Erfindung werden in einem im wesentlichen Zweistufenverfahren unter Verwendung von drei chemischen Verbindungsgruppen hergestellt. Dieses Zweistufenverfahren kann in geeigneter Weise im folgenden Fliessdiagramm dargestellt werden:

1. Diamin + funktioneile Gruppe —~> fraktionelles

Diamin

2. fraktionelle Dihalogenide > funktioneile

^Dianilne ionische Ver-

bindung

Diese Herstellungsweise wird anhand eines einfachen Beispieles näher beschrieben. Hierbei wird von, Äthylendiamin als zugrunde liegendem Diaminblock ausgegangen. Dieses Diamin wird mit Acrylamid in einer Michael-Addition zu dem funktionellen Diarain der Formel

T f

N - CII₀ - CH* -H '

j 2 2 j

R R

umgesetzt,

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in der R CH₂-CH₂-CONH₂ ist. Bei diesen! Beispiel wurde das Äthylendiamin vollständig umgesetzt, so dass ein mit Propionamidogruppen vollständig substituiertes Diamin erhalten"wird. Eine solche vollständige Substitution ist jedoch nicht notwendig, weil die Erfindung ebenfalls geringere Substitutionsgrade betrifft; jedoch ist die Substitution mindestens"einer funktioneilen Gruppe notwendig. Das mit Propionamxdogruppen vollständig substituierte Diamin wird dann mit einem Dihalogenid umgesetzt, das in diesem Beispiel bis-Chloräthyläther ist. Es entsteht eine funktionelle, ionische, polymere Verbindung mit den folgenden, sich wiederholenden Einheiten

CH ~CII _n -O-CH _OCH^ -ΪΪ -CII _CH--N

Δ Δ Δ Δ t Δ Δ t

öl öl

Cl⁹R Cl⁹R

in der R CH₂-CONH₂ ist.

Bei Verwendung von mehr als einem substituierten, funktioneilen Diamintyp ist eine erheblich vergrösserte Anzahl verschiedener funktioneller ionischer Strukturen möglich. Beispielsweise kann zusätzlich zu dem oben eingesetzten Tetrapropionami doäthylendiamin Tetraallyläthylendiamin bei der Umsetzung mit bis-Chloräthyläther eingesetzt werden. Es ent&teht ein. ionisches, funktionelles Polymer mit den folgenden wiederkehrenden Einheiten:

ι¹

Ii^e-CH,CI

I₁ ά^θ

Δ Δ

Cl

.ie L ei⁹

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in der R. CH₀CH₀CONH₀ und R₀ CH₀CH=CH₀ sind.

Ebenfalls ist es möglich, gemischte funktioneile Diamine herzustellen; die Erfindung betrifft deshalb ebenfalls die Verwendung solcher gemischten funktionellen Diamine zur Herstellung der erfindungsgemässen funktionellen, ionischen Zusammensetzungen. Beispielsweise können durch die Michael-Addition von Acrylamid an Ν,Ν-Dimethylpropylendiarain das folgende gemischte funktioneile Diamin hergestellt werden:

CH-

! ³

N-CH₀CH₀CH₀-IIII₀ + 2 CH₀=CHCOnII₀ 1.2222 2 2

CH₃

CH- CH₀CH₀COiIII₀

j 3 ,222

M-CH₀CII₀CH₀-IT

I ²²²|

CH₀CIi₀CONH₂

Während ein Verfahren zur Herstellung der funktionellen, ionischen Polymerzusammensetzungen gemäss Erfindung beschrieben wurde, sind offensichtlich ebenfalls andere Verfahren geeignet. Beispielsweise kann ein Ausgangsmaterial verwendet werden, aus dem die funktionellen ionischen Polymeren gemäss Erfindung direkt hergestellt werden können. Ein solches Ausgangsmaterial wäre beispielsweise

CH₂CH₂CONH₂

2V-IA₀- Λ

CH₂CB₂CONH₂ - 12 -

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Zur Herstellung der erfindungsgemässen, funktioneilen, ionischen Polymerzusammensetzungen können gee..i£n_et.e Diamine, durch die folgende Formel beschrieben, werden:

E*	R¹¹	R¹
I		I
N -		- N
1	I
R'	R'

in der mindestens eine der Gruppen R¹ Wasserstoff ist, obwohl vorzugsweise zwei bis vier der R'-Gruppen Wasserstoff sind. Ist R^f nicht Wasserstoff,kann es eine niedrige Alkylgruppe mit 1—4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen sein. R¹¹ ist eine gradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 - 18 Kohlenstoffatomen, in der die Kohlenstoffatomkette durch ein oder mehrere Sauerstoff- oder Schwefelatome unterbrochen sein kann. R" kann ebenfalls eine Aralkylgruppe, beispielsweise eine Xylyl- oder Cyeloalkylgruppe wie beispielsweise die Cyclohexylgruppe sein. Verbindungen, die zur Einführung funktioneller Gruppen zur Herstellung der erfindungsgeraässen funktioneilen, ionischen Polymeren geeignet sind, können durch die folgende Formel beschrieben werden:

CH =c"

R"

in der R¹ Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkylgruppe, eine heterocyclische oder eine substituierte heterocyclische Gruppe ist; R¹¹ ist eine der folgenden Gruppen:

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· 25029 U

-CsN ,

υ
-C-OR'" ,

JU-, "JLi

ο π¹
I Ι

ο π R

Il Ι_Θ „ L

-C-O-P.' "->Γ-ρ· , · oder. -C-NH-".¹''-N-

⁹ R« Λ^θ

P.¹ Λ⁹ R« Λ

wobei in den Formeln R¹ die zuvor angegebene Bedeutung besitzt;

R¹¹¹ ist eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe; ' R hat die gleiche Bedeutung wie R¹'· einschliesslich zusätzlich die Arylgruppe;

V VI
R und R sind jeweils Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-,

Aryl-, Alkaryl- oder Alkoxyalkylgruppe; A*" ist ein Anion.

Die Dihalogenverbindungen, die zur Herstellung der erfindungsgemässen funktioneilen, ionischen Polymerzusammensetzungen geeignet sind, können durch die Formel:

X- (Ri)_m - γ - (R')_n - X

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iar

beschrieben werden, in der X ein Halogen vorzugsweise Br oder Cl ist;

E¹ ist eine CHg-Gruppe und/oder eine substituierte CHg-Gruppe, in der eines der ¥asserstoffatome durch eine Alkyl- oder Hydroxymethylgruppe ersetzt ist;

m und η sind ganze Zahlen von 1 bis 10 und können gleich oder verschieden sein;

Y ist eine Arylgruppe oder eine der folgenden Gruppen:

H	O	-C	SS	C-
I	Il	I		I
C-		. H		H „
I			H
H ,		ι

-OCH₂O- , -S- , -SO- , and -

CH₃

Beispiele für solche geeigneten Dihalogenverbindungen sind bis-(ChIormethyl)ather, bis(2-Chloräthyl)äther, bis(2-Chlorpropyl)äther, bis(4-Chlorbuty1)'äther, 0xy-3-bis(2-chlorpropanol-l), bis(2-Chloräthyl)sulfid, bis(2-Chloräthyl)sulfoxid, bis(2-Chloräthyl)sulfon, bis(3-Chlorpropyl)sulfid, bis(2-Chlorpropyl) sulf on, bis (2-Chloräthoxy ) äthan, 1,2-bis (2-Chlorpropoxy)-propan, 1,3—Dichlorpropanon-2, l,3-Dichlorpropanol-2, bis(2-ChIormethyl)amin, lj^-bisiChlorniethylJbenzol), l,5-bis(Chlormethyl)naphthalin, 9»10-bis(Chlormethyl)anthracen, Chlorathylchlormethyläther, l-(4-Chlorbutyl)chlorinethylather, Chloräthylchlormethylsulfid, Chloräthyl-ehlormethylsulfoxid und Chloräthyl-jchlormethylsulf on.

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Die neuen funktionellen, ionischen Zusammensetzungen gemäss Erfindung sind in einer Reihe verschiedener Anwendungsgebiete verwendbar. Die Verwendbarkeit dieser Zusammensetzungen für bestimmte Zwecke kann entweder von der kationischen Natur der zugrunde liegenden polymeren Struktur oder von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der funktioneilen Gruppe oder Gruppen, die zur Herstellung der funktioneilen, ionischen Polymerzusammensetzungen verwendet wurden, oder beiden abhängen.

Die erfindungsgeraässen funktioneilen, ionischen Verbindungen sind für weite Anwendungsgebiete geeignet:

(1) als Hilfsmittel für Verfahren;

(2) als charakteristische Modifikationsmittel für Verfahren;

(3) als Additive zu bestimmten Produkten und

(4) als Produkte selbst.

Als Verfahrenshilfsmittel können die erfindungsgeraässen funktioneilen, ionischen Verbindungen als Hilfsmittel bei der Trennung von Festkörpern und Flüssigkeiten, insbesondere als Flock— oder Coaguliermittel verwendet werden. Sie können als Entwässerungshilfsmittel bei Klärschlamm und bei Mi— neralschlamm verwendet werden. Sie «ind als Flotationshilfsmittel und zur Verhinderung von Ablagerungen nützlich. In der Papierindustrie können sie als Hilfsmittel zum Zurückhalten des Pigments, als Entwässerungshilfsmittel und als Hilfsmittel zur Blattbildung verwendet werden. Die funktioneilen, ionischen Verbindungen gemäss Erfindung sind ebenfalls als Chelatbildungsmittel, Demulgatoren, Katalysatoren und Biozide verwendbar.

Als Verfahrensmodifikationsmittel können die erfindungsge— massen funktionellen ionischen Verbindungen zur Modifizierung der Theologischen Eigenschaften von Fluiden verwendet

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werden. Beispielsweise können sie zur Verminderung der Reibung oder zum Unterdrücken von Turbulenzen, als Gelierungsmittel, und als Regulierungsmittel für das Pliessvermögen bei Ölspülungen zur zweimaligen Wiederverwendung eingesetzt werden. Die funktioneilen, ionischen Verbindungen können als Dispergiermittel für Pigmente, Tone, Schlämme und andere Materialien sowohl in Wasser als auch in auf Öl basierenden Systemen verwendet werden.

Als wertvolle Additive für gegebene Produkte können die erfindungsgemässen Verbindungen im Papier als Feucht- und Trokkenfestigkeitsharze und als funktioneile Beschichtungen auf Papier, beispielsweise in Form von elektroleitenden, adhäsiven und photoempfindlichen Beschichtungen verwendet werden. Sie können als Komponenten verschiedener Konsumprodukte, beispielsweise Shampoos, Antistatika und Kosmetika verwendet werden. Sie können als Textilveredlungsmittel, zum Auflockern des Erdreichs, für antistatische und andere Zwecke verwendet werden. Ebenso können sie als Detergenzien.und als Detergenzadditive zu beispielsweise Schmierölen eingesetzt werden.

Als Produkte selbst sind die erfindungsgemässen funktioneilen, ionischen Verbindungen als permeable Membranen, beispielsweise bei der Elektrodialyse geeignet. Sie können auf biomedizinischen Gebieten, beispielsweise als nicht thrombogene Mittel verwendet werden. Sie können als Gele oder Filme für kosmetische Zwecke eingesetzt werden. Ebenso sind sie als Beschichtungen, die durch Elektroabiagerung gebildet werden, geeignet. Sie können als Ionenaustauscher oder als Metallchelatierungsharze und als Polysalzkomplexe verwendet werden. Ebenso können sie als modifizierte, plastische Kunststoffe oder als modifizierte Faser eingesetzt werden.

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Zu anderen speziellen Verwendungszwecken der erfindungsgemässen funktioneilen, ionischen Verbindungen, die unter einen der angegebenen breiten Anwendungsbereiche fallen, zählen bei spielsweise die Verwendung als Flammhemmittel, Haarsprays, Trennmittel, Fettverdickungsmittel, Farbbeizen und färbbare Zusätze in Fasern und photografischen Filmen, Emulsionsstabilisatoren und Emulgatoren, KorrosijDnsinhibitoren, Erweichungs mittel für Gewebe und Papier, Silberhalogenidpeptisierungsmittel und Sensibilatoren für photografische Filme, Mittel zur Isolation von Proteinen, Drucktinten und Adhäsive.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, die sowohl die Herstellung von repräsentativen funktioneilen, ionischen Polymerzusammensetzungen wie auch deren Verwendung verdeutlichen.

Beispiel 1

< Herstellung von N,N,N¹,N'-Tetrapropionamidäthylendiamin (TPEDA).

Die folgenden Substanzen und Mengen wurden bei der Herstellung verwendet:

Menge	Mol	' Mole
(fi)	gewicht ■	3,2
192	60	12,6
896	71
896

Äthylendiamin

Acrylamid

Wasser

Das Acrylamidmonomer und ein magnetischer Rührer wurden in den 3 Liter Harzkessel eingegeben, der mit einem Rücklaufkühler, Thermometer und Tropftrichter ausgerüstet war. Dann wurde das Wasser zugegeben und das Acrylamidmonoraer darin

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gelöst. Das Äthylendiamin .wurde in den Tropftrichter eingegeben. Nach vollständiger Auflösung des Acrylaroidmonomers wurde die Temperatur der Lösung auf 20°C erhöht. Dann wurde das Äthylendiamin über einen Zeitraum von 45 Minuten zugegeben, während dessen die Temperatur zwischen etwa 20 und etwa 33 C durch Kühlen gehalten wurde. Nach vollständiger Zugabe des Äthylendiamins wurde das Kühlbad entfernt; die Temperatur
der Reaktionsmischung konnte unbeeinflusst steigen. Es wurde beobachtet, dass die Temperatur der Reaktionsmischung
nach etwa 15 Minuten ihren höchsten Wert bei etwa 38°C (88⁰C) durchlief. Die Reaktionsmischung, die bei dieser Temperatur eine tiefgoldene, leicht viskose Lösung war, wurde ohne äusseres Erwärmen oder Kühlen über Nacht gerührt. Am folgenden Tag wurde der feste, weisse Niederschlag im Kessel abfiltriert, mit Aceton gewaschen und in einem erwärmten Exikator über Nacht bei Vakuum von 20 mm Hg __und bei 40 C getrocknet. Die Gesamtausbeute betrug 933j8 g oder 84 $>, bezogen auf Äthylendiamin. Die theoretische Ausbeute an N,N,N¹ ,N'-Tetrapropionamidäthylendiamin (TPEDA) würde 1101 g betragen. Die Struktur des Produktes stimmt mit den NMR-Daten überein. Am Reaktionsprodukt ' wurden andere Analysen zur Charakterisierung durchgeführt. Gewichtsprozente der Atome des Reaktionsproduktes wurden
berechnet und dann durch Analyse bestimmt, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

₄N₆ C H /H

berechnet 48,70 8,14 24,4

gefunden 48,47 8,29 23,4

Ein Test auf sekundäres Amin unter Verwendung von ^ ergab negative Ergebnisse. Die Titration ergab wegen zweiev Aminfunktionen zwei Wendepunkte. Der Feuchtigkeitsgehalt be

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C-1051 ^ίαυ'³ '

ZD

trug weniger als 1 Gewichtsprozent. Das Reaktionsprodukt war unter Erwärmen in Wasser löslich und unlpslich in Methanol, DMF und Aceton und Äthanol.

Beispiel 2

Herstellung von Ν,Ν,Ν¹,N'-Tetra 2-acrylamido-2-methylbutyltrimethylammoniuinchlorid äthylendiamin (TAMBTACEDA).

Die folgenden Substanzen und Mengen wurden zur Herstellung eingesetzt:

Menge Mol- Mole (g) gewicht

Äthylendiamin 6 60 0,1 AMBTAC* 94 235 0,4 Wasser 94

* AMBTAC ist 3-Acrylamido-3-methylbutyl trimethylammoniumchlorid.

Das AMBTAC-Monomer, Wasser und ein magnetischer Rührfisch wurden in einen 500 ml Kolben eingegeben, der mit einem Thermometer, Rückflusskühler und Tropftrichter ausgerüstet war. Das Äthylendiamin wurde in den Tropftrichter eingegeben. Nachdem das AMBTAC-Monomer gelöst war, wurde das Äthylendiamin über einen Zeitraum von 2 Minuten tropfenweise zugesetzt. Während dieser Zeit stieg die Temperatur von 25 auf 29 C. Nach vollständiger Zugabe von Äthylendiamin wurde die Reaktionsmischung auf 40°C erwärmt und zwei Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Es bildete sich kein Niederschlag; die Reaktionsmischung wurde auf 75%ige Konzentration durch

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Entfernung eines Teiles des Wassers mit Benzol gebracht. Dann wurde Aceton der Reaktionsmischung zugegeben; es bildete sich ein hygroskopischer, weisser Niederschlag. Der Niederschlag wurde unter Vakuum getrocknet; es ergab sich ein glasiges Material, das ohne weitere Behandlung verwendet wurde.

Die NMR-Analysedaten entsprachen der vorgeschlagenen Struktur.

Beispiel 3

Herstellung von NjN'-Dimethyl-NjN'-dipropionamidoäthylendiamin (DMDPEDA).

Die folgenden Substanzen und Mengen wurden zur Herstellung verwendet:

Menge Mol- Mole

(g) ' gewicht

N^'-Dimethyläthylen-

diamin (DMEDA) 88 88 1,0

A^ylamid ' 142 71 2,0

Wasser

Das Acrylamidmonomer und ein magnetischer Rührfisch wurden in einen 500 ml 3—Halskolben eingegeben, der mit einem Thermometer, Rückflusskühler und Tropftrichter ausgerüstet war. Dann wurde das Wasser zugegeben und zur Lösung des Acrylamidmonomeren gerührt. Das NjN'-Dimethyläthylendiamin (DMEDA) wurde dann in den Tropftrichter eingegeben; nachdem das Acrylamidmonomer gelöst war, wurde das DMEDA über einen Zeitraum von 45 Minuten zugegeben, während die Temperatur im Bereich von 30 bis 35 C

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unter Kühlen gehalten wurde. Nach vollständiger Zugabe wurde das Kühlbad entfernt; die Temperatur konnte auf 36⁰C steigen. Die Reaktionsmischung wurde über Nacht ohne äussere Erwärmung oder Kühlung gerührt. Am folgenden Tag war der Kolbeninhalt ein fester weisser Niederschlag, der abfiltriert und mit Aceton gewaschen wurde. Der weisse Niederschlag wurde in einem erwärmten Exekator über Nacht vakuumgetrocknet und ergab 13^,5 g» das entspricht einer 59,5%igen Ausbeute, bezogen auf DMEDA.

Die NMR-Daten stimmten mit der vorgeschlagenen Struktur überein.

Es wurden andere Analysen zur Charakterisierung durchgeführt. Die Gewichtsprozente der Atome des Reaktionsproduktes wurden berechnet und dann durch Analyse bestimmt; man¹ erhielt die folgenden Ergebnisse:

^{Für C}10^H22°2^N4 berechnet

gefunden

Der Schmelzpunkt des Reaktionsproduktes betrug 120°C.

Beispiel 4

Funktionelles, ionisches Reaktionsprodukt von Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetrapropionamidoäthylendiamin (TPEDA) und 1,4-Dibrombutan (DBB).

Die folgenden Substanzen und Mengen wurden zur Herstellung verwendet:

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	C	9,	H	2k	N
52,	2	9,	57	2h	»3
50,	k	89	,1

Menge Mol- Mole (g) gewicht

TPEDA 17,2 344 0,05 DBB 10,8 216 0,05 Wasser 28,0

Das TPEDA und ein magnetischer Rührfisch wurden in einen 100 ml 3-Halskolben eingegeben, der mit Thermometer, Rückflusskühler und Tropftrichter ausgerüstet war. Nachdem das TPEDA gelöst, wurde das DBB zugegeben; dann wurde die Reaktionsmischung zum Rückfluss (95 - 100 C) erhitzt und I36 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Für Analysen wurde ein veisser Festkörper aus der wässrigen Lösung durch Eingiessen der Lösung in Aceton erhalten.

Die NMR-Analyse des Produktes bestätigte die erwartete Struktur. Andere Analysen zur Charakterisierung wurden durchgeführt. Die Gewichtsprozente der Atome des Reaktionsproduktes wurden berechnet und durch Analyse bestimmt; es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

^{Für C}18^H36°4^H6^Br2	"* 38,	C	6	6	H	15,	N
berechnet	41,	3	6	,44	14.1	0
gefunden		,67	6

Der Feuchtigkeitsgehalt des Reaktionsproduktes betrug 8,2 Gewichtsprozent.

- 23 -

509831/0320

c-1051 25029 H

IH

Funktionelles, ionisches Reaktionsprodukt von Ν,Ν'-Dimethyl- ^,N'-dipropioDamid-äthylendiamin (DMDPEDA) und 1,4-Dibrombutan (DBB).

Die folgenden Substanzen und Mengen wurden zur Herstellung verwendet:

Menge Mol- Mole (g) gewicht

DMDPEDA 100 230 0,435 DBB 94 216 0,435 Wasser 194

DMDPEDA, DBB und Wasser wurden in einen 500 ml Kolben eingegeben, der mit einem Thermometer und mit einem Rückflusskühler ausgestattet war. Es wurde mit einem magnetischen Rührer gerührt. Die Lösung wurde zum Rückfluss (95 - 100⁰C) erhitzt und 5 Tage bei dieser Temperatur gehalten. Dann wurde die Lösung konzentriert und in Methanol eingegeben, aus dem ein weisser Niederschlag abgetrennt wurde. Die NMR-Analyse bestätigte die erwartete Struktur. Es wurden weitere Analysen zur Charakterisierung durchgeführt. Die Gewichtsprozente der Atome des Reaktionsproduktes wurden berechnet und durch Analyse bestimmt und ergaben die folgenden Ergebnisse:

Für C₁₄H₃₀N^O₃Br₂ C H N

berechnet 37,7 6,72 12,6

gefunden 41,6 6,86 ' 11,5

- 24

5098 3 1/0920

ZS

Der Feuchtigkeitsgrad des Reaktionsproduktes betrug 9»O- Gewichtsprozent. Der Beginn der Zersetzung des Reaktionsproduktes lag bei 117°C

Beispiel 6

Funktionelles, ionisches Reaktionsprodukt (3-acrylamido-3-inethylbutyltriniethylaramoniumchlorid)äthylendiamin (TAMBTACEDA) und 1,4-Dibrombutan (DBB).

Die folgenden Substanzen und Mengen wurden zur Herstellung verwendet:

	Menge (g)	Mol gewicht	Mole
TAMBTACEDA DBB , Wasser	25 5,4 22,1	1000 216	0,025 0,025

TAMBTACEDA, DBB und Wasser wurden in einem 100 ml-Kolben vereinigt. Die Reaktionsmischung wurde unter Rückfluss (95 100 C) 5 Tage lang erhitzt. Anschliessend wurde die Lösung an einem Rotavapor eingeengt; durch Zugabe von Aceton wurde ein Festkörper ausgeschieden. Die NMR-Analyse bestätigte die erwartete Struktur. Es wurden zusätzliche Analysen zur Charakterisierung durchgeführt. Die Gewichtsprozente der Atome des Reaktionsproduktes wurden berechnet und durch Analyse bestimmt; es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten;

^{PÜr C} ₅0^Hi08^Ni0°4^C14^Br2 ^{C H N}

berechnet 49,4 8,91 11,5

gefunden 42,6 9,01 10,5

- 25 -

5 0 9831 /0920

Der Feuchtigkeitsgehalt des Reaktionsproduktes betrug 14,6 Gewichtsprozent.

Beispiel 7

Hierbei wurde die Elektroleitfähigkeit der funktioneilen, ionischen Polymerzusammensetzungen als Widerstand gegenüber einem elektrischen Stromfluss, wenn die Zusammensetzungen auf einem flachen Substrat aufgeschichtet waren, getestet. In diesem Beispiel wurde als Substrat Papier verwendet.

Eine Lösung der Polyraerzusammensetzung wurde hergestellt, und auf ein Papiersubstrat aufgebracht, das für elektroleitende Besehichtungen geeignet ist (wie beispielsweise Bergstrom¹s copy paper base stock 20 Ib./ream: 3000 ft ), indem ein drahtgewickelter Ziehstab (Meyer) verwendet wurde. Verschiedene Beschiehtungsdicken wurden erreicht, indem Ziehstäbe verschiedener Grosse verwendet wurden. Das beschichtete Papier wurde in einem Ofen bei 105°C getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das Papier 16 Stunden in einem Raum unter konstanten Bedingungen konditioniert, worauf es in eine Kammer mit einer relativen Feuchtigkeit von 13 % eingebracht wurde, in der es mindestens 2h Stunden konditioniert wurde. Das beschichtete Papier(8,065 cm breit, geschnitten und vermessen) wurde dann durch einen Keithly Resistivity Adapter mit der beschichteten Seite nach unten geleitet, wobei eine Spannung von 100 V angelegt wurde. Die elektrische Strömung, die durch die Oberfläche des beschichteten Papiersubstrates trat, wurde unter Verwendung eines Keithly Elektrometers abgelesen. Die elektrische Stromstärke wurde in Ampe"re abgelesen, und der Oberflächenwiderstand aus der

- 26 -

509831 /0920

c-1051

25029U

folgenden Gleichung berechnet:

Oberflächenwiderstand (ohm) V = angelegte Spannung

A = Elektroraeteranzeige - in Ampere

= 53,4 χ V/A

Die Versuchsergebnisse für die Elektroleitfähigkeit werden in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Zusammensetzung	Beschichtungsgewicht kg/279 m2	Oberflachenwiderstand bei 13 % relativer Feuchtigkeit	X	10¹⁵
TPEDA/DBB¹ R	0,726 0,431	_>loi5	X	10¹⁵
R R	0,358 0,218	>10¹⁵
R	0,073	>10¹⁵
'dmdpeda/dbb²	0,726	4,45
R	0,590	5,34	X	ίο¹⁵
H	0,431	>10¹⁵	X	10¹⁵
R	0,290	> 10¹⁵	X	ίο¹⁵
H	0,073	MO¹⁵	X	10¹⁵
tambtaceda/dbb³	0,635	8,34	X	10¹⁵
R	0,499	1,07
R	0,431	1,41
R	0,290	1,98
R R	0,218 0,073	3,56 > 15

- 27 -

509831 /0920

C-1051

¹ tpeda/dbb ²dmdpeda/dbb ³tambtaceda/deb

Das funktionElle ionische Reaktionsprodukt gemäss Beispiel 5.

Das funktioneile ionische Reaktionsprodukt gemäss Beispiel 6.

Das funktioneile ionische Reaktionsprodukt gemäss Beispiel 7·

Beispiel 8

Die funktioneilen ionischen Polymerzusammensetzungen wurden hinsichtlich ihrer die Trockenfestigkeit verstärkenden Eigenschaften bewertet, indem eine Reihe von Handtüchern auf einer Noble Wood-Maschine unter Verwendung verschiedener Polyraerzusammensetzungen als Additive hergestellt wurden. Die Handtücher wurden bei 5O$iger relativer Feuchtigkeit mindestens 24 Stunden bei 21,1 C konditioniert. Dann wurden sie hinsichtlich ihrer Zerreissfestigkeit untersucht, wobei die angegebenen Werte als prozentualer Anstieg im Vergleich zu den , Vergleichsproben wiedergegeben werden. Die Vergleichshandtücher wurden unter den gleichen Bedingungen hergestellt, mit dem Unterschied, dass keine polymeren Zusammensetzungen als Trockenfestigkeitadditive eingesetzt wurden.

Als Pulpe zur Herstellung der Handtücher wurde eine gebleichte Hartholzsulfitpulpe verwendet.Der Mahlgrad "freeness" betrug 650 ml Schopper Reigler. Es wurden 2 % Alaun zugegeben. Die Polymerverbindungen für die Trockenfestigkeit wurden in den Kopfkasten gegeben und dort 3 Minuten gemischt. Die Herstellung wurde in saurem und alkalischem Medium durchgeführt, wobei die pH-Werte im Kopfkasten und in der Papierform mit 0,5 NHpSO. auf 4,5 und 8,6 eingestellt wurden. Während der Herstellung wurde kein weisses Wasser zirkuliert. Vor dem Konditionieren und Bewerten wurden die Blätter respektive Tücher 5 Minuten

- 28 -

509831/0920

C-1051

bei 110 C getrocknet. Die Bruchfestigkeit wurde geraäss TAPPI Standardtest T403 mit einem Mullen Testor, bestimmt. Die Zerreissfestigkeit wurde gemäss TAPPI-Standardtest T404 mit einem TMI-Instrument bestimmt.

Die Ergebnisse der Versuche zur Bestimmung der Trockenfestig keit werden in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

pH = 4,5 % %

Zusammensetzung	Eingabe geschwin digkeit kg/ton	pH =		Trocken- zerreiss- festig- keit	Over Blank	Bruch	Over Blank
		9,07	6,7	— .	9,2
tpeda/dbb	9,07	9,07	6,9	3	10,2	10
dmdpeda/dbb	9,07	9,07	7,1	6	12,0	30
tambtaceda/dbb	9,07	6,7	.	11,0	20 .
	8,6
	6,3	—_	12,0	- _.— -
tpeda/dbb	6,5	3	11,7	-2,5
: DMDPEDA/DBB	6,8	8	12,5	4
tambtaceda/dbb	6,9	10	13,5	12,5

Beispiel 9

Die die Feuchtfestigkeit erhöhenden Eigenschaften der ionischen polymeren Zusammensetzungen wurden in gleicher ¥eise wie in Beispiel 9 bestimmt. Eine Kraft—Pulpe aus gebleichtem, weichen Holz und harten Holz (50:50) wurde in einen Schopper Eeigler- dem Mahlgräd" "freeness" von~75Ö ^m"l" eing'egeD'enVT'ei.ie der Pulpe wurden, mit den Additivzusammensetzungen für die Feuchtfestigkeit im Prozentsatz der Zugabegeschwindigkeit gemäss der folgenden Tabelle (bezogen auf Festkörper der Pulpe) vermischt.

- 29 -

509831/0920

SO

Es wurde mit einem Heller-Rührer eine Minute gemischt; das Produkt wurde dann in die Proportionierungsvorrichtung der Noble Wood-Maschine zur Bildung von Handtüchern eingebracht. Die Pulpe wurde in Handtücher mit einem Gewicht von etwa 13,6 kg je 279 m Basisgewicht geformt, 5 Minuten bei etwa HO⁰C getrocknet, und dann 2 Stunden bei 105°C gehärtet. Ein Vergleichshandtuch wurde in gleicher Weise mit dem Unterschied wiederholt, dass kein Additiv zur Beeinflussung der Feuchtfestigkeit verwendet wurde. Die Handtücher wurden bei 50 % relativer Feuchtigkeit und 22,2°C für mindestens 24 Stunden konditioniert. Die Tücher wurden auf einem TMI-Instrument zur Bestimmung der Trockenzerreissfestigkeit ebenso wie der Feuchtzerreissfestigkeit nach lOminütigem Einweichen in destilliertem Wasser untersucht. Das Verhältnis der Feuchtzerreissfestigkeit zur Trockenzerreissfestigfeeit, ausgedrückt als Prozentsatz, ist gleich der Feuchtfestigkeit in Prozent.

Diese Versuchsergebnisse werden in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

% Feuchtfestigkeit, pH =4,5

Zusammensetzung 0,5 % 1,0% 2,0%

Eingabege- Eingabege- Eingabege-

schwindig— schwindig— schwindig—

keit keit keit

Vergleichsprobe TPEDA/DBB

7,3	___	___
7,4	7,4	6,2
7,1	8,0	8,4
6,3	6,2	5,8
8,0	8,4	8,8
8,1	8,0	9,4
7,4	6,0	7,4
7,1	8,9	9,1
7,2	8,8	10,7
7,6	9,0	9,7
6,3	6,6	7,6.

dmdpeda/dbb

η η it

tambtaceda/dbb

- 30 -

50983 1 /0920

C-1051

34

Feuchtfestigkeit, pH = ?,5

Zusammensetzung

0,5 %	8,6	1,0 %	. 2,0 f.	t	10,5
Eingabege	7,5	Eingabege- '	Eingabege	8,0
schwindig	6,6	schwindig-	schwindig	8,0
keit	8,0	keit	keit	7,9
7,1		8,4
8,0....	7,8	7,4
7,0	7,6	7,0
8,2	8,5	8,5
7,6	ΊΛ .	8,1
8,5	8,2	7,8
7,7	7,1
6,5
6,5
7,5
6,5

Vergleichsprobe

tpeda/dbb

dmdpeda/dbb tambtaceda/dbb

Beispiel 10

Die korrosionsxnhibierenden Eigenschaften der ionischen poly- < meren Zusammensetzungen wurden mittels potentiostatischer Polarisation bestimmt. Diese Methode ist ein einfaches und direktes Mittel zur Quantifizierung der metallischen Korrosion, indem der Polarisierungseffekt eines angelegten Stroms auf das natürliche Gleichgewicht der partiellen aniodisehen und kationischen Ströme, das der Oxidations-/Reduktionsreaktion der Korrosion entspricht, gemessen wird, ebenso wie die sich ergebene Verschiebung des Potentials einer Metallelektrode, die einer solchen Korrosion unterliegt. Der angewendete Strom wird als Funktion des Potentials der korrodierenden Elektrode gemessen, die mittels eines Potentiostats geregelt wird. Zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeiten wurde die Tafel- ' Extrapolation angewendet. Das Potential der korrodierenden Elektrode wurde gegen den Logarithmus des angelegten Stroms

- 31 -

509831 /0920

iZ

aufgetragen. Die sich ergebende Kurve war in dem sogenannten Tafel-Bereich linear; dann wurde auf den Korrosionspotentialwert extrapoliert, der das Potential ist_} bei dem das Metall der Elektrode in einer lufthaltigen, wässrigen Umgebung korrodiert. Der Schnittpunkt entspricht der Korrosionsgeschwindigkeit des Systems, ausgedrückt als Stromdichte. Um diesen Wert in einen üblicheren Ausdruck für die Korrosionsgeschwindigkeit in mils je Jahr (mpy) oder Milligramm je cm2 je Tag (mdd) zu setzen, wurden die folgenden Umrechnungen durchgeführt:

mpy = 0,46 IjUa/cm

/2
mdd = 2,5 Im a/cm

wobei Iüa/cm die Stromdichte am Kreuzungspunkt, ausgedrückt

2
in Milliampere je cm , ist. Diese Umwandlung basiert auf der Beziehung zwischen der Stromdichte beim Gleichgewicht oder dem Korrosionspotential und der Menge verbrauchten Eisens bei der Korrosion (ausgedrückt als Milligramm je cm Oberfläche je Tag (mdd) oder als mils je Jahr (mpy)), die durch das Faraday'sehe Gesetz erhalten werden können. Beispielsweise ist eine Stromdichte von 4,0 χ 10 Ampe"re/cm gleich 1,0 mg/dm²/Tag.

Die Versuche wurden in synthetischem Pittsburgh-Wasser mit einem anfänglichen pH-Wert von 7j0 durchgeführt, wobei der abschliessende pH—Wert in der folgenden Tabelle angegeben wird. In den Polarisationsversuchszellen wurden Stahlelektroden verwendet; die Konzentrationen an Korrosionsinhibitor wurden auf der Basis des aktiven Materials berechnet. Die Ergebnisse der potentiostatischen Polarisationsversuche werden in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

5 0 9831/0920

C-1051	Dosierung	33	2502914	61
	ppm	abschliessen-		- 69
Zusammensetzung		der pH-Wert	Korrosions-	- 59
			geschwindig	65
	100		keit	59
	500	7,7	mdd	110
TPEDA	100	7,6	71
It	500	7,6	71
tpeda/dbb	100	7,3	81
It	500	7,8	90
DMDPEDA	100	.7,6	50
It	500	7,7	66
TAMBTACEDA	100	7,8	90-95
η	500	7,6
DMDPEDA/DBB	100	7,3
- M	500	7,6
TAMBTACEDA/DBB	___	7,5
η
Vergleich

509831 /0920

Claims

CALGOJi CORPORATION c-1051 Patentansprüche

1. Polymerzusammensetzung entsprechend der Formel

-Y-(R) _y>-R₂

Α^θ P₁ Α^θ

in der R eine CH_p—Gruppe und/oder eine substituierte CH₂~Gruppe ist, wobei eine der Wasserstoffatome der Gruppe durch eine Alkyl- oder Hydroxymethylgruppe ersetzt ist;
in der Y eine der Gruppen

H ι

-C- -C=C-

I ι ι

H , HH,

(I

-Ji- ,

-OCH₂CH₂O-

-OCHCH₂O-CH₃ ,

-OCH₂O- , -S- , -SO-

die Arylgruppe ist;

und

5 09831/0920

in der R. die Gruppe

R,

-CH₂ - C

ist,

in der R, Wasserstoff, Halogen, Alkylgruppe, Cycloalkylgruppe, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe und R. eine der folgenden Gruppen

-ChN , -C-OR₅ ,

^c\

^v\l I ί

Ir-R₃ -c

R, »θ R θ

3 A t 3 A

ist, in denen R_ die zuvor gegebene Bedeutung besitzt; R- ist eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe; R^ ist zusätzlich zu den Gruppen gemäss R- die Arylgruppe; R- und Rg sind unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- und Alkoxyalky1-gruppen;

R₂ ist eine gradkettige oder verzweigte Alkylkette mit 1-18 Kohlenstoffatomen, die durch eine oder mehrere Sauerstoff- oder Schwefelatome unterbrochen sein kann,

- 35 -

509831/0920

c-1051

die Aralkyl- oder Cycloalkylgruppe, während Α*" ein Anion ist, wobei χ und y ganze Zahlen von 1-10 und η eine ganze Zahl sind.

2. Polymerzusammensetzung mit wiederkehrenden Einheiten der Formel

²²I

CH₀CH₀CONH, j 2 2 2

in der R die CH„-Gruppe oder CHgCHgCONHg-Gruppe, X Cl oder Br und Y Sauerstoff oder nichts ist.

3. Polymerzusammensetzung mit lviederkehrenden Einheiten der Formel

CH,CTI,-Y-OT-CH₀-N --CH₀CH, ¹ - I ^θ

in der R

CH

CH₀CK₀CONHC-Ch₀CH₀-N -CIU; 2 2 ι λ 2 ι _Ω i

CH ·.

X Cl oder Br und Y Sauerstoff oder nichts sind.

509831 / 0920

C-1051

4. Verfahren zur Verbesserung der Trockenfestigkeit von Papier, dadurch gekennzeichnet, dass^ man der Pulpe zur Herstellung des Papieres eine wirksame Menge einer PolymerzusammenSetzung der Formel

^Rl

^Rl Α^θ

zusetzt, in der

R eine CHg-Gruppe und/oder eine substituierte CHg-Gruppe ist, in der eines der Wasserstoffatome durch eine Alkyl- oder Hydroxymethylgruppe ersetzt ist; in der Y eine der folgenden Gruppen

H
«

-Οι

I»
-C- ,

-C = C—

f ι

H H ,

H ι

-Ö-

-OCH₂CH₂O- ,

-OCHCH₂O

-OCH₂O- , -S- , -SO- , Arylgruppe ist; in der R. die Gruppe

-CH₂ -

-SO₂- , und die

R₁

R.

ist,

- 37 -

509 8 31/0920

C₁₀₅I 25029 U

se

in der R_ Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe und _r

R. eine der folgenden Gruppen

-C s. N- , -C-OR₅ ,

⁹ ■ ί? /7

-R> -CrN

S ft

-C-O-B₅-N -S₃ ..„ ₍ .,

¹S Α^{θ R}3 Α^Θ

ist, wobei R_ die gleiche Bedeutung wie zuvor besitzt, R- eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe ist, Rg die gleiche Bedeutung wie R- besitzt und zusätzlich die Arylgruppe sein kann,

, R_ und Rg unabhängig voneinander Wasserstoff, eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder Alkoxyalkylgruppe sind,

R₂ eine gradkettige oder verzweigte Alkylkette mit 1 18 Kohlenstoffatomen ist, die durch ein oder mehrere Sauerstoff- oder Schwefelatome unterbrochen sein kann, eine Aralkyl- oder Cycloalkylgruppe, A"" ein Anion und

χ und y ganze Zahlen von 1-10 sind und η eine ganze Zahl ist.

- 38 -

509831 /0920

5. Verfahren zur Erhöhung der Peuchtfestigkeit von Papier, dadurch gekennzeichnet, dass man der*Pulpe zur Herstellung des Papiers wirksame Mengen einer Polymerzusammen-Setzung der Formel

zusetzt, in der R eine CEL-Gruppe und/oder eine substituierte CHp-Gruppe ist, in der eines der Wasserstoffatome durch eine Alkyl- oder Hydroxymethy1gruppe ersetzt ist; in der Y eine der folgenden Gruppen

H
1
Ο
ι
H , -C =
ι
H C-
1
H , •
J -C=C, -0- O H
I Gruppe C- , -N- ΛΟΤΤ Ο
• ™" νν XX «υ H₂O- , -OCHCH₂O- CH₃ , -OCH₂O- , -S- , -SO- , -SO₂- , und die Arylgruppe ist in der R₁ die ^R3

-CH_n- C

ist,

R,

- 39 -

509831 /0920

c-1051 25029H

HO

wobei R- Wasserstoff, Halogen, eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe ist;

in der H, eine der folgenden Gruppen

-C a H- , -C-OH₅ , .

ii Λ Λ

-C-R₄. _ -C-N ο

5 j 3 .

^R3 Α^Θ - ^R3 A°

ist, wobei R_ die angegebene Bedeutung besitzt, R- eine Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe ist, R,- die gleiche Bedeutung wie R_ besitzt und zusätzlich , die Arylgruppe sein kann, R„ und Rq ,jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, jeine__Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- und Alkoxyalkylgruppe sind, R₂ eine gradkettige oder verzweigte'.Alkylgruppe mit 1-18 Kohlenstoffatomen ist, die durch ein oder mehrere Sauerstoff- oder Schwefelatome unterbrochen sein kann, eine Aralkyl- oder Cycloalkylgruppe, , ,

A~ ein Anion ist, -

χ und y ganze Zahlen von 1-10 sind und η eine ganze Zahl ist.

509831 /0920

C-1051

6. Verfahren zum Inhibieren der Korrosion von metalltragenden Oberflächen durch ein wässriges System, dadurch gekennzeichnet, dass das System mit einer wirksamen Menge einer Polymerzusammensetzung gemäss Formel

(R)_γ-Ν^θ-Κ₂-Ν^Φ·

behandelt wird, in der R die CHp-Gruppe und/oder eine substituierte CH₂-Gruppe ist, in der eines der Wasserstoffatome durch eine Alkyl- oder Hydroxymethylgruppe ersetzt ist;

in der Y eine der folgenden Gruppen H
-C- -C=C- -C=C-, -0- .

O f H > -OCH,
C -OCHCH₂O h C- -N- ,CH, ,0- ,

OCH₂O- ,

-S-

-SO-

Arylgruppe ist; in der R- die Gruppe

-CH₂ - C,

CH,

-SO₀- , und die

R,

50983 1/0920

in der R_ Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Cycloalkyl—, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe und

R. eine der folgenden Gruppen

II

-CeN-, -C-OR₅ ,

Il Il /

C-R₁. -C-M

⁶ \

O R₃ O

-C-O-E₅-Il -R₃ -C „ ₍ , Π, -θ Ro _S9

ist, wobei R,_ die zuvor gegebene Bedeutung besitzt, R- eine Alkyl—, Cycloalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe ist, Rg die gleiche Bedeutung wie R- hat und zusätzlich eine Arylgruppe sein kann, R₇ und Rg unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- und Alkoxyalkylgruppen sind,

R„ eine gradicettige oder verzweigte Alkylkette mit 1 18 Kohlenstoffatomen ist, die durch ein oder mehrere Sauerstoff- oder Schwefelatome unterbrochen sein kann, eine Aralkyl- oder Cycloalkylgruppe, A~* ein Anion ist,

χ und y ganze Zahlen von 1-10 sind,und η eine ganze Zahl ist.

50983 170920

C-1051

7. Beschichtetes Papierprodukt, gekennzeichnet durch ein Papiersubstrat mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitenden Beschichtung aus einer Polymerzusammensetzung gemäss Formel

R₁ K₁

in der R die CH_O-Gruppe oder/und eine substituierte CHg-Gruppe ist, in der eines der Wasserstoffatome durch eine Alkyl- oder Hydroxymethylgruppe ersetzt ist; in der Y eine der folgenden Gruppen

H -C-

H ,

-C = Οι \

H H ,

-C = C-

-O-

-N- , -0CH₀CH₀O- , -0CHCH₀O-

-OCH₂O- , -S- , -SO- , Arylgruppe ist;

in der R. die Gruppe

-SO₀- , und die

-CH₂- C

ist,

R,

509831/092 0

■ 25029H Vf

in der R Wasserstoff, Halogen, eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe ist und

R. eine der folgenden Gruppen

Il .

•3

^{0 R}3 π

C-O-R₅-N^-R₃ "C

ist, wobei R_ die gleiche Bedeutung wie zuvor gegeben besitzt, R- eine Alkyl—, Cycloalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe ist; Ry- die gleiche Bedeutung wie R- besitzt und zusätzlich die Arylgruppe sein kann,

R„ und Rg jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl-·, Aralkyl- und Alkoxyalkylgruppen sind,

R₂ eine gradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 18 Kohlenstoffatomen ist, die durch ein oder mehrere Sauerstoff- oder Schwefelatome unterbrochen sein kann, eine Aralkyl- oder Cycloalkylgruppe, A~" ein Anion ist,

χ und y ganze Zahlen von 1—10 sind,und η eine ganze Zahl ist.

50 9 831/0920