WO2008012231A2 - Verwendung von 1,5-dimethylpyrrolidon - Google Patents

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WO2008012231A2
WO2008012231A2 PCT/EP2007/057347 EP2007057347W WO2008012231A2 WO 2008012231 A2 WO2008012231 A2 WO 2008012231A2 EP 2007057347 W EP2007057347 W EP 2007057347W WO 2008012231 A2 WO2008012231 A2 WO 2008012231A2
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dimethylpyrrolidone
solvent
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processes
copolymers
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PCT/EP2007/057347
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Tobias Wabnitz
Rolf Pinkos
Karl Ott
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Basf Se
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/18—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D207/22—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/24—Oxygen or sulfur atoms
    • C07D207/26—2-Pyrrolidones
    • C07D207/263—2-Pyrrolidones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms
    • C07D207/267—2-Pyrrolidones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom

Definitions

  • the present invention relates to uses of 1, 5-dimethylpyrrolidone (1, 5-dimethyl-2-pyrrolidinone, DMP, CAS No. 5075-92-3), especially in certain processes.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • WC Walsh "N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips), Maintenance Cleaning Aircraft Ball Bearing Assemblies", WC Walsh, “N-Methyl Pyrrolidone (NMP Technical Tips); Cleaning of a Chlorinated Paraffin / Metal Stearate Based Compound Drawing Off of 1000 Ft. Long Coils of 0.25", 316 Stainless Steel Tubing ",
  • WO-A-05/090447, DE-A-102004015095, WO-A-05/092953 and DE-A-102004015092 relate to the use of N-ethylpyrrolidone, N-methylvalerolactam, N-methylcaprolactam or 3-Ethoxypropionicklaethylester.
  • the object of the present invention is to find a substitute for NMP and also chlorinated hydrocarbons and / or ethers which has at least approximately, preferably equally good, 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. viscosity, colorlessness, polarity, inertness, biodegradability, homogeneous miscibility with other organic solvents and water.
  • the replacement should in particular have even more favorable toxicological properties, i. be even less toxic than NMP.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone is such a substitute for NMP and also chlorinated hydrocarbons and / or ethers.
  • the invention accordingly provides for the use of 1, 5-dimethylpyrrolidone as solvent, diluent, extractant, cleaning agent, degreasing agent, absorption agent and / or dispersing agent.
  • 5-dimethylpyrrolidone is a slowly evaporating, highly polar, aprotic and widely applicable organic solvent (boiling point: 210 0 C / 1013 mbar) with favorable ecological data (see safety data sheet to 1, 5-dimethylpyrrolidone from Sigma Aldrich Chemie GmbH, Germany , Product No. D184101). It is a colorless, low-viscosity liquid with a weak amine odor. 1, 5-Dimethylpyrrolidone is completely miscible with water and most organic solvents.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone has favorable toxicological data. (See safety data sheet for 1, 5-dimethylpyrrolidone from Sigma Aldrich Chemie GmbH, Germany, Product No. D184101).
  • inorganic substances examples include sulfur, zinc chloride, sodium nitrite, sodium bromide, mercuric chloride, some iron, copper and lead salts. All the above features make 1, 5-dimethylpyrrolidone a good or the best choice for a wide range of different applications (see below).
  • 5-dimethylpyrrolidone is an e.g. levulinic acid-based lactam and a very weak base.
  • 5-dimethylpyrrolidone is a chemically stable and powerful polar solvent. These properties are very valuable in various chemical reactions where an inert medium is important:
  • Carboxylic acids, carboxylic anhydrides and carboxylic acid esters can be prepared by reaction of alcohols with synthesis gas (CO + Hb) using nickel or
  • Cobalt complexes can be prepared in 1, 5-dimethylpyrrolidone.
  • Another method is the production of ethylene glycol from synthesis gas.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone 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). 0291-2.0 (circa 1994) and the literature cited therein, which is hereby incorporated by reference):
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone Hydrocarbons by extractive distillation.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone offers the following advantages: no azeotropes are formed with hydrocarbons; 1, 5-dimethylpyrrolidone is very resistant to heat and chemicals; and 1, 5-dimethylpyrrolidone has a favorable toxicological and ecological profile.
  • 5-dimethylpyrrolidone is miscible in all proportions with water. This allows adjustment of the process to the desired conditions and stripping of the dissolved hydrocarbons from the solvent.
  • 5-dimethylpyrrolidone has a high boiling point associated with low vapor pressure, which minimizes losses in industrial scale separation processes. The viscosity is low at the usual operating temperatures, which promotes the transport of substances.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone can be successfully used for the separation and purification of acetylene from cracking gas mixtures resulting from the partial combustion of saturated hydrocarbons [vgl. 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.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone dissolves many times its own volume of acetylene. Acetylene can be easily removed from the light Key component carbon dioxide and be separated from higher acetylenes.
  • a particular advantage of this method 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, Vol. A1, 107 (1985)], quenching with water and Coke deposits are removed or quenched with oil, coke deposits are removed and heat is recovered.
  • the purification of the resulting cracking gas consists of two stripping steps, in which 1, 5-dimethylpyrrolidone can be used as a selective solvent.
  • a butadiene of high purity (99.5 to 99.9 g / 100 g) and high yields (98%) is obtained from C 4 hydrocarbon feeds.
  • an essential process step can be 1, 5-dimethylpyrrolidone, which contains, for example, about 8 g of water / 100 g, as a selective solvent, for example, in a two-stage extractive distillation.
  • the BASF process for the recovery of isoprene (2-methyl-1,3-butadiene) is a further development of the butadiene process described above.
  • the separation can be carried out either by extractive distillation or by liquid-liquid extraction.
  • Cs sections from pyrolysis reactions contain 15 to 20 g of isoprene / 100 g.
  • the purity of the final product is high, eg 99% [H. Kröper and HM Weitz, OiI Gas J. 65 (2), 98 (1967)].
  • a solvent mixture with an excellent selectivity and a high dissolving power is ensured.
  • the latter term is defined as the ratio of the aromatic concentration in the solvent phase to the aromatic concentration in the hydrocarbon phase.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone offers over other solvents, among others the advantage that the conditions for the separation by distillation 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 quite quickly by utilizing the difference in density and that 1, 5-dimethylpyrrolidone is chemically and thermally stable at the temperatures used in the process.
  • the extraction of pure benzene from the crude product is carried out by extractive distillation with NMP as a selective solvent, which can be replaced by 1, 5-dimethylpyrrolidone. The same applies to toluene or xylene from the corresponding distillation phases.
  • 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.
  • the aromatics and other impurities dissolve to varying degrees in organic high boilers. These differences are used in their separation from the paraffins in technical solvent refining.
  • An advantageous solvent for this purpose is 1, 5-dimethylpyrrolidone [See: JD Bushnell and RT Fiocco, Hydrocarbon Proc. 59 (5), 19 (1980); A. Sequeira, PB Sherman, TU Donciere and EO McBride, Hydrocarbon Proc. 58 (9), 155 (1979)].
  • the feed is fed to the bottom of the extraction column and allowed to flow in countercurrent to the degassed 1, 5-dimethylpyrrolidone.
  • the column is thus designed as a multi-stage extraction zone.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone is thermally and chemically stable, has favorable toxicological and ecological properties and excellent selectivity, and is a very good solvent in terms of raffinate yields.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone 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, polymethylmethacrylate, polyamides, polyimides, polyesters, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinylchloride, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyurethanes, polycarbonates, polyethersulfones, polysulfones, polyethers and numerous copolymers.
  • polymers such as cellulose derivatives, polymethylmethacrylate, polyamides, polyimides, polyesters, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinylchloride, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyurethanes, polycarbonates, polyethersulfones, polysulfones, polyethers and numerous copolymers.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone is very useful because it can be made of polyamides, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polystyrene and cellulose triacetate highly concentrated solutions or moldable compositions. The same applies at elevated temperature for vinyl fluoride homopolymers and copolymers. Due to its swelling and solubilization effect, 1,5-dimethylpyrrolidone can also be used for cold welding of plastics.
  • Aromatic polyamides are excellent components for the production of films, fibers and yarns, which offer the extremely high strength required for technical applications.
  • the preferred poly (p-phenylene terephthalamide) as starting material in the industry is obtained by reacting p-phenylenediamine and terephthalic acid dichloride in concentrated 1, 5-dimethylpyrrolidone-
  • High performance aramid fibers and yarns can be made from spinning solutions of poly (p-phenylene terephthalamide) or other polyamide-based polymer compositions by conventional wet and dry spinning techniques.
  • Lithium chloride-containing 1, 5-dimethylpyrrolidone is a solvent for the preparation of polymers of 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 1,5-dimethylpyrrolidone 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 by using a solution of potassium carbonate and 1,5-dimethylpyrrolidone by interfacial method.
  • Fibers of poly (arylacetylene) can be wet spun in organic solvents such as 1,5-dimethylpyrrolidone.
  • Urea can be condensed in 1, 5-dimethylpyrrolidone at temperatures above 150 0 C with diamines.
  • the linear, uncrosslinked polyureas thus obtained have a high molecular weight and good mechanical properties and can be made into fibers.
  • 1,5-Dimethylpyrrolidone dissolves both the polymers and the monomers at elevated temperatures, but the polymers precipitate upon cooling the solution to room temperature. Therefore, 1,5-dimethylpyrrolidone is superior to a phenolic solvent because it simplifies the process and improves the quality.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone is suitable as a non-corrosive, inert solvent for the condensation reaction and subsequent spinning.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone can be used for the production of semipermeable membranes. These membranes are used in separation processes such as ultrafiltration and reverse osmosis.
  • Polyethersulfone membranes can be prepared from multicomponent mixtures from 1, 5
  • polysulfone membranes The properties of polysulfone membranes are determined by solutions in 1, 5
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone allows the synthesis of new polymers and / or the synthesis of polymers to improve their quality.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone catalyzes the foaming reaction to highly hydrophilic, soft articles.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone acts as a regulator to ensure open-cell structures.
  • the properties of polyester urethane rubber solutions in the presence of 1, 5-dimethylpyrrolidone are advantageous.
  • Linear synthetic polyamides are readily soluble in 1,5-dimethylpyrrolidone 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 the separation of impurities such as unreacted monomers and colored substances by recrystallization.
  • solvents such as 1,5-dimethylpyrrolidone are very well suited. 1, 5-dimethylpyrrolidone dissolves the monomer and the activator and swells the precipitated polymer.
  • acrylates or methacrylates are anionically polymerized in the presence of dipolar, aprotic cocatalysts, such as 1,5-dimethylpyrrolidone, the proportion of syndiotactic polymer increases, so that the products obtained have a more regular structure. Due to the resulting improvements in heat distortion resistance, solvent resistance and mechanical properties, these products are useful as molding compounds and as binders for surface coatings.
  • dipolar, aprotic cocatalysts such as 1,5-dimethylpyrrolidone
  • the photo-curing of acrylic epoxy resins can be carried out with N-vinylpyrrolidone as a reactive diluent and 1,5-dimethylpyrrolidone as an unreactive diluent.
  • Amorphous polyacrylether which are very temperature resistant, can be advantageously prepared using 1, 5-dimethylpyrrolidone. Side reactions are avoided by the use of weak bases [see: D.K. Mohanty et al., Polymer Preprints 25 (2), 19 (1984)].
  • 1, 5-Dimethylpyrrolidone 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 be carried out in the solvent system 1, 5-dimethylpyrrolidone and lithium chloride.
  • 1, 5-Dimethylpyrrolidone is a non-corrosive high boiler with excellent dissolving power and excellent chemical resistance. Therefore improved 1, 5-dimethylpyrrolidone the properties of many surface coating systems. These effects are particularly favorable for baking coatings which are cured at relatively high temperatures.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone allows the production of highly filled paints and varnishes. As it improves the rheological properties, it gives coatings with superior flow and superior hiding power. The coatings are therefore more homogeneous and non-porous and show no cratering and greater chemical resistance and a higher mechanical strength.
  • Starting materials for coatings such as acrylates, epoxy resins, polyurethanes, polyvinyl chloride systems, polyamide-imide-based wire enamels, waterborne basecoats and printing inks, e.g. for ink jet printers, such as water resistant ink jet inks, optionally containing a UV curable resin.
  • 1, 5-Dimethylpyrrolidone is a useful solvent for butadiene-acrylonitrile copolymers (e.g., Perbunan N) used to coat 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 1, 5-dimethylpyrrolidone. These solutions can be used for the gumming of composites and metal surfaces.
  • 1,5-dimethylpyrrolidone in the preparation of thermosetting paints for electrical insulation is its excellent solvent power for polycarboxylic acids and their anhydrides, such as trimellitic acid and pyromellitic anhydride, and polymers with high aromatic content amide and carboxyl groups.
  • 5-dimethylpyrrolidone solutions of anhydrides of polybasic carboxylic acids and monomeric polyfunctional isocyanates amide group-containing polyisocyanates are formed.
  • the baked enamels obtained give coatings with excellent mechanical and dielectric properties on copper conductors.
  • 5-dimethylpyrrolidone has the advantage that it has a dual function: it serves as a reaction medium in the preparation process and remains in the finished coating as a viscosity modifier.
  • 1, 5-Dimethylpyrrolidone is useful as a solvent for the resinous copolyesters in the reaction between a diimide (such as obtained from trimellitic anhydride and 4,4'-diaminodiphenylmethane) and polyhydric alcohols (such as trishydroxyethyl isocyanurate (THEIC) or ethylene glycol).
  • a diimide such as obtained from trimellitic anhydride and 4,4'-diaminodiphenylmethane
  • polyhydric alcohols such as trishydroxyethyl isocyanurate (THEIC) or ethylene glycol.
  • TEEIC trishydroxyethyl isocyanurate
  • 1,5-Dimethylpyrrolidone is also a solvent for polyamide / polyimide stoving lacquers derived from the condensation of a tricarboxylic acid with aromatic and aliphatic diamines.
  • Solvent mixtures of 1, 5-dimethylpyrrolidone and dicarboxylic acid esters are suitable for use in the production of wire coatings based on polyvinyl formal.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone Due to its high dissolving power for plastics, resins, oils and fats, 1, 5-dimethylpyrrolidone can be successfully used as a component in paint removers, cleaners and degreasers. Its miscibility with water and most conventional organic solvents enables the production of highly effective products that can be targeted to different applications.
  • the ecological and toxicological data of 1, 5-dimethylpyrrolidone are favorable compared to most other solvents. 1, 5-dimethylpyrrolidone is not corrosive. Mixtures containing 1,5-dimethylpyrrolidone and other solvents often show desirable synergistic effects.
  • 1, 5-Dimethylpyrrolidone can be used alone or in mixtures for the removal of oil, carbon deposits and other tarry polymeric residues from metal chambers, pistons and cylinders and for wet cleaning of internal combustion engines.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone may be part of mixtures used in industry for cleaning soiled metal parts and equipment. Certain difficult to dissolve polyurethanes are best purified with mixtures of 1, 5-dimethylpyrrolidone and dicarboxylic acid esters. Mixtures of 1, 5-dimethylpyrrolidone with other organic solvents and excipients are used to remove ink residues. Mixtures containing 1, 5-dimethylpyrrolidone as the key ingredient are used to remove epoxies and similar chemically resistant coatings on steel surfaces, as well as temporary coatings of parts of optical instruments.
  • Solvent blends containing 1, 5-dimethylpyrrolidone as a reactive ingredient are useful in preparing a foam-type paint remover suitable for use in the removal of various paints, clearcoats, air-drying paints and other coatings or coatings, particularly relatively large surfaces ,
  • 1, 5-Dimethylpyrrolidone can be used to form paint removers that are easy to handle, environmentally friendly and reduce the risk of fire.
  • Mixtures of 1, 5-dimethylpyrrolidone may be used to clean objects or surfaces soiled by substances such as oil, grease, soot, paint and adhesive by immersion in a bath.
  • An important area of application in this context is the degreasing of metals prior to further surface treatment, coating or electroplating.
  • Cleaning baths to be used include 1, 5-dimethylpyrrolidone, odor masking agents, surfactants and diluents.
  • Products based on 1,5-dimethylpyrrolidone are suitable for use in removing weathered emulsion paints on exterior walls, for interior renovation, graffiti removal and ultrasonic cleaning of items such as lenses or dentures.
  • solvents can be used in combination with surfactants, thickeners, and other additives to develop high solvent and swelling systems:
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone can be used as a solvent or co-solvent for the formulation of drugs such as insecticides, fungicides, herbicides, seed treatment products and bioregulators where highly polar compounds are required.
  • drugs such as insecticides, fungicides, herbicides, seed treatment products and bioregulators where highly polar compounds are required.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone is preferred over other highly polar solvents because when used as a solvent or Co-solvent in pesticide formulations applied to growing crops, is exempt from the requirement for tolerance and has a favorable toxicological and environmental profile. It is particularly suitable for multicomponent systems.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone forms adducts with bacteriostats such as substituted ureas, carbanilides, thiocarbamates, guanidines and salicylanilides. These products are more bactericidal and allow better control of the growth of bacterial cultures.
  • Polyamideimide, urethane and epoxy resins give a smooth surface.
  • the slow rate of evaporation of 1, 5-dimethylpyrrolidone allows the formation of very homogeneous coatings.
  • ICs are encapsulated with resins, such as epoxy molding compounds.
  • resin flash (flash) is left on the encapsulated IC package or terminal comb and on the encapsulation device
  • Printed circuit boards are used to solder semiconductors and other electrical components. In this case, a flux must be used. After soldering flux residues must be removed to prevent corrosion. This can be done with solvent mixtures containing as key component 1, 5-dimethylpyrrolidone. Another area of application is the selective removal of polymer coatings from certain areas on printed circuit boards.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone 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.
  • diazotizable amine dispersions can be prepared with 1,5-dimethylpyrrolidone which dissolves the diazo and coupling components.
  • 1,5-dimethylpyrrolidone can be used in the dyeing of polyamide, acrylic, polyester fibers, fabrics, films and polyester-cotton blends.
  • Pigment coatings 1, 5-dimethylpyrrolidone 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 coloring power due to pigment refining. 1, 5-dimethylpyrrolidone improves stability against aging, gives reduced color drift and stabilizes the system against flocculation and solidification.
  • cyanoacrylate based adhesives for removing contaminants and adhesives, especially cyanoacrylate based adhesives, polymers, plastics (e.g., polymethacrylates), glass, metal, ceramic, stone and fiber surfaces, and also from the skin.
  • DMF Dimethylformamide
  • Solvents e.g., chlorinated hydrocarbons, especially chlorinated C 1 -C 6 hydrocarbons such as tetrachlorethylene and trichlorethylene
  • solvents e.g. in ultrasonic cleaning processes, caustic soda in cleaning reactors e.g. for removing urethane residues, furfural phenol in lubricant extractions and glycol ethers, e.g. in household and industrial cleaners and coatings, ethers such as e.g. THF, diethylene glycol dialkyl ether, 1, 2-diethoxyethane and 1, 2-dimethoxyethane, e.g. in chemical reactions.
  • THF diethylene glycol dialkyl ether
  • 1, 2-diethoxyethane and 1, 2-dimethoxyethane e.g. in chemical reactions.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone is used for the uses according to the invention in particular with a purity of greater than 97 wt .-%, in particular greater than 98 wt .-%, especially greater than 99 wt .-%, e.g. greater than 99.8 or greater than 99.9 wt .-% used.
  • These purities can be achieved by single or multiple distillation or rectification.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone The preparation and purification of 1, 5-dimethylpyrrolidone is known. See, for example: JP-A-1186864, NL-A-71 17842 (US 3,775,431), WO-A-2005 0261 15, US 2005 033062, JP-A-51016657.
  • the preparation of 1, 5-dimethylpyrrolidone by reaction of gamma-methylbutyrolactone with monomethylamine at elevated temperature and elevated pressure to release one molar equivalent of water, for.
  • 1, 5-dimethylpyrrolidone may also be effected by methylation of gamma-methylpyrrolidone, e.g. with methanol; See, for example, Chem. Abstract. 120: 191559 (RO-B1 -102421) and Chem. 118: 233904 (EP-A1-531 673) and DD-A1-267 729.
  • EP-A1-1 038 867 (BASF AG) and US-A-5,777,131 (BASF Corp.) describe processes for the purification of N-substituted lactams such as NMP and 1, 5-dimethylpyrrolidone, wherein the contaminated N-substituted lactams with a treated acidic, especially macroporous, cation exchangers.

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Abstract

Verwendung von 1,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verwendungen von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon (1 ,5- Dimethyl-2-pyrrolidinon, DMP, CAS-Nr. 5075-92-3), insbesondere in bestimmten Verfahren.
Als ein hoch polares, aprotisches und breit anwendbares organisches Lösungsmittel mit geringer Viskosität, das mit Wasser und anderen organischen Lösungsmitteln homogen mischbar ist, ist N-Methylpyrrolidon (NMP) in der Forschung und in der Technik etabliert.
Beispielhaft seien hier folgende Publikationen betreffend NMP genannt:
W.C. 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 Corpora- tion, 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 from 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- THAN E/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, RT. 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, JuIy 1992, (Beck Electrical Insulation Systems, Hamburg).
WO-A-05/090447, DE-A-102004015095, WO-A-05/092953 und DE-A-102004015092 (alle von BASF AG) betreffen die Verwendung von N-Ethylpyrrolidon, N- Methylvalerolactam, N-Methylcaprolactam bzw. 3-Ethoxypropionicsäureethylester. 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ein solcher Ersatz für NMP und auch chlorierte Kohlenwasserstoffe und/oder Ether ist.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Verwendung von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon als Lösungsmittel, Verdünnungsmittel, Extraktionsmittel, Reinigungsmittel, Entfettungsmittel, Absorptionsmittel und/oder Dispergierungsmittel.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist ein langsam verdampfendes, hoch polares, aprotisches und breit anwendbares organisches Lösungsmittel (Siedepunkt: 210 0C / 1013 mbar) mit günstigen ökologischen Daten (vergl. Sicherheitsdatenblatt zu 1 ,5-Dimethylpyrrolidon von Sigma Aldrich Chemie GmbH, Deutschland, Produkt-Nr. D184101 ). Es handelt sich um eine farblose, niederviskose Flüssigkeit mit schwachem Amingeruch. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist mit Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln vollständig mischbar.
Des weiteren weist 1 ,5-Dimethylpyrrolidon günstige toxikologische Daten auf. (vergl. Sicherheitsdatenblatt zu 1 ,5-Dimethylpyrrolidon von Sigma Aldrich Chemie GmbH, Deutschland, Produkt-Nr. D184101 ).
Im Vergleich mit herkömmlichen Lösungsmitteln zeichnet sich 1 ,5-Dimethylpyrrolidon durch einige hervorstechende Merkmale aus:
Es ist rezyklierbar und nicht korrosiv, hat einen hohen Flammpunkt von 89°C, eine hohe Zündtemperatur 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon zu einer guten oder der besten Wahl für eine breite Palette verschiedener Anwendungen (siehe unten).
1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist ein z.B. auf Lävulinsäure basierendes Lactam und eine sehr schwache Base. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5- Dimethylpyrrolidon, wohingegen für diese Produkte im allgemeinen eine Alkylierung von Acetylenen in verflüssigtem Ammoniak erforderlich ist [vergl. beispielsweise: GE 944 31 1 (BASF, 1956)].
Reppe-Chemie
Von Vorteil ist 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 and D. K. Philipps, J. Am. Chem. Soc. 81 , 3667 (1959)].
Reaktionen von Synthesegas in 1 ,5-Dimethylpyrrolidon Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride und Carbonsäureester können durch Umsetzung von Alkoholen mit Synthesegas (CO + Hb) unter Verwendung von Nickel- oder
Cobaltkomplexen in 1 ,5-Dimethylpyrrolidon hergestellt werden.
Ein anderes Verfahren ist die Herstellung von Ethylenglykol aus Synthesegas. Durch
Zusammengeben einer Rhodiumcarbonyl-Spezies und 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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)]. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 genommen wird):
A) Gewinnung von reinen Kohlenwasserstoffen bei der petrochemischen Verarbeitung
Eine Anwendung für 1 ,5-Dimethylpyrrolidon besteht in der Gewinnung von
Kohlenwasserstoffen durch Extraktivdestillation. Hierbei nutzt man die hohe Löslichkeit von Kohlenwasserstoffen in 1 ,5-Dimethylpyrrolidon und den Umstand, daß Flüchtigkeitsunterschiede in Gegenwart von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon zuweilen erheblich vergrößert werden. Im Vergleich zu anderen kommerziellen Lösungsmitteln und Extraktionsmedien bietet 1 ,5-Dimethylpyrrolidon die folgenden Vorteile: es werden keine Azeotrope mit Kohlenwasserstoffen gebildet; 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist sehr hitze- und chemikalienbeständig; und 1 ,5-Dimethylpyrrolidon hat ein günstiges toxikologisches und ökologisches Profil.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 Umgebungsbedingungen löst 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 Chemistry, 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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), 1 147 (1968); K. Volkamer et al., Erdöl, Kohle, Erdgas, Petrochem. 34 (8), 343 (1981)] kann man 1 ,5-Dimethyl- 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 1 ,5- Dimethylpyrrolidon in dem erhaltenen reinen Butadien beträgt höchstens 10 mg/kg (ppm). Nach der gleichen Verfahrensweise kann man auch C4-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 (1 1 ), 851 (1987); CA Abstract Nr. 140:78725, 2004; CA Abstract Nr. 138:402099, 2003] erhält man aus C4- Kohlenwasserstoffeinsätzen ein Butadien in hoher Reinheit (99,5 bis 99,9 g/100 g) und hohen Ausbeuten (98 %). Als essentiellen Verfahrensschritt kann man 1 ,5- Dimethylpyrrolidon, 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 Cs-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, OiI 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 1 1 , 518-22 (1973); E. Müller, VT Verfahrenstechnik 8 (3), 88 (1974)]. Man erhält eine hohe Ausbeute an Benzol, Toluol, XyIoI und anderen Aromaten mit Siedepunkten unter 1800C. Durch Zusatz von ausgesuchten Additiven zum 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ersetzt werden kann. Gleiches gilt für Toluol bzw. XyIoI 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 Verfahrenstechnik 14, 551 (1980)]. Mit einer Mischung aus 1 ,5-Dimethylpyrrolidon und Wasser kann man auch Gemische von monocyclischen und polycyclischen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Aromaten trennen [vergl.: Ohio OiI, US 2 943 122 (1960)]. Des weiteren gelingt die Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus Naphtha und Kerosin mit einem Siedebereich von 30 bis 3000C durch selektive Extraktion mit 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5- Dimethylpyrrolidon, 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 getrennt 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 Hochsiedern. Diese Unterschiede nutzt man bei ihrer Abtrennung von den Paraffinen bei der technischen Lösungsmittelraffination. Ein vorteilhaftes Lösungsmittel für diesen Zweck ist 1 ,5-Dimethylpyrrolidon [vergl.: J. D. Bushnell und R. T. Fiocco, Hydrocarbon Proc. 59 (5), 1 19 (1980); A. Sequeira, P.B. Sherman, T.U. Donciere 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5- Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon- freien Paraffine, die extrahierten Verunreinigungen und 1 ,5-Dimethylpyrrolidon, das wiederum zum Kopf des Extraktors zurückgeführt werden kann. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon gegenüber anderen Lösungsmitteln seien beispielsweise genannt: 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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, Polyvinylacetat, Polyurethane, Polycarbonate, Polyethersulfone, Polysulfone, Polyether und zahlreiche Copolymere.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist mit den entsprechenden Monomeren und mit herkömmlichen organischen Lösungsmitteln und Wasser mischbar. Daher kann man die bestmögliche Lösungsmittelmischung für eine gegebene Anwendung ermitteln.
Die folgenden Beispiele illustrieren die Vorteile von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 Lösungsmitteln oder Weichmachern mangelt, die nicht korrosiv, physiologisch verträglich und bei der Verarbeitungstemperatur nicht entflammbar sind. In Fällen dieser Art ist 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 Terephthalsäuredichlorid in konzentrierten 1 ,5-Dimethylpyrrolidon-
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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist ein Lösungsmittel für die Herstellung 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon mit kleinen Mengen niederaliphatischer Ketone gelöst werden. Diese Lösungen können bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen zu einheitlichen Fasern versponnen werden. Faserförmige Poly(arylenethersulfon)-Poly(arylenterephthalat)-Blockcopolymere können unter Verwendung einer Lösung von Kaliumcarbonat und 1 ,5- Dimethylpyrrolidon nach Grenzflächenverfahren hergestellt werden. Fasern aus Poly(arylacetylen) können in organischen Lösungsmitteln wie 1 ,5- Dimethylpyrrolidon naß versponnen werden. Harnstoff kann in 1 ,5-Dimethylpyrrolidon bei Temperaturen oberhalb von 1500C mit Diaminen kondensiert werden. Die so erhaltenen linearen, unvernetzten Polyharnstoffe haben ein hohes Molekulargewicht und gute mechanische Eigenschaften und können zu Fasern verarbeitet werden. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon löst bei erhöhten Temperaturen sowohl die Polymere als auch die Monomere, aber die Polymere fallen beim Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur aus. Daher ist 1 ,5- Dimethylpyrrolidon einem phenolischen Lösungsmittel überlegen, da es das Verfahren vereinfacht und die Qualität verbessert.
Bei der Synthese von hochschmelzenden Polyharnstoffen aus aromatischen Diaminen und aromatischen Diisocyanaten eignet sich 1 ,5-Dimethylpyrrolidon als nicht korrosives, inertes Lösungsmittel für die Kondensationsreaktion und das anschließende Verspinnen.
Mischungen von Polyacrylnitril mit formyliertem Polyvinylalkohol in Lösung in 1 ,5- Dimethylpyrrolidon 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 Farbstoffaffinität versponnen werden. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon und Mischungen davon mit Tetra hydrofu ran oder Phenol eignen sich zur Herstellung von Spinnlösungen von Vinylchlorid-Polymeren, Vinylidenchlorid-Polymeren und synthetischen linear kondensierten Polyestern, die sich von Polyethylenterephthalaten ableiten. Die erhaltenen Lösungen sind stabil, gelieren nicht und haben eine geringe Viskosität bei hohem Feststoffgehalt. Sie ermöglichen die Herstellung von Fasern und Folien mit überlegenen physikalischen Eigenschaften für die Herstellung von Textilien nach Nass- oder Trockenverfahren.
Membranen
1 ,5-Dimethylpyrrolidon kann zur Herstellung von semipermeablen Membranen verwendet werden. Diese Membranen werden bei Trennverfahren wie Ultrafiltration und Umkehrosmose eingesetzt.
Polyethersulfonmembranen können aus Mehrkomponentenmischungen aus 1 ,5-
Dimethylpyrrolidon, 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 1 ,5-
Dimethylpyrrolidon und Dimethylsulfoxid und Calciumchlorid als Porenbildner beeinflußt.
Bei der Herstellung von verstärkten Polysulfonmembranen können Mischungen aus 1 ,5-Dimethylpyrrolidon und Polyethylenglykolen als Quellmittel verwendet werden
[vergl.: X. Lu, C. Gao und X. Sun, Chem. Abstr. 104 (24) 208436v (1985)].
Synthese von Polymeren
1 ,5-Dimethylpyrrolidon ermöglicht die Synthese von neuen Polymeren und/oder die Synthese von Polymeren unter Verbesserung ihrer Qualität.
Bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen katalysiert 1 ,5-Dimethylpyrrolidon die Verschäumungsreaktion zu hoch hydrophilen, weichen Artikeln. In verschäumten Polyetherurethanen wirkt 1 ,5-Dimethylpyrrolidon als Regler zur Gewährleistung offenzelliger Strukturen. Die Eigenschaften von Polyesterurethankautschuklösungen in Gegenwart von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon sind vorteilhaft.
Lineare synthetische Polyamide sind in 1 ,5-Dimethylpyrrolidon bei 150 bis 2000C 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon sehr gut geeignet. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon löst das Monomer und den Aktivator und quillt das ausfallende Polymer auf.
Werden Acrylate oder Methacrylate in Gegenwart von dipolaren, aprotischen Cokatalysatoren, wie 1 ,5-Dimethylpyrrolidon, 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 Oberflächenbeschichtungen.
Die Handhabung des als Härter für Epoxyetherharze gut bekannten m- Phenylendiamins bei Raumtemperatur ist viel einfacher und weniger gefährlich, wenn es in 1 ,5-Dimethylpyrrolidon gelöst wird. 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 1 ,5-Dimethylpyrrolidon als unreaktivem Verdünnungsmittel durchgeführt werden.
Amorphe Polyacrylether, die sehr temperaturbeständig sind, können vorteilhafterweise unter Verwendung von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon hergestellt werden. Durch die Verwendung von schwachen Basen werden Nebenreaktionen vermieden [vergl.: D. K. Mohanty et al., Polymer Preprints 25 (2), 19 (1984)].
1 ,5-Dimethylpyrrolidon kann als Reaktionsmedium bei der Synthese von hochleistungsfähigem Poly(phenylensulfid) für die Polymerisation von p- Dichlorbenzol und Natriumsulfid verwendet werden.
Die Ringöffnungspolymerisation von Poly(aminobenzoyllactamen) kann im Lösungsmittelsystem 1 ,5-Dimethylpyrrolidon und Lithiumchlorid erfolgen.
E) Oberflächenbeschichtungen
1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist ein nicht korrosiver Hochsieder mit hervorragendem Lösungsvermögen und hervorragender Chemikalienbeständigkeit. Daher verbessert 1 ,5-Dimethylpyrrolidon die Eigenschaften vieler Oberflächenbeschichtungssysteme. Günstig sind diese Effekte insbesondere für Einbrennbeschichtungen, die bei relativ hohen Temperaturen gehärtet werden. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 Tintenstrahldruckertinten, die gegebenenfalls ein UV-härtbares Harz enthalten.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5- Dimethylpyrrolidon und einkernigen aromatischen Kohlenwasserstoffen erhält man eine Lösung, die zum Foliengießen verwendet werden kann. Infolge des synergistischen Effekts zwischen den beiden Lösungsmitteln haben die Lösungen eine geringe Viskosität und können leicht aufgetragen werden.
Polyisocyanate mit Imidgruppen können in Lösungsmittelsystemen mit 1 ,5- Dimethylpyrrolidon gelöst werden. Diese Lösungen können zur Gummierung von Verbunden und Metalloberflächen verwendet werden.
Drahtlacke
Ein wichtiges Merkmal von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon bei der Herstellung von hitzehärtbaren Anstrichmitteln für die elektrische Isolierung ist sein hervorragendes Lösungsvermögen für Polycarbonsäuren und deren Anhydride, wie Trimellitsäure- und Pyromellitsäureanhydrid, und Polymere mit Amid- und Carboxylgruppen mit hohem Aromatengehalt.
So werden bei der Kondensationsreaktion zwischen 1 ,5-Dimethylpyrrolidon- Lösungen von Anhydriden mehrbasiger Carbonsäuren und monomeren mehrwertigen Isocyanaten Amidgruppen enthaltende Polyisocyanate gebildet. Die erhaltenen Einbrennlacke ergeben Überzüge mit hervorragenden mechanischen und dielektrischen Eigenschaften auf Kupferleitern. Vom technischen Standpunkt bietet 1 ,5-Dimethylpyrrolidon den Vorteil, daß es eine Doppelfunktion ausübt: Es dient als Reaktionsmedium beim Herstellungsverfahren und verbleibt im fertigen Überzug als Viskositätsmodifikator.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 Trishydroxyethylisocyanurat (THEIC) oder Ethylenglykol). Die so gebildeten Lösungen können zu sehr hitzebeständigen Drahtlacken gebrannt werden. 1 ,5- Dimethylpyrrolidon ist auch ein Lösungsmittel für Polyamid/Polyimid-Einbrennlacke, die sich aus der Kondensation einer Tricarbonsäure mit aromatischen und aliphatischen Diaminen ableiten.
Lösungsmittelmischungen aus 1 ,5-Dimethylpyrrolidon und Dicarbonsäureestern eignen sich zur Verwendung bei der Herstellung von Drahtlacken auf Basis von Polyvinylformal.
F) Entlacken und Reinigen
Aufgrund seines hohen Lösungsvermögens für Plaste, Harze, Öl und Fett kann 1 ,5- Dimethylpyrrolidon 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 hochwirksamen Produkten, die gezielt auf verschiedene Anwendungszwecke abgestellt werden können. Die ökologischen und toxikologischen Daten von 1 ,5- Dimethylpyrrolidon sind im Vergleich zu den meisten anderen Lösungsmitteln günstig. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist nicht korrosiv. Mischungen, die 1 ,5- Dimethylpyrrolidon und andere Lösungsmittel enthalten, zeigen häufig wünschenswerte synergistische Effekte.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon kann Teil von Mischungen sein, die in der Industrie zur Reinigung verschmutzter Metallteile und Geräte verwendet werden. Bestimmte schwer zu lösende Polyurethane werden am besten mit Mischungen aus 1 ,5- Dimethylpyrrolidon und Dicarbonsäureestern abgereinigt. Mischungen von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon mit anderen organischen Lösungsmitteln und Hilfsstoffen werden zur Entfernung von Druckfarbenrückständen verwendet. Mit Mischungen, die als Schlüsselbestandteil 1 ,5-Dimethylpyrrolidon enthalten, entfernt man Epoxide und ähnliche chemisch beständige Überzüge von Stahloberflächen sowie zeitweilige Überzüge von Teilen optischer Instrumente. Lösungsmittelmischungen, die 1 ,5-Dimethylpyrrolidon als reaktiven Bestandteil enthalten, eignen sich für die Herstellung eines Lackentferners vom Schaumtyp, der zur Verwendung bei der Entfernung verschiedener Anstrichmittel, Klarlacke, lufttrocknender Lacke und anderer Überzüge oder Lackierungen, insbesondere von relativ großen Oberflächen, geeignet ist.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon kann zur Formulierung von Lackentfernern verwendet werden, die leicht zu handhaben sind, umweltfreundlich sind und die Brandgefahr reduzieren. Mischungen von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 Anwendungsgebiet ist in diesem Zusammenhang die Entfettung von Metallen vor der weiteren Oberflächenbehandlung, Beschichtung oder Galvanisierung. Zu verwendende Reinigungsbäder enthalten 1 ,5-Dimethylpyrrolidon, Geruchsmaskierungsmittel, Tenside und Verdünnungsmittel. Durch Verwendung einer die Absorption von Wasser verhindernden Schicht kann die Wasserabsorption des Reinigers erheblich verzögert werden.
Produkte auf der Basis von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 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
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon wird gegenüber anderen hoch polaren Lösungsmitteln bevorzugt, da es bei Verwendung als Lösungsmittel oder Cosolvens in Pestizidformulierungen, 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.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon, mit Elektronikqualität wird insbesondere nach den Verfahren gemäß EP-A1-1 038 867 (BASF AG) oder US-A-5,777,131 (BASF Corp.) hergestellt. Dies macht 1 ,5-Dimethylpyrrolidon zu einem hervorragenden Lösungsmittel für die Elektronikindustrie und Hersteller von Leiterplatten. Mischungen von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon mit gängigen Lösungsmitteln können zur Reinigung und Entfettung von Einkristallsiliciumwafern für ICs verwendet werden. Durch die Verwendung von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon als Verdünnungsmittel in
Polyamidimid-, Urethan- und Epoxidharzen erhält man eine glatte Oberfläche. Die langsame Verdampfungsgeschwindigkeit von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon erlaubt die Bildung sehr homogener Beschichtungen.
In der Mikrophotolithographie (dem Schlüssel zur Herstellung von elektronischen Chips) zeigt 1 ,5-Dimethylpyrrolidon eine hervorragende Leistungsfähigkeit in Entwicklern für lichthärtbare Polyimide und in Photoresist-Strippern.
Im letzten Produktionsschritt werden ICs mit Harzen, wie Epoxidformmassen, verkapselt. Hierbei bleibt auf dem gekapselten IC-Baustein oder dem Anschlußkamm sowie auf der Verkapselungsvorrichtung Harzaustrieb („Flash") zurück. Man kann einen Endbearbeitungsschritt durchführen, indem man das Harz mit 1 ,5- Dimethylpyrrolidon, 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 Lösungsmittelmischungen geschehen, die als Schlüsselbestandteil 1 ,5- Dimethylpyrrolidon enthalten. Ein anderes Anwendungsgebiet ist die selektive Entfernung von Polymerüberzügen von bestimmten Bereichen auf Leiterplatten.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 finden.
Bei der Verarbeitung von organische Lösungsmittel enthaltenden Klebstoffen kann man einen Teil dieser Lösungsmittel durch 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ersetzen, um die Dampfkonzentration zu verringern. PVC- oder ABS-Klebstoffe, die hauptsächlich aus 1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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 1 ,5- Dimethylpyrrolidon, das die Diazo- und Kupplungskomponenten auflöst, hergestellt werden. Zur Verbesserung der Bildung und Haltbarkeit von Farbtönen kann 1 ,5- Dimethylpyrrolidon bei Färbung von Polyamid-, Acryl-, Polyesterfasern, -geweben, -folien und von Polyester-Baumwollmischungen eingesetzt werden. In Farben, lithographischen Tinten und anderen schützenden oder dekorativen
Pigmentbeschichtungen dispergiert 1 ,5-Dimethylpyrrolidon wirkungsvoll viele organische oder anorganische Farbpigmente, ohne die Wasserempfindlichkeit des Films zu erhöhen. 1 % Lösungsmittel (auf Pigmentbasis) erleichtert das Mahlen und erhöht die Färbekraft infolge der Pigmentverfeinerung. 1 ,5-Dimethylpyrrolidon verbessert die Stabilität gegen Veralterung, ergibt reduzierte Farbabdrift und stabilisiert das System gegen Ausflockung und Erstarrung.
K) Außerdem kann 1 ,5-Dimethylpyrrolidon Anwendung finden
als Lösungsmittel für Entwickler (Photo-/Reproduktionstechnik),
zur Herstellung von hochleistungsfähigen Klebstoffen und technischen Klebstoffentfernern,
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)
1 ,5-Dimethylpyrrolidon findet als NMP-Ersatz erfindungsgemäß insbesondere auch
Verwendung in den eingangs zitierten Verfahren und Operationen bezüglich NMP.
M)
1 ,5-Dimethylpyrrolidon kann erfolgreich und vorteilhaft ersetzen:
Dimethylformamid (DMF), insbesondere in wässrigen Beschichtungen,
Methylenchlorid, insbesondere beim Strippen von Speicher-Chips, Perchlorethylen und Trichlorethylen, insbesondere in Dampfentfettungsverfahren, chlorhaltige
Lösungsmittel (z.B. chlorierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere chlorierte C1-C6 Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorethylen und Trichlorethylen) z.B. in Ultraschall- Reinigungsverfahren, Natronlauge beim Reinigen von Reaktoren z.B. zum Entfernen von Urethanresten, Furfuralphenol in Schmiermittelextraktionen und Glykolether, z.B. in Haushalts- und Industriereinigern und Beschichtungen, Ether wie z.B. THF, Diethylenglykoldialkylether, 1 ,2-Diethoxyethan und 1 ,2-Dimethoxyethan, z.B. bei chemischen Umsetzungen.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon 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.
1 ,5-Dimethylpyrrolidon mit hoher Reinheit zur erfindungsgemäßen Verwendung wird insbesondere mit den Verfahren gemäß EP-A-1 038 867 (BASF AG) und US-A- 5,777,131 (BASF Corp.) (vgl. unten) erhalten.
Die Herstellung und Reinigung von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon ist bekannt. Siehe beispielsweise: JP-A-1186864, NL-A-71 17842 (US 3,775,431 ), WO-A-2005 0261 15, US 2005 033062, JP-A-51016657. Die Herstellung von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon kann durch Umsetzung von gamma- Methylbutyrolacton mit Monomethylamin 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), erfolgen.
Die Herstellung von 1 ,5-Dimethylpyrrolidon kann auch durch Methylierung von gamma- Methylpyrrolidon, z.B. mit Methanol, erfolgen; siehe beispielsweise Chem. Abstract No. 120:191559 (RO-B1 -102421 ) und Chem. Abstract No. 118:233904 (EP-A1-531 673) und DD-A1-267 729.
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 1 ,5- Dimethylpyrrolidon, wobei man die verunreinigten N-substituierten Lactame mit einem sauren, insbesondere makroporösen, Kationenaustauscher behandelt.

Claims

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