WO2005090447A2 - Verwendung von n-ethyl-2-pyrrolidon - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to uses of N-ethyl-2-pyrrolidinone (N-ethyl-2-pyrrolidinone, NEP, CAS No. 2687-91-4), in particular in certain processes.
  • NMP N-methyl-pyrrolidone
  • WC Walsh "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips), Maintenance Cleaning of Aircraft Ball Bearing Assemblies", WC Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips); Cleaning of a Chlorinated
  • NMP N-Methyl Pyrolidone
  • N-methyl- ⁇ -caprolactam as a selective solvent for gas deacidification, ie for removing acid gases such as CO 2 or S-containing acid gases (H 2 S, CH 3 SH, C 2 H 5 SH), from natural gas or synthesis gas.
  • acid gases such as CO 2 or S-containing acid gases (H 2 S, CH 3 SH, C 2 H 5 SH)
  • the object of the present invention is to find a replacement for NMP and also chlorinated hydrocarbons and / or ethers which has at least approximately, preferably equally good, and in particular also improved properties in the applications in which these substances, in particular NMP, are used come.
  • This replacement for NMP should also have similar physical properties, e.g. regarding viscosity, colorlessness, polarity, inertness, biodegradability, homogeneous miscibility with other organic solvents and water.
  • the replacement should have even more favorable toxicological properties, i.e. be even less toxic than NMP.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is such a replacement for NMP and also chlorinated hydrocarbons and / or ethers.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone as a solvent, diluent, extractant, cleaning agent, degreasing agent, absorbent and / or dispersing agent has been found.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is a slowly evaporating (vapor pressure: 0.5 mbar / 32 ° C), highly polar, aprotic and widely applicable organic solvent (boiling point: 212-213 ° C) with favorable ecological data (see safety data sheet to N-ethyl-2-pyrrolidone from BASF AG, 12/14/01, version 7.00, page 3). It is a colorless, low-viscosity liquid with a slight amine smell. N-EthyI-2-pyrrolidone is completely miscible with water and most organic solvents.
  • N-EthyI-2-pyrrolidone has favorable toxicological data. (see safety data sheet for N-ethyl-2-pyrrolidone from BASF AG, December 14, 2001, version 7.00, page 3).
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is characterized by some salient features:
  • Examples of such inorganic substances are: sulfur, zinc chloride, sodium nitrite, sodium bromide, mercury chloride, some iron, copper and lead salts. All of the features listed above make N-ethyl-2-pyrrolidone a good or best choice for a wide range of different applications (see below).
  • N-ethyl-pyrrolidone is the lactam of 4-ethylaminobutyric acid and a very weak base.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is a chemically stable and powerful polar solvent. These properties are very valuable in various chemical reactions in which an inert medium is important:
  • N-ethyl-2-pyrrolidone when used as a solvent in chemical reactions, often contributes desirable catalytic effects and results in better sales. This advantageous property is of great importance.
  • Acetylidene can be prepared under mild conditions in N-ethyl-2-pyrrolidone, whereas these products generally require alkylation of acetylenes in liquefied ammonia [cf. for example: GE 944 311 (BASF, 1956)].
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is also advantageous as a reaction medium which offers a better processing process for ethynylation and vinylation under Reppe conditions [cf. for example: W. Chodkiewicz, Ann. de Chim. (Paris), 2 (13), 819 (1957); GE 940,981 (BASF, 1956)].
  • N-ethyl-2-pyrrolidone as a solvent in the Rosenmund von Braun nitrile synthesis improves the yield and shortens the reaction time; furthermore, all reactants are dissolved so that a homogeneous liquid phase results [cf. for example: M.S. Newman and D.K. Philipps, J. Am. Chem. Soc. 81, 3667 (1959)].
  • Carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides and carboxylic acid esters can be prepared by reacting alcohols with synthesis gas (CO + H 2 ) using nickel or cobalt complexes in N-ethyl-2-pyrrolidone.
  • Another process is the production of ethylene glycol from synthesis gas.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can also play an active role in certain reactions, namely in the hydrolysis, oxidation, condensation, reaction with chlorinating agents, polymerization and O-alkylation and in related reactions.
  • N-Ethyl-2-pyrrolidone is also preferably used in the following known processes in which it replaces NMP (see, for example, the BASF AG brochure, BASF Intermediates', “N-Methylpyrrolidone (NMP)”, No. CZ 3307 e-0291-2.0 (approx. 1994) and the literature cited there, to which express reference is hereby made:
  • N-ethyl-2-pyrrolidone One application for N-ethyl-2-pyrrolidone is in the extraction of hydrocarbons by extractive distillation.
  • the high solubility of hydrocarbons in N-ethyl-2-pyrrolidone and the fact that volatility differences are sometimes considerably increased in the presence of N-ethyl-2-pyrrolidone are used here.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone offers the following advantages: no azeotropes are formed with hydrocarbons; N-ethyl-2-pyrrolidone is very heat and chemical resistant; and N-ethyl-2-pyrrolidone has a favorable toxicological and ecological profile.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone All proportions of N-ethyl-2-pyrrolidone are miscible with water. This enables the process to be adjusted to the desired conditions and the dissolved hydrocarbons to be stripped from the solvent. N-Ethyl-2-pyrrolidone has a high boiling point associated with low vapor pressure, which means that losses in separation processes on an industrial scale can be kept to a minimum. The viscosity is low at the usual operating temperatures, which favors mass transfer.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be successfully used for the separation and purification of acetylene from cracking gas mixtures which are obtained in the partial combustion of saturated hydrocarbons [cf. for example: H. Höfermann et al., Chem. Industrie 21, 860 (1969); H. Friz, Chem.-Ing.-Techn. 40 (20), 999 (1968)].
  • 8 to 10% of the gas volume obtained in this pyrolysis reaction consists of acetylene, about 4% of carbon dioxide, hydrogen and carbon monoxide.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone dissolves many times its own volume of acetylene.
  • Acetylene can be easily derived from the light key component of carbon dioxide as well higher acetylenes are separated.
  • a particular advantage of this process is that there is no risk of spontaneous decomposition of the acetylene.
  • Natural gas, naphtha or liquefied petroleum gas (LPG) are converted into an acetylenic gas in the BASF immersion flame process [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Volume A1, 107 (1985)], with quenching with water and coke deposits are removed or quenched with oil, coke deposits are removed and heat is recovered.
  • the cleaning of the cracked gas obtained consists of two stripping steps in which N-ethyl-2-pyrrolidone can be used as a selective solvent.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is highly effective for the separation of butadiene from butene or from C 4 -acetylenes.
  • BASF butadiene process
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • concentration of N-ethyl-2-pyrrolidone in the pure butadiene obtained is at most 10 mg / kg
  • N-ethyl-2-pyrrolidone which contains, for example, approximately 8 g of water / 100 g, can be used as a selective solvent, for example in a two-stage extractive distillation.
  • the BASF process for the production of isoprene (2-methyl-1, 3-butadiene) is a further development of the butadiene process described above.
  • the separation can take place either by extractive distillation or by liquid-liquid extraction.
  • C 5 sections from pyrolysis reactions contain 15 to 20 g isoprene / 100 g.
  • the purity of the end product is high, eg 99% [H. Kröper and HM Weitz, Oil Gas J. 65 (2), 98 (1967)].
  • Aromatics can be extracted from hydrocarbon mixtures such as reformate or hydrogenated pyrolysis gasolines using the LURGI Arosolvan process [K. Eisenlohr, Petroleum and Coal 16, 523 (1963); E. Müller and G. Höhfeld, Petroleum and Coal 24, 573 (1971); E. Müller, Chemiker Science 95, 996 (1971); E. Müller, Chem. And Industry 11, 518-22 (1973); E. Müller, VT Process Engineering 8 (3), 88 (1974)].
  • a high yield of benzene, toluene, xylene and other aromatics with boiling points below 180 ° C. is obtained.
  • the addition of selected additives to the N-ethyl-2-pyrrolidone ensures a solvent mixture with optimal selectivity and high solvency.
  • the latter term is defined as the ratio of the aromatic concentration in the solvent phase to the aromatic concentration in the hydrocarbon phase.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone offers the advantage that the conditions for the distillative separation of the extracted aromatics are optimal due to the favorable location of its boiling point. It is also advantageous that the phases can be separated very quickly using the difference in density and that N-ethyl-2-pyrrolidone is chemically and thermally stable at the temperatures used in the process.
  • a mixture of N-ethyl-2-pyrrolidone and water can also be used to separate mixtures of monocyclic and polycyclic alkyl-substituted or unsubstituted aromatics [see: Ohio Oil, US 2 943 122 (1960)]. Furthermore, aromatic hydrocarbons can be separated from naphtha and kerosene with a boiling range from 30 to 300 ° C. by selective extraction with N-ethyl-2-pyrrolidone and re-extraction with a cosolvent [see: Metallgesellschaft, EP-A-87 832 ( 1983)].
  • Bunsen's solubility coefficient for hydrogen sulfide and that for carbon dioxide is so great that these gases can be easily separated and obtained in pure form [see: G. Hochgesand, Ind. Eng. Chem. 62 (7), 32 (1970)].
  • High-performance lubricating oils are a mixture of petroleum fractions from which quality-reducing aromatics and nitrogen, oxygen or sulfur compounds have been extracted by solvent refining. Then the components with the best lubricating properties - the isoparaffins - are separated from the n-paraffins.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone N-ethyl-2-pyrrolidone [see: J. D. Bushnell and R. T. Fiocco, Hydrocarbon Proc. 59 (5), 119 (1980); A. Sequeira, P.B. Sherman, T.U. Doniere and E.O. McBride, Hydrocarbon Proc. 58 (9), 155 (1979)].
  • the feedstock is fed to the bottom of the extraction column and allowed to flow in countercurrent to the degassed N-ethyl-2-pyrrolidone.
  • the column is thus designed as a multi-stage extraction zone.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone works much better than furfural and phenol for that
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is thermally and chemically stable, has favorable toxicological and ecological properties and excellent selectivity, and is a very good solvent in terms of Raffinatausbeuten.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be used as a solvent for natural and synthetic plastics, waxes, resins, and various types of paints. It dissolves polymers such as cellulose derivatives, polymethyl methacrylate, polyamides, polyimides, polyesters, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate, polyurethanes, polycarbonates, polyether sulfones, polysulfones, polyethers and numerous copolymers.
  • polymers such as cellulose derivatives, polymethyl methacrylate, polyamides, polyimides, polyesters, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate, polyurethanes, polycarbonates, polyether sulfones, polysulfones, polyethers and numerous copolymers.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is miscible with the corresponding monomers and with conventional organic solvents and water. Therefore one can determine the best possible solvent mixture for a given application.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is very useful since it can be used to produce highly concentrated solutions or moldable compositions from polyamides, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polystyrene and cellulose triacetate. The same applies to vinyl fluoride homopolymers and copolymers at elevated temperature.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can also be used for cold welding plastics.
  • Aromatic polyamides are excellent components for the production of films, fibers and yarns that are extremely required for technical applications offer high strength.
  • the poly (p-phenylene terephthalamide) preferred as the starting material in the industry is obtainable by reacting p-phenylene diamine and terephthalic acid dichloride in concentrated N-ethyl-2-pyrrolidone solvent systems.
  • High performance aramid fibers and yarns can be made from spinning solutions of poly (p-phenylene terephthalamide) or other polyamide-based polymer compositions using conventional wet and dry spinning processes.
  • N-Ethyl-2-pyrrolidone containing lithium chloride is a solvent for the production of polymers from aromatic diamines and aromatic acid chlorides, such as isophthalic acid chloride, which can form fibers and coatings and are resistant to high temperatures.
  • Polyacrylonitrile which is insoluble in most organic solvents, can be dissolved in N-ethyl-2-pyrrolidone with small amounts of lower aliphatic ketones. These solutions can be spun into uniform fibers at relatively low temperatures.
  • Fibrous poly (arylene ether sulfone) -poly (arylene terephthalate) block copolymers can be prepared using a solution of potassium carbonate and N-ethyl-2-pyrrolidone by interfacial processes. Fibers made of poly (arylacetylene) can be wet spun in organic solvents such as N-ethyl-2-pyrrolidone.
  • Urea can be condensed with diamines in N-ethyl-2-pyrrolidone at temperatures above 150 ° C.
  • the linear, uncrosslinked polyureas obtained in this way have a high molecular weight and good mechanical properties and can be processed into fibers.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone dissolves both the polymers and the monomers at elevated temperatures, but the polymers precipitate when the solution cools to room temperature. Therefore, N-ethyl-2-pyrrolidone is superior to a phenolic solvent because it simplifies the process and improves the quality.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is suitable as a non-corrosive, inert solvent for the condensation reaction and the subsequent spinning.
  • Mixtures of polyacrylonitrile with formylated polyvinyl alcohol in solution in N-ethyl-2-pyrrolidone and of polyacrylonitrile with poly (alkyl-alpha-acylaminoacrylates) are stable; they do not separate and can be spun into homogeneous, non-segmenting fibers with a high softening point and good dye affinity.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone and mixtures thereof with tetrahydrofuran or phenol are suitable for the preparation of spinning solutions of vinyl chloride polymers, vinylidene chloride polymers and synthetic linearly condensed polyesters which are derived from polyethylene terephthalates.
  • the solutions obtained are stable, do not gel and have a low viscosity with a high solids content. They enable the Provision of fibers and foils with superior physical properties for the production of textiles by wet or dry processes.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be used to make semipermeable membranes. These membranes are used in separation processes such as ultrafiltration and reverse osmosis.
  • Polyether sulfone membranes can be produced from multicomponent mixtures of N-ethyl-2-pyrrolidone, water and the respective polymers [see: G. Tkacik and L Zeman, J. Membr. Be. 31 (2-3), 273 (1987)].
  • polysulfone membranes are influenced by solutions in N-ethyl-2-pyrrolidone and dimethyl sulfoxide and calcium chloride as a pore former. Mixtures of N-ethyl-2-pyrrolidone and polyethylene glycols can be used as swelling agents in the production of reinforced polysulfone membranes [see: X. Lu, C. Gao and X. Sun, Chem. Abstr. 104 (24) 208436v (1985)].
  • N-EthyI-2-pyrrolidone enables the synthesis of new polymers and / or the synthesis of polymers while improving their quality.
  • N-EthyI-2-pyrrolidone catalyzes the foaming reaction into highly hydrophilic, soft articles.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone acts as a regulator to ensure open-cell structures.
  • the properties of polyester urethane rubber solutions in the presence of N-ethyl-2-pyrrolideone are advantageous.
  • Linear synthetic polyamides are easily soluble in N-ethyl-2-pyrrolidone at 150 to 200 ° C and poorly soluble at room temperature; The same applies to polycaprolactam and copolymers of caprolactam with, for example, N-vinylcaprolactam. This property enables impurities such as unreacted monomers and colored substances to be separated off by recrystallization.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone Solvents such as N-ethyl-2-pyrrolidone are very suitable. N-ethyl-2-pyrrolidone dissolves the monomer and the activator and swells up the precipitated polymer.
  • acrylates or methacrylates are polymerized anionically in the presence of dipolar, aprotic cocatalysts, such as N-ethyl-2-pyrrolidone, the proportion of syndiotactic polymer increases, so that the products obtained have a more regular structure. Due to the improvements in heat resistance, solvent resistance and mechanical properties that have been obtained, these products are suitable as molding compounds and binders for surface coatings.
  • the photocuring of acrylic epoxy resins can be carried out with N-vinylpyrrolidone as a reactive diluent and N-ethyl-2-pyrrolidone as an unreactive diluent.
  • Amorphous polyacrylethers which are very temperature-resistant, can advantageously be produced using N-ethyl-2-pyrrole idone. By using weak bases, Meben reactions are avoided [see: D. K. Mohanty et al., Polymer Preprints 25 (2), 19 (1984)].
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be used as a reaction medium in the synthesis of high-performance poly (phenylene sulfide) for the polymerization of p-dichlorobenzene and sodium sulfide.
  • the ring opening polymerization of poly can take place in the solvent system N-ethyl-2-pyrrolidone and lithium chloride.
  • N-Ethyl-2-pyrrolidone is a non-corrosive high boiler with excellent solvency and chemical resistance. Therefore, N-ethyl-2-pyrrolidone improves the properties of many surface coating systems. These effects are particularly favorable for stoving coatings which are cured at relatively high temperatures. N-ethyl-2-pyrrolidone enables the production of highly filled paints and varnishes. Since it improves the rheological properties, you get paints with a superior flow and superior coverage. The coatings are therefore more homogeneous and non-porous and show no crater formation and greater chemical resistance and higher mechanical strength.
  • N-Ethyl-2-pyrrolidone is an excellent solvent for most of the starting materials for coatings, such as acrylates, epoxy resins, polyurethanes, polyvinyl chloride systems, wire enamels based on polyamideimide, water-based enamels and printing inks, e.g. for inkjet printers, such as waterproof inkjet printer inks, which may contain a UV-curable resin.
  • N-EthyI-2-pyrrolidone is a useful solvent for butadiene-acrylonitrile copolymers (e.g. Perbunan N) used to line tanks.
  • the rubber solutions flow and run better than the solutions obtained with ketones.
  • Polyisocyanates with imide groups can be dissolved in solvent systems with N-ethyl-2-pyrrolidone. These solutions can be used to rubberize compounds and metal surfaces.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone in the manufacture of thermosetting paints for electrical insulation is its excellent solvency for polycarboxylic acids and their anhydrides, such as trimellitic acid and pyromellitic anhydride, and polymers with high amide and carboxyl groups Aromatic content.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone in the condensation reaction between N-ethyl-2-pyrrolidone solutions of anhydrides of polybasic carboxylic acids and monomeric polyvalent isocyanates, polyisocyanates containing amide groups are formed.
  • the stoving enamels obtained give coatings with excellent mechanical and dielectric properties on copper conductors.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone has the advantage that it has a double function: it serves as a reaction medium in the manufacturing process and remains in the finished coating as a viscosity modifier.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is suitable as a solvent for the resinous copolyesters in the reaction between a diimide (such as that obtained from trimellitic anhydride and 4,4'-diaminodiphenylmethane) and polyhydric alcohols (such as trishydroxyethyl isocyanurate (THEIC) or ethylene glycol).
  • a diimide such as that obtained from trimellitic anhydride and 4,4'-diaminodiphenylmethane
  • polyhydric alcohols such as trishydroxyethyl isocyanurate (THEIC) or ethylene glycol.
  • TEEIC trishydroxyethyl isocyanurate
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is also a solvent for polyamide / polyimide stoving lacquers, which are derived from the condensation of a tricarboxylic acid with aromatic and aliphatic diamines.
  • Solvent mixtures of N-ethyl-2-pyrrolidone and dicarboxylic acid esters are suitable for use in the production of wire enamels based on polyvinyl formal.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone Due to its high solubility for plastics, resins, oil and fat, N-ethyl-2-pyrrolidone can be successfully used as a component in paint removers, cleaning agents and degreasing agents. Its miscibility with water and most conventional organic solvents enables the production of highly effective products that can be tailored to different application purposes.
  • the ecological and toxicological data of NJ-EthyI-2-pyrrolidone are favorable compared to most other solvents.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is not corrosive. Mixtures containing N-ethyl-2-pyrrolidone and other solvents often show desirable synergistic effects.
  • N-Ethyl-2-pyrrolidone can be used on its own (pure) or in mixtures to remove oil, coal deposits and other tar-like polymeric residues from metal chambers, pistons and cylinders as well as for wet cleaning of internal combustion engines.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be part of mixtures used in the industry to clean contaminated metal parts and equipment. Certain hard-to-dissolve polyurethanes are best cleaned with mixtures of M-ethyl-2-pyrrolidone and dicarboxylic acid esters. Mixtures of N-ethyl-2-pyrrolidone with other organic solvents and additives are used to remove ink residues. Mixtures containing N-ethyl-2-pyrrolidone as a key component are used to remove epoxies and similar chemically resistant coatings from steel surfaces as well as temporary coatings from parts of optical instruments.
  • Solvent mixtures which contain N-ethyl-2-pyrrolidone as a reactive component are suitable for the production of a paint remover of the foam type which is used for removing various paints, clear lacquers, air dry lacquers and other coatings or varnishes, especially of relatively large surfaces, is suitable.
  • N-Ethyl-2-pyrrolidone can be used to formulate paint removers that are easy to use, environmentally friendly, and reduce the risk of fire.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be used to clean objects or surfaces contaminated by substances such as oil, grease, soot, paint and adhesive by immersing them in a bath.
  • An important area of application in this context is the degreasing of metals before further surface treatment, coating or electroplating.
  • Cleaning baths to be used contain N-ethyl-2-pyrrolidone, odor masking agents, surfactants and diluents. By using a layer that prevents the absorption of water, the water absorption of the cleaner can be considerably delayed.
  • Products based on N-ethyl-2-pyrrolidone are suitable for use in removing weathered emulsion paints on exterior walls, renovating interiors, removing graffiti, and ultrasonically cleaning objects such as optical lenses or dentures.
  • solvents can be used in combination with surfactants, thickeners and other additives to develop systems with high solvent and swelling properties:
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be used as a solvent or cosolvent for the formulation of active ingredients such as insecticides, fungicides, herbicides, seed treatment products and bioregulators where highly polar compounds are required.
  • active ingredients such as insecticides, fungicides, herbicides, seed treatment products and bioregulators where highly polar compounds are required.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is preferred over other highly polar solvents, since when used as a solvent or cosolvent in pesticide formulations which are applied to growing crop plants, it is exempt from the requirement for tolerance and is a favorable toxicological and has an ecological profile. It is particularly well suited for multi-component systems.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone forms adducts with bacteriostatics such as substituted ureas, carbanilides, thiocarbamates, guanidines and salicylanilides. These products are more bactericidal and allow better control of the growth of bacterial cultures.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone with electronics quality is produced in particular by the processes according to EP-A1-1 038867 (BASF AG) or US-A-5,777,131 (BASF Corp.). This makes N-ethyl-2-pyrrolidone an excellent solvent for the electronics industry and printed circuit board manufacturer. Mixtures of N-EthyI-2-pyrrolidone with common solvents can be used for cleaning and degreasing single-crystal silicon wafers for ICs.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone as a diluent in polyamidimide, urethane and epoxy resins gives a smooth surface.
  • the slow evaporation rate of N-ethyl-2-pyrrolidone allows the formation of very homogeneous coatings.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone shows excellent performance in developers for light-curable polyimides and in photoresist strippers.
  • ICs are encapsulated with resins such as epoxy molding compounds.
  • resins such as epoxy molding compounds.
  • a finishing step can be carried out by softening the resin with N-ethyl-2-pyrrolidone so that it is then light can be flushed away with compressed air or high pressure water (chemical flashing) It is recommended to perform this procedure immediately after molding and before post-curing.
  • Flux residues must be removed after soldering to prevent corrosion. This can be done with solvent mixtures that contain N-ethyl-2-pyrrolidone as a key component.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone or mixtures thereof can be widely used as absorption media for the removal or separation of organic compounds from waste or flue gases, such as sulfur dioxide, hydrogen sulfide and vinyl chloride.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone When processing adhesives containing organic solvents, some of these solvents can be replaced with N-ethyl-2-pyrrolidone to reduce the vapor concentration.
  • PVC or ABS adhesives which mainly consist of N-ethyl-2-pyrrolidone and / or gamma-butyrolactone, show a reduced fire risk. Since both products have a relatively low vapor pressure, the risk of inhalation is significantly reduced.
  • diazotizable amine dispersions can be prepared with N-ethyl-2-pyrrolidone, which dissolves the diazo and coupling components.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be used to dye polyamide, acrylic, polyester fibers, fabrics, films and polyester-cotton blends.
  • N-ethyl-2-pyrrolideone effectively disperses many organic or inorganic color pigments without increasing the water sensitivity of the film. 1% solvent (based on pigment) facilitates grinding and increases the coloring power due to the pigment refinement.
  • N-Ethyl-2-pyrrolidone improves the stability against aging, results in reduced color drift and stabilizes the system against flocculation and solidification.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can also be used
  • cyanoacrylate-based adhesives especially cyanoacrylate-based adhesives, polymers, plastics (e.g. polymethacrylates), glass, metal, ceramic, stone and fiber surfaces and also from the skin.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is used as an NMP substitute in accordance with the invention in particular also in the processes and operations cited at the beginning with regard to NMP.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can successfully and advantageously replace: dimethylformamide (DMF), especially in aqueous coatings, methylene chloride, especially when stripping memory chips, perchlorethylene and trichlorethylene, especially in steam degreasing processes, chlorine-containing solvents (e.g. chlorinated hydrocarbons, especially chlorinated C1-C6 hydrocarbons, such as tetrachlorethylene and trichlorethylene), for example in ultrasonic cleaning processes, sodium hydroxide solution when cleaning reactors e.g. for removing urethane residues, furf uralphenol in lubricant extractions and glycol ether, e.g. in household and earthenware cleaners and coatings, ethers such as THF, diethylene glycol dialkyl ether, 1,2-diethoxyethane and 1,2-dimethoxyethane, e.g. in chemical reactions.
  • DMF dimethylformamide
  • methylene chloride especially when stripping memory chips
  • N-ethyl-2-pyrrolidone is used for the uses according to the invention in particular with a purity of greater than 97% by weight, in particular greater than 98% by weight, very particularly greater than 99% by weight, e.g. greater than 99.8 or greater than 99.9% by weight.
  • These purities can be achieved by single or multiple distillation or rectification.
  • N-ethyl-2-pyrrolidone with high purity for use according to the invention is obtained in particular with the processes according to EP-A-1 038867 (BASF AG) and US-A-5,777,131 (BASF Corp.) (see below).
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can be carried out by reacting gamma-butyrolactone with monoethylamine at elevated temperature and pressure with the release of one molar equivalent of water, e.g. B. analogous to Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, volume A22, 5th edition, page 459 (1993), or DE-A1-19626 123 (BASF AG).
  • N-ethyl-2-pyrrolidone can also be prepared by reacting maleic anhydride (MA) with monoethylamine in the presence of hydrogen and a hydrogenation catalyst, e.g. B. according to EP-A1-745589 (Bayer AG).
  • WO-A1-02 / 102773 (BASF AG) relates to a process for the preparation of N-substituted pyrrolidones by hydrogenation over Cu catalysts in the gas phase of substrates which are selected from C4-dicarboxylic acids and their derivatives, with the addition of a primary amine.
  • EP-A1-1 038 867 (BASF AG) and US Pat. No. 5,777,131 (BASF Corp.) describe processes for the purification of N-substituted lactams such as NMP and N-ethyl-2-pyrrolidone, the contaminated N-substituted lactams treated with an acidic, especially macroporous, cation exchanger.
  • urea When urea is used as a fertilizer, it is converted into ammonia and CO 2 by the soil enzyme urease, so that the nitrogen is not used in the soil. Especially in the case of high pH values and surface application, nitrogen is lost in gaseous form in large quantities. This reaction can be largely suppressed by adding urease inhibitors, such as phosphoric acid triamides.
  • NEP N-ethyl-2-pyrrolidone
  • a 25% by weight solution of pure NBPT is made in one of the ⁇ g solvents (LM) at room temperature.
  • the solution is stored in a closed container without being rendered inert and its content of recyclable material is examined at certain intervals.
  • the formulation in a pure solvent is stable over the period examined.

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Abstract

Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel, Verdünnungsmittel, Extraktionsmittel, Reinigungsmittel, Entfettungsmittel, Absorptionsmittel und/oder Dispergierungsmittel, insbesondere als teilweiser oder vollständiger Ersatz für N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), chlorierte Kohlenwasserstoffe und/oder Ether.

Description

Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verwendungen von N-Ethyl-2-pyrroIidon (N-Ethyl-2- pyrrolidinon, NEP, CAS-Nr. 2687-91-4), insbesondere in bestimmten Verfahren.
Als ein hoch polares, aprotisches und breit anwendbares organisches Lösungsmittel mit geringer Viskosität, das mit Wasser und anderen organischen Lösungsmitteln ho- mögen mischbar ist, ist N-Methyl-pyrrolidon (NMP) in der Forschung und in der Technik etabliert.
Beispielhaft seien hier folgende Publikationen betreffend NMP genannt:
W.O. Walsh, M. Waldrop and R. Atkins, "A process to Vacuum Vapor Degrease Metal Parts with N-Methyl Pyrrolidone", 1997, CA Abstract Nr. 127:7688.
Die Broschüre "Formulating Paint Strippers with N-Methylpyrrolidone", BASF Corporation, Chemical Intermediates, 1990, USA,
sowie die folgenden 17 Publikationen der BASF Corporation, Chemicals Division, USA:
W.C. Walsh, "Removal of Rosin and Resin based Solder Flux f rom electronic assem- blies with N-methylpyrrolidone/water mixtures",
W.C. Walsh, "Degreasing and Solvent Regeneration in Metal Parts, Cleaning using N- Methylpyrrolidone", z.B.: http://es.epa.gov/p2pubs/oaic/301.html.
W.C. Walsh, "Surface Tension Modification of NMP-based Paint Strippers",
W.C. Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips), Removal of Paints and Coatings from NMP Soluble Plastics",
Walsh, W.C. (1991), "Surface Tension Modification of NMP-based Paint Strippers". In: Reducing Risk in Paint Stripping, Washington D.C., 12-13 February 1991 , pp. 177-184. Economics and Technology Division; Office of Toxic Substances; United States Envi- ronmental Protection Agency, Washington D.C., 1991 ,
W.C. Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips), Maintenance Cleaning of Aircraft Ball Bearing Assemblies", W.C. Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips); Cleaning of a Chlorinated
Paraffin/Metal Stearate Based Drawing Compound Off of 1000 Ft. Long Coils of 0.25
Inch, 316 Stainless Steel Tubing",
W.C. Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips), Chemical Warfare Resistant Coatings (CARC), Removal From Metal Surfaces",
W.C. Walsh, W. Monahan and M. Waldrop, "Reflux Cleaning of Large Reactors with N- Methyl Pyrrolidone (NMP)",
W.C. Walsh, "Replacement of MEK with N-Methyl Pyrrolidone (NMP) in Coatings Plant Resin Clean Up Operations",
W.C. Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone (NMP) Technical Tips, Removal of POLYURE- THANE/POLYUREA RESIDUE from the Interior Surfaces of a Batch Reactor Vessel",
W.C. Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone - Cleaning Applications in the Urethane Manufac- turing and Processing Industries",
M.W. Waldrop and W.C. Walsh, "Modification of a Vapor Degreasing Machine for Immersion Cleaning using N-Methyl Pyrrolidone",
W.C. Walsh, "Removal of N-Methyl Pyrrolidone From Metal Parts Using A Centrifugal Dryer",
W.C. Walsh, M. Waldrop and R. Atkins, "A Process to Vacuum Vapor Degrease Metal Parts with N-Methyl Pyrrolidone", http://es.epa.gOv/techpubs/3/15413.html,
W.C. Walsh, R.T. Chwalik, K.E. Hinzman and M. Waldrop, "Removal of N-Methyl Pyr- rolidone (NMP) from Industrial Plant Exhaust Air with a Packed Column Scrubber", und
W.C. Walsh, "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips), Reclaiming or Recycling of NMP", und weiterhin
"Electrical Insulation - From Wire enamel to Enamelled Wire", 1 Beck Information, July 1992, (Beck Electrical Insulation Systems, Hamburg).
K. Wehner et al., Chem. Techn. (8), 1977, Seiten 445-448, betrifft die Verwendung von N-Methyl-ε-caprolactam als Selektivlösungsmittel zur Gasentsäuerung, d.h. zur Entfer- nung von Sauergasen, wie CO2 oder S-haltige Sauergase (H2S, CH3SH, C2H5SH), aus Erdgas oder Synthesegas. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ersatz für NMP und auch chlorierte Kohlenwasserstoffe und/oder Ether zu finden, der zumindest annähernd, bevorzugt gleich gute, insbesondere auch verbesserte Eigenschaften in den Anwendungen aufweist, in denen diese Stoffe, insbesondere NMP, zum Einsatz kom- men.
Dieser Ersatz für NMP sollte auch ähnliche physikalische Eigenschaften, z.B. betreffend Viskosität, Farblosigkeit, Polarität, Inertheit, Bioabbaubarkeit, homogene Mischbarkeit mit anderen organischen Lösungsmitteln und Wasser, aufweisen. Der Ersatz sollte insbesondere noch günstigere toxikologische Eigenschaften aufweisen, d.h. noch geringer toxisch sein, als NMP.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass N-EthyI-2-pyrrolidon ein solcher Ersatz für NMP und auch chlorierte Kohlenwasserstoffe und/oder Ether ist.
Demgemäß wurde die Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel, Verdünnungsmittel, Extraktionsmittel, Reinigungsmittel, Entfettungsmittel, Absorptionsmittel und/oder Dispergierungsmittel gefunden.
N-Ethyl-2-pyrrolidon ist ein langsam verdampfendes (Dampfdruck: 0,5 mbar / 32 °C), hoch polares, aprotisches und breit anwendbares organisches Lösungsmittel (Siedepunkt: 212-213 °C) mit günstigen ökologischen Daten (vergl. Sicherheitsdatenblatt zu N-Ethyl-2-pyrrolidon von BASF AG, 14.12.01 , Version 7.00, Seite 3). Es handelt sich um eine farblose, niederviskose Flüssigkeit mit schwachem Aminge- ruch. N-EthyI-2-pyrrolidon ist mit Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln vollständig mischbar.
Des weiteren weist N-EthyI-2-pyrrolidon günstige toxikologische Daten auf. (vergl. Sicherheitsdatenblatt zu N-Ethyl-2-pyrrolidon von BASF AG, 14.12.01, Version 7.00, Seite 3).
Im Vergleich mit herkömmlichen Lösungsmitteln zeichnet sich N-Ethyl-2-pyrrolidon durch einige hervorstechende Merkmale aus:
Es ist rezyklierbar und nicht korrosiv, hat einen hohen Flammpunkt, eine hohe Zünd- temperatur (250 °C) und eine geringe Oberflächenspannung, löst anorganische Stoffe wie anorganische Salze, trennt aromatische von aliphatischen Verbindungen und ist sehr gut biologisch abbaubar.
Beispiele für solche anorganischen Stoffe sind: Schwefel, Zinkchlorid, Natriumnitrit, Natriumbromid, Quecksilberchlorid, einige Eisen-, Kupfer- und Bleisalze. Alle oben aufgeführten Merkmale machen N-Ethyl-2-pyrrolidon zu einer guten oder der besten Wahl für eine breite Palette verschiedener Anwendungen (siehe unten).
N-Ethyl-pyrrolidon (NEP) ist das Lactam von 4-Ethylaminobuttersäure und eine sehr schwache Base. N-Ethyl-2-pyrrolidon ist ein chemisch stabiles und leistungsfähiges polares Lösungsmittel. Diese Eigenschaften sind bei verschiedenen chemischen Umsetzungen, bei denen ein inertes Medium von Bedeutung ist, sehr wertvoll:
Reaktionsmedium für die organische Synthese Im Vergleich zu anderen Lösungsmitteln trägt N-Ethyl-2-pyrrolidon bei Verwendung als Lösungsmittel bei chemischen Umsetzungen oft wünschenswerte katalytische Effekte bei und ergibt bessere Umsätze. Diese vorteilhafte Eigenschaft ist von großer Bedeutung.
Alkylierung von Acetyliden
Die Herstellung von Acetyliden unter milden Bedingungen gelingt in N-Ethyl-2-pyrrolidon, wohingegen für diese Produkte im allgemeinen eine Alkylierung von Acetylenen in verflüssigtem Ammoniak erforderlich ist [vergl. beispielsweise: GE 944 311 (BASF, 1956)].
Reppe-Chemie
Von Vorteil ist N-Ethyl-2-pyrrolidon auch als Reaktionsmedium, das einen besseren Verarbeitungsverlauf für die Ethinylierung und Vinylierung unter Reppe-Bedingungen bietet [vergl. beispielsweise: W. Chodkiewicz, Ann. de Chim. (Paris), 2 (13), 819 (1957); GE 940 981 (BASF, 1956)].
Synthese von Nitrilen
Durch die Verwendung von N-EthyI-2-pyrrolidon als Lösungsmittel bei der Rosenmund- von-Braun-Nitrilsynthese wird die Ausbeute verbessert und die Reaktionszeit verkürzt; ferner werden alle Reaktanten gelöst, so dass sich eine homogene flüssige Phase ergibt [vergl. beispielsweise: M.S. Newman und D.K. Philipps, J. Am. Chem. Soc. 81 , 3667 (1959)].
Reaktionen von Synthesegas in N-Ethyl-2-pyrrolidon
Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride und Carbonsäureester können durch Umsetzung von Alkoholen mit Synthesegas (CO + H2) unter Verwendung von Nickel- oder Cobalt- komplexen in N-Ethyl-2-pyrrolidon hergestellt werden.
Ein anderes Verfahren ist die Herstellung von Ethylenglykol aus Synthesegas. Durch
Zusammengeben einer Rhodiumcarbonyl-Spezies und N-Ethyl-2-pyrrolidon ergibt sich eine Lösung mit hervorragender Aktivität und Selektivität für die Ethylenglykolbildung [vergl. beispielsweise: E. Watanabe et al., J. Chem. Soc, Chem. Commun. (3), 227
(1986)]. N-Ethyl-2-pyrrolidon kann trotz seiner Stabilität bei bestimmten Umsetzungen auch eine aktive Rolle spielen, nämlich bei der Hydrolyse, Oxidation, Kondensation, Umsetzung mit Chlorierungsmitteln, Polymerisation und O-Alkylierung sowie bei verwandten Umsetzungen.
Erfindungsgemäße Verwendung findet N-Ethyl-2-pyrrolidon bevorzugt auch in den folgenden bekannten Verfahren, in denen es NMP ersetzt (siehe z.B. die BASF-AG- Broschüre ,BASF Intermediates', „N-Methylpyrrolidone (NMP)", Nr. CZ 3307 e-0291- 2.0 (ca. 1994) und die dort zitierte Literatur, worauf hiermit ausdrücklich Bezug ge- nommen wird):
A) Gewinnung von reinen Kohlenwasserstoffen bei der petrochemischen Verarbeitung
Eine Anwendung für N-Ethyl-2-pyrrolidon besteht in der Gewinnung von Kohlenwasserstoffen durch Extraktivdestillation. Hierbei nutzt man die hohe Löslichkeit von Kohlenwasserstoffen in N-Ethyl-2-pyrrolidon und den Umstand, daß Flüchtigkeitsunterschiede in Gegenwart von N-Ethyl-2-pyrrolidon zuweilen erheblich vergrößert werden. Im Vergleich zu anderen kommerziellen Lösungsmitteln und Extraktionsmedien bietet N-Ethyl-2-pyrrolidon die folgenden Vorteile: es werden keine Azeotrope mit Kohlenwasserstoffen gebildet; N-Ethyl-2-pyrrolidon ist sehr hitze- und chemikalienbeständig; und N-Ethyl-2-pyrrolidon hat ein günstiges toxikologisches und ökologisches Profil.
N-Ethyl-2-pyrrolidon ist in allen Anteilen mit Wasser mischbar. Dies ermöglicht die Einstellung des Verfahrens auf die gewünschten Bedingungen und das Ausstrippen der gelösten Kohlenwasserstoffe aus dem Lösungsmittel. N-Ethyl-2-pyrrolidon hat einen mit niedrigem Dampfdruck einhergehenden hohen Siedepunkt, wodurch Verluste bei Trennverfahren in technischem Maßstab auf ein Minimum beschränkt werden können. Die Viskosität ist bei den üblichen Einsatztemperaturen gering, was den Stofftransport begünstigt.
Acetylen
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann mit Erfolg zur Abtrennung und Reinigung von Acetylen aus Crackgasgemischen, die bei der partiellen Verbrennung gesättigter Kohlenwasserstoffe anfallen, verwendet werden [vergl. beispielsweise: H. Höfermann et al., Chem. Industrie 21 , 860 (1969) ; H. Friz, Chem.-Ing.-Techn. 40 (20), 999 (1968)]. 8 bis 10 % des bei dieser Pyrolysereaktion erhaltenen Gasvolumens bestehen aus Acetylen, etwa 4 % aus Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Bei Umgebungsbedin- gungen löst N-Ethyl-2-pyrrolidon ein Vielfaches seines Eigenvolumens an Acetylen. Acetylen kann leicht von der leichten Schlüsselkomponente Kohlendioxid sowie von höheren Acetylenen abgetrennt werden. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß kein Risiko einer spontanen Zersetzung des Acetylens besteht. Erdgas, Naphtha oder Flüssiggas (LPG) werden im BASF-Tauchflammenverfahren in ein acetylenisches Gas umgewandelt [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Che- mistry, 5. Aufl., VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Band A1 , 107 (1985)], wobei mit Wasser abgeschreckt wird und Koksablagerungen entfernt werden oder mit Öl abgeschreckt wird, Koksablagerungen entfernt werden und Wärme zurückgewonnen wird. Die Reinigung des anfallenden Crackgases besteht aus zwei Strippschritten, bei denen N-EthyI-2-pyrrolidon als selektives Lösungsmittel verwendet werden kann.
1 ,3-Butadien
Bei der Herstellung von Ethylen nach dem Dampfspaltungsverfahren und ähnlichen großtechnischen Pyrolysereaktionen fällt als Nebenprodukt in großen Mengen eine C4-Fraktion an. Der Butadiengehalt dieser Fraktionen beträgt üblicherweise etwa 40 bis 50 g / 100 g.
N-Ethyl-2-pyrrolidon ist aufgrund seiner hervorragenden Selektivität für die Trennung von Butadien von Buten oder von C4-Acetylenen hocheffektiv. Beim BASF-Butadien- Verfahren [U. Wagner and H.M. Weitz, Ind. Eng. Chem. 62, 43 (1970); B. Hausdörfer, U. Wagner und H.M. Weitz, Chem.-Ing.-Techn. 40 (23), 1147 (1968); K. Volkamer et al., Erdöl, Kohle, Erdgas, Petrochem. 34 (8), 343 (1981 )] kann man N-Ethyl-2- pyrrolidon, das beispielsweise 5 bis 10 g Wasser/100 g enthält, bei einer zweistufigen Gegenstromgaswäsche verwenden. Dabei erhält man Butadien von SBR-Qualität (SBR = Styrol-Butadien-Kautschuk) oder Poly-cis-Qualität. Die Konzentration von N- Ethyl-2-pyrrolidon in dem erhaltenen reinen Butadien beträgt höchstens 10 mg/kg
(ppm). Nach der gleichen Verfahrensweise kann man auch C -Olefine und C4-Paraffine trennen.
Beim BASF-Extraktivdestillationsverfahren [Ullmann's Encyclopedia of Industrial
Chemistry, 5. Aufl., VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Band A4, 437 (1985); B, Linnhoff und W. Lenz, Chem.-Ing.-Techn. 59 (11 ), 851 (1987); CA Abstract Nr. 140:78725, 2004; CA Abstract Nr. 138:402099, 2003] erhält man aus C4-Kohlen- wasserstoffeinsätzen ein Butadien in hoher Reinheit (99,5 bis 99,9 g/100 g) und hohen Ausbeuten (98 %). Als essentiellen Verfahrensschritt kann man N-EthyI-2- pyrrolidon, das beispielsweise ungefähr 8 g Wasser / 100 g enthält, als selektives Lösungsmittel beispielsweise bei einer zweistufigen Extraktivdestillation verwenden.
Isopren
Das BASF- Verfahren zur Gewinnung von Isopren (2-Methyl-1 ,3-butadien) ist eine Weiterentwicklung des oben beschriebenen Butadien-Verfahrens. Die Trennung kann entweder durch Extraktivdestillation oder durch Flüssig-Flüssig-Extraktion erfolgen. In der Regel enthalten C5-Schnitte aus Pyrolysereaktionen 15 bis 20 g Isopren /100 g. Die Reinheit des Endprodukts ist hoch, z.B. 99 % [H. Kröper und H. M. Weitz, Oil Gas J. 65 (2), 98 (1967)].
Aromaten
Nach dem LURGI-Arosolvan-Verfahren kann man aus Kohlenwasserstoffgemischen, wie Reformat- oder hydrierten Pyrolysebenzinen, Aromaten extrahieren [K. Eisenlohr, Erdöl und Kohle 16, 523 (1963); E. Müller und G. Höhfeld, Erdöl und Kohle 24, 573 (1971); E. Müller, Chemiker Zeitung 95, 996 (1971); E. Müller, Chem. and Industry 11 , 518-22 (1973); E. Müller, VT Verfahrenstechnik 8 (3), 88 (1974)]. Man erhält eine hohe Ausbeute an Benzol, Toluol, Xylol und anderen Aromaten mit Siedepunkten unter 180°C. Durch Zusatz von ausgesuchten Additiven zum N-Ethyl-2-pyrrolidon wird eine Lösungsmittelmischung mit optimaler Selektivität und hohem Lösungsvermögen gewährleistet. Der letztgenannte Begriff ist definiert als das Verhältnis der Aromatenkonzentration in der Lösungsmittelphase zur Aromatenkonzentration in der Kohlenwasserstoffphase.
N-Ethyl-2-pyrrolidon bietet gegenüber anderen Lösungsmitteln u.a. den Vorteil, daß die Bedingungen für die destillative Abtrennung der extrahierten Aromaten aufgrund der günstigen Lage seines Siedepunkts optimal sind. Vorteilhaft ist außerdem, daß die Phasen unter Ausnutzung des Dichteunterschieds recht schnell getrennt werden können und daß N-Ethyl-2-pyrrolidon bei den in dem Verfahren angewandten Temperaturen chemisch und thermisch stabil ist.
Beim Distapex-Verfahren der LURGI GmbH erfolgt die Extraktion von reinem Benzol aus dem Rohprodukt durch Extraktivdestillation mit NMP als Selektiv-Lösungsmittel, welches durch N-Ethyl-2-pyrrolidon ersetzt werden kann. Gleiches gilt für Toluol bzw. Xylol aus den entsprechenden Destillationsphasen. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die Rohprodukte bereits als separate B-, T- oder X-Schnitte verfügbar sind und die Konzentration der aromatischen Verbindungen über 70 % liegt [I.B. Lane et al., Chem. Process Engng. 48 (1), 49 (1967); E. Müller, VT Verfahrenstech- nik 14, 551 (1980)]. Mit einer Mischung aus N-Ethyl-2-pyrrolidon und Wasser kann man auch Gemische von monocyclischen und polycyclischen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Aromaten trennen [vergl.: Ohio Oil, US 2 943 122 (1960)]. Des weiteren gelingt die Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus Naphtha und Kerosin mit einem Siedebereich von 30 bis 300°C durch selektive Extraktion mit N-Ethyl-2-pyrrolidon und Reextraktion mit einem Cosolvens [vergl.: Metallgesellschaft, EP-A-87 832 (1983)].
B) Entschwefelung von Gasen und Abtrennung von sauren Verbindungen in Gasen
In natürlichen oder synthetischen Gasen liegen häufig hohe Konzentrationen an sauren Verbindungen vor. Beispiele hierfür sind Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffoxidsulfid, Kohlendioxid und organische Schwefelverbindungen. Ihre Abtrennung kann abgesehen von der Anwendung eines chemischen Verfahrens auch bevorzugt durch physikalisches Waschen in mehreren Stufen mit einem Gemisch aus N-Ethyl-2-pyrrolidon, Alkohol und Wasser erfolgen [vergl.: Metallgesellschaft, GB 938 392 (1963) und DE 2 250 169 (1974); EP-A-13177; CA Abstract Nr. 82:60774, 1984; CA Abstract Nr. 76:61312, 1984].
Der Unterschied zwischen dem Bunsenschen Löslichkeitskoeffizienten für Schwefelwasserstoff und demjenigen für Kohlendioxid ist so groß, daß diese Gase leicht ge- trennt und in reiner Form gewonnen werden können [vergl.: G. Hochgesand, Ind. Eng. Chem. 62 (7), 32 (1970)].
C) Schmieröle
Bei Hochleistungsschmierölen handelt es sich um eine Mischung von Erdölfraktionen, aus denen qualitätsmindernde Aromaten und Stickstoff-, Sauerstoff- oder Schwefelverbindungen durch Lösungsmittelraffination extrahiert worden sind. Danach werden die Komponenten mit den besten Schmiereigenschaften - die Isoparaffine - von den n-Paraffinen getrennt.
Die Aromaten und anderen Verunreinigungen lösen sich in verschiedenem Maße in organischen Hochsiedem. Diese Unterschiede nutzt man bei ihrer Abtrennung von den Paraffinen bei der technischen Lösungsmittelraffination. Ein vorteilhaftes Lösungsmittel für diesen Zweck ist N-Ethyl-2-pyrrolidon [vergl.: J. D. Bushnell und R. T. Fiocco, Hydrocarbon Proc. 59 (5), 119 (1980); A. Sequeira, P.B. Sherman, T.U. Don- ciere und E.O. McBride, Hydrocarbon Proc. 58 (9), 155 (1979)]. Beim Raffinierverfahren wird der.Einsatzstoff dem Sumpf der Extraktionskolonne zugeführt und im Gegenstrom zu dem entgasten N-Ethyl-2-pyrrolidon strömen gelassen. Die Kolonne ist somit als mehrstufige Extraktionszone ausgeführt. Infolge der sich in allen Stufen einstellenden Gleichgewichte wird am Kopf ein raffiniertes Produkt abgezogen, welches die Paraffine enthält. Das Extrakt, das die löslicheren Komponenten, d.h. die Aromaten und die anderen Verunreinigungen, enthält, wird aus dem Sumpf der Kolonne abgezogen. Zur Rückgewinnung des N-Ethyl-2- pyrrolidons müssen danach beide Ströme, das raffinierte Produkt und das Extrakt, bei erhöhter Temperatur oder vermindertem Druck destilliert werden. Schließlich erhält man drei getrennte Teile: die praktisch N-Ethyl-2-pyrrolidon-freien Paraffine, die extrahierten Verunreinigungen und N-Ethyl-2-pyrrolidon, das wiederum zum Kopf des Extraktors zurückgeführt werden kann.
N-Ethyl-2-pyrrolidon eignet sich viel besser als Furfural und Phenol für das
Schmieröl-Extraktionsverfahren [vergl.: A. Sequeira et al., Hydrocarbon Proc. 58 (9), 155 (1979)]. Als Vorteile von N-Ethyl-2-pyrrolidon gegenüber anderen Lösungsmitteln seien beispielsweise gennant: N-Ethyl-2-pyrrolidon ist thermisch und chemisch stabil, hat günstige toxikologische und ökologische Eigenschaften und eine hervorragende Selektivität und ist ein sehr gutes Lösungsmittel im Hinblick auf die Raffinatausbeuten.
D) Plaste
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann als Lösungsmittel für natürliche und synthetische Plaste, Wachse, Harze, und verschiedene Arten von Anstrichmitteln verwendet werden. Es löst Polymere, wie Cellulosederivate, Polymethylmethacrylat, Polyamide, Polyimide, Polyester, Polystyrol, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylace- tat, Polyurethane, Polycarbonate, Polyethersulfone, Polysulfone, Polyether und zahlreiche Copolymere.
N-Ethyl-2-pyrrolidon ist mit den entsprechenden Monomeren und mit herkömmlichen organischen Lösungsmitteln und Wasser mischbar. Daher kann man die bestmögli- ehe Lösungsmittelmischung für eine gegebene Anwendung ermitteln.
Die folgenden Beispiele illustrieren die Vorteile von N-Ethyl-2-pyrrolidon unter Aufzeigung von Möglichkeiten zur Lösung von Problemen, die in der Kunststoffindustrie auftreten können.
Formkörper
Die Herstellung von Fasern, Folien, Bändern usw. aus linearen Hochpolymeren stellt häufig technologische Probleme. Die Schwierigkeit besteht darin, daß es an Lö- sungsmitteln oder Weichmachern mangelt, die nicht korrosiv, physiologisch verträglich und bei der Verarbeitungstemperatur nicht entflammbar sind. In Fällen dieser Art ist N-Ethyl-2-pyrrolidon sehr nützlich, da damit aus Polyamiden, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polystyrol und Cellulosetriacetat hochkonzentrierte Lösungen oder formbare Massen hergestellt werden können. Gleiches gilt bei erhöhter Temperatur für Vinylfluorid-Homopolymere und -Copolymere.
Dank seiner Quell- und Solubilisierungswirkung kann N-Ethyl-2-pyrrolidon auch zum Kaltschweißen von Kunststoffen verwendet werden.
Synthesefasern
Aromatische Polyamide sind hervorragende Komponenten für die Herstellung von Folien, Fasern und Garnen, die die für technische Anwendungen benötigte extrem hohe Festigkeit bieten. Das in der Industrie als Ausgangsmaterial bevorzugte Poly(p- phenylenterephthalamid) ist durch Umsetzung von p-Phenylendiamin und Te- rephthalsäuredichlorid in konzentrierten N-Ethyl-2-pyrrolidon-Lösungsmittelsystemen zugänglich. Aramid-Hochleistungsfasern und -garne können aus Spinnlösungen von Poly(p-phenylenterephthalamid) oder anderen Polymerzusammensetzungen auf Polyamid-Basis nach herkömmlichen Nass- und Trockenspinnverfahren hergestellt werden.
Lithiumchlorid enthaltendes N-Ethyl-2-pyrrolidon ist ein Lösungsmittel für die Herstel- lung von Polymeren aus aromatischen Diaminen und aromatischen Säurechloriden, wie Isophthalsäurechlorid, die Fasern und Überzüge bilden können und hochtemperaturbeständig sind.
Polyacrylnitril, das in den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich ist, kann in N-Ethyl-2-pyrrolidon mit kleinen Mengen niederaliphatischer Ketone gelöst werden. Diese Lösungen können bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen zu einheitlichen Fasern versponnen werden.
Faserförmige Poly(arylenethersulfon)-Poly(aryIenterephthalat)-Blockcopolymere können unter Verwendung einer Lösung von Kaliumcarbonat und N-Ethyl-2-pyrrolidon nach Grenzflächenverfahren hergestellt werden. Fasern aus Poly(arylacetylen) können in organischen Lösungsmitteln wie N-Ethyl-2- pyrrolidon naß versponnen werden.
Harnstoff kann in N-Ethyl-2-pyrrolidon bei Temperaturen oberhalb von 150°C mit Diaminen kondensiert werden. Die so erhaltenen linearen, unvemetzten Polyharn- stoffe haben ein hohes Molekulargewicht und gute mechanische Eigenschaften und können zu Fasern verarbeitet werden. N-Ethyl-2-pyrrolidon löst bei erhöhten Temperaturen sowohl die Polymere als auch die Monomere, aber die Polymere fallen beim Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur aus. Daher ist N-Ethyl-2-pyrrolidon einem phenolischen Lösungsmittel überlegen, da es das Verfahren vereinfacht und die Qualität verbessert. Bei der Synthese von hochschmelzenden Polyhamstoffen aus aromatischen Diaminen und aromatischen Diisocyanaten eignet sich N-Ethyl-2-pyrrolidon als nicht korrosives, inertes Lösungsmittel für die Kondensationsreaktion und das anschließende Verspinnen. Mischungen von Polyacrylnitril mit formyliertem Polyvinylalkohol in Lösung in N-Ethyl- 2-pyrrolidon und von Polyacrylnitril mit Poly(alkyl-alpha-acylaminoacrylaten) sind stabil; sie trennen sich nicht und können zu homogenen, nicht segmentierenden Fasern mit hohem Erweichungspunkt und guter Farbstoff affinität versponnen werden. N-Ethyl-2-pyrrolidon und Mischungen davon mit Tetrahydrofuran oder Phenol eignen sich zur Herstellung von Spinnlösungen von Vinylchlorid-Polymeren, Vinylidenchlorid- Polymeren und synthetischen linear kondensierten Polyestern, die sich von Polyethy- lenterephthalaten ableiten. Die erhaltenen Lösungen sind stabil, gelieren nicht und haben eine geringe Viskosität bei hohem Feststoffgehalt. Sie ermöglichen die Her- Stellung von Fasern und Folien mit überlegenen physikalischen Eigenschaften für die Herstellung von Textilien nach Nass- oder Trockenverfahren.
Membranen
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann zur Herstellung von semipermeablen Membranen verwendet werden. Diese Membranen werden bei Trennverfahren wie Ultrafiltration und Umkehrosmose eingesetzt.
Polyethersulfonmembranen können aus Mehrkomponentenmischungen aus N-Ethyl- 2-pyrrolidon, Wasser und den jeweiligen Polymeren hergestellt werden [vergl.: G. Tkacik and L Zeman, J. Membr. Sei. 31 (2-3), 273 (1987)].
Die Eigenschaften von Polysulfonmembranen werden durch Lösungen in N-Ethyl-2- pyrrolidon und Dimethylsulfoxide und Calciumchlorid als Porenbildner beeinflußt. Bei der Herstellung von verstärkten Polysulfonmembranen können Mischungen aus N-Ethyl-2-pyrrolidon und Polyethylenglykolen als Quellmittel verwendet werden [vergl.: X. Lu, C. Gao und X. Sun, Chem. Abstr. 104 (24) 208436v (1985)].
Synthese von Polymeren
N-EthyI-2-pyrrolidon ermöglicht die Synthese von neuen Polymeren und/oder die Synthese von Polymeren unter Verbesserung ihrer Qualität.
Bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen katalysiert N-EthyI-2-pyrrolidon die Verschäumungsreaktion zu hoch hydrophilen, weichen Artikeln. In verschäumten Polyetherurethanen wirkt N-Ethyl-2-pyrrolidon als Regler zur Gewährleistung offen- zelliger Strukturen. Die Eigenschaften von Polyesterurethankautschuklösungen in Gegenwart von N-Ethyl-2-pyrroIidon sind vorteilhaft. Lineare synthetische Polyamide sind in N-Ethyl-2-pyrrolidon bei 150 bis 200°C leicht löslich und bei Raumtemperatur schlecht löslich; Gleiches gilt für Polycaprolactam und Copolymere von Caprolactam mit beispielsweise N-Vinylcaprolactam. Diese Eigenschaft ermöglicht die Abtrennung von Verunreinigungen, wie nicht umgesetzten Monomeren und gefärbten Substanzen durch Umkristallisieren.
Polykondensationsreaktionen unter Beteiligung von Aminocarbonsäuren und ihren Lactamen oder Salzen von Polycarbonsäuren und Polyamiden können in Phenol durchgeführt werden. Bei Ersatz dieses Lösungsmittels durch N-Ethyl-2-pyrroIidon erhält man Fasern oder Formkörper mit überlegener Qualität und Vereinfachungen des Produktionsverfahrens. Bei der Herstellung von linearen, hochviskosen Polyamiden aus ß-Lactamen sind
Lösungsmittel wie N-Ethyl-2-pyrrolidon sehr gut geeignet. N-Ethyl-2-pyrrolidon löst das Monomer und den Aktivator und quillt das ausfallende Polymer auf.
Werden Acrylate oder Methacrylate in Gegenwart von dipolaren, aprotischen Cokata- lysatoren, wie N-Ethyl-2-pyrrolidon, anionisch polymerisiert, so steigt der Anteil an syndiotaktischem Polymer, so dass die erhaltenen Produkte eine regelmäßigere Struktur aufweisen. Aufgrund der erhaltenen Verbesserungen der Wärmeformbeständigkeit, der Lösungsmittelbeständigkeit und der mechanischen Eigenschaften eignen sich diese Produkte als Formmassen und Bindemittel für Oberflächenbe- schichtungen.
Die Handhabung des als Härter für Epoxyetherharze gut bekannten m- Phenylendiamins bei Raumtemperatur ist viel einfacher und weniger gefährlich, wenn es in N-Ethyl-2-pyrroIidon gelöst ist. Diese Lösung verlängert die Topfzeit des Harzes und beeinträchtigt das Härtungsverhalten nicht. Eine bei niedrigen Temperaturen fest gewordene Schmelze wird beim Auftauen wieder zu einer homogenen Flüssigkeit.
Die Photohärtung von Acrylepoxidharzen kann mit N-Vinylpyrrolidon als reaktivem Verdünnungsmittel und N-Ethyl-2-pyrrolidon als unreaktivem Verdünnungsmittel durchgeführt werden.
Amorphe Polyacrylether, die sehr temperaturbeständig sind, können vorteilhafterweise unter Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrol idon hergestellt werden. Durch die Verwendung von schwachen Basen werden Mebenreaktionen vermieden [vergl.: D. K. Mohanty et al., Polymer Preprints 25 (2), 19 (1984)].
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann als Reaktionsmedium bei der Synthese von hochleistungsfähigem Poly(phenylensulfid) für die Polymerisation von p-Dichlorbenzol und Natriumsulfid verwendet werden.
Die Ringöffungspolymerisation von Poly(aminobenzoyllactamen) kann im Lösungsmittelsystem N-Ethyl-2-pyrrolidon und Lithiumchlorid erfolgen.
E) Oberflächenbeschichtungen
N-Ethyl-2-pyrrolidon ist ein nicht korrosiver Hochsieder mit hervorragendem Lösungsvermögen und hervorragender Chemikalienbeständigkeit. Daher verbessert N-Ethyl-2- pyrrolidon die Eigenschaften vieler Oberflächenbeschichtungssysteme. Günstig sind diese Effekte insbesondere für Einbrennbeschichtungen, die bei relativ hohen Temperaturen gehärtet werden. N-Ethyl-2-pyrrolidon ermöglicht die Herstellung von hochgefüllten Anstrichmitteln und Lacken. Da es die rheologischen Eigenschaften verbessert, erhält man Anstrichmittel mit überlegenem Verlauf und überlegener Deckkraft. Die Beschichtungen sind daher homogener und nicht porös und zeigen keine Kraterbildung und eine größere Chemikalienbeständigkeit sowie eine höhere mechanische Festigkeit.
N-Ethyl-2-pyrrolidon ist ein hervorragendes Lösungsmittel für die meisten Ausgangsmaterialien für Beschichtungen, wie Acrylate, Epoxidharze, Polyurethane, Polyvinylchloridsysteme, auf Polyamidimid basierende Drahtlacke, Wasserbasislacke und Druckfarben, z.B. für Tintenstrahldrucker, wie wasserfeste Tintenstrahldruckertin- ten, die gegebenenfalls ein UV-härtbares Harz enthalten.
N-EthyI-2-pyrrolidon ist ein nützliches Lösungsmittel für Butadien-Acrylnitril- Copolymere (z.B. Perbunan N), die zur Auskleidung von Tanks verwendet werden. Die Kautschuklösungen fließen und verlaufen besser als die mit Ketonen erhaltenen Lösungen.
Durch Lösen von Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren in einer Mischung aus N- Ethyl-2-pyrrolidon und einkernigen aromatischen Kohlenwasserstoffen erhält man eine Lösung, die zum Foliengießen verwendet werden kann. Infolge des synergisti- sehen Effekts zwischen den beiden Lösungsmitteln haben die Lösungen eine geringe Viskosität und können leicht aufgetragen werden.
Polyisocyanate mit Imidgruppen können in Lösungsmittelsystemen mit N-Ethyl-2- pyrrolidon gelöst werden. Diese Lösungen können zur Gummierung von Verbunden und Metalloberflächen verwendet werden.
Drahtlacke
Ein wichtiges Merkmal von N-Ethyl-2-pyrrolidon bei der Herstellung von hitzehärtba- ren Anstrichmitteln für die elektrische Isolierung ist sein hervorragendes Lösungsvermögen für Polycarbonsäuren und deren Anhydride, wie Trimellitsäure- und Pyro- mellitsäureanhydrid, und Polymere mit Amid- und Carboxylgruppen mit hohem Aro- matengehalt.
So werden bei der Kondensationsreaktion zwischen N-Ethyl-2-pyrrolidon-Lösungen von Anhydriden mehrbasiger Carbonsäuren und monomeren mehrwertigen Isocyana- ten Amidgruppen enthaltende Polyisocyanate gebildet. Die erhaltenen Einbrennlacke ergeben Überzüge mit hervorragenden mechanischen und dielektrischen Eigenschaften auf Kupferleitern. Vom technischen Standpunkt bietet N-Ethyl-2-pyrrolidon den Vorteil, daß es eine Doppelfunktion ausübt: Es dient als Reaktionsmedium beim Her- stellungsverfahren und verbleibt im fertigen Überzug als Viskositätsmodifikator. N-Ethyl-2-pyrrolidon eignet sich als Lösungsmittel für die harzartigen Copolyester bei der Umsetzung zwischen einem Diimid (wie dem aus Trimellitsäureanhydrid und 4,4'- Diaminodiphenylmethan erhaltenen) und mehrwertigen Alkoholen (wie Trishydroxye- thylisocyanurat (THEIC) oder Ethylenglykol). Die so gebildeten Lösungen können zu sehr hitzebeständigen Drahtlacken gebrannt werden. N-Ethyl-2-pyrrolidon ist auch ein Lösungsmittel für Polyamid/Polyimid-Einbrennlacke, die sich aus der Kondensation einer Tricarbonsäure mit aromatischen und aliphatischen Diaminen ableiten.
Lösungsmittelmischungen aus N-Ethyl-2-pyrrolidon und Dicarbonsäureestern eignen sich zur Verwendung bei der Herstellung von Drahtlacken auf Basis von Polyvinyl- formal.
F) Entlacken und Reinigen
Aufgrund seines hohen Lösungsvermögens für Plaste, Harze, Öl und Fett kann N- Ethyl-2-pyrrolidon mit Erfolg als Bestandteil in Lackentfernern, Reinigungsmitteln und Entfettungsmitteln eingesetzt werden. Seine Mischbarkeit mit Wasser und den meisten herkömmlichen organischen Lösungsmitteln ermöglicht die Herstellung von hochwirk- samen Produkten, die gezielt auf verschiedene Anwendungszwecke abgestellt werden können. Die ökologischen und toxikologischen Daten von NJ-EthyI-2-pyrrolidon sind im Vergleich zu den meisten anderen Lösungsmitteln günstig. N-Ethyl-2- pyrrolidon ist nicht korrosiv. Mischungen, die N-Ethyl-2-pyrrolidon und andere Lösungsmittel enthalten, zeigen häufig wünschenswerte synergistische Effekte.
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann für sich alleine (rein) oder in Mischungen zur Entfernung von Öl, Kohleablagerungen und anderen teerartigen polymeren Rückständen aus Metallkammern, Kolben und Zylindern sowie zur Nassreinigung von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann Teil von Mischungen sein, die in der I ndustrie zur Reinigung verschmutzter Metallteile und Geräte verwendet werden. Bestimmte schwer zu lösende Polyurethane werden am besten mit Mischungen aus M-Ethyl-2-pyrrolidon und Dicarbonsäureestern abgereinigt. Mischungen von N-Ethyl-2-pyrrolidon mit anderen organischen Lösungsmitteln und Hilfsstoffen werden zur Entfernung von Druckfarbenrückständen verwendet. Mit Mischungen, die als Schlüsselbestandteil N-Ethyl-2-pyrrolidon enthalten, entfernt man Epoxide und ähnliche chemisch beständige Überzüge von Stahloberflächen sowie zeitweilige Überzüge von Teilen optischer Instrumente. Lösungsmittelmischungen, die N-Ethyl-2-pyrrolidon als reaktiven Bestandteil enthalten, eignen sich für die Herstellung eines Lackentferners vom Schaumtyp, der zur Verwendung bei der Entfernung verschiedener Anstrichmittel, Klarlacke, lufttrock- nender Lacke und anderer Überzüge oder Lackierungen, insbesondere von relativ großen Oberflächen, geeignet ist.
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann zur Formulierung von Lackentfernern verwendet werden, die leicht zu handhaben sind, umweltfreundlich sind und die Brandgefahr reduzieren.
Mischungen von N-Ethyl-2-pyrrolidon können zur Reinigung von Gegenständen oder Oberflächen, die durch Stoffe wie Öl, Fett, Ruß, Farbe und Klebstoff verschmutzt sind, durch Eintauchen in ein Bad verwendet werden. Ein wichtiges Anwendungsge- biet ist in diesem Zusammenhang die Entfettung von Metallen vor der weiteren Oberflächenbehandlung, Beschichtung oder Galvanisierung. Zu verwendende Reinigungsbäder enthalten N-Ethyl-2-pyrrolidon, Geruchsmaskierungsmittel, Tenside und Verdünnungsmittel. Durch Verwendung einer die Absorption von Wasser verhindernden Schicht kann die Wasserabsorption des Reinigers erheblich verzögert werden. Auf N-Ethyl-2-pyrrolidon basierende Produkte eignen sich zur Verwendung bei der Entfernung von verwitterten Dispersionsfarben auf Außenwänden, zur Renovierung von Innenräumen, zur Entfernung von Graffiti und zur Ultraschallreinigung von Gegenständen wie optischen Linsen oder Zahnprothesen.
Die folgenden Lösungsmittel können in Kombination mit Tensiden, Verdickungsmitteln und anderen Additiven zur Entwicklung von Systemen mit hohem Lösungs- und Quellvermögen verwendet werden:
Butanol, Butylacetat, Butylglykolacetat (1 -Butoxy-ethylacetat), gamma-Butyrolacton, 2- Ethylhexylacetat, 1 -Methoxy-2-propylacetat, Nonanol, Pentylacetat, Solvenon PM (1 - Methyl-2-propanol) und Tridecanol.
G) Pflanzenschutz
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann als Lösungsmittel oder Cosolvens für die Formulierung von Wirkstoffen, wie Insektiziden, Fungiziden, Herbiziden, Saatgutbehandlungsprodukten und Bioregulatoren, verwendet werden, wo hoch polare Verbindungen erforderlich sind. N-Ethyl-2-pyrrolidon wird gegenüber anderen hoch polaren Lösungsmitteln be- vorzugt, da es bei Verwendung als Lösungsmittel oder Cosolvens in Pestizidformulie- rungen, die auf wachsende Nutzpflanzen ausgebracht werden, von der Forderung nach einer Toleranz ausgenommen ist und ein günstiges toxikologisches und ökologisches Profil besitzt. Es eignet sich besonders gut für Mehrkomponentensysteme.
N-Ethyl-2-pyrrolidon bildet Addukte mit Bakteriostatika, wie substituierten Harnstoffen, Carbaniliden, Thiocarbamaten, Guanidinen und Salicylaniliden. Diese Produkte sind bakterizider und erlauben eine bessere Kontrolle des Wachstums von Bakterienkulturen.
H) Herstellung von elektronischen Geräten
Für die Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) werden Produkte mit sehr hoher Reinheit verlangt. N-Ethyl-2-pyrrolidon mit Elektronikqualität wird insbesondere nach den Verfahren gemäß EP-A1 -1 038867 (BASF AG) oder US-A-5,777,131 (BASF Corp.) hergestellt. Dies macht N-Ethyl-2-pyrrolidon zu einem hervorragenden Lösungsmittel für die Elektronikindustrie und Hersteller von Leiterplatten. Mischungen von N-EthyI-2-pyrrolidon mit gängigen Lösungsmitteln können zur Reinigung und Entfettung von Einkristallsiliciumwafern für ICs verwendet werden.
Durch die Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Verdünnungsmittel in Polyamidi- mid-, Urethan- und Epoxidharzen erhält man eine glatte Oberfläche. Die langsame Verdampfungsgeschwindigkeit von N-Ethyl-2-pyrrolidon erlaubt die Bildung sehr homogener Beschichtungen.
In der Mikrophotolithographie (dem Schlüssel zur Herstellung von elektronischen
Chips) zeigt N-Ethyl-2-pyrrolidon eine hervorragende Leistungsfähigkeit in Entwicklern für lichthärtbare Polyimide und in Photoresist-Strippern.
Im letzten Produktionsschritt werden ICs mit Harzen, wie Epoxidformmassen, verkap- seit. Hierbei bleibt auf dem gekapselten IC-Baustein oder dem Anschlußkamm sowie auf der Verkapselungsvorrichtung Harzaustrieb („Flash") zurück. Man kann einen End- bearbeitungsschritt durchführen, indem man das Harz mit N-Ethyl-2-pyrrolidon erweicht, so daß es dann leicht mit Druckluft oder Hochdruckwasser weggespült werden kann (chemisches Entflashen). Es wird empfohlen, dieses Verfahren unmittelbar nach dem Formen und vor der Nachhärtung durchzuführen.
Auf Leiterplatten werden Halbleiter und andere elektrische Bauelemente aufgelötet. Hierbei muß ein Flußmittel verwendet werden. Nach dem Löten müssen Flußmittelrückstände entfernt werden, um Korrosion zu verhindern. Dies kann mit Lösungsmit- telmischungen geschehen, die als Schlüsselbestandteil N-Ethyl-2-pyrrolidon enthalten.
Ein anderes Anwendungsgebiet ist die selektive Entfernung von Polymerüberzügen von bestimmten Bereichen auf Leiterplatten. I)
N-Ethyl-2-pyrrolidon oder Mischungen davon können als Absorptionsmedien für die Entfernung oder Abtrennung von organischen Verbindungen aus Ab- oder Rauchgasen, wie Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Vinylchlorid, breite Anwendung fin- den.
Bei der Verarbeitung von organische Lösungsmittel enthaltenden Klebstoffen kann man einen Teil dieser Lösungsmittel durch N-Ethyl-2-pyrrolidon ersetzen, urn die Dampfkonzentration zu verringern. PVC- oder ABS-Klebstoffe, die hauptsächlich aus N-Ethyl-2-pyrrolidon und/oder gamma-Butyrolacton bestehen, zeigen eine verringerte Brandgefahr. Da beide Produkte einen verhältnismäßig geringen Dampfdruck haben, wird das Inhalationsrisiko erheblich verringert.
J) Farben und Pigmente
Für Farben mit Azo-Verbindungen können diazotierbare Amindispersionen mit N-Ethyl- 2-pyrrolidon, das die Diazo- und Kupplungskomponenten auflöst, hergestellt werden. Zur Verbesserung der Bildung und Haltbarkeit von Farbtönen kann N-Ethyl-2- pyrrolidon bei Färbung von Polyamid-, Acryl, Polyesterfasern, -geweben, -folien und von Polyester-Baumwollmischuingen eingesetzt werden. In Farben, lithographischen Tinten und anderen schützenden oder dekorativen Pigmentbeschichtungen dispergiert N-Ethyl-2-pyrroIidon wirkungsvoll viele organische oder anorganische Farbpϊgmente, ohne die Wasserempfindlichkeit des Films zu erhöhen. 1 % Lösungsmittel (auf Pig- mentbasis) erleichtert das Mahlen und erhöht die Färbekraft infolge der Pigmentverfeinerung. N-Ethyl-2-pyrrolidon verbessert die Stabilität gegen Veralterung, ergibt reduzierte Farbabdrift und stabilisiert das System gegen Ausflockung und Erstarrung.
K) Außerdem kann N-Ethyl-2-pyrrolidon Anwendung finden
als Lösungsmittel für Entwickler (PhotoVReproduktionstechnik),
zur Herstellung von hochleistungsfähigen Klebstoffen und technischen Klebstoffentfer- nern,
als Lösungsmittel für Schleimbekämpfungsmittel, die bei der Papier- und Pappeherstellung verwendet werden,
als Reaktionsmedium oder Lösungsmittel bei der Synthese von organischen Zwischenprodukten und Pharmazeutika, als Lösungsmittel für die Kohleextraktion und bei der Ölraffination,
als Komponente in Fluiden für die Herstellung von Druckplatten,
zur Entfernung von Verunreinigungen und Klebstoffen, insbesondere auf Cyanacrylat basierenden Klebstoffen, von Polymeren, Plasten (z.B. Polymethacrylaten), Glas-, Metall-, Keramik-, Stein- und Faseroberflächen und auch von der Haut.
L) N-Ethyl-2-pyrrolidon findet als NMP-Ersatz erfindungsgemäß insbesondere auch Verwendung in den eingangs zitierten Verfahren und Operationen bezüglich NMP.
M)
N-Ethyl-2-pyrrolidon kann erfolgreich und vorteilhaft ersetzen: Dimethylformamid (DMF), insbesondere in wässrigen Beschichtungen, Methylenchlorid, insbesondere beim Strippen von Speicher-Chips, Perchlorethylen und Trichlorethy- len, insbesondere in Dampfentfettungsverfahren, chlorhaltige Lösungsmittel (z.B. chlorierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere chlorierte C1 -C6 Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorethylen und Trichlorethylen) z.B. in Ultraschall-Reinigungsverfahren, Matron- lauge beim Reinigen von Reaktoren z.B. zum Entfernen von Urethanresten, Furf u- ralphenol in Schmiermittelextraktionen und Glycolether, z.B. in Haushalts- und Irsdust- riereinigern und Beschichtungen, Ether wie z.B. THF, Diethylenglycoldialkylether, 1,2- Diethoxyethan und 1 ,2-Dimethoxyethan, z.B. bei chemischen Umsetzungen.
N-Ethyl-2-pyrrolidon wird für die erfindungsgemäßen Verwendungen insbesondere mit einer Reinheit von größer 97 Gew.-%, insbesondere von größer 98 Gew.-%, ganz besonders größer 99 Gew.-%, z.B. größer 99,8 oder größer 99,9 Gew.-%, eingesetzt. Diese Reinheiten können durch ein- oder mehrfache Destillation oder Rektifikation erzielt werden.
N-Ethyl-2-pyrrolidon mit hoher Reinheit zur erfindungsgemäßen Verwendung wird insbesondere mit den Verfahren gemäß EP-A-1 038867 (BASF AG) und US-A-5,777,131 (BASF Corp.) (vgl. unten) erhalten.
Die Herstellung und Reinigung von N-Ethyl-2-pyrrolidon ist bekannt:
Die Herstellung von N-Ethyl-2-pyrrolidon kann durch Umsetzung von gamma- Butyrolacton mit Monoethylamin bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck unter Freisetzung von einem Moläquivalent Wasser, z. B. analog Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Band A22, 5. Aufl., Seite 459 (1993), oder DE-A1-19626 123 (BASF AG), erfolgen. N-Ethyl-2-pyrrolidon kann auch durch Umsetzung -von Maleinsäureanhydrid (MSA) mit Monoethylamin in Gegenwart von Wasserstoff und einem Hydrierkatalysator hergestellt werden, z. B. gemäß EP-A1-745589 (Bayer AG).
WO-A1 -02/102773 (BASF AG) betrifft ein Verfahren zur Herstellung von N- substituierten Pyrrolidonen durch Hydrierung an Cu-Katalysatoren in der Gasphase von Substraten, die ausgewählt sind aus C4-Dicarbonsäuren und deren Derivaten, unter Zusatz eines primären Amins.
EP-A1 -1 038 867 (BASF AG) und US-A-5,777,131 (BASF Corp.) beschreiben Verfahren zur Reinigung von N-substituierten Lactamen wie NMP und N-Ethyl-2-pyrrolidon, wobei man die verunreinigten N-substituierten Laσtame mit einem sauren, insbesondere makroporösen, Kationenaustauscher behandelt.
Beispiel
Bei Verwendung von Harnstoff als Düngemittel wird dieser durch das Bodenenzym Urease in Ammoniak und CO2 umgewandelt, so dass der Stickstoff nicht seiner Bestimmung im Boden zugeführt wird. Insbesondere bei hohen pH-Werten und oberflä- chiger Ausbringung geht Stickstoff in großer Menge gasförmig verloren. Durch den Zusatz von Urease-Inhibitoren, wie zum Bsp. Phosphorsäuretriamiden, kann diese Reaktion weitgehend unterdrückt werden.
Z.B. gelangt N-Butyl-thiophosphorsäure-triamid (NBPT) als Formulierung in NMP/Propylenglykol mit der Bezeichnung „AgrotairN™" in den Handel (Zusammensetzung NBPT/Propylenglykol/NMP = 25/65/10 (in Gew.-%)).
Es wird von Düngemittel-Händlern in großen Mischern dem Harnstoff zugemischt und direkt an Landwirte abgegeben. Bei Handling und Verarbeitung der Produkte ist der direkte Kontakt mit AgrotaiN™ zu vermeiden.
Durch die vorteilhafte Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon (NEP) kann ein gefahrloserer Umgang mit solchen NBPT-Formulierungen erfolgen. Dies wird insbesondere durch
c) den geringeren Dampfdruck des höhersiedenden Lösemittels und d) der geringeren Toxizität von solchen Formulierungen (inkl. untoxischer Cosol- ventien wie Glykole)
gewährleistet. Dabei bleibt die Stabilität des Wertproduktes erhalten. Zum Beispiel wird eine 25 Gew.-%ige Lösung von reinem NBPT in einem der u.g. Lösemittel (LM) bei Raumtemperatur hergestellt. Die Lösung wird nicht inertisiert in einem geschlossenen Gefäß gelagert und in bestimmten Abständen auf deren Wertstoffgehalt untersucht.
Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: pH des Wertstoffgehalt Wertstoffgehalt Wertstoffgehalt LM, 10 NBPT, Nullprobe NBPT, NBPT, Gew.-% HPLC [Gew.-%] nach 1 Woche nach 2 Wochen in WasHPLC [Gew.-%] HPLC [Gew.-%] ser
NMP 8,25 26,1 26,3 26,7
NEP 8,15 25,4 25,9 26,3
Die Formulierung in einem reinen Lösemittel ist über den untersuchten Zeitraum stabil.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel, Verdünnungsmittel, Extraktionsmittel, Reinigungsmittel, Entfettungsmittel, Absorptionsmittel und/oder Dispergierungsmittel.
2. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel und/oder Extraktionsmittel in Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen.
3. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei man die Gasgemische bei Crackprozessen aus Kohlenwasserstoffen erhält.
4. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche zur Abtrennung von Acetylen, 1 ,3-Butadien und/oder Aromaten.
5. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel für Polymere und/oder Copolymere.
6. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach dem vorhergehenden Anspruch, wo- bei es sich bei den Polymeren und/oder Copolymeren um Polymethylmethacryla- te, Polyester, Polyacrylnitril, Acrylnitril-haltige Copolymere, Butadien-haltige Copolymere, Styrol-haltige Copolymere, N-Vinylpyrrolidon-haltige Copolymere, Vi- nylchlorid-haltige Copolymere, Vinylacetat-haltige Copolymere, Methylmethacry- lat-haltige Copolymere, Terephthalsäurepolyester, Polyvinylchlorid, Polyvinylpyr- rolidon, Polyvinylacetate, Polycarbonate, Polyether, Polyethersulfone, Polystyrol, Polyamide, Polyimide und/oder Polyurethane handelt.
7. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel für Harze, Wirkstoffe, Cellulose-Derivate und/oder Farbstoffe.
8. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel, Verdünnungsmittel und/oder Dispergierungsmittel in chemischen Umsetzungen.
9. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach dem vorhergehenden Anspruch, wo- bei es sich bei den chemischen Umsetzungen um C-C-Verknüpfungsreaktionen und/oder Polymerisationen handelt.
10. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel in Verfahren zur Herstellung von Drahtlacken.
11. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon als Lösungsmittel und/oder Absorptionsmittel in Verfahren zur Gaswäsche.
12. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach dem vorhergehenden Anspruch zur Abtrennung von SO2, H2S und/oder Vinylchlorid.
13. Verwendung von N-EthyI-2-pyrrolidon als Lösungsmittel, Reinigungsmittel und/oder Entfettungsmittel in Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs).
14. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrroIidon als teilweiser oder vollständiger Ersatz für N-MethyI-2-pyrrolidon (NMP).
15. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als teilweiser oder vollständiger Ersatz für chlorierte Kohlenwasserstoffe und/oder Ether.
16. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei N-Ethyl-2-pyrrolidon in einer Reinheit von > 99 Gew.-% eingesetzt wird.
17. Verwendung von N-Ethyl-2-pyrrolidon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei N-Ethyl-2-pyrrolidon eingesetzt wird, das zuvor mit einem sauren Kationenaustauscher behandelt wurde.
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