DE3943109A1 - Verfahren zur herstellung neuer carboxylgruppenhaltiger polymerer - Google Patents
Verfahren zur herstellung neuer carboxylgruppenhaltiger polymererInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Poly-N-
acylalkyleniminen, die in den N-Acylgruppen Carboxylgruppen auf
weisen, die auf diese Weise erhältlichen neuen Poly-N-acylalky
lenimine und deren Verwendung.
Unter Poly-N-acylalkyleniminen versteht man Polymere der allge
meinen Formel A
die sich prinzipiell durch Acylierung von Polyalkyleniminen mit
Carbonsäuren oder Carbonsäurederivaten darstellen lassen (y=
ganze Zahl). Üblicher ist jedoch die Herstellung durch kationi
sche Polymerisation von cyclischen Iminoethern der Formel B
wobei die Alkylengruppe im allgemeinen eine gegebenenfalls sub
stituierte Kette von 2 oder 3 C-Atomen darstellt. Diese cycli
schen Iminoether werden auch als δ-2-Oxazoline bzw. 5,6-Di
hydro-4H-Oxazine bezeichnet, und demzufolge ist für die Polymeren
auch die Bezeichnung Polyiminoether (Polyoxazoline bzw. Polyoxa
zine) eingeführt.
Poly-N-acylalkylenimine der Formel A, die in den Acylgruppen
freie Carboxylgruppen aufwiesen, waren bisher nur schwer zugäng
lich. Von cyclischen Iminoethern ist bekannt, daß sie in Gegen
wart von Carbonsäuren nicht kationisch in der üblichen Weise
polymerisiert werden können, sondern unter Ringöffnung mit den
Carbonsäuren reagieren (A. Levy, M. Litt, J. polym. Sci. A-1, 6,
63-72 (1968). Aus cyclischen Iminoethern, die eine freie Carb
oxylgruppe im Molekül enthalten, entstehen bei höherer Temperatur
unter Reaktion der Carboxylgruppe Produkte mit Polyesterstruktur
(P. A. Gunatilake u. a., Macromolecules 21, 1556 (1988)) oder
vernetzte unlösliche Produkte (US 47 54 010). Poly-N-acylalkylen
imine mit freien Carboxylgruppen wurden deshalb bisher stets in
mehrstufigen Synthesen gewonnen, indem man beispielsweise zu
nächst 2-Alkoxycarbonylalkyl-oxazoline herstellte, diese poly
merisierte und anschließend durch Hydrolyse die Carboxylgruppen
wieder freisetzte (A. Levy, M. Litt, J. polym. Sci. A1, 6, 1883 -
1894 (1968) sowie US 34 64 933). Es bestand daher Bedarf nach
einem einfacheren Verfahren zur Herstellung derartiger Sub
stanzen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein solches verbessertes Ver
fahren zur Herstellung von carboxylgruppenhaltigen Poly-N-acyl
alkyleniminen. Es besteht darin, Poly-N-acylalkylenimine, die in
den Acylgruppen Hydroxylgruppen aufweisen, mit cyclischen Anhy
driden von Polycarbonsäuren umzusetzen. Bei diesem Verfahren bil
den sich Partialester der mehrwertigen Carbonsäuren mit den Hy
droxylgruppen der eingesetzten Polymeren, wobei, je nach einge
setzter Menge an Anhydrid, freie Hydroxylgruppen in den Polymeren
erhalten bleiben können. Die neuen Poly-N-acylalkylenimine stel
len wertvolle Rohstoffe dar und lassen sich auf Grund ihres po
laren Charakters sehr vielseitig verwenden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden lösliche Poly-N-acyl
alkylenimine der Formel A eingesetzt, die im Rest R′ oder in einigen
dieser Reste Hydroxylgruppen tragen. Sie können beispiels
weise durch Verseifung von Poly-N-acylalkyleniminen gewonnen wer
den, die im Acylrest Acetoxygruppen als Substituenten enthalten
(A. Levy und M. Litt, J. polym. Sci. A1, 6, 1883 - 1894 (1968)
sowie US 34 83 145). Die Kennzeichnung dieser Polymeren als lös
lich ist dabei qualitativ zu verstehen und nicht auf ein be
stimmtes Lösungsmittel beschränkt. Sie soll lediglich dazu die
nen, diese Polymeren von vernetzten Polymeren zu unterscheiden,
die generell in Lösungsmitteln nicht löslich sind, sondern allen
falls quellen können. Vorzugsweise werden lösliche Poly-N-acyl
alkylenimine verwendet, die durch Copolymerisation von 1 bis 100
Mol-% wenigstens eines cyclischen Iminoethers der Formel I mit 99
bis 0 Mol-% wenigstens eines cyclischen Iminoethers der Formel II
herstellbar sind, wobei die Formeln I und II folgendes Aussehen
haben:
Formel I:
Formel I:
mit folgender Bedeutung der Abkürzungen:
R = Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 C-Atomen, oder Aryl;
M = direkte Bindung oder zweibindige Grupe mit 1 bis 12 C-Atomen, ausgewählt aus Alkylen-, Alkenylen-, Ary len- und Alkarylen-Gruppen, die gegebenenfalls Ethersauerstoffe in ihrer Kette enthalten können, wobei R und M durch weitere Hydroxylgruppen und/oder durch Alkoxygruppen mit 1 bis 3 C-Atomen substitu iert sein können;
Z = direkte Bindung oder die Gruppe CR⁵R⁶;
R¹ bis R⁶ = jeweils unabhängig voneinander H, Alkyl- oder Aryl mit 1 bis 8 C-Atomen;
Formel II:
M = direkte Bindung oder zweibindige Grupe mit 1 bis 12 C-Atomen, ausgewählt aus Alkylen-, Alkenylen-, Ary len- und Alkarylen-Gruppen, die gegebenenfalls Ethersauerstoffe in ihrer Kette enthalten können, wobei R und M durch weitere Hydroxylgruppen und/oder durch Alkoxygruppen mit 1 bis 3 C-Atomen substitu iert sein können;
Z = direkte Bindung oder die Gruppe CR⁵R⁶;
R¹ bis R⁶ = jeweils unabhängig voneinander H, Alkyl- oder Aryl mit 1 bis 8 C-Atomen;
Formel II:
mit folgender Bedeutung der Abkürzungen:
R⁷ = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkaryl mit 1 bis 21 C-Atomen
oder die Gruppe R⁸-O-(CH₂CH₂O-)xR⁹- mit x=0 bis 2,
R⁸ = C₁-C₃-Alkyl, R⁹=C₁-C₃-Alkylen;
Z, R¹-R⁶ = Bedeutung wie in Formel I, aber unabhängig von dieser.
R⁸ = C₁-C₃-Alkyl, R⁹=C₁-C₃-Alkylen;
Z, R¹-R⁶ = Bedeutung wie in Formel I, aber unabhängig von dieser.
Besonders bevorzugt werden hydroxylgruppenhaltige Poly-N-acylal
kylenimine verwendet, die durch Copolymerisation von 15,1 bis 100
Mol-%, insbesondere 20 bis 98 Mol-% wenigstens eines cyclischen
Iminoethers der Formel I mit 84,9 bis 0 Mol-%, insbesondere 80
bis 2 Mol-% wenigstens eines cyclischen Iminoethers der Formel II
herstellbar sind.
Die Herstellung der hydroxylgruppenhaltigen Poly-N-acylalkylenimine
ist im übrigen ausführlich in der deutschen Patentanmeldung
(Aktenzeichen des Anmelders D 8855) beschrieben, auf die hiermit
ausdrücklich in dieser Hinsicht Bezug genommen wird.
Die cyclischen Iminoether, die als Ausgangsmaterialien für die
hydroxylgruppenhaltigen Poly-N-acylalkylenimine dienen, sind in
der überwiegenden Mehrzahl bekannt und sämtliche nach bekannten
Methoden, beispielsweise gemäß DE 16 70 012, DE 14 45 642 oder
gemäß den älteren Anmeldungen DE-P 39 14 155, P 39 14 133 und EP
88 118 090.5 herstellbar. Beispiele für cyclische Iminoether der
Formel I sind:
2-(2-Hydroxypropoxyphenyl)-oxazolin
2-(1-Hydroxyethyl)-oxazolin
2-(2-Hydroxypropyl)-dihydrooxazin
2-(1-Hydroxybutyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxybutyl)-dihydrooxazin
2-(1-Hydroxypentyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxypentyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxyheptyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxynonyl)-oxazolin
2-(α-Hydroxybenzyl)-oxazolin
2-(4-Hydroxyundecyl)-dihydrooxazin
2-(1-Hydroxy-3-methylbutyl)-oxazolin
2-(11-Hydroxyheptadecyl)-oxazolin
2-(11-Hydroxy-9-heptadecenyl)-oxazolin
2-(9-Hydroxy-10-methoxyheptadecyl)-oxazolin
2-[13,14-(Hydroxy,methoxy)-heneicosyl]-oxazolin
2-(1-Hydroxyethyl)-oxazolin
2-(2-Hydroxypropyl)-dihydrooxazin
2-(1-Hydroxybutyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxybutyl)-dihydrooxazin
2-(1-Hydroxypentyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxypentyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxyheptyl)-oxazolin
2-(3-Hydroxynonyl)-oxazolin
2-(α-Hydroxybenzyl)-oxazolin
2-(4-Hydroxyundecyl)-dihydrooxazin
2-(1-Hydroxy-3-methylbutyl)-oxazolin
2-(11-Hydroxyheptadecyl)-oxazolin
2-(11-Hydroxy-9-heptadecenyl)-oxazolin
2-(9-Hydroxy-10-methoxyheptadecyl)-oxazolin
2-[13,14-(Hydroxy,methoxy)-heneicosyl]-oxazolin
Beispiele für cyclische Iminoether der Formel II sind:
2-Ethyloxazolin
2-Heptyloxazolin
2-(2-Ethylpentyl)-oxazolin
2-Octyloxazolin
2-Nonyloxazolin
2-Undecyloxazin
2-Pentadecyloxazolin
2-Heptadecyloxazolin
2-(8-Heptadecenyl)-oxazolin
2-(8,11-Heptadecadienyl)-oxazolin
2-Heptyl-3-methyl-oxazolin
2-Phenyl-4-methyl-oxazolin
2-Phenyloxazin
2-(4-tert. Butylphenyl)-oxazolin
2-(4-Chlorphenyl)-oxazolin
2-(2-Oxopropyl)-oxazin
2-(2,5-Dioxahexyl)-oxazolin
2-(2,5,8-Trioxanonyl)-oxazolin
2-Heptyloxazolin
2-(2-Ethylpentyl)-oxazolin
2-Octyloxazolin
2-Nonyloxazolin
2-Undecyloxazin
2-Pentadecyloxazolin
2-Heptadecyloxazolin
2-(8-Heptadecenyl)-oxazolin
2-(8,11-Heptadecadienyl)-oxazolin
2-Heptyl-3-methyl-oxazolin
2-Phenyl-4-methyl-oxazolin
2-Phenyloxazin
2-(4-tert. Butylphenyl)-oxazolin
2-(4-Chlorphenyl)-oxazolin
2-(2-Oxopropyl)-oxazin
2-(2,5-Dioxahexyl)-oxazolin
2-(2,5,8-Trioxanonyl)-oxazolin
Die Polymerisation der Iminoether kann ebenfalls nach an sich
bekannten Methoden erfolgen, beispielsweise gemäß DE 12 06 585,
US 34 58 456 oder der älteren Anmeldung DE-P 39 00 859.2. Im Ge
gensatz zu den Angaben der US 34 58 456 werden bei Verwendung von
Iminoethern der Formel I auch bei höheren Molanteilen die bei der
Polymerisation entstehenden Poly-N-acylalkylenimine nicht unlös
lich.
Besonders bevorzugt werden für das erfindungsgemäße Verfahren
Poly-N-acylalkylenimine, die aus solchen cyclischen Iminoethern
hergestellt sind, in deren Formel I und/oder II wenigstens 4 von
den Resten R¹ bis R⁶ Wasserstoffatome sind und die übrigen aus
C₁-C₃-Alkyl bestehen. Weiterhin hat in Formel I und/oder Formel
II Z vorzugsweise die Bedeutung einer direkten Bindung, d. h. es
handelt sich bei den Monomeren um δ-2-Oxazoline. Von diesen
wiederum werden diejenigen mit den folgenden Substitutionsmustern
besonders bevorzugt:
R¹ = CH₃, R²-R⁴ = H
R³ = CH₃, C₂H₅ oder Phenyl; R¹, R² und R⁴ = H
R³ = CH₃, C₂H₅ oder Phenyl; R¹, R² und R⁴ = H
Ganz besonders bevorzugt werden Poly-N-acylalkylenimine, in denen
sämtliche Reste R¹ bis R⁶ Wasserstoffe sind.
Soweit es sich bei den hydroxylgruppenhaltigen Poly-N-acylalkyleniminen
um Copolymerisate handelt, können diese in üblicher Weise
durch Wahl der Polymerisationsbedingungen mit mehr oder weniger
statistischer Verteilung der Monomeren in der Kette oder aber
auch als Blockpolymerisate hergestellt werden. Alle Formen sind
für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, doch werden die sta
tistischen Polymerisate in den meisten Fällen bevorzugt. Das Mo
lekulargewicht der Poly-N-acylalkylenimine kann in weiten Gren
zen, etwa zwischen 1000 und 1 000 000, vorzugsweise zwischen 3000
und 50 000 frei gewählt werden.
Bezüglich der Herstellung der hydroxylgruppenhaltigen Poly-N-
acylalkyleniminen wird insbesondere auf die Angaben in der äl
teren Anmeldung DE-P 39 00 859.2 Bezug genommen, deren Offen
barung in dieser Hinsicht ausdrücklich mit zum Inhalt der vor
liegenden Anmeldung gemacht wird. Besonders bevorzugte Verbin
dungen sind diejenigen, die Acylgruppen der 2-Hydroxypropion
säure, der 3-Hydroxybuttersäure, der 4-Hydroxyoctansäure, der
12-Hydroxystearinsäure, der Ricinolsäure oder der 9,10-(Hydroxy,
methoxy)-stearinsäure tragen, sowie diejenigen, bei denen R⁷
einen Alkylrest mit 1 bis 21 C-Atomen, vorzugsweise 2 bis 17
C-Atomen, oder einen Phenylrest darstellt.
Bei den für das erfindungsgemäße Verfahren benötigten Anhydriden
handelt es sich um innere Anhydride von Polycarbonsäuren, die
einmal im Molekül eine cyclische Anhydridgruppierung enthalten.
Die Anhydride weisen vorzugsweise 4 bis 15 C-Atome auf und sind
vorzugsweise nicht substituiert. Besonders bevorzugt werden cyc
lische Anhydride von Di- und Tricarbonsäuren, beispielsweise
Phthalsäureanhydrid, Trimellithsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid
und Bernsteinsäureanhydrid.
Die Umsetzung der hydroxylgruppenhaltigen Poly-N-acylalkylenimine
mit den Carbonsäureanhydriden wird unter Reaktionsbedingungen,
wie sie für die Veresterung von Alkoholen mit Anhydriden üblich
sind, durchgeführt. Dabei müssen Bedingungen, die zur Esterbil
dung aus Carbonsäuren und Alkoholen führen, vermieden werden. Die
Reaktion kann in Lösungsmitteln, wie Toluol oder Xylol erfolgen,
wird vorzugsweise aber ohne Lösungsmittel in der Schmelze bei 80
bis 180°C, vorzugsweise bei 100 bis 140°C durchgeführt. Die
Reaktionszeit hängt in erster Linie von der Reaktionstemperatur
und von der Reaktivität der Partner ab; sie liegt üblicherweise
in der Größenordnung von Minuten bis Stunden. Pro Hydroxylgruppe
des Poly-N-acylalkylenimins werden üblicherweise 5 bis 100 Mol
prozent, vorzugsweise 50 bis 100 Molprozent an Anhydrid einge
setzt. Durch Zusatz üblicher Katalysatoren, beispielsweise durch
Zusatz von 0,5 bis 5 Molprozent eines tertiären Amins, wie Tri
ethylamin oder Diethylethanolamin, kann die Reaktion beschleunigt
werden. Bei Einsatz äquimolarer Mengen oder geringerer Mengen an
Anhydrid läuft die Reaktion normalerweise bis zur vollständigen
Umsetzung des Anhydrids ab. Im allgemeinen kann deshalb auf eine
Reinigung oder Aufarbeitung der Endprodukte verzichtet werden.
Die auf diese Weise erhältlichen carboxylgruppenhaltigen Poly-N-
acylalkylenimine sind in der Literatur noch nicht beschrieben
worden. Sie sind deshalb ein eigener Gegenstand dieser Erfindung.
Bei den neuen Verbindungen handelt es sich um wachsartige bis
feste, schmelzbare Substanzen, die auf Grund ihres polaren Cha
rakters, je nach Gehalt an Carboxylgruppen, in organischen Lö
sungsmitteln und in einigen Fällen auch in Wasser, löslich sind.
Wie andere carboxylgruppenhaltige Polymere können auch die neuen
Verbindungen mit Kationen Salze bilden, die deshalb ebenfalls
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Die Salze werden in
diesem Sinne vom Begriff der carboxylgruppenhaltigen Poly-N-
acylalkylenimine mit umfaßt.
Die neuen Polymeren bzw. ihre Salze sind äußerst vielseitig, bei
spielsweise als Verdickungsmittel oder als Komplexbildner oder
als chemische Zwischenprodukte verwendbar. Besonders bemerkens
wert ist die Eignung der carboxylgruppenhaltigen Polymeren zur
Herstellung von Überzügen. Die Überzüge können dabei allein aus
den neuen Poly-N-acylalkyleniminen gebildet werden oder aber aus
diesen zusammen mit geeigneten Härtern. Vorteilhaft ist in vielen
Fällen die Möglichkeit, die neuen Polymeren in Form einer wäßrigen
Lösung oder einer Dispersion in Wasser einzusetzen, wobei es
im allgemeinen zur Herstellung der Dispersion keines zusätzlichen
Dispergierhilfsmittels bedarf. So stellen beispielsweise erfin
dungsgemäße Polymere, bei denen mehr als 20 Gewichts-% der Mono
mereinheiten Acylgruppen mit olefinischen Doppelbindungen ent
halten, hervorragend in Wasser dispergierbare Lackbindemittel
dar, die oxidativ aushärten können. Verwendet man die carboxyl
gruppenhaltigen Poly-N-acylalkylenimine zusammen mit Diepoxiden
oder cyclischen Bisiminoethern (beispielsweise gemäß DE-P 39 24
163.7), so lassen sie sich auf diesem Wege ebenfalls zu Überzügen
hervorragender Qualität aber auch zu Formmassen aushärten. Bei
der Verwendung als Überzugsmittel scheint sich der Gehalt an
Carboxylgruppen außerdem vorteilhaft auf die Haftung auf Me
talloberflächen auszuwirken.
Erfindungsgemäß geeignete Poly-N-acylalkylenimine wurden durch
kationische Polymerisation von cyclischen Iminoethern der For
mel I und cyclischen Iminoethern der Formel II in Substanz
unter Zusatz von 1 Molprozent p-Toluolsulfonsäuremethylester
als Katalysator hergestellt. Dazu wurden die Iminoether im
vorgesehenen Verhältnis bei Raumtemperatur oder kurz oberhalb
ihres Schmelzpunktes gemischt und dann unter Rühren mit p-To
luolsulfonsäuremethylester versetzt und für 30 Minuten auf 160°C
erhitzt. Bei Verwendung von Iminoethern mit niedrigerem
Siedepunkt wurde unterhalb des Siedepunktes entsprechend län
ger, in jedem Falle aber bis zur vollständigen Umsetzung poly
merisiert. Auf diese Weise wurden Copolymerisate mit weit
gehend statistischer Verteilung der unterschiedlichen N-Acyl
alkylengruppen im Molekül erhalten. Zur Synthese von Block
copolymerisaten wurde so verfahren, daß einer der cyclischen
Iminoether (in Tabelle 3 durch Stern markiert) nicht im Mono
merengemisch vorgelegt wurde, sondern erst nach 30 Minuten
Polymerisationszeit zugegeben wurde. Die Mischung wurde
daraufhin noch weitere 30 Minuten bei Polymerisationstempe
ratur gehalten.
Die Tabellen 1 und 2 geben die Einzelheiten der zur Polymeri
sation eingesetzten Iminoether auf Basis meist technischer
Carbonsäuren wieder. Sie wurden analog zu den Angaben in den
älteren Patentanmeldungen EP 88 118 090.5, DE-P 39 14 133 und
DE-P 39 14 155 hergestellt. Die Polymerisationen wurden im
allgemeinen in Ansatzgrößen von ca. 100 g durchgeführt. Ta
belle 3 enthält die näheren Angaben der einzelnen Beispiele.
In allen Fällen wurden die erhaltenen Polymeren unmittelbar
anschließend mit den Anhydriden umgesetzt.
Die Umsetzung der Polymeren aus Teil A erfolgte hier unmittel
bar im Anschluß an die Polymerisation. Die hydroxylgruppenhal
tigen Polymeren wurden dazu nach kurzer Abkühlung mit 3 Mol-%
Diethylethanolamin, bezogen auf Anhydrid, und dann mit der in
Tabelle 3 angegebenen Menge des jeweiligen Anhydrids versetzt
und unter Rühren für eine Stunde bei 140 bis 160°C gehalten.
Nach dieser Zeit hatte in allen Fällen das Anhydrid vollstän
dig reagiert.
Folgende Anhydride wurden verwendet:
Folgende Anhydride wurden verwendet:
Die entstandenen Produkte konnten ohne weitere Reinigung in
die folgenden Gebrauchsprüfungen eingesetzt werden.
Einige der in Abschnitt B hergestellten Polymeren wurden in
verschiedenen Lacken als Bindemittel eingesetzt. Geprüft wurde
die Brauchbarkeit in lösungsmittelbasierten Klarlacken, in lö
sungsmittelbasierten Weißlacken und in wasserbasierten Lacken
(Dispersionen).
In diesen Beispielen wurden Lacke folgender Zusammensetzung
durch Vermischen der Komponente bei Raumtemperatur oder unter
geringem Erwärmen hergestellt.
65,0 g erfindungsgemäßes Poly-N-acylalkylenimin nach
Beispielen 14, 15, 17, 19, 29, 30, 34 und 35
0,5 g Cobalt-Sikkativ, 6 Gew.-% Co (Octa-Solingen-Co, Firma Borchers)
2,5 g Zirkon-Sikkativ, 6 Gew.-% (Octa-Solingen-Zr, Firma Borchers)
2,0 g Butanonoxim
30,0 g Kristalloel 30 (Shell)
0,5 g Cobalt-Sikkativ, 6 Gew.-% Co (Octa-Solingen-Co, Firma Borchers)
2,5 g Zirkon-Sikkativ, 6 Gew.-% (Octa-Solingen-Zr, Firma Borchers)
2,0 g Butanonoxim
30,0 g Kristalloel 30 (Shell)
Die bei Raumtemperatur flüssigen, homogenen Lacke wurden mit
Hilfe einer Rakel auf Glasplatten oder Eisenbleche aufgetragen
und trockneten dann bei Raumtemperatur an der Luft. Der nach
dem Trocknen verbleibende Film hatte eine Schichtdicke von ca.
30 µm.
Zur Herstellung dieser Lacke wurden die Poly-N-acylalkylenimine
gemäß Beispielen 15, 19 und 34 70%ig in einem Gemisch
aromatischer Kohlenwasserstoffe (Siedebereich 162-176°C,
Solvesso®100) gelöst. In diese Lösung wurden dann das Pig
ment und einige andere Zusatzstoffe eingetragen, und unter
Dispergieren in einem Dissolver bis auf eine Korngröße unter
10 µm daraus Mahlpasten (a) hergestellt, die folgende Zusam
mensetzung hatten (in Gewichtsteilen):
Diese Mahlpasten wurden dann unter Zusatz einer Mischung (b)
der folgenden Komponenten (in Gewichtsteilen) zu streichfähi
gen Weißlacken verarbeitet:
Diese Lacke wurden zur Prüfung der Filmeigenschaften auf Tief
ziehbleche aus Eisen gespritzt und dann bei Raumtemperatur an
der Luft getrocknet.
Unter Rühren wurden in 200 ml Wasser 71,5 g einer 70%igen
Lösung der Poly-N-acylalkylenimine gemäß Beispielen 2, 28, 31
beziehungsweise 32 in Isopropanol eingetragen. Anschließend
wurden aus den Gemischen jeweils etwa 105 g Isopropanol und
Wasser unter Vakuum abdestilliert, wobei sich stabile Dis
persionen bildeten. Zuletzt wurden diese Dispersionen mit 0,18 g
Cobalt-Sikkativ (Servosyn® WEB, 8% Co, Firma Servo BV,
Delden, NL) und 0,63 g Zirkon-Sikkativ (Servosyn® WEB, 12%
Zr, Firma Servo BV, Delden, NL) verrührt.
Zur Prüfung der Filmeigenschaften wurden die Wasserlacke mit
Hilfe einer Rakel auf Glasplatten aufgetragen und dort bei
Raumtemperatur an der Luft getrocknet. Staubtrockenheit war
nach 2 h erreicht.
Tabelle 4 gibt die Eigenschaften der mit diesen Lacken nach oxi
dativer Trocknung an der Luft bei Raumtemperatur erhaltenen Über
zügen wieder. Geprüft wurden die Pendelhärte gemäß Deutscher Norm
DIN 53 157, die Schlagtiefung (reverse) nach der amerikanischen
Norm ASTM-D 2795-69, die Tiefziehbeständigkeit nach Erichsen
(Deutsche Norm DIN 53 156) und die Haftfestigkeit im Gitter
schnitt nach Zeidler, Bleisch, Laboratoriumshandbuch für die
Lack- und Anstrichmittelindustrie, Knapp-Verlag, Düsseldorf,
1967, Seite 310. Die Benotung in dieser letzten Prüfung erfolgte
visuell zwischen 0 (beste Haftung) und 4 (schlechte Haftung). Bei
den übrigen Prüfungen bedeuten höhere Zahlenwerte größere Härte
beziehungsweise bessere Flexibilität und Haftung der Beschich
tung. Bemerkenswert an den Ergebnissen ist vor allem die ausge
zeichnete Haftung der Filme.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung von Poly-N-acylalkyleniminen, die
in den N-Acylgruppen Carboxylgruppen enthalten, dadurch ge
kennzeichnet, daß Poly-N-acylalkylenimine, die in den N-Acyl
gruppen Hydroxylgruppen aufweisen, mit cyclischen Anhydriden
von Polycarbonsäuren umgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von solchen hydroxylgrup
penhaltigen Poly-N-acylalkyleniminen ausgegangen wird, die
durch kationische Polymerisation von 1 bis 100 Mol-% we
nigstens eines cyclischen Iminoethers der Formel I mit 99 bis
0 Mol-% wenigstens eines cyclischen Iminoethers der Formel
II herstellbar sind, wobei die Formeln I und II folgendes
Aussehen haben:
Formel I: mit folgender Bedeutung der Abkürzungen:
R = Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 C-Atomen, oder Aryl;
M = direkte Bindung oder zweibindige Gruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, ausgewählt aus Alkylen-, Alkenylen-, Ary len- und Alkarylen-Gruppen, die gegebenenfalls Ethersauerstoffe in ihrer Kette enthalten können, wobei R und M durch weitere Hydroxylgruppen und/oder durch Alkoxygruppen mit 1 bis 3 C-Atomen substituiert sein können;
Z = direkte Bindung oder die Gruppe CR⁵R⁶;
R¹ bis R⁶ = jeweils unabhängig voneinander H, Alkyl- oder Aryl mit 1 bis 8 C-Atomen;
Formel II: mit folgender Bedeutung der Abkürzungen:
R⁷ = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkaryl mit 1 bis 21 C-Atomen oder die Gruppe R⁸-O-(CH₂CH₂O-)xR⁹- mit x=0 bis 2,
R⁸ = C₁-C₃-Alkyl, R⁹=C₁-C₃-Alkylen;
Z, R¹-R⁶ = Bedeutung wie in Formel I, aber unabhängig von dieser.
Formel I: mit folgender Bedeutung der Abkürzungen:
R = Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 C-Atomen, oder Aryl;
M = direkte Bindung oder zweibindige Gruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, ausgewählt aus Alkylen-, Alkenylen-, Ary len- und Alkarylen-Gruppen, die gegebenenfalls Ethersauerstoffe in ihrer Kette enthalten können, wobei R und M durch weitere Hydroxylgruppen und/oder durch Alkoxygruppen mit 1 bis 3 C-Atomen substituiert sein können;
Z = direkte Bindung oder die Gruppe CR⁵R⁶;
R¹ bis R⁶ = jeweils unabhängig voneinander H, Alkyl- oder Aryl mit 1 bis 8 C-Atomen;
Formel II: mit folgender Bedeutung der Abkürzungen:
R⁷ = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkaryl mit 1 bis 21 C-Atomen oder die Gruppe R⁸-O-(CH₂CH₂O-)xR⁹- mit x=0 bis 2,
R⁸ = C₁-C₃-Alkyl, R⁹=C₁-C₃-Alkylen;
Z, R¹-R⁶ = Bedeutung wie in Formel I, aber unabhängig von dieser.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in Formel I und/oder in
Formel II das Symbol Z eine direkte Bindung ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in Formel I und/oder in
Formel II R¹ bis R⁶ Wasserstoffe sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Hy
droxylgruppen enthaltende Poly-N-acylalkylenimin mit 5 bis 100
Mol-%, vorzugsweise 50-100 Mol-%, an Anhydrid umgesetzt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ein Anhydrid mit 4 bis 15
C-Atomen im Molekül, vorzugsweise ein Anhydrid einer Di- oder
Tricarbonsäure, eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Umsetzung bei 80 bis
180°C, vorzugsweise 100 bis 160°C, in der Schmelze durchge
führt wird.
8. Carboxylgruppen aufweisendes Poly-N-acylalkylenimin, erhält
lich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
9. Carboxylgruppen aufweisendes Poly-N-acylalkylenimin, erhält
lich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2 aus einem hydroxyl
gruppenhaltigen Poly-N-acylalkylenimin, das seinerseits aus
15,1 bis 100 Mol-%, vorzugsweise 20 bis 98 Mol-% eines cyc
lischen Iminoethers der Formel I und 84,9 bis 0 Mol-%, vor
zugsweise 80 bis 2 Mol-% eines cyclischen Iminoethers der
Formel II erhältlich ist.
10. Carboxylgruppen aufweisendes Poly-N-acylalkylenimin, erhält
lich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem wenigstens
20 Gew.-% der Monomereinheiten Acylgruppen mit olefinischen
Doppelbindungen enthalten.
11. Carboxylgruppen aufweisendes Poly-N-acylalkylenimin, erhält
lich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6.
12. Verwendung eines Carboxylgruppen aufweisenden Poly-N-acyl
alkylenimins gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 zur Her
stellung von Überzügen.
13. Verwendung eines Carboxylgruppen aufweisenden Poly-N-acyl
alkylenimins nach Anspruch 12 in Form einer wäßrigen Disper
sion.
14. Verwendung eines Carboxylgruppen aufweisenden Poly-N-acyl
alkylenimins nach Anspruch 12 zusammen mit einem Härter aus
der Gruppe der Diepoxide und der cyclischen Bisiminoether.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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DE19893943109 DE3943109A1 (de) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | Verfahren zur herstellung neuer carboxylgruppenhaltiger polymerer |
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US3464933A (en) * | 1967-05-12 | 1969-09-02 | Allied Chem | Novel c-n backbone polymers |
GB2128625B (en) * | 1982-10-07 | 1986-01-08 | Inst Neftechimicheskogo Sintez | Method for preparing branched polyethylenimine |
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- 1989-12-27 DE DE19893943109 patent/DE3943109A1/de not_active Withdrawn
-
1990
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