DE2518634A1 - POLYMERS QUATERNAERE AMMONIUM SALTS, PROCESS FOR THEIR PRODUCTION AND THEIR USE - Google Patents
POLYMERS QUATERNAERE AMMONIUM SALTS, PROCESS FOR THEIR PRODUCTION AND THEIR USEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine neue Gruppe polymerer quaternärer Ammoniumsalze sowie Verfahren zu deren Herstellung. Die Polymere nach der Erfindung sind Polyelektrolyten mit einer relativ hohen Dichte kationisch aktiver Gruppen und sind somit geeignet, um beispielsweise für die Koagulierung wäßriger Dispersionen verwendet zu werden.The invention relates to a new group of polymeric quaternary ammonium salts and processes for their preparation. The polymers According to the invention are polyelectrolytes with a relatively high density of cationically active groups and are thus suitable to used for example for the coagulation of aqueous dispersions to become.
Viele Typen wäßriger kolloidaler Dispersionen sind bekannt, die vorteilhaft zum Zwecke einer Koagulierung der darin dispergierten Materialien behandelt werden können. Beispielsweise enthal-Many types of aqueous colloidal dispersions are known which are advantageous for the purpose of coagulating those dispersed therein Materials can be treated. For example, contain
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ten natürlich vorkommende Gewässer häufig kolloidal darin dispergierte Tone oder organische Substanzen, wie Humussäuren, die das Wasser trüb machen und unerwünschten Geruch erzeugen und so das Wasser ungeeignet für die Verwendung als Stadtwasser oder Industriewasser machen. Städtisches Abwasser, Abwasser aus Papiermühlen, industrielles Abwasser, Abwasser aus Metallplattierverfahren und ähnliche Abwässer enthalten ebenfalls kolloidale Dispersionen, die sie ästhetisch unangenehm machen und die Wasserqualität von Strömen, in die sie eingeführt werden, vermindern. Eine Koagulierung dieser kolloiden Stoffe und eine nachfolgende Ausflockung sind die erforderlichen Stufen, um die Qualität von solchem Wasser zu verbessern.th naturally occurring bodies of water were often colloidally dispersed in them Clays or organic substances like humic acids that make the water cloudy and create an undesirable odor and such make the water unsuitable for use as city water or industrial water. Urban wastewater, wastewater from paper mills, industrial wastewater, metal plating wastewater and the like also contain colloidal wastewater Dispersions that make them aesthetically unpleasant and degrade the water quality of streams into which they are introduced. Coagulation of these colloids and subsequent flocculation are the necessary steps to ensure quality to improve from such water.
In nahezu allen Fällen sind diese kolloidalen Teilchen durch negative elektrische Ladungen stabilisiert. Somit ist eine brauchbare erste Stufe die, die Teilchen zu veranlassen, daß sie genügend positiv geladene Substanzen adsorbieren, um sie elektrisch neutral zu machen und so die Dispersion zu destabilisieren. Alaun wurde in großem Umfang für diesen Zweck verwendet, da er in Wasser eine voluminöse gelartige, positiv geladene Dispersion bildet, die mehr oder weniger schnell zum Boden des Behandlungsgefäßes hin absitzt und die unerwünschte kolloidale Dispersion mit sich trägt. Alaun in Wasser ist in der Tat ein kationischer kolloidaler Polyelektrolyt.In almost all cases these colloidal particles are stabilized by negative electrical charges. So is a useful first stage is to cause the particles to adsorb enough positively charged substances to make them electrically to make it neutral and thus destabilize the dispersion. Alum has been used extensively for this purpose, because it forms a voluminous, gel-like, positively charged dispersion in water, which more or less quickly reaches the bottom of the treatment vessel settles down and carries the unwanted colloidal dispersion with it. Alum in water is indeed a cationic colloidal polyelectrolyte.
Es ist seit langem bekannt, daß bestimmte organische kationische Polyelektrolyten entweder in Verbindung mit Alaun oder als Ersatz von Alaun bei solchen Anwendungen brauchbar sind. Ein Vorteil einer Verwendung solcher organischer Polyelektrolyte besteht darin, daß sie die erforderliche Alaunmenge vermindernIt has long been known that certain organic cationic polyelectrolytes are used either in conjunction with or as alum Alum replacements are useful in such applications. An advantage of using such organic polyelectrolytes is that they reduce the amount of alum required
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und somit das gebildete Sedimentvolumen vermindern. Häufig wird die Sedimentationsgeschwindigkeit wesentlich erhöht und/oder die Fraktion kolloidal dispergierten Materials, die unsedimentiert bleibt, stark vermindert.and thus reduce the volume of sediment formed. Often the sedimentation rate is significantly increased and / or the The fraction of colloidally dispersed material that remains unsedimented is greatly reduced.
Zahlreiche kationische organische Polyelektrolyten wurden für die Verwendung bei der Behandlung von Wasser vorgeschlagen. Wahrscheinlich ist die am stärksten verwendete allgemeine Klasse solcher Mittel diejenige der Hochpolymeren von Acrylamid, die so hergestellt werden können, daß sie genügend positive Ladungen tragen, um als ein Koaguliermittel für negativ geladene Kolloide zu fungieren. Obwohl diese Materialien sehr brauchbar sind, ist die Dichte der positiven Ladung, die sie tragen, ausgedrückt als die mittlere Zahl geladener Gruppen je 1000 Molekulargewichtseinheiten, oft relativ gering. In der Tat basiert die Wirksamkeit der Hochpolymeren von Acrylamid mehr auf ihrer großen Molekülgröße als auf ihrer Ladungsdichte, so daß sie besonders Verwendung in der sogenannten "sekundären Ausflockung" finden, d.h. in Verfahren einer Verbrückung einzelner Teilchen, die die wirksame Masse des Sediments erhöhen. Das Verfahren einer Neutralisierung der natürlichen negativen Kolloidladung (die manchmal als "primäre Ausflockung" bezeichnet wird) erfolgt wirksamer durch Moleküle höherer positiver Ladungsdichte, die ruhig auch ein viel kleineres Molekulargewicht haben können.Numerous cationic organic polyelectrolytes have been proposed for use in treating water. Probably the most widely used general class of such agents is that of the high polymers of acrylamide, so can be made to carry enough positive charges to act as a coagulant for negatively charged colloids to act. Although these materials are very useful, the density of the positive charge they carry is expressed as the average number of charged groups per 1000 molecular weight units, often relatively low. Indeed, the effectiveness of the high polymers of acrylamide is based more on their large molecular size than on their charge density, so that they find particular use in so-called "secondary flocculation", i.e. in processes of bridging individual particles that increase the effective mass of the sediment. The process of neutralization the natural negative colloid charge (sometimes referred to as "primary flocculation") is more effective by molecules of higher positive charge density, which also quietly can have a much smaller molecular weight.
Eine Methode zur Herstellung kationischer organischer Polyelektrolyten wesentlich höherer Ladungsdichte wurde von Rembaum in J. Polymer Sei., Teil B, 6, Seite 159 (1968) und eben da, 8, Seite 457 und 773 (1970) beschrieben. Rembaum beschreibt die Herstellung einer Reihe von "Ionenen" durch Umsetzung einesA method for making cationic organic polyelectrolytes Much higher charge density was reported by Rembaum in J. Polymer Sci., Part B, 6, page 159 (1968) and just there, 8, Pages 457 and 773 (1970). Rembaum describes the Manufacture of a series of "Ions" by reacting a
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ÖifGJ-Polymethylendihalogenids mit einem Ν,Ν,Ν1,N1-Tetramethylc<.,<Al-polymethylendiamin oder durch Eigenreaktion eines <λ-(Ν,Ν-Dimethylamin) -GJ-halogenalkans sowie die Verwendung solcher Ionene als Ausflockungsmittel. Rembaum fand, daß die Polymethylenkette wenigstens drei Kohlenstoffatome lang sein mußte. Kürzere Abstände zwischen den positiven LadungsZentren führten zu einer ernsthaften gegenseitigen Abstoßung, die die Stabilität der "Ionene" zerstörte. Da die Ausgangsmaterialien, die die Rembaum' sehen Kriterien erfüllen, keine Handelsartikel sind, waren die Kosten solcher kationischer organischer Polyelektrolyte so hoch, daß eine gewerbliche Verwendung nicht möglich war.ÖifGJ polymethylene dihalide with a Ν, Ν, Ν 1 , N 1 -tetramethylc <., <Al-polymethylenediamine or through self-reaction of a <λ- (Ν, Ν-dimethylamine) -GJ-haloalkane and the use of such ionenes as flocculants. Rembaum found that the polymethylene chain had to be at least three carbon atoms long. Shorter distances between the positive charge centers led to serious mutual repulsion, which destroyed the stability of the "iones". Since the starting materials that meet the Rembaum 'criteria are not commercial items, the cost of such cationic organic polyelectrolytes was so high that commercial use was not possible.
Ein anderer Versuch zur Herstellung kationischer organischer Polyelektrolyte bestand darin, vielen Stickstoffatomen von PoIy-(äthylenimin) positive Ladungen zu verleihen. Da der Abstand zwischen einander benachbarten Stickstoffatomen dieses Polymers nur zwei Kohlenstoffatome beträgt, führten Versuche, einen großen Anteil der Stickstoffatome zu quaternisieren, zu einer beachtlichen Instabilität des Produktes. Deswegen und aus anderen Gründen wurden kationische Polyelektrolyten auf der Grundlage von Poly-(äthylenimin), obwohl sie im Handel erhältlich sind, weniger stark verwendet, als dies zu erwarten gewesen wäre.Another attempt to produce cationic organic polyelectrolytes consisted in removing many nitrogen atoms from poly- (ethyleneimine) to impart positive charges. Because the distance between adjacent nitrogen atoms of this polymer is only two carbon atoms, attempts have led to a large one Quaternize proportion of nitrogen atoms to a considerable Instability of the product. Because of this and for other reasons, cationic polyelectrolytes were based on it of poly (ethyleneimine), although commercially available, have been less widely used than might have been expected.
Es ist demnach ein Ziel der.vorliegenden Erfindung, eine neue Gruppe kationischer Polyelektrolyten mit einer relativ hohen Dichte kationisch aktiver Gruppe je Molekulargewichtseinheit zu bekommen, wobei diese Polyelektrolyten aus handelsüblichen, relativ billigen Ausgangsmaterialien herstellbar sein sollen. Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine Gruppe kationischer Polyelektrolyten zu bekommen, die eine hohe Dichte ka-It is therefore an object of the present invention to provide a new one Group of cationic polyelectrolytes with a relatively high density of cationically active groups per unit molecular weight to get, it should be possible to produce these polyelectrolytes from commercially available, relatively cheap starting materials. Another object of the invention is to obtain a group of cationic polyelectrolytes which have a high density
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tionisch aktiver Gruppen haben und die stabile wäßrige Lösungen bilden. Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine neue Gruppe kationischer Polyelektrolyten zu erhalten, die geeignet für die Verwendung als Ausflockungs- und Koaguliermittel für kolloidale Dispersionen sind. Weitere Ziele der Erfindung werden nachfolgend offenbar und zum Teil im einzelnen beschrieben.have ionically active groups and form stable aqueous solutions. Yet another object of the invention is to to obtain a new group of cationic polyelectrolytes suitable for use as flocculants and coagulants for colloidal dispersions. Other objects of the invention are apparently and in part described in detail below.
Im allgemeinen sind die polymeren quaternären Ammoniumsalze nach der vorliegenden Erfindung durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie sich wiederholende Einheiten mit einer quaternären Ammoniumgruppe und einer Formal-> Acetal- oder Ketalgruppe umfassen. Die sich wiederholenden Gruppen können durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben werden:In general, the polymeric quaternary ammonium salts are after of the present invention characterized by the fact that it contains repeating units with a quaternary ammonium group and a formal-> acetal or ketal group. The repeating groups can be defined by the following general Formula to be reproduced:
R3 R 3
C — 0 — CC - 0 - C
Θ.Θ.
R/R /
Χ" -Χ "-
worin R- und R_ gleich oder verschieden sein können und Alkyl-, Alkenyl-, Aralkyl- oder Arylgruppen bedeuten und R1 und R2 auch zusammengenommen mit dem Stickstoffatom einen nichtaromatischen heterozyklischen Ring bilden können, R_, R^, R-i Rg/ R^ und Rg gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, Alkyl-, Alkenyl-, Aralkyl- oder Arylgruppen bedeuten und R^ "und R^ zusammengenommen und R_ und R_ zusammengenommen auch eine Alkylengruppe bedeuten können, Y eine Alkylen-, Arylen-, Alkenylen-, Aralky-where R- and R_ can be the same or different and denote alkyl, alkenyl, aralkyl or aryl groups and R 1 and R 2 taken together with the nitrogen atom can also form a non-aromatic heterocyclic ring, R_, R ^, Ri Rg / R ^ and Rg are identical or different and are hydrogen atoms, alkyl, alkenyl, aralkyl or aryl groups and R ^ "and R ^ taken together and R_ and R_ taken together can also mean an alkylene group, Y an alkylene, arylene, alkenylene, Aralky
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len- oder Arylendialkylengruppe oder die Gruppelen or arylenedialkylene group or the group
Ro Rc R7 R5 Ro Rc R 7 R 5
— c c — 0 C — 0 — C- c c - 0 C - 0 - C
R. R- R0 R- R/R. R- R 0 R- R /
4 6 8 6-44 6 8 6-4
bedeutet und mehr als eine Gruppe Y im gleichen Molekül vorhanden sein kann, X Chlor, Brom, Jod oder Methosulf at bedeutet und χ eine Zahl von 2 bis 1000 bedeutet.means and more than one group Y can be present in the same molecule, X means chlorine, bromine, iodine or methosulfate and χ means a number from 2 to 1000.
So können die Gruppen R1 bis Rg beispielsweise Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Octyl, Decyl, Propenyl, Butenyl, Hexenyl, Phenyl, Benzyl, Phenyläthyl oder Hydroxyäthyl sein. R1 und R_ können zusammengenommen Morpholinyl sein. R3 und Rg zusammengenommen und R- und Rg zusammengenommen können Hexylen oder Octylen sein. Y kann Butylen, Phenylen, Butenylen, Phenylen-äthylen oder XyIylen sein.For example, the groups R 1 to Rg can be methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl, decyl, propenyl, butenyl, hexenyl, phenyl, benzyl, phenylethyl or hydroxyethyl. R 1 and R_ taken together can be morpholinyl. R 3 and R g taken together and R- and Rg taken together can be hexylene or octylene. Y can be butylene, phenylene, butenylene, phenylene-ethylene or xyIylene.
Es wurde gefunden, daß, wie nachfolgend ausgeführt wird, PoIyelektrolyte mit sich wiederholenden Einheiten der obigen allgemeinen Formel nach verschiedenen Methoden hergestellt werden können, wobei man als Ausgangsmaterialien sekundäre Amine, Bishalogenalkylformale, -acetale oder-ketale und andere organische Dihalogenide verwendet, um stabile wäßrige Lösungen herzustellen, die eine relativ hohe Dichte quaternärer Ammoniumgruppen enthalten. Alle beschriebenen Herstellungsmethoden gewährleisten, daß nahezu die gesamten Stickstoffatome quaternisiert werden und eine hohe positive Ladungsdichte in dem Polykation ergeben und somit ein hochwirksames Koaguliermittel liefert. In Fällen, wo der Polyelektrolyt als ein Koaguliermittel oder Koa-It has been found that, as set out below, polyelectrolytes with repeating units of the above general formula can be prepared by various methods can, with secondary amines, bishaloalkylformals, -acetals or -ketals and other organic dihalides used to produce stable aqueous solutions, which contain a relatively high density of quaternary ammonium groups. All manufacturing methods described ensure that that almost all of the nitrogen atoms are quaternized and a high positive charge density in the polycation and thus provides a highly effective coagulant. In cases where the polyelectrolyte is used as a coagulant or coa-
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gulierhilfsmittel verwendet werden soll, kann er oftmals in der Form einer wäßrigen Lösung verwendet werden, in welcher er hergestellt wird, ohne daß das feste Polymer abgetrennt und gewonnen wird. Die meisten der Polyelektrolyten nach der Erfindung haben verminderte spezifische Viskositäten von etwa O,04 bis etwa 1,0, gemessen in 0,4 η wäßriger Kaliumbromidlösung bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ecm bei 25 C.should be used, it can often be used in the Form of an aqueous solution can be used in which it is prepared without separating and recovering the solid polymer. Most of the polyelectrolytes according to the invention have reduced specific viscosities from about 0.04 to about 1.0, measured in 0.4 η aqueous potassium bromide solution at a concentration of 0.5 g / 100 ecm at 25 C.
Wie durch die obige allgemeine Formel angegeben ist, hat das Polymergrundgerüst des vorliegenden Polyelektrolyten sich wiederholende Einheiten, die einen Dialkylformal-, -acetal- oder -ketalrest, wie einen Diäthylformalrest enthalten. Das Vorhandensein des Dialkylformalrestes verbessert die Wasserlöslichkeit des Polymers und macht die Polymerkette flexibler. Polymere, die Diäthylgruppen enthalten, haben den Vorteil, daß sie aus Bis-(chloräthyl)-formal hergestellt werden können, welches ein handelsübliches und relativ billiges Ausgangsmaterial ist.As indicated by the general formula above, the polymer backbone of the present polyelectrolyte is repeating Units that contain a dialkyl formal, acetal or ketal radical, such as a diethyl formal residue. The presence of the dialkyl formal residue improves the water solubility of the Polymers and makes the polymer chain more flexible. Polymers which contain diethyl groups have the advantage that they are made from bis (chloroethyl) formal which is a commercially available and relatively inexpensive starting material.
Obwohl, wie durch die allgemeine Formel oben angegeben ist, die Polymerkette der vorliegenden Polyelektrolyte außer dem Formal-, Acetal- oder Ketalrest noch eine große Vielzahl anderer Reste, die durch Y bezeichnet sind, enthalten können, bilden die bevorzugten Polymere eine etwas engere Gruppe mit sich wiederholenden Einheiten, die durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben werden können:Although, as indicated by the general formula above, the polymer chain of the present polyelectrolytes apart from the formal, Acetal or ketal radicals as well as a large number of other radicals which are denoted by Y, form the preferred ones Polymers are a slightly narrower group with repeating units represented by the following general formula can be:
CH,CH,
H 5H 5
CH2CH2-O-CH2-O-CH2CH2-N CH3 CH3 ^CH 2 CH 2 -O-CH 2 -O-CH 2 CH 2 -N CH 3 CH 3 ^
X 509845/0930 x X 509845/0930 x
? Z? Z
worin Z eine Alkylen- oder Alkenylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Xylylengruppe oder die Gruppe -CH2CH2-O-CH2-0-CH9-CH0-bedeutet, X Chlor, Brom oder Jod bedeutet und m eine Zahl von 2 bis 100 bedeutet.wherein Z is an alkylene or alkenylene group with 2 to 4 carbon atoms, a xylylene group or the group -CH 2 CH 2 -O-CH 2 -0-CH 9 -CH 0 - is, X is chlorine, bromine or iodine and m is a number means from 2 to 100.
Im allgemeinen sind die bei der Herstellung der vorliegenden Polymere bevorzugt verwendeten Ausgangsmaterialien sekundäre Alkylamine, Bis-(halogenalkyl)-formale, -acetale und -ketale und gegebenenfalls andere organische Dihalogenide, wie 1,4-Dichlor-2-buten oder p-Xylylendichlorid. Die Polymere können in einem einstufigen Verfahren hergestellt werden, worin das sekundäre Alkylamin mit einer im wesentlichen äquimolaren Menge eines Bis-(halogenalkyl)-formals in Gegenwart von wäßrigem Alkali, wie Natriumhydroxid, umgesetzt wird, oder sie können in einem zweistufigen Verfahren gewonnen werden, worin ein Überschuß des Amins mit dem Bis-(halogenalkyl)-formal zur Bildung eines ditertiären Amins des Formals umgesetzt wird, welches dann mit einer weiteren Menge des Bis-(halogenalkyl)-formals oder eines anderen Dihalogenids umgesetzt wird. In einigen Fällen ist es erwünscht, das Amin und Formal unter Bildung eines Vorpolymers umzusetzen, das dann mit einer weiteren Menge von organischem Dihalogenid umgesetzt wird.In general, the preferred starting materials used in preparing the present polymers are secondary Alkylamines, bis (haloalkyl) formals, acetals and ketals and optionally other organic dihalides, such as 1,4-dichloro-2-butene or p-xylylene dichloride. The polymers can be used in one one-step process, wherein the secondary alkylamine with a substantially equimolar amount of one Bis (haloalkyl) formals in the presence of aqueous alkali, such as sodium hydroxide, is reacted, or they can be in one two-step process can be obtained in which an excess of the amine with the bis (haloalkyl) formal to form a ditertiary Amine of the formal is reacted, which then with a further amount of the bis (haloalkyl) formal or another Dihalide is implemented. In some cases it is desirable to react the amine and formal to form a prepolymer, which is then reacted with a further amount of organic dihalide.
Nach einer Ausfuhrungsform des einstufigen Verfahrens werden äquimolare Mengen von Dimethylamin und Bis-(chloräthyl)-formal in einem geschlossenen System, das mit einem Rückflußkühler versehen ist, um einen Verlust des flüchtigen Amins zu verhindern, auf eine Temperatur von etwa 70 bis 80° C erhitzt werden. Wäßrige Natronlauge, die eine äquivalente Molmenge des Natriumhydroxids enthält, wird langsam zu dem Reaktionsgemisch zugesetzt,According to one embodiment of the one-step process equimolar amounts of dimethylamine and bis (chloroethyl) formal in a closed system which is provided with a reflux condenser must be heated to a temperature of about 70 to 80 ° C to prevent loss of the volatile amine. Watery Sodium hydroxide solution, which contains an equivalent molar amount of the sodium hydroxide, is slowly added to the reaction mixture,
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und das Erhitzen wird fortgesetzt, um eine wäßrige Lösung des Polymers zu produzieren.and heating is continued to produce an aqueous solution of the polymer.
Nach einer Ausführungsform des zweistufigen Verfahrens werden Dimethylamin und Bis-(chloräthyl)-formal miteinander umgesetzt, um ein Bis-(tertiäraminendgruppen)-formal, -acetal oder -ketal vorzuformen, das dann vom Reaktionsgemisch abgetrennt wird. Das ditertiäre Amin wird dann mit einer im wesentlichen äquivalenten Menge des Chloräthylformals und Wasser vermischt und auf etwa 90 bis 100° C erhitzt, um ein Polymer zu bilden. Die zweistufige Methode hat einen Vorteil gegenüber der einstufigen Methode, da sie eine wäßrige Polymerlösung liefert, die frei von Natriumchlorid ist. Nach diesem Verfahren kann man auch ein Polymer mit höherem Molekulargewicht erhalten. Wenn erwünscht, kann ein Teil des Chloräthylformals oder das gesamte Chloräthylformal durch ein anderes organisches Halogenid ersetzt werden. Auch ein Teil des ditertiären Amins kann beispielsweise durch N,N,N',N1-Tetramethyl-1,6-hexandiamin ersetzt werden.In one embodiment of the two-stage process, dimethylamine and bis (chloroethyl) formal are reacted with one another in order to preform a bis (tertiary amine end groups) formal, acetal or ketal, which is then separated off from the reaction mixture. The di-tertiary amine is then mixed with a substantially equivalent amount of the chloroethyl formal and water and heated to about 90 to 100 ° C to form a polymer. The two-step method has an advantage over the one-step method because it provides an aqueous polymer solution that is free from sodium chloride. A higher molecular weight polymer can also be obtained by this process. If desired, some or all of the chloroethyl formal can be replaced by another organic halide. Part of the ditertiary amine can also be replaced, for example, by N, N, N ', N 1 -tetramethyl-1,6-hexanediamine.
Nach einer Ausführungsform der Vorpolymermethode wird ein mäßiger Überschuß, wie 5 bis 25 Gewichts-% des Bis-(tertiäraminendgruppen) -formals, -acetals oder -ketals mit einem Bis-(halogenäthyl)-formal, -acetal oder -ketal unter Bildung eines Vorpolymers umgesetzt. Das Vorpolymer wird dann analysiert, um seinen Amingehalt zu bestimmen, und danach mit einer im wesentlichen äquivalenten Menge des Dihalogenids umgesetzt.In one embodiment of the prepolymer method, a moderate Excess, such as 5 to 25% by weight of the bis (tertiary amine end groups) formal, acetal or ketal with a bis (haloethyl) formal, acetal or ketal reacted to form a prepolymer. The prepolymer is then analyzed for its To determine amine content, and then reacted with a substantially equivalent amount of the dihalide.
Bei einer Abwandlung der Vorpolymermethode wird ein kleiner Überschuß eines sekundären Amins mit einem Bis-(halogenäthyl)-formal, -acetal oder -ketal unter Verwendung einer dem Amin äquimolaren Menge einer starken Base umgesetzt. Das resultieren-If the prepolymer method is modified, one becomes smaller Excess of a secondary amine with a bis (haloethyl) formal, -acetal or -ketal reacted using an amount of a strong base equimolar to the amine. The result-
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de Vorpolymer wird analysiert, um seinen Amingehalt zu bestimmen, und dann mit einer im wesentlichen äquivalenten Menge des Dihalogenids umgesetzt.de prepolymer is analyzed to determine its amine content, and then reacted with a substantially equivalent amount of the dihalide.
Nach noch einer anderen Ausführungsform wird ein Bis-(halogenäthy1)-formal, -acetal oder -ketal mit einem Überschuß, wie 5 bis 10 Mol Amin je Mol Formal, eines flüchtigen sekundären Amins umgesetzt, und genügend starke Base wird dann zugesetzt, um das überschüssige Amin freizusetzen, welches durch Destillation entfernt wird. Ohne weitere Reinigung wird genau das gleiche Gewicht von Bis-(halogenäthyl)-formal, -acetal oder -ketal zugesetzt, um das in der ersten Stufe gebildete tertiäre Amin vollständig zu quaternisieren. Diese Ausführungsform des Verfahrens macht es unnötig, das Bis-(tertiäraminendgruppen)-formal, -acetal oder -ketal, das in der ersten Stufe gebildet wurde, zu reinigen. Bei allen obigen Methoden kann ein Teil des Bis-(halogenalkyl)-formals, -acetals oder -ketals durch ein anderes Dihalogenid ersetzt werden, um ein Polymer mit modifiziertenAccording to yet another embodiment, a bis (halogenäthy1) -formal, acetal or ketal with an excess, such as 5 to 10 moles of amine per mole of formal, of a volatile secondary Amine reacted, and enough strong base is then added to liberate the excess amine, which by distillation Will get removed. Without further purification, exactly the same weight of bis (haloethyl) formal, acetal or ketal is obtained added in order to completely quaternize the tertiary amine formed in the first stage. This embodiment of the method makes it unnecessary to close the bis (tertiary amine end groups) formal, acetal or ketal formed in the first stage clean. In all of the above methods, part of the bis (haloalkyl) formal, -acetals or -ketals can be replaced by another dihalide to form a polymer with modified
Eigenschaftn zu bekommen.To get properties.
igig
Die oben Verfahren können unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden. Die meisten der aminhaltigen Reaktionspartner sind ziemlich wasserlöslich, doch die halogenhaltigen Reaktionspartner sind gewöhnlich viel weniger wasserlöslich. Homogene Reaktionsmedium kann man in alkoholischen Lösungen, wie in Methanol oder Isopropanol, und in Ν,Ν-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran und anderen mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln mit oder ohne Wasser erhalten. Homogenität ist jedoch keine zwingende Bedingung. Ein gut gerührtes heterogenes System ist auch genügend. Tatsächlich kann es vorteilhaft sein, etwasThe above procedures can be carried out under various conditions will. Most of the amine-containing reactants are fairly water soluble, but the halogen-containing reactants are usually much less water soluble. Homogeneous The reaction medium can be in alcoholic solutions, such as in methanol or isopropanol, and in Ν, Ν-dimethylformamide, tetrahydrofuran and other water-miscible organic solvents with or without water. However, homogeneity is not a mandatory condition. A well-stirred heterogeneous system is also sufficient. Indeed, it can be something beneficial
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mit Wasser unmischbares Lösungsmittel (wie Benzol oder Toluol) einzuführen, um Grenzfläehenreaktionsbedingungen zu bekommen. Da Dimethylamin, ein bevorzugtes sekundäres Amin in der einstufigen Methode, äußerst flüchtig ist, kann es erforderlich sein, mäßigen Druck oder einen kalten Kondensor zu verwenden, um es in dem Reaktionssystem zu halten. Ein solcher Druck stört nicht die Gesamtreaktion. Die Temperatur hat die übliche Wirkung auf die Geschwindigkeit der Reaktion, doch verläuft eine merkliche Quäternisierung bereits bei Raumtemperatur. Es scheint auch jede höhere Temperatur bis zum Siedepunkt zufriedenstellend zu sein.introduce water-immiscible solvent (such as benzene or toluene) to achieve interfacial reaction conditions. Because dimethylamine, a preferred secondary amine in the one-step Method, which is extremely volatile, it may be necessary to use moderate pressure or a cold condenser to get it to keep in the reaction system. Such a pressure does not disturb the overall reaction. The temperature has the usual effect on the rate of the reaction, but a noticeable quaternization already takes place at room temperature. It also seems every higher temperature up to the boiling point to be satisfactory.
Wie oben ausgeführt, können die kationisch aktiven Polymere nach der vorliegenden Erfindung für die Koagulierung und Ausflockung kolloidaler wäßriger Dispersionen verwendet werden. Im allgemeinen können sie in gleicher Weise wie die bekannten quaternären Ammoniumkoaguliermittel verwendet werden, d.h., wie in der US-PS 3 349 032 und in Rembaum, J. Polymer Sei., Teil B, Band 8, Seite 773 (1970) beschrieben ist.As stated above, the cationically active polymers of the present invention can be used for coagulation and flocculation colloidal aqueous dispersions can be used. In general, they can be used in the same way as the known quaternary Ammonium coagulants can be used, i.e., as in U.S. Patent 3,349,032 and in Rembaum, J. Polymer Sci., Part B, Volume 8, page 773 (1970).
Um die Erfindung weiter zu erläutern, ist nun eine Reihe spezieller Beispiele typischer Methoden zur Herstellung der vorliegenden Polymere aufgeführt. Die Beispiele A, B und C erläutern die Herstellung von Aminen I, II und III, die als Ausgangsmaterialien in der Herstellung der Polymere der Beispiele 1 bis 7 und 9 verwendet werden. Die Eigenschaften der Polymere sind in der Tabelle am Ende der Beispiele aufgeführt.To further illustrate the invention, a number are more specific Examples of typical methods for making the present polymers are listed. Examples A, B and C illustrate the Preparation of amines I, II and III, which are used as starting materials in the preparation of the polymers of Examples 1 to 7 and 9 can be used. The properties of the polymers are listed in the table at the end of the examples.
In bestimmten Fällen der Beispiele 1 bis 11 wurde Bis-(2-chloräthyl) -'formal (BCEF) und/oder Amin I von technischer Reinheit verwendet. In diesen Fällen wurde die Zahl der verwendeten MoleIn certain cases of Examples 1 to 11 bis (2-chloroethyl) -'formal (BCEF) and / or amine I of technical purity used. In these cases the number of moles used was
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oder Äquivalente auf den Chlorgehalt des BCEF bzw. den Amingehalt des Amins I bezogen.or equivalents to the chlorine content of the BCEF or the amine content of the amine I.
Herstellung von Bis-(2-dimethylaminoäthyl)-formal (Amin I) Ein Gemisch von 695 g (4,02 Mol) Bis-(2-chloräthyl)-formal und 2000 g (17,7 Mol) einer 40 %-igen Lösung von Dimethylamin in Wasser wurde 2 Stunden auf 120 C in einem gerührten rostfreien 3,8-1-Stahlautoklaven erhitzt. Nachdem dessen Inhalt auf etwa 30° C abgekühlt worden war, wurde der Autoklav belüftet und sein Inhalt in einen großen Glasbecher überführt. Natriumhydroxid (560 g, 14 Mol) wurde unter Rühren zugesetzt, das Gemisch wurde filtriert und das Filtrat mit 4 Anteilen von je 600 ml Toluol extrahiert. Der vereinigte Extrakt wurde von Wasser und Dimethylamin durch aceotrope Destillation bis zu einer Endtopftemperatur von 115° C befreit. Die Toluollösung wurde fraktioniert destilliert und ergab 450,5 g (59 %) Amin I, Kp. = 61° C, Preparation of bis (2-dimethylaminoethyl) formal (amine I) A mixture of 695 g (4.02 mol) of bis (2-chloroethyl) formal and 2000 g (17.7 mol) of a 40% solution of dimethylamine in water was heated to 120 ° C. for 2 hours in a stirred 3.8 l stainless steel autoclave. After its contents had been cooled to about 30 ° C., the autoclave was vented and its contents transferred into a large glass beaker. Sodium hydroxide (560 g, 14 mol) was added with stirring, the mixture was filtered and the filtrate was extracted with 4 600 ml portions of toluene. The combined extract was freed from water and dimethylamine by aceotropic distillation up to a final pot temperature of 115.degree. The toluene solution was fractionally distilled and gave 450.5 g (59%) of amine I, b.p. = 61 ° C,
υ / y χπΐπυ / y χπΐπ
Kp'0,5 mm = 59° C' nD6 = 1'4305 bis 1/4308. Beispiel B Kp '0.5 mm = 59 ° C ' n D 6 = 1 ' 4305 to 1/4308. Example B.
Herstellung von Bis-(2-N—morpholinöäthyl)-formal (Amin II) Ein Gemisch von 349 g (4,01 Mol) Morpholin, 173,0 g (1,00 Mol) Bis-(2-chloräthyl)-formal und 420 ml entionisiertem Wasser wurde auf Rückflußtemperatur (etwa 106° C) während 8 Stunden erhitzt und über Nacht abgekühlt. Nachdem die Lösung durch Zugabe einer Lösung von 80 g (2,0 Mol) NaOH in 80 ml Wasser neutralisiert worden war, wurden das meiste Wasser und das überschüssige Morpholin durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde filtriert, um NaCl zu entfernen, der Salzku- Preparation of bis (2-N-morpholinöäthyl) formal (amine II) A mixture of 349 g (4.01 mol) of morpholine, 173.0 g (1.00 mol) of bis (2-chloroethyl) formal and 420 ml of deionized water was heated to reflux temperature (about 106 ° C.) for 8 hours and cooled overnight. After the solution was neutralized by adding a solution of 80 g (2.0 mol) of NaOH in 80 ml of water, most of the water and excess morpholine were removed by distillation under reduced pressure. The residue was filtered to remove NaCl, the salt cake
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chen wurde mit Isopropanol gewaschen,und die mit dem Filtrat vereinigten Waschlösungen wurden durch Destillation unter vermindertem Druck von Isopropanol befreit. Der Rückstand wurdeChen was washed with isopropanol, and that with the filtrate The combined washing solutions were freed from isopropanol by distillation under reduced pressure. The residue was
dann zweimal destilliert und ergab Amin II, Kp. 155 bis 157° C, n^5 = 1,4795, Ausbeute 90 %.then distilled twice and gave amine II, b.p. 155 to 157 ° C, n ^ 5 = 1.4795, yield 90%.
Herstellung von Bis-(diäthanolaminoäthyl)-formal (Amin III) Ein Gemisch von 210,5 g (2,00 Mol) Diäthanoiamin, 173,0 g (1,00 Mol) Bis-(2-chloräthyl)-formal und 310 ml entionisiertem Wasser wurde 1 Stunde auf die Rückflußtemperatur (104° C) erhitzt. Zu diesem Gemisch wurde während 2 Stunden eine Lösung von 80,0 g (2,00 Mol) NaOH in 110 ml Wasser zugesetzt. Erhitzen auf die Rückflußtemperatur wurde weitere 16 Stunden fortgesetzt. Das Produkt wurde durch Ausstreifen zur Entfernung von Wasser, Filtration zur Entfernung von NaCl, Waschen des Filterkuchens mit Isopropanol und schließlich Ausstreifen bei einer Topftemperatur von 100° C unter einem Druck von 0,5 mm gewonnen. Die Ausbeute des Amins III, welches als Bodenprodukt erhalten wurde, lag bei 315,7 g (quantitativ). Preparation of bis (diethanolaminoethyl) formal (amine III) A mixture of 210.5 g (2.00 mol) of diethanoiamine, 173.0 g (1.00 mol) of bis (2-chloroethyl) formal and 310 ml Deionized water was heated to reflux temperature (104 ° C) for 1 hour. A solution of 80.0 g (2.00 mol) of NaOH in 110 ml of water was added to this mixture over a period of 2 hours. Heating to the reflux temperature was continued for an additional 16 hours. The product was obtained by stripping to remove water, filtration to remove NaCl, washing the filter cake with isopropanol and finally stripping at a pot temperature of 100 ° C. under a pressure of 0.5 mm. The yield of the amine III, which was obtained as the bottom product, was 315.7 g (quantitative).
Ein Gemisch von 179,2 g (1,00 Mol) technischem BCEF, 203,9 g (1,00 Mol) technischem Amin I und 200 ml entionisiertem Wasser wurde unter Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre 9 Stunden auf 92 bis 97° C erhitzt. Das feste Polymer wurde aus der hochviskosen Lösung nicht isoliert. A mixture of 179.2 g (1.00 mol) of technical BCEF, 203.9 g (1.00 mol) of technical amine I and 200 ml of deionized water was stirred under a nitrogen atmosphere for 9 hours heated to 92 to 97 ° C. The solid polymer was not isolated from the highly viscous solution.
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In einen 500 ml-Dreihalskolben, der mit einem mechanischen Rührer, einem Einlaßrohr für Stickstoffgas, einem Thermometer und einem Rückflußkühler mit einer Soda-Kalkröhre ausgestattet war, wurden 33,55 g (0,176 Mol) reines Amin I und 120 ml entionisiertes Wasser gegeben. Eine Lösung von 22,04 g (0,176 Mol) 1,4-Dichlor-2-buten in 120 ml Benzol wurde zugegeben, und das Gemisch wurde 15 Tage bei Raumtemperatur gerührt, worauf man es noch 13 Tage stehen ließ. Lösungsmittel wurden durch Ausstreifen in einem Bad bei 85° C und 1,5 mm Druck entfernt, und der Rückstand wurde über Nacht in einem Vakuumofen bei 80 C getrocknet. Das feste Polymer wog 55,8 g.In a 500 ml three-necked flask fitted with a mechanical stirrer, an inlet pipe for nitrogen gas, a thermometer and If a reflux condenser was fitted with a soda-lime tube, 33.55 g (0.176 moles) of pure amine I and 120 ml of deionized were added Given water. A solution of 22.04 g (0.176 moles) 1,4-dichloro-2-butene in 120 ml of benzene was added and the mixture was stirred for 15 days at room temperature, after which it was left to stand for another 13 days. Solvents were removed by stripping in a bath at 85 ° C and 1.5 mm pressure, and the residue was dried in a vacuum oven at 80 ° C. overnight. The solid polymer weighed 55.8 g.
Ein Gemisch von 34,2 g (0,180 Mol) reinem Amin I, 31,5 g (0,180 Mol) p-Xylylendichlorid und 120 ml Methanol wurde unter einer Stickstoffatmosphäre gerührt. Nachdem die anfängliche exotherme Reaktion aufgehört hatte, wurde die Lösung noch 5 Tage bei Umgebungstemperatur gerührt und dann 17,5 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Die Lösung wurde bei 25 mm Druck in einem Bad von 100° C ausgestreift, und der Rückstand wurde in einem Vakuumofen bei 60° C getrocknet. Die Ausbeute an festem Polymer lag bei 70,9 g.A mixture of 34.2 g (0.180 mol) of pure amine I, 31.5 g (0.180 mol) of p-xylylene dichloride and 120 ml of methanol was under stirred under a nitrogen atmosphere. After the initial exothermic reaction had ceased, the solution was still 5 days stirred at ambient temperature and then at reflux temperature for 17.5 hours heated. The solution was stripped in a 100 ° C bath at 25 mm pressure and the residue was in dried in a vacuum oven at 60 ° C. The solid polymer yield was 70.9 g.
Ein Gemisch von 34,2 g (0,180 Mol) reinem Amin I, 41,3 g (0,180 Mol) 1,5-Dibrompentan und 120 ml Methanol wurde bei Umgebungstemperatur 173 Stunden gerührt. Eine Aufarbeitung wie im Beispiel 3 ergab 73,1 g festes Polymer.A mixture of 34.2 g (0.180 moles) of pure amine I, 41.3 g (0.180 Moles) 1,5-dibromopentane and 120 ml of methanol were added at ambient temperature Stirred for 173 hours. Working up as in Example 3 gave 73.1 g of solid polymer.
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Eine Lösung mit einem Gehalt von 22,5 g (0,180 Mol) 1,4-Dichlor-2-buten, 34,2 g (0,180 Mol) reinem Amin I und 100 ml Methanol wurde 160 Stunden bei Umgebungstemperatur gerührt. Das wie in Beispiel 3 isolierte Polymer wog 5 3,5 g.A solution containing 22.5 g (0.180 mol) of 1,4-dichloro-2-butene, 34.2 g (0.180 mol) of pure amine I and 100 ml of methanol were stirred for 160 hours at ambient temperature. That like in Example 3 isolated polymer weighed 5 3.5 g.
Umsetzung von 49,5 g (0,180 Mol) Amin II mit 22,5 g (0,180 MOl) 1,4-Dichlor-2-buten in 120 ml Methanol während 122 Stunden bei Umgebungstemperatur und 17,5 Stunden bei Rückflußtemperatur und anschließende Aufarbeitung wie in Beispiel 3 ergab 70,0 g Polymer .Reaction of 49.5 g (0.180 mol) of amine II with 22.5 g (0.180 mol) of 1,4-dichloro-2-butene in 120 ml of methanol for 122 hours Ambient temperature and 17.5 hours at reflux temperature and subsequent work-up as in Example 3 gave 70.0 g of polymer.
Eine Lösung, die 22,5 g (0,180 Mol) 1,4-Dichlor-2-buten, 55,9 g (0,180 Mol) Amin III und 120 ml Methanol enthielt, wurde unter einer Stickstoffatmosphäre 73 Stunden beim Raumtemperatur gerührt und dann unter Rückfluß weitere 18 Stunden erhitzt. Das Methanol wurde durch Erhitzen in einem Wasserbad bei 100° C unter vermindertem Druck (am Ende 0,8 mm) entfernt, und der Rückstand wurde über Nacht in einem Vakuumofen bei 100° C getrocknet. Die Polymerausbeute betrug 77,8 g.A solution containing 22.5 g (0.180 moles) of 1,4-dichloro-2-butene, 55.9 g (0.180 mol) amine III and 120 ml of methanol, was under stirred in a nitrogen atmosphere for 73 hours at room temperature and then heated under reflux for a further 18 hours. That Methanol was removed by heating in a water bath at 100 ° C under reduced pressure (0.8 mm at the end), and the The residue was dried in a vacuum oven at 100 ° C. overnight. The polymer yield was 77.8 g.
In einen Reaktor, der mit einem Einlaß für Stickstoffgas, einem Tropftrichter, einem mechanischen Rührer und einem wassergekühlten Rückflußkühler mit einem ein Gemisch von Trockeneis und Isopropanol enthaltenden Kondensor darauf ausgestattet war, wurden 25 8,0 g (1,440 Mol) technisches BCEF, 217,7 g (1,478 Mol) einerIn a reactor with an inlet for nitrogen gas, a Dropping funnel, a mechanical stirrer and a water-cooled one Reflux condenser with a mixture of dry ice and isopropanol containing condenser was fitted thereon, 8.0 g (1.440 moles) of technical grade BCEF, 217.7 g (1.478 moles) of a
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von wäßrigen Lösung (6,79 Milliäquivalente je Gramm)/Dimethylamin und 75 ml entionisiertes Wasser gegeben. Das Gemisch wurde 41 Minuten auf 68° C erhitzt. Eine Lösung von 57,7 g (1,44 Mol) Natriumhydroxid in 65 ml entionisiertem Wasser wurde während 1,5 Stunden bei 68 bis 75° C zugesetzt. Nachdem der Trichter mit 30 ml Wasser ausgespült worden war, wurde das Gemisch 20,3 Stunden auf 75° C und schließlich 3 Stunden auf 95° C erhitzt. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt und mit etwa 50 ml Wasser verdünnt.of aqueous solution (6.79 milliequivalents per gram) / dimethylamine and added 75 ml of deionized water. The mixture was heated to 68 ° C for 41 minutes. A solution of 57.7 g (1.44 moles) Sodium hydroxide in 65 ml of deionized water was added over 1.5 hours at 68-75 ° C. After the funnel with 30 ml of water had been rinsed out, the mixture was heated to 75 ° C for 20.3 hours and finally to 95 ° C for 3 hours. the Solution was cooled to room temperature and diluted with about 50 ml of water.
In der ersten Stufe wurden 69,2 g (0,400 Mol) gereinigtes BCEF, 95,1 g (0,500 Mol) Amin I und 330 ml Wasser unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre auf 73 bis 74° C erhitzt. Nach 26 Stunden war das Gemisch homogen, und eine große Probe (Nr. 1) wurde entfernt. Der Rest des Produktes (Probe Nr. 2) wurde nach Erhitzen während insgesamt 47 Stunden erhalten. Die Produkte ergaben zufriedenstellende Analysen entsprechend quaternären Ammoniumvorpolymeren mit Aminendgruppen. In the first stage, 69.2 g (0.400 mol) of purified BCEF, 95.1 g (0.500 mol) of amine I and 330 ml of water are heated to 73 to 74 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere. After 26 hours the mixture was homogeneous and a large sample (# 1) was removed. The remainder of the product (sample # 2) was after heating received for a total of 47 hours. The products gave satisfactory analyzes corresponding to amine-terminated quaternary ammonium prepolymers.
Feststoffe, % Amingehalt, mÄqu./g berechnet gefunden berechnet gefundenSolids,% Amine, meq / g calculated found calculated found
Probe 1 33,2 33,4 0,40 0,42 Probe 2 33,2 33,3 0,40 0,42Sample 1 33.2 33.4 0.40 0.42 Sample 2 33.2 33.3 0.40 0.42
Das Vorpolymer Nr. 1 (100,0 g, 42 Milliäquivalente) wurde mit einer Lösung von 1,4-Dichlor-2-buten (2,625 g, 42 Milliäquivalente) in 100 ml Toluol 69 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Aufarbeiten wie in Beispiel 7 ergab 35,25 g festes Polymer.Prepolymer # 1 (100.0 grams, 42 milliequivalents) was added with a solution of 1,4-dichloro-2-butene (2.625 g, 42 milliequivalents) stirred in 100 ml of toluene for 69 hours at room temperature. Working up as in Example 7 gave 35.25 g of solid polymer.
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Ähnliche Behandlung von iOOfO g Vorpolymerlösung 2 ergab 35,7 g festes Polymer.Similar treatment of iOO f O g prepolymer 2 gave 35.7 g of solid polymer.
In eine Apparatur ähnlich der, die in Beispiel 8 verwendet wurde, wurden 1032,1 g (5,76OMoI) technisches BCEF, 1951,5 g (6,401In an apparatus similar to that used in Example 8, 1032.1 g (5.76 OMoI) of technical BCEF, 1951.5 g (6.401
von Mol) einer wäßrigen Lösung (3,28 Milliäuqivalente je Gramm)/Dimethylamin und 100 ml entionisiertes Wasser gegeben. Das Gemisch wurde 1 Stunde auf 74° c erhitzt, und eine Lösung von 256 g (6,40 Mol) Natriumhydroxid in 26O ml Wasser wurde während 32 Minuten auf 74 bis 77° C erhitzt. Nachdem der Trichter mit 100 ml entionisiertem Wasser gespült worden war, wurde etwa 1 Stunde auf 74 bis 79° C und dann 19,5 Stunden auf 72 bis 74° C erhitzt. Die Lösung wurde etwas gekühlt, und etwa 301 g Wasser wurden durch Vakuumdestillation (bis zu einer Topftemperatur von 63 C bei 125 mm) entfernt. Die resultierende Vorpolymerlösung enthielt 43,1 % Gesamtfeststoffe und 0,388 Milliäquivalente je Gramm Gesamtamin.of moles) of an aqueous solution (3.28 milliequivalents per gram) / dimethylamine and added 100 ml of deionized water. The mixture was heated to 74 ° C for 1 hour and a solution of 256 g (6.40 moles) sodium hydroxide in 260 ml of water was added over 32 minutes heated to 74 to 77 ° C. After the funnel was rinsed with 100 ml of deionized water, it was about 1 hour heated to 74 to 79 ° C and then to 72 to 74 ° C for 19.5 hours. The solution was cooled somewhat and about 301 g of water was added removed by vacuum distillation (up to a pot temperature of 63 C at 125 mm). The resulting prepolymer solution contained 43.1% total solids and 0.388 milliequivalents per gram of total amine.
Die Vorpolymerlösung (1151,8 g, 446 Milliäquivalente Amin) wurde dann 70 Stunden mit einer Lösung von 27,89 3 g (446 Milliäquivalente) 1,4-Dichlor-2-buten in 250 ml Toluol gerührt. Das resultierende zweiphasige System wurde destilliert, und zwar zunächst bei Atmosphärendruck und dann unter vermindertem Druck, um das Toluol und etwas Wasser zu entfernen. Es enthielt 45,7 % Feststoffe insgesamt (einschließlich Polymer und Nebenprodukt NaCl) und wurde schließlich durch Filtration mit zugesetztem Celite-Filterhilfsmittel geklärt. Eine Probe wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 7 für eine Viskositätsmessung isoliert.The prepolymer solution (1151.8 grams, 446 milliequivalents of amine) was then stirred for 70 hours with a solution of 27.89 3 g (446 milliequivalents) of 1,4-dichloro-2-butene in 250 ml of toluene. The resulting two-phase system was distilled, first at atmospheric pressure and then under reduced pressure, to the Remove toluene and some water. It contained 45.7% total solids (including polymer and by-product NaCl) and was finally made by filtration with added Celite filter aid clarified. A sample was isolated in a manner similar to Example 7 for viscosity measurement.
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Das so hergestellte Polymer wurde als Ausflockungsmittel für Wasser aus dem unteren Bereich des Natchez Valley River getestet, wobei die nachfolgend angegebenen Dosierungen verwendet wurden. Nachdem die Ausflockung abgesessen war, wurde die Trübheit der oben schwimmenden Flüssigkeit gemessen und in Jackson-Trübheitseinheiten in den folgenden Ergebnissen ausgedrückt:The polymer thus produced was used as a flocculant for Water from the lower area of the Natchez Valley River was tested using the dosages given below became. After the flocculation had subsided, the turbidity of the liquid above was measured and measured in Jackson turbidity units expressed in the following results:
Dosierung Resttrübe Keine 38 Dosing residual turbidity None 38
8 ppm 128 ppm 12
10 ppm 1310 ppm 13
12 ppm 1112 ppm 11
In eine Apparatur ähnlich der, wie sie in Beispiel 8 verwendet wurde, wurden 215,0 g (1,200 Mol) technisches BCEF und 541 g (7,20 Mol) einer 60 %-igen wäßrigen Dimethylaminlösung gegeben. Dieses Gemisch wurde etwa 10 Stunden auf Rückflußtemperatur (43 bis 55° C) erhitzt, dann ließ man es unter Rühren abkühlen. Der Trockeneiskondensor wurde entfernt, das Gemisch wurde durch Zugabe einer Lösung von 9 7,7 g (2,40 Mol) NaOH (98,3 %-ig) in 120 ml Wasser neutralisiert, und die Lösung wurde unter Rückfluß mit dem wassergekühlten Kondensor zur Entfernung des meisten überschüssigen Dimethylamins auf 9 8° C erhitzt. Das Gemisch wurde etwas gekühlt und weiter durch eine Kolonne (bis zu einer Topftemperatur von 61,5° C bei einem Druck von 110 mm) destilliert, um irgendwelches restliches Me„NH und etwa 100 ml Wasser zu entfernen. Nachdem der Rückstand auf etwa 25° C abgekühlt war, wurden 215,0 g (1,200 Mol) des technischen BCEF und 250 ml entio-In an apparatus similar to that used in Example 8, 215.0 g (1,200 moles) of technical grade BCEF and 541 g (7.20 mol) of a 60% strength aqueous dimethylamine solution. This mixture was refluxed for about 10 hours (43 to 55 ° C) then allowed to cool with stirring. The dry ice condenser was removed, the mixture was passed through Addition of a solution of 9 7.7 g (2.40 mol) of NaOH (98.3% strength) in 120 ml of water was neutralized, and the solution was refluxed heated to 9 8 ° C with the water-cooled condenser to remove most of the excess dimethylamine. The mixture was slightly cooled and further distilled through a column (up to a pot temperature of 61.5 ° C at a pressure of 110 mm), to remove any residual MeNNH and about 100 ml of water. After the residue had cooled to about 25 ° C, 215.0 g (1.200 mol) of the technical BCEF and 250 ml entio-
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nisiertes Wasser zugesetzt. Das Gemisch wurde 17,5 Stunden auf 75 bis 76° C und 3 Stunden auf 94 bis 95° C erhitzt. Schließlich wurden 120 ml entionisiertes Wasser zugesetzt, und der Rest (1220,5 g, Feststoffgehalt 48,3 %) wurde filtriert, um eine kleine Menge einer wasserunlöslichen Verunreinigung zu entfernen .nized water added. The mixture was heated to 75 to 76 ° C for 17.5 hours and 94 to 95 ° C for 3 hours. In the end 120 ml of deionized water were added and the residue (1220.5 g, solids content 48.3%) was filtered to remove remove a small amount of a water-insoluble contaminant .
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Bei- Festes Polymer spiel isoliert For example, solid polymer game isolated
1 nein1 no
2 ja2 yes
3 ja3 yes
4 ja4 yes
5 ja5 yes
6 ja6 yes
7 ja7 yes
8 nein8 no
9 ja9 yes
10 ja10 yes
11 nein11 no
Ausbeute, %Yield,%
103,2103.2
100,4100.4
107,9107.9
96,896.8
94,494.4
97,297.2
99,299.2
99,199.1
98,698.6
99,799.7
Reduzierte Viskosität*1 KBr KClReduced viscosity * 1 KBr KCl
0,30 0,190.30 0.19
0,150.15
0,11 0,14 0,09 0,0950.11 0.14 0.09 0.095
0,200.20
0,23 0,07 0,0450.23 0.07 0.045
Eigenschaften der Polymerlösung
Festoffgehalt, % Viskosität, ep Properties of the polymer solution
Solids content,% viscosity , ep
(25° C)(25 ° C)
68,568.5
10.40010,400
46,7
48,346.7
48.3
6565
8181
1. Ausbeuten größer als 100 % bedeuten wahrscheinlich eine unvollständige Lösungsmittelentfernung während der Isolierung. Wo die Feststoffe nicht isoliert wurden, bezogen sich die Ausbeuten auf den Prozentgehalt an Feststoffen in dem Produkt.1. Yields greater than 100% likely indicate incomplete solvent removal during isolation. Where the solids were not isolated, the yields were based on the percentage of solids in the product.
2. Die reduzierten Viskositäten wurden bei 25° C mit Lösungen gemessen, die 0,5 g Feststoffe je 100 ml einer 0,4 η wäßrigen KBr- bzw. KCl-Lösung enthielten. Drei der Polymere (d.h. 8, 10 und 11) enthielten NaCl, doch wurde bezüglich dieser Verunreingung keine Korrektur vorgenommen.2. The reduced viscosities were measured at 25 ° C with solutions containing 0.5 g of solids each contained 100 ml of a 0.4 η aqueous KBr or KCl solution. Three of the polymers (i.e. 8, 10 and 11) contained NaCl, but no correction was made for this impurity performed.
cncn
OOOO
cn go cn go
Claims (18)
α 2 2 2 2 jCH CH 0 -O-CH 0 -O-CH. CH -N
α 2 2 2 2 j
Applications Claiming Priority (1)
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US46689874A | 1974-05-03 | 1974-05-03 |
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