EP1948573A2 - Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders - Google Patents

Comb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders

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EP1948573A2
EP1948573A2 EP06819275A EP06819275A EP1948573A2 EP 1948573 A2 EP1948573 A2 EP 1948573A2 EP 06819275 A EP06819275 A EP 06819275A EP 06819275 A EP06819275 A EP 06819275A EP 1948573 A2 EP1948573 A2 EP 1948573A2
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EP
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group
alk
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groups
monomers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06819275A
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German (de)
French (fr)
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Stefan Becker
Markus Klumpe
Joachim Pakusch
Thomas GÖTZ
Christian Knoll
Rolf Gulden
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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    • C04B2103/006Comb polymers
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    • C04B2103/30Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/32Superplasticisers

Definitions

  • the present invention relates to novel comb polymers which carry on a carbon backbone poly-C 2 -C 4 -alkylene ether side chains A and functional groups B, which are present at pH> 12 in the form of anionic groups, and the salts of such comb polymers ,
  • the invention also relates to the use of these comb polymers as additives in preparations of mineral binders.
  • Comb polymers having a carbon backbone bearing poly-C 2 -C 4 -alkylene ether side chains and anionic groups, in particular carboxylate groups, are found as additives for mineral binders and binders, in particular for cement and cementitious binders such as mortars, cementitious plasters and in particular for concrete, but also for gypsum and gypsum-based binding materials such as model, stucco or plaster, plaster, gypsum, etc. Use.
  • the comb polymers contain the mineral binder particles in the ready-to-use formulation of the binder, i. H. a water-based preparation, dispersing and that the dispersing effect of the comb polymers causes a liquefaction of the ready-to-use preparations.
  • a specific processing viscosity of the ready-to-use preparation during mixing less water, based on the mineral binder, is required than in the case of a non-additized preparation, which results in an increased final strength of the additized preparation in the set condition.
  • additiviere preparations for the same amount of water, based on the mineral binder a reduced viscosity than non-additive preparations, which is desirable for many applications such as cast concrete or screed.
  • the EP-A 331 308 describes comb polymers for the dispersion of cement, which sulfonic acid, a monoethylenically unsaturated carboxylic acid, a monoethylenically unsaturated sulfonic and an ester containing a poly-C 2 -C 3 alkylene glycol mono Ci-C 3 alkylether lymerêt Single-pole.
  • EP-A 560 602 in turn describes the use of comb polymers which comprise an alkenyl ether of a poly-C 2 -C 8 -alkylene glycol mono-C 1 -C 4 -alkyl ether and maleic acid or maleic anhydride in copolymerized form as additives for concrete.
  • EP-A 753 488 is the use of comb polymers which are monoethylenically unsaturated carboxylic acids and esters of monoethylenically unsaturated carboxylic acids of polyoxy-C 2 -C 4 -alkylenmono-Ci-C 4 -alkyl as copolymerized units and having a specific molecular weight distribution than Dispersants for cement known. Similar polymers are described for this purpose in EP-A 792 850.
  • EP-A 725 044 describes the use of comb polymers of monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids and esters of monoethylenically unsaturated carboxylic acids with polyoxyethylene mono-C 1 -C 5 -alkyl ethers in hydraulically setting compositions based on a mixture of cement and anhydrous gypsum.
  • EP-A 799 807 in turn describes the use of comb polymers based on monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids and alkylpolyalkylene glycol mono (meth) acrylic acid esters, the latter being obtainable by a transesterification process, as dispersants for cement.
  • WO 98/28353 discloses comb polymers having a carbon backbone bearing alkyl polyalkylene ether groups and carboxylate groups.
  • the comb polymers can be prepared both by modifying polymers containing carboxylate groups with polyalkylene ethers and by copolymerizing suitable alkylpolyalkylene ether group-containing monomers with ethylenically unsaturated carboxylic acids.
  • WO 01/74736 in turn describes comb polymers of poly-C 2 -C 4 -alkylene glycol (meth) acrylates with (meth) acrylic acid, wherein the preparation of the poly-C 2 -C 4 - alkylene glycol (meth) acrylic esters by reacting Alkylpolyalkylenglykolen with (meth) acrylic anhydrides in the presence of amines.
  • EP-A 704 504 describes homo- and copolymers of esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids with polyalkylene etherols which carry a nitrogen heterocycle at one end.
  • the polymers described there are used as temperature-dependent thickeners in ink-jet inks.
  • the dispersing effect of the comb polymers of the prior art is often insufficient, so that their liquefying action in preparations based on mineral binders such as gypsum or cement is not satisfactory.
  • Our own investigations by the inventors of the present application have also shown that the comb polymers prepared according to the prior art frequently contain even greater amounts of unreacted polyalkylene glycol monomethyl ethers which themselves do not have a liquefying effect, so that larger amounts of comb polymer are needed to achieve the desired effect , which on the one hand represents an additional cost factor and on the other hand is also undesirable in view of a thereby increased foaming.
  • the present invention is therefore based on the object to provide additives for preparations based on mineral binders, which show a good liquefying effect in such preparations.
  • the additives should also be preparable in a way that they contain little or no amounts of by-products.
  • the present invention relates to the use of comb polymers having a carbon backbone, the polyether groups of the formula A.
  • * indicates the binding site to the carbon backbone of the comb polymer
  • U represents a chemical bond or an alkylene group of 1 to 8 carbon atoms
  • X represents oxygen or a group NR
  • k is 0 or 1
  • n is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 5 to 300
  • Alk is C 2 -C 4 -alkylene, where Alk within the group (AIk-O) n may be identical or different,
  • Y is a linear or branched alkylene group having 2 to 8 C atoms, which may carry a phenyl ring,
  • Z is a nitrogen-bonded 5- to 10-membered nitrogen heterocycle which, as ring members, besides the nitrogen atom and besides carbon atoms, 1, 2 or 3 can have additional heteroatoms selected from oxygen, nitrogen and sulfur, the nitrogen ring members having a Group R ', and where 1 or 2 carbon ring members may be present as the carbonyl group,
  • R is hydrogen, dC 4 alkyl or benzyl, and R 'is hydrogen, C r C 4 alkyl or benzyl;
  • the invention also relates to preparations of mineral binders containing such a comb polymer, in particular ready-to-use preparations and the articles produced therefrom.
  • Such comb polymers are new when the mean of n, based on the
  • Comb polymer is in the range of 11 to 300 and on average 90 mol% of units AIk-O in the group (AIk-O) n are CH 2 -CH 2 -O.
  • the present invention also relates to comb polymers having a carbon-fabric backbone carrying polyether groups of the general formula A and functional groups B which are present at pH> 12 in the form of anionic groups, wherein in the formula A the variables * , U, X , k, Alk, Y, Z, R and R 'have the abovementioned meanings and n is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 1 to 300 and in which at least 90 mol% of the units AIk-O in the group (AIk-O) n are CH 2 -CH 2 -O.
  • comb polymers are used to additize preparations containing mineral binders.
  • liquefaction of the preparations can be achieved in a particularly effective manner, ie, for the adjustment of the desired Processing viscosity required amount of mixing water, based on the mineral binder, compared to non-additive preparations or compared to additiverten preparations of mineral binders in which the additives have a lower liquefying effect can be reduced or, alternatively, for setting a
  • the application rate of comb polymer required for the specific viscosity of the preparation is lower in comparison with the comb polymers of the prior art.
  • Mineral binders for the purposes of the present invention are inorganic, usually mineral substances which, when mixed with water, harden to a solid.
  • Gypsum corrosive cement, magnesia binder and white lime, as well as hydraulic binders such as lime and especially cement, including latent hydraulic binders such as blast furnace slags.
  • the term "gypsum” as used herein includes both anhydrite and calcium sulfate hemihydrate.
  • the comb polymers of the invention are particularly suitable for the addition of formulations of hydraulic binders and especially for the addition of cementitious preparations, but also for the addition of preparations of latent hydraulic binder.
  • the comb polymers according to the invention are furthermore suitable for the addition of preparations of non-hydraulic binders, in particular for the addition of gypsum and gypsum-containing preparations, such as model stucco or plaster, gypsum plaster, gypsum plaster.
  • the comb polymers according to the invention are also particularly suitable for the addition of preparations which, as a mineral binder, a mixture of a hydraulic and a non-hydraulic binder, for. As a mixture of gypsum and cement.
  • the comb polymers can be used both to additize preparations that consist essentially of the mineral binder. However, they are particularly suitable for the addition of binders, ie preparations containing as main ingredient additives that are bound by the mineral binder, for example, for the addition of concrete and mortar.
  • the preparations of the mineral binder which are additively formulated according to the invention may be storage forms of the mineral binder, storage forms of the binding material, or ready-to-use preparations, ie preparations which, in contrast to the storage forms, already require the binding agent or building material to be set Amount of water (mixing water) included.
  • C 2 -C 4 -alkylene is a linear or branched alkanediyl group which has 2 to 4 C atoms, in particular for a 1, 2-ethanediyl group which carry one or two methyl groups or one ethyl group can, ie for 1, 2-ethanediyl, 1, 2-propanediyl, 1, 2-butanediyl, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diyl or 1, 2-dimethylethane-1, 2-diyl.
  • C 1 -C 6 -alkylene represents a linear or branched alkanediyl group which has 1 to 8 and in particular 1 to 4 C atoms, eg. B. for CH 2 , 1, 1-ethanediyl, 1, 2-ethanediyl, 1, 1-propanediyl, 1, 3-propanediyl, 2,2-propanediyl, 1, 2-propanediyl, 1, 1-butanediyl,
  • C 1 -C 4 -alkyl represents a linear or branched alkyl group which has 1 to 4 carbon atoms, eg. For example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, 2-butyl,
  • C 1 -C 10 -alkyl is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, e.g. B. for dC 4 alkyl, as mentioned above, and for pentyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, heptyl, octyl, 1-methylheptyl, 2-methylheptyl, 2,4,4-trimethylpentan-2-yl, 2-ethylhexyl, 1-ethylhexyl, nonyl, isononyl, decyl, 1-methylnonyl, 2-propylheptyl and the like.
  • Ci-C 4 alkoxy represents a linear or branched alkyl group which is bonded via an oxygen atom and which has 1 to 4 carbon atoms, for.
  • C 1 -C 10 alkoxy represents a linear or branched alkyl group which is bonded via an oxygen atom and which has 1 to 10 C atoms, eg. B.
  • C 1 -C 4 -alkoxy for C 1 -C 4 -alkoxy, as mentioned above, and for pentyloxy, hexyloxy, 1-methylpentyloxy, 2-methylpentylxoy, heptyloxy, octyloxy, 1-methylheptyloxy, 2-methylheptylxoy, 2,4,4-trimethylpentan-2 yloxy, 2-ethylhexyloxy, 1-ethylhexyloxy, nonyloxy, isononyloxy, decyloxy, 1-methylnonyloxy, 2-propylheptyloxy and the like.
  • the average number of repeating units AIk-O in the groups (AIk-O) n ie the mean value of n in formula A, based on the comb polymer, at least 10, in particular is at least 20 and especially at least 50 and has a value of 250, in particular 200 and especially does not exceed 150.
  • the value is in the range of 10 to 250, in particular in the range of 20 to 200 and especially in the range of 50 to 150.
  • the mean value of n or the average number of repeating units AIk-O is the number average, based on the comb polymer.
  • the alkylene moieties of the individual repeat units AIk-O may be the same or different.
  • Particularly preferred AIk-O is 1, 2-ethanediyl or mixtures of 1, 2-ethanediyl with 1, 2-propanediyl. If the groups (AIk-O) have n different units AIk-O from one another, they may be arranged randomly or in blocks, wherein a block-wise arrangement is preferred. In particular, that group AIk-O attached to X is a group of the formula CH 2 CH 2 O.
  • At least 50 mol%, in particular at least 80 mol%, particularly preferably 90 mol% and in particular all groups AIk-O are CH 2 -CH 2 -O.
  • These% data are the number average, based on the total amount of comb polymer.
  • the group (AIk-O) n has different repeating units AIk-O, it has proved to be advantageous if on average at least 50 mol%, z. B. 50 to 99 ⁇ mol-%, in particular at least 80 ⁇ mol-%, z. B. 80 to 99 ⁇ mol-%, and especially at least 90 ⁇ mol-%, z. B. 90 to 98 mol% of the groups AIk-O are CH 2 -CH 2 -O. Of these, preference is given to those mixtures in which the remaining repeating units AIk-O are CH (CH 3 ) -CH 2 -O.
  • the group Z in formula A is preferably a 5- or 6-membered nitrogen heterocycle which, in addition to the nitrogen atom bonded to Y and the carbon ring members a selected from O, S, N, a group NR ring member and / or a carbonyl group as Ring member has.
  • R has the abovementioned meanings and is in particular hydrogen or methyl. Of these, preference is given to those heterocycles which have a ring member selected from O, N or a group NR and / or a carbonyl group as ring member.
  • Z radicals examples include pyrrolidon-1-yl, morpholin-4-yl, piperazin-1-yl, piperidone-1-yl, morpholin-2-on-4-yl, morpholin-3-on-4-yl, Piperazin-1-yl, 4-methylpiperazin-1-yl, imidazolin-2-one-1-yl, 3-methylimidazolin-2-one-1-yl and imidazol-1-yl. Of these, in particular morpholin-4-yl and pyrrolidone-1-yl are preferred.
  • Y in formula A is C 2 -C 4 -alkylene and in particular 1, 2-ethanediyl or 1, 3-propanediyl.
  • U is preferably a chemical bond, CH 2 or CH (CH 3 ). In a particularly preferred embodiment, U is a chemical bond.
  • k stands for 1.
  • X is preferably O or NH and in particular O.
  • the groups B present in the comb polymers used according to the invention are typically present at pH values above 12 in the form of anionic groups, ie in deprotonated form.
  • examples of such groups are carboxylate (COOH or COO " ), sulfonate (SO 3 H or SO 3 " ), phosphonate (PO 3 H 2 or PO 3 H “ or PO 3 2" ).
  • group B is substantially (i.e., at least 95 mole%, especially at least 99 mole%) or exclusively carboxylate groups.
  • the comb polymers have at least two different functional groups B, wherein in this embodiment preferably 50 to 99 mol%, in particular 80 to 99 mol% of the functional groups B carboxylate groups and the remaining 1 to 50 ⁇ mol-% , In particular 1 to 20 mol%, sulfonate groups.
  • the functional groups B can be bonded directly or via a spacer to the carbon backbone of the polymer chain.
  • Typical spacers are C 1 -C 4 -alkanediyl, phenylene and groups of the formula * -C (O) -X'-Alk ',
  • X ' is O, NH or N (C r C 4 alkyl)
  • Alk' is C 2 -C 4 alkylene, in particular 1, 2-ethanediyl, 1, 3-propanediyl, 1, 2-propanediyl or 1-methyl-1, 2-propanediyl and * represents the binding site of the spacer to the polymer backbone.
  • the group B is bonded directly, ie via a single bond, to the carbon backbone of the comb polymer.
  • the comb polymer can also be groups of the formula C * -U '- (C (O)) pX "- (Alk" -O) q -R a C
  • U ' has the meanings given for U
  • p is O or 1
  • X has the meanings given for X
  • Alk has the meanings given above for alk
  • q is an integer whose mean value, based on the Comb polymer in the range from 2 to 300, in particular in the range from 10 to 250, more preferably in the range from 20 to 200 and especially in the range from 50 to 150 (number average)
  • R a is selected from hydrogen, C 1 -C 10 -alkyl, d- Cio-alkylcarbonyl, benzyl or benzoyl.
  • p is in particular 1.
  • U ' is in particular a chemical bond.
  • X stands in particular for oxygen in particular.
  • R a stands in particular for C 1 -C 4 -alkyl and especially for methyl.
  • the statements made above for alk apply analogously.
  • the polyether groups A and also the polyether groups C within the comb polymer may be identical or different with respect to the number of repeating units n or q in the groups (AIk-O) n or (Alk "-O) q , that the groups A and C or the groups (AIk-O) n or (Alk "-O) q have a molecular weight distribution and accordingly represent n and q means (number average) of these molecular weight distributions.
  • “equal” therefore means that the molecular weight distribution of the groups A and C each have a maximum. Accordingly, the term “different” means that the molecular weight distribution of the groups A and C corresponds to several superimposed distributions and accordingly have several maxima.
  • Comb polymers in which the molecular weight distributions of the groups A or, if present, the molecular weight distributions of the groups A are different from those of the groups C are preferred.
  • those comb polymers are preferred in which the number average molecular weight to be assigned in each case to one another deviates from one another by at least 130 daltons and in particular at least 440 daltons. Accordingly, comb polymers are preferred which contain at least two, e.g. B.
  • comb polymers having groups of the formula A and of the formula C are preferred in which the mean values of n and q differ by a value of at least 3 and in particular by at least 10.
  • the polyether groups of the formula A and the functional groups B are typically in one Molar ratio A: B in the range from 2: 1 to 1:20, often in the range of 1, 5: 1 to 1:15, in particular in the range of 1: 1 to 1:10 and especially in the range of 1: 1, 1 to 1: 8 before (averaged over the total amount of comb polymers).
  • the molar ratio of polyether groups of the formula A and C to the functional groups B is typically in the range from 2: 1 to 1:20, often in the range from 1, 5: 1 to 1:15, in particular in the range of 1: 1 to 1:10 and especially in the range of 1: 1, 1 to 1: 8 (averaged over the total amount of comb polymers)
  • the comb polymer may to a lesser extent also carry functional groups C on the carbon backbone.
  • functional groups C include in particular C-i-C ⁇ -alkoxycarbonyl groups in which the alkoxy radical can carry one or more hydroxyl groups, nitrile groups and groups of the formula Z as defined above.
  • the proportion of the functional groups C will, based on the total amount of the functional groups A, B, optionally C and C, preferably not exceed 30 .mu.m%, in particular 20 mol% and, if present, is typically in the range of 1 to 30 mol% and especially in the range of 2 to 20 mol%.
  • the comb polymer has no or less than 2 mol%, in particular less than 1 mol% of functional groups C.
  • the comb polymer has 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total amount of the functional groups A, B, C and optionally C groups of the formula C.
  • the molar ratio of the side chains A to the groups C, d. H. the molar ratio A: C is preferably in the range from 1:10 to 20: 1, in particular in the range from 1: 2 to 10: 1.
  • the comb polymer has no or less than 5 .mu.mol%, in particular less than 1 mol%, of groups of the formula C, in each case based on the total amount of the groups A, B, C and C.
  • the comb polymer may also have hydrocarbon residues on the carbon backbone, eg. B. dC 4 alkyl groups or phenyl groups.
  • the carbon backbone has dC 4 -alkyl groups, in particular methyl groups, on at least every 4 C atom of the polymer chain.
  • the number-average molecular weights (M N ) of the comb polymers are generally in the range from 1000 to 200,000 daltons. With regard to the use of the comb polymers, those having a number average molecular weight of 5,000 to 100,000 daltons are preferred.
  • the number average molecular weight M N can be determined in the usual way by gel permeation chromatography, as explained in the examples.
  • the K values of the copolymers obtainable according to the invention, determined by the method indicated below, are generally in the range from 10 to 100, preferably in the range from 15 to 80 and in particular in the range from 20 to 60.
  • the comb polymers can be used in the form of the free acid or in the form of their salts, it being possible for the groups B to be partially or completely neutralized in the salt form. If the comb polymers are used in the form of the salts, they have cations as counterions for reasons of electroneutrality.
  • Suitable cations are alkali metal cations such as Na + and K + , alkaline earth metal cations such as Mg ++ and Ca ++ , and ammonium ions such as NH 4 + , [NR b R c R d R e ] + , where R b is C r C 4 -alkyl or hydroxy-C 2 -C 4 -alkyl and the radicals R c, R d and R e are independently selected from hydrogen, dC 4 -alkyl and hydroxy-C 2 -C 4 alkyl.
  • Preferred counterions are the alkali metal cations, especially Na + and K + .
  • the preparation of the comb polymers according to the invention can be carried out in analogy to known processes for the preparation of such comb polymers, for. B. in analogy to the methods described in the cited prior art and in analogy to the methods described in WO 01/40337, WO 01/40338, WO 01/72853 or WO 02/50160, the disclosure of which hereby Reference is made.
  • Suitable production processes are in particular:
  • the type and amount of side chains A or of functional groups B depends on the type and relative amounts of monomers M1 and M2 or M3 used and, if appropriate, M2 in in a known manner.
  • the molecular weight of the comb polymers in turn can be in the production methods i) and ii) by the reaction conditions selected in the polymerization, for. B.
  • the initiator used optionally used regulators, the temperature, the reaction medium, concentration of monomers, etc. in a conventional manner.
  • the structure and the molecular weight are naturally determined by the homo- or copolymers used and by the alcohols HO- (AIk-O) n -YZ used for the modification or amines of the formula HNR- (alkoxy) O) n -YZ largely determined.
  • Preferred according to the invention are the comb polymers obtainable by the method i), which thus form a particularly preferred subject of the invention.
  • the type and amount of the monomers M determine the type and number of side chains of the formula A.
  • Preferred monomers M1 are those in which k in formula A is 1.
  • Preferred monomers M1 are therefore selected from the esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids and diesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C 6 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k-O) n -YZ, where n, Alk, Y and Z have the meanings given above, and the amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids with amines of the formula NHR- (AIk-O) n -YZ, wherein n, Alk, R, Y and Z have the meanings given above.
  • Preferred esters of monoethylenically unsaturated Cs-C ⁇ monocarboxylic acids are the esters of acrylic acid and of methacrylic acid.
  • diesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C -dicarboxylic acids are the esters of fumaric acid, itaconic acid and maleic acid.
  • Preferred amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids are the amides of acrylic acid and of methacrylic acid.
  • Suitable monomers M1 are vinyl, allyl and methallyl ethers of alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ, in which n, Alk, Y and Z have the meanings mentioned above.
  • the monomers M1 preferably comprise at least 80 ⁇ mol, in particular at least 90 mol%, based on the total amount of the monomers M1, esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 6 monocarboxylic acids, in particular esters of acrylic acid and methacrylic acid.
  • the monomers M1 are selected from the aforementioned esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids, and especially selected from the esters of acrylic acid and methacrylic acid.
  • the monomers M2 include:
  • M2a monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids with 3 or 4 to 8
  • C atoms such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid.
  • M2b monoethylenically unsaturated sulfonic acids having preferably 2 to 10 C atoms and salts thereof, in particular their alkali metal salts such as vinylsulfonic acid, allysulfonic acid, methallylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acryloxyethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and M2c monoethylenically unsaturated phosphonic acids with preferably 2 until 10
  • C atoms such as vinylphosphonic acid, allylphosphonic acid, 2-acryloxyethanephosphonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanephosphonic acid, M2d monoesters of monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids having 4 to 8 C atoms, in particular half esters of maleic acid, fumaric acid and itaconic acid with C 1 -C 10 -alkanols, in particular with C 1 -C 4 -alkanols, eg. B.
  • Preferred monomers M2 comprise at least 50 mol%, in particular at least 70 mol%, based on the total amount of the monomers M2, of monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 or 4 to 8 carbon atoms, and of these particularly preferably acrylic acid and methacrylic acid ,
  • the monomers M2 are selected from monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 or 4 to 8 C atoms, in particular from acrylic acid and methacrylic acid.
  • the monomers M2 comprise from 50 to 99 ⁇ mol, in particular from 70 to 95 mol%, based on the total amount of the monomers M2, of monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 or 4 to 8 carbon atoms, and among these, particularly preferably acrylic acid and methacrylic acid, and 1 to 50 mol%, in particular 5 to 35 mol%, based on the total amount of the monomers M2, monoethylenically unsaturated sulfonic acids having preferably 2 to 10 carbon atoms.
  • Monomers M3 include, in particular, monoesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k-O) n -YZ, in which n, Alk, Y and Z have the abovementioned meanings, especially the half esters of maleic acid , fumaric acid and itaconic acid.
  • the monomers M can comprise further monomers M4 and M5.
  • Monomeric M4 are monoethylenically unsaturated monomers which have one or two groups of the formula C and, if appropriate, a functional group B. These include vinyl, AlIIy- and methallyl ethers of alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a , wherein q, Alk" and R a have the meanings mentioned above, further the esters of these alcohols of monoethylenically unsaturated mono-C3 -C ⁇ - carboxylic acids and the diesters and half of these alcohols with monoethylenically unsaturated di-C 4 -C 8 -carboxylic acids.
  • Preferred monomers M4 are esters of monoethylenically unsaturated mono-Cs-C ⁇ -carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid, with alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a , where q, Alk" and R a have the meanings given above and diesters monoethylenically unsaturated ter di-C 4 -C 8 -carboxylic acids, in particular maleic acid, fumaric acid, citra-aconic acid and itaconic acid, with alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a
  • Particularly preferred monomers M 4 are the esters monoethylenically unsaturated Mono-C 3 -C 8 - carboxylic acids, in particular of acrylic acid and methacrylic acid.
  • the monomers M4 not more than 80 mol%, in particular not more than 60 mol%, based on the total amount of the monomers M, from.
  • the proportion of the monomers M4 is 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, based on the total amount of the monomers M in the preparation process i) or ii).
  • their proportion of the monomers M is less than 5 mol%, in particular less than 1 mol%.
  • the monomers M5 include the monomers M5a, M5b, M5c, M5d and M5e:
  • M5a C 1 -C 10 -alkyl esters and C 5 -C 10 -cycloalkyl esters of monoethylenically unsaturated mono-C 3 -C 6 -carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid, with C 1 -C 10 -alkanols or C 3 -C 10 -cycloalkanols, such as methyl acrylate, ethyl acrylate , n-propyl acrylate, iso-propyl acrylate, n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl acrylate and the corresponding methacrylic acid esters, and corresponding di-d-Cio-alkyl esters and di-C 5 - C 1 -C 6 -cycloalkyl
  • Di-C3-Ce-carboxylic acids in particular of acrylic acid and of methacrylic acid such as 2-hydroxyethyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate and 4-hydroxybutyl methacrylate,
  • M5c monoethylenically unsaturated nitriles such as acrylonitrile, M5d vinylaromatic monomers such as styrene and vinyltoluenes, M5e olefins having preferably 2 to 12 C atoms such as ethylene, propene, 1-butene, isobutene, 1-hexene, diisobutene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene etc.
  • Preferred monomers M5 are the monomers M5b.
  • the monomers M5 not more than 30 mol%, in particular not more than 20 mol%, based on the total amount of the monomers M from. If desired, their proportion is generally 1 to 30 mol%, in particular 5 to 20 mol%. %, the monomer M in the preparation process i) or N). In particular, their proportion of the monomers M is less than 5 mol%, in particular less than 1 mol%.
  • the molar ratio of side chains A to functional groups B, optionally C and C usually results directly from the molar ratio of the monomers M1 to the monomers M2 or from the molar ratio of the monomers M1: M2: M4: M5.
  • the molar ratio M1: M2 or (M1 + M4): M2 is generally in the range from 2: 1 to 1:20, in particular in the range from 1: 1 to 1:10, especially in the range from 1: 1, 1 to 1: 8. If the monomers M in the preparation process i) comprise monomers M2 having more than one acid group or monomers M3, the molar ratio of the monomers results in a corresponding manner.
  • the amount of the monomers M1 in the preparation process i) is typically 5 to 65 mol%, in particular 10 to 50 mol%, and the amount of the monomers M2 35 to 95 mol%, in particular 50 to 90 mol%, wherein the Proportion of any further monomers M3 or M5, up to 30 mol%, in particular up to 20 mol% may be and the proportion of the monomers M4 up to 80 mol%, in particular up to 60 mol%, z. B. 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total moles of monomers M, may be, of course, the molar numbers of all monomers M add up to 100 mol%, unless otherwise stated.
  • the molar ratio of side chains A to functional groups B in the method i) results analogously from the molar ratio of the monomers M3 to the optionally used monomers M2 or M1 or M4. The same applies to the relationship between the molar ratio of side chains A to side chains C or to functional groups B.
  • the amount of monomers M3 in preparation process ii) is typically 40 to 100 mol%, in particular 50 to 95 mol%, and the amount of monomers M2 0 to 60 mol%, in particular 5 to 50 mol%, wherein the Mol number of any further monomers M2 or M5, up to 30 mol%, in particular up to 20 mol%, and the proportion of the monomers M4 up to 80 mol%, in particular up to 60 mol%, z. B. 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total moles of monomers M, may be, of course, the molar numbers of all monomers M add up to 100 mol%, unless otherwise stated.
  • polymers M it may also be useful to increase the molecular weight of the polymers, the polymerization of the monomers M in the presence of small amounts of polyethylenically unsaturated monomers with z. B. 2, 3 or 4 polymerizable Perform double bonds (crosslinker).
  • crosslinker examples thereof are diesters and triesters of ethylenically unsaturated carboxylic acids, in particular the bis- and tris-acrylates of diols or polyols having 3 or more OH groups, eg.
  • bisacrylates and the bis methacrylates of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, neopentyl glycol or polyethylene glycols As the bisacrylates and the bis methacrylates of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, neopentyl glycol or polyethylene glycols.
  • crosslinkers are used in an amount of generally 0.01 to 5% by weight, based on the total amount of monomers M to be polymerized. Preferably, less than 0.01 wt .-% and in particular no Vernetzermonomere be used.
  • the polymerization of the monomers M is usually carried out in the presence of free-radical-forming compounds, so-called initiators.
  • initiators Such compounds are usually used in amounts of up to 30 wt .-%, preferably 0.05 to 15 wt .-%, in particular 0.2 to 8 wt .-%, based on the monomers to be polymerized.
  • the above weights refer to the sum of the components.
  • Suitable initiators are, for example, organic peroxides and hydroperoxides, furthermore peroxodisulfates, percarbonates, peroxide esters, hydrogen peroxide and azo compounds.
  • Examples of initiators are hydrogen peroxide, dicyclohexyl peroxydicarbonate, diacetyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, diamyl peroxide, dioctanoyl peroxide, dicanoanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, dibenzoyl peroxide, bis (o-toluyl) peroxide, succinyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, di-tert.
  • Redox initiator systems contain at least one peroxide-containing compound in combination with a redox coinitiator, e.g. B. a reducing sulfur compound, for. Bisulfites, sulfites, thiosulfates, dithionites and tetrathionates of alkali metals or of ammonium compounds. So you can use combinations of peroxodisulfates with alkali metal or ammonium hydrogen sulfites, z. B. ammonium peroxo disulfate and ammonium bisulfite.
  • the amount of the peroxide-containing compound to the redox coinitiator is 30: 1 to 0.05: 1.
  • the initiators can be used alone or mixed with each other, for. B. mixtures of hydrogen peroxide and sodium peroxodisulfate.
  • the initiators can be either water-soluble or not soluble in water or only slightly soluble.
  • water-soluble initiators are preferably used, i. H. Initiators which are soluble in the aqueous polymerization medium in the concentration usually used for the polymerization.
  • These include peroxodisulfates, azo initiators with ionic groups, organic hydroperoxides having up to 6 C atoms, acetone hydroperoxide, methyl ethyl ketone hydroperoxide and hydrogen peroxide, and the abovementioned redox initiators.
  • the initiator used comprises at least one peroxodisulfate, for. For example, sodium peroxodisulfate.
  • transition metal catalysts may additionally be used, for. Salts of iron, cobalt, nickel, copper, vanadium and manganese. Suitable salts are, for. As iron (II) sulfate, cobalt (II) chloride, nickel (II) sulfate, or copper (I) chloride. Based on the monomers, the reducing transition metal salt is used in a concentration of 0.1 ppm to 1000 ppm. So you can use combinations of hydrogen peroxide with iron (II) salts, such as 0.5 to 30% hydrogen peroxide and 0.1 to 500 ppm Mohr's salt.
  • redox coinitiators and / or transition metal catalysts can be used in combination with the initiators mentioned above, for.
  • the amounts of redox coinitiators or transition metal catalysts usually used are about 0.1 to 1000 ppm, based on the amounts of monomers used.
  • regulators may be used for this purpose, in particular compounds containing organic SH groups, in particular water-soluble compounds containing SH groups such as 2-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropionic acid, cysteine, N-acetylcysteine, furthermore phosphorus (III) or phosphorus ( l) compounds such as alkali metal or alkaline earth metal hy- pop-phosphites, e.g. As sodium hypophosphite, and hydrogen sulfites such as sodium hydrogen sulfite.
  • the polymerization regulators are generally used in amounts of from 0.05 to 10% by weight, in particular from 0.1 to 2% by weight, based on the monomers M.
  • Preferred regulators are the abovementioned compounds bearing SH groups, in particular compounds which carry water-soluble SH groups, such as 2-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropionic acid, cysteine and N-acetylcysteine. In these compounds, it has proven particularly useful to use these in an amount of 0.05 to 2 wt .-%, in particular 0.1 to 1 wt .-%, based on the monomers.
  • the abovementioned phosphorus (III) compounds and phosphorus (I) compounds as well as the hydrogen sulfites are usually obtained in relatively large quantities, eg. B. 0.5 to 10 wt .-% and in particular 1 to 8 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. Also by the choice of the appropriate solvent can be influenced on the average molecular weight. Thus, the polymerization in the presence of diluents with benzylic or allylic H atoms to a reduction in the average molecular weight by chain transfer.
  • the polymerization of the monomers can be carried out by the customary polymerization processes, including solution, precipitation, suspension or bulk polymerization.
  • the method of solution polymerization d. H. the polymerization in solvents or diluents.
  • Suitable solvents or diluents include both aprotic solvents, e.g. B. the aforementioned aromatics such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, chlorobenzene, ethylbenzene, technical mixtures of alkylaromatics, aliphatic and cycloaliphatic compounds such as cyclohexane and technical Aliphatenmischept, ketones such as acetone, cyclohexanone and methyl ethyl ketone, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, Diethyl ether, tert-butyl methyl ether, and dC 4 alkyl esters of aliphatic Ci-C 4 -carboxylic acids such as methyl acetate and ethyl acetate, further protic solvents such as glycols and glycol derivatives, polyalkylene glycols and their derivatives, CrC
  • the copolymerization process according to the invention is preferably carried out in water or a mixture of water with up to 60% by weight of C 1 -C 4 -alkanols or glycols as solvent or diluent. With particular preference, water is used as the sole solvent.
  • the polymerization of the monomers M is preferred with substantial or complete exclusion of oxygen, preferably in an inert gas stream, e.g. B. a nitrogen Ström, performed.
  • the polymerization process of the monomers M can be carried out in the apparatuses customary for polymerization methods. These include stirred tanks, stirred tank cascades, autoclaves, tube reactors and kneaders.
  • the polymerization of the monomers M is usually carried out at temperatures in the range of 0 to 300 ° C, preferably in the range of 40 to 120 ° C.
  • the polymerization time is usually in the range of 0.5 hours to 15 hours, and more preferably in the range of 2 to 6 hours.
  • the pressure prevailing in the polymerization is of minor importance for the success of the polymerization and is generally in the range from 800 mbar to 2 bar and often at ambient pressure. When using volatile solvents or volatile monomers, the pressure may be higher.
  • EP-A 560602 For further details on the polymerization process, reference is made to EP-A 560602, EP-A 734359, EP-A 799807, EP-A 994290, WO 01/40337, WO 01/40338 and PCT / EP 2005/009466.
  • the polymerization conditions described therein can be used in an analogous manner for the preparation of the comb polymers of the invention.
  • the monomers M2, M4 and M5 are known compounds which are predominantly commercially available.
  • the monomers M1 and M3 have already been described in the prior art, where the monomers M1 or M3, where n in group A is on average, have a number in the range from 11 to 300, in particular in the range from 20 to 200, especially in Range of 50 to 200 and especially in the range of 50 to 150 and in which at least 90 mol% of repeating units AIk-O in the group A are CH 2 CH 2 O, are new and form a further object of the present invention.
  • Their preparation can be carried out in analogy to known methods of the prior art. With regard to the statistical and blockwise arrangement of different units AIk-O, what has been said previously for group A applies.
  • Preferred monomers M1, in which k in formula A is 1, can be obtained by esterification of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n - YZ, wherein n, Alk, Y and Z have the meanings mentioned above, or by amidation of monoethylenically unsaturated Cs-C ⁇ monocarboxylic acids with amines of the formula NHR- (Alk-O) n -YZ, wherein n, Alk, R, Y and Z have the meanings mentioned above, are produced.
  • esters of monoethylenically unsaturated Cs-C ⁇ monocarboxylic acids or C 4 -Ce dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k O) n -YZ by one of the following measures a), b) or c) take place:
  • amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids with amines of the formula HNR- (Alk-O) n -YZ can in analogy to known amidation reactions by amidation of monoethylenically unsaturated Cs-C ⁇ monocarboxylic acids or of their amide-forming derivatives such as acid chlorides, acid anhydrides or C 1 -C 4 -alkyl esters, with amines.
  • the monomers M3 can be prepared in analogy to the methods described here for the monomers M1.
  • the preferred monomers M3 are prepared by reacting anhydrides with monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ under conditions which lead to a monoester formation.
  • the preparation of the particularly preferred monomers M1 by reacting anhydrides monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids, in particular of acrylic anhydride or methacrylic anhydride, with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ ,
  • alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ This process, in contrast to the processes known from the prior art when using alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ to particularly good yields and therefore constitutes a further subject of the invention.
  • the amount of anhydride is typically not more than 1, 095 mol, preferably not more than 1, 09 mol, especially not more than 1, 085 mol and especially not more than 1, 08 mol per mole of alcohol. Preference is given to using at least 1.005 mol, in particular at least 1.01 mol and more preferably at least 1.02 mol of anhydride per mole of alcohol.
  • the reaction of the anhydride with the alcohol takes place in the absence of a base, in particular when the nitrogen heterocycle Z is a basic radical.
  • the reaction of the anhydride with the alcohol takes place in the presence of a base.
  • bases are preferred which are not or only slightly soluble in alcohol at 90 ° C, d. H. the solubility of the base in the alcohol at 90 ° C is not more than 10 g / l and especially not more than 5 g / l.
  • bases include hydroxides, oxides, carbonates and hydrogen carbonates of monovalent or divalent metal cations, in particular of elements of the first and second main group of the periodic system, ie of Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + , Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ and Ba 2+ and of monovalent or divalent transition metal cations or cations of the fourth main group of the periodic table such as Ag + , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , Ce 2+ .
  • the hydroxides, oxides, carbonates and bicarbonates are preferably cations of the alkali and alkaline earth metals and of Zn 2+ and in particular of Mg 2+ or Ca 2+ and particularly preferably of Na + or K + .
  • Preferred among these are the hydroxides and carbonates of these metal ions, in particular the alkali metal carbonates and alkali metal hydroxides and especially sodium carbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide.
  • lithium hydroxide and lithium carbonate are also suitable.
  • the base is preferably used in an amount of 0.05 to 0.5 base equivalents and in particular in an amount of 0.1 to 0.4 base equivalents, based on the alcohol, wherein larger amounts of base z. B. to 1 base equivalent usually not disadvantageous. It should be noted that in the case of hydroxides and bicarbonates, the base equivalents correspond to the molar equivalents used, whereas 1 molar equivalent of a carbonate or oxide corresponds in each case to 2 base equivalents.
  • the reaction of the anhydride with the alcohol is preferably carried out at temperatures in the range of 0 and 150 ° C, in particular in the range of 20 to 130 ° C and particularly preferably in the range of 50 and 100 ° C.
  • the pressure prevailing in the reaction is of minor importance for the success of the reaction and is generally in the range from 800 mbar to 2 bar and often at ambient pressure.
  • the reaction is carried out in an inert gas atmosphere.
  • the reaction of the anhydride with the compound P can be carried out in all the usual for such reactions Appaatura, z. B. in a stirred tank, in stirred tank cascades, autoclaves, tubular reactors or kneaders.
  • the reaction of the anhydride with the alcohol is preferably carried out until a conversion of the alcohol used of at least 80%, in particular at least 90% and particularly preferably at least 95% is achieved.
  • the reaction times required for this purpose will generally not exceed 5 hours and often times less than 4 hours.
  • the conversion can be monitored by 1 H-NMR spectroscopy of the reaction mixture, preferably in the presence of a strong acid such as trifluoroacetic acid.
  • the reaction of the anhydride with the alcohol may be carried out in bulk, i. H. without addition of solvents, or in inert solvents or diluents.
  • Inert solvents are usually aprotic compounds.
  • the inert solvents include optionally halogenated aromatic hydrocarbons such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, chlorobenzene, ethylbenzene, technical mixtures of alkylaromatics, aliphatic and cycloaliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, cyclohexane, cycloheptane, technical Aliphatenmi - Further, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, further ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether,
  • reaction medium refers to the mixture of the reactants with the base and with optionally used solvent and inhibitor.
  • reaction medium In the case of moisture-containing feedstocks, it has been proven to remove the water before the reaction, for. Example by distillation and particularly preferably by distillation with addition of an organic solvent that forms a low-boiling azeotrope with water.
  • solvents examples include the abovementioned aromatic solvents such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, benzene, chlorobenzene, ethylbenzene and technical aromatic mixtures, furthermore aliphatic and cycloaliphatic see solvents such as hexane, heptane, cyclohexane and technical Aliphatenmi - Schungen and mixtures of the aforementioned solvents.
  • aromatic solvents such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, benzene, chlorobenzene, ethylbenzene and technical aromatic mixtures
  • solvents such as hexane, heptane, cyclohexane and technical Aliphatenmi - Schungen and mixtures of the aforementioned solvents.
  • the reaction is usually carried out by reacting the reaction mixture containing the alcohol, the anhydride and the base and optionally the solvent and optionally inhibitor in a suitable reaction vessel at the temperatures indicated above.
  • the alcohol and the base and, if appropriate, the solvent are added and the anhydride is added for this purpose.
  • the addition of the anhydride is carried out at the reaction temperature.
  • the water is preferably removed before the addition of the anhydride.
  • the water is preferably removed before the addition of the anhydride. For example, one can proceed by initially introducing alcohol and optionally the base and optionally the solvent in a reaction vessel, then removing any moisture present in the manner described above and then adding the anhydride, preferably at reaction temperature.
  • Suitable polymerization inhibitors are known for such reactions, in particular phenols such as hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, especially sterically hindered phenols such as 2,6-di-tert-butylphenol or 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol , furthermore, thiazines such as phenothiazine or methylene blue, cerium (III) salts such as cerium (III) acetate and nitroxides, in particular sterically hindered nitroxides, ie nitroxides of secondary amines adjacent to the C atoms adjacent to the nitroxide group, respectively
  • phenols such as hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether
  • sterically hindered phenols such as 2,6-di-tert-butylphenol or 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol
  • thiazines such as phenothiazine or methylene blue
  • inhibitors are the abovementioned sterically hindered nitroxides, cerium (III) compounds and sterically hindered phenols and mixtures thereof with one another and mixtures of such inhibitors with oxygen and mixtures of mixtures of these inhibitors with oxygen, eg. B. in the form of air.
  • Particularly preferred are inhibitor systems comprising at least one sterically hindered nitroxide and another component selected from a hindered phenol and a cerium (III) compound, and mixtures thereof with oxygen, e.g. B. in the form of air.
  • the amount of inhibitor may be up to 2% by weight, based on the total amount of anhydride + alcohol.
  • the inhibitors are advantageously used in amounts of from 10 ppm to 1000 ppm, based on the total amount of anhydride + alcohol. In the case of inhibitor mixtures, this information refers to the total amount of the components, with the exception of oxygen.
  • the excess anhydride usually constitutes not more than 10% by weight, and more preferably not more than 5% by weight, of the amount of anhydride originally used. It has been proven to destroy any anhydride by reaction with water.
  • the proportion of unreacted alcohol is preferably not more than 10 wt .-% and in particular not more than 5 wt .-% of the amount of alcohol used.
  • the latter can in principle be obtained by distillation or in any other way, for. B. by extraction of the acid remove. Also, one can isolate the ester, for. Example, by crystallization of the ester from an aqueous medium, wherein the acid and optionally present anhydride remains in the mother liquor. As a rule, however, no isolation or separation of the ester will be carried out.
  • the polymerization of the monomers M is carried out as a solution polymerization in water, removal of the water is not required for many applications.
  • an isolation of the polymer obtainable according to the invention can be carried out in a conventional manner, for. B. by spray drying of the polymerization mixture.
  • the solvent can be removed by passing in steam, thereby obtaining an aqueous solution or dispersion of the comb polymer.
  • the comb polymers are preferably obtained in the form of an aqueous dispersion or solution.
  • the solids content is preferably 10 to 80 wt .-%, in particular 30 to 65 wt .-%.
  • Another embodiment of the invention relates to comb polymers which are obtainable by the production process iii).
  • a homo- or copolymer having a carbon backbone having carbon-free carboxylic groups or ester-forming derivatives of carboxyl groups with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ or amines of the formula HNR- (AIk-O) n - YZ implemented in the sense of a polymer-analogous reaction.
  • Carboxyl groups are known from the prior art, for example from US 5,840,114, US 5,728,207, WO 98/31643 and WO 01/72853.
  • the processes described there can be used in an analogous manner for the preparation of the comb polymers according to the invention.
  • polymers having free carboxyl groups or ester-forming derivatives of free carboxyl groups, in particular anhydride groups are homopolymers and copolymers of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids and / or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids or their anhydrides, for example homo- and Copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride into consideration.
  • These polymers may contain other monomers M2, e.g. B.
  • Suitable carboxyl-containing polymers are, in particular, copolymers which consist of
  • Particularly preferred polymers containing carboxyl groups are homopolymers of acrylic acid and methacrylic acid, copolymers of acrylic acid and methacrylic acid, copolymers of acrylic acid and maleic acid, copolymers of methacrylic acid and maleic acid, copolymers of acrylic acid and an ester of a monoethylenically unsaturated carboxylic acid, copolymers from methacrylic acid and an ester of a monoethylenically unsaturated carboxylic acid and the alkali metal or ammonium salts of said copolymers.
  • carboxyl group-containing polymers which are obtainable by radical polymerization of the abovementioned monomers in the presence of one of the abovementioned molecular weight regulators, in particular those obtained by free-radical polymerization in aqueous solution in the presence of at least 4% by weight, based on the polymerization used monomers, a water-soluble sulfur compound are available in which the sulfur has the oxidation number +4.
  • a water-soluble sulfur compound are, for.
  • potassium, ammonium or calcium sulfite, sodium, potassium, calcium or ammonium disulfite, sodium, potassium, calcium or ammonium hydrogen sulfite or mixtures thereof for further details on the polymerization, reference is made to WO 01/72853.
  • the molecular weight (number average) of these polymers is typically in the range of 500 to 100,000, preferably in the range of 1000 to 50,000. Particular preference is given to homopolymers of acrylic acid or methacrylic acid or copolymers of methacrylic acid and acrylic acid.
  • acid group-containing polymers are:
  • Copolymer of 70% acrylic acid and 30% maleic acid with molecular weight 70000 copolymer of 50% acrylic acid and 50% maleic acid with molecular weight 5000, copolymer of 70% methacrylic acid and 30% maleic acid with molecular weight 5000, copolymer of 70% acrylic acid and 30% methacrylic acid with molecular weight 10000, copolymer of 90% acrylic acid and 10% vinyl sulfonic acid with molecular weight 10,000, copolymer of 50% acrylic acid and 50% methacrylic acid with molecular weight 6000, copolymer of 20% acrylic acid and 80% methacrylic acid with molecular weight 5000, copolymer of 80% acrylic acid and 20% methacrylic acid with molecular weight 4000,
  • Terpolymer of 40% acrylic acid, 40% methacrylic acid and 20% maleic acid with molecular weight 5000.
  • the molecular weights given here are each the number average molecular weight.
  • the reaction of the carboxyl-containing polymers with the alcohols or amines can be carried out in the presence or in the absence of catalysts.
  • the catalysts used are, for example, strong oxo acids such as sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, phosphoric acid, phosphorous acid or hydrohalic acids such as hydrochloric acid. If an acid which acts as a catalyst is used in the reaction, the amounts are up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight, based on the total amount of polymers and alcohols or amines containing carboxyl groups.
  • Alcohols or amine can be implemented, can be between 99: 1 to 1: 99 and is preferably in the range of 1: 1 to 5:95 and more preferably in the range of 3: 7 to 1: 9 reacted.
  • the reaction is carried out, for example, by adding the aqueous solutions of the polymer optionally with an acid and the alcohol or amine which acts as catalyst and distilling off the water.
  • the distillation of the water from the mixture is usually carried out under atmospheric pressure, but can also be carried out in vacuum. It is often advantageous to pass a gas stream through the reaction mixture during distillation to more rapidly remove the water and other volatiles. As gas stream, air, nitrogen or water vapor can be used. However, it is also possible to remove the water under reduced pressure and additionally to pass a gas stream through the reaction mixture.
  • Suitable apparatus for this purpose are heatable stirred tank, stirred tank with external heat exchangers, stirred tank with internal heat exchangers, thin film evaporator, kneader or extruder.
  • the evaporating water is removed via a vapor line from the reaction medium and condensed in a heat exchanger. It contains only small amounts of organic ingredients and can be disposed of via a wastewater treatment plant.
  • a condensation reaction between the polymer and the alcohol or amine occurs.
  • the resulting water is also removed from the reaction medium.
  • the reaction is carried out for example at temperatures in the range of 100 to 250 0 C.
  • the temperature depends on the reactor and the residence time. For example, when condensed in a continuously operated extruder or thin film evaporator in which the residence time is only a few seconds or minutes, it is advantageous to temperatures between 150 ° C and apply 250 0 C. In discontinuously operated stirred tanks or kneaders, for example, one requires 1 to 15 hours and performs the condensation mostly in the temperature range of 100 to 200 0 C.
  • reaction mixture After condensation, the reaction mixture is cooled and optionally dissolved in water.
  • Aqueous solutions of the reaction mixture can be prepared, for example, by adding water to the still 50 to 150 0 C warm reaction mass with stirring or by stirring the liquid at temperatures of 50 to 150 0 C liquid reaction mass in water. Usually, enough water is used to obtain a 20 to 95% strength by weight, preferably 30 to 50% strength by weight, aqueous solution of the comb polymer.
  • a neutralization of the remaining acid groups can be carried out by dissolving the condensation product.
  • the neutralizing agent alkali metal, alkaline earth metal oxides or hydroxides in solid form or in the form of 10 to 50% by weight aqueous solutions or slurries in water are used.
  • aqueous solutions of the comb polymers may have pH values in the range from 1 to 12.
  • reaction mass After condensation, the reaction mass may also remain undiluted. Upon cooling, it usually solidifies to a waxy mass, which can be easily remelted. This results in variations for the transport. For example, you can fill the reaction mass in barrels from which the condensation product can be melted again. It can also be transported and stored in a molten state. But it is also possible to prepare and handle aqueous solution.
  • the anhydrous melt can also be mixed with inert powders to obtain free-flowing compacts.
  • inert powders for example, kieselguhr, silica gel, amorphous silica and / or amorphous silica can be used as the inert powder.
  • the comb polymers according to the invention are outstandingly suitable as additives (additives) for preparations of mineral binders, in particular for the addition of cementitious preparations, such as concrete or mortar, and are distinguished in particular by superior properties with respect to their liquefying effect.
  • cement is meant, for example, Portland cement, alumina cement or mixed cement, such as pozzolanic cement, slag cement or other types.
  • the comb polymers according to the invention are suitable for cement mixtures which comprise Portland cement predominantly and in particular at least 80% by weight, based on the cement constituent, of the cement constituents.
  • the comb polymers according to the invention are used for this purpose generally in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 3 wt .-%, based on the total weight of the cement in the cement preparation.
  • the comb polymers of the invention are also particularly suitable for the addition of gypsum and gypsum-containing preparations.
  • the comb polymers according to the invention are used for this purpose generally in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 3 wt .-%, based on the total weight of the gypsum in the gypsum preparation.
  • the comb polymers can be added in solid form or as an aqueous solution to the ready-to-use preparation of the mineral binder. It is also possible to formulate comb polymer present in solid form with the mineral binder and to prepare the ready-to-use cement-containing preparations therefrom.
  • the comb polymer is preferably used in liquid, ie dissolved, emulsified or suspended form, for example in the form of the polymerization solution, in the preparation of the preparation, ie during mixing.
  • the comb polymers according to the invention can also be used in combination with the known concrete flow improvers and / or concrete liquefiers based on naphthalene formaldehyde condensate sulfonate, melamine-formaldehyde condensate sulfonate, phenolsulfonic acid-formaldehyde condensate, lignosulfonates and gluconates.
  • celluloses e.g. As alkyl or Hydroxyalkylcellulo- sen, starches or starch derivatives are used.
  • they may be used in combination with high molecular weight polyethylene oxides (weight-average molecular weight M w in the range of 100,000 to 8,000,000 daltons).
  • customary additives such as air-entraining agents, expansion agents, water repellents, setting retarders, setting accelerators, antifreeze agents, sealants, pigments, corrosion inhibitors, flow agents, injection aids, stabilizers or hollow microspheres can be added to the preparation of the mineral binder.
  • additives are described for example in EN 934.
  • the comb polymers according to the invention can also be used together with film-forming polymers.
  • These are to be understood as meaning those polymers whose glass transition temperature is ⁇ 65 ° C., preferably ⁇ 50 ° C., more preferably ⁇ 25 ° C. and very particularly preferably ⁇ 0 ° C.
  • Fox TG Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser.ll) 1, 1956, 123
  • suitable polymers See FIG. 1
  • Suitable polymers are the styrene-butadiene polymers and styrene-acrylates which are commercially available for this purpose (see, for example, BH Lutz in D. Distler (ed.), “Wiley Polymer Dispersions” Wiley-VCH, Weinheim 1999, Chapter 10.3 and 10.4, pp. 230-252).
  • Suitable antifoams include, in particular, polyalkylene oxide-based antifoam agents, trialkyl phosphates, such as tributyl phosphate, and silicone-based defoamers. Also suitable are the ethoxylation products and the propoxylation products of alcohols having 10 to 20 carbon atoms. Likewise suitable are the diesters of alkylene glycols or polyalkylene glycols and also other customary antifoams. Antifoams are usually used in amounts of from 0.05% to 10%, and preferably from 0.5% to 5% by weight, based on the comb polymers.
  • the antifoams can be combined with the polymer in a variety of ways.
  • the antifoam agent may be added solid or dissolved to the solution of the comb polymer. If the antifoam agent is not soluble in the aqueous polymer solution, then emulsifiers or protective colloids may be added for its stabilization.
  • the K values of the aqueous sodium salt solutions of the copolymers were determined according to H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Volume 13, 58-64 and 71-74 (1932) in aqueous solution at a pH of 7, a temperature of 25 ° C and a polymer concentration of the sodium salt of the copolymer of 1 wt .-% determined.
  • the determination is carried out by means of the MA30 analyzer from Satorius.
  • the GPC was performed with a device combination from Agilent (1100 series). This includes:
  • the separation took place in a separation column combination.
  • the columns No. 787 and 788 (each 8 x 30 mm) from PSS are used with GRAL BIO linear separator material.
  • the flow rate was 0.8 mL / min at a column temperature of 23 ° C.
  • the resulting solution had a solids content of 34.1% by weight and a pH of 6.8.
  • the K value of the polymer was 37.0.
  • Feed 1 224.7 g of the ester from Example 3 (toluene solution).
  • Feed 2 2.9 g of sodium peroxodisulfate dissolved in 39.1 g of water.
  • Feed 3 17.0 g of 40% strength by weight aqueous sodium bisulfite solution.
  • Example 4 The polymerization was carried out as in Example 4, 241, 9 g of water were presented and the feeds 1 and 2 had the following composition.
  • Feed 1 366 g of the reaction mixture from Example 2 (65% strength by weight), 5.8 g of methacrylic acid and 0.4 g of mercaptoethanol.
  • Feed 2 21, 0 g of a 7.5 wt .-% solution of sodium peroxodisulfate in water.
  • the polymerization was carried out as in Example 4, to give 224.6 g of water and the feeds 1 and 2 had the following composition.
  • Feed 1 341, 5 g of the reaction mixture from Example 2 (65 wt .-%), 12.9 g of methacrylic acid and 1, 0 g mercaptoethanol.
  • Feed 2 30.0 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
  • Example 4 The polymerization was carried out as in Example 4, 388.3 g of water were submitted and the feeds 1 and 2 had the following composition.
  • Feed 1 248.7 g of the reaction mixture from Example 2 (65 wt .-%), 69.8 g of the reaction mixture from Comparative Example 2 (65 wt .-%), 22.7 g of methacrylic acid and 1, 7 g mercaptoethanol.
  • Feed 2 42.0 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
  • the polymerization was carried out as in Example 4, to give 279.8 g of water and the feeds 1 and 2 had the following composition.
  • Feed 1 123.4 g of the reaction mixture from Example 2 (65 wt .-%), 89.1 g of the reaction mixture from Comparative Example 1 (65 wt .-%), 34.6 g of the reaction mixture from Comparative Example 2 (65 % by weight), 22.7 g of methacrylic acid and 0.7 g of mercaptoethanol.
  • Feed 2 25.7 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.

Abstract

The invention relates to novel comb polymers supporting, on a carbon backbone, poly-C2-C4-alkylene ether side chains A and functional groups B, which exist in the form of anionic groups at a pH > 12, and to the salts of comb polymers of this type. The invention also relates to the use of these comb polymers as additives in preparations containing a mineral binder. The polyalkylene ether side chains A have the following formula *-U-(C(O))k-X-(Alk-O)n-Y-Z A, wherein: * represents the binding site to the carbon backbone of the comb polymer; U represents a chemical bond or an alkylene group with 1 to 8 C atoms; X represents oxygen or a group NR; k represents 0 or 1; n represents an integer whose mean value, with regard to the comb polymer, ranges from 5 to 300; Alk represents C2-C4 alkylene, Alk being able to be the same or different within the group (Alk-O)n; Y represents a linear or branched alkylene group with 2 to 8 C atoms, which can support a phenyl ring; Z represents a 5- to 10-membered nitrogen heterocyclic compound that, as ring members, can comprises, in addition to the nitrogen atom and the carbon atoms, 1, 2 or 3 additional heteroatoms selected among oxygen, nitrogen and sulfur, the nitrogen ring members being able to contain a group R', and 1 or 2 carbon ring members can exist in the form of a carbonyl group; R represents hydrogen, C1-C4 alkyl or Benzyl, and; R' represents hydrogen, C1-C4 alkyl or Benzyl.

Description

Kammpolymere und deren Verwendung als Additive für Zubereitungen mineralischer BindemittelComb polymers and their use as additives for preparations of mineral binders
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Kammpolymere, die an einem Kohlenstoffrückgrat Poly-C2-C4-alkylenether-Seit.enkett.en A und funktionelle Gruppen B, welche bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, tragen, sowie die Salze derartiger Kammpolymere. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung dieser Kammpolymere als Addi- tive in Zubereitungen mineralischer Bindemittel.The present invention relates to novel comb polymers which carry on a carbon backbone poly-C 2 -C 4 -alkylene ether side chains A and functional groups B, which are present at pH> 12 in the form of anionic groups, and the salts of such comb polymers , The invention also relates to the use of these comb polymers as additives in preparations of mineral binders.
Kammpolymere mit einem Kohlenstoffrückgrat, das Poly-C2-C4-alkylenether-Seiten- ketten und anionische Gruppen, insbesondere Carboxylatgruppen, trägt, finden als Additive für mineralische Bindemittel und Bindebaustoffe, insbesondere für Zement und zementhaltige Bindebaustoffe wie Mörtel, zementgebundene Putze und insbesondere für Beton, aber auch für Gips und auf Gips basierende Bindebaustoffe wie Modell-, Stuck- oder Putzgips, Formgips, Gipsestrich etc. Verwendung.Comb polymers having a carbon backbone bearing poly-C 2 -C 4 -alkylene ether side chains and anionic groups, in particular carboxylate groups, are found as additives for mineral binders and binders, in particular for cement and cementitious binders such as mortars, cementitious plasters and in particular for concrete, but also for gypsum and gypsum-based binding materials such as model, stucco or plaster, plaster, gypsum, etc. Use.
Man nimmt an, dass die Kammpolymere die Partikel des mineralischen Bindemittels in der gebrauchsfertigen Zubereitung des Bindemittels, d. h. einer mit Wasser angemachten Zubereitung, dispergieren und dass die dispergierende Wirkung der Kammpolymere eine Verflüssigung der gebrauchsfertigen Zubereitungen bewirkt. Somit wird zur Einstellung einer bestimmten Verarbeitungsviskosität der gebrauchsfertigen Zubereitung beim Anmachen weniger Wasser, bezogen auf das mineralische Bindemittel, be- nötigt als bei einer nicht-additivierten Zubereitung, was in einer erhöhten Endfestigkeit der additivierten Zubereitung im abgebundenen Zustand resultiert. Umgekehrt weisen additivierte Zubereitungen bei gleicher Menge an Wasser, bezogen auf das mineralische Bindemittel, eine verringerte Viskosität auf als nicht-additivierte Zubereitungen, was für viele Anwendungszwecke wie Gussbeton oder Estrich erwünscht ist.It is believed that the comb polymers contain the mineral binder particles in the ready-to-use formulation of the binder, i. H. a water-based preparation, dispersing and that the dispersing effect of the comb polymers causes a liquefaction of the ready-to-use preparations. Thus, to set a specific processing viscosity of the ready-to-use preparation during mixing, less water, based on the mineral binder, is required than in the case of a non-additized preparation, which results in an increased final strength of the additized preparation in the set condition. Conversely, additivierte preparations for the same amount of water, based on the mineral binder, a reduced viscosity than non-additive preparations, which is desirable for many applications such as cast concrete or screed.
Die EP-A 331 308 beschreibt Kammpolymere zur Dispergierung von Zement, die eine monoethylenisch ungesättigte Carbonsäure, eine monoethylenisch ungesättigte SuI- fonsäure und einen Ester eines Poly-C2-C3-alkylenglykolmono-Ci-C3-alkylethers einpo- lymerisiert enthalten.The EP-A 331 308 describes comb polymers for the dispersion of cement, which sulfonic acid, a monoethylenically unsaturated carboxylic acid, a monoethylenically unsaturated sulfonic and an ester containing a poly-C 2 -C 3 alkylene glycol mono Ci-C 3 alkylether lymerisiert Single-pole.
Die EP-A 560 602 wiederum beschreibt die Verwendung von Kammpolymeren, die einen Alkenylether eines Poly-C2-Ci8-alkylenglykolmono-Ci-C4-alkylethers und Maleinsäure bzw. Maleinsäureanhydrid einpolymerisiert enthalten, als Additive für Beton. Aus der EP-A 753 488 wiederum ist die Verwendung von Kammpolymeren, welche monoethylenisch ungesättigte Carbonsäuren und Ester monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren von Polyoxy-C2-C4-alkylenmono-Ci-C4-alkylether einpolymerisiert enthalten und die eine bestimmte Molekulargewichtsverteilung aufweisen, als Dispergier- mittel für Zement bekannt. Ähnliche Polymere werden zu diesem Zweck in der EP-A 792 850 beschrieben.EP-A 560 602 in turn describes the use of comb polymers which comprise an alkenyl ether of a poly-C 2 -C 8 -alkylene glycol mono-C 1 -C 4 -alkyl ether and maleic acid or maleic anhydride in copolymerized form as additives for concrete. From EP-A 753 488, in turn, is the use of comb polymers which are monoethylenically unsaturated carboxylic acids and esters of monoethylenically unsaturated carboxylic acids of polyoxy-C 2 -C 4 -alkylenmono-Ci-C 4 -alkyl as copolymerized units and having a specific molecular weight distribution than Dispersants for cement known. Similar polymers are described for this purpose in EP-A 792 850.
Die EP-A 725 044 wiederum beschreibt die Verwendung von Kammpolymeren aus monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren und Estern monoethylenisch unge- sättigter Carbonsäuren mit Polyoxyethylenmono-Ci-C5-alkylethern in hydraulisch abbindenden Massen auf Basis einer Mischung aus Zement und wasserfreiem Gips.EP-A 725 044, in turn, describes the use of comb polymers of monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids and esters of monoethylenically unsaturated carboxylic acids with polyoxyethylene mono-C 1 -C 5 -alkyl ethers in hydraulically setting compositions based on a mixture of cement and anhydrous gypsum.
Die EP-A 799 807 wiederum beschreibt die Verwendung von Kammpolymeren auf Basis monoethylenisch ungesättigter Monocarbonsäuren und Alkylpolyalkylenglykol- mono(meth)acrylsäureestern, wobei Letztere durch einen Umesterungsprozess erhältlich sind, als Dispergatoren für Zement.EP-A 799 807 in turn describes the use of comb polymers based on monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids and alkylpolyalkylene glycol mono (meth) acrylic acid esters, the latter being obtainable by a transesterification process, as dispersants for cement.
Die US 5,728,207 und US 5,840,114 beschreiben die Verwendung von Kammpolymeren, die durch Polymermodifizierung von Polymeren, die cyclische Anhydrid-Gruppen aufweisen, mit Alkylpolyalkylenetheraminen erhalten wurden, als Additive für zement- haltige Zubereitungen.US 5,728,207 and US 5,840,114 describe the use of comb polymers obtained by polymer modification of polymers having cyclic anhydride groups with alkylpolyalkylene ether amines as additives for cementitious compositions.
Aus der WO 98/28353 sind Kammpolymere mit einem Kohlenstoffrückgrat bekannt, das Alkylpolyalkylenethergruppen und Carboxylatgruppen, trägt. Die Kammpolymere können sowohl durch Modifizierung von Carboxylatgruppen enthaltenden Polymeren mit Polyalkylenethern als auch durch Copolymerisation geeigneter, Alkylpolyalkylen- ether-Gruppen enthaltender Monomere mit ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren hergestellt werden.WO 98/28353 discloses comb polymers having a carbon backbone bearing alkyl polyalkylene ether groups and carboxylate groups. The comb polymers can be prepared both by modifying polymers containing carboxylate groups with polyalkylene ethers and by copolymerizing suitable alkylpolyalkylene ether group-containing monomers with ethylenically unsaturated carboxylic acids.
Die WO 01/74736 wiederum beschreibt Kammpolymere von Poly-C2-C4-alkylenglykol- (meth)acrylsäureestern mit (Meth)acrylsäure, wobei die Herstellung der Poly-C2-C4- alkylenglykol(meth)acrylsäureester durch Umsetzung von Alkylpolyalkylenglykolen mit (Meth)acrylsäureanhydriden in Gegenwart von Aminen erfolgt.WO 01/74736 in turn describes comb polymers of poly-C 2 -C 4 -alkylene glycol (meth) acrylates with (meth) acrylic acid, wherein the preparation of the poly-C 2 -C 4 - alkylene glycol (meth) acrylic esters by reacting Alkylpolyalkylenglykolen with (meth) acrylic anhydrides in the presence of amines.
Die ältere Patentanmeldung PCT/EP009466 beschreibt Kammpolymere ähnlich denen der WO 01/74736, wobei die zur Herstellung der Polymere eingesetzten Poly-C2-C4- alkylenglykol(meth)acrylsäureester durch Umsetzung von Alkylpolyalkylenglykolen mit (Meth)acrylsäureanhydriden in Gegenwart einer im Reaktionsmedium unlöslichen Base erhältlich sind. Die US 3,651 ,029 beschreibt die Verwendung öllöslicher Kammpolymere mit Polyalky- lenether-Seitenketten, welche an ihren Enden einen Morpholin-4-yl-Rest tragen, als Additive für Schmiermittel.The earlier patent application PCT / EP009466 describes comb polymers similar to those of WO 01/74736, wherein the poly-C 2 -C 4 -alkylene glycol (meth) acrylates used for the preparation of the polymers by reacting alkylpolyalkylene glycols with (meth) acrylic anhydrides in the presence of a reaction medium insoluble base are available. No. 3,651,029 describes the use of oil-soluble comb polymers with polyalkylene ether side chains which carry a morpholin-4-yl radical at their ends as additives for lubricants.
Die EP-A 704 504 beschreibt Homo- und Copolymere von Estern ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren mit Polyalkylenetherolen, die an einem Ende einen Stickstoffhete- rocyclus tragen. Die dort beschriebenen Polymere werden als temperaturabhängige Verdicker in Ink-Jet-Tinten eingesetzt.EP-A 704 504 describes homo- and copolymers of esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids with polyalkylene etherols which carry a nitrogen heterocycle at one end. The polymers described there are used as temperature-dependent thickeners in ink-jet inks.
Die dispergierende Wirkung der Kammpolymere des Standes der Technik ist häufig unzureichend, so dass ihre verflüssigende Wirkung in Zubereitungen auf Basis mineralischer Bindemittel wie Gips oder Zement nicht befriedigend ist. Eigene Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben zudem gezeigt, dass die nach dem Stand der Technik hergestellten Kammpolymere häufig noch größere Menge an nicht umgesetzten Polyalkylenglykolmonomethylethern enthalten, die selber keine verflüssigende Wirkung aufweisen, so dass größere Mengen an Kammpolymer zur Erreichung der gewünschten Wirkung benötigt werden, was einerseits einen zusätzlichen Kostenfaktor darstellt und andererseits im Hinblick auf eine hierdurch verstärkte Schaumbildung ebenfalls nicht erwünscht ist.The dispersing effect of the comb polymers of the prior art is often insufficient, so that their liquefying action in preparations based on mineral binders such as gypsum or cement is not satisfactory. Our own investigations by the inventors of the present application have also shown that the comb polymers prepared according to the prior art frequently contain even greater amounts of unreacted polyalkylene glycol monomethyl ethers which themselves do not have a liquefying effect, so that larger amounts of comb polymer are needed to achieve the desired effect , which on the one hand represents an additional cost factor and on the other hand is also undesirable in view of a thereby increased foaming.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, Additive für Zubereitungen auf Basis mineralischer Bindemittel bereitzustellen, die eine gute verflüssigende Wirkung in derartigen Zubereitungen zeigen. Die Additive sollten sich zudem in einer Weise herstellen lassen, dass sie nur geringe oder keine Mengen an Nebenprodukten enthalten.The present invention is therefore based on the object to provide additives for preparations based on mineral binders, which show a good liquefying effect in such preparations. The additives should also be preparable in a way that they contain little or no amounts of by-products.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass diese Aufgabe durch Kammpolymere mit einem Kohlenstoffrückgrat gelöst wird, die am Polymerrückgrat Polyethergruppen der im Folgenden definierten Formel A und funktionelle Gruppen B, welche bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, tragen.It has surprisingly been found that this object is achieved by comb polymers having a carbon backbone which carry on the polymer backbone polyether groups of the formula A defined below and functional groups B which are present at pH> 12 in the form of anionic groups.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Kammpolymeren die ein Kohlenstoffrückgrat aufweisen, das Polyethergruppen der Formel AAccordingly, the present invention relates to the use of comb polymers having a carbon backbone, the polyether groups of the formula A.
*-U-(C(O))k-X-(Alk-O)n-Y-Z A * -U- (C (O)) k -X- (Alk-O) n -YZ A
worinwherein
* die Bindungsstelle an das Kohlenstoffrückgrat des Kammpolymers anzeigt, U für eine chemische Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen steht, X Sauerstoff oder eine Gruppe NR bedeutet, k 0 oder 1 ist, n für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 5 bis 300 liegt, * indicates the binding site to the carbon backbone of the comb polymer, U represents a chemical bond or an alkylene group of 1 to 8 carbon atoms, X represents oxygen or a group NR, k is 0 or 1, n is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 5 to 300,
Alk für C2-C4-Alkylen steht, wobei Alk innerhalb der Gruppe (AIk-O)n gleich oder ver- schieden sein kann,Alk is C 2 -C 4 -alkylene, where Alk within the group (AIk-O) n may be identical or different,
Y für eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen steht, die einen Phenylring tragen kann,Y is a linear or branched alkylene group having 2 to 8 C atoms, which may carry a phenyl ring,
Z für einen über Stickstoff gebundenen 5- bis 10-gliedrigen Stickstoffheterocyclus steht, der als Ringglieder, neben dem Stickstoffatom und neben Kohlenstoffato- men, 1 , 2 oder 3 zusätzliche Heteroatome, ausgewählt unter Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel aufweisen kann, wobei die Stickstoffringlieder eine Gruppe R' aufweisen können, und wobei 1 oder 2 Kohlenstoffringglieder als Carbonylgruppe vorliegen können,Z is a nitrogen-bonded 5- to 10-membered nitrogen heterocycle which, as ring members, besides the nitrogen atom and besides carbon atoms, 1, 2 or 3 can have additional heteroatoms selected from oxygen, nitrogen and sulfur, the nitrogen ring members having a Group R ', and where 1 or 2 carbon ring members may be present as the carbonyl group,
R für Wasserstoff, d-C4-Alkyl oder Benzyl steht, und R' für Wasserstoff, CrC4-Alkyl oder Benzyl steht;R is hydrogen, dC 4 alkyl or benzyl, and R 'is hydrogen, C r C 4 alkyl or benzyl;
sowie funktionelle Gruppen B, die bei pH >12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, trägt,and functional groups B which are present in the form of anionic groups at pH> 12,
und ihrer Salze als Additive in Zubereitungen, die ein mineralisches Bindemittel enthalten. Die Erfindung betrifft außerdem Zubereitungen mineralischer Bindemittel, die ein solches Kammpolymer enthalten, insbesondere gebrauchsfertige Zubereitungen und die daraus hergestellten Gegenstände.and their salts as additives in preparations containing a mineral binder. The invention also relates to preparations of mineral binders containing such a comb polymer, in particular ready-to-use preparations and the articles produced therefrom.
Derartige Kammpolymere sind neu, wenn der Mittelwert von n, bezogen auf dasSuch comb polymers are new when the mean of n, based on the
Kammpolymer, im Bereich von 11 bis 300 liegt und im Mittel 90 ιmol-% der Einheiten AIk-O in der Gruppe (AIk-O)n für CH2-CH2-O stehen.Comb polymer, is in the range of 11 to 300 and on average 90 mol% of units AIk-O in the group (AIk-O) n are CH 2 -CH 2 -O.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung außerdem Kammpolymere, die ein Kohlen- Stoffrückgrat aufweisen, das Polyethergruppen der allgemeinen Formel A sowie funktionelle Gruppen B, die bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, trägt, wobei in Formel A die Variablen *, U, X, k, Alk, Y, Z, R und R' die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen und n für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 1 1 bis 300 liegt und worin im Mittel wenigstens 90 mol- % der Einheiten AIk-O in der Gruppe (AIk-O)n für CH2-CH2-O stehen.Accordingly, the present invention also relates to comb polymers having a carbon-fabric backbone carrying polyether groups of the general formula A and functional groups B which are present at pH> 12 in the form of anionic groups, wherein in the formula A the variables * , U, X , k, Alk, Y, Z, R and R 'have the abovementioned meanings and n is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 1 to 300 and in which at least 90 mol% of the units AIk-O in the group (AIk-O) n are CH 2 -CH 2 -O.
Erfindungsgemäß werden die Kammpolymere zur Additivierung von Zubereitungen verwendet, die mineralische Bindemittel enthalten. Mit den erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Kammpolymeren lässt sich in besonders wirksamer Weise eine Verflüssigung der Zubereitungen erreichen, d. h. die zur Einstellung der gewünschten Verarbeitungsviskosität benötigte Menge an Anmachwasser, bezogen auf das mineralische Bindemittel, kann im Vergleich zu nicht-additivierten Zubereitungen bzw. im Vergleich zu additiverten Zubereitungen mineralischer Bindemittel, in denen die Additive eine geringere verflüssigende Wirkung aufweisen, verringert werden oder, alternativ, die zur Einstellung einer bestimmten Viskosität der Zubereitung benötigte Aufwandmenge an Kammpolymer ist geringer im Vergleich zu den Kammpolymeren des Standes der Technik.According to the comb polymers are used to additize preparations containing mineral binders. With the comb polymers used according to the invention, liquefaction of the preparations can be achieved in a particularly effective manner, ie, for the adjustment of the desired Processing viscosity required amount of mixing water, based on the mineral binder, compared to non-additive preparations or compared to additiverten preparations of mineral binders in which the additives have a lower liquefying effect can be reduced or, alternatively, for setting a The application rate of comb polymer required for the specific viscosity of the preparation is lower in comparison with the comb polymers of the prior art.
Mineralische Bindemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind anorganische, in der Regel mineralischer Substanzen, die, wenn sie mit Wasser angemacht werden, zu einem Feststoff erhärten. Hierbei unterscheidet man unter Substanzen, die an der Luft erhärten (nicht-hydraulische Bindemittel bzw. Luftbinder), z. B. Gips, Sorelzement, Magnesia-Bindemittel und Weißkalk, sowie hydraulische Bindemittel, wie Kalk und insbesondere Zement, einschließlich latent hydraulischer Bindemittel, wie Hochofenschla- cken. Der hier verwendete Begriff "Gips" umfasst sowohl Anhydrit als auch Calciumsul- fat-Halbhydrat.Mineral binders for the purposes of the present invention are inorganic, usually mineral substances which, when mixed with water, harden to a solid. Here, a distinction is made among substances which harden in the air (non-hydraulic binders or air binders), for. Gypsum, corrosive cement, magnesia binder and white lime, as well as hydraulic binders such as lime and especially cement, including latent hydraulic binders such as blast furnace slags. The term "gypsum" as used herein includes both anhydrite and calcium sulfate hemihydrate.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich insbesondere zur Additivierung von Zubereitungen hydraulischer Bindemittel und ganz besonders zur Additivierung zementhaltiger Zubereitungen, aber auch zur Additivierung von Zubereitungen latenthydraulischer Bindemittel.The comb polymers of the invention are particularly suitable for the addition of formulations of hydraulic binders and especially for the addition of cementitious preparations, but also for the addition of preparations of latent hydraulic binder.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich weiterhin zur Additivierung von Zubereitungen nicht-hydraulischer Bindemittel, insbesondere zur Additivierung von Gips und gipshaltiger Zubereitungen, wie Modell- Stuck- oder Putzgips, Formgips, Gipsestrich.The comb polymers according to the invention are furthermore suitable for the addition of preparations of non-hydraulic binders, in particular for the addition of gypsum and gypsum-containing preparations, such as model stucco or plaster, gypsum plaster, gypsum plaster.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich insbesondere auch zur Additivierung von Zubereitungen, die als mineralisches Bindemittel eine Mischung aus einem hydraulischem und einem nicht-hydraulischen Bindemittel, z. B. eine Mischung von Gips und Zement, enthalten.The comb polymers according to the invention are also particularly suitable for the addition of preparations which, as a mineral binder, a mixture of a hydraulic and a non-hydraulic binder, for. As a mixture of gypsum and cement.
Die Kammpolymere können sowohl zur Additivierung von Zubereitungen, die im Wesentlichen aus dem mineralischen Bindemittel bestehen, eingesetzt werden. Sie eignen sich insbesondere jedoch auch zur Additivierung von Bindebaustoffen, d. h. Zubereitungen, die als Hauptbestandteil Zuschlagsstoffe enthalten, welche durch das mineralische Bindemittel abgebunden werden, beispielsweise zur Additivierung von Beton und Mörtel. Bei den erfindungsgemäß additivierten Zubereitungen des mineralischen Bindemittels kann es sich um Lagerformen des mineralischen Bindemittels, um Lagerformen des Bindebaustoffs, oder um gebrauchsfertige Zubereitungen handeln, d.h. um Zubereitungen, die im Unterschied zu den Lagerformen bereits die zum Abbinden des Bindemit- tels bzw. Baustoffs erforderliche Menge an Wasser (Anmachwasser) enthalten.The comb polymers can be used both to additize preparations that consist essentially of the mineral binder. However, they are particularly suitable for the addition of binders, ie preparations containing as main ingredient additives that are bound by the mineral binder, for example, for the addition of concrete and mortar. The preparations of the mineral binder which are additively formulated according to the invention may be storage forms of the mineral binder, storage forms of the binding material, or ready-to-use preparations, ie preparations which, in contrast to the storage forms, already require the binding agent or building material to be set Amount of water (mixing water) included.
Hier und im Folgenden steht C2-C4-Alkylen für eine lineare oder verzweigte Alkan- diylgruppe, die 2 bis 4 C-Atome aufweist, insbesondere für eine 1 ,2-Ethandiyl-Gruppe, die ein oder zwei Methylgruppen oder eine Ethylgruppe tragen kann, d. h. für 1 ,2-Ethandiyl, 1 ,2-Propandiyl, 1 ,2-Butandiyl, 1 ,1-Dimethylethan-1 ,2-diyl oder 1 ,2-Dimethylethan-1 ,2-diyl.Here and below, C 2 -C 4 -alkylene is a linear or branched alkanediyl group which has 2 to 4 C atoms, in particular for a 1, 2-ethanediyl group which carry one or two methyl groups or one ethyl group can, ie for 1, 2-ethanediyl, 1, 2-propanediyl, 1, 2-butanediyl, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diyl or 1, 2-dimethylethane-1, 2-diyl.
CrCβ-Alkylen steht für eine lineare oder verzweigte Alkandiylgruppe, die 1 bis 8 und insbesondere 1 bis 4 C-Atome aufweist, z. B. für CH2, 1 ,1-Ethandiyl, 1 ,2-Ethandiyl, 1 ,1-Propandiyl, 1 ,3-Propandiyl, 2,2-Propandiyl, 1 ,2-Propandiyl, 1 ,1-Butandiyl,C 1 -C 6 -alkylene represents a linear or branched alkanediyl group which has 1 to 8 and in particular 1 to 4 C atoms, eg. B. for CH 2 , 1, 1-ethanediyl, 1, 2-ethanediyl, 1, 1-propanediyl, 1, 3-propanediyl, 2,2-propanediyl, 1, 2-propanediyl, 1, 1-butanediyl,
1 ,2-Butandiyl, 1 ,3-Butandiyl, 1 ,4-Butandiyl, 2,2-Butandiyl, 1 ,1-Dimethylethan-1 ,2-diyl oder 1 ,2-Dimethylethan-1 ,2-diyl.1, 2-butanediyl, 1, 3-butanediyl, 1, 4-butanediyl, 2,2-butanediyl, 1, 1-dimethylethane-1, 2-diyl or 1, 2-dimethylethane-1, 2-diyl.
C-ι-C4-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die 1 bis 4 C-Atome aufweist, z. B. für Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, 2-Butyl,C 1 -C 4 -alkyl represents a linear or branched alkyl group which has 1 to 4 carbon atoms, eg. For example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, 2-butyl,
2-Methylpropan-1-yl oder tert.-Butyl. d-Cio-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die 1 bis 10 C-Atome aufweist, z. B. für d-C4-Alkyl, wie zuvor genannt, sowie für Pentyl, Hexyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, Heptyl, Octyl, 1-Methylheptyl, 2-Methylheptyl, 2,4,4-Trimethylpentan-2-yl, 2-Ethylhexyl, 1-Ethylhexyl, Nonyl, Isononyl, Decyl, 1-Methylnonyl, 2-Propylheptyl und dergleichen.2-methylpropan-1-yl or tert-butyl. C 1 -C 10 -alkyl is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, e.g. B. for dC 4 alkyl, as mentioned above, and for pentyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, heptyl, octyl, 1-methylheptyl, 2-methylheptyl, 2,4,4-trimethylpentan-2-yl, 2-ethylhexyl, 1-ethylhexyl, nonyl, isononyl, decyl, 1-methylnonyl, 2-propylheptyl and the like.
Ci-C4-Alkoxy steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die über ein Sauerstoffatom gebunden ist und die 1 bis 4 C-Atome aufweist, z. B. für Methoxy, Ethoxy, n-Propyloxy, Isopropyloxy, n-Butyloxy, 2-Butyloxy, 2-Methylpropan-1-ylxoy oder tert.-Butoxy. d-Cio-Alkoxy steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, die über ein Sauerstoffatom gebunden ist und die 1 bis 10 C-Atome aufweist, z. B. für Ci-C4-Alkoxy, wie zuvor genannt, sowie für Pentyloxy, Hexyloxy, 1-Methylpentyloxy, 2-Methylpentylxoy, Heptyloxy, Octyloxy, 1-Methylheptyloxy, 2-Methylheptylxoy, 2,4,4-Trimethylpentan-2-yloxy, 2-Ethylhexyloxy, 1-Ethylhexyloxy, Nonyloxy, Isononyl- oxy, Decyloxy, 1-Methylnonyloxy, 2-Propylheptyloxy und dergleichen.Ci-C 4 alkoxy represents a linear or branched alkyl group which is bonded via an oxygen atom and which has 1 to 4 carbon atoms, for. For example, methoxy, ethoxy, n-propyloxy, isopropyloxy, n-butyloxy, 2-butyloxy, 2-methylpropan-1-ylxoy or tert-butoxy. C 1 -C 10 alkoxy represents a linear or branched alkyl group which is bonded via an oxygen atom and which has 1 to 10 C atoms, eg. B. for C 1 -C 4 -alkoxy, as mentioned above, and for pentyloxy, hexyloxy, 1-methylpentyloxy, 2-methylpentylxoy, heptyloxy, octyloxy, 1-methylheptyloxy, 2-methylheptylxoy, 2,4,4-trimethylpentan-2 yloxy, 2-ethylhexyloxy, 1-ethylhexyloxy, nonyloxy, isononyloxy, decyloxy, 1-methylnonyloxy, 2-propylheptyloxy and the like.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Verwendung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mittlere Anzahl an Wiederholungseinheiten AIk-O in den Gruppen (AIk-O)n, d. h. der Mittelwert von n in Formel A, bezogen auf das Kammpolymer, wenigstens 10, insbesondere wenigstens 20 und speziell wenigstens 50 beträgt und einen Wert von 250, insbesondere 200 und speziell 150 nicht überschreitet. Vorzugsweise liegt der Wert im Bereich von 10 bis 250, insbesondere im Bereich von 20 bis 200 und speziell im Bereich von 50 bis 150. Bei dem Mittelwert von n bzw. der mittleren Anzahl an Wiederholungseinheiten AIk-O handelt es sich um das Zahlenmittel, bezogen auf das Kammpolymer.With regard to the use according to the invention, it has proven to be advantageous if the average number of repeating units AIk-O in the groups (AIk-O) n , ie the mean value of n in formula A, based on the comb polymer, at least 10, in particular is at least 20 and especially at least 50 and has a value of 250, in particular 200 and especially does not exceed 150. Preferably, the value is in the range of 10 to 250, in particular in the range of 20 to 200 and especially in the range of 50 to 150. The mean value of n or the average number of repeating units AIk-O is the number average, based on the comb polymer.
In der Gruppe (AIk-O)n können die Alkylenteile der einzelnen Wiederholungseinheiten AIk-O gleich oder verschieden sein. Insbesondere bevorzugt steht AIk-O für 1 ,2-Ethandiyl oder Mischungen von 1 ,2-Ethandiyl mit 1 ,2-Propandiyl. Sofern die Grup- pen (AIk-O)n voneinander verschiedene Einheiten AIk-O aufweisen, können diese statistisch oder blockweise angeordnet sein, wobei eine blockweise Anordnung bevorzugt ist. Insbesondere handelt es sich bei derjenigen Gruppe AIk-O, die an X gebunden ist, um eine Gruppe der Formel CH2CH2O.In the group (AIk-O) n , the alkylene moieties of the individual repeat units AIk-O may be the same or different. Particularly preferred AIk-O is 1, 2-ethanediyl or mixtures of 1, 2-ethanediyl with 1, 2-propanediyl. If the groups (AIk-O) have n different units AIk-O from one another, they may be arranged randomly or in blocks, wherein a block-wise arrangement is preferred. In particular, that group AIk-O attached to X is a group of the formula CH 2 CH 2 O.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens 50 ιmol-%, insbesondere wenigstens 80 mol-%, besonders bevorzugt 90 mol-% und insbesondere alle Gruppen AIk-O für CH2-CH2-O stehen. Bei diesen %-Angaben handelt es sich um das Zahlenmittel, bezogen auf die Gesamtmenge an Kammpolymer.Furthermore, it has proved to be advantageous if at least 50 mol%, in particular at least 80 mol%, particularly preferably 90 mol% and in particular all groups AIk-O are CH 2 -CH 2 -O. These% data are the number average, based on the total amount of comb polymer.
Sofern die Gruppe (AIk-O)n verschiedene Wiederholungseinheiten AIk-O aufweist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Mittel wenigstens 50 ιmol-%, z. B. 50 bis 99 ιmol-%, insbesondere wenigstens 80 ιmol-%, z. B. 80 bis 99 ιmol-%, und speziell wenigstens 90 ιmol-%, z. B. 90 bis 98 mol-% der Gruppen AIk-O für CH2-CH2-O stehen. Hierunter sind solche Mischungen bevorzugt, in denen die verbleibenden Wiederho- lungseinheiten AIk-O für CH(CH3)-CH2-O stehen.If the group (AIk-O) n has different repeating units AIk-O, it has proved to be advantageous if on average at least 50 mol%, z. B. 50 to 99 ιmol-%, in particular at least 80 ιmol-%, z. B. 80 to 99 ιmol-%, and especially at least 90 ιmol-%, z. B. 90 to 98 mol% of the groups AIk-O are CH 2 -CH 2 -O. Of these, preference is given to those mixtures in which the remaining repeating units AIk-O are CH (CH 3 ) -CH 2 -O.
Die Gruppe Z in Formel A steht vorzugsweise für einen 5- oder 6-gliedrigen Stickstoff- heterocyclus, welcher neben dem an Y gebundenen Stickstoffatom und den Kohlenstoff ringgliedern ein unter O, S, N, einer Gruppe NR ausgewähltes Ringglied und/oder eine Carbonylgruppe als Ringglied aufweist. In der Gruppe NR hat R die zuvor genannten Bedeutungen und steht insbesondere für Wasserstoff oder Methyl. Hierunter sind solche Heterocyclen bevorzugt, die ein unter O, N oder eine Gruppe NR ausgewähltes Ringglied und/oder eine Carbonylgruppe als Ringglied aufweisen. Beispiele für bevorzugte Reste Z sind Pyrrolidon-1-yl, Morpholin-4-yl, Piperazin-1-yl, Piperidon-1-yl, Morpholin-2-on-4-yl, Morpholin-3-on-4-yl, Piperazin-1-yl, 4-Methylpiperazin-1-yl, Imida- zolin-2-on-1-yl, 3-Methylimidazolin-2-on-1-yl und lmidazol-1-yl. Hierunter sind insbesondere Morpholin-4-yl und Pyrrolidon-1-yl bevorzugt.The group Z in formula A is preferably a 5- or 6-membered nitrogen heterocycle which, in addition to the nitrogen atom bonded to Y and the carbon ring members a selected from O, S, N, a group NR ring member and / or a carbonyl group as Ring member has. In the group NR, R has the abovementioned meanings and is in particular hydrogen or methyl. Of these, preference is given to those heterocycles which have a ring member selected from O, N or a group NR and / or a carbonyl group as ring member. Examples of preferred Z radicals are pyrrolidon-1-yl, morpholin-4-yl, piperazin-1-yl, piperidone-1-yl, morpholin-2-on-4-yl, morpholin-3-on-4-yl, Piperazin-1-yl, 4-methylpiperazin-1-yl, imidazolin-2-one-1-yl, 3-methylimidazolin-2-one-1-yl and imidazol-1-yl. Of these, in particular morpholin-4-yl and pyrrolidone-1-yl are preferred.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Y in Formel A für C2-C4-Alkylen und insbesondere für 1 ,2-Ethandiyl oder 1 ,3-Propandiyl steht. U steht vorzugsweise für eine chemische Bindung, CH2 oder CH(CH3). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform steht U für eine chemische Bindung.Furthermore, it has proved to be advantageous if Y in formula A is C 2 -C 4 -alkylene and in particular 1, 2-ethanediyl or 1, 3-propanediyl. U is preferably a chemical bond, CH 2 or CH (CH 3 ). In a particularly preferred embodiment, U is a chemical bond.
Insbesondere steht k für 1.In particular, k stands for 1.
In Formel A steht X vorzugsweise für O oder NH und insbesondere für O.In formula A, X is preferably O or NH and in particular O.
Insbesondere weisen in Formel A die Variablen U, k, X, Y und Z sowie die Variable n gemeinsam die als bevorzugt genannten Bedeutungen auf.In particular, in formula A, the variables U, k, X, Y and Z and the variable n together have the meanings mentioned as preferred.
Die in den erfindungsgemäß verwendeten Kammpolymeren vorhandenen Gruppen B liegen typischerweise bei pH-Werten oberhalb 12 in Form anionischer Gruppen, d. h. in deprotonierter Form vor. Beispiele für solche Gruppen sind Carboxylat (COOH bzw. COO"), Sulfonat (SO3H bzw. SO3 "), Phosphonat (PO3H2 bzw. PO3H" oder PO3 2"). Vorzugsweise sind wenigstens 50 mol-%, insbesondere wenigstens 80 mol-% der Gruppen B Carboxylatgruppen.The groups B present in the comb polymers used according to the invention are typically present at pH values above 12 in the form of anionic groups, ie in deprotonated form. Examples of such groups are carboxylate (COOH or COO " ), sulfonate (SO 3 H or SO 3 " ), phosphonate (PO 3 H 2 or PO 3 H " or PO 3 2" ). Preferably at least 50 mol%, in particular at least 80 mol% of the groups B are carboxylate groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Gruppe B im Wesentlichen (d.h. zu wenigstens 95 mol-%, speziell wenigstens 99 mol-%) oder ausschließlich um Carboxylatgruppen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weisen die Kammpolymere wenigstens zwei verschiedene funktionelle Gruppen B auf, wobei in dieser Ausführungsform vorzugsweise 50 bis 99 mol-%, insbesondere 80 bis 99 mol-% der funktionellen Gruppen B Carboxylatgruppen und die übrigen 1 bis 50 ιmol-%, insbesondere 1 bis 20 ιmol-%, Sulfonatgruppen sind.In a preferred embodiment of the invention, group B is substantially (i.e., at least 95 mole%, especially at least 99 mole%) or exclusively carboxylate groups. In another embodiment of the invention, the comb polymers have at least two different functional groups B, wherein in this embodiment preferably 50 to 99 mol%, in particular 80 to 99 mol% of the functional groups B carboxylate groups and the remaining 1 to 50 ιmol-% , In particular 1 to 20 mol%, sulfonate groups.
Die funktionellen Gruppen B können direkt oder über einen Spacer an das Kohlenstoffrückgrat der Polymerkette gebunden sein. Typische Spacer sind d-C4-Alkandiyl, Phe- nylen sowie Gruppen der Formel *-C(O)-X'-Alk'-,The functional groups B can be bonded directly or via a spacer to the carbon backbone of the polymer chain. Typical spacers are C 1 -C 4 -alkanediyl, phenylene and groups of the formula * -C (O) -X'-Alk ',
worin X' für O, NH oder N(CrC4-alkyl) steht, Alk' für C2-C4-Alkylen, insbesondere für 1 ,2-Ethandiyl, 1 ,3-Propandiyl, 1 ,2-Propandiyl oder 1-Methyl-1 ,2-propandiyl steht und * die Bindungsstelle des Spacers an das Polymerrückgrat bedeutet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gruppe B unmittelbar, d. h. über eine Einfachbindung, an das Kohlenstoffrückgrat des Kammpolymeren gebunden.in which X 'is O, NH or N (C r C 4 alkyl), Alk' is C 2 -C 4 alkylene, in particular 1, 2-ethanediyl, 1, 3-propanediyl, 1, 2-propanediyl or 1-methyl-1, 2-propanediyl and * represents the binding site of the spacer to the polymer backbone. In a preferred embodiment of the invention, the group B is bonded directly, ie via a single bond, to the carbon backbone of the comb polymer.
Weiterhin kann das Kammpolymer neben den vorgenannten Gruppen der Formel A und den funktionellen Gruppen B auch Gruppen der Formel C *-U'-(C(O))p-X"-(Alk"-O)q-Ra CFurthermore, in addition to the abovementioned groups of the formula A and the functional groups B, the comb polymer can also be groups of the formula C * -U '- (C (O)) pX "- (Alk" -O) q -R a C
worinwherein
U' die für U genannten Bedeutungen aufweist, p für O oder 1 steht, X" die für X ange- gebenen Bedeutungen aufweist, Alk" die zuvor für Alk angegebenen Bedeutungen aufweist, q für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 2 bis 300, insbesondere im Bereich von 10 bis 250, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 200 und speziell im Bereich von 50 bis 150 liegt (Zahlenmittel) und Ra ausgewählt ist unter Wasserstoff, CrCio-Alkyl, d-Cio-Alkylcarbonyl, Benzyl oder Benzoyl, aufweisen. In Formel C steht p insbesondere für 1. U' steht insbesondere für eine chemische Bindung. X" steht insbesondere für Sauerstoff. Ra steht insbesondere für Ci-C4-Alkyl und speziell für Methyl. Bezüglich der bevorzugten Bedeutungen von Alk" gilt das zuvor für Alk Gesagte analog.U 'has the meanings given for U, p is O or 1, X "has the meanings given for X, Alk" has the meanings given above for alk, q is an integer whose mean value, based on the Comb polymer in the range from 2 to 300, in particular in the range from 10 to 250, more preferably in the range from 20 to 200 and especially in the range from 50 to 150 (number average) and R a is selected from hydrogen, C 1 -C 10 -alkyl, d- Cio-alkylcarbonyl, benzyl or benzoyl. In formula C, p is in particular 1. U 'is in particular a chemical bond. X "stands for oxygen in particular. R a stands in particular for C 1 -C 4 -alkyl and especially for methyl. With regard to the preferred meanings of Alk", the statements made above for alk apply analogously.
Grundsätzlich können die Polyethergruppen A aber auch die Polyethergruppen C innerhalb des Kammpolymers bezüglich der Anzahl der Wiederholungseinheiten n bzw. q in den Gruppen (AIk-O)n bzw. (Alk"-O)q gleich oder verschieden sein, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Gruppen A und C bzw. die Gruppen (AIk-O)n bzw. (Alk"-O)q eine Molekulargewichtsverteilung aufweisen und dementsprechend n und q Mittelwerte (Zahlenmittel) dieser Molekulargewichtsverteilungen repräsentieren. Der BegriffIn principle, the polyether groups A and also the polyether groups C within the comb polymer may be identical or different with respect to the number of repeating units n or q in the groups (AIk-O) n or (Alk "-O) q , that the groups A and C or the groups (AIk-O) n or (Alk "-O) q have a molecular weight distribution and accordingly represent n and q means (number average) of these molecular weight distributions. The term
"gleich" bedeutet daher, dass die Molekulargewichtsverteilung der Gruppen A bzw. C jeweils ein Maximum aufweisen. Der Begriff "verschieden" bedeutet dementsprechend, dass die Molekulargewichtsverteilung der Gruppen A bzw. C mehreren überlagerten Verteilungen entspricht und dementsprechend mehrere Maxima aufweisen. Kammpo- lymere, worin die Molekulargewichtsverteilungen der Gruppen A oder, wenn vorhanden, die Molekulargewichtsverteilungen der Gruppen A von denen der Gruppen C verschieden sind, sind bevorzugt. Insbesondere sind solche Kammpolymere bevorzugt, wo die jeweils einem Maximum zuzuordnenden Zahlenmittel des Molekulargewichts um wenigstens 130 Dalton und insbesondere wenigstens 440 Dalton voneinander ab- weichen. Dementsprechend sind Kammpolymere bevorzugt, die wenigstens zwei, z. B. 2, 3, 4, 5 oder 6 Typen unterschiedlicher Gruppen A aufweisen (im Folgenden Gruppen A1 und A2 bzw. A1 , A2 ... Ai; i eine ganze Zahl, z. B. 3, 4, 5 oder 6), worin die jeweiligen Mittelwerte n(A1 ) und n(A2) bzw. n(Ai) um einen Wert von wenigstens 3 und insbesondere um wenigstens 10 unterscheiden. Dementsprechend sind auch Kammpo- lymer mit Gruppen der Formel A und der Formel C bevorzugt, worin die Mittelwerte von n und q sich um einen Wert von wenigstens 3 und insbesondere um wenigstens 10 unterscheiden."equal" therefore means that the molecular weight distribution of the groups A and C each have a maximum. Accordingly, the term "different" means that the molecular weight distribution of the groups A and C corresponds to several superimposed distributions and accordingly have several maxima. Comb polymers in which the molecular weight distributions of the groups A or, if present, the molecular weight distributions of the groups A are different from those of the groups C are preferred. In particular, those comb polymers are preferred in which the number average molecular weight to be assigned in each case to one another deviates from one another by at least 130 daltons and in particular at least 440 daltons. Accordingly, comb polymers are preferred which contain at least two, e.g. B. 2, 3, 4, 5 or 6 types of different groups A have (hereinafter groups A1 and A2 or A1, A2 ... Ai; i an integer, eg 3, 4, 5 or 6) in which the respective average values n (A1) and n (A2) or n (Ai) differ by a value of at least 3 and in particular by at least 10. Accordingly, comb polymers having groups of the formula A and of the formula C are preferred in which the mean values of n and q differ by a value of at least 3 and in particular by at least 10.
In den erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Kammpolymeren liegen die Po- lyethergruppen der Formel A und die funktionellen Gruppen B typischerweise in einem Molverhältnis A:B im Bereich von 2:1 bis 1 :20, häufig im Bereich von 1 ,5:1 bis 1 :15, insbesondere im Bereich von 1 :1 bis 1 :10 und speziell im Bereich von 1 :1 ,1 bis 1 :8 vor (gemittelt über die Gesamtmenge an Kammpolymeren). Sofern das Kammpolymer Polyethergruppen der Formel C aufweist, liegt das Molverhältnis von Polyethergruppen der Formel A und C zu den funktionellen Gruppen B, d. h. das Molverhältnis (A+C):B typischerweise im Bereich von 2:1 bis 1 :20, häufig im Bereich von 1 ,5:1 bis 1 :15, insbesondere im Bereich von 1 :1 bis 1 :10 und speziell im Bereich von 1 :1 ,1 bis 1 :8 (gemittelt über die Gesamtmenge an Kammpolymeren)In the comb polymers used according to the invention, the polyether groups of the formula A and the functional groups B are typically in one Molar ratio A: B in the range from 2: 1 to 1:20, often in the range of 1, 5: 1 to 1:15, in particular in the range of 1: 1 to 1:10 and especially in the range of 1: 1, 1 to 1: 8 before (averaged over the total amount of comb polymers). If the comb polymer has polyether groups of the formula C, the molar ratio of polyether groups of the formula A and C to the functional groups B, ie the molar ratio (A + C): B is typically in the range from 2: 1 to 1:20, often in the range from 1, 5: 1 to 1:15, in particular in the range of 1: 1 to 1:10 and especially in the range of 1: 1, 1 to 1: 8 (averaged over the total amount of comb polymers)
Neben den vorgenannten Gruppen der Formel A, den funktionellen Gruppen B und den gegebenenfalls vorhandenen Gruppen C kann das Kammpolymer in untergeordnetem Maße auch funktionelle Gruppen C am Kohlenstoffrückgrat tragen. Hierzu zählen insbesondere C-i-Cβ-Alkoxycarbonylgruppen, in denen der Alkoxyrest ein oder mehrere Hydroxygruppen tragen kann, Nitrilgruppen und Gruppen der Formel Z wie vorstehend definiert.In addition to the abovementioned groups of the formula A, the functional groups B and the optionally present groups C, the comb polymer may to a lesser extent also carry functional groups C on the carbon backbone. These include in particular C-i-Cβ-alkoxycarbonyl groups in which the alkoxy radical can carry one or more hydroxyl groups, nitrile groups and groups of the formula Z as defined above.
Der Anteil der funktionellen Gruppen C wird, bezogen auf die Gesamtmenge der funktionellen Gruppen A, B, gegebenenfalls C und C, vorzugsweise 30 ιmol-%, insbesondere 20 mol-% nicht überschreiten und liegt, sofern vorhanden, typischerweise im Be- reich von 1 bis 30 mol-% und insbesondere im Bereich von 2 bis 20 mol-%. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kammpolymer keine oder weniger als 2 mol- %, insbesondere weniger als 1 ιmol-% funktionelle Gruppen C auf.The proportion of the functional groups C will, based on the total amount of the functional groups A, B, optionally C and C, preferably not exceed 30 .mu.m%, in particular 20 mol% and, if present, is typically in the range of 1 to 30 mol% and especially in the range of 2 to 20 mol%. In a preferred embodiment, the comb polymer has no or less than 2 mol%, in particular less than 1 mol% of functional groups C.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kammpolymer 5 bis 80 mol-%, insbe- sondere 10 bis 60 ιmol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der funktionellen Gruppen A, B, C und gegebenenfalls C Gruppen der Formel C auf. In dieser Ausführungsform liegt das Molverhältnis der Seitenketten A zu den Gruppen C, d. h. das Molverhältnis A:C vorzugsweise im Bereich von 1 :10 bis 20:1 , insbesondere im Bereich von 1 :2 bis 10:1. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kammpolymer keine oder weniger als 5 ιmol-%, insbesondere weniger als 1 mol- %, Gruppen der Formel C auf, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Gruppen A, B, C und C.In a preferred embodiment, the comb polymer has 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total amount of the functional groups A, B, C and optionally C groups of the formula C. In this embodiment, the molar ratio of the side chains A to the groups C, d. H. the molar ratio A: C is preferably in the range from 1:10 to 20: 1, in particular in the range from 1: 2 to 10: 1. In another preferred embodiment of the invention, the comb polymer has no or less than 5 .mu.mol%, in particular less than 1 mol%, of groups of the formula C, in each case based on the total amount of the groups A, B, C and C.
Außerdem kann das Kammpolymer am Kohlenstoffrückgrat auch Kohlenwasserstoff- reste aufweise, z. B. d-C4-Alkylgruppen oder Phenylgruppen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kohlenstoffrückgrat d-C4-Alkylgruppen, insbesondere Methylgruppen an wenigstens jedem 4. C-Atom der Polymerkette, auf.In addition, the comb polymer may also have hydrocarbon residues on the carbon backbone, eg. B. dC 4 alkyl groups or phenyl groups. In a preferred embodiment of the invention, the carbon backbone has dC 4 -alkyl groups, in particular methyl groups, on at least every 4 C atom of the polymer chain.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Mittel (Zahlenmittel) wenigstens jedes 4. C-Atom des Polymerrückgrats und insbesondere wenigstens jedes 3. C-Atom eine Gruppe der Formeln A oder gegebenenfalls C oder eine funktionelle Gruppe B trägt. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Mittel (Zahlenmittel) zwischen zwei durch A, B oder gegebenenfalls C substituierten Kohlenstoffatomen des Polymerrückgrats wenigstens ein Kohlenstoff atom angeordnet ist, das nicht durch eine Gruppe A, B oder gegebenenfalls C substituiert ist.Furthermore, it has proved to be advantageous if on average (number average) at least every 4th carbon atom of the polymer backbone and in particular at least every 3rd carbon atom a group of the formulas A or optionally C or a functional group B. Furthermore, it has proven to be advantageous if at least one carbon atom is arranged atomically (number average) between two by A, B or optionally C-substituted carbon atoms of the polymer backbone, which is not substituted by a group A, B or optionally C.
Das zahlenmittlere Molekulargewichte (MN) der Kammpolymere liegt in der Regel im Bereich von 1000 bis 200000 Dalton. Im Hinblick auf die Verwendung der Kammpolymere sind solche mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 5000 bis 100000 Daltonbevorzugt. Das zahlenmittlere Molekulargewicht MN kann in üblicher weise durch Gelpermeationschromatographie, wie in den Beispielen erläutert, bestimmt werden. Die K-Werte der erfindungsgemäß erhältlichen Copolymerisate, bestimmt nach der unten angegebenen Methode, liegen in der Regel im Bereich von 10 bis 100, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 80 und insbesondere im Bereich von 20 bis 60.The number-average molecular weights (M N ) of the comb polymers are generally in the range from 1000 to 200,000 daltons. With regard to the use of the comb polymers, those having a number average molecular weight of 5,000 to 100,000 daltons are preferred. The number average molecular weight M N can be determined in the usual way by gel permeation chromatography, as explained in the examples. The K values of the copolymers obtainable according to the invention, determined by the method indicated below, are generally in the range from 10 to 100, preferably in the range from 15 to 80 and in particular in the range from 20 to 60.
Die Kammpolymere können in Form der freien Säure oder in Form ihrer Salze eingesetzt werden, wobei in der Salzform die Gruppen B teilweise oder vollständig neutralisiert vorliegen können. Sofern die Kammpolymere in Form der Salze eingesetzt werden, weisen Sie aus Gründen der Elektroneutralität Kationen als Gegenionen auf. Ge- eignete Kationen sind Alkalimetallkationen wie Na+ und K+, Erdalkalimetallkationen wie Mg++ und Ca++, und Ammoniumionen, wie NH4 +, [NRbRcRdRe]+, worin Rb für CrC4-Alkyl oder Hydroxy-C2-C4-alkyl steht und die Reste Rc, Rd und Re unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Wasserstoff, d-C4-Alkyl und Hydroxy-C2-C4-alkyl. Bevorzugte Gegenionen sind die Alkalimetallkationen, insbesondere Na+ und K+.The comb polymers can be used in the form of the free acid or in the form of their salts, it being possible for the groups B to be partially or completely neutralized in the salt form. If the comb polymers are used in the form of the salts, they have cations as counterions for reasons of electroneutrality. Suitable cations are alkali metal cations such as Na + and K + , alkaline earth metal cations such as Mg ++ and Ca ++ , and ammonium ions such as NH 4 + , [NR b R c R d R e ] + , where R b is C r C 4 -alkyl or hydroxy-C 2 -C 4 -alkyl and the radicals R c, R d and R e are independently selected from hydrogen, dC 4 -alkyl and hydroxy-C 2 -C 4 alkyl. Preferred counterions are the alkali metal cations, especially Na + and K + .
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kammpolymere kann in Analogie zu bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Kammpolymere erfolgen, z. B. in Analogie zu den Verfahren, wie sie im eingangs zitierten Stand der Technik beschrieben werden sowie in Analogie zu den in WO 01/40337, WO 01/40338, WO 01/72853 oder WO 02/50160 beschriebenen Verfahren, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird.The preparation of the comb polymers according to the invention can be carried out in analogy to known processes for the preparation of such comb polymers, for. B. in analogy to the methods described in the cited prior art and in analogy to the methods described in WO 01/40337, WO 01/40338, WO 01/72853 or WO 02/50160, the disclosure of which hereby Reference is made.
Geeignete Herstellungsverfahren sind insbesondere:Suitable production processes are in particular:
i) Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassendi) copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M comprising
a) neutrale monoethylenisch ungesättigte Monomere M1 , die eine oder zwei Gruppen der Formel A aufweisen, und b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionel- Ie Gruppe B aufweisen, ii) Homo- oder Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassenda) neutral monoethylenically unsaturated monomers M1 which have one or two groups of the formula A, and b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B, ii) homo- or copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M comprising
a) monoethylenisch ungesättigte Monomere M3, die eine Gruppe der Formela) monoethylenically unsaturated monomers M3, which is a group of the formula
A und eine funktionelle Gruppe B aufweisen, und gegebenenfalls b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionelle Gruppe B aufweisen,A and a functional group B, and optionally b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B,
sowiesuch as
iii) polymeranaloge Umsetzung von Homo- oder Copolymeren mit einem Kohlenstoffrückgrat, die freie Carboxylgruppen oder esterbildende Derivate von Carbo- xylgruppen aufweisen, mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z oder Aminen der Formel HNR-(AIk-O)n-Y-Z worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen.iii) polymer-analogous reaction of homopolymers or copolymers having a carbon backbone which have free carboxyl groups or ester-forming derivatives of carboxyl groups with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ or amines of the formula HNR- (Alk-O) n -YZ wherein n, Alk, R, Y and Z have the meanings given above.
Die drei Herstellungsverfahren i), ii) und iii) führen alle zu erfindungsgemäßen Kammpolymeren, wobei die Struktur der dabei erhältlichen Kammpolymere naturgemäß von der jeweils gewählten Herstellungsmethode und der Menge und Art der eingesetzten Ausgangsprodukten in an sich bekannter Weise abhängt. So hängt beispielsweise bei den nach den Herstellungsmethoden i) und ii) erhältlichen Kammpolymeren die Art und Menge der Seitenketten A bzw. der funktionellen Gruppen B von der Art und der relativen Menge der eingesetzten Monomere M1 und M2 bzw. M3 und ggf. M2 in an sich bekannter Weise ab. Das Molekulargewicht der Kammpolymere wiederum lässt sich bei den Herstellungsmethoden i) und ii) durch die bei der Polymerisation gewählten Reaktionsbedingungen, z. B. durch den eingesetzten Initiator, gegebenenfalls eingesetzte Regler, die Temperatur, das Reaktionsmedium, Konzentration der Monomere etc. in an sich bekannter Weise steuern. Bei den nach der Herstellungsmethode iii) erhältlichen Kammpolymeren wird die Struktur und das Molekulargewicht naturgemäß durch das eingesetzte Homo- bzw. Copolymere sowie durch die zur Modifizierung eingesetzten Alkohole HO-(AIk-O)n-Y-Z oder Amine der Formel HNR-(AIk-O)n-Y-Z weitgehend bestimmt.The three production processes i), ii) and iii) all lead to comb polymers according to the invention, the structure of the comb polymers obtainable thereby naturally being dependent on the particular production method chosen and the amount and type of starting materials used in a manner known per se. Thus, for example, in the case of the comb polymers obtainable by preparation methods i) and ii), the type and amount of side chains A or of functional groups B depends on the type and relative amounts of monomers M1 and M2 or M3 used and, if appropriate, M2 in in a known manner. The molecular weight of the comb polymers in turn can be in the production methods i) and ii) by the reaction conditions selected in the polymerization, for. B. by the initiator used, optionally used regulators, the temperature, the reaction medium, concentration of monomers, etc. in a conventional manner. In the case of the comb polymers obtainable by the preparation method iii), the structure and the molecular weight are naturally determined by the homo- or copolymers used and by the alcohols HO- (AIk-O) n -YZ used for the modification or amines of the formula HNR- (alkoxy) O) n -YZ largely determined.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind die nach der Methode i) erhältlichen Kammpolymere, die somit einen besonders bevorzugten Gegenstand der Erfindung bilden.Preferred according to the invention are the comb polymers obtainable by the method i), which thus form a particularly preferred subject of the invention.
Im Herstellungsverfahren i) bestimmen Art und Menge der Monomere M die Art und Anzahl der Seitenketten der Formel A. Bevorzugte Monomere M1 sind solchen, worin k in Formel A für 1 steht. Bevorzugte Monomere M1 sind daher ausgewählt unter den Estern monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren und Diestern monoethylenisch ungesättigter C4-Ce-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, und den Amiden monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren mit Aminen der Formel NHR-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen.In the preparation process i) the type and amount of the monomers M determine the type and number of side chains of the formula A. Preferred monomers M1 are those in which k in formula A is 1. Preferred monomers M1 are therefore selected from the esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids and diesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C 6 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k-O) n -YZ, where n, Alk, Y and Z have the meanings given above, and the amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids with amines of the formula NHR- (AIk-O) n -YZ, wherein n, Alk, R, Y and Z have the meanings given above.
Bevorzugte Ester monoethylenisch ungesättigter Cs-Cβ-Monocarbonsäuren sind die Ester der Acrylsäure und der Methacrylsäure.Preferred esters of monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acids are the esters of acrylic acid and of methacrylic acid.
Beispiele für Diester monoethylenisch ungesättigter C4-Ce-Dicarbonsäuren sind die Ester der Fumarsäure, der Itaconsäure und der Maleinsäure.Examples of diesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C -dicarboxylic acids are the esters of fumaric acid, itaconic acid and maleic acid.
Bevorzugte Amide monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren sind die Amide der Acrylsäure und der Methacrylsäure.Preferred amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids are the amides of acrylic acid and of methacrylic acid.
Als Monomere M1 kommen weiterhin Vinyl-, AIIyI und Methallylether von Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen auf- weisen, in Betracht.Further suitable monomers M1 are vinyl, allyl and methallyl ethers of alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ, in which n, Alk, Y and Z have the meanings mentioned above.
Vorzugsweise umfassen die Monomere M1 zu wenigstens 80 ιmol-%, insbesondere zu wenigstens 90 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M1 , Ester monoethylenisch ungesättigter C3-Ce-Monocarbonsäuren, insbesondere Ester der Acrylsäu- re und der Methacrylsäure. Insbesondere sind die Monomere M1 ausgewählt unter den vorgenannten Estern monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren, und speziell unter den Estern der Acrylsäure und der Methacrylsäure ausgewählt.The monomers M1 preferably comprise at least 80 μmol, in particular at least 90 mol%, based on the total amount of the monomers M1, esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 6 monocarboxylic acids, in particular esters of acrylic acid and methacrylic acid. In particular, the monomers M1 are selected from the aforementioned esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids, and especially selected from the esters of acrylic acid and methacrylic acid.
Zu den Monomere M2 zählen:The monomers M2 include:
M2a monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bzw. 4 bis 8M2a monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids with 3 or 4 to 8
C-Atomen wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure.C atoms such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid.
M2b monoethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren mit vorzugsweise 2 bis 10 C-Atomen und deren Salze, insbesondere deren Alkalimetallsalze wie Vinylsulfonsäure, Al- lylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, 2-Acryloxyethansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, sowie M2c monoethylenisch ungesättigte Phosphonsäuren mit vorzugsweise 2 bis 10M2b monoethylenically unsaturated sulfonic acids having preferably 2 to 10 C atoms and salts thereof, in particular their alkali metal salts such as vinylsulfonic acid, allysulfonic acid, methallylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acryloxyethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and M2c monoethylenically unsaturated phosphonic acids with preferably 2 until 10
C-Atomen wie Vinylphosphonsäure, Allylphosphonsäure, 2-Acryloxyethanphosphonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropanphosphonsäure, M2d Halbester monoethylenisch ungesättigter Dicarbonsäuren mit 4 bis 8 C-Atomen, insbesondere Halbester der Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure mit d-Cio-Alkanolen, insbesondere mit CrC4-Alkanolen, z. B. die Monomethyl-, Mo- noethyl- oder Monobutylester dieser Säuren sowie die Monoester dieser Säuren mit Alkoholen der Formel HO(Alk"-O)q-Ra, worin q, Alk" und Ra die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen,C atoms such as vinylphosphonic acid, allylphosphonic acid, 2-acryloxyethanephosphonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanephosphonic acid, M2d monoesters of monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids having 4 to 8 C atoms, in particular half esters of maleic acid, fumaric acid and itaconic acid with C 1 -C 10 -alkanols, in particular with C 1 -C 4 -alkanols, eg. B. the monomethyl, monomethyl or Monobutylester of these acids and the monoesters of these acids with alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a , wherein q, Alk" and R a have the meanings given above,
und die Salze dieser Monomere, insbesondere deren Alkalimetallsalze.and the salts of these monomers, especially their alkali metal salts.
Bevorzugte Monomere M2 umfassen zu wenigstens 50 ιmol-%, insbesondere wenigstens 70 ιmol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M2, monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bzw. 4 bis 8 C-Atomen, und hierunter besonders bevorzugt Acrylsäure und Methacrylsäure. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Monomere M2 ausgewählt unter monoethylenisch ungesättigte Mo- no- und Dicarbonsäuren mit 3 bzw. 4 bis 8 C-Atomen, insbesondere unter Acrylsäure und Methacrylsäure. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfassen die Monomere M2 50 bis 99 ιmol-% , insbesondere 70 bis 95 ιmol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M2, monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bzw. 4 bis 8 C-Atomen, und hierunter besonders bevorzugt Acrylsäure und Methacrylsäure, sowie 1 bis 50 mol-% , insbesondere 5 bis 35 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M2, monoethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren mit vorzugsweise 2 bis 10 C-Atomen.Preferred monomers M2 comprise at least 50 mol%, in particular at least 70 mol%, based on the total amount of the monomers M2, of monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 or 4 to 8 carbon atoms, and of these particularly preferably acrylic acid and methacrylic acid , In a preferred embodiment, the monomers M2 are selected from monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 or 4 to 8 C atoms, in particular from acrylic acid and methacrylic acid. In another embodiment of the invention, the monomers M2 comprise from 50 to 99 μmol, in particular from 70 to 95 mol%, based on the total amount of the monomers M2, of monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 or 4 to 8 carbon atoms, and among these, particularly preferably acrylic acid and methacrylic acid, and 1 to 50 mol%, in particular 5 to 35 mol%, based on the total amount of the monomers M2, monoethylenically unsaturated sulfonic acids having preferably 2 to 10 carbon atoms.
Zu den Monomeren M3 zählen insbesondere Halbester monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, speziell die Halbester der Maleinsäure, der Fumarsäure und der Itaconsäure.Monomers M3 include, in particular, monoesters of monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k-O) n -YZ, in which n, Alk, Y and Z have the abovementioned meanings, especially the half esters of maleic acid , fumaric acid and itaconic acid.
Daneben können die Monomere M weitere Monomere M4 und M5 umfassen.In addition, the monomers M can comprise further monomers M4 and M5.
Monomere M4 sind monoethylenisch ungesättigte Monomere, die eine oder zwei Gruppen der Formel C und gegebenenfalls eine funktionelle Gruppe B aufweisen. Hierzu zählen Vinyl-, AIIyI- und Methallylether von Alkoholen der Formel HO(Alk"-O)q-Ra, worin q, Alk" und Ra die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, weiterhin die Ester dieser Alkohole von monoethylenisch ungesättigten Mono-C3-Cβ- carbonsäuren sowie die Halb- und Diester dieser Alkohole mit monoethylenisch ungesättigten Di-C4-C8-carbonsäuren. Bevorzugte Monomere M4 sind Ester monoethylenisch ungesättigter Mono-Cs-Cβ-carbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure und der Methacrylsäure, mit Alkoholen der Formel HO(Alk"-O)q-Ra, worin q, Alk" und Ra die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, sowie Diester monoethylenisch ungesättig- ter Di-C4-C8-carbonsäuren, insbesondere der Maleinsäure, der Fumarsäure, der Citra- consäure und der Itaconsäure, mit Alkoholen der Formel HO(Alk"-O)q-Ra. Besonders bevorzugte Monomere M4 sind die Ester monoethylenisch ungesättigter Mono-C3-C8- carbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure und der Methacrylsäure.Monomeric M4 are monoethylenically unsaturated monomers which have one or two groups of the formula C and, if appropriate, a functional group B. These include vinyl, AlIIy- and methallyl ethers of alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a , wherein q, Alk" and R a have the meanings mentioned above, further the esters of these alcohols of monoethylenically unsaturated mono-C3 -Cβ- carboxylic acids and the diesters and half of these alcohols with monoethylenically unsaturated di-C 4 -C 8 -carboxylic acids. Preferred monomers M4 are esters of monoethylenically unsaturated mono-Cs-Cβ-carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid, with alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a , where q, Alk" and R a have the meanings given above and diesters monoethylenically unsaturated ter di-C 4 -C 8 -carboxylic acids, in particular maleic acid, fumaric acid, citra-aconic acid and itaconic acid, with alcohols of the formula HO (Alk "-O) q -R a Particularly preferred monomers M 4 are the esters monoethylenically unsaturated Mono-C 3 -C 8 - carboxylic acids, in particular of acrylic acid and methacrylic acid.
Vorzugsweise machen die Monomere M4 nicht mehr als 80 mol-%, insbesondere nicht mehr als 60 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M, aus. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil der Monomere M4 5 bis 80 mol-%, insbesondere 10 bis 60 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Mono- mere M in den Herstellungsverfahren i) bzw. ii). In einer anderen Ausführungsform der Erfindung beträgt ihr Anteil an den Monomeren M weniger als 5 mol-% insbesondere weniger als 1 mol-%. Bezüglich des Molverhältnisses von Monomeren M1 zu M4 bzw. von Monomeren M3 zu M4 gilt das zuvor für das Molverhältnis der funktionellen Gruppen A:C Gesagte in analoger Weise.Preferably, the monomers M4 not more than 80 mol%, in particular not more than 60 mol%, based on the total amount of the monomers M, from. In a preferred embodiment of the invention, the proportion of the monomers M4 is 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, based on the total amount of the monomers M in the preparation process i) or ii). In another embodiment of the invention, their proportion of the monomers M is less than 5 mol%, in particular less than 1 mol%. With regard to the molar ratio of monomers M1 to M4 or of monomers M3 to M4, what has been said previously for the molar ratio of the functional groups A: C applies in an analogous manner.
Zu den Monomeren M5 zählen die Monomere M5a, M5b, M5c, M5d und M5e:The monomers M5 include the monomers M5a, M5b, M5c, M5d and M5e:
M5a d-Cio-Alkylester und C5-Ci0-Cycloalkylester monoethylenisch ungesättigter Mo- no-C3-Ce-carbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure und der Methacrylsäure, mit Ci-Cio-Alkanolen oder C3-Cio-Cycloalkanolen wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, iso-Propylacrylat, n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat tert.-Butylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Cyclohexylacrylat und die entsprechenden Methacrylsäureester, und entsprechende Di-d-Cio-alkylester und Di-C5-Cio-Cycloalkylester monoethylenisch ungesättigter Di-C4-C8-carbonsäuren;M5a C 1 -C 10 -alkyl esters and C 5 -C 10 -cycloalkyl esters of monoethylenically unsaturated mono-C 3 -C 6 -carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid, with C 1 -C 10 -alkanols or C 3 -C 10 -cycloalkanols, such as methyl acrylate, ethyl acrylate , n-propyl acrylate, iso-propyl acrylate, n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl acrylate and the corresponding methacrylic acid esters, and corresponding di-d-Cio-alkyl esters and di-C 5 - C 1 -C 6 -cycloalkyl esters of monoethylenically unsaturated di-C 4 -C 8 -carboxylic acids;
M5b Hydroxy-C2-Ci0-alkylester monoethylenisch ungesättigter Mono- undM5b hydroxy-C 2 -C 0 -alkyl esters of monoethylenically unsaturated mono- and
Di-C3-Ce-carbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure und der Methacrylsäure wie 2-Hydroxy-ethylacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat, 2-Hydroxyethylmeth-acrylat, 3-Hydroxypropylmethacrylat und 4-Hydroxybu- tylmethacrylat,Di-C3-Ce-carboxylic acids, in particular of acrylic acid and of methacrylic acid such as 2-hydroxyethyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate and 4-hydroxybutyl methacrylate,
M5c monoethylenisch ungesättigte Nitrile wie Acrylnitril, M5d vinylaromatische Monomere wie Styrol und Vinyltoluole, M5e Olefine mit vorzugsweise 2 bis 12 C-Atomen wie Ethylen, Propen, 1 -Buten, Isobuten, 1 -Hexen, Diisobuten, 1-Octen, 1-Decen, 1-Dodecen etc.M5c monoethylenically unsaturated nitriles such as acrylonitrile, M5d vinylaromatic monomers such as styrene and vinyltoluenes, M5e olefins having preferably 2 to 12 C atoms such as ethylene, propene, 1-butene, isobutene, 1-hexene, diisobutene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene etc.
Bevorzugte Monomere M5 sind die Monomere M5b.Preferred monomers M5 are the monomers M5b.
Vorzugsweise machen die Monomere M5 nicht mehr als 30 mol-%, insbesondere nicht mehr als 20 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere M, aus. Sofern erwünscht, beträgt ihr Anteil in der Regel 1 bis 30 mol-%, insbesondere 5 bis 20 mol- %, der Monomere M im Herstellungsverfahren i) bzw. N). Insbesondere ist ihr Anteil an den Monomeren M weniger als 5 mol-%, insbesondere weniger als 1 mol-%.Preferably, the monomers M5 not more than 30 mol%, in particular not more than 20 mol%, based on the total amount of the monomers M from. If desired, their proportion is generally 1 to 30 mol%, in particular 5 to 20 mol%. %, the monomer M in the preparation process i) or N). In particular, their proportion of the monomers M is less than 5 mol%, in particular less than 1 mol%.
Bei dem Verfahren i) ergibt sich das Molverhältnis von Seitenketten A zu funktionellen Gruppen B, gegebenenfalls C und C üblicherweise direkt aus dem Molverhältnis der Monomere M1 zu den Monomeren M2 bzw. aus dem Molverhältnis der Monomere M1 :M2:M4:M5. Dementsprechend liegt das Molverhältnis M1 :M2 bzw. (M1 +M4):M2 im Falle von einwertigen Säuren in der Regel im Bereich von 2:1 bis 1 :20, insbesondere im Bereich von 1 :1 bis 1 :10 uns speziell im Bereich von 1 :1 ,1 bis 1 :8. Sofern die Mo- nomere M im Herstellungsverfahren i) Monomere M2 mit mehr als einer Säuregruppe oder Monomere M3 umfassen ergibt sich das Molverhältnis der Monomere in entsprechender Weise.In the method i), the molar ratio of side chains A to functional groups B, optionally C and C usually results directly from the molar ratio of the monomers M1 to the monomers M2 or from the molar ratio of the monomers M1: M2: M4: M5. Accordingly, in the case of monohydric acids, the molar ratio M1: M2 or (M1 + M4): M2 is generally in the range from 2: 1 to 1:20, in particular in the range from 1: 1 to 1:10, especially in the range from 1: 1, 1 to 1: 8. If the monomers M in the preparation process i) comprise monomers M2 having more than one acid group or monomers M3, the molar ratio of the monomers results in a corresponding manner.
Dementsprechend beträgt die Menge der Monomere M1 im Herstellungsverfahren i) typischerweise 5 bis 65 mol-%, insbesondere 10 bis 50 mol-%, und die Menge der Monomere M2 35 bis 95 mol-%, insbesondere 50 bis 90 mol-%, wobei der Anteil etwaiger weiterer Monomere M3 bzw. M5, bis zu 30 mol-%, insbesondere bis zu 20 mol-% betragen kann und der Anteil der Monomere M4 bis zu 80 mol-%, insbesondere bis zu 60 mol-%, z. B. 5 bis 80 mol-%, insbesondere 10 bis 60 mol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmolzahl der Monomere M, betragen kann, wobei sich selbstredend die Molzahlen aller Monomere M auf 100 mol-% addieren, soweit nichts anderes angegeben ist.Accordingly, the amount of the monomers M1 in the preparation process i) is typically 5 to 65 mol%, in particular 10 to 50 mol%, and the amount of the monomers M2 35 to 95 mol%, in particular 50 to 90 mol%, wherein the Proportion of any further monomers M3 or M5, up to 30 mol%, in particular up to 20 mol% may be and the proportion of the monomers M4 up to 80 mol%, in particular up to 60 mol%, z. B. 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total moles of monomers M, may be, of course, the molar numbers of all monomers M add up to 100 mol%, unless otherwise stated.
Bei dem Verfahren ii) ergibt sich das Molverhältnis von Seitenketten A zu funktionellen Gruppen B in zu dem Verfahren i) analoger Weise aus dem Molverhältnis der Mono- mere M3 zu den gegebenenfalls eingesetzten Monomeren M2 oder M1 oder M4. Entsprechendes gilt für den Zusammenhang zwischen dem Molverhältnis von Seitenketten A zu Seitenketten C bzw. zu funktionellen Gruppen B.In method ii), the molar ratio of side chains A to functional groups B in the method i) results analogously from the molar ratio of the monomers M3 to the optionally used monomers M2 or M1 or M4. The same applies to the relationship between the molar ratio of side chains A to side chains C or to functional groups B.
Dementsprechend beträgt die Menge der Monomere M3 im Herstellungsverfahren ii) typischerweise 40 bis 100 mol-%, insbesondere 50 bis 95 mol-%, und die Menge der Monomere M2 0 bis 60 mol-%, insbesondere 5 bis 50 mol-%, wobei die Molzahl etwaiger weiterer Monomere M2 oder M5, bis zu 30 mol-%, insbesondere bis 20 mol-%, betragen kann und der Anteil der Monomere M4 bis zu 80 mol-%, insbesondere bis zu 60 mol-%, z. B. 5 bis 80 mol-%, insbesondere 10 bis 60 mol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmolzahl der Monomere M, betragen kann, wobei sich selbstredend die Molzahlen aller Monomere M auf 100 mol-% addieren, soweit nichts anderes angegeben ist.Accordingly, the amount of monomers M3 in preparation process ii) is typically 40 to 100 mol%, in particular 50 to 95 mol%, and the amount of monomers M2 0 to 60 mol%, in particular 5 to 50 mol%, wherein the Mol number of any further monomers M2 or M5, up to 30 mol%, in particular up to 20 mol%, and the proportion of the monomers M4 up to 80 mol%, in particular up to 60 mol%, z. B. 5 to 80 mol%, in particular 10 to 60 mol%, in each case based on the total moles of monomers M, may be, of course, the molar numbers of all monomers M add up to 100 mol%, unless otherwise stated.
Außerdem kann es zur Erhöhung des Molekulargewichts der Polymerisate zweckmäßig sein, die Polymerisation der Monomere M in Gegenwart von geringen Mengen an mehrfach ethylenisch ungesättigten Monomeren mit z. B. 2, 3 oder 4 polymerisierbaren Doppelbindungen durchzuführen (Vernetzer). Beispiele hierfür sind Diester und Tries- ter ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, insbesondere die Bis- und Trisacrylate von Diolen oder Polyolen mit 3 oder mehr OH-Gruppen, z. B. die Bisacrylate und die Bis- methacrylate von Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Neopentylglykol oder Polyethylenglykolen. Derartige Vernetzer werden, sofern erwünscht, in einer Menge von in der Regel 0,01 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymeri- sierenden Monomere M eingesetzt. Vorzugsweise werden weniger als 0,01 Gew.-% und insbesondere keine Vernetzermonomere eingesetzt.It may also be useful to increase the molecular weight of the polymers, the polymerization of the monomers M in the presence of small amounts of polyethylenically unsaturated monomers with z. B. 2, 3 or 4 polymerizable Perform double bonds (crosslinker). Examples thereof are diesters and triesters of ethylenically unsaturated carboxylic acids, in particular the bis- and tris-acrylates of diols or polyols having 3 or more OH groups, eg. As the bisacrylates and the bis methacrylates of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, neopentyl glycol or polyethylene glycols. If desired, such crosslinkers are used in an amount of generally 0.01 to 5% by weight, based on the total amount of monomers M to be polymerized. Preferably, less than 0.01 wt .-% and in particular no Vernetzermonomere be used.
Die Polymerisation der Monomere M erfolgt üblicherweise in Gegenwart von Radikale bildenden Verbindungen, so genannte Initiatoren. Derartige Verbindungen werden üblicherweise in Mengen bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere eingesetzt. Bei aus mehreren Bestandteilen bestehenden Initiatoren (Initiatorsysteme z. B. bei Redox-Initiatorsystemen) beziehen sich die vorstehenden Gewichtsangaben auf die Summe der Komponenten.The polymerization of the monomers M is usually carried out in the presence of free-radical-forming compounds, so-called initiators. Such compounds are usually used in amounts of up to 30 wt .-%, preferably 0.05 to 15 wt .-%, in particular 0.2 to 8 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. In the case of initiators consisting of several constituents (initiator systems, for example, in the case of redox initiator systems), the above weights refer to the sum of the components.
Geeignete Initiatoren sind beispielsweise organische Peroxide und Hydroperoxide, weiterhin Peroxodisulfate, Percarbonate, Peroxidester, Wasserstoffperoxid und Azo- Verbindungen. Beispiele für Initiatoren sind Wasserstoffperoxid, Dicyclohexylperoxidi- carbonat, Diacetylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, Diamylperoxid, Dioctanoylperoxid, Di- decanoylperoxid, Dilauroylperoxid, Dibenzoylperoxid, Bis(o-toluyl)peroxid, Succinylpe- roxid, Methylethylketonperoxid, Di-tert.-Butylhydroperoxid, Acetylacetonperoxid, Butyl- peracetat, tert.-Butylpermaleinat, tert.-Butylperisobutyrat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylperoctoat, tert.-Butylperneodecanoat, tert.-Butylperbenzoat, tert.-Butylhydro- peroxid, Cumolhydroperoxid, tert.-Butylperneodecanoat, tert.-Amylperpivalat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butyl-perbenzoat, tert.-Butylperoxi-2-ethylhexanoat und Di- isopropylperoxidicarbamat; weiterhin Lithium-, Natrium-, Kalium- und Ammoniumper- oxodisulfat, Azoinitiatoren 2,2'-Azobis-isobutyronitril, 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril), 2,2'-Azobis[2-methyl-N-(-2-hydroxyethyl)propionamid,Suitable initiators are, for example, organic peroxides and hydroperoxides, furthermore peroxodisulfates, percarbonates, peroxide esters, hydrogen peroxide and azo compounds. Examples of initiators are hydrogen peroxide, dicyclohexyl peroxydicarbonate, diacetyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, diamyl peroxide, dioctanoyl peroxide, dicanoanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, dibenzoyl peroxide, bis (o-toluyl) peroxide, succinyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, di-tert. Butyl hydroperoxide, acetylacetone peroxide, butyl peracetate, tert-butyl permalate, tert-butyl perisobutyrate, tert-butyl perpivalate, tert-butyl peroctoate, tert-butyl perodecanoate, tert-butyl perbenzoate, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, tert-butyl peroxide. Butylperneodecanoate, tert-amyl perpivalate, tert-butyl perpivalate, tert-butyl perbenzoate, tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate and diisopropyl peroxydicarbamate; furthermore lithium, sodium, potassium and ammonium peroxodisulfate, azo initiators 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis [2-methyl-N- ( -2-hydroxyethyl) propionamide,
1 ,1 '-Azobis(1-cyclohexancarbonitril), 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(N,N'-dimethylenisobutyroamidin)dihydrochlorid, und 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid. sowie die im Folgenden erläuterten Re- dox-lnitiatorsysteme.1, 1 'azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (N, N'-dimethyleneisobutyroamidine) dihydrochloride, and 2,2'-azobis ( 2-amidinopropane) dihydrochloride. as well as the redox initiation systems explained below.
Redox-Initiatorsysteme enthalten mindestens eine peroxidhaltige Verbindung in Kombination mit einem Redox-Coinitiator, z. B. ein reduzierend wirkende Schwefelverbindung, z. B. Bisulfite, Sulfite, Thiosulfate, Dithionite und Tetrathionate von Alkalimetallen oder von Ammoniumverbindungen. So kann man Kombinationen von Peroxodisulfaten mit Alkalimetall- oder Ammoniumhydrogensulfiten einsetzen, z. B. Ammoniumperoxo- disulfat und Ammoniumdisulfit. Die Menge der peroxidhaltigen Verbindung zum Redox- Coinitiator beträgt 30:1 bis 0,05:1.Redox initiator systems contain at least one peroxide-containing compound in combination with a redox coinitiator, e.g. B. a reducing sulfur compound, for. Bisulfites, sulfites, thiosulfates, dithionites and tetrathionates of alkali metals or of ammonium compounds. So you can use combinations of peroxodisulfates with alkali metal or ammonium hydrogen sulfites, z. B. ammonium peroxo disulfate and ammonium bisulfite. The amount of the peroxide-containing compound to the redox coinitiator is 30: 1 to 0.05: 1.
Die Initiatoren können allein oder in Mischung untereinander angewendet werden, z. B. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natriumperoxodisulfat.The initiators can be used alone or mixed with each other, for. B. mixtures of hydrogen peroxide and sodium peroxodisulfate.
Die Initiatoren können sowohl wasserlöslich als auch in Wasser nicht oder nur geringfügig löslich sein. Für die Polymerisation in wässrigem Medium werden bevorzugt wasserlösliche Initiatoren eingesetzt, d. h. Initiatoren, die in der zur Polymerisation übli- cherweise eingesetzten Konzentration im wässrigen Polymerisationsmedium löslich sind. Hierzu zählen Peroxodisulfate, Azoinitiatoren mit ionischen Gruppen, organische Hydroperoxide mit bis zu 6 C-Atomen, Aceton hydroperoxid, Methylethylketonhydrope- roxid und Wasserstoffperoxid, sowie die vorgenannten Redoxinitiatoren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Polymerisationsverfahren i) bzw. ii) umfasst der eingesetzte Initiator wenigstens ein Peroxodisulfat, z. B. Natriumperoxodisulfat.The initiators can be either water-soluble or not soluble in water or only slightly soluble. For the polymerization in an aqueous medium, water-soluble initiators are preferably used, i. H. Initiators which are soluble in the aqueous polymerization medium in the concentration usually used for the polymerization. These include peroxodisulfates, azo initiators with ionic groups, organic hydroperoxides having up to 6 C atoms, acetone hydroperoxide, methyl ethyl ketone hydroperoxide and hydrogen peroxide, and the abovementioned redox initiators. In a particularly preferred embodiment of the polymerization process i) or ii), the initiator used comprises at least one peroxodisulfate, for. For example, sodium peroxodisulfate.
In Kombination mit den Initiatoren bzw. den Redoxinitiatorsystemen können zusätzlich Übergangsmetallkatalysatoren eingesetzt werden, z. B. Salze von Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Vanadium und Mangan. Geeignete Salze sind z. B. Eisen(ll)-sulfat, Ko- balt(ll)-chlorid, Nickel(ll)-sulfat, oder Kupfer(l)-chlorid. Bezogen auf die Monomeren wird das reduzierend wirkende Übergansmetallsalz in einer Konzentration von 0,1 ppm bis 1000 ppm eingesetzt. So kann man Kombinationen von Wasserstoffperoxid mit Eisen(ll)-Salzen einsetzen, wie beispielsweise 0,5 bis 30 % Wasserstoffperoxid und 0,1 bis 500 ppm Mohrsches Salz.In combination with the initiators or the Redoxinitiatorsystemen transition metal catalysts may additionally be used, for. Salts of iron, cobalt, nickel, copper, vanadium and manganese. Suitable salts are, for. As iron (II) sulfate, cobalt (II) chloride, nickel (II) sulfate, or copper (I) chloride. Based on the monomers, the reducing transition metal salt is used in a concentration of 0.1 ppm to 1000 ppm. So you can use combinations of hydrogen peroxide with iron (II) salts, such as 0.5 to 30% hydrogen peroxide and 0.1 to 500 ppm Mohr's salt.
Auch bei der Polymerisation der Monomere M in organischen Lösungsmitteln können in Kombination mit den oben genannten Initiatoren Redox-Coinitiatoren und/oder Übergangsmetallkatalysatoren mitverwendet werden, z. B. Benzoin, Dimethylanilin, Ascorbinsäure sowie in organischen Lösungsmitteln lösliche Komplexe von Schwerme- tallen, wie Kupfer, Cobalt, Eisen, Mangan, Nickel und Chrom. Die üblicherweise verwendeten Mengen an Redox-Coinitiatoren bzw. Übergansmetallkatalysatoren betragen etwa 0,1 bis 1000 ppm, bezogen auf die eingesetzten Mengen an Monomeren.Also in the polymerization of the monomers M in organic solvents, redox coinitiators and / or transition metal catalysts can be used in combination with the initiators mentioned above, for. B. benzoin, dimethylaniline, ascorbic acid and soluble in organic solvents complexes of heavy metals, such as copper, cobalt, iron, manganese, nickel and chromium. The amounts of redox coinitiators or transition metal catalysts usually used are about 0.1 to 1000 ppm, based on the amounts of monomers used.
Um das mittlere Molekulargewicht der erfindungsgemäß erhältlichen Kammpolymere zu steuern, ist es oft zweckmäßig, die Polymerisation der Monomere M in Gegenwart von Reglern durchzuführen. Hierfür können übliche Regler verwendet werden, insbesondere organische SH-Gruppen enthaltende Verbindungen, insbesondere wasserlösliche SH-Gruppen enthaltende Verbindungen wie 2-Mercaptoethanol, 2-Mercaptopropanol, 3-Mercaptopropionsäure, Cystein, N-Acetylcystein, weiterhin Phosphor(lll)- oder Phosphor(l)-Verbindungen wie Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhy- pophosphite, z. B. Natriumhypophosphit, sowie Hydrogensulfite wie Natriumhydrogensulfit. Die Polymerisationsregler werden im Allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Monomere M, eingesetzt. Bevorzugte Regler sind die vorgenannten SH-Gruppen tragenden Verbindungen, ins- besondere wasserlösliche SH-Gruppen tragende Verbindungen wie 2-Mercapto- ethanol, 2-Mercaptopropanol, 3-Mercaptopropionsäure, Cystein und N-Acetylcystein. Bei diesen Verbindungen hat es sich besonders bewährt, diese in einer Menge von 0,05 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Monomere einzusetzen. Die vorgenannten Phosphor(lll)- und Phosphor(l)-Verbindungen sowie die Hydrogensulfite wird man üblicherweise in größeren Mengen z. B. 0,5 bis 10 Gew.-% und insbesondere 1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere einsetzen. Auch durch die Wahl des geeigneten Lösungsmittels kann auf das mittlere Molekulargewicht Einfluss genommen werden. So führt die Polymerisation in Gegenwart von Verdünnungsmitteln mit benzylischen oder allylischen H-Atomen zu einer Ver- ringerung des mittleren Molekulargewichtes durch Kettenübertragung.In order to control the average molecular weight of the comb polymers obtainable according to the invention, it is often expedient to carry out the polymerization of the monomers M in the presence of regulators. Conventional regulators may be used for this purpose, in particular compounds containing organic SH groups, in particular water-soluble compounds containing SH groups such as 2-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropionic acid, cysteine, N-acetylcysteine, furthermore phosphorus (III) or phosphorus ( l) compounds such as alkali metal or alkaline earth metal hy- pop-phosphites, e.g. As sodium hypophosphite, and hydrogen sulfites such as sodium hydrogen sulfite. The polymerization regulators are generally used in amounts of from 0.05 to 10% by weight, in particular from 0.1 to 2% by weight, based on the monomers M. Preferred regulators are the abovementioned compounds bearing SH groups, in particular compounds which carry water-soluble SH groups, such as 2-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropionic acid, cysteine and N-acetylcysteine. In these compounds, it has proven particularly useful to use these in an amount of 0.05 to 2 wt .-%, in particular 0.1 to 1 wt .-%, based on the monomers. The abovementioned phosphorus (III) compounds and phosphorus (I) compounds as well as the hydrogen sulfites are usually obtained in relatively large quantities, eg. B. 0.5 to 10 wt .-% and in particular 1 to 8 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. Also by the choice of the appropriate solvent can be influenced on the average molecular weight. Thus, the polymerization in the presence of diluents with benzylic or allylic H atoms to a reduction in the average molecular weight by chain transfer.
Die Polymerisation der Monomere kann nach den üblichen Polymerisationsverfahren erfolgen, einschließlich Lösungs-, Fällungs-, Suspensions- oder Substanzpolymerisation erfolgen. Bevorzugt ist die Methode der Lösungspolymerisation, d. h. die Polymeri- sation in Lösungs- oder Verdünnungsmitteln.The polymerization of the monomers can be carried out by the customary polymerization processes, including solution, precipitation, suspension or bulk polymerization. Preferably, the method of solution polymerization, d. H. the polymerization in solvents or diluents.
Zu den geeigneten Lösungs- oder Verdünnungsmitteln zählen sowohl aprotische Lösungsmittel, z. B. die vorgenannten Aromaten wie Toluol, o-Xylol, p-Xylol, Cumol, Chlorbenzol, Ethylbenzol, technischen Mischungen von Alkylaromaten, Aliphaten und Cycloaliphaten wie Cyclohexan und technischen Aliphatenmischungen, Ketone wie Aceton, Cyclohexanon und Methylethylketon, Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylether, tert.-Butylmethylether, und d-C4-Alkylester aliphatischer Ci-C4-Carbon- säuren wie Essigsäuremethylester und Essigsäureethylester, weiterhin protische Lösungsmittel wie Glykole und Glykolderivate, Polyalkylenglykole und deren Derivate, CrC4-Alkanole, z. B. n-Propanol, n-Butanol, Isopropanol, Ethanol oder Methanol, sowie Wasser und Mischungen von Wasser mit d-C4-Alkanolen wie z. B. Isopropa- nol/Wasser-Mischungen. Vorzugsweise erfolgt das erfindungsgemäße Copolymerisati- onsverfahren in Wasser oder einer Mischung aus Wasser mit bis zu 60 Gew.-% an CrC4-Alkanolen oder Glykolen als Lösungs- oder Verdünnungsmittel. Besonders be- vorzugt wird Wasser als alleiniges Lösungsmittel eingesetzt.Suitable solvents or diluents include both aprotic solvents, e.g. B. the aforementioned aromatics such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, chlorobenzene, ethylbenzene, technical mixtures of alkylaromatics, aliphatic and cycloaliphatic compounds such as cyclohexane and technical Aliphatenmischungen, ketones such as acetone, cyclohexanone and methyl ethyl ketone, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, Diethyl ether, tert-butyl methyl ether, and dC 4 alkyl esters of aliphatic Ci-C 4 -carboxylic acids such as methyl acetate and ethyl acetate, further protic solvents such as glycols and glycol derivatives, polyalkylene glycols and their derivatives, CrC 4 alkanols, eg. For example, n-propanol, n-butanol, isopropanol, ethanol or methanol, and water and mixtures of water with dC 4 alkanols such. B. isopropanol / water mixtures. The copolymerization process according to the invention is preferably carried out in water or a mixture of water with up to 60% by weight of C 1 -C 4 -alkanols or glycols as solvent or diluent. With particular preference, water is used as the sole solvent.
Die Polymerisation der Monomere M wird bevorzugt unter weitgehendem oder vollständigem Ausschluss von Sauerstoff, vorzugsweise in einem Inertgasstrom, z. B. einem Stickstoff ström, durchgeführt. Das Polymerisationsverfahren der Monomere M kann in den für Polymerisationsmethoden üblichen Apparaturen durchgeführt werden. Hierzu zählen Rührkessel, Rührkesselkaskaden, Autoklaven, Rohrreaktoren und Kneter.The polymerization of the monomers M is preferred with substantial or complete exclusion of oxygen, preferably in an inert gas stream, e.g. B. a nitrogen Ström, performed. The polymerization process of the monomers M can be carried out in the apparatuses customary for polymerization methods. These include stirred tanks, stirred tank cascades, autoclaves, tube reactors and kneaders.
Die Polymerisation der Monomere M erfolgt üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 300 °C, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 120 °C. Die Polymerisationsdauer liegt üblicherweise im Bereich von 0,5 h bis 15 h und insbesondere im Bereich von 2 bis 6 h. Der bei der Polymerisation herrschende Druck ist für den Erfolg der Polymerisation von untergeordneter Bedeutung und liegt in der Regel im Bereich von 800 mbar bis 2 bar und häufig bei Umgebungsdruck. Bei Einsatz leichtflüchtiger Lösungsmittel oder leichtflüchtiger Monomere kann der Druck auch höher sein.The polymerization of the monomers M is usually carried out at temperatures in the range of 0 to 300 ° C, preferably in the range of 40 to 120 ° C. The polymerization time is usually in the range of 0.5 hours to 15 hours, and more preferably in the range of 2 to 6 hours. The pressure prevailing in the polymerization is of minor importance for the success of the polymerization and is generally in the range from 800 mbar to 2 bar and often at ambient pressure. When using volatile solvents or volatile monomers, the pressure may be higher.
Wegen weiterer Details zum Polymerisationsverfahren wird auf die EP-A 560602, EP-A 734359, EP-A 799807, EP-A 994290, WO 01/40337, WO 01/40338 und PCT/EP 2005/009466 Bezug genommen. Die dort beschriebenen Polymerisationsbedingungen können in analoger Weise zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kammpolymere eingesetzt werden.For further details on the polymerization process, reference is made to EP-A 560602, EP-A 734359, EP-A 799807, EP-A 994290, WO 01/40337, WO 01/40338 and PCT / EP 2005/009466. The polymerization conditions described therein can be used in an analogous manner for the preparation of the comb polymers of the invention.
Bei den Monomere M2, M4 und M5 handelt es sich um bekannte Verbindungen, die überwiegend kommerziell erhältlich sind.The monomers M2, M4 and M5 are known compounds which are predominantly commercially available.
Die Monomere M1 bzw. M3 wurden teilweise bereits im Stand der Technik beschrieben, wobei die Monomere M1 bzw. M3, worin n in Gruppe A im Mittel für eine Zahl im Bereich von 11 bis 300, insbesondere im Bereich von 20 bis 200, speziell im Bereich von 50 bis 200 und ganz speziell im Bereich von 50 bis 150 steht und worin wenigstens 90 ιmol-% der Wiederholungseinheiten AIk-O in der Gruppe A für CH2CH2O stehen, neu sind und einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden. Ihre Herstellung kann in Analogie zu bekannten Verfahren des Standes der Technik erfolgen. Bezüglich statistischer und blockweiser Anordnung verschiedener Einheiten AIk-O gilt das zuvor für die Gruppe A Gesagte.Some of the monomers M1 and M3 have already been described in the prior art, where the monomers M1 or M3, where n in group A is on average, have a number in the range from 11 to 300, in particular in the range from 20 to 200, especially in Range of 50 to 200 and especially in the range of 50 to 150 and in which at least 90 mol% of repeating units AIk-O in the group A are CH 2 CH 2 O, are new and form a further object of the present invention. Their preparation can be carried out in analogy to known methods of the prior art. With regard to the statistical and blockwise arrangement of different units AIk-O, what has been said previously for group A applies.
Bevorzugte Monomere M1 , in denen k in Formel A für 1 steht, können durch Veresterung monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, oder durch Amidierung monoethylenisch ungesättigter Cs-Cβ-Monocarbonsäuren mit Aminen der Formel NHR-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, hergestellt werden. Anstelle der C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. C4-Ce-Dicarbonsäuren können auch ester- bzw. amidbildende Derivate dieser Säuren eingesetzt werden, insbesondere die Anhydride der Säuren. Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt.Preferred monomers M1, in which k in formula A is 1, can be obtained by esterification of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n - YZ, wherein n, Alk, Y and Z have the meanings mentioned above, or by amidation of monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acids with amines of the formula NHR- (Alk-O) n -YZ, wherein n, Alk, R, Y and Z have the meanings mentioned above, are produced. Instead of the C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or C 4 -Ce-dicarboxylic acids, it is also possible to use ester- or amide-forming derivatives of these acids are used, in particular the anhydrides of the acids. Such methods are known in the art.
So kann beispielsweise die Herstellung von Estern monoethylenisch ungesättigter Cs-Cβ-Monocarbonsäuren bzw. C4-Ce-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z durch eine der folgenden Maßnahmen a), b) oder c) erfolgen:Thus, for example, the preparation of esters of monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acids or C 4 -Ce dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k O) n -YZ by one of the following measures a), b) or c) take place :
a) Sauer katalysierte Veresterung von monoethylenisch ungesättigten Cs-Cβ-Monocarbonsäuren bzw. C4-Ce-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, beispielsweise in Analogie zu den DE-A 2516933,a) acid catalyzed esterification of monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acids or C 4 -C dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k O) n -YZ, for example in analogy to DE-A 2516933,
EP-A 884290, EP-A 989108, EP-A 989109, WO 01/40337, WO 01/40338 und WO 02/50160 beschriebenen Verfahren; b) Umesterung von Mono- bzw. Di-d-C4-alkylestern monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren bzw. C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z in Gegenwart von basischen oder sauren Umesterungskatalysa- toren in Analogie zu dem in DE-A 19602035, US 5,037,978, EP-A 799807 beschriebenen Verfahren oder unter Enzym-Katalyse nach dem in EP-A 999229 beschriebenen Verfahren; c) Umsetzung von Anhydriden monoethylenisch ungesättigter C3-Ce-Monocarbon- säuren bzw. C4-Ce-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, beispielsweise in Analogie zu dem in WO 01/74736 oder in der älteren Anmeldung PCT/EP 2005/009466 beschriebenen Verfahren, wobei abweichend von den dort beschriebenen Methoden auf den Zusatz einer Base in einigen Fällen verzichtet werden kann.EP-A 884290, EP-A 989108, EP-A 989109, WO 01/40337, WO 01/40338 and WO 02/50160; b) transesterification of mono- or di-C 1 -C 4 -alkyl esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ in the presence of basic or acidic transesterification catalysts in analogy to the process described in DE-A 19602035, US Pat. No. 5,037,978, EP-A 799807 or under enzyme catalysis by the process described in EP-A 999,229; c) Reaction of anhydrides of monoethylenically unsaturated C 3 -Ce monocarboxylic acids or C 4 -Ce dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (Al k O) n -YZ, for example in analogy to that described in WO 01/74736 or in US Pat the older application PCT / EP 2005/009466 described method, which deviates from the methods described therein on the addition of a base in some cases can be omitted.
Die Herstellung von Amiden monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren mit Aminen der Formel HNR-(AIk-O)n-Y-Z kann in Analogie zu bekannten Amidierungs- reaktionen durch Amidierung von monoethylenisch ungesättigten Cs-Cβ-Monocarbonsäuren oder von deren amidbildenden Derivaten wie Säurechloriden, Säurean- hydriden oder CrC4-Alkylestern, mit Aminen erfolgen.The preparation of amides of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids with amines of the formula HNR- (Alk-O) n -YZ can in analogy to known amidation reactions by amidation of monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acids or of their amide-forming derivatives such as acid chlorides, acid anhydrides or C 1 -C 4 -alkyl esters, with amines.
Die Herstellung von ethylenisch ungesättigten Ethern oder Aminen, also Monomeren M1 mir einer Gruppe A, worin k = 0 ist, kann durch Veretherung oder Vinylierung von Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z oder durch Alkenylierung oder Enamin-Bidlung von Aminen der Formel HNR-(AIk-O)n-Y-Z in Analogie zu Standardmethoden des Standes der Technik erfolgen.The preparation of ethylenically unsaturated ethers or amines, ie monomers M1 with a group A, wherein k = 0, by etherification or vinylation of alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ or by alkenylation or enamine Bidlung of Amines of the formula HNR- (AIk-O) n -YZ be carried out in analogy to standard methods of the prior art.
Die Monomere M3 können in Analogie zu den hier für die Monomere M1 beschriebenen Methoden hergestellt werden. Insbesondere stellt man die bevorzugten Monomere M3 durch Umsetzung von Anhydriden monoethylenisch ungesättigter C4-C8-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z unter Bedingungen her, die zu einer Monoesterbildung führen.The monomers M3 can be prepared in analogy to the methods described here for the monomers M1. In particular, the preferred monomers M3 are prepared by reacting anhydrides with monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ under conditions which lead to a monoester formation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Herstellung der besonders bevorzugten Monomere M1 durch Umsetzung von Anhydriden monoethyle- nisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren, insbesondere von Acrylsäureanhydrid oder Methacrylsäureanhydrid, mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z. Dieses Verfahren führt im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren bei Einsatz von Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z zu besonders guten Ausbeuten und stellt daher einen weiteren Gegenstand der Erfindung dar.According to a preferred embodiment of the invention, the preparation of the particularly preferred monomers M1 by reacting anhydrides monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids, in particular of acrylic anhydride or methacrylic anhydride, with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ , This process, in contrast to the processes known from the prior art when using alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ to particularly good yields and therefore constitutes a further subject of the invention.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft erweisen, das Anhydrid äquimolar oder in einem geringen Überschuss einzusetzen, der vorzugsweise 10 mol-%, häufig 9,5 mol-%, vorzugsweise 9 ιmol-%, insbesondere 8,5 ιmol-%, und speziell 8 ιmol-%, bezogen auf 1 Mol Alkohol nicht überschreiten wird, d. h. die Menge an Anhydrid beträgt typisch erweise maximal 1 ,095 Mol, vorzugsweise nicht mehr als 1 ,09 Mol, insbesondere nicht mehr als 1 ,085 Mol und speziell nicht mehr als 1 ,08 Mol pro Mol Alkohol. Vorzugsweise setzt man wenigstens 1 ,005 Mol, insbesondere wenigstens 1 ,01 Mol und besonders bevorzugt wenigstens 1 ,02 Mol Anhydrid pro Mol Alkohol ein.It has proven to be advantageous to use the anhydride equimolar or in a slight excess, preferably 10 mol%, often 9.5 mol%, preferably 9 .mu.m%, in particular 8.5 .mu.m%, and especially 8 ιmol-%, based on 1 mole of alcohol will not exceed d. H. the amount of anhydride is typically not more than 1, 095 mol, preferably not more than 1, 09 mol, especially not more than 1, 085 mol and especially not more than 1, 08 mol per mole of alcohol. Preference is given to using at least 1.005 mol, in particular at least 1.01 mol and more preferably at least 1.02 mol of anhydride per mole of alcohol.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in Abwesenheit einer Base, insbesondere, wenn es sich bei dem Stickstoffhe- terocyclus Z um einen basischen Rest handelt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in Gegenwart einer Base. Hierunter sind Basen bevorzugt, die in Alkohol bei 90 °C nicht oder nur geringfügig löslich ist, d. h. die Löslichkeit der Base in dem Alkohol beträgt bei 90 °C nicht mehr als 10 g/l und insbesondere nicht mehr als 5 g/l.In one embodiment of the invention, the reaction of the anhydride with the alcohol takes place in the absence of a base, in particular when the nitrogen heterocycle Z is a basic radical. In another embodiment of the invention, the reaction of the anhydride with the alcohol takes place in the presence of a base. Of these, bases are preferred which are not or only slightly soluble in alcohol at 90 ° C, d. H. the solubility of the base in the alcohol at 90 ° C is not more than 10 g / l and especially not more than 5 g / l.
Zu den Beispielen für derartige Basen zählen Hydroxide, Oxide, Carbonate und Hydro- gencarbonate von ein- oder zweiwertigen Metallkationen, insbesondere von Elementen der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, d. h. von Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ und Ba2+ sowie von ein- oder zweiwertigen Übergangsmetallkationen oder Kationen der vierten Hauptgruppe des Periodensystems wie Ag+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Sn2+, Pb2+, Ce2+. Bevorzugt sind die Hydroxide, Oxi- de, Carbonate und Hydrogencarbonate von Kationen der Alkali und Erdalkalimetalle sowie von Zn2+ und insbesondere von Mg2+ oder Ca2+ und besonders bevorzugt von Na+ oder K+. Hierunter bevorzugt sind die Hydroxide und Carbonate dieser Metallionen, insbesondere die Alkalimetallcarbonate und Alkalimetallhydroxide und speziell Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid. Geeignet ist insbesondere auch Lithiumhydroxid und Lithiumcarbonat. Die Base wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Basenäquivalenten und insbesondere in einer Menge von 0,1 bis 0,4 Basenäquivalenten, bezogen auf den Alkohol eingesetzt, wobei größere Basenmengen z. B. bis 1 Basenäquivalent in der Regel nicht von Nachteil sind. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei Hydroxiden und Hydrogencarbonaten die Basenäqui- valenten den eingesetzten Moläquivalenten entsprechen, wohingegen 1 Moläquivalent eines Carbonats oder Oxids jeweils 2 Basenäquivalenten entspricht.Examples of such bases include hydroxides, oxides, carbonates and hydrogen carbonates of monovalent or divalent metal cations, in particular of elements of the first and second main group of the periodic system, ie of Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + , Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ and Ba 2+ and of monovalent or divalent transition metal cations or cations of the fourth main group of the periodic table such as Ag + , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , Ce 2+ . The hydroxides, oxides, carbonates and bicarbonates are preferably cations of the alkali and alkaline earth metals and of Zn 2+ and in particular of Mg 2+ or Ca 2+ and particularly preferably of Na + or K + . Preferred among these are the hydroxides and carbonates of these metal ions, in particular the alkali metal carbonates and alkali metal hydroxides and especially sodium carbonate, potassium carbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide. In particular, lithium hydroxide and lithium carbonate are also suitable. The base is preferably used in an amount of 0.05 to 0.5 base equivalents and in particular in an amount of 0.1 to 0.4 base equivalents, based on the alcohol, wherein larger amounts of base z. B. to 1 base equivalent usually not disadvantageous. It should be noted that in the case of hydroxides and bicarbonates, the base equivalents correspond to the molar equivalents used, whereas 1 molar equivalent of a carbonate or oxide corresponds in each case to 2 base equivalents.
Die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol erfolgt bevorzugt bei Temperaturen im Bereich von 0 und 150 °C, insbesondere im Bereich von 20 bis 130 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 50 und 100 °C. Der bei der Umsetzung herrschende Druck ist für den Erfolg der Reaktion von untergeordneter Bedeutung und liegt in der Regel im Bereich von 800 mbar bis 2 bar und häufig bei Umgebungsdruck. Vorzugsweise führt man die Umsetzung in einer Inertgasatmosphäre durch. Die Umsetzung des Anhydrids mit der Verbindung P kann in allen für derartige Umsetzungen üblichen Appa- raturen durchgeführt werden, z. B. in einem Rührkessel, in Rührkesselkaskaden, Autoklaven, Rohrreaktoren oder Knetern.The reaction of the anhydride with the alcohol is preferably carried out at temperatures in the range of 0 and 150 ° C, in particular in the range of 20 to 130 ° C and particularly preferably in the range of 50 and 100 ° C. The pressure prevailing in the reaction is of minor importance for the success of the reaction and is generally in the range from 800 mbar to 2 bar and often at ambient pressure. Preferably, the reaction is carried out in an inert gas atmosphere. The reaction of the anhydride with the compound P can be carried out in all the usual for such reactions Appaatura, z. B. in a stirred tank, in stirred tank cascades, autoclaves, tubular reactors or kneaders.
Vorzugsweise führt man die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol solange durch, bis ein Umsatz des eingesetzten Alkohols von wenigstens 80 %, insbesondere wenigs- tens 90 % und besonders bevorzugt wenigstens 95 % erreicht ist. Die hierfür erforderlichen Reaktionszeiten werden in der Regel 5 h nicht überschreiten und betragne häufig weniger als 4 h. Der Umsatz kann durch 1H-NMR-Spektroskopie der Reaktionsmischung, vorzugsweise in Gegenwart einer starken Säure wie Trifluoressigsäure verfolgt werden.The reaction of the anhydride with the alcohol is preferably carried out until a conversion of the alcohol used of at least 80%, in particular at least 90% and particularly preferably at least 95% is achieved. The reaction times required for this purpose will generally not exceed 5 hours and often times less than 4 hours. The conversion can be monitored by 1 H-NMR spectroscopy of the reaction mixture, preferably in the presence of a strong acid such as trifluoroacetic acid.
Die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol kann in Masse, d. h. ohne Zusatz von Lösungsmitteln, oder in inerten Lösungs- oder Verdünnungsmitteln durchgeführt werden. Inerte Lösungsmittel sind in der Regel aprotische Verbindungen. Zu den inerten Lösungsmitteln zählen gegebenenfalls halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, o-Xylol, p-Xylol, Cumol, Chlorbenzol, Ethylbenzol, technischen Mischungen von Alkylaromaten, aliphatische sowie cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Heptan, Octan, Isooctan, Cyclohexan, Cycloheptan, technischen Aliphatenmi- schungen, weiterhin Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon, weiterhin Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylether, tert.-Butylmethylether, sowie Mi- schungen der vorgenannten Lösungsmittel wie z. B. Toluol/Hexan. Vorzugsweise wird ohne Lösungsmittel oder nur mit sehr geringen Lösungsmittelmengen, in der Regel weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf die Einsatzstoffe, d. h. in Substanz, gearbeitet.The reaction of the anhydride with the alcohol may be carried out in bulk, i. H. without addition of solvents, or in inert solvents or diluents. Inert solvents are usually aprotic compounds. The inert solvents include optionally halogenated aromatic hydrocarbons such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, chlorobenzene, ethylbenzene, technical mixtures of alkylaromatics, aliphatic and cycloaliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, cyclohexane, cycloheptane, technical Aliphatenmi - Further, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, further ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, tert-butyl methyl ether, and mixtures of the aforementioned solvents such. For example, toluene / hexane. Preferably, without solvent or only with very small amounts of solvent, usually less than 10 wt .-%, based on the starting materials, d. H. in substance, worked.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in einem Reaktionsmedium durchführt, das weniger als 0,2 Gew.-% und insbe- sondere weniger als 1000 ppm Wasser enthält (bestimmt durch Karl-Fischer-Titration). Der Begriff "Reaktionsmedium" bezieht sich auf die Mischung der Reaktanden mit der Base sowie mit gegebenenfalls eingesetztem Lösungsmittel und Inhibitor. Im Falle von feuchtigkeitshaltigen Einsatzmaterialien hat es sich bewährt, das Wasser vor der Um- setzung zu entfernen, z. B. durch Destillation und besonders bevorzugt durch Destillation unter Zusatz eines organischen Lösungsmittels, dass mit Wasser ein tiefsiedendes Azeotrop bildet. Beispiele für derartige Lösungsmittel sind die zuvor genannten aromatischen Lösungsmittel wie Toluol, o-Xylol, p-Xylol, Cumol, Benzol, Chlorbenzol, Ethyl- benzol und technische Aromatenmischungen, weiterhin aliphatische und cycloaliphati- sehe Lösungsmittel wie Hexan, Heptan, Cyclohexan sowie technische Aliphatenmi- schungen und Mischungen der vorgenannten Lösungsmittel.It has proven to be advantageous to carry out the reaction of the anhydride with the alcohol in a reaction medium which contains less than 0.2% by weight and in particular contains less than 1000 ppm of water (determined by Karl Fischer titration). The term "reaction medium" refers to the mixture of the reactants with the base and with optionally used solvent and inhibitor. In the case of moisture-containing feedstocks, it has been proven to remove the water before the reaction, for. Example by distillation and particularly preferably by distillation with addition of an organic solvent that forms a low-boiling azeotrope with water. Examples of such solvents are the abovementioned aromatic solvents such as toluene, o-xylene, p-xylene, cumene, benzene, chlorobenzene, ethylbenzene and technical aromatic mixtures, furthermore aliphatic and cycloaliphatic see solvents such as hexane, heptane, cyclohexane and technical Aliphatenmi - Schungen and mixtures of the aforementioned solvents.
Zur Umsetzung wird man üblicherweise so vorgehen, dass man die Reaktionsmischung, enthaltend den Alkohol, das Anhydrid und die Base und gegebenenfalls Lö- sungsmittel und gegebenenfalls Inhibitor in einem geeigneten Reaktionsgefäß bei den oben angegebenen Temperaturen zur Reaktion bringt. Vorzugsweise legt man den Alkohol und die Base sowie gegebenenfalls das Lösungsmittel vor und gibt hierzu das Anhydrid. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe des Anhydrids bei Reaktionstemperatur.The reaction is usually carried out by reacting the reaction mixture containing the alcohol, the anhydride and the base and optionally the solvent and optionally inhibitor in a suitable reaction vessel at the temperatures indicated above. Preferably, the alcohol and the base and, if appropriate, the solvent are added and the anhydride is added for this purpose. Preferably, the addition of the anhydride is carried out at the reaction temperature.
Sofern die Einsatzstoffe Wasser enthalten, wird man das Wasser vorzugsweise vor der Zugabe des Anhydrids entfernen. Beispielsweise kann man so vorgehen, dass man Alkohol und ggf. die Base sowie gegebenenfalls das Lösungsmittel in einem Reaktionsgefäß vorlegt, anschließend eventuell vorhandene Feuchtigkeit in der oben beschriebenen Weise entfernt und dann das Anhydrid, vorzugsweise bei Reaktionstem- peratur, zugibt.If the starting materials contain water, the water is preferably removed before the addition of the anhydride. For example, one can proceed by initially introducing alcohol and optionally the base and optionally the solvent in a reaction vessel, then removing any moisture present in the manner described above and then adding the anhydride, preferably at reaction temperature.
Außerdem hat es sich zur Vermeidung einer unkontrollierten Polymerisation bewährt, die Umsetzung des Anhydrids mit dem Alkohol in Gegenwart eines Polymerisationsinhibitors durchzuführen. Geeignet sind die für derartige Umsetzungen bekannten PoIy- merisationsinhibitoren, insbesondere Phenole wie Hydrochinon, Hydrochinonmono- methylether, speziell sterisch gehinderte Phenole wie 2,6-Di-tert.-butylphenol oder 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, weiterhin Thiazine wie Phenothiazin oder Methylenblau, Cer(lll)-salze wie Cer(lll)-acetat sowie Nitroxide, insbesondere sterisch gehinderte Nitroxide, d. h. Nitroxide sekundärer Amine, die an den C-Atomen, welche der Nitro- xidgruppe benachbart sind, jeweils 3 Alkylgruppen tragen, wobei je 2 dieser Alkylgrup- pen, insbesondere solche, die sich nicht am gleichen C-Atom befinden, mit dem Stickstoffatom der Nitroxidgruppe bzw. dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten 5- oder θ-gliedrigen Ring bilden, wie beispielsweise in 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO) oder 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl (OH-TEMPO), Mischungen der vorge- nannten Inhibitoren, Mischungen der vorgenannten Inhibitoren mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft, und Mischungen von Mischungen der vorgenannten Inhibitoren mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft. Bevorzugte Inhibitoren sind die vorgenannten ste- risch gehinderten Nitroxide, Cer(lll)-verbindungen und sterisch gehinderte Phenole und deren Mischungen untereinander sowie Mischungen derartiger Inhibitoren mit Sauerstoff und Mischungen von Mischungen dieser Inhibitoren mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft. Besonders bevorzugt sind Inhibitorsysteme, die wenigstens ein sterisch gehindertes Nitroxid und eine weitere Komponente, ausgewählt unter einem sterisch gehinderten Phenol und einer Cer(lll)-verbindung umfassen, sowie deren Mischungen mit Sauerstoff, z. B. in Form von Luft. Die Menge an Inhibitor kann bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Anhydrid + Alkohol betragen. Die Inhibitoren werden vorteilhafterweise in Mengen von 10 ppm bis 1000 ppm, bezogen auf die Gesamtmenge an Anhydrid + Alkohol eingesetzt. Im Falle von Inhibitormischungen beziehen sich diese Angaben auf die Gesamtmenge der Komponenten, mit Ausnahme von Sauer- Stoff.In addition, it has proven to avoid uncontrolled polymerization to carry out the reaction of the anhydride with the alcohol in the presence of a polymerization inhibitor. Suitable polymerization inhibitors are known for such reactions, in particular phenols such as hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, especially sterically hindered phenols such as 2,6-di-tert-butylphenol or 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol , furthermore, thiazines such as phenothiazine or methylene blue, cerium (III) salts such as cerium (III) acetate and nitroxides, in particular sterically hindered nitroxides, ie nitroxides of secondary amines adjacent to the C atoms adjacent to the nitroxide group, respectively Each carry 2 of these alkyl groups, in particular those which are not on the same carbon atom, with the nitrogen atom of the nitroxide or the carbon atom to which they are attached, a saturated 5- or θ-membered ring form such as in 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) or 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (OH-TEMPO), mixtures of the called inhibitors, mixtures of the aforementioned inhibitors with oxygen, for. In the form of air, and mixtures of mixtures of the aforementioned inhibitors with oxygen, e.g. B. in the form of air. Preferred inhibitors are the abovementioned sterically hindered nitroxides, cerium (III) compounds and sterically hindered phenols and mixtures thereof with one another and mixtures of such inhibitors with oxygen and mixtures of mixtures of these inhibitors with oxygen, eg. B. in the form of air. Particularly preferred are inhibitor systems comprising at least one sterically hindered nitroxide and another component selected from a hindered phenol and a cerium (III) compound, and mixtures thereof with oxygen, e.g. B. in the form of air. The amount of inhibitor may be up to 2% by weight, based on the total amount of anhydride + alcohol. The inhibitors are advantageously used in amounts of from 10 ppm to 1000 ppm, based on the total amount of anhydride + alcohol. In the case of inhibitor mixtures, this information refers to the total amount of the components, with the exception of oxygen.
Die Umsetzung des Alkohols mit dem Anhydrid einer monoethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäure führt naturgemäß primär zu einer Mischung des Esters mit der eingesetzten monoethylenisch ungesättigten Cs-Cβ-Monocarbonsäure und gege- benenfalls Resten an überschüssigem Anhydrid und nicht abreagiertem Alkohol.The reaction of the alcohol with the anhydride of a monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acid naturally leads primarily to a mixture of the ester with the monoethylenically unsaturated Cs-Cβ-monocarboxylic acid used and, if appropriate, residues of excess anhydride and unreacted alcohol.
Das überschüssige Anhydrid macht jedoch in der Regel nicht mehr als 10 Gew.-%, und insbesondere nicht mehr als 5 Gew.-% der ursprünglich eingesetzten Menge an Anhydrid aus. Es hat sich bewährt, eventuell vorhandenes Anhydrid durch Umsetzung mit Wasser zu zerstören. Der Anteil an nicht abreagiertem Alkohol beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 5 Gew.-% der eingesetzten Menge an Alkohol.However, the excess anhydride usually constitutes not more than 10% by weight, and more preferably not more than 5% by weight, of the amount of anhydride originally used. It has been proven to destroy any anhydride by reaction with water. The proportion of unreacted alcohol is preferably not more than 10 wt .-% and in particular not more than 5 wt .-% of the amount of alcohol used.
Zur Trennung des Alkohols von der bei der Reaktion gebildeten monoethylenisch un- gesättigten C3-C8-Monocarbonsäure kann man letztere grundsätzlich auf destillativem Wege oder in sonstiger Weise, z. B. durch Extraktion der Säure, entfernen. Auch kann man den Ester isolieren, z. B. durch Kristallisation des Esters aus einem wässrigen Medium, wobei die Säure und gegebenenfalls vorhandenes Anhydrid in der Mutterlauge verbleibt. In der Regel wird man jedoch keine Isolierung oder Abtrennung des Es- ters vornehmen. Vielmehr wird man vorzugsweise die Mischung aus Ester mit monoethylenisch ungesättigter Cs-Cβ-Monocarbonsäure, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Monomere M2 und gegebenenfalls weiterer ethylenisch ungesättigten Monomere M3, M4 und/oder M5 unmittelbar einer radikalischen Copolymerisation unterwerfen. In analoger Weise kann man auch die durch Veresterung nach der Methode a) oder durch Umesterung nach der Methode b) hergestellten Monomere M1 bzw. M3 unmittelbar, d. h. ohne vorherige Isolierung oder Aufreinigung in der anschließenden Polymerisation der Monomere M einsetzen.To separate the alcohol from the monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acid formed in the reaction, the latter can in principle be obtained by distillation or in any other way, for. B. by extraction of the acid remove. Also, one can isolate the ester, for. Example, by crystallization of the ester from an aqueous medium, wherein the acid and optionally present anhydride remains in the mother liquor. As a rule, however, no isolation or separation of the ester will be carried out. Rather, it will be preferable to subject the mixture of esters with monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acid, optionally with the addition of further monomers M2 and optionally further ethylenically unsaturated monomers M3, M4 and / or M5 directly to a radical copolymerization. In an analogous manner, it is also possible to use the monomers M1 or M3 prepared by esterification according to the method a) or by transesterification according to the method b) directly, ie without prior isolation or purification in the subsequent polymerization of the monomers M.
Sofern die Polymerisation der Monomere M als Lösungspolymerisation in Wasser durchgeführt wird, ist für viele Anwendungszwecke eine Entfernung des Wassers nicht erforderlich. Im Übrigen kann eine Isolierung des erfindungsgemäß erhältlichen Polymerisats in an sich üblicher weise durchgeführt werden, z. B. durch Sprühtrocknung des Polymerisationsgemischs. Wird die Polymerisation in einem wasserdampfflüchti- gen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch durchgeführt, so kann man das Lösungsmittel durch Einleiten von Wasserdampf entfernen, wodurch man eine wässrige Lösung oder Dispersion des Kammpolymers erhält.If the polymerization of the monomers M is carried out as a solution polymerization in water, removal of the water is not required for many applications. Incidentally, an isolation of the polymer obtainable according to the invention can be carried out in a conventional manner, for. B. by spray drying of the polymerization mixture. If the polymerization is carried out in a steam-volatile solvent or solvent mixture, the solvent can be removed by passing in steam, thereby obtaining an aqueous solution or dispersion of the comb polymer.
Bevorzugt werden die Kammpolymere in Form einer wässrigen Dispersion oder Lösung gewonnen. Der Feststoffgehalt beträgt vorzugsweise 10 bis 80 Gew.-%, insbesondere 30 bis 65 Gew.-%.The comb polymers are preferably obtained in the form of an aqueous dispersion or solution. The solids content is preferably 10 to 80 wt .-%, in particular 30 to 65 wt .-%.
Eine weiteren Ausführungsform der Erfindung betrifft Kammpolymere, die nach dem Herstellungsverfahren iii) erhältlich sind. Hierbei wird ein Homo- oder Copolymer mit einem Kohlenstoffrückgrat, das am Kohlenstoffrückgrad freie Carboxylgruppen oder esterbildende Derivate von Carboxylgruppen aufweist, mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z oder Aminen der Formel HNR-(AIk-O)n-Y-Z im Sinne einer polymeranalogen Reaktion umgesetzt. Verfahren zur polymeranalogen Umsetzung von Homo- oder Copolymeren, welche freie Carboxylgruppen oder esterbildende Derivate vonAnother embodiment of the invention relates to comb polymers which are obtainable by the production process iii). Herein, a homo- or copolymer having a carbon backbone having carbon-free carboxylic groups or ester-forming derivatives of carboxyl groups, with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ or amines of the formula HNR- (AIk-O) n - YZ implemented in the sense of a polymer-analogous reaction. Process for the polymer-analogous reaction of homo- or copolymers containing free carboxyl groups or ester-forming derivatives of
Carboxylgruppen aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der US 5,840,1 14, US 5,728,207, WO 98/31643 und WO 01/72853. Die dort beschriebenen Verfahren können in analoger Weise zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kammpolymere eingesetzt werden.Carboxyl groups are known from the prior art, for example from US 5,840,114, US 5,728,207, WO 98/31643 and WO 01/72853. The processes described there can be used in an analogous manner for the preparation of the comb polymers according to the invention.
Als Polymere mit freien Carboxylgruppen oder esterbildenden Derivaten freier Carboxylgruppen, insbesondere Anhydrid-Gruppen, kommen beispielsweise Homo- und Copolymere monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren und/oder C4-C8-Dicarbonsäuren bzw. deren Anhydride, beispielsweise Homo- und Copolymere der Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid in Betracht. Diese Polymere können weitere Monomere M2, z. B. Sulfonsäure-Gruppen tragenden Monomere wie Vinylsulfonsäure, Acrylamidomethylpropansulfonsäure, Methallylsulfonsäu- re oder deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalze, aber auch Monomere M4 und/oder M5, beispielsweise vinylaromatische Monomere oder Olefine, einpolymerisiert enthal- ten. Geeignete Carboxylgruppen enthaltende Polymerisate sind insbesondere Copolymeri- sate, die ausExamples of polymers having free carboxyl groups or ester-forming derivatives of free carboxyl groups, in particular anhydride groups, are homopolymers and copolymers of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acids and / or C 4 -C 8 -dicarboxylic acids or their anhydrides, for example homo- and Copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride into consideration. These polymers may contain other monomers M2, e.g. B. monomers carrying sulfonic acid groups such as vinylsulfonic acid, acrylamidomethylpropanesulfonic acid, Methallylsulfonsäu- re or their alkali metal or ammonium salts, but also monomers M4 and / or M5, for example, vinylaromatic monomers or olefins, in copolymerized form contained. Suitable carboxyl-containing polymers are, in particular, copolymers which consist of
- 5 bis 100 Gew.-%, insbesondere 50 bis 100 Gew.-% wenigstens einer mono- ethylenisch ungesättigten C3-C8-Monocarbonsäure und/oder C4-C8-Dicarbonsäure bzw. deren Anhydride, insbesondere Acrylsäure, Meth- acrylsäure, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, oder deren Mischungen; 0 bis 95 Gew.-%, insbesondere 0 bis 50 Gew.-% monoethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren, wie Vinylsulfonsäure, Acrylamidomethylpropansulfonsäure, Meth- allylsulfonsäure und/oder deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalze und 0 bis 95 Gew.-%, insbesondere 0 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Ester monoethylenisch ungesättigter Cs-Cβ-Monocarbonsäuren oder C4-C8-Dicarbonsäuren, z. B. Ester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder Malein- säureester von einwertigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen im Molekül.From 5 to 100% by weight, in particular from 50 to 100% by weight, of at least one mono- ethylenically unsaturated C 3 -C 8 -monocarboxylic acid and / or C 4 -C 8 -dicarboxylic acid or its anhydrides, in particular acrylic acid, methacrylic acid acrylic acid, maleic acid or maleic anhydride, or mixtures thereof; 0 to 95% by weight, in particular 0 to 50% by weight, of monoethylenically unsaturated sulfonic acids, such as vinylsulfonic acid, acrylamidomethylpropanesulfonic acid, methyllylsulfonic acid and / or their alkali metal or ammonium salts and 0 to 95% by weight, in particular 0 to 50% by weight .-% of one or more esters of monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acids or C 4 -C 8 dicarboxylic acids, eg. As esters of acrylic acid, methacrylic acid or maleic acid esters of monohydric alcohols having 1 to 8 carbon atoms in the molecule.
Besonders bevorzugte Carboxylgruppen enthaltende Polymerisate sind Homopolyme- risate von Acrylsäure und Methacrylsäure, Copolymerisate aus Acrylsäure und Methacrylsäure, Copolymerisate aus Methacrylsäure und Vinylsulfonsäure, Copolymerisate aus Acrylsäure und Maleinsäure, Copolymerisate aus Methacrylsäure und Maleinsäure, Copolymerisate aus Acrylsäure und einem Ester einer monoethylenisch ungesättigten Carbonsäure, Copolymerisate aus Methacrylsäure und einem Ester einer monoethylenisch ungesättigten Carbonsäure sowie die Alkalimetall- oder Ammoniumsalze der genannten Copolymerisate.Particularly preferred polymers containing carboxyl groups are homopolymers of acrylic acid and methacrylic acid, copolymers of acrylic acid and methacrylic acid, copolymers of acrylic acid and maleic acid, copolymers of methacrylic acid and maleic acid, copolymers of acrylic acid and an ester of a monoethylenically unsaturated carboxylic acid, copolymers from methacrylic acid and an ester of a monoethylenically unsaturated carboxylic acid and the alkali metal or ammonium salts of said copolymers.
Insbesondere werden die Carboxylgruppen enthaltenden Polymere bevorzugt, welche durch radikalische Polymerisation der vorgenannten Monomere in Gegenwart eines der vorgenannten Molekulargewichtsregler erhältlich sind, insbesondere solche, die durch radikalische Polymerisation in wässriger Lösung in Gegenwart von mindestens 4 Gew.-%, bezogen auf die bei der Polymerisation verwendeten Monomeren, einer wasserlöslichen Schwefelverbindung erhältlich sind, in der der Schwefel die Oxidationszahl +4 hat. Solche wasserlöslichen Schwefelverbindungen sind z. B. Schwefeldioxid, schweflige Säure, Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und Ammoniumsalze der schwefligen Säure oder der dischwefligen Säure, Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumfor- maldehydsulfoxylat, Dialkylsulfite oder deren Mischungen. Von diesen Verbindungen werden insbesondere Kalium-, Ammonium- oder Calciumsulfit, Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumdisulfit, Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumhydrogensulfit oder deren Mischungen. Wegen weiterer Details zu der Polymerisation wird auf die WO 01/72853 Bezug genommen. Die Molmasse (Zahlenmittel) dieser Polymere liegt typisch erweise im Bereich von 500 bis 100000, vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 50000. Besonders bevorzugt werden Homopolymerisate von Acrylsäure oder Methacrylsäure oder Copolymerisate aus Methacrylsäure und Acrylsäure.Particularly preferred are the carboxyl group-containing polymers which are obtainable by radical polymerization of the abovementioned monomers in the presence of one of the abovementioned molecular weight regulators, in particular those obtained by free-radical polymerization in aqueous solution in the presence of at least 4% by weight, based on the polymerization used monomers, a water-soluble sulfur compound are available in which the sulfur has the oxidation number +4. Such water-soluble sulfur compounds are, for. For example, sulfur dioxide, sulfurous acid, alkali metal, alkaline earth metal and ammonium salts of sulfurous acid or the desulfurous acid, sodium, potassium, calcium or ammonium formaldehyde sulfoxylate, dialkyl sulfites or mixtures thereof. Of these compounds, in particular potassium, ammonium or calcium sulfite, sodium, potassium, calcium or ammonium disulfite, sodium, potassium, calcium or ammonium hydrogen sulfite or mixtures thereof. For further details on the polymerization, reference is made to WO 01/72853. The molecular weight (number average) of these polymers is typically in the range of 500 to 100,000, preferably in the range of 1000 to 50,000. Particular preference is given to homopolymers of acrylic acid or methacrylic acid or copolymers of methacrylic acid and acrylic acid.
Spezifische Beispiele für Säuregruppen enthaltende Polymere (die Prozentangaben bedeuten Gewichts-%) sind:Specific examples of acid group-containing polymers (percentages are% by weight) are:
Polyacrylsäure mit Molgewicht 2000, Polyacrylsäure mit Molgewicht 4000, Polyacrylsäure mit Molgewicht 8000, Polyacrylsäure mit Molgewicht 20000,Molecular weight 2000 polyacrylic acid, molecular weight 4000 polyacrylic acid, molecular weight 8000 polyacrylic acid, molecular weight 20000 polyacrylic acid,
Copolymer aus 70 % Acrylsäure und 30 % Maleinsäure mit Molgewicht 70000, Copolymer aus 50 % Acrylsäure und 50 % Maleinsäure mit Molgewicht 5000, Copolymer aus 70 % Methacrylsäure und 30 % Maleinsäure mit Molgewicht 5000, Copolymer aus 70 % Acrylsäure und 30 % Methacrylsäure mit Molgewicht 10000, Copolymer aus 90 % Acrylsäure und 10 % Vinylsulfonsäure mit Molgewicht 10000, Copolymer aus 50 % Acrylsäure und 50 % Methacrylsäure mit Molgewicht 6000, Copolymer aus 20 % Acrylsäure und 80 % Methacrylsäure mit Molgewicht 5000, Copolymer aus 80 % Acrylsäure und 20 % Methacrylsäure mit Molgewicht 4000,Copolymer of 70% acrylic acid and 30% maleic acid with molecular weight 70000, copolymer of 50% acrylic acid and 50% maleic acid with molecular weight 5000, copolymer of 70% methacrylic acid and 30% maleic acid with molecular weight 5000, copolymer of 70% acrylic acid and 30% methacrylic acid with molecular weight 10000, copolymer of 90% acrylic acid and 10% vinyl sulfonic acid with molecular weight 10,000, copolymer of 50% acrylic acid and 50% methacrylic acid with molecular weight 6000, copolymer of 20% acrylic acid and 80% methacrylic acid with molecular weight 5000, copolymer of 80% acrylic acid and 20% methacrylic acid with molecular weight 4000,
Terpolymer aus 40% Acrylsäure, 40% Methacrylsäure und 20% Maleinsäure mit Molgewicht 5000.Terpolymer of 40% acrylic acid, 40% methacrylic acid and 20% maleic acid with molecular weight 5000.
Die hier angegebenen Molgewichte sind jeweils das zahlenmittlere Molekulargewicht.The molecular weights given here are each the number average molecular weight.
Die Umsetzung der Carboxylgruppen enthaltenden Polymere mit den Alkoholen oder Aminen kann in Gegenwart oder auch in Abwesenheit von Katalysatoren erfolgen. Als Katalysatoren verwendet man beispielsweise starke Oxosäuren wie Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Phosphorsäure, phos- phorige Säure oder Halogenwasserstoffsäuren wie Chlorwasserstoffsäure. Sofern man bei der Umsetzung eine als Katalysator wirkende Säure einsetzt, so betragen die Mengen bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren und Alkoholen bzw. Aminen.The reaction of the carboxyl-containing polymers with the alcohols or amines can be carried out in the presence or in the absence of catalysts. The catalysts used are, for example, strong oxo acids such as sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, phosphoric acid, phosphorous acid or hydrohalic acids such as hydrochloric acid. If an acid which acts as a catalyst is used in the reaction, the amounts are up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight, based on the total amount of polymers and alcohols or amines containing carboxyl groups.
Das Gewichtsverhältnis, in dem das Carboxylgruppen enthaltende Polymer und derThe weight ratio in which the carboxyl group-containing polymer and the
Alkohole bzw. Amin umgesetzt werden, kann zwischen 99:1 bis 1 :99 betragen und liegt vorzugsweise im Bereich von 1 :1 bis 5:95 und besonders bevorzugt im Bereich von 3:7 bis 1 :9 umgesetzt. Die Umsetzung wird beispielsweise so durchgeführt, dass man die wässrigen Lösungen des Polymeren gegebenenfalls mit einer als Katalysator wirkenden Säure und dem Alkohol oder Amin versetzt und das Wasser abdestilliert. Die Destillation des Wassers aus der Mischung erfolgt meistens unter Atmosphärendruck, kann jedoch auch im Va- kuum durchgeführt werden. Oft ist es von Vorteil, wenn während der Destillation ein Gasstrom durch die Reaktionsmischung geleitet wird, um das Wasser und andere flüchtige Anteile rascher zu entfernen. Als Gasstrom kann Luft, Stickstoff oder Wasserdampf verwendet werden. Man kann das Wasser jedoch auch unter vermindertem Druck entfernen und zusätzlich einen Gasstrom durch das Reaktionsgemisch leiten. Um das Wasser aus dem Reaktionsgemisch zu destillieren, muss man der Mischung Energie zuführen. Geeignete Apparate hierfür sind beheizbare Rührkessel, Rührkessel mit außenliegenden Wärmetauschern, Rührkessel mit innenliegenden Wärmetauschern, Dünnschichtverdampfer, Kneter oder Extruder. Das verdampfende Wasser wird über eine Brüdenleitung aus dem Reaktionsmedium abgeführt und in einem Wär- metauscher kondensiert. Es enthält nur geringe Mengen an organischen Inhaltsstoffen und kann über eine Kläranlage entsorgt werden.Alcohols or amine can be implemented, can be between 99: 1 to 1: 99 and is preferably in the range of 1: 1 to 5:95 and more preferably in the range of 3: 7 to 1: 9 reacted. The reaction is carried out, for example, by adding the aqueous solutions of the polymer optionally with an acid and the alcohol or amine which acts as catalyst and distilling off the water. The distillation of the water from the mixture is usually carried out under atmospheric pressure, but can also be carried out in vacuum. It is often advantageous to pass a gas stream through the reaction mixture during distillation to more rapidly remove the water and other volatiles. As gas stream, air, nitrogen or water vapor can be used. However, it is also possible to remove the water under reduced pressure and additionally to pass a gas stream through the reaction mixture. To distill the water from the reaction mixture, you must add energy to the mixture. Suitable apparatus for this purpose are heatable stirred tank, stirred tank with external heat exchangers, stirred tank with internal heat exchangers, thin film evaporator, kneader or extruder. The evaporating water is removed via a vapor line from the reaction medium and condensed in a heat exchanger. It contains only small amounts of organic ingredients and can be disposed of via a wastewater treatment plant.
Im Anschluss oder gleichzeitig mit dem Entfernen von Wasser aus dem Reaktionsgemisch tritt eine Kondensationsreaktion zwischen dem Polymeren und dem Alkohol bzw. Amin ein. Das dabei entstehende Wasser wird ebenfalls aus dem Reaktionsmedium entfernt. Die Umsetzung wird beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 250 0C durchgeführt. Die Temperatur richtet sich dabei nach dem Reaktionsapparat und der Verweilzeit. Wird beispielsweise in einem kontinuierlich betriebenen Extruder oder Dünnschichtverdampfer kondensiert, in denen die Verweilzeit nur wenige Sekun- den oder Minuten beträgt, kann man vorteilhafterweise Temperaturen zwischen 150 °C und 250 0C anwenden. In diskontinuierlich betriebenen Rührkesseln oder Knetern benötigt man beispielsweise 1 bis 15 Stunden und führt die Kondensation meistens in dem Temperaturbereich von 100 bis 200 0C durch.Following or simultaneously with the removal of water from the reaction mixture, a condensation reaction between the polymer and the alcohol or amine occurs. The resulting water is also removed from the reaction medium. The reaction is carried out for example at temperatures in the range of 100 to 250 0 C. The temperature depends on the reactor and the residence time. For example, when condensed in a continuously operated extruder or thin film evaporator in which the residence time is only a few seconds or minutes, it is advantageous to temperatures between 150 ° C and apply 250 0 C. In discontinuously operated stirred tanks or kneaders, for example, one requires 1 to 15 hours and performs the condensation mostly in the temperature range of 100 to 200 0 C.
In einer Verfahrensvariante kann man zunächst die Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren entwässern und das dabei erhaltene Pulver oder Granulat mit dem Alkohol und/oder Amin kondensieren.In one process variant, it is possible first to dehydrate the carboxyl-containing polymers and to condense the powder or granules obtained with the alcohol and / or amine.
Nach der Kondensation wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und gegebenenfalls in Wasser gelöst. Wässrige Lösungen des Reaktionsgemisches können beispielsweise so hergestellt werden, dass man Wasser zu der noch 50 bis 150 0C warmen Reaktionsmasse unter Rühren zufügt oder dass man die bei Temperaturen von 50 bis 150 0C flüssige Reaktionsmasse in Wasser einrührt. Üblicherweise wird soviel Wasser verwendet, dass man eine 20 bis 95 gew.-%ige, vorzugsweise 30 bis 50 gew.-%ige wässrige Lösung des Kammpolymers erhält. Gleichzeitig oder im Anschluss an das Lösen des Kondensationsprodukts kann gegebenenfalls eine Neutralisation der verbliebenen Säuregruppen erfolgen. Als Neutralisationsmittel werden Alkalimetall-, Erdalkalimetalloxide oder Hydroxide in fester Form oder in Form von 10 bis 50 gew.-%igen wässrigen Lösungen oder Aufschlämmungen in Wasser verwendet. Beispiele für ge- eignete Basen sind Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Caliumhydroxid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid. Je nach Neutralisationsgrad können die wässrigen Lösungen der Kammpolymere pH Werte im Bereich von 1 bis 12 haben.After condensation, the reaction mixture is cooled and optionally dissolved in water. Aqueous solutions of the reaction mixture can be prepared, for example, by adding water to the still 50 to 150 0 C warm reaction mass with stirring or by stirring the liquid at temperatures of 50 to 150 0 C liquid reaction mass in water. Usually, enough water is used to obtain a 20 to 95% strength by weight, preferably 30 to 50% strength by weight, aqueous solution of the comb polymer. At the same time or following the If necessary, a neutralization of the remaining acid groups can be carried out by dissolving the condensation product. As the neutralizing agent, alkali metal, alkaline earth metal oxides or hydroxides in solid form or in the form of 10 to 50% by weight aqueous solutions or slurries in water are used. Examples of suitable bases are lithium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide, calcium oxide, calcium hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, aluminum oxide and aluminum hydroxide. Depending on the degree of neutralization, the aqueous solutions of the comb polymers may have pH values in the range from 1 to 12.
Nach der Kondensation kann die Reaktionsmasse auch unverdünnt bleiben. Beim Abkühlen verfestigt sie sich in der Regel zu einer wachsartigen Masse, die leicht wieder aufgeschmolzen werden kann. Daraus ergeben sich Variationen für den Transport. Man kann beispielsweise die Reaktionsmasse in Fässer abfüllen, aus denen das Kondensationsprodukt wieder aufgeschmolzen werden kann. Man kann es auch in ge- schmolzenem Zustand transportieren und lagern. Es ist aber auch möglich, wässrige Lösung herzustellen und zu handhaben.After condensation, the reaction mass may also remain undiluted. Upon cooling, it usually solidifies to a waxy mass, which can be easily remelted. This results in variations for the transport. For example, you can fill the reaction mass in barrels from which the condensation product can be melted again. It can also be transported and stored in a molten state. But it is also possible to prepare and handle aqueous solution.
Die wasserfreie Schmelze kann auch mit inerten Pulvern vermischt werden, um rieselfähige Kompaktate zu erhalten. Als inerte Pulver kann beispielsweise Kieselgur, Kie- selgel, amorphe Kieselsäure und/oder amorphes Siliciumdioxid verwendet werden.The anhydrous melt can also be mixed with inert powders to obtain free-flowing compacts. For example, kieselguhr, silica gel, amorphous silica and / or amorphous silica can be used as the inert powder.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich hervorragend als Zusatzmittel (Additive) für Zubereitungen mineralischer Bindemittel, insbesondere zur Additivierung zementhaltiger Zubereitungen, wie Beton oder Mörtel und zeichnen sich insbesondere durch überlegene Eigenschaften hinsichtlich ihrer verflüssigenden Wirkung aus.The comb polymers according to the invention are outstandingly suitable as additives (additives) for preparations of mineral binders, in particular for the addition of cementitious preparations, such as concrete or mortar, and are distinguished in particular by superior properties with respect to their liquefying effect.
Unter Zement ist beispielsweise Portlandzement, Tonerdezement oder vermischter Zement, wie beispielsweise Puzzolanzement, Schlackenzement oder andere Typen zu verstehen. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Kammpolymere für Ze- mentmischungen, die als Zementbestandteile überwiegend und insbesondere zu wenigstens 80 Gew.-%, bezogen auf den Zementbestandteil, Portlandzement enthalten. Die erfindungsgemäßen Kammpolymere werden hierzu in der Regel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zementes in der Zementzubereitung eingesetzt.By cement is meant, for example, Portland cement, alumina cement or mixed cement, such as pozzolanic cement, slag cement or other types. In particular, the comb polymers according to the invention are suitable for cement mixtures which comprise Portland cement predominantly and in particular at least 80% by weight, based on the cement constituent, of the cement constituents. The comb polymers according to the invention are used for this purpose generally in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 3 wt .-%, based on the total weight of the cement in the cement preparation.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere eignen sich außerdem in besondere Weise zur Additivierung von Gips sowie Gips-haltiger Zubereitungen. Die erfindungsgemäßen Kammpolymere werden hierzu in der Regel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gips in der Gipszubereitung eingesetzt. Die Kammpolymere können in fester Form oder als wässrige Lösung zu der gebrauchsfertigen Zubereitung des mineralischen Bindemittels gegeben werden. Auch kann man in fester Form vorliegende Kammpolymer mit dem mineralischen Bindemittel formulieren und hieraus die gebrauchsfertigen zementhaltigen Zubereitungen zubereiten. Vorzugsweise wird das Kammpolymer in flüssiger, d. h. gelöster emulgierter oder suspendierter Form, beispielsweise in Form der Polymerisationslösung, bei der Herstellung der Zubereitung, also beim Anmachen, eingesetzt.The comb polymers of the invention are also particularly suitable for the addition of gypsum and gypsum-containing preparations. The comb polymers according to the invention are used for this purpose generally in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 3 wt .-%, based on the total weight of the gypsum in the gypsum preparation. The comb polymers can be added in solid form or as an aqueous solution to the ready-to-use preparation of the mineral binder. It is also possible to formulate comb polymer present in solid form with the mineral binder and to prepare the ready-to-use cement-containing preparations therefrom. The comb polymer is preferably used in liquid, ie dissolved, emulsified or suspended form, for example in the form of the polymerization solution, in the preparation of the preparation, ie during mixing.
Die erfindungsgemäßen Kammpolymere können auch in Kombination mit den bekannten Betonfließmitteln und/oder Betonverflüssigern auf Basis von Naphthalinformalde- hyd-Kondensat-Sulfonat, Melaminformaldehyd-Kondensaten-Sulfonat, Phenolsulfon- säure-Formaldehydkondensat, Ligninsulfonaten und Gluconaten eingesetzt werden. Weiterhin können sie zusammen mit Cellulosen, z. B. Alkyl- bzw. Hydroxyalkylcellulo- sen, Stärken oder Stärkederivaten eingesetzt werden. Auch können sie in Kombination mit hochmolekularen Polyethylenoxiden (gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw im Bereich von 100000 bis 8000000 Dalton) verwendet werden.The comb polymers according to the invention can also be used in combination with the known concrete flow improvers and / or concrete liquefiers based on naphthalene formaldehyde condensate sulfonate, melamine-formaldehyde condensate sulfonate, phenolsulfonic acid-formaldehyde condensate, lignosulfonates and gluconates. Furthermore, together with celluloses, e.g. As alkyl or Hydroxyalkylcellulo- sen, starches or starch derivatives are used. Also, they may be used in combination with high molecular weight polyethylene oxides (weight-average molecular weight M w in the range of 100,000 to 8,000,000 daltons).
Weiterhin können der Zubereitung des mineralischen Bindemittels übliche Additive wie Luftporenbildner, Expansionsmittel, Hydrophobiermittel, Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger, Frostschutzmittel, Dichtungsmittel, Pigmente, Korrosionsinhibitoren, Fließmittel, Einpresshilfen, Stabilisierer oder Mikrohohlkugeln zugemischt werden. Solche Additive sind beispielsweise in der EN 934 beschrieben.Furthermore, customary additives such as air-entraining agents, expansion agents, water repellents, setting retarders, setting accelerators, antifreeze agents, sealants, pigments, corrosion inhibitors, flow agents, injection aids, stabilizers or hollow microspheres can be added to the preparation of the mineral binder. Such additives are described for example in EN 934.
Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Kammpolymere auch zusammen mit filmbildenden Polymerisaten verwendet werden. Hierunter sind solche Polymerisate zu verstehen deren Glasübergangstemperatur < 65 °C, vorzugsweise < 50 °C, besonders bevorzugt < 25 °C und ganz besonders bevorzugt < 0 °C ist. Anhand der von Fox (T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser.ll) 1 , 1956, 123 aufgestellten Beziehung zwischen Glas- Übergangstemperatur von Homopolymerisaten und der Glasüberganstemperatur von Copolymeren ist der Fachmann in der Lage, geeignete Polymere auszuwählen. Beispiele für geeignete Polymerisate sind die für diesem Zweck im Handel befindlichen Styrol-Butadien-Polymerisate und Styrol-Acrylate (siehe z. B. H. Lutz in D. Distler (Herausgeber), "Wässrige Polymerdispersionen" Wiley-VCH, Weinheim 1999, Kap. 10.3 und 10.4, S. 230-252).In principle, the comb polymers according to the invention can also be used together with film-forming polymers. These are to be understood as meaning those polymers whose glass transition temperature is <65 ° C., preferably <50 ° C., more preferably <25 ° C. and very particularly preferably <0 ° C. With reference to the relationship between the glass transition temperature of homopolymers and the glass transition temperature of copolymers established by Fox (TG Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser.ll) 1, 1956, 123, one skilled in the art will be able to select suitable polymers. Examples of suitable polymers are the styrene-butadiene polymers and styrene-acrylates which are commercially available for this purpose (see, for example, BH Lutz in D. Distler (ed.), "Wiley Polymer Dispersions" Wiley-VCH, Weinheim 1999, Chapter 10.3 and 10.4, pp. 230-252).
Weiterhin ist es oftmals von Vorteil, wenn man die erfindungsgemäßen Kammpolymere gemeinsam mit Antischaummitteln verwendet. Hierdurch wird verhindert, dass beim Zubereiten der gebrauchsfertigen mineralischen Baustoffe zu viel Luft in Form von Luftporen in den Beton eingetragen werden, welche die Festigkeit des abgebundenen mineralischen Baustoffs herabsetzen würden. Geeignete Antischaummittel umfassen insbesondere Antimschaummittel auf Polyalyklenoxidbasis, Trialkylphosphate, wie Tri- butylphosphat und Silikon-basierende Entschäumer. Ebenfalls geeignet sind die Etho- xylierungsprodukte und die Propoxylierungsprodukte von Alkoholen mit 10 bis 20 Koh- lenstoffatomen. Ebenfalls geeignet sind die Diester von Alkylenglykolen bzw. Polyalky- lenglykolen sowie weitere übliche Antischaummittel. Antischaummittel werden üblicherweise in Mengen von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-% und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Kammpolymere verwendet.Furthermore, it is often advantageous to use the comb polymers according to the invention together with antifoams. This prevents that when preparing the ready-made mineral building materials too much air in the form of air pores are registered in the concrete, which the strength of the set would degrade mineral building material. Suitable antifoams include, in particular, polyalkylene oxide-based antifoam agents, trialkyl phosphates, such as tributyl phosphate, and silicone-based defoamers. Also suitable are the ethoxylation products and the propoxylation products of alcohols having 10 to 20 carbon atoms. Likewise suitable are the diesters of alkylene glycols or polyalkylene glycols and also other customary antifoams. Antifoams are usually used in amounts of from 0.05% to 10%, and preferably from 0.5% to 5% by weight, based on the comb polymers.
Die Antischaummittel können auf verschieden Weise mit dem Polymer kombiniert werden. Liegt das Polymer beispielsweise als wässrige Lösung vor, kann das Antischaummittel fest oder gelöst zu der Lösung des Kammpolymeren zugegeben werden. Ist das Antischaummittel in der wässrigen Polymerlösung nicht löslich, dann können Emulga- toren oder Schutzkolloide zu seiner Stabilisierung zugesetzt werden.The antifoams can be combined with the polymer in a variety of ways. For example, if the polymer is an aqueous solution, the antifoam agent may be added solid or dissolved to the solution of the comb polymer. If the antifoam agent is not soluble in the aqueous polymer solution, then emulsifiers or protective colloids may be added for its stabilization.
Liegt das Kammpolymer in Form eines Feststoffes vor, wie er z. B. aus einer Sprühtrocknung oder Sprühwirbelschichtgranulierung hervorgeht, so kann das Antischaummittel als Feststoff zugemischt werden oder aber beim Sprühtrocknungsprozess oder Sprühgranulierungsprozess gemeinsam mit dem Polymeren konfektioniert werden.Is the comb polymer in the form of a solid, as z. B. from a spray-drying or Sprühwirbelschichtgranulierung, so the antifoam agent may be mixed as a solid or be assembled together with the polymer in the spray-drying process or Sprühgranulierungsprozess.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung verdeutlichen.The following examples are intended to illustrate the invention.
Analytik:analytics:
a) Bestimmung des K-Wertes:a) Determination of the K value:
Die K-Werte der wässrigen Natriumsalzlösungen der Copolymerisate wurden nach H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Band 13, 58-64 und 71-74 (1932) in wässriger Lösung bei einem pH-Wert von 7, einer Temperatur von 25 °C und ei- ner Polymerkonzentration des Natriumsalzes des Copolymerisats von 1 Gew.-% bestimmt.The K values of the aqueous sodium salt solutions of the copolymers were determined according to H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Volume 13, 58-64 and 71-74 (1932) in aqueous solution at a pH of 7, a temperature of 25 ° C and a polymer concentration of the sodium salt of the copolymer of 1 wt .-% determined.
b) Bestimmung des Feststoffgehaltes:b) Determination of the solids content:
Die Bestimmung erfolgt mittels dem Analysengerät MA30 der Firma Satorius.The determination is carried out by means of the MA30 analyzer from Satorius.
Hierzu wird in eine Aluminiumschale eine definierte Menge der Probe (ca. 0,5 bis 1 g) eingewogen und bis zur Gewichtskonstanz bei 90 °C getrocknet. Der prozentuale Feststoffgehalt (FG) errechnet sich wie folgt: FG = Auswaage x 100/Ein- waage [Gew.-%]. c) Molekulargewichtsbestimmung:For this purpose, a defined amount of the sample (about 0.5 to 1 g) is weighed into an aluminum tray and dried to constant weight at 90 ° C. The percentage solids (FG) is calculated as follows: FG = weight x 100 / weight [% weight]. c) Molecular weight determination:
Die Bestimmung der zahlenmittleren und gewichtsmittleren Molekulargewichtes erfolgte durch Gel-Permeations- Chromatographie (=GPC) mit wässrigen Eluti- onsmitteln.The number-average and weight-average molecular weight was determined by gel permeation chromatography (= GPC) with aqueous eluents.
Die GPC wurde mit einer Gerätekombination der Firma Agilent ( Serie 1100) durchgeführt. Diese umfasst:The GPC was performed with a device combination from Agilent (1100 series). This includes:
Begaser Modell G 1322 ABegasser Model G 1322 A
Isokratische Pumpe Modell G 1310 AIsocratic pump model G 1310 A
Autosampier Modell G 1313 AAutosampler model G 1313 A
Säulenofen Modell G 1316 AColumn oven Model G 1316 A
Steuermodul Modell G 1323 B Differentialrefraktometer Modell G 1362 AControl Module Model G 1323 B Differential Refractometer Model G 1362 A
Als Eluent dient im Falle von in Wasser gelösten Polymeren ein 0,08 mol/L TRIS- Puffer (pH=7,0) in destilliertem Wasser + 0,15 mol/L Chlorid-Ionen aus NaCI und HCl.The eluent used in the case of polymers dissolved in water is a 0.08 mol / L TRIS buffer (pH = 7.0) in distilled water + 0.15 mol / L chloride ions of NaCl and HCl.
Die Trennung fand in einer Trennsäulenkombination statt. Verwendet werden die Säulen Nr. 787 und 788 (je 8 x 30 mm) der Firma PSS mit Trennmaterial GRAL BIO linear. Die Durchflussgeschwindigkeit betrug 0,8 mL/min bei einer Säulen- Temperatur von 23 °C.The separation took place in a separation column combination. The columns No. 787 and 788 (each 8 x 30 mm) from PSS are used with GRAL BIO linear separator material. The flow rate was 0.8 mL / min at a column temperature of 23 ° C.
Die Kalibrierung erfolgt mit Polyethylenoxid-Standards der Fa. PPS mit Molekulargewichten von M = 194 - 1700000 [mol/g].The calibration is carried out with polyethylene oxide standards from the company PPS with molecular weights of M = 194-1700000 [mol / g].
d) Herstellung von Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Zd) Preparation of alcohols of the formula HO- (Alk-O) n -YZ
Herstellungsbeispiel 1 : Alkohol HO-(CH2CH2O)20-CH2CH2-(MOrPhONn-^yI)Preparation Example 1 Alcohol HO- (CH 2 CH 2 O) 20 -CH 2 CH 2 - (Morphon-yl)
In einem 1 L-Druckkessel mit 2 Propellerrührern (Durchmesser 30/50 mm) wurden 98,3 g N-(2-Hydroxyethyl)morpholin und 0,87 g Kaliumhydroxid vorgelegt. Der Kes- sei wurde auf 9 mbar evakuiert und 1 h bei 80 °C Innentemperatur entwässert. Danach wurde mit Stickstoff belüftet, auf 0,5 bar inertisiert und unter Rühren über einen Zeitraum von 5,7 h und einer Innentemperatur von 120 °C 660,8 g Ethy- lenoxid zudosiert. Der Ansatz wurde bei 120 °C 1 h nachgerührt und auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Danach wurde bei Normaldruck auf 100 °C aufgeheizt, auf 100 mbar evakuiert und 30 min bei 100 mbar mit Stickstoff gestrippt. Anschließend wurde erneut mit Stickstoff belüftet, auf < 80 °C abgekühlt und mit 0,81 g Essigsäure neutralisiert. Dabei wurden insgesamt 760 g des Alkohols mit einer OH-Zahl von 61 ,8 erhalten.98.3 g of N- (2-hydroxyethyl) morpholine and 0.87 g of potassium hydroxide were placed in a 1 L pressure vessel with 2 propeller stirrers (diameter 30/50 mm). The kettle was evacuated to 9 mbar and dehydrated at 80 ° C internal temperature for 1 h. It was then aerated with nitrogen, inertized to 0.5 bar and 660.8 g of ethylene oxide added with stirring over a period of 5.7 h and an internal temperature of 120 ° C. The batch was stirred at 120 ° C for 1 h and cooled to room temperature and relaxed. It was then heated at normal pressure to 100 ° C, evacuated to 100 mbar and stripped for 30 min at 100 mbar with nitrogen. It was then aerated again with nitrogen, cooled to <80 ° C and neutralized with 0.81 g of acetic acid. In this case, a total of 760 g of the alcohol having an OH number of 61, 8 were obtained.
Herstellungsbeispiel 2: Alkohol HO-(CH2CH2θ)ii2-CH2CH2-(Morpholin-4-yl)Preparation Example 2: Alcohol HO- (CH 2 CH 2 θ) ii 2 -CH 2 CH 2 - (morpholin-4-yl)
Es wurde wie bei der Herstellungsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden nur 19,7 g N-(2-Hydroxyethyl)morpholin vorgelegt und insgesamt 740,0 g Ethylenoxid in 6,6 h zudosiert. Man erhielt 755 g den Alkohol mit einer OH-Zahl von 11 ,4.The procedure was as in Preparation Example 1, however, only 19.7 g of N- (2-hydroxyethyl) morpholine were initially charged and a total of 740.0 g of ethylene oxide in 6.6 added h. 755 g of the alcohol with an OH number of 11.4 were obtained.
Herstellungsbeispiel 3: Alkohol HO-(CH2CH2O)20-CH2CH2-(Pyrrolidin-2-on-1-yl)Preparation Example 3: Alcohol HO- (CH 2 CH 2 O) 20 -CH 2 CH 2 - (pyrrolidin-2-one-1-yl)
Es wurde wie bei Herstellungsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden 105,9 g N-(2-Hydroxyethyl)pyrrolidin-2-on vorgelegt und insgesamt 660,8 g Ethylenoxid in 5,7 h zudosiert. Man erhielt 766 g des Alkohols mit einer OH-Zahl von 60,1.The procedure was as in Preparation Example 1, but 105.9 g of N- (2-hydroxyethyl) pyrrolidin-2-one were initially charged and a total of 660.8 g of ethylene oxide in 5.7 h. 766 g of the alcohol having an OH number of 60.1 were obtained.
Herstellung von Monomeren M1 :Preparation of monomers M1:
Vergleichsbeispiel 1 ) Herstellung des Methacrylsäureesters von Methylpolyethy- lenglykol (M = 3000 g/Mol)Comparative Example 1) Preparation of the Methacrylic Ester of Methylpolyethylene Glycol (M = 3000 g / mol)
In einen 1-l-Glasreaktor mit Ankerrührer, Thermometer, Gaseinleitung, Rückflusskühler und Tropftrichter wurden 601 ,2 g Methylpolyethylenglykol (M = 3000 g/Mol), 190 mg 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylpenol, 19,0 mg 4-Hydroxy-N,N- 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 3,3 g Natriumcarbonat (wasserfrei) vorgelegt. Die Mischung wurde unter Einleitung von Luft auf 80 °C erwärmt. Dann gab man 38,5 g Methacrylsäureanhydrid zu und ließ 3 Stunden bei 80 °C reagieren. Nach Verdünnen mit 346,4 g Wasser und Abkühlen auf Raumtemperatur erhielt man ca. 970 g einer wässrigen Lösung des Esters der Methacrylsäure zusammen mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1 :1 mit einem Feststoffgehalt von 65 % und einem pH-Wert von 6,9.In a 1-liter glass reactor with anchor stirrer, thermometer, gas inlet, reflux condenser and dropping funnel were 601, 2 g of methyl polyethylene glycol (M = 3000 g / mol), 190 mg of 2,6-di-tert-butyl-4-methylpenol, 19 , 0 mg of 4-hydroxy-N, N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl and 3.3 g of sodium carbonate (anhydrous) presented. The mixture was heated to 80 ° C while introducing air. Then, 38.5 g of methacrylic anhydride was added and allowed to react at 80 ° C for 3 hours. After dilution with 346.4 g of water and cooling to room temperature, about 970 g of an aqueous solution of the ester of methacrylic acid were obtained together with methacrylic acid in a molar ratio of 1: 1 with a solids content of 65% and a pH of 6.9.
Vergleichsbeispiel 2) Herstellung des Methacrylsäureesters von Methylpolyethylenglykol (M = 1000 g/Mol)Comparative Example 2) Preparation of the Methacrylic Ester of Methylpolyethylene Glycol (M = 1000 g / mol)
In einem 1-l-Glasreaktor mit Ankerrührer, Thermometer, Gaseinleitung, Rückflusskühler und Tropftrichter wurden 350 g Methylpolyethylenglykol (M = 1000 g/Mol), 0,315 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylpenol, 31 mg 4-Hydroxy-N,N- 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 5,56 g Natriumcarbonat (wasserfrei) vor- gelegt. Die Mischung wurde unter Einleitung von Luft auf 80 °C erwärmt. Dann gab man 57,74 g Methacrylsäureanhydrid zu und ließ 3 Stunden bei 80 °C reagieren. Danach wurden 225,4 g Wasser zugegeben und man ließ auf Raumtemperatur abkühlen. Man erhielt eine wässrige Lösung des Esters der Methacrylsäu- re zusammen mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1 :1 mit einem Feststoffgehalt von 65 %.In a 1 l glass reactor with anchor stirrer, thermometer, gas inlet, reflux condenser and dropping funnel, 350 g of methyl polyethylene glycol (M = 1000 g / mol), 0.315 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylpenol, 31 mg of 4 -Hydroxy-N, N-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and 5.56 g sodium carbonate (anhydrous). The mixture was heated to 80 ° C while introducing air. Then 57.74 g of methacrylic anhydride were added and allowed to react at 80 ° C for 3 hours. Thereafter, 225.4 g of water were added and allowed to cool to room temperature. An aqueous solution of the ester of methacrylic acid was obtained together with methacrylic acid in a molar ratio of 1: 1 with a solids content of 65%.
Beispiel 1 : Herstellung des Methacrylsäureesters des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 1Example 1 Preparation of the Methacrylic Ester of the Alcohol from Preparation Example 1
Es wurde wie bei Vergleichsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden 50,0 g des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 1 mit 69,9 g Methacrylsäureanhydrid (90%ig) in Gegenwart von 0,035 g 4-Hydroxy-N,N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 0,35 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und in Abwesenheit von Natriumcarbonat umgesetzt. Nach Verdünnen mit 118,0 g Wasser erhielt man ca. 230 g einer wäss- rigen Lösung des Esters im Gemisch mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1 :1 mit einem Feststoffgehalt von 65 % und einem pH-Wert von 6,8.The procedure was as in Comparative Example 1, but 50.0 g of the alcohol from Preparation Example 1 with 69.9 g of methacrylic anhydride (90%) in the presence of 0.035 g of 4-hydroxy-N, N-2,2,6,6 -tetramethylpiperidine-1-oxyl and 0.35 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol and reacted in the absence of sodium carbonate. After dilution with 118.0 g of water, about 230 g of an aqueous solution of the ester in a mixture with methacrylic acid in a molar ratio of 1: 1 with a solids content of 65% and a pH of 6.8.
Beispiel 2: Herstellung des Methacrylsäureesters des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 2Example 2 Preparation of the Methacrylic Ester of the Alcohol from Preparation Example 2
Es wurde wie bei Vergleichsbeispiel 1 verfahren, jedoch wurden 625,7 g des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 2 mit 28,4 g Methacrylsäureanhydrid (90%ig) in Gegenwart von 0,014 g 4-Hydroxy-N,N-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und 0,14 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und in Abwesenheit von Natriumcarbonat umgesetzt. Nach Verdünnen mit 352,3 g Wasser erhielt man ca. 1 kg einer wässri- gen Lösung des Esters im Gemisch mit Methacrylsäure im Molverhältnis 1 :1 mit einem Feststoffgehalt von 65 % und einem pH-Wert von 6,9.The procedure was as in Comparative Example 1, but 625.7 g of the alcohol from Preparation Example 2 with 28.4 g of methacrylic anhydride (90%) in the presence of 0.014 g of 4-hydroxy-N, N-2,2,6,6 Tetramethylpiperidin-1-oxyl and 0.14 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol and reacted in the absence of sodium carbonate. After dilution with 352.3 g of water, about 1 kg of an aqueous solution of the ester in a mixture with methacrylic acid in a molar ratio of 1: 1 with a solids content of 65% and a pH of 6.9.
Beispiel 3: Herstellung des Methacrylsäureesters des Alkohols aus Herstellungs- beispiel 3Example 3 Preparation of the Methacrylic Ester of the Alcohol from Preparation Example 3
In einem 1 L-Rührgefäß mit Stickstoffeinleitung und Wasserabscheider wurden 200,0 g des Alkohols aus Herstellungsbeispiel 3, 79,3 g Methacrylsäure, 3,4 g p-Toluolsulfonsäure, 0,15 g Phenothiazin und 55,9 g Toluol vorgelegt und unter Rühren und Stickstoff mit 140 °C Badtemperatur aufgeheizt. Unter Rückfluss wurde200.0 g of the alcohol from Preparation Example 3, 79.3 g of methacrylic acid, 3.4 g of p-toluenesulfonic acid, 0.15 g of phenothiazine and 55.9 g of toluene were placed in a 1 L stirred vessel with nitrogen inlet and water separator and stirred and nitrogen heated to 140 ° C bath temperature. Was under reflux
7 h verestert und dabei das entstehende Reaktionswasser abgetrennt. Nach dem Abkühlen erhielt man ca. 330 g einer toluolischen Lösung des Esters im Gemisch mit überschüssiger Methacrylsäure im Molverhältnis 1 :3,3.Esterified for 7 h and thereby separated the resulting reaction water. After cooling, about 330 g of a toluene solution of the ester in a mixture with excess methacrylic acid in a molar ratio 1: 3.3.
Herstellung der erfindungsgemäßen Kammpolymere Beispiel 4: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 1Preparation of the comb polymers of the invention Example 4 Preparation of the Polymer 1 According to the Invention
In einem 1 L-Glasreaktor mit Ankerrührer, Thermometer, Stickstoff-Einleitung, To- luolabscheider und mehreren Zulaufgefäßen wurden 298,7 g Wasser vorgelegt und auf 100 °C erhitzt. Unter Einleiten von Stickstoff wurden dann unter Rück- fluss und Rühren gleichzeitig beginnend die Zuläufe 1 und 3 innerhalb 5 h, Zulauf 2 in 5,25 h kontinuierlich mit gleichbleibender Zugaberate zudosiert. Dabei wurde das mit Zulauf 1 eingetragene Toluol kontinuierlich am Abscheider abgetrennt. Um die Copolymerisation zu vervollständigen, ließ man nach Beendigung der Zuläufe noch 1 Stunde nachpolymerisieren, kühlte den Reaktorinhalt dann ab und neutralisierte mit 25 gew.-%iger Natronlauge.In a 1 L glass reactor with anchor stirrer, thermometer, nitrogen inlet, toluene separator and several feed vessels, 298.7 g of water were initially charged and heated to 100.degree. While nitrogen was being introduced, feeds 1 and 3 were then metered in continuously, with reflux and stirring, within 5 h, and feed 2 was continuously fed at 5.25 h at a constant rate of addition. The toluene introduced with feed 1 was continuously separated off at the separator. To complete the copolymerization, polymerization was allowed to continue for a further 1 hour after completion of the feeds, then the contents of the reactor were cooled and neutralized with 25% strength by weight sodium hydroxide solution.
Die erhaltene Lösung hatte einen Feststoffgehalt: von 34,1 Gew.-% und einen pH-Wert von 6,8. Der K-Wert des Polymerisats lag bei 37,0.The resulting solution had a solids content of 34.1% by weight and a pH of 6.8. The K value of the polymer was 37.0.
Zulauf 1 : 224,7 g des Esters aus Beispiel 3 (toluolische Lösung). Zulauf 2: 2,9 g Natriumperoxodisulfat gelöst in 39,1 g Wasser. Zulauf 3: 17,0 g 40 gew.-%ige wässrige Natriumbisulfitlösung.Feed 1: 224.7 g of the ester from Example 3 (toluene solution). Feed 2: 2.9 g of sodium peroxodisulfate dissolved in 39.1 g of water. Feed 3: 17.0 g of 40% strength by weight aqueous sodium bisulfite solution.
Beispiel 5: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 2Example 5 Preparation of the Polymer 2 According to the Invention
Man führte die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 241 ,9 g Wasser vorlegte und die Zuläufe 1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.The polymerization was carried out as in Example 4, 241, 9 g of water were presented and the feeds 1 and 2 had the following composition.
Zulauf 1 : 366 g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 5,8 g Me- thacrylsäure und 0,4 g Mercaptoethanol.Feed 1: 366 g of the reaction mixture from Example 2 (65% strength by weight), 5.8 g of methacrylic acid and 0.4 g of mercaptoethanol.
Zulauf 2: 21 ,0 g einer 7,5 gew.-%igen Lösung von Natriumperoxodisulfat in Wasser.Feed 2: 21, 0 g of a 7.5 wt .-% solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben.The pH and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are shown in Table 1.
Beispiel 6: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 3Example 6 Preparation of the Polymer 3 According to the Invention
Man führte die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 224,6 g Wasser vorlegte und die Zuläufe 1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.The polymerization was carried out as in Example 4, to give 224.6 g of water and the feeds 1 and 2 had the following composition.
Zulauf 1 : 341 ,5 g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 12,9 g Methacrylsäure und 1 ,0 g Mercaptoethanol. Zulauf 2: 30,0 g einer 7,5 gew.-%igen Lösung von Natriumperoxodisulfat in Wasser.Feed 1: 341, 5 g of the reaction mixture from Example 2 (65 wt .-%), 12.9 g of methacrylic acid and 1, 0 g mercaptoethanol. Feed 2: 30.0 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben.The pH and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are shown in Table 1.
Beispiel 7: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 4Example 7: Preparation of the polymer 4 according to the invention
Man führte die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 388,3 g Was- ser vorlegte und die Zuläufe 1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.The polymerization was carried out as in Example 4, 388.3 g of water were submitted and the feeds 1 and 2 had the following composition.
Zulauf 1 : 248,7 g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 69,8 g der Reaktionsmischung aus Vergleichsbeispiel 2 (65 gew.-%ig), 22,7 g Methac- rylsäure und 1 ,7 g Mercaptoethanol. Zulauf 2: 42,0 g einer 7,5 gew.-%igen Lösung von Natriumperoxodisulfat in Wasser.Feed 1: 248.7 g of the reaction mixture from Example 2 (65 wt .-%), 69.8 g of the reaction mixture from Comparative Example 2 (65 wt .-%), 22.7 g of methacrylic acid and 1, 7 g mercaptoethanol. Feed 2: 42.0 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben.The pH and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are shown in Table 1.
Beispiel 8: Herstellung des erfindungsgemäßen Polymeren 5Example 8: Preparation of the Polymer 5 According to the Invention
Man führte die Polymerisation wie in Beispiel 4 durch, wobei man 279,8 g Wasser vorlegte und die Zuläufe 1 und 2 die folgende Zusammensetzung aufwiesen.The polymerization was carried out as in Example 4, to give 279.8 g of water and the feeds 1 and 2 had the following composition.
Zulauf 1 : 123,4 g der Reaktionsmischung aus Beispiel 2 (65 gew.-%ig), 89,1 g der Reaktionsmischung aus Vergleichsbeispiel 1 (65 gew.-%ig), 34,6 g der Reaktionsmischung aus Vergleichsbeispiel 2 (65 gew.-%ig), 22,7 g Methacrylsäure und 0,7 g Mercaptoethanol. Zulauf 2: 25,7 g einer 7,5 gew.-%igen Lösung von Natriumperoxodisulfat in Wasser.Feed 1: 123.4 g of the reaction mixture from Example 2 (65 wt .-%), 89.1 g of the reaction mixture from Comparative Example 1 (65 wt .-%), 34.6 g of the reaction mixture from Comparative Example 2 (65 % by weight), 22.7 g of methacrylic acid and 0.7 g of mercaptoethanol. Feed 2: 25.7 g of a 7.5% strength by weight solution of sodium peroxodisulfate in water.
Der pH-Wert und Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerisationsgemischs sowie der K-Wert des Polymers sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 :The pH and solids content of the resulting polymerization mixture and the K value of the polymer are shown in Table 1. Table 1 :
Bestimmung der verflüssigenden Wirkung der erfindungsgemäßen Kammpolymere 1 bis 5Determination of the liquefying effect of the comb polymers 1 to 5 according to the invention
Apparatur:Apparatus:
Zwei 300 ml_-Kunststoff-Becher und ein Rührmotor mit Propeller - Rührer. Für die Auswertung den Kegelstumpf-Prüfkörper (Innendurchmesser Basis 3,5 cm / Spitze 2 cm, Höhe 6 cm), eine Glasplatte und ein 5 mm breiter Spatel.Two 300 ml plastic cups and a stirring motor with propeller stirrer. For the evaluation of the truncated cone test specimen (inner diameter base 3.5 cm / peak 2 cm, height 6 cm), a glass plate and a 5 mm wide spatula.
Ansatz:Approach:
0,20 g Polymer (berechnet auf 100 Gew.-%)0.20 g of polymer (calculated at 100% by weight)
36,00 g VE-Wasser (inkl. Wasseranteil der jeweiligen Polymerlösung)36.00 g of demineralised water (including water content of the respective polymer solution)
100,00 g Zement CEM I 32,5 R (HeidelbergCement, Werk Leimen)100.00 g cement CEM I 32.5 R (HeidelbergCement, Leimen plant)
Vorgehensweise:Method:
Den Zement in den einen Becher abwiegen, im zweiten das Polymer mit der angegebenen Wassermenge verdünnen. Den Zement zur verdünnten Polymerlösung geben und bei 500 U/min 1 min durchrühren. Den modifizierten Zementleim 3 min ruhen lassen, anschließend 15 s aufrühren und innerhalb von 45 s in den Kegelstumpf einfüllen. Mit dem Spatel 2x lateral und 5x vertikal entlüften, evtl. wieder auffüllen und glatt streichen. Den Prüfkörper genau 5 min nach Mischungsbeginn zügig abheben und 10 Sekunden nachtropfen lassen. Den horizontalen und vertikalen Durchmesser des Zementleim-Kuchens abmessen und von beiden Messwerten den Mittelwert bilden. den folgende Messwerte erhalten:Weigh the cement into the one beaker, in the second dilute the polymer with the specified amount of water. Add the cement to the dilute polymer solution and stir at 500 rpm for 1 min. Allow the modified cement paste to rest for 3 minutes, then stir for 15 seconds and pour into the truncated cone within 45 seconds. Vent with the spatula 2x lateral and 5x vertically, if necessary refill and smooth. Examine the test specimen exactly 5 minutes after the start of mixing and allow to drip for 10 seconds. Measure the horizontal and vertical diameter of the cement paste cake and average the two measurements. receive the following metrics:
gebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Polymere gute bis sehr gulüssigungswirkung im Zementleim zeigen. results show that the polymers of the invention show good to very gulüssigungswirkung in cement paste.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verwendung von Kammpolymeren, die ein Kohlenstoffrückgrat aufweisen, das1. Use of comb polymers having a carbon backbone, the
Polyethergruppen der Formel APolyether groups of the formula A
*-U-(C(O))k-X-(Alk-O)n-Y-Z A * -U- (C (O)) k -X- (Alk-O) n -YZ A
worinwherein
* die Bindungsstelle an das Kohlenstoffrückgrat des Kammpolymers anzeigt, U für eine chemische Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen steht, * indicates the binding site to the carbon backbone of the comb polymer, U represents a chemical bond or an alkylene group of 1 to 8 carbon atoms,
X Sauerstoff oder eine Gruppe NR bedeutet, k 0 oder 1 ist, n für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 5 bis 300 liegt,X is oxygen or a group NR, k is 0 or 1, n is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 5 to 300,
Alk für C2-C4-Alkylen steht, wobei Alk innerhalb der Gruppe (AIk-O)n gleich oder verschieden sein kann,Alk is C 2 -C 4 -alkylene, where Alk within the group (AIk-O) n may be identical or different,
Y für eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen steht, die einen Phenylring tragen kann, Z für einen über Stickstoff gebundenen 5- bis 10-gliedrigen Stickstoffhetero- cyclus steht, der als Ringglieder, neben dem Stickstoffatom und neben Kohlenstoffatomen, 1 , 2 oder 3 zusätzliche Heteroatome, ausgewählt unter Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel aufweisen kann, wobei die Stickstoffringlieder eine Gruppe R' aufweisen können, und wobei 1 oder 2 Kohlen- stoffringglieder als Carbonylgruppe vorliegen können,Y is a linear or branched alkylene group having 2 to 8 C atoms, which can carry a phenyl ring, Z is a nitrogen-bonded 5- to 10-membered nitrogen heterocycle, which is in the form of ring members, in addition to the nitrogen atom and in addition to carbon atoms, 1, 2 or 3 may have additional heteroatoms selected from among oxygen, nitrogen and sulfur, where the nitrogen ring members may have a group R 'and in which 1 or 2 carbon ring members may be present as the carbonyl group,
R für Wasserstoff, d-C4-Alkyl oder Benzyl steht, undR is hydrogen, C 1 -C 4 alkyl or benzyl, and
R' für Wasserstoff, CrC4-Alkyl oder Benzyl steht;R 'is hydrogen, C r C 4 alkyl or benzyl;
sowie funktionelle Gruppen B, die bei pH >12 in Form anionischer Gruppen vor- liegen, trägt,and functional groups B, which are in the form of anionic groups at pH> 12,
und ihren Salzen als Additive in Zubereitungen, die ein mineralisches Bindemittel enthalten.and their salts as additives in preparations containing a mineral binder.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , wobei im Mittel wenigstens 50 ιmol-% der Einheiten AIk-O in der Gruppe (AIk-O)n für CH2-CH2-O stehen.2. Use according to claim 1, wherein on average at least 50 mol% of the units AIk-O in the group (AIk-O) n are CH 2 -CH 2 -O.
3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Z in Formel A für einen 5- oder 6-gliedrigen Stickstoffheterocyclus steht, der neben dem an Y gebundenen Stickstoffatom und Kohlenstoffringgliedern ein unter O, S, N und ei- ner Gruppe NR ausgewähltes Ringglied und/oder eine Carbonylgruppe als Ringglied aufweist, wobei R für Wasserstoff oder Methyl steht.3. Use according to one of the preceding claims, wherein Z in formula A is a 5- or 6-membered nitrogen heterocycle which, in addition to the nitrogen atom bound to Y and carbon ring members, is one of O, S, N and a group NR selected ring member and / or a carbonyl group as a ring member, wherein R is hydrogen or methyl.
4. Verwendung nach Anspruch 3, wobei Z in Formel A unter Pyrrolidon-1-yl, Morpholin-4-yl, Piperazin-1-yl, Piperidon-1-yl, Morpholin-2-on-4-yl,4. Use according to claim 3, wherein Z in formula A is pyrrolidone-1-yl, morpholin-4-yl, piperazin-1-yl, piperidone-1-yl, morpholin-2-one-4-yl,
Morpholin-3-on-4-yl, Piperazin-1-yl, 4-Methylpiperazin-1-yl, lmidazolin-2-on-1-yl, 3-Methylimidazolin-2-on-1-yl und lmidzol-1-yl ausgewählt ist.Morpholin-3-one-4-yl, piperazin-1-yl, 4-methylpiperazin-1-yl, imidazolin-2-one-1-yl, 3-methylimidazolin-2-one-1-yl and imidazole-1 yl is selected.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Mittel we- nigstens jedes 4. C-Atom des Polymerrückgrats des Kammpolymers eine Gruppe5. Use according to one of the preceding claims, wherein on average at least every 4th carbon atom of the polymer backbone of the comb polymer forms a group
A oder eine Gruppe B trägt.A or a group B carries.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gruppe B Carboxylgruppen sind.6. Use according to one of the preceding claims, wherein the group B are carboxyl groups.
7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Kammpolymer zusätzlich Gruppen der Formel C aufweist:Use according to any one of the preceding claims, wherein the comb polymer additionally comprises groups of the formula C:
*-U'-(C(O))p-X"-(Alk"-O)q-Ra C * -U '- (C (O)) pX "- (Alk" -O) q -R a C
worinwherein
U' für eine chemische Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen steht,U 'is a chemical bond or an alkylene group having 1 to 8 C atoms,
X" Sauerstoff oder eine Gruppe NR bedeutet, worin R für Wasserstoff Ci-C4-Alkyl oder Benzyl steht, p für 0 oder 1 steht, Alk" für C2-C4-Alkylen steht, wobei Alk" innerhalb der Gruppe (Alk"-O)q gleich oder verschieden sein kann, q für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 2 bis 300 liegt,X "is oxygen or an NR group, wherein R is hydrogen Ci-C 4 -alkyl or benzyl, p is 0 or 1, Alk" is C 2 -C 4 -alkylene, Alk '(within the group Alk "-O) q may be the same or different, q is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 2 to 300,
Ra ausgewählt ist unter Wasserstoff, CrCio-Alkyl, d-Cio-Alkylcarbonyl, Benzyl oder Benzoyl.R a is selected from hydrogen, C 1 -C 10 -alkyl, C 1 -C 10 -alkylcarbonyl, benzyl or benzoyl.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kammpo- lymer erhältlich ist8. Use according to one of the preceding claims, wherein the Kammpo- lymer is available
durch Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassendby copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M, comprising
a) neutrale monoethylenisch ungesättigte Monomere M1 , die eine oder zwei Gruppen der Formel A aufweisen, und b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionelle Gruppe B aufweisen,a) neutral monoethylenically unsaturated monomers M1, which have one or two groups of the formula A, and b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B,
oderor
durch Homo- oder Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassendby homo- or copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M, comprising
a) monoethylenisch ungesättigte Monomere M3, die eine Gruppe der Formel A und eine funktionelle Gruppe B aufweisen, und gegebenenfalls b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionelle Gruppe B aufweisen.a) monoethylenically unsaturated monomers M3 which have a group of formula A and a functional group B, and optionally b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B.
9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die Monomere M1 ausgewählt sind unter den Estern monoethylenisch ungesättigter C3-C8-Monocarbonsäuren und9. Use according to claim 8, wherein the monomers M1 are selected from the esters of monoethylenically unsaturated C 3 -C 8 monocarboxylic acids and
Diestern monoethylenisch ungesättigter C4-Ce-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen, und den Amiden monoethylenisch ungesättigter C3-Ce-Monocarbonsäuren mit Aminen der Formel NHR-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen.Diesters of monoethylenically unsaturated C 4 -Ce dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ, wherein n, Alk, Y and Z have the meanings mentioned above, and the amides of monoethylenically unsaturated C 3 -Ce monocarboxylic acids Amines of the formula NHR- (AIk-O) n -YZ, wherein n, Alk, R, Y and Z have the meanings given above.
10. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die Monomere M3 ausgewählt sind unter den Halbestern monoethylenisch ungesättigter C4-Ce-Dicarbonsäuren mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z, worin n, Alk, Y und Z die zuvor genannten Be- deutungen aufweisen.10. Use according to claim 8, wherein the monomers M3 are selected from the monoesters of monoethylenically unsaturated C 4 -Ce-dicarboxylic acids with alcohols of the formula HO- (AIk-O) n -YZ, wherein n, Alk, Y and Z are those mentioned above Have meanings.
1 1. Verwendung nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die Monomere M2 ausgewählt sind unter monoethylenisch ungesättigten Cs-Cβ-Monocarbonsäuren und monoethylenisch ungesättigten C4-C8-Dicarbonsäuren.1 1. Use according to claim 8, 9 or 10, wherein the monomers M2 are selected from monoethylenically unsaturated Cs-Cβ monocarboxylic acids and monoethylenically unsaturated C 4 -C 8 dicarboxylic acids.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , wobei die Copolymerisation der Monomere M in Gegenwart eines Molekulargewichtsreglers erfolgt.12. Use according to any one of claims 8 to 11, wherein the copolymerization of the monomers M takes place in the presence of a molecular weight regulator.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Kammpolymer erhält- lieh ist durch polymeranaloge Umsetzung von Homo- oder Copolymeren mit einem Kohlenstoffrückgrat, die freie Carboxylgruppen oder esterbildende Derivate von Carboxylgruppen aufweisen, mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z oder Amine der Formel HNR-(AIk-O)n-Y-Z worin n, Alk, R, Y und Z die zuvor genannten Bedeutungen aufweisen. 13. Use according to any one of claims 1 to 7, wherein the comb polymer is lent by polymer-analogous reaction of homo- or copolymers with a carbon backbone having free carboxyl groups or ester-forming derivatives of carboxyl groups, with alcohols of the formula HO- (AIk-O ) n -YZ or amines of the formula HNR- (AIk-O) n -YZ in which n, Alk, R, Y and Z have the meanings given above.
14. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mineralische Bindemittel zu wenigstens 90 % Zement, Gips oder einer Mischung von Zement mit Gips umfasst.Use according to any one of the preceding claims, wherein the mineral binder comprises at least 90% cement, gypsum or a mixture of gypsum cement.
15. Zusammensetzung, umfassend wenigstens ein mineralisches Bindemittel und wenigstens Kammpolymer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.A composition comprising at least one mineral binder and at least one comb polymer according to any one of the preceding claims.
16. Kammpolymere mit einem Kohlenstoffrückgrat, das Polyethergruppen der Formel16. comb polymers having a carbon backbone, the polyether groups of the formula
A *-U-(C(O))k-X-(Alk-O)n-Y-Z AA * -U- (C (O)) k -X- (Alk-O) n -YZ A
worinwherein
* die Bindungsstelle an das Kohlenstoffrückgrat des Kammpolymers anzeigt, * indicates the binding site to the carbon backbone of the comb polymer,
U für eine chemische Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen steht,U is a chemical bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms,
X Sauerstoff oder eine Gruppe NR bedeutet, k 0 oder 1 ist, n für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 1 1 bis 300 liegt, Alk für C2-C4-Alkylen steht, wobei Alk innerhalb der Gruppe (AIk-O)n gleich oder verschieden sein kann,X is oxygen or a group NR, k is 0 or 1, n is an integer whose average, based on the comb polymer, is in the range from 1 to 300, Alk is C 2 -C 4 -alkylene, where Alk within the group (AIk-O) n may be the same or different,
Y für eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen steht, die einen Phenylring tragen kann,Y is a linear or branched alkylene group having 2 to 8 C atoms, which may carry a phenyl ring,
Z für einen über Stickstoff gebundenen 5- bis 10-gliedrigen Stickstoffhetero- cyclus steht, der als Ringglieder, neben dem Stickstoffatom und nebenZ stands for a nitrogen-bonded 5- to 10-membered nitrogen heterocycle, which is in the form of ring members, next to the nitrogen atom and next to
Kohlenstoffatomen, 1 , 2 oder 3 zusätzliche Heteroatome, ausgewählt unter Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel aufweisen kann, wobei die Stickstoffringlieder eine Gruppe R' aufweisen können, und wobei 1 oder 2 Kohlenstoffringglieder als Carbonylgruppe vorliegen können, R für Wasserstoff, CrC4-Alkyl oder Benzyl steht, undCarbon atoms, 1, 2 or 3 additional heteroatoms selected from among oxygen, nitrogen and sulfur, wherein the nitrogen ring members may have a group R ', and wherein 1 or 2 carbon ring members may be present as the carbonyl group, R is hydrogen, C r C 4 - Alkyl or benzyl, and
R' für Wasserstoff, CrC4-Alkyl oder Benzyl steht;R 'is hydrogen, C r C 4 alkyl or benzyl;
sowie funktionelle Gruppen B, die bei pH > 12 in Form anionischer Gruppen vorliegen, trägt,and functional groups B which are present in the form of anionic groups at pH> 12,
wobei im Mittel wenigstens 90 mol-% der Einheiten AIk-O in der Gruppe (AIk-O)n für CH2-CH2-O stehen,wherein on average at least 90 mol% of the units AIk-O in the group (AIk-O) n are CH 2 -CH 2 -O,
und die Salze der Kammpolymere. and the salts of the comb polymers.
17. Kammpolymer nach einem der Ansprüche 16, wobei Z in Formel A für einen 5- oder 6-gliedrigen Stickstoffheterocyclus steht, der neben dem an Y gebundenen Stickstoffatom und Kohlenstoffringgliedern ein unter O, S, N und einer Gruppe NR ausgewähltes Ringglied und/oder eine Carbonylgruppe als Ringglied auf- weist, wobei R für Wasserstoff oder Methyl steht.17. The comb polymer according to claim 16, wherein Z in formula A is a 5- or 6-membered nitrogen heterocycle which, in addition to the nitrogen atom bound to Y and carbon ring members, is a ring member selected from O, S, N and a group NR and / or a carbonyl group as a ring member, wherein R is hydrogen or methyl.
18. Kammpolymer nach Anspruch 17, wobei Z in Formel A unter Pyrrolidon-1-yl, Morpholin-4-yl, Piperazin-1-yl, Piperidon-1-yl, Morpholin-2-on-4-yl, Morpholin-3-on-4-yl, Piperazin-1-yl, 4-Methylpiperazin-1-yl, lmidazolin-2-on-1-yl, 3-Methylimidazolin-2-on-1-yl und lmidzol-1-yl ausgewählt ist.18. A comb polymer according to claim 17, wherein Z in formula A is pyrrolidone-1-yl, morpholin-4-yl, piperazin-1-yl, piperidone-1-yl, morpholin-2-one-4-yl, morpholine-3 -on-4-yl, piperazin-1-yl, 4-methylpiperazin-1-yl, imidazolin-2-one-1-yl, 3-methylimidazolin-2-one-1-yl and imidzol-1-yl ,
19. Kammpolymer nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei im Mittel wenigstens jedes 4. C-Atom des Polymerrückgrats des Kammpolymers eine Gruppe A oder eine Gruppe B trägt.19. A comb polymer according to any one of claims 16 to 18, wherein on average at least every 4th carbon atom of the polymer backbone of the comb polymer carries a group A or a group B.
20. Kammpolymer nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Gruppe B Carbo- xylgruppen sind.20. A comb polymer according to any one of claims 16 to 19, wherein the group B are xyloxyl groups.
21. Kammpolymer nach einem der Ansprüche 16 bis 20, das zusätzlich Gruppen der Formel C aufweist:21. Comb polymer according to one of claims 16 to 20, which additionally has groups of the formula C:
*-U'-(C(O))p-X"-(Alk"-O)q-Ra C * -U '- (C (O)) p -X "- (Alk" -O) q -R a C
worin U' für eine chemische Bindung oder eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen steht, X" Sauerstoff oder eine Gruppe NR bedeutet worin R für Wasserstoff oder d-C4-Alkyl steht, p für 0 oder 1 steht, Alk" für C2-C4-Alkylen steht, wobei Alk" innerhalb der Gruppe (Alk"-O)q gleich oder verschieden sein kann, q für eine ganze Zahl steht, deren Mittelwert, bezogen auf das Kammpolymer im Bereich von 2 bis 300 liegt,where U 'is a chemical bond or an alkylene group having 1 to 8 C atoms, X "is oxygen or a group NR in which R is hydrogen or C 1 -C 4 -alkyl, p is 0 or 1, Alk" is C 2 C 4 -alkylene, where Alk "within the group (Alk" -O) q may be identical or different, q is an integer whose mean value, based on the comb polymer, is in the range from 2 to 300,
Ra ausgewählt ist unter Wasserstoff, d-Cio-Alkyl, d-Cio-Alkylcarbonyl, Benzyl oder Benzoyl.R a is selected from hydrogen, C 1 -C 10 -alkyl, C 1 -C 10 -alkylcarbonyl, benzyl or benzoyl.
22. Kammpolymer nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , das erhältlich ist22. A comb polymer according to any one of claims 16 to 21, which is obtainable
durch Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassend a) neutrale monoethylenisch ungesättigte Monomere M1 , die eine oder zwei Gruppen der Formel A aufweisen, und b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionelle Gruppe B aufweisen,by copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M, comprising a) neutral monoethylenically unsaturated monomers M1 which have one or two groups of the formula A, and b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B,
oderor
durch Homo- oder Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, umfassendby homo- or copolymerization of ethylenically unsaturated monomers M, comprising
a) monoethylenisch ungesättigte Monomere M3, die eine Gruppe der Formel A und eine funktionelle Gruppe B aufweisen, und gegebenenfalls b) monoethylenisch ungesättigte Monomere M2, die eine oder zwei funktionelle Gruppe B aufweisen.a) monoethylenically unsaturated monomers M3 which have a group of formula A and a functional group B, and optionally b) monoethylenically unsaturated monomers M2 which have one or two functional groups B.
23. Kammpolymer nach Anspruch 22, wobei die Copolymerisation der Monomere M in Gegenwart eines Molekulargewichtsreglers erfolgt.23. A comb polymer according to claim 22, wherein the copolymerization of the monomers M takes place in the presence of a molecular weight regulator.
24. Kammpolymer nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , das erhältlich ist durch po- lymeranaloge Umsetzung von Homo- oder Copolymeren mit einem Kohlenstoffrückgrat, die freie Carboxylgruppen oder esterbildende Derivate von Carbo- xylgruppen aufweisen, mit Alkoholen der Formel HO-(AIk-O)n-Y-Z oder Amine der Formel HNR-(AIk-O)n-Y-Z worin n, Alk, R, Y und Z die in Anspruch 16 genannten Bedeutungen aufweisen.24. Comb polymer according to one of claims 16 to 21, which is obtainable by polymer-analogous reaction of homo- or copolymers having a carbon backbone, the free carboxyl groups or ester-forming derivatives of carboxyl have xylgruppen, with alcohols of the formula HO- (AIk-O ) n -YZ or amines of the formula HNR- (AIk-O) n -YZ wherein n, Alk, R, Y and Z have the meanings mentioned in claim 16.
25. Kammpolymere in Form einer wässrigen Lösung der Alkalimetallsalze. 25. comb polymers in the form of an aqueous solution of the alkali metal salts.
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