EP0507790A1 - Process for preparing crosslinked polymers - Google Patents

Process for preparing crosslinked polymers

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Publication number
EP0507790A1
EP0507790A1 EP19910900773 EP91900773A EP0507790A1 EP 0507790 A1 EP0507790 A1 EP 0507790A1 EP 19910900773 EP19910900773 EP 19910900773 EP 91900773 A EP91900773 A EP 91900773A EP 0507790 A1 EP0507790 A1 EP 0507790A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
formula
poly
acylalkyleneimine
groups
carbon atoms
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19910900773
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Brigitte Hase
William E. Fristad
Ulrich Dr. Eicken
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP0507790A1 publication Critical patent/EP0507790A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/64Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63
    • C08G18/6415Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63 having nitrogen
    • C08G18/6423Polyalkylene polyamines; polyethylenimines; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/02Polyamines
    • C08G73/0233Polyamines derived from (poly)oxazolines, (poly)oxazines or having pendant acyl groups

Definitions

  • the invention relates to a new process for the preparation of crosslinked polymers from linear polymers containing hydroxyl groups and to polymers containing new hydroxyl groups as starting materials for this process.
  • Crosslinked polymers are used today in many fields of technology, for example as materials (thermosets, rubber), as coating agents and as carrier materials (gelling agents).
  • Crosslinked polymers of this type can belong to a wide variety of substance classes, it being possible to distinguish essentially two construction principles: firstly, there is the possibility of building up the polymeric networks in one step from low-molecular-weight compounds, and secondly one of those which have already been prepared linear polymers and crosslink them with suitable honorary reagents or in some other way.
  • crosslinked polymers can be obtained by crosslinking certain hydroxyl-containing soluble polyalkyleneimines in a suitable manner.
  • the invention relates to a process for the preparation of crosslinked polymers, in which one reagent has several for reaction having groups capable of hydroxyl groups is reacted with a soluble poly-N-acylalkyleneimine in which at least some of the N-acyl groups have hydroxyl groups as substituents.
  • Poly-N-acylalkyleneimines are understood to mean polymers of the general formula A
  • alkylene group generally represents an optionally substituted chain of 2 or 3 carbon atoms.
  • cyclic imino ethers are also referred to as delta-2-0xazolines or 5,6-dihydro-4H-0xazines, and consequently the term polyiminoethers (polyoxazolines or polyoxazines) is also introduced for the polymers.
  • Soluble poly-N-acylalkyleneins which carry hydroxyl groups in the radical R 1 or in some of these radicals are now used for the process according to the invention. They can be obtained, for example, by saponification of poly-N-acylalkyleneimines which contain acetoxy groups as substituents in the acyl radical (A. Levy and M. Litt, J. polym. Sei. AI, 6, 1883-1894 (1968) and US Pat. No. 3,483 145).
  • the labeling of these polymers as soluble is to be understood qualitatively and is not restricted to a specific solvent. It is only intended to distinguish these polymers from crosslinked polymers, which are generally not soluble in solvents, but rather can swell at best.
  • Soluble poly-N-acylalkyleneimines are preferably used, which can be prepared by copolymerizing 1 to 100 mol% of at least one cyclic imino ether of the formula I with 99 to 0 mol% of at least one cyclic imino ether of the formula II, the Formulas I and II have the following appearance:
  • R alkyl or alkenyl with 1 to 12 carbon atoms, or aryl;
  • M direct bond or double-bonded group with 1 to 12 C atoms, selected from alkylene, alkenylene, arylene and alkarylene groups, which may optionally contain ether oxygens in its chain, where R and M are represented by further hydroxyl groups and / or can be substituted by alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms;
  • R * to - each independently of one another are H, alkyl or aryl having 1 to 8 C atoms;
  • poly-N-acylalkyleneimines which, by copolymerization of 15.1 to 100 mol%, in particular 20 to 98 mol%, of at least one cyclic imino ether of the formula I with 84.9 to 0 mol%, in particular 80 to 2 Mol% of at least one cyclic imino ether of the formula II can be prepared.
  • cyclic imino ethers of the formula I are:
  • the iminoethers can also be polymerized by methods known per se, for example according to DE 12 06 585, US 3,458,456 or the earlier application DE-P 39 00859.2.
  • the poly-N-acylalkyleneimines formed during the polymerization are not insoluble, even in the case of higher molar proportions.
  • poly-N-acylalkyleneimines which are prepared from cyclic imino ethers in whose formula I and / or II at least 4 of the radicals R * to R6 are hydrogen atoms and the others consist of C 1 -C 3 -alkyl .
  • formula I and / or formula II Z preferably the meaning of a direct bond, ie the monomers are delta-2-0xazo.ine.
  • those with the following substitution patterns are particularly preferred:
  • Poly-N-acylalkyleneimines in which all of the radicals R 1 to R ⁇ are hydrogen are very particularly preferred.
  • poly-N-acylalkyleneimines are copolymers, they can be prepared in a customary manner by choosing the polymerization conditions with a more or less random distribution of the monomers in the chain or else as block polymers. All forms are suitable for the process according to the invention, but the statistical polymers are preferred in most cases.
  • the molecular weight of the poly-N-acylalkyleneimines can be chosen within wide limits, for example between 1,000 and 1,000,000, preferably between 3,000 and 50,000.
  • poly-N-acylalkyleneimines which, by copolymerization, from 15.1 to 100 mol%, preferably 20 to 98 mol%, of a cyc- Tables of Iminothers of formula I with 84.9 to 0 mol%, preferably 80 to 2 mol% of a cyclic imino ether of formula II are prepared, with the exception of polyacylalkylimines according to the earlier application DE-P 39 00 859.2, which contains 20% by weight. -% and more contain monomer units that carry acyl residues of an unsaturated al phatic carboxylic acid with 16 to 22 carbon atoms.
  • the explanations given above for the poly-N-acylalkylenimines apply.
  • Particularly preferred compounds are those which carry acyl groups of 2-hydroxypropionic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyoctanoic acid, 12-hydroxystearic acid or 9,10- (hydroxy, methoxy) stearic acid, and those where R? represents an alkyl radical having 1 to 21 carbon atoms, preferably 2 to 17 carbon atoms, or a phenyl radical.
  • the reagents required for crosslinking are preferably relatively low molecular weight compounds which carry at least two functional groups which can react with hydroxyl groups. Examples of such groups are anhydride groups and acid chloride groups. The reactivity of these groups essentially determines the reaction conditions of the process. The amount of crosslinking reagent in relation to the hydroxyl groups present determines the degree of crosslinking, the upper limit of which is otherwise determined by the density of the hydroxyl groups in the poly-N-acylalkyleneimine.
  • Preferred crosslinking reagents for the process according to the invention are polyisocyanates and aminoplast precondensates, but phenol-formaldehyde precondensates are also suitable, for example.
  • the polyisocyanates can be compounds of the formula III A (-NC0) n (III)
  • A represents an aliphatic, aromatic or araliphatic group with 4 to 40 C atoms and n free valences on different C atoms and n has one of the values 2, 3 or 4.
  • These polyisocyanates are compounds which are well known in chemical engineering and are usually prepared from the corresponding amines using COCI2. They preferably contain 6 to 26 carbon atoms in the molecular part A. With regard to the details, reference is made to the information in manuals such as Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd edition, volume 23, p. 586 (1984).
  • polyisocyanates examples include N, N'N '' -Tris- (omega-isocyanatohexyl) biuret; 2,2,4-trimethylhexamethylene-1,6-di-isocyanate; 1,6-hexamethylene diisocyanate; 2,4-tolylene diisocyanate; 4,4'- and / or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and isophorone diisocyanate.
  • Diisocyanates are particularly preferred in the context of the invention. Instead of the polyisocyanates of the formula III, so-called masked polyisocyanates can be used with equal success.
  • the reaction between the isocyanates III and the poly-N-acylalkyleneimines proceeds smoothly under the conditions customary for the reaction of alcohols with isocyanates, that is to say at temperatures between about room temperature and about 160 ° C. and reaction times of about 1 to 10 hours. Depending on the reactivity of the isocyanates and the alcohol component, these conditions can also be significantly exceeded or fallen short of.
  • the reaction can be carried out in the presence of suitable aprotic solvents, for example aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, esters or ketones, it being generally carried out with the exclusion of moisture.
  • the crosslinking is preferably carried out without solvent.
  • the catalysts customary for the reaction of alcohols with isocyanates especially tin compounds such as dibutyltin dilaurate or tertiary amines such as 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, can be added.
  • the progress of the reaction can be followed by determining the unreacted isocyanate, for example by reaction with excess dibutyla in in toluene and back titration with HC1.
  • amino plast precondensates which are also preferred as crosslinking reagents, are condensation products of formaldehyde with various amides, preferably urea and / or melamine, which may be etherified with lower alcohols.
  • the reaction between the aminoplast precondensates and the poly-N-acylalkyleneimines does not follow a fixed stoichiometry.
  • the ratio of the reactants can therefore be freely selected within wide limits depending on the desired properties of the end product.
  • Weight ratios of 1 to 0.2 are customary for hydroxyl group contents above 15 mol% in poly-N-acylalkyleneimine; 0.7 to 0.25 are preferred (in each case precondensate to poly-N-acylalkyleneimine), but these values can also be exceeded or fallen below if necessary.
  • the end products of the process are highly elastic to hard materials which can swell in solvents with a low degree of crosslinking. They are particularly suitable as materials and, if necessary, can also be made smooth in molds. Their suitability as coating agents for solid surfaces, where they produce resistant and firmly adhering coatings, is also outstanding.
  • Poly-N-acylalkyleneimines suitable according to the invention were prepared by cationic polymerization of cyclic imino ethers of the formula I and cyclic imino ethers of the formula II in bulk with the addition of methyl p-toluenesulfonic acid as the catalyst.
  • the iminoethers were mixed in the intended ratio at room temperature or just above their melting point, and a small amount of methyl p-toluenesulfonic acid as catalyst was then added with stirring and the mixture was heated at 160 ° C. for 30 minutes.
  • imino ethers with a lower boiling point were used, the polymerization was carried out correspondingly longer below the boiling point, but in any case until the reaction was complete.
  • Tables 1 and 2 give the details of the iminoethers used for the polymerization based on mostly technical carboxylic acids. They were produced analogously to the information in the older patent applications EP 88 118090.5, DE-P 39 14 133 and DE-P 39 14155.
  • the polymerizations were generally carried out in batch sizes of approximately 100 g. They supplied solid products at room temperature which could be used for the process according to the invention without further purification.
  • the polymers were characterized by the molecular weight (determined as the weight average with the aid of gel permeation chromatography against the polystyrene standard).
  • Table 3 shows the details of the polymerizations and the molecular weights of the resulting products.
  • Table 1 Cyclic iminoethers of the formula I.
  • the crosslinking process was carried out on deep-drawn iron sheets, in order in this way to produce a hot-hardened coating on the sheets.
  • the aqueous dispersions were produced in such a way that initially 33% solutions of the polymers in isopropanol were prepared, which were then mixed with 2.5 times the amount of water (based on polymer) with stirring. Isopropanol and water were then removed from the mixture under vacuum until a 55% dispersion remained in water.
  • the coated sheets were heated in a forced-air oven at 160 ° C. for 25 minutes in order to crosslink the films.
  • the pendulum hardness of the paint films was determined in accordance with the German standard DIN 53 157. The results, shown in Table 1 below, showed that films of good hardness were formed.
  • This crosslinking reaction was also carried out here on reaction mixtures which had been applied as films to iron sheets with the aid of a doctor blade, in order in this way to produce adherent coatings.
  • the mixture consisted of equivalent amounts of poly-N-acylalkyleneimine (based on hydroxyl groups) and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) or a diisocyanate blocked with caprolactam (Grillbond IL6 (Ems- Chemistry), equivalent weight 238).
  • MDI 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
  • Grillbond IL6 Ems- Chemistry
  • the properties of the coating film were determined in the form of the pendulum hardness in accordance with DIN 53157, the deepening (reverse) in accordance with US standard ASTM-D 2795-69 and the cross cut in accordance with the German standard DIN 53 151.
  • the cross-cut was assessed visually with a rating between 0 (best adhesion) and 4 (poor adhesion).

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Abstract

Pour la fabrication des nouveaux polymères, on fait réagir des poly-N-imines d'acyle alkylène, dans lesquels au moins une partie des groupes N-acyles portent des groupes hydroxyles comme substituants, avec des réactifs renfermant plusieurs groupes réagissant avec des groupes hydroxyles. Des exemples de tels réactifs sont des polyisocyanates et des précondensats aminoplastes. Les nouveaux polymères se prêtent à l'utilisation comme matériaux et matières de revêtement pour surfaces stables.In order to manufacture the new polymers, poly-N-imines of alkylene acyls are reacted, in which at least part of the N-acyl groups carry hydroxyl groups as substituents, with reagents containing several groups reacting with hydroxyl groups . Examples of such reagents are polyisocyanates and aminoplast precondensates. The new polymers are suitable for use as materials and coating materials for stable surfaces.

Description

"Verfahren zur Herstellung vernetzter Polymerer" "Process for the preparation of crosslinked polymers"
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung ver¬ netzter Polymerer aus Hydroxylgruppen enthaltenden linearen Polymeren sowie neue Hydroxylgruppen enthaltende Polymere als Ausgangsmaterialien für dieses Verfahren.The invention relates to a new process for the preparation of crosslinked polymers from linear polymers containing hydroxyl groups and to polymers containing new hydroxyl groups as starting materials for this process.
Vernetzte Polymere werden heute auf vielen Gebieten der Technik, beispielsweise als Werkstoffe (Duroplaste, Kautschuk), als Über¬ zugsmittel und als Trägermaterialien (Gelbildner) eingesetzt. Derartige vernetzte Polymere können den verschiedensten Sub¬ stanzklassen angehören, wobei sich im wesentlichen zwei Aufbau- prinzipien unterscheiden lassen: Zum einen besteht die Möglich¬ keit, die polymeren Netzwerke in einem Schritt aus niedermole¬ kularen Verbindungen aufzubauen, zum anderen kann man von bereits vorgefertigten linearen Polymeren ausgehen und sie mit geeigneten ehrfunktionellen Reagentien oder auf andere Weise vernetzen.Crosslinked polymers are used today in many fields of technology, for example as materials (thermosets, rubber), as coating agents and as carrier materials (gelling agents). Crosslinked polymers of this type can belong to a wide variety of substance classes, it being possible to distinguish essentially two construction principles: firstly, there is the possibility of building up the polymeric networks in one step from low-molecular-weight compounds, and secondly one of those which have already been prepared linear polymers and crosslink them with suitable honorary reagents or in some other way.
Obwohl heute bereits für viele Anwendungszwecke geeignete ver¬ netzte Polymere zur Verfügung stehen, ist man weiterhin bemüht, neue Polymere zu finden, die ähnliche oder andere Eigenschaften aufweisen und die sich leicht in technischem Maßstab herstellen lassen.Although suitable crosslinked polymers are already available today for many applications, efforts are still being made to find new polymers which have similar or different properties and which can be easily prepared on an industrial scale.
Es wurde gefunden, daß man zu neuen wertvollen vernetzten Poly¬ meren gelangen kann, wenn man bestimmte Hydroxylgruppen tragende lösliche Polyalkylenimine in geeigneter Weise vernetzt.It has been found that new valuable crosslinked polymers can be obtained by crosslinking certain hydroxyl-containing soluble polyalkyleneimines in a suitable manner.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung ver¬ netzter Polymerer, bei dem ein Reagens, das mehrere zur Reaktion mit Hydroxylgruppen befähigte Gruppen aufweist, mit einem lös¬ lichen Poly-N-acylalkylenimin, bei dem zumindest ein Teil der N-Acylgruppen Hydroxylgruppen als Substituenten trägt, zur Re¬ aktion gebracht wird.The invention relates to a process for the preparation of crosslinked polymers, in which one reagent has several for reaction having groups capable of hydroxyl groups is reacted with a soluble poly-N-acylalkyleneimine in which at least some of the N-acyl groups have hydroxyl groups as substituents.
Unter Poly-N-acylalkyleniminen versteht man Polymere der allge¬ meinen Formel APoly-N-acylalkyleneimines are understood to mean polymers of the general formula A
-(Alkylen - N -)y (A)- (alkylene - N -) y (A)
R'- C = 0R'- C = 0
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 Bwhich can in principle be prepared by acylation of polyalkyleneimines with carboxylic acids or carboxylic acid derivatives (y = integer). However, production by cationic polymerization of cyclic imino ethers of the formula B is more common
R' -^ Alkylen (B) 0^R '- ^ alkylene (B) 0 ^
wobei die Alkylengruppe im allgemeinen eine gegebenenfalls sub¬ stituierte Kette von 2 oder 3 C-Atomen darstellt. Diese cycli¬ schen Iminoether werden auch als delta-2-0xazoline bzw. 5,6-Di- hydro-4H-0xazine bezeichnet, und demzufolge ist für die Polymeren auch die Bezeichnung Polyiminoether (Polyoxazoline bzw. Polyoxa- zine) eingeführt.wherein the alkylene group generally represents an optionally substituted chain of 2 or 3 carbon atoms. These cyclic imino ethers are also referred to as delta-2-0xazolines or 5,6-dihydro-4H-0xazines, and consequently the term polyiminoethers (polyoxazolines or polyoxazines) is also introduced for the polymers.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden nun lösliche Poly-N- acylalkyleni ine eingesetzt, die im Rest R1 oder in einigen die¬ ser Reste Hydroxylgruppen tragen. Sie können beispielsweise durch Verseifung von Poly-N-acylalkyleniminen gewonnen werden, die im Acylrest Acetoxygruppen als Substituenten enthalten (A. Levy und M. Litt, J. polym. Sei. AI, 6, 1883 - 1894 (1968) sowie US 3 483 145). Die Kennzeichnung dieser Polymeren als löslich ist dabei qualitativ zu verstehen und nicht auf ein bestimmtes Lösungsmit¬ tel beschränkt. Sie soll lediglich dazu dienen, diese Polymeren von vernetzten Polymeren zu unterscheiden, die generell in Lö¬ sungsmitteln nicht löslich sind, sondern allenfalls quellen kön¬ nen. Vorzugsweise werden lösliche Poly-N-acylalkylenimine ver¬ wendet, die durch Copolymerisation von 1 bis 100 Mol-% wenigstens eines cyclischen Iminoethers der Formel I mit 99 bis 0 Mol-% we¬ nigstens eines cyclischen Iminoethers der Formel II herstellbar sind, wobei die Formeln I und II folgendes Aussehen haben:Soluble poly-N-acylalkyleneins which carry hydroxyl groups in the radical R 1 or in some of these radicals are now used for the process according to the invention. They can be obtained, for example, by saponification of poly-N-acylalkyleneimines which contain acetoxy groups as substituents in the acyl radical (A. Levy and M. Litt, J. polym. Sei. AI, 6, 1883-1894 (1968) and US Pat. No. 3,483 145). The labeling of these polymers as soluble is to be understood qualitatively and is not restricted to a specific solvent. It is only intended to distinguish these polymers from crosslinked polymers, which are generally not soluble in solvents, but rather can swell at best. Soluble poly-N-acylalkyleneimines are preferably used, which can be prepared by copolymerizing 1 to 100 mol% of at least one cyclic imino ether of the formula I with 99 to 0 mol% of at least one cyclic imino ether of the formula II, the Formulas I and II have the following appearance:
Formel I:Formula I:
mit folgender Bedeutung der Abkürzungen:with the following meaning of the abbreviations:
R = Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 C-Atomen, oder Aryl;R = alkyl or alkenyl with 1 to 12 carbon atoms, or 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 substitu¬ iert sein können;M = direct bond or double-bonded group with 1 to 12 C atoms, selected from alkylene, alkenylene, arylene and alkarylene groups, which may optionally contain ether oxygens in its chain, where R and M are represented by further hydroxyl groups and / or can be substituted by alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms;
Z = direkte Bindung oder die Gruppe CR^RÖ;Z = direct bond or the group CR ^ RÖ;
R* bis - jeweils unabhängig voneinander H, Alkyl- oder Aryl mit 1 bis 8 C-Atomen;R * to - each independently of one another are H, alkyl or aryl having 1 to 8 C atoms;
Formel II: -CRiR2 Formula II: -CRiR 2
0-CR3R4 mit folgender Bedeutung der Abkürzungen: R7 = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkaryl mit 1 bis 21 C-Atomen oder die Gruppe RÖ-0-(CH2CH θ-)x 9- mit x = 0 bis 2, R8 = Cι-C3-Alkyl, R9 = Ci - C3-Alkylen; Z, R!-R6 = Bedeutung wie in Formel I, aber unabhängig von dieser.0-CR 3 R 4 with the following meaning of the abbreviations: R 7 = alkyl, alkenyl, aryl, alkaryl with 1 to 21 C atoms or the group RÖ-0- (CH2CH θ-) x 9 - with x = 0 to 2, R8 = Cι-C3 -Alkyl, R 9 = Ci - C3-alkylene; Z, R! -R6 = meaning as in formula I, but independent of this.
Besonders bevorzugt werden Poly-N-acylalkylenimine, 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 cycl schen Iminoethers der Formel II herstellbar sind.Particularly preferred are poly-N-acylalkyleneimines which, by copolymerization of 15.1 to 100 mol%, in particular 20 to 98 mol%, of at least one cyclic imino ether of the formula I with 84.9 to 0 mol%, in particular 80 to 2 Mol% of at least one cyclic imino ether of the formula II can be prepared.
Die cyclischen I inoether sind in der überwiegenden Mehrzahl be¬ kannt 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 118090.5 herstellbar. Bei¬ spiele für cyclische Iminoether der Formel I sind:The vast majority of the cyclic isoethers are known and all of them can be prepared by known methods, for example according to DE 16 70 012, DE 14 45 642 or according to the earlier applications DE-P 39 14 155, P 39 14 133 and EP 88 118090.5 . Examples of cyclic imino ethers of the formula I are:
2-Hydroxypropoxyphenyl)-oxazolin l-Hydroxyethyl)-oxazolin2-hydroxypropoxyphenyl) oxazoline 1-hydroxyethyl) oxazoline
2-Hydroxypropyl)-dihydrooxazin2-hydroxypropyl) dihydrooxazine
1-Hydroxybutyl)-oxazolin1-hydroxybutyl) oxazoline
3-Hydroxybutyl)-dihydrooxazin3-hydroxybutyl) dihydrooxazine
1-Hydroxypentyl)-oxazolin1-hydroxypentyl) oxazoline
3-Hydroxypentyl)-oxazolin3-hydroxypentyl) oxazoline
3-Hydroxyheptyl)-oxazolin3-hydroxyheptyl) oxazoline
3-Hydroxynonyl)-oxazolin α-Hydroxybenzyl)-oxazolin3-hydroxynonyl) oxazoline α-hydroxybenzyl) oxazoline
4-Hydroxyundecyl)-dihydrooxazin l-Hydroxy-3-methylbutyl)-oxazolin4-hydroxyundecyl) dihydrooxazine l-hydroxy-3-methylbutyl) oxazoline
11-Hydroxyheptadecyl)-oxazolin11-hydroxyheptadecyl) oxazoline
11-Hydroxy-9-heptadeceny1)-oxazo1in11-hydroxy-9-heptadeceny1) oxazo1in
9-Hydroxy-10-methoxyheptadecyl)-oxazolin9-hydroxy-10-methoxyheptadecyl) oxazoline
13,14-(Hydroxy,methoxy)-heneicosyl]-oxazolin Beispiele für cycl ische Iminoether der Formel II sind:13,14- (hydroxy, methoxy) heneicosyl] oxazoline Examples of cyclic imino ethers of the formula II are:
2-Ethyloxazol in2-ethyloxazole in
2-Heptyloxazol in2-heptyloxazole in
2-(2-Ethylpentyl )-oxazol in2- (2-ethylpentyl) oxazole in
2-0ctyloxazolin2-0ctyloxazoline
2-Nonyloxazolin2-nonyloxazoline
2-Undecyloxazin2-undecyloxazine
2-Pentadecyloxazolin2-pentadecyloxazoline
2-Heptadecy1oxazo1in2-heptadecy1oxazo1in
2-(8-Heptadecenyl)-oxazolin2- (8-heptadecenyl) oxazoline
2-(8,ll-Heptadecadienyl)-oxazolin2- (8, ll-heptadecadienyl) oxazoline
2-Heptyl-3-methyl-oxazolin2-heptyl-3-methyl-oxazoline
2-Phenyl-4-methyl-oxazolin2-phenyl-4-methyl-oxazoline
2-Phenyloxazin2-phenyloxazine
2-(4-tert. Butylphenyl)-oxazolin2- (4-tert-butylphenyl) oxazoline
2-(4-Chlorphenyl)-oxazolin2- (4-chlorophenyl) oxazoline
2-(2-0xopropy1)-oxazin2- (2-0xopropy1) oxazine
2-(2,5-Dioxahexyl)-oxazolin2- (2,5-dioxahexyl) oxazoline
2-(2,5,8-Trioxanonyl)-oxazolin2- (2,5,8-trioxanonyl) oxazoline
Die Polymerisation der Iminoether kann ebenfalls nach an sich bekannten Methoden erfolgen, beispielsweise gemäß DE 12 06 585, US 3 458 456 oder der älteren Anmeldung DE-P 39 00859.2. Im Ge¬ gensatz zu den Angaben der US 3458456 werden bei Verwendung von Iminoethern der Formel I auch bei höheren Molanteilen die bei der Polymerisation entstehenden Poly-N-acylalkylenimine nicht unlös¬ lich.The iminoethers can also be polymerized by methods known per se, for example according to DE 12 06 585, US 3,458,456 or the earlier application DE-P 39 00859.2. In contrast to the information in US Pat. No. 3,458,456, when iminoethers of the formula I are used, the poly-N-acylalkyleneimines formed during the polymerization are not insoluble, even in the case of higher molar proportions.
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 R* bis R6 Wasserstoffatome sind und die übrigen aus Cj - 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 delta-2-0xazo.ine. Von diesen wiederum werden diejenigen mit den folgenden Substitutionsmustern besonders bevorzugt:For the process according to the invention, particular preference is given to poly-N-acylalkyleneimines which are prepared from cyclic imino ethers in whose formula I and / or II at least 4 of the radicals R * to R6 are hydrogen atoms and the others consist of C 1 -C 3 -alkyl . Furthermore in formula I and / or formula II Z preferably the meaning of a direct bond, ie the monomers are delta-2-0xazo.ine. Of these in turn, those with the following substitution patterns are particularly preferred:
R1 = CH3, R2-R4 = HR 1 = CH3, R 2 -R 4 = H
R3 = CH3, C2H5 oder Phenyl; R1, R2 und R4 = HR 3 = CH3, C2H5 or phenyl; R 1 , R 2 and R 4 = H
Ganz besonders bevorzugt werden Poly-N-acylalkylenimine, in denen sämtliche Reste R1 bis R^ Wasserstoffe sind.Poly-N-acylalkyleneimines in which all of the radicals R 1 to R ^ are hydrogen are very particularly preferred.
Soweit es sich bei den Poly-N-acylalkyleniminen um Copolymerisate handelt, können diese in üblicher Weise durch Wahl der Polymeri¬ sationsbedingungen 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 statistischen Polymerisate in den meisten Fällen bevorzugt. Das Molekulargewicht der Poly-N- acylalkylenimine kann in weiten Grenzen, etwa zwischen 1000 und 1 000 000, vorzugsweise zwischen 3000 und 50 000 frei gewählt werden.Insofar as the poly-N-acylalkyleneimines are copolymers, they can be prepared in a customary manner by choosing the polymerization conditions with a more or less random distribution of the monomers in the chain or else as block polymers. All forms are suitable for the process according to the invention, but the statistical polymers are preferred in most cases. The molecular weight of the poly-N-acylalkyleneimines can be chosen within wide limits, for example between 1,000 and 1,000,000, preferably between 3,000 and 50,000.
Die Mehrzahl der vorgenannten Hydroxylgruppen enthaltenden lös¬ lichen Poly-N-acylalkylenimine ist bisher nicht beschrieben wor¬ den. Bisher galt die Feststellung, daß bereits wenige Prozent eines Hydroxylgruppen enthaltenden cyclischen Iminoethers bei der Polymerisation zu vernetzten und daher unlöslichen Poly-N-acylal¬ kyleniminen führen (US 3 458456 sowie A. Levy und M. Litt in J. Polym. Sei AI, 6_, 1883 - 1894 (1968)). Es zeigte sich jedoch, daß bei Verwendung bestimmter cyclischer Iminoether der Formel I lös¬ liche Poly-N-acylalkylenimine entstehen. Diese Verbindungen sind daher ein eigener Gegenstand dieser Erfindung. Es handelt sich dabei um Poly-N-acylalkylenimine, die durch Copolymerisation von 15,1 bis 100 Mol-%, vorzugsweise 20 bis 98 Mol-%, eines cyc- Tischen Iminothers der Formel I mit 84,9 bis 0 Mol-%, vorzugs¬ weise 80 bis 2 Mol-% eines cyclischen Iminoethers der Formel II hergestellt werden, ausgenommen Polyacylalkyleήimine gemäß der älteren Anmeldung DE-P 39 00 859.2, die 20 Gew.-% und mehr an Monomereinheiten enthalten, die Acylreste einer ungesättigten al phatischen Carbonsäure mit 16 bis 22 C-Atomen tragen. Im übri¬ gen gelten die Erläuterungen, die oben zu den Poly-N-acylalky¬ leniminen gemacht wurden. Bezüglich der Herstellung der neuen Verbindungen wird insbesondere auf die Angaben in der älteren Anmeldung DE-P 39 00 859.2 Bezug genommen, deren Offenbarung in dieser Hinsicht ausdrücklich mit zum Inhalt der vorliegenden An¬ meldung gemacht wird. Besonders bevorzugte Verbindungen sind die¬ jenigen, die Acylgruppen der 2-Hydroxypropionsäure, der 3-Hy- droxybuttersäure, der 4-Hydroxyoctansäure, der 12-Hydroxystea- rinsäure oder der 9,10-(Hydroxy, methoxy)-stearinsäure tragen, sowie diejenigen, bei denen R? einen Alkylrest mit 1 bis 21 C- Atomen, vorzugsweise 2 bis 17 C-Atomen, oder einen Phenylrest darstellt.The majority of the above-mentioned hydroxyl-containing soluble poly-N-acylalkyleneimines have not yet been described. So far, it has been established that a few percent of a cyclic imino ether containing hydroxyl groups leads to crosslinking during the polymerization and therefore leads to insoluble poly-N-acylalkyleneimines (US 3,458,456 and A. Levy and M. Litt in J. Polym. Sei AI, 6_, 1883-1894 (1968)). However, it was found that when using certain cyclic iminoethers of the formula I, soluble poly-N-acylalkyleneimines are formed. These compounds are therefore a separate subject of this invention. These are poly-N-acylalkyleneimines which, by copolymerization, from 15.1 to 100 mol%, preferably 20 to 98 mol%, of a cyc- Tables of Iminothers of formula I with 84.9 to 0 mol%, preferably 80 to 2 mol% of a cyclic imino ether of formula II are prepared, with the exception of polyacylalkylimines according to the earlier application DE-P 39 00 859.2, which contains 20% by weight. -% and more contain monomer units that carry acyl residues of an unsaturated al phatic carboxylic acid with 16 to 22 carbon atoms. For the rest, the explanations given above for the poly-N-acylalkylenimines apply. With regard to the preparation of the new compounds, reference is made in particular to the information in the older application DE-P 39 00 859.2, the disclosure of which is expressly made part of the content of the present application in this regard. Particularly preferred compounds are those which carry acyl groups of 2-hydroxypropionic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyoctanoic acid, 12-hydroxystearic acid or 9,10- (hydroxy, methoxy) stearic acid, and those where R? represents an alkyl radical having 1 to 21 carbon atoms, preferably 2 to 17 carbon atoms, or a phenyl radical.
Bei den zur Vernetzung benötigten Reagentien handelt es sich um Verbindungen von vorzugsweise verhältnismäßig niedrigem Molekular¬ gewicht, die wenigstens zwei funktionelle Gruppen tragen, die mit Hydroxylgruppen reagieren können. Beispiele solcher Gruppen sind etwa Anhydridgruppen und Säurechloridgruppen. Die Reaktivität dieser Gruppen bestimmt im wesentlichen die Reaktionsbedingungen des Verfahrens. Durch die Menge an Vernetzungsreagens in Bezug auf die vorhandenen Hydroxylgruppen wird der Vernetzungsgrad festgelegt, dessen Obergrenze ansonsten von der Dichte der Hy¬ droxylgruppen im Poly-N-acylalkylenimin bestimmt wird.The reagents required for crosslinking are preferably relatively low molecular weight compounds which carry at least two functional groups which can react with hydroxyl groups. Examples of such groups are anhydride groups and acid chloride groups. The reactivity of these groups essentially determines the reaction conditions of the process. The amount of crosslinking reagent in relation to the hydroxyl groups present determines the degree of crosslinking, the upper limit of which is otherwise determined by the density of the hydroxyl groups in the poly-N-acylalkyleneimine.
Bevorzugte Vernetzungsreagentien für das erfindungsgemäße Ver¬ fahren sind Polyisocyanate und Aminoplast-Vorkondensate, doch eignen sich auch beispielsweise Phenol-Formaldehyd-Vorkondensate.Preferred crosslinking reagents for the process according to the invention are polyisocyanates and aminoplast precondensates, but phenol-formaldehyde precondensates are also suitable, for example.
Bei den Polyisocyanaten kann es sich um Verbindungen der Formel III handeln A(-NC0)n (III )The polyisocyanates can be compounds of the formula III A (-NC0) n (III)
in der A eine aliphatische, aromatische oder araliphatische Gruppe mit 4 bis 40 C-Atomen und n freien Valenzen an verschie¬ denen C-Atomen darstellt und n einen der Werte 2, 3 oder 4 hat. Diese Polyisocyanate sind in der chemischen Technik wohl bekannte Verbindungen, die üblicherweise aus den entsprechenden Aminen mit COCI2 hergestellt werden. Sie enthalten im Molekülteil A vorzugs¬ weise 6 bis 26 C-Atome. Bezüglich der Einzelheiten wird auf die Angaben in Handbüchern wie Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Auflage, Band 23, S. 586 (1984) hingewiesen. Als Beispiele für geeignete Polyisocyanate seien N,N'N' '-Tris-(ome- ga-isocyanatohexyl)-biuret; 2,2,4-Trimethylhexamethylen-l,6-di- isocyanat; 1,6-Hexamethylendiisocyanat; 2,4-Toluylendiisocyanat; 4,4'- und/oder 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat-, 4,4'-Dicyclohexyl- methandiisocyanat und Isophorondiisocyanat genannt. Diisocyanate werden im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt. Anstelle der Polyisocyanate der Formel III können mit gleichem Erfolg soge¬ nannte verkappte Polyisocyanate eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um Addukte an Polyisocyanate der Formel III, die bei Temperaturerhöhung unter Rückbildung der Polyisocyanate zerfallen und dann in gleicher Weise Additionen wie die Polyisocyanate ein¬ gehen. Ebenso eignen sich sogenannte Präpolymere mit Isocyanatend- gruppen, die üblicherweise aus langkettigen alpha, o ega-Diolen mit mittleren Molekulargewichten von etwa 500 - 5000 und über¬ schüssigen Diisocyanaten der Formel A hergestellt werden.in which A represents an aliphatic, aromatic or araliphatic group with 4 to 40 C atoms and n free valences on different C atoms and n has one of the values 2, 3 or 4. These polyisocyanates are compounds which are well known in chemical engineering and are usually prepared from the corresponding amines using COCI2. They preferably contain 6 to 26 carbon atoms in the molecular part A. With regard to the details, reference is made to the information in manuals such as Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd edition, volume 23, p. 586 (1984). Examples of suitable polyisocyanates are N, N'N '' -Tris- (omega-isocyanatohexyl) biuret; 2,2,4-trimethylhexamethylene-1,6-di-isocyanate; 1,6-hexamethylene diisocyanate; 2,4-tolylene diisocyanate; 4,4'- and / or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and isophorone diisocyanate. Diisocyanates are particularly preferred in the context of the invention. Instead of the polyisocyanates of the formula III, so-called masked polyisocyanates can be used with equal success. These are adducts with polyisocyanates of the formula III, which disintegrate when the temperature rises to form the polyisocyanates and then undergo additions in the same way as the polyisocyanates. So-called prepolymers with isocyanate end groups, which are usually prepared from long-chain alpha, o-diols with average molecular weights of about 500-5,000 and excess diisocyanates of the formula A, are also suitable.
Die Reaktion zwischen den Isocyanaten III und den Poly-N-acyl¬ alkyleniminen verläuft glatt bei den für die Umsetzung von Alko¬ holen mit Isocyanaten üblichen Bedingungen, das heißt bei Tempe¬ raturen zwischen etwa Raumtemperatur und etwa 160 °C und Re¬ aktionszeiten von etwa 1 bis 10 Stunden. Je nach Reaktivität der Isocyanate und der Alkoholkomponente können diese Bedingungen aber auch deutlich über- oder unterschritten werden. Die Reaktion läßt sich in Anwesenheit geeigneter aprotischer Lösungsmittel, beispielsweise aromatische Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasser¬ stoffe, Ester oder Ketone durchführen, wobei im allgemeinen unter Ausschluß von Feuchtigkeit gearbeitet wird. Vorzugsweise wird die Vernetzung aber ohne Lösungsmittel vorgenommen. Zur Beschleuni¬ gung können die für die Umsetzung von Alkoholen mit Isocyanaten üblichen Katalysatoren, vor allem Zinnverbindungen wie Dibutyl- zinndilaurat oder tertiäre Amine wie l,4-Diazabicyclo-[2,2,2]- octan zugesetzt werden. Der Fortgang der Reaktion läßt sich durch Bestimmung des noch nicht umgesetzten Isocyanats, beispielsweise durch Umsetzung mit überschüssigem Dibutyla in in Toluol und Rücktitration mit HC1, verfolgen.The reaction between the isocyanates III and the poly-N-acylalkyleneimines proceeds smoothly under the conditions customary for the reaction of alcohols with isocyanates, that is to say at temperatures between about room temperature and about 160 ° C. and reaction times of about 1 to 10 hours. Depending on the reactivity of the isocyanates and the alcohol component, these conditions can also be significantly exceeded or fallen short of. The reaction can be carried out in the presence of suitable aprotic solvents, for example aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, esters or ketones, it being generally carried out with the exclusion of moisture. However, the crosslinking is preferably carried out without solvent. For acceleration, the catalysts customary for the reaction of alcohols with isocyanates, especially tin compounds such as dibutyltin dilaurate or tertiary amines such as 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, can be added. The progress of the reaction can be followed by determining the unreacted isocyanate, for example by reaction with excess dibutyla in in toluene and back titration with HC1.
In der Regel wird zur Vernetzung nicht mehr Polyisocyanat einge¬ setzt, als zur vollständigen Umsetzung mit den verfügbaren Hy¬ droxylgruppen erforderlich ist. In vielen Fällen genügt aller¬ dings ein Unterschuß an Polyisocyanat, vor allem dann, wenn nur eine geringe Vernetzung beabsichtigt ist und/oder das Endprodukt noch Hydroxylgruppen aufweisen soll.As a rule, no more polyisocyanate is used for crosslinking than is necessary for complete reaction with the available hydroxyl groups. In many cases, however, a deficit of polyisocyanate is sufficient, especially if only a small amount of crosslinking is intended and / or the end product should still have hydroxyl groups.
Bei den ebenfalls als Vernetzungsreagentien bevorzugten Amino¬ plast-Vorkondensaten handelt es sich um Kondensationsprodukte von Formaldehyd mit verschiedenen Amiden, vorzugsweise Harnstoff und/oder Mela in, die gegebenenfalls mit niederen Alkoholen ver- äthert sein können.The amino plast precondensates, which are also preferred as crosslinking reagents, are condensation products of formaldehyde with various amides, preferably urea and / or melamine, which may be etherified with lower alcohols.
Kennzeichnende Strukturmerkmale dieser Produkte, die in der Tech¬ nik in vielfältiger Form angeboten werden, sind Methylenbrücken zwischen amidischen Stickstoffatomen und an Stickstoff gebundene Methylolgruppen sowie gegebenenfalls Alkoxymethylgruppen. Bezüg¬ lich weiterer Einzelheiten sei auch hier auf geeignete Hand¬ bücher, beispielsweise Ull anns Encyklopädie der technischen Che¬ mie, 4. Auflage, Band 7, S. 403 (1974) hingewiesen. Die Reaktion zwischen den Poly-N-acylalkyleniminen und den Ami¬ noplast-Vorkondensaten wird vorzugsweise lösungsmittelfrei durchgeführt, wobei jedoch das Vermischen der Komponenten zu¬ nächst mit Hilfe geeigneter Lösungsmittel, beispielsweise aro¬ matische Kohlenwasserstoffe, oder von Suspendiermitteln, bei¬ spielsweise Wasser, vorgenommen werden kann. Die eigentliche Ver¬ netzungsreaktion findet bei höheren Temperaturen, vorzugsweise zwischen 100 und 220 °C statt und dauert im allgemeinen 5 bis 45 Minuten.Characteristic structural features of these products, which are offered in various forms in technology, are methylene bridges between amidic nitrogen atoms and methylol groups bonded to nitrogen, and optionally alkoxymethyl groups. With regard to further details, reference should also be made here to suitable manuals, for example Ull ann's Encyclopedia of Technical Chemistry, 4th edition, volume 7, p. 403 (1974). The reaction between the poly-N-acylalkyleneimines and the aminoplast precondensates is preferably carried out in a solvent-free manner, but the components are first mixed using suitable solvents, for example aromatic hydrocarbons, or suspending agents, for example water. can be made. The actual crosslinking reaction takes place at higher temperatures, preferably between 100 and 220 ° C., and generally takes 5 to 45 minutes.
Die Reaktion zwischen den Aminoplast-Vorkondensaten und den Poly-N-acylalkyleniminen folgt keiner festen Stöchio etrie. Das Verhältnis der Reaktanten kann daher in weiten Grenzen je nach den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes frei gewählt wer¬ den. Üblich sind bei Hydroxylgruppengehalten über 15 Mol-% im Poly-N-acylalkylenimin Gewichtsverhältnisse von 1 bis 0,2; be¬ vorzugt werden 0,7 bis 0,25 (jeweils Vorkondensat zu Poly-N-acyl¬ alkylenimin), doch können diese Werte bei Bedarf auch über oder unterschritten werden.The reaction between the aminoplast precondensates and the poly-N-acylalkyleneimines does not follow a fixed stoichiometry. The ratio of the reactants can therefore be freely selected within wide limits depending on the desired properties of the end product. Weight ratios of 1 to 0.2 are customary for hydroxyl group contents above 15 mol% in poly-N-acylalkyleneimine; 0.7 to 0.25 are preferred (in each case precondensate to poly-N-acylalkyleneimine), but these values can also be exceeded or fallen below if necessary.
Bei den Endprodukten des Verfahrens handelt es sich um hoch¬ elastische bis harte Massen, die bei geringem Vernetzungsgrad in Lösungsmitteln quellen können. Sie eignen sich vorzüglich als Werkstoffe und können dazu nötigenfalls auch glatt in Formen hergestellt werden. Hervorragend ist ebenfalls ihre Eignung als Überzugsmittel für feste Oberflächen, wo sie widerstandsfähige und festhaftende Beschichtungen ergeben. The end products of the process are highly elastic to hard materials which can swell in solvents with a low degree of crosslinking. They are particularly suitable as materials and, if necessary, can also be made smooth in molds. Their suitability as coating agents for solid surfaces, where they produce resistant and firmly adhering coatings, is also outstanding.
B E I S P I E L EB E I S P I E L E
Herstellung der Hydroxylgruppen enthaltenden Poly-N-acylalky¬ leniminePreparation of the poly-N-acylalky¬ lenimines containing hydroxyl groups
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 p-Toluolsulfonsäuremethylester als Kataly¬ sator hergestellt. Dazu wurden die Iminoether im vorgesehenen Verhältnis bei Raumtemperatur oder kurz oberhalb ihres Schmelzpunktes gemischt und dann unter Rühren mit einer klei¬ nen Menge an p-Toluolsulfonsäuremethylester als Katalysator versetzt und für 30 Minuten auf 160 °C erhitzt. Bei Verwendung von Iminoethern mit niedrigerem Siedepunkt wurde unterhalb des Siedepunktes entsprechend länger, in jedem Falle aber bis zur vollständigen Umsetzung polymerisiert. Die Tabellen 1 und 2 geben die Einzelheiten der zur Polymerisation eingesetzten Iminoether auf Basis meist technischer Carbonsäuren wieder. Sie wurden analog zu den Angaben in den älteren Patentanmel¬ dungen EP 88 118090.5, DE-P 39 14 133 und DE-P 39 14155 her¬ gestellt. Die Polymerisationen wurden im allgemeinen in An¬ satzgrößen von ca. 100 g durchgeführt. Sie lieferten bei Raum¬ temperatur feste Produkte, die ohne weitere Reinigung für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden konnten. Die Charakterisierung der Polymerisate erfolgte über das Moleku¬ largewicht (bestimmt als Gewichtsmittel mit Hilfe der Gelper- meationschromatographie gegen Polystyrolstandard). Tabelle 3 gibt die Einzelheiten der Polymerisationen und die Molekular¬ gewichte der dabei entstandenen Produkte wieder. Tabelle 1: Cyclische Iminoether der Formel IPoly-N-acylalkyleneimines suitable according to the invention were prepared by cationic polymerization of cyclic imino ethers of the formula I and cyclic imino ethers of the formula II in bulk with the addition of methyl p-toluenesulfonic acid as the catalyst. For this purpose, the iminoethers were mixed in the intended ratio at room temperature or just above their melting point, and a small amount of methyl p-toluenesulfonic acid as catalyst was then added with stirring and the mixture was heated at 160 ° C. for 30 minutes. When imino ethers with a lower boiling point were used, the polymerization was carried out correspondingly longer below the boiling point, but in any case until the reaction was complete. Tables 1 and 2 give the details of the iminoethers used for the polymerization based on mostly technical carboxylic acids. They were produced analogously to the information in the older patent applications EP 88 118090.5, DE-P 39 14 133 and DE-P 39 14155. The polymerizations were generally carried out in batch sizes of approximately 100 g. They supplied solid products at room temperature which could be used for the process according to the invention without further purification. The polymers were characterized by the molecular weight (determined as the weight average with the aid of gel permeation chromatography against the polystyrene standard). Table 3 shows the details of the polymerizations and the molecular weights of the resulting products. Table 1: Cyclic iminoethers of the formula I.
Nr. Mol.- Carbonsäurebasis M Gew. der IminoetherNo. Mol. Carboxylic acid base M wt. Of the imino ether
Tabelle 3: Pol -N-ac lalk lenimine Table 3: Pol -N-ac lalk lenimine
Vernetzung der Poly-N-acylalkylenimine mit Aminoplastvorkon¬ densatenCrosslinking of the poly-N-acylalkyleneimines with aminoplast precondensates
Das Vernetzungsverfahren wurde in diesen Beispielen auf tief¬ gezogenen Eisenblechen durchgeführt, um auf diese Weise eine heißgehärtete Lackierung auf den Blechen zu erzeugen.In these examples, the crosslinking process was carried out on deep-drawn iron sheets, in order in this way to produce a hot-hardened coating on the sheets.
Zu diesem Zweck wurden 70 %ige Lösungen der Poly-N-acylalkyl¬ enimine in Toluol oder 55 %ige Dispersionen dieser Polymeren in Wasser im Gewichtsverhältnis 7 : 3 (bezogen auf lösungsmit¬ telfreie Produkte) mit einem Melaminharz (Typ Cymel 301, Firma American Cyanamide) vermischt und mit Hilfe einer Rakel auf die Bleche aufgetragen. Die wäßrigen Dispersionen wurden in der Weise erzeugt, daß zunächst 33 %ige Lösungen der Polymeren in Isopropanol hergestellt wurden, die dann unter Rühren mit der 2,5-fachen Menge an Wasser (bezogen auf Polymeres) ver¬ setzt wurden. Isopropanol und Wasser wurden dann aus der Mischung unter Vakuum soweit abgezogen, bis eine 55 %ige Dispersion in Wasser verblieb. Nach dem Ablüften der Bleche bei Raumtemperatur wurden die beschichteten Bleche in einem Umluftofen 25 Minuten auf 160 °C erhitzt, um die Filme zu ver¬ netzen. Am nächsten Tag wurde die Pendelhärte der Lackfilme gemäß der deutschen Norm DIN 53 157 bestimmt. Die Ergebnisse, die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt sind, zeigten, daß Filme von guter Härte entstanden waren. For this purpose, 70% solutions of the poly-N-acylalkyl enimines in toluene or 55% dispersions of these polymers in water in a weight ratio of 7: 3 (based on solvent-free products) with a melamine resin (type Cymel 301, American) Cyanamide) mixed and applied to the sheets with the help of a squeegee. The aqueous dispersions were produced in such a way that initially 33% solutions of the polymers in isopropanol were prepared, which were then mixed with 2.5 times the amount of water (based on polymer) with stirring. Isopropanol and water were then removed from the mixture under vacuum until a 55% dispersion remained in water. After the sheets had been vented at room temperature, the coated sheets were heated in a forced-air oven at 160 ° C. for 25 minutes in order to crosslink the films. The next day, the pendulum hardness of the paint films was determined in accordance with the German standard DIN 53 157. The results, shown in Table 1 below, showed that films of good hardness were formed.
Gewichtsverhältnis Poly-N-acylalkylenimin: Aminoplast-Vorkon¬ densat 4 : 1Weight ratio of poly-N-acylalkyleneimine: aminoplast precondensate 4: 1
Vernetzung der Poly-N-acylalkylenimine mit PolyisocyanatCrosslinking of the poly-N-acylalkyleneimines with polyisocyanate
Auch diese Vernetzungsreaktion wurde hier an Reaktiongsge- mischen durchgeführt, die mit Hilfe einer Rakel als Filme auf Eisenbleche aufgetragen worden waren, um auf diese Weise fest¬ haftende Überzüge zu erzeugen. In den Beispielen bestand das Gemisch jeweils aus äquivalenten Mengen an Poly-N-acylalky¬ lenimin (bezogen auf Hydroxylgruppen) und 4,4'-Diphenylmethan- diisocyanat (MDI) bzw. einem mit Caprolactam verkappten Di- isocyanat (Grillbond IL6 (Ems-Chemie), Äquivalentgewicht 238). Die Vernetzung des Films wurde durch Einlegen des beschichte¬ ten Blechs für 25 Minuten in einem Umluftheizschrank bei 160 °C erreicht. Am nächsten Tag wurden die Eigenschaften des Lackfilms in Form der Pendelhärte gemäß DIN 53157, der Schlag- tiefung (reverse) gemäß US-Norm ASTM-D 2795-69 und des Gitter¬ schnitts gemäß der deutschen Norm DIN 53 151 bestimmt. Dabei entsprechen höhere Zahlenwerte bei Pendelhärte und Schlagtie- fung einer größeren Härte bzw. besseren Flexibilität der Be¬ schichtung. Die Beurteilung des Gitterschnitts erfolgte visuell mit einer Einstufung zwischen 0 (beste Haftung) und 4 (schlechte Haftung).This crosslinking reaction was also carried out here on reaction mixtures which had been applied as films to iron sheets with the aid of a doctor blade, in order in this way to produce adherent coatings. In the examples, the mixture consisted of equivalent amounts of poly-N-acylalkyleneimine (based on hydroxyl groups) and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) or a diisocyanate blocked with caprolactam (Grillbond IL6 (Ems- Chemistry), equivalent weight 238). The film was crosslinked by placing the coated sheet for 25 minutes in a forced air heating cabinet at 160 ° C. The next day, the properties of the coating film were determined in the form of the pendulum hardness in accordance with DIN 53157, the deepening (reverse) in accordance with US standard ASTM-D 2795-69 and the cross cut in accordance with the German standard DIN 53 151. there correspond to higher numerical values for pendulum hardness and impact depth to a greater hardness or better flexibility of the coating. The cross-cut was assessed visually with a rating between 0 (best adhesion) and 4 (poor adhesion).
Tabelle 2: Vernetzun auf EisenblechenTable 2: Networking on iron sheets

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung vernetzter Polymerer, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reagens, das mehrere zur Reaktion mit Hydroxylgruppen befähigte Gruppen aufweist, mit einem Poly-N-acylalkylenimin, bei dem zumindest ein Teil der N-Acylgruppen Hydroxylgruppen als Substituenten trägt, zur Reaktion gebracht wird.1. A process for the preparation of crosslinked polymers, characterized in that a reagent which has several groups capable of reacting with hydroxyl groups is reacted with a poly-N-acylalkyleneimine, in which at least some of the N-acyl groups carry hydroxyl groups as substituents becomes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Poly-N-acylalkylenimin verwendet wird, das durch Copolymerisation von 1 bis 100 Mol-% eines cyclischen Iminoethers der Formel I mit 99 bis 0 Mol- eines cyclischen Iminoethers der Formel II herstellbar ist, wobei die Formeln I und II folgendes Aussehen haben:2. The method according to claim 1, in which a poly-N-acylalkyleneimine is used, which can be prepared by copolymerization of 1 to 100 mol% of a cyclic imino ether of the formula I with 99 to 0 mol of a cyclic imino ether of the formula II, where formulas I and II have the following appearance:
Formel I:Formula I:
mit R = Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 12 C-Atomen, oder Aryl;with R = alkyl or alkenyl having 1 to 12 carbon atoms, or aryl;
M = direkte Bindung oder zweibindige Gruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, ausgewählt aus Alkylen-, Alkenylen-, Arylen- 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;M = direct bond or divalent group with 1 to 12 carbon atoms, selected from alkylene, alkenylene, arylene and alkarylene groups, which may optionally contain ether oxygens in their chain, where R and M are represented by further hydroxyl groups and / or by Alkoxy groups with 1 to 3 carbon atoms can be substituted;
Z = direkte Bindung oder die Gruppe CR^RG;Z = direct bond or the group CR ^ RG;
R1 bis R6 = jeweils H, Alkyl- oder Aryl mit 1 bis 8 C-Atomen; Formel II:R1 to R6 = each H, alkyl or aryl having 1 to 8 carbon atoms; Formula II:
N-CRiR2 N-CRiR 2
R7. ) 0-CR3R4 R7. ) 0-CR 3 R 4
mit R7 = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkaryl mit 1 bis 21 C- Atomen oder die Gruppe R8-0-(CH2CH2θ-)xR9- mit x = 0 bis 2, R8 = Cι-C3-Alkyl, R9 = Ci - C3-Alkylen; Z, R^-R6 = Bedeutung wie in Formel I, aber unabhängig von dieser.with R 7 = alkyl, alkenyl, aryl, alkaryl with 1 to 21 C atoms or the group R 8 -0- (CH2CH2θ-) x R 9 - with x = 0 to 2, R 8 = Cι-C3-alkyl, R 9 = Ci - C3 alkylene; Z, R ^ -R 6 = meaning as in formula I, but independently of this.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in Formel I und/oder Formel II das Symbol Z eine direkte Bindung ist.3. The method according to claim 2, in which in formula I and / or formula II the symbol Z is a direct bond.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in Formel I und/oder in Formel II R1 bis R6 Wasserstoffe sind.4. The method according to claim 2, in which in formula I and / or in formula II R 1 to R6 are hydrogens.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das zur Reaktion mit Hydroxylgruppen befähigte Reagens ein Polyiso¬ cyanat ein verkapptes Polyisocyanat oder ein Präpolymeres mit Isocyanatendgruppen, ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the reagent capable of reacting with hydroxyl groups is a polyisocyanate, a blocked polyisocyanate or a prepolymer with isocyanate end groups.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das zur Reaktion mit Hydroxylgruppen befähigte Reagens ein Amino¬ plast-Vorkondensat ist.6. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the reagent capable of reacting with hydroxyl groups is an Amino¬ plast precondensate.
7. Poly-N-acylalkylenimin, herstellbar durch Copolymerisation von 15,1 bis 100 Mol-% eines cyclischen Iminoethers der Formel I mit 84,9 bis 0 Mol-% eines cyclischen Iminoethers der Formel II, wobei diese Formeln das in Anspruch 2 angegebene Aussehen haben, ausgenommen Poly-N-acylalkylenimine, die zu 20 Gew.-% und mehr Monomereinheiten enthalten, die Acylreste einer unge¬ sättigten aliphatischen Carbonsäure mit 16 bis 22 C-Atomen tragen. 7. poly-N-acylalkyleneimine, which can be prepared by copolymerization of 15.1 to 100 mol% of a cyclic imino ether of the formula I with 84.9 to 0 mol% of a cyclic imino ether of the formula II, these formulas being as stated in claim 2 Appearance, with the exception of poly-N-acylalkyleneimines which contain 20% by weight or more of monomer units and which carry acyl radicals of an unsaturated aliphatic carboxylic acid having 16 to 22 carbon atoms.
8. Poly-N-acylalkylenimin gemäß Anspruch 7, herstellbar durch Copoly ersation von 20 bis 98 Mol- eines cyclischen Imino¬ ethers der Formel I mit 80 bis 2 Mol-% eines cyclischen Iminoethers der Formel II.8. poly-N-acylalkyleneimine according to claim 7, producible by copoly ersation of 20 to 98 mol of a cyclic imino ether of the formula I with 80 to 2 mol% of a cyclic imino ether of the formula II.
9. Poly-N-acylalkylenimin gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem in Formel I und/oder in Formel II, vorzugsweise in beiden, wenigstens 4 der Reste R bis R^ Wasserstoffatome sind und die übrigen aus Ci - C3~Alkyl bestehen.9. poly-N-acylalkyleneimine according to one of claims 7 or 8, in which in formula I and / or in formula II, preferably in both, at least 4 of the radicals R to R ^ are hydrogen atoms and the rest of Ci - C3 ~ alkyl consist.
10. Poly-N-acylalkylenimin gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem in Formel I und/oder Formel II, vorzugsweise in bei¬ den, Z eine direkte Bindung ist.10. poly-N-acylalkyleneimine according to one of claims 7 or 8, in which in formula I and / or formula II, preferably in both, Z is a direct bond.
11. Poly-N-acylalkylenimin gemäß Anspruch 10, bei dem in Formel I und/oder in Formel II, vorzugsweise in beiden, R1 bis R^ Wasserstoffe sind.11. poly-N-acylalkyleneimine according to claim 10, in which in formula I and / or in formula II, preferably in both, R 1 to R ^ are hydrogens.
12. Poly-N-acylalkylenimin gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem in Formel I die Gruppe H0-CHR-M- die Alkylgruppe der 2-Hydroxypropionsäure, der 3-Hydroxybuttersäure, der 4-Hy- droxyoctansäure, der 12-Hydroxystearinsäure oder der 9,10- (Hydroxy.methoxy)-stearinsäure darstellt.12. Poly-N-acylalkyleneimine according to one of claims 7 or 8, in which in formula I the group H0-CHR-M- the alkyl group of 2-hydroxypropionic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyoctanoic acid, 12- Hydroxystearic acid or the 9,10- (Hydroxy.methoxy) stearic acid.
13. Poly-N-acylalkylenimin gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem in Formel II R7 einen Alkylrest mit 1 bis 21 C-Atomen, vorzugsweise mit 2 bis 17 C-Atomen, oder einen Phenylrest darstellt.13. poly-N-acylalkyleneimine according to one of claims 7 or 8, in which in formula II R 7 represents an alkyl radical having 1 to 21 carbon atoms, preferably having 2 to 17 carbon atoms, or a phenyl radical.
14. Poly-N-acylalkylenimin gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, mit einem mittleren Molekulargewicht von 1000 bis 1 000 000, vorzugsweise 3000 bis 50000. 14. Poly-N-acylalkyleneimine according to one of claims 7 or 8, with an average molecular weight of 1000 to 1,000,000, preferably 3,000 to 50,000.
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