NL8002066A

NL8002066A - Quaternaire acrylamides en methacrylamides.

Info

Publication number: NL8002066A
Application number: NL8002066A
Authority: NL
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1980-10-27
Also published as: US4212820A; BE882935A; GB2047690A; FR2455033B1; DE3013067A1; JPS55141454A; JPS5838423B2; GB2047690B; CA1128546A; DE3013067C2; FR2455033A1; NL187162C

Description

, s -¾¾ -1_ 21251/Vk/mv

Aanvrager: Texaco Development Corporation, White Plains, New York,

Verenigde Staten van Amerika.

Korte aanduiding: Quaternaire acrylamides en methacrylamides.

5 De uitvinding heeft betrekking op alkoxypropyl quaternaire verbindingen van acrylamides of methacrylamides Met name heeft de uitvinding betrekking op nieuwe acrylamiden of methacrylamiden in de vorm van monomer en.

Kationische monomer en van het acrylamide of methacrylamide 10 type zijn bekend en met name aangegeven in Amerikaans oxtrooischriften 4.031.138, 2.567.836, 2.595.907, 3.652.671* 3.661.868, 3.671.472 en 3.878.247. Met name zijn quaternaire verbindingen van dit type vermeld in de Amerikaanse octrooischriften 3.666.810 en 2.834.758, het Britse octrooischrift 1.281.683 en beschreven door J.E. Boothe e.a. in J. Macromol. Sci. A 10 15 (8) 1541 (1976).

Er zijn echter steeds verdere onderzoekingen gedaan om nieuwe stoffen van dit type te vinden die op speciale gebieden kunnen worden toegepast en die eigenschappen hebben die nog niet aanwezig zijn bij vergelijkbare stoffen .

20 In veel gevallen kunnen kationische oppervlakte actieve mid delen van dit type niet gemakkelijk worden gepolymeriseerd of gecopolymeri-seerd. Zelfs de beste monomeren van dit type zijn gewoonlijk niet voldoende reactief om in de praktijk te worden toegepast. Verder bevatten verbindingen van dit type soms metaalionen waarvan de aanwezigheid niet getolereerd kan 25 worden bij bepaalde toepassingen.

Eén van de doelstellingen volgens de uitvinding is het bereiden van een nieuwe klasse kationische acrylamides en methacrylamides die op ruime schaal kunnen worden toegepast met name waar ionische geladen monomeren van dit type moeten worden gebruikt.

30 De uitvinding heeft dan ook betrekking op acrylamide of metha- crylamidemonomeren, hierdoor gekenmerkt dat dit een acrylamide of methacryl-amide-alkoxypropyl quatemair zout ia «overeenkomend met formule 1, aangegeven op het formuleblad, waarbij R,is waterstof of methyl,R2 en zijn alkyl, is een liniaire of vertakte alkylgroepmet 7-20 koolstofatomen, X is 35 een anion van een organisch of mineraal zuur met een valentie m en A is een alkyleengroep.

De verbindingen volgens de uitvinding zoals boven vermeld, kunnen worden bereid door het toepassen van een aantal bekende syntheses. Een 800 2 0 66 -2- 21251 /Vk/mv # met name te noemen bereiding houdt de reactie in tussen een geschikt tertiair amine- gesubstitueerd acrylamide of methacrylamide met een glycidylalkylether en een zuur, organisch of mineraal, bij voorkeur in een alkoholhoudend medium.

5 De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het bereiden van de bovenvermelde verbindingen , welke werkwijze hieruit bestaat dat een gesubstitueerd acrylamide of methacrylamide met formule 2, aangegeven op het formuleblad, in reactie wordt gebracht met een glycidylether met formule 3, aangegeven op het formuleblad in aanwezigheid van een zuur met formule 10 HfflX. De betekenis van R^, Rg, R^» R^» A, X en m is dezelfde als boven is aangegeven .

De reactie kan ook als volgt worden weergegeven: m(verbinding met formule 2)+m(verbinding met formule 3)

Η X

m ^verbinding met formule 1.

15 A is bij voorkeur een etheen- of propeengroep en omvat mees tal 2-6 koolstofatomen. Rg en R^ zijn bij voorkeur een methyl, ethyl, of propyl (iso of n-) groep en omvatten gewoonlijk 1-6 koolstofatomen. R^ is een lineaire of vertakte alkylgroep met 7-20 koolstofatomen, bij voorkeur met 7-16 koolstofatomen.

20 De beide reactanten (amine-amide en oxyde) zijn bekende stof fen en hoeven niet verder te worden toegelicht. „

De reactie van een oxyde met een verbinding met een basisch stikstofatoom, zoals een tertiair amine ter vorming van een quaternaire eenheid is algemeen voor een deskundige bekend en behoeft slecht weinig toe-25 lichting. Deze reactie kan worden uitgevoerd binnen een ruim temperatuurs-gebied met name tussen 50 en 200 °C. De reactie wordt bij voorkeur fuitgevoerd in een gesloten vat onder druk. De bepaalde druk die toegepast wordt is niet kritisch en een autogene druk wordt algemeen toegepast. Gewoonlijk wordt eerst het zuur toegevoegd aan het aminoamide, gevolgd 30 door de toevoeging van het oxyde. Het zuur, aminoamide en het oxyde kunnen echter ook in reactie worden gebracht door gelijktijdige toevoeging van de stoffen aan elkaar.

Een groot aantal organische en anorganische zuren kan worden toegepast en zodoende is X in formule 1 van het eindproduct een anionisch 35 radicaal zoals een halide, met name chloride, bromide of jodide en mono-di-, of tri-bisisch fosfoaat, acetaat, lactaat, gluconaat, sulfaat, nitraat, nitriet, alkylsulfaat, alkyl en arylsulfonaten met name dipropylnafthaleen-sulfonaat, dibutylnafthaleensulfonaat, benzeensulfonaat.of methyl-, ethyl-, 800 2 0 66 .....

-3- * 21251/Vk/mv propyl, butyl-, octyl-, of dodecylbenzeensulfonaten, formiaat, propionaat, oxalaat, lauraat, benzoaat, boraat era carbonaat. De bij voorkeur toegepaste zuren omvatten azijnzuur, zoutzuur en zwavelzuur.

Gewoonlijk wordt de reactie tussen het amide, zuur en oxyde 5 uitgevoerd in een alkoholische oplossing, hoewel mengsels· van water en polaire stoffen zoals methanol, ethanol, of isopropanol kunnen worden toegepast.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden, die echter niet als beperkend moeten worden opgevat.

10 Voorbeeld I.

Aan een driehalskolf met een inhoud van 2 liter, voorzien van een roerder, thermometer, en druppeltrechter worden toegevoegd 170 g N-3 dimethylaminopropylmethacrylamide, 500 g 2-propanol en 60 g azijnzuur.

Nadat de zure zoutoplossing was verwarmd tot 50 °C werd 301 g liniaire 15 alkylglycidylether, (equivalentgewicht 301) (Proctor en Gamble Epoxide 8) toegevoegd over een periode van 30 minuten. Het reactiemengsel werd gedurende 1 uur op een temperatuur van 50 °C gehouden. De analyse van de verkregen oplossing door een titratie in een watervrij milieu bleek 0,96 meq/g titreerbaar base ( acetaatanion) te geven. Het NMR’-spectrum van het ver-20 kregen productmengsel kwam overeen met dat van het verwachte product, hetgeen overeenkomt met formule 4, aangegeven op het formuleblad, waarbij R een lineaire alkylgroep is met 8-14 koolstofatomen.

Voorbeeld II

Door het uitvoeren van een werkwijze zoals vermeld in voor-25 beeld I werd 170 g N-3-dimethyl-aminopropylmethacrylamide, 469 g 2-propanol, 60 g azijnzuur en 239 g lineaire alkylglycidylether (equivalentgewicht 239» Proctor en Gamble Epoxide 7) omgezet in een 50 % oplossing van het corresponderende methacrylamidepropyl-(3-alkoxy-2-hydroxypropyl)dimethyl-ammoniumacetaat in 2-propanol.

20 Voorbeeld III

Hierbij werd een zelfde werkwijze uitgevoerd als aangegeven is in voorbeeld I onder toepassing van 170 g N-3-dimethyl-aminopropylmetha-crylamide, 500 g methanol, 60 g azijnzuur er. 301 g lineaire alkylglycidylether equivalentgewicht 301, Proctor * and Gamble Epoxide 8) welke stoffen 35 werden omgezet tot een 50% oplossing van het corresponderende methacrylamido-propyl-(3-alkoxy-2-hydroxypropyl)dimethylammoniumacetaat. in methanol.

800 2 0 66 -4- 21251/Vk/mv *

Voorbeeld IV

Door het uitvoeren van een vergelijkbare werkwijze zoals aangegeven in voorbeeld I werd 170 g N-3-dimethylaminopropylmetha-crylamide, 500 g methanol en 60 azijnzuur en 239 g lineaire alkylglycidyl-5 ether (equivalentgewicht 239» Proctor and Gamble Epoxyde 7) omgezet tot een 50% oplossing van het corresponderende methacrylamino-propyl-3-alkoxy- 2-hydroxypropyl)dimethylammoniumacetaat in methanol.

Voorbeeld V

De oppervlaktespanning en de inwendige spanning (water/ 10lichte minerale olie) oplossingen met 1%, 0,1% en 0,01% monomeer bereid zoals vermeld in de voorbeelden I en II werden gemeten en de resultaten zijn hieronder weergegeven .

Oppervlakte actief monomeer percen - oppervalkte inwendige spanning.

15 bereid in voorbeeld_tage (%) spanning_ I 1 29,5 0,3 I 0,1 28,5 0,3 I 0,01 34,0 0,4 II 1 27,2 0,3 20 II 0,1 29,0 0,3 II 0,01 45,5 17,4

Naast het zojuist beschreven gebruik van de verbindingen volgens de uitvinding als oppervlakte actieve stoffen kunnen de kationische 25 monomeren ook worden toegepast in een aantal andere gebieden. Zo kunnen de kationische monomeren of polymeen of copolymeren of interpolymeren, die hieruit kunnen worden verkregen, worden toegepast als coagulatiemiddelen, polyurethan of polyisocyanauraatkatalysatoren, retentiehulpstoffen voor de vezelverwerking in de papierindustrie,additief dat toegepast wordt voor het 30 verbeteren van de drainage door de oppervlaktedraad van een Fourdrinier-machine en additieven bij celluloseachtige materialen met het doel om de kleurstof hierop vast te houden als polyelectroliet in de coagulatie van een water met een lichte troebelheid an als additief, geschikt bij het flocculeren of ontwateren van rioolafval het doen bezinken van kool-35 slurries, de coagulatie van rubberlatex en het breken van een olie-in- wateremulsie.0p dezelfde wijzei kunnen monomeren homopolymeren of interpolymeren hiervan toegepast worden als additiéf in een aantal werkwijzen of als zodanig worden gebruikt ter bereiding van een aantal voorwerpen. Zo kunnen 800 2 0 66 -5- 21251/Vk/mv g oplossingen van de verkregen polymeren worden uitgegoten of gesponnen tot gevormde voorwerpen, vellen , films, doeken, buisvormige draden, garens of draden of filamenten. Ook kunen waterige of alkoholhoudende oplossingen van polymeren worden bereid uit de kationische monomeren die 5 boven zijn vermeld en deze oplossingen kunnen worden gebruikt voor het aanbrengen van deklagen, als deklaag bij gietvormen of mallen voor het verbeteren van de adhesie of de laminering. Met name kunnen ze worden gebruikt als kleefmiddel voor het cellofaan , papier of weefsel en als eindlaag voor weefsels, als appreteermiddel voor garens, als waterbestendige bescher-10 mende laag voor deklagen om toegepast te worden als kabelomhulsels, als tussenstof ter bereiding van kleurstoffen en als middel voor het vervaardigen van filamentfilms. De polymeren kunnen ook op voortreffelijke wijze worden toegepast als verankeringsmiddel voor natuurlijke en synthetische filamentfilms en ook kunstleer. Ook kunnen ze worden gebruikt als deklaag 15 en voor het impregneren of coaten door oppervlakte modificatie of> andere manipulatieve technieken bij een aantal industriële en commerciale voorwerpen.

20 -conclusies- 800 2 0 66

Claims

1. Alkoxypropyl quaternaire verbinding van een acrylamide of een methacrylamide, met het kenmerk, dat de verbinding overeenkomt 5 met formule 1, aangegeven op het formuleblad, waarbij R^ waterstof is of methyl, R2, ^3 alkyl zijn, is een linéaire of vertakte alkylgroep met 7-20 koolstofatomen, X is een anion van een organisch of mineraal zuur met een valentie m en A is een alkyleengroep.

2. Quaternaire verbinding volgens conclusie 1, met het kenmerk, 10 dat A is een propyleen.

3. Quaternaire verbinding volgens conclusie 1. of 2,met het . kenmerk, dat R^ is methyl.

4. Quatemiare verbinding volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat R2 en R^ methyl zijn.

5. Werkwijze ter bereiding van een quaternaire verbinding zoals vermeld in conclusie 1-4, met het kenmerk, dat een gesubstitueerd acrylamide of methacrylamide met formule 2 in reactie wordt gebracht met een glycidylether met formule 3, in aanwezigheid van een zuur met formule ........ '......" ΕΠί waarbij de betekenis van R^, R2, R^, X, A en m hetzelfde is 20 als aangegeven in conclusie 1,

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat deze wordt uitgevoerd in een alkoholische oplossing.

7. Werkwijze volgens conclusie 5-6 met het kenmerk, dat deze wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 50-200 °C. 25 600 2 0 66