WO2009115506A2 - Metallic nanoparticles stabilised with derivatisied polyethylenimines or polyvinylamines - Google Patents

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Abstract

The invention relates to metal-nanoparticles and to methods for the production thereof in which a metallic salt solution is reduced by means of a reducing agent in the presence of the derivatised polyethylenimines or polyvinylamines. Metal salt solutions of two or more different metals can be reduced at the same time or successively. The metallic nanoparticles are obtained from two or more different metals. Metals are preferably silver, palladium and platinum. Suitable reducing agents are, for example, formic acid, formaldehyde, diethanolamine, 5-pentenic acids and sodium borohydride. Silver can be used in the form of silver oxide and/or silver nitrate, palladium can be used in the form of alkali tetrachloropalladate or palladium(ll)nitrate and platinum can be used in the form of alkali tetrachloroplatinate or tetraamine platinum(ll)nitrate.

Description

Mit derivatisierten Polyethyleniminen oder Polyvinylaminen stabilisierte Metall- Nanopartikel Metal nanoparticles stabilized with derivatized polyethylenimines or polyvinylamines
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft mit derivatisierten Polyethyleniminen oder Polyvinylaminen stabilisierte Metall-Nanopartikel.The invention relates to metal nanoparticles stabilized with derivatized polyethylenimines or polyvinylamines.
Die Nützlichkeit von metallischen Nanopartikeln in den verschiedensten Anwendungen, beispielsweise in Fasern, Anstrichmitteln, Folien, Bindemitteln, Klebstoffen und Harzen, ist durch zahlreiche Veröffentlichungen belegt. Metallische Nanopartikel können als Katalysatoren oder in Drucktinten, als Vorläufer zum Drucken von elektronischen Schaltungen oder zum Löten eingesetzt werden, oder sie finden Verwendung aufgrund ihrer speziellen optischen, photonischen, magnetischen oder chemischen Eigenschaf- ten. Silber-Nanoteilchen sind zusätzlich bekannt für ihre Fähigkeit, wässrige Lösungen von schädlichen Mikroorganismen zu befreien. An Biotin gebundene Silber- Nanoteilchen sind als hochsensitiver Sensor bekannt.The utility of metallic nanoparticles in a wide variety of applications, such as fibers, paints, films, binders, adhesives, and resins, has been widely documented. Metallic nanoparticles can be used as catalysts or in printing inks, as precursors for printing electronic circuits or for soldering, or they are used because of their special optical, photonic, magnetic or chemical properties. Silver nanoparticles are additionally known for their ability to to rid aqueous solutions of harmful microorganisms. Biotin-bound silver nanoparticles are known as highly sensitive sensors.
Ein Hauptproblem, welches mit der Anwendung von Metall-Nanoteilchen verbunden ist, ist deren inhärente Instabilität, welche zur Koagulation und schließlich zur Ausfällung von dendritischen Metallteilchen, welche wesentlich größer als 100 nm sind, führt. Dies ist auch insofern nachteilig für die oben skizzierten Anwendungen, als das nanodisper- se System die höchste Wirksamkeit aufweist, und eine Agglomerierung beispielsweise die katalytische Aktivität oder die biozide Wirkung herabsetzt oder zu einer Erhöhung der Sintertemperatur bei Verwendung in Drucktinten führt. Es ist außerdem wünschenswert, dass alle Nanoteilchen im Kontakt mit dem umgebenden Medium sind, damit sie ihre volle Wirksamkeit entfalten können.A major problem associated with the use of metal nanoparticles is their inherent instability which results in coagulation and, ultimately, precipitation of dendritic metal particles which are significantly larger than 100 nm. This is also disadvantageous for the applications outlined above, in that the nanodisperse system has the highest efficiency, and agglomeration, for example, reduces the catalytic activity or the biocidal effect or leads to an increase in the sintering temperature when used in printing inks. It is also desirable that all nanoparticles are in contact with the surrounding medium to be fully effective.
Es ist bekannt, Metall-Nanoteilchen gegen eine Agglomerierung und Ausfällung aus flüssigen Medien zu stabilisieren.It is known to stabilize metal nanoparticles against agglomeration and precipitation from liquid media.
A. Dawn et al., Langmuir 2007, 23, 5231 bis 5237 beschreiben die Herstellung von monodispersen Silber-Nanoteilchen in Gegenwart von Poly-o-methoxyanilin (POMA) als reduzierendem und stabilisierendem Polymer. Dabei wird eine wässrige Silbernit- rat-Lösung zu einer Lösung von POMA in Chloroform gegeben, die Silber-Nanoteilchen bilden sich an der Phasengrenzfläche aus. Je nach Alterungsdauer (zwischen 8 und 21 Tagen) werden Nanoteilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 12,0 und 21 ,9 nm gebildet. Es werden nur sehr verdünnte Lösungen von POMA und Silbernitrat eingesetzt. T. Sato et al., Macromol. Mat. Eng. 2006, 291 , Seiten 162 bis 172, beschreiben die Herstellung von Copolymer-stabilisierten Silbernanoteilchen durch Zugabe einer methanolischen Silbernitrat-Lösung zu einer Lösung von Divinylbenzol-Ethylacrylat- Copolymer in Tetrahydrofuran und Reduktion mit NaBH4. Das Reaktionsgemisch wird schließlich in Methanol gegeben und das ausgefällte silberhaltige Copolymer wird isoliert.A. Dawn et al., Langmuir 2007, 23, 5231 to 5237 describe the preparation of monodisperse silver nanoparticles in the presence of poly-o-methoxyaniline (POMA) as a reducing and stabilizing polymer. An aqueous silver nitrate solution is added to a solution of POMA in chloroform, and the silver nanoparticles are formed at the phase interface. Depending on the aging time (between 8 and 21 days), nanoparticles with a mean diameter between 12.0 and 21, 9 nm are formed. Only very dilute solutions of POMA and silver nitrate are used. T. Sato et al., Macromol. Mat. Eng. 2006, 291, pages 162 to 172, describe the preparation of copolymer-stabilized silver nanoparticles by adding a methanolic silver nitrate solution to a solution of divinylbenzene-ethyl acrylate copolymer in tetrahydrofuran and reduction with NaBH 4 . The reaction mixture is finally added to methanol and the precipitated silver-containing copolymer is isolated.
J. H. Yeum et al., Fibers and Polymers 2005, Vol. 6, No. 4, Seiten 277 bis 283 beschreiben die Herstellung von PMMA/Silber-Nanokompositmikrosphären durch Sus- pensionspolymerisation von Methylmethacrylat in Gegenwart von Silber-Nanoteilchen und Polyvinylalkohol als Suspendierhilfsmittel. Dabei werden kommerziell erhältliche wässrige Dispersionen von Silber-Nanoteilchen mit Durchmessern von ca. 15 bis 30 nm eingesetzt.J.H. Yeum et al., Fibers and Polymers 2005, Vol. 4, pages 277 to 283 describe the preparation of PMMA / silver nanocomposite microspheres by suspension polymerization of methyl methacrylate in the presence of silver nanoparticles and polyvinyl alcohol as suspending aid. In this case, commercially available aqueous dispersions of silver nanoparticles with diameters of about 15 to 30 nm are used.
J. -W. Kim et al., Polymer 45, 2004, Seiten 4741 bis 4747 beschreiben die Abscheidung von kolloidalem Silber auf durch Suspensionspolymerisation hergestellten Mikrosphä- ren aus Ethylenglykoldimethacrylat/Acrylnitril-Copolymer. Dabei wird eine wässrige Silbernitratlösung zu der wässrigen Copolymer-Lösung gegeben und mit wässriger Hydrazinlösung reduziert. Es werden poröse Mikrosphären mit Teilchendurchmessern im Bereich von Mikrometern erhalten, welche die Silber-Nanopartikel mit Durchmessern im Bereich von 10 bis 50 nm an der inneren und äußeren Oberfläche aufweisen. Untersucht wird auch die antibakterielle Wirkung der Mikrosphären.J. -W. Kim et al., Polymer 45, 2004, pp. 4741-4747, describe the deposition of colloidal silver on suspension-polymerized microspheres of ethylene glycol dimethacrylate / acrylonitrile copolymer. In this case, an aqueous silver nitrate solution is added to the aqueous copolymer solution and reduced with aqueous hydrazine solution. Porous microspheres with micron particle diameters are obtained which have the silver nanoparticles with diameters in the range of 10 to 50 nm at the inner and outer surfaces. The antibacterial effect of the microspheres is also investigated.
Y. Lu et al., Polymerie Materials: Science & Engineering 2006, 94, Seiten 264-265 be- schreiben metallische Nanopartikel, welche in das polymere Netzwerk eines Kern/Schale-Teilchens eingebettet sind. Der kolloidale Kern besteht aus Polystyrol, die Schale aus Poly(N-isopropylacrylamid), welches durch N,N'-Methylbisacrylamid vernetzt ist. Die Kern/Schale-Partikel enthalten 10,4 Gew.-% Silber-Nanopartikel in einer Größe von 8,5 +/- 1 ,5 nm. Die Silber-Nanopartikel werden durch Reduktion von Silber- nitrat in einer wässrigen Suspension, welche die Kern/Schale-Partikel enthält, mit Natriumborhydrid hergestellt.Y. Lu et al., Polymeric Materials: Science & Engineering 2006, 94, pages 264-265 describe metallic nanoparticles embedded in the polymeric network of a core / shell particle. The colloidal core consists of polystyrene, the shell of poly (N-isopropylacrylamide) which is crosslinked by N, N'-methylbisacrylamide. The core / shell particles contain 10.4% by weight of silver nanoparticles in a size of 8.5 ± 1.5 nm. The silver nanoparticles are obtained by reduction of silver nitrate in an aqueous suspension containing the Contains core / shell particles, prepared with sodium borohydride.
A. Gautam et al., Synthetic Metals, 157 (2007), Seiten 5 bis 10 beschreiben die Herstellung von Silber-Nanoteilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von 10 bis 30 nm. Dabei wird eine wässrige Silbernitratlösung mit Polyvinylalkohol (PVA) reduziert, wobei PVA gleichzeitig die gebildeten Nanoteilchen stabilisiert. Die Silber-PVA- Nanokolloidlösung wird bei 2 bis 5°C 30 bis 50 Stunden altern gelassen, erwärmt und zu dünnen Schichten von 1 bis 5 mm Dicke ausgegossen. Nach Abbrennen des Polymers bei 300 bis 4000C in Luft verbleibt ein feinteiliges Pulver von Silber-Nanoteilchen. Bei Silberkonzentrationen von > 5 Gew.-% kommt es zur Agglomerierung der Primärteilchen.Gautam et al., Synthetic Metals, 157 (2007), pp. 5-10, describe the preparation of silver nanoparticles having a particle size in the range of 10 to 30 nm. An aqueous silver nitrate solution is reduced with polyvinyl alcohol (PVA) PVA simultaneously stabilizes the nanoparticles formed. The silver-PVA nanocolloid solution is aged at 2 to 5 ° C for 30 to 50 hours, heated and poured into thin layers of 1 to 5 mm thick. After burning off the polymer at 300 to 400 0 C in air remains a finely divided powder of silver nanoparticles. At silver concentrations of> 5% by weight, agglomeration of the primary particles occurs.
Silber-Nanoteilchen können auch durch Reduktion von Silber-Kationen in Gegenwart von Polyvinylpyrolidon (PVP) mit Natriumborhydrid, Zitronensäure oder Natriumeitrat gebildet werden, wie beschrieben in Karpov et al., Colloid Journal 2007, Vol. 69, Seiten 170 bis 179, und der darin zitierten Literatur.Silver nanoparticles may also be formed by reduction of silver cations in the presence of polyvinylpyrrolidone (PVP) with sodium borohydride, citric acid or sodium citrate as described in Karpov et al., Colloid Journal 2007, Vol. 69, pp. 170-179, and U.S. Pat cited therein.
WO 2005/077329 beschreibt ein Verfahren, bei dem Silber-Nanoteilchen auf der Ober- fläche von porösen Polymerpartikeln abgeschieden werden. Die Polymerpartikel werden durch Emulsionspolymerisation in Gegenwart eines Emulgators und Stabilisators, vorzugsweise Gelatine, Stärke, Hydroethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylpyrolidon, Polyvinylalkylether, Polyvinylalkohol oder Polydimethylsiloxan/Polystyrol- Blockcopolymer, erzeugt. Die Silber-Nanoteilchen werden anschließend durch Reduk- tion von Silbersalzen, beispielsweise mit Hydrazin, LiAIBH4, NaBH4 oder Ethylenoxid abgeschieden. Die Silber/Polymerkomposit-Nanosphären werden in kosmetischen Zusammensetzungen eingesetzt.WO 2005/077329 describes a method in which silver nanoparticles are deposited on the surface of porous polymer particles. The polymer particles are produced by emulsion polymerization in the presence of an emulsifier and stabilizer, preferably gelatin, starch, hydroethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl pyrolidone, polyvinyl alkyl ether, polyvinyl alcohol or polydimethylsiloxane / polystyrene block copolymer. The silver nanoparticles are then deposited by reduction of silver salts, for example with hydrazine, LiAIBH 4 , NaBH 4 or ethylene oxide. The silver / polymer composite nanospheres are used in cosmetic compositions.
C-C. Chen et al., Langmuir 2007, 23, Seiten 6801 bis 6806 beschreiben die Herstel- lung von Gold-Nanoteilchen unter Verwendung von alkylierten Polyethyleniminen als Reduktionsmittel und Stabilisatoren, wobei ein mit 1 ,2-Epoxydecan alkyliertes kommerziell erhältliches lineares Polyethylenimin Verwendung findet. Die Goldteilchen werden durch Reduktion der Metallionen, die in Form einer wässrigen HAuCI4-Lösung vorliegen, durch Rühren bei Raumtemperatur hergestellt. Dabei wirkt das alkylierte Polyethylenimin, welches oxidativ dealkyliert wird, als Reduktionsmittel und gleichzeitig als Stabilisator für die gebildeten Gold-Nanoteilchen.CC. Chen et al., Langmuir 2007, 23, pages 6801-6806 describe the preparation of gold nanoparticles using alkylated polyethylenimines as reducing agents and stabilizers employing a 1,2-epoxydecane-commercialized linear polyethylenimine. The gold particles are prepared by reducing the metal ions, which are in the form of an aqueous solution of HAuCl 4 , by stirring at room temperature. In this case, the alkylated polyethyleneimine, which is dealkylated by oxidation, acts as a reducing agent and at the same time as a stabilizer for the gold nanoparticles formed.
WO 2004/086044 beschreibt an Biotin gebundene Silber-Nanoteilchen als hochsensitiver Sensor.WO 2004/086044 describes biotin-bound silver nanoparticles as a highly sensitive sensor.
DE 10 2006 017 696 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Metallpartikelsolen mit einem Metallpartikelgehalt von ≥ 1 g/l, bei dem eine Metallsalzlösung mit einer Hydroxidionen enthaltenden Lösung, welche durch Lösen von Basen wie LiOH, NaOH, KOH, aliphatischen oder aromatischen Aminen in Wasser hergestellt wird, umgesetzt wird, und die erhaltene Lösung mit einem Reduktionsmittel in Gegenwart eines Dispergiermittels, welches die gebildeten Teilchen stabilisiert, reduziert wird.DE 10 2006 017 696 A1 describes a process for the preparation of metal particle sols having a metal particle content of ≥ 1 g / l, in which a metal salt solution containing a solution containing hydroxyl ions, which by dissolving bases such as LiOH, NaOH, KOH, aliphatic or aromatic amines in Water is reacted, and the resulting solution is reduced with a reducing agent in the presence of a dispersant which stabilizes the particles formed, is reduced.
W. J. Liang et al., J. CoI. Interf. Sei. 2006, 294 (2), 371 - 375 beschreiben die Verwendung von Polyethylenimin/Polyoxypropylendiamin-Copolymer zur Herstellung von Pia- tin-Nanopartikeln. Der Stabilisierungseffekt beruht auf der Bildung von sphärischen Polymer-Micellen, welche durch die Zugabe von H2PtCI6 bewirkt wird. Die reduzierten Pt(O)-Teilchen sind auf der Außenseite der Micellen in den Polyethylenimin-Block eingeschlossen, welcher den Polyoxypropylenblock umgibt.WJ Liang et al., J. CoI. Interf. Be. 2006, 294 (2), 371-375 describe the use of polyethyleneimine / polyoxypropylenediamine copolymer for the preparation of tin nanoparticles. The stabilizing effect is due to the formation of spherical polymer micelles, which is caused by the addition of H 2 PtCl 6 . The reduced Pt (O) particles are trapped on the outside of the micelles in the polyethyleneimine block surrounding the polyoxypropylene block.
Die Verfahren des Standes der Technik führen in aller Regel zu Systemen, in denen die Metall-Nanoteilchen in den Polymerteilchen eingebettet sind und damit ihre speziellen Eigenschaften nicht entfalten können. Beispiele für solche spezifischen Eigenschaften sind die makroskopische Konduktivität, die biozide Wirksamkeit, die optische Re- sonanz, die magnetischen Eigenschaften, die katalytischen Eigenschaften und die Fähigkeit zum Zusammensintern unter Ausbildung von leitenden Strukturen der Metall- Nanoteilchen. Auch sind viele der Verfahren des Standes der Technik aufwändig und umfassen mehrstufige Synthesen und/oder ausgeklügelte Reinigungsprozeduren, um das Endprodukt zu erhalten. Auch wird mit vielen Verfahren des Standes der Technik nur eine niedrige Konzentration an Metall-Nanoteilchen erhalten.The processes of the prior art usually lead to systems in which the metal nanoparticles are embedded in the polymer particles and thus can not develop their special properties. Examples of such specific properties are the macroscopic conductivity, the biocidal efficacy, the optical resonance, the magnetic properties, the catalytic properties and the ability to sinter together to form conductive structures of the metal nanoparticles. Also, many of the prior art processes are cumbersome and involve multi-step syntheses and / or sophisticated purification procedures to obtain the final product. Also, with many prior art methods, only a low concentration of metal nanoparticles is obtained.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Metall- Nanoteilchen bereitzustellen, welches zur Herstellung von hochkonzentrierten wässri- gen Lösungen von Metall-Nanopartikel, insbesondere von Silber-, Platin- und Palladi- um-Nanopartikeln, geeignet ist, ohne dass es zur Agglomerierung der Metall- Nanopartikel kommt.The object of the present invention is to provide a process for producing metal nanoparticles, which is suitable for producing highly concentrated aqueous solutions of metal nanoparticles, in particular silver, platinum and palladium nanoparticles, without it comes to agglomeration of the metal nanoparticles.
Gelöst wird die Aufgabe durch mit derivatisierten Polyethyleniminen oder Polyvinylami- nen stabilisierte Metall-Nanopartikel sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben, bei dem eine Metallsalzlösung in Gegenwart der derivatisierten Polyethylenimine oder Po- lyvinylamine mit einem Reduktionsmittel reduziert wird.The object is achieved by metal nanoparticles stabilized with derivatized polyethylenimines or polyvinylamines and a process for the preparation thereof, in which a metal salt solution is reduced in the presence of the derivatized polyethylenimines or polyvinylamines with a reducing agent.
Geeignete Polyethylenimine bzw. Polyvinylamine, deren Derivate erfindungsgemäß eingesetzt werden können, sind nachstehend unter A bis F beschrieben.Suitable polyethyleneimines or polyvinylamines whose derivatives can be used according to the invention are described below under A to F.
A Homopolymerisate von Ethylenimin (Aziridin)A homopolymers of ethyleneimine (aziridine)
Als Polyethylenimine können Polyethylenimin-Homopolymerisate eingesetzt werden, die in unvernetzter oder vernetzter Form vorliegen können. Die Polyethylenimin- Homopolymerisate können nach bekannten Verfahren, wie z.B. in Römpps Chemie Lexikon, 8. Aufl. 1992, S. 3532-3533, oder in Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Aufl. 1974, Bd. 8, S. 212 - 213 und der dort angegebenen Literatur beschrieben, hergestellt werden. Sie besitzen ein Molekulargewicht im Bereich von ca. 200 bis 1 000 000 g/mol. Entsprechende Handelsprodukte sind unter dem Namen Lu- pasol® von BASF SE oder dem Namen Epomin® von Nippon Shokubai erhältlich.As polyethyleneimines polyethyleneimine homopolymers can be used, which may be present in uncrosslinked or crosslinked form. The polyethyleneimine homopolymers can be prepared by known processes, as described, for example, in Rompps Chemie Lexikon, 8th ed. 1992, pp. 3532-3533, or in Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie, 4th edition 1974, Vol. 8, p. 212. 213 and the literature cited therein. They have a molecular weight in the range of approx. 200 to 1,000,000 g / mol. Corresponding commercial products are available under the name Lu pasol ® from BASF SE or the name Epomin ® from Nippon Shokubai.
B Pfropfpolymerisate von Polyamidoaminen mit EthyleniminB graft polymers of polyamidoamines with ethyleneimine
Polyethylenimine im Sinne der vorliegenden Erfindung sind auch solche Ethylenimin- Einheiten enthaltenden Polymere, die durch Pfropfen von Polyamidoaminen mit Ethylenimin erhältlich sind. Diese können mit den unter A genannten Vernetzern vernetzt sein.Polyethyleneimines for the purposes of the present invention are also polymers comprising ethyleneimine units which are obtainable by grafting polyamidoamines with ethyleneimine. These can be crosslinked with the crosslinkers mentioned under A.
Gepfropfte Polyamidoamine sind zum Beispiel aus der US-A-4 144 123 oder DE-B-24 34 816 bekannt. Die Polyamidoamine sind beispielsweise erhältlich durch Kondensation vonGrafted polyamidoamines are known, for example, from US Pat. No. 4,144,123 or DE-B-2,434,816. The polyamidoamines are obtainable, for example, by condensation of
(i) Polyalkylenpolyaminen, die im Gemisch mit Diaminen vorliegen können, mit(I) Polyalkylenpolyaminen, which may be in admixture with diamines, with
(ii) mindestens zweibasischen Carbonsäuren wie Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Adipinsäure, Weinsäure, Citronensäure, Propantricarbonsäure, Butantetracarbonsäure, Glutarsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Terephthalsäure sowie deren Estern, Säurechloriden oder Anhydriden, die im Gemisch mit bis zu 50 mol-% einbasigen Aminosäuren, einbasigen Hydroxycarbonsäuren und/oder einbasigen Carbonsäuren vorliegen können,(ii) at least dibasic carboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, adipic acid, tartaric acid, citric acid, propane tricarboxylic acid, butanetetracarboxylic acid, glutaric acid, suberic acid, sebacic acid, terephthalic acid and their esters, acid chlorides or anhydrides mixed with up to 50 mol% of monobasic amino acids, monohydric hydroxycarboxylic acids and / or monobasic carboxylic acids,
im Molverhältnis von (i) zu (ii) von 1 : 0,5 bis 1 : 2.in the molar ratio of (i) to (ii) of 1: 0.5 to 1: 2.
Unter Polyalkylenpolyaminen werden Verbindungen verstanden, die mindestens 3 basische Stickstoffatome im Molekül enthalten, zum Beispiel Diethylentriamin, Dipropy- lentriamin, Triethylentetramin, Tripropylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethy- lenhexamin, N-(2-Aminoethyl)-1 ,3-propandiamin und N,N'-Bis(3-aminopropyl)ethylen- diamin.Polyalkylenepolyamines are compounds which contain at least 3 basic nitrogen atoms in the molecule, for example diethylenetriamine, dipropylenetriamine, triethylenetetramine, tripropylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, N- (2-aminoethyl) -1,3-propanediamine and N, N 'Bis (3-aminopropyl) ethylene diamine.
Geeignete Diamine sind beispielsweise 1 ,2-Diaminoethan, 1 ,3-Diaminopropan, 1 ,4- Diaminobutan, 1 ,6-Diaminohexan, 1 ,8-Diaminooctan, Isophorondiamin, 4,4'-Diamino- diphenylmethan, 1 ,4-Bis-(3-aminopropyl)piperazin, 4,9-Dioxadodecan-1 ,12-diamin, 4,7,10-Trioxatridecan-1 ,13-diamin oder a,z-Diaminoverbindungen von Polyalkylenoxi- den. Die Kondensation der Verbindungen (i) und (ii) erfolgt wie zum Beispiel in EP-B 0 703 972 beschrieben.Examples of suitable diamines are 1,2-diaminoethane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane, 1,8-diaminooctane, isophoronediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 1,4-bis - (3-aminopropyl) piperazine, 4,9-dioxadodecane-1, 12-diamine, 4,7,10-trioxatridecane-1, 13-diamine or a, z-diamino compounds of polyalkylene oxides. The condensation of the compounds (i) and (ii) takes place as described, for example, in EP-B 0 703 972.
Die Pfropfpolymerisate enthalten im Allgemeinen 10 bis 90 Gew.-% Polyamidoamine als Pfropfgrundlage und 90 bis 10 Gew.-% Ethylenimin als Pfropfauflage.The graft polymers generally contain 10 to 90 wt .-% of polyamidoamines as graft and 90 to 10 wt .-% of ethyleneimine as a graft.
C Pfropfpolymerisate von Polyvinylaminen mit EthyleniminC graft polymers of polyvinylamines with ethyleneimine
Polyethylenimine im Sinne der vorliegenden Erfindung sind auch solche Ethylenimin- Einheiten enthaltenden Polymere, die durch Pfropfen von Polyvinylaminen mit Ethylenimin oder Oligomeren des Ethylenimins erhältlich sind. Polyvinylamine sind durch vollständige oder teilweise Verseifung von Polymerisaten offenkettiger N- Vinylcarbonsäureamide der allgemeinen Formel (I)Polyethyleneimines for the purposes of the present invention are also polymers containing ethyleneimine units which are obtainable by grafting polyvinylamines with ethyleneimine or oligomers of ethyleneimine. Polyvinylamines are obtained by complete or partial saponification of polymers of open-chain N-vinylcarboxamides of the general formula (I)
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(I) worin R1, R2 = H oder d- bis Cβ-Alkyl bedeuten,(I) where R 1 , R 2 = H or C 1 to C 6 alkyl,
erhältlich und sind unter E und F (siehe unten) näher beschrieben. Der Verseifungs- grad beträgt im allgemeinen 5 bis 100 %. Die Pfropfpolymerisate können vernetzt sein.and are described in more detail under E and F (see below). The saponification degree is generally 5 to 100%. The graft polymers can be crosslinked.
Die Pfropfpolymerisate enthalten im Allgemeinen 10 bis 90 Gew.-% Polyvinylamine als Pfropfgrundlage und 90 bis 10 Gew.-% Ethylenimin als Pfropfauflage.The graft polymers generally contain 10 to 90 wt .-% of polyvinylamine as a graft and 90 to 10 wt .-% of ethyleneimine as a graft.
D Polymerisate der höheren Homologen des EthyleniminsD Polymers of the higher homologs of ethyleneimine
Unter Polyethyleniminen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden auch die den unter A bis C aufgeführten Verbindungen entsprechenden Polymerisate von höheren Homologen des Ethylenimins, wie Propylenimin (2-Methylaziridin), 1- oder 2- Butylenimin (2-Ethylaziridin bzw. 2,3-Dimethylaziridin), verstanden. Bevorzugt sind jedoch die Polymerisate des Ethylenimins.For the purposes of the present invention, polyethyleneimines also include the polymers corresponding to the compounds listed under A to C of higher homologs of ethyleneimine, such as propyleneimine (2-methylaziridine), 1- or 2-butylenimine (2-ethylaziridine or 2,3-dimethylaziridine ), Understood. However, the polymers of ethyleneimine are preferred.
E Zumindest teiiverserfte N-Vinyicarbonsaureamid-Homopoiymeπsate Polyvinylamine sind zumindest tesiverseifte N-Vinyicarbonsäureamid- Homopoiymerisate. Zu ihrer Herstellung geht man beispielsweise von offenkettigen N- Vinylcarbonsäureamiden der obenstehenden Formel (1) aus. Geeignete Monomere sind beispielsweise N-Vinyiformamid (R = R^ = H in Forme! J), N-Vinyi-N-methyi- formamid (R'= Methyl, R: - H m Formel I)1 N-Vinylacetamsd (R'= H, R^ = Methyl in Formel I). N-Viny!-N-meihy!acelamäd (R'= R? = Methyl in Formel I) und N-Vinyi-N-ethyi- acetarmd (Ri = Ethyi, R2 = Methyl In Formel I). Bevorzugt ist N-Vinylformamid.E At least partial N-vinylcarboxamide homopolymerization Polyvinylamines are at least tesivoten N-Vinyicarbonsäureamid- homo polymers. For their preparation, it is for example of open-chain N-vinylcarboxamides of the above formula (1). Suitable monomers are, for example, N-vinyl formamide (R = R 1 = H in the formula I), N-vinyl-N-methylformamide (R '= methyl, R : - H m formula I) 1 N-vinylacetamide (R') = H, R ^ = methyl in formula I). N-vinyl! -N-meihy! Acelamad (R '= R ? = Methyl in formula I) and N-vinyl-N-ethyl acetarmd (Ri = ethyl, R 2 = methyl in formula I). Preference is given to N-vinylformamide.
F Zumindest teiiverseifte N-Vinyicarbonsäureamid-CopoiymerisateF At least teiiverseifte N-Vinyicarbonsäureamid Copoiymerisate
Poiyvinylamine im Sinne der Erfindung sind auch die Copoiymeπsate aus (a) 0,1 bis 100 moi-% N-Vinyicarbonsäureamiden der Formel (!) und (b) 0 bis 99,9 moi-% Vmyi- formsal, Vinyiaeetal, VmylpropionaL Vinyiaikohoi, N- Vinylharn&loff. N-Vinylpyrroiidon, N-Vinyipiperidon, N-Vmyicaprolactam, N, N- Divinyieihylenharnstoff Lind/oder N~Vinyi~ Imldazoi. wobei die Summe aus (a) und (b) 100 moL-% ergibt, die zumindest teiiverselft sind.Polyvinylamines in the context of the invention are also the copolymers of (a) 0.1 to 100% by moles of N-vinylcarboxamides of the formula (I) and (b) 0 to 99.9% by moles of Vmyiformsal, Vinyiaeetal, VmylpropionaL Vinyiaikohoi, N-vinyl urea & loff. N-vinylpyrrolidone, N-vinylpiperidone, N-vinylmicrolactam, N, N-divinylideneurea Lind / or N ~ Vinyi ~ Imldazoi. where the sum of (a) and (b) gives 100 moL%, which are at least partially solved.
Bevorzugte Polyethylenimine, deren Derivate erfindungsgemäß eingesetzt werden, sind die unter A beschriebenen Homoplymerisate von Ethylenimin und die unter B be- schriebenen Pfropfpolymerisate von Polyamidoaminen mit Ethylenimin. Bevorzugte Polyethylenimine und Pfropfpolymerisate von Polyamidoaminen mit Ethylenimin sind solche mit einem Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 2 000 000 g/mol, besonders bevorzugt von 1000 bis 100 000 g/mol, insbesondere 5000 bis 50 000 g/mol.Preferred polyethyleneimines whose derivatives are used according to the invention are the homopolymers of ethyleneimine described under A and the graft polymers of polyamidoamines described under B with ethyleneimine. Preferred polyethyleneimines and graft polymers of polyamidoamines with ethyleneimine are those having a molecular weight in the range from 500 to 2,000,000 g / mol, more preferably from 1,000 to 100,000 g / mol, in particular from 5,000 to 50,000 g / mol.
Die unter A bis F genannten Polyethylenimine bzw. Polyvinylamine sind an den reaktiven Stickstoffatomen derivatisiert durchThe polyethyleneimines or polyvinylamines mentioned under A to F are derivatized by the reactive nitrogen atoms
(1 ) 1 ,4-Addition (Michael-Addition) an alpha, beta-ungesättigten Carbonylverbindun- gen. Geeignete alpha, beta-ungesättigten Carbonylverbindungen sind Acrylsäure und Acrylsäureester, beispielsweise Alkylacrylate und Hydroxyalkylacrylate, Methacrylsäure und Methacrylsäureester, beispielsweise Alkylmethacrylate und Hydroxyalkylmethacry- late, Acrolein, Arylamid und Acrylnitril;(1) 1,4-addition (Michael addition) to alpha, beta-unsaturated carbonyl compounds. Suitable alpha, beta-unsaturated carbonyl compounds are acrylic acid and acrylic esters, for example alkyl acrylates and hydroxyalkyl acrylates, methacrylic acid and methacrylic acid esters, for example alkyl methacrylates and hydroxyalkyl methacrylates , Acrolein, arylamide and acrylonitrile;
(2) Umsetzung mit durch den Imin-Stickstoff nucleophil substituierbaren Verbindun- gen, vorzugsweise mit Kohlenwasserstoffverbindungen, insbesondere Alkylverbindun- gen oder Alkylenverbindungen, welche eine oder zwei geeignete Abgangsgruppe aufweisen, beispielsweise Acetat, Brosylat, Mesylat, Nosylat, Tosylat, Trifluoracetat, Trifluorsulfonat, Chlor, Brom oder lod; Beispiele sind organischen und anorganischen Halogenide, insbesondere Alkylhalogenide, Alkyltrifluoracetate, AI- kyl(brom)toluolsulfonate und Alkylphenolate, wie Methylchlorid, Methyltrifluoracetat, Trimethylsilylchlorid und Methylbromtoluolsulfonat; sowie Dihalogenalkane wie 1 ,2- Dichlorethan, 1 ,3-Dichlorpropan, 1 ,4-Dichlorbutan und 1 ,6-Dichlorhexan;(2) reaction with compounds nucleophilically substitutable by the imine nitrogen, preferably with hydrocarbon compounds, in particular alkyl compounds or alkylene compounds, which have one or two suitable leaving groups, for example acetate, brosylate, mesylate, nosylate, tosylate, trifluoroacetate, trifluorosulfonate, Chlorine, bromine or iodine; Examples are organic and inorganic halides, in particular alkyl halides, alkyl trifluoroacetates, Al kyl (bromine) toluenesulfonates and alkyl phenates such as methyl chloride, methyl trifluoroacetate, trimethylsilyl chloride and methyl bromotoluene sulfonate; and dihaloalkanes such as 1, 2-dichloroethane, 1, 3-dichloropropane, 1, 4-dichlorobutane and 1, 6-dichlorohexane;
(3) Umsetzung mit Dialdehyden und/oder Diketonen; geeignete Dialdehyde und Di- ketone sind beispielsweise Glyoxal und 1 ,3-Pentandion;(3) reaction with dialdehydes and / or diketones; suitable dialdehydes and diketones are, for example, glyoxal and 1, 3-pentanedione;
(4) Umsetzung mit Epoxiden, Diepoxiden, Halogenhydrinethern und/oder Bishalo- genhydrinethern; geeignete Diepoxide sind beispielsweise 1 ,6-Hexandiol- bisglycidylether, sowie Bisglycidylether von Oligo- und Polyethylenglycolen; sowie Umsetzungsprodukte von Halogenhydrinen, beispielsweise Epichlorhydrin, mit Alkylengly- kolen und Polyalkylenglykolen mit 2 bis 100 Ethylenoxid- oder Propylenoxideinheiten;(4) reaction with epoxides, diepoxides, halohydrin ethers and / or bishalohydrin ethers; suitable diepoxides are, for example, 1,6-hexanediol bisglycidyl ether, and also bisglycidyl ethers of oligo- and polyethylene glycols; as well as reaction products of halohydrins, for example epichlorohydrin, with alkylene glycols and polyalkylene glycols having from 2 to 100 ethylene oxide or propylene oxide units;
(5) Umsetzung mit Alkylencarbonaten, beispielsweise Ethylencarbonat oder Propy- lencarbonat, und Bischlorformiaten, beispielsweise 2,2-Dimethylpropylenbischlor- formiat;(5) reaction with alkylene carbonates, for example ethylene carbonate or propylene carbonate, and bischloroformates, for example 2,2-dimethylpropylene-bischloroformate;
(6) Umsetzung mit Polyalkylenglykolethern;(6) reaction with polyalkylene glycol ethers;
(7) Umsetzung mit Carbonsäuren und Carbonsäureestern in einer Amidierungsreak- tion;(7) reaction with carboxylic acids and carboxylic acid esters in an amidation reaction;
(8) Umsetzung mit Isocyanaten; beispielsweise mit Diisocyanaten wie Hexamethy- lendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat und Diphe- nylmethandiisocyanat;(8) reaction with isocyanates; for example with diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate;
(9) Umsetzung mit Formaldehyd und Cyanidsalzen in einer Strecker-Reaktion;(9) reaction with formaldehyde and cyanide salts in a Strecker reaction;
(10) Umsetzung mit Formaldehyd und weitere Umsetzung der gebildeten Imine mit weiteren Komponenten durch Strecker-Reaktion, Mannich-Reaktion oder Eschweiler-(10) Reaction with formaldehyde and further reaction of the imines formed with further components by Strecker reaction, Mannich reaction or Eschweiler
Clarke-Reaktion, Carboxymethylierung oder Phosphonomethylierung.Clarke reaction, carboxymethylation or phosphonomethylation.
Es können mehrere Derivatisierungsreaktionen miteinander kombiniert werden. Dabei werden höhermolekulare Polymerisate durch Vernetzen mit polyfunktionellen Verbin- düngen erhalten.Several derivatization reactions can be combined with each other. In this case, relatively high molecular weight polymers are obtained by crosslinking with polyfunctional compounds.
Bevorzugte Derivatisierungsreaktionen sind (1 ) 1 ,4-Addition (Michael-Addition) an alpha, beta-ungesättigten Carbonylverbindun- gen;Preferred derivatization reactions are (1) 1,4-addition (Michael addition) to alpha, beta-unsaturated carbonyl compounds;
(4) Umsetzung mit Diepoxiden;(4) reaction with diepoxides;
(8) Umsetzung mit Carbonsäuren oder Carbonsäureestern.(8) Reaction with carboxylic acids or carboxylic acid esters.
In einer speziellen Ausführungsform werden Polyethylenimine A mit einem Diepoxid und/oder Bischlorhydrinether umgesetzt und anschließend mit einer oder mehreren alpha, beta-ungesättigten Carbonylverbindungen umgesetzt; beispielsweise werden sie mit 1 ,6-Hexandiolbisglycidylether oder dem Bisglycidylether eines Polyalkylenglykols umgesetzt und anschließend mit (Meth)acrylsäure, Alkyl(meth)acrylat, beispielsweise Methylacrylat, und/oder Hydroxyalkyl(meth)acrylat, beispielsweise Hydroxyethylacrylat oder 4-Hydroxybutylacrylat, umgesetzt.In a specific embodiment, polyethyleneimines A are reacted with a diepoxide and / or bischlorohydrin ether and then reacted with one or more alpha, beta-unsaturated carbonyl compounds; for example, they are reacted with 1,6-hexanediol bisglycidyl ether or the bisglycidyl ether of a polyalkylene glycol and then reacted with (meth) acrylic acid, alkyl (meth) acrylate, for example methyl acrylate, and / or hydroxyalkyl (meth) acrylate, for example hydroxyethyl acrylate or 4-hydroxybutyl acrylate.
Bevorzugte Alkyl(meth)acrylate sind die Ci-C6-Alkyl(meth)acrylate, bevorzugte Hydro- xyalkyl(meth)acrylate sind die Hydroxy-CrC6-alkyl(meth)acrylate.Preferred alkyl (meth) acrylates are the C 1 -C 6 -alkyl (meth) acrylates, preferred hydroxyalkyl (meth) acrylates are the hydroxy-C 1 -C 6 -alkyl (meth) acrylates.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform werden Polyethylenimine A mit einem Diepoxid und/oder Bischlorhydrinether umgesetzt und anschließend mit einem Carbonsäureester, beispielsweise Ethylacetat, umgesetzt.In a further specific embodiment, polyethyleneimines A are reacted with a diepoxide and / or bischlorohydrin ether and subsequently reacted with a carboxylic acid ester, for example ethyl acetate.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform werden Polyethylenimine A mit Acrylsäu- re, Hydroxyalkylacrylaten, beispielsweise Hydroxyethylacrylat oder 4-Hydroxybutylacrylat, und/oder Acrylamiden, beispielsweise N-tert.-Butyl-acrylamid oder N- Isopropylacrylamid oder anderen N-substituierten Acrylamiden, umgesetzt.In a further specific embodiment, polyethyleneimines A are reacted with acrylic acid, hydroxyalkyl acrylates, for example hydroxyethyl acrylate or 4-hydroxybutyl acrylate, and / or acrylamides, for example N-tert-butylacrylamide or N-isopropylacrylamide or other N-substituted acrylamides.
Bevorzugte Acrylamide sind die N-Ci-C6-Alkylacrylamide.Preferred acrylamides are the N-Ci-C 6 -alkylacrylamides.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform werden Polyamidoamine B mit Acrylsäu- re umgesetzt.In a further specific embodiment, polyamidoamines B are reacted with acrylic acid.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform werden Polyamidoamine B mit einem Diepoxid und/oder Bischlorhydrinether, beispielsweise dem Bisglycidylether eines Polyalkylenglykols, umgesetzt und anschließen mit Acrylsäure umgesetzt.In a further specific embodiment, polyamidoamines B are reacted with a diepoxide and / or bischlorohydrin ether, for example the bisglycidyl ether of a polyalkylene glycol, and then reacted with acrylic acid.
Die Derivatisierung der Polyalkylenimine wird im Allgemeinen bei Temperaturen von - 300C bis 3000C in der Gasphase, gegebenenfalls unter Druck, oder in Lösung durchgeführt. Bevorzugt wird die Derivatisierung in demselben Medium durchgeführt, in dem auch die Herstellung der Nanopartikel erfolgt ist. Bevorzugt wird sie bei Temperaturen von 50 bis 1500C, insbesondere bei 75 bis 95°C durchgeführt. Bevorzugtes Reaktionsmedium ist Wasser.The derivatization of the polyalkyleneimines is generally carried out at temperatures of - 30 0 C to 300 0 C in the gas phase, optionally under pressure, or in solution. The derivatization is preferably carried out in the same medium in which the preparation of the nanoparticles has also taken place. It is preferred at temperatures from 50 to 150 0 C, in particular carried out at 75 to 95 ° C. Preferred reaction medium is water.
Die Metall-Nanopartikel werden im Allgemeinen durch Reduktion der entsprechenden Metallsalze mit einem Reduktionsmittel in Gegenwart der derivatisierten Polyalkylen- imine oder Polyvinylamine hergestellt. Geeignete Reduktionsmittel können organische oder anorganische Reduktionsmittel sein. Beispiele sind Alkohole wie Methanol oder Ethanol, Aminoalkohole wie 1 ,2-Aminoethanol, Diethanolamin, Aldehyde wie Formaldehyd oder Acetaldehyd, Ketone, Carbonsäuren wie Ameisensäure, Essigsäure oder Oxalsäure, Alkensäuren wie 5-Pentensäure, Hydrazin oder Hydrazin-Derivate, Azover- bindungen wie AIBN (Azobisisobutyronitril), Carbonsäureanhydride, Amide, Amine, Ether, Ester, Alkene, Diene, Thioverbindungen, Mono- oder Polysaccharide, Phosphoroder Arsenderivate, Wasserstoff oder Kohlenstoffoxide. Geeignete anorganische Reduktionsmittel sind Wasserstoff, Metalle wie Zink, Calcium und Magnesium, und Me- tallhydride wie Natriumborhydrid, weiterhin Sn(ll)salze, Fe(ll)salze, Thiosulfate, Thio- sulfite, Phosphite, Phosphane, Sulfide und Disulfide.The metal nanoparticles are generally prepared by reduction of the corresponding metal salts with a reducing agent in the presence of the derivatized polyalkyleneimines or polyvinylamines. Suitable reducing agents may be organic or inorganic reducing agents. Examples are alcohols such as methanol or ethanol, amino alcohols such as 1, 2-aminoethanol, diethanolamine, aldehydes such as formaldehyde or acetaldehyde, ketones, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid or oxalic acid, alkenoic acids such as 5-pentenoic acid, hydrazine or hydrazine derivatives, azo compounds such as AIBN (azobisisobutyronitrile), carboxylic anhydrides, amides, amines, ethers, esters, alkenes, dienes, thio compounds, mono- or polysaccharides, phosphorus or arsenic derivatives, hydrogen or carbon oxides. Suitable inorganic reducing agents are hydrogen, metals such as zinc, calcium and magnesium, and metal hydrides such as sodium borohydride, furthermore Sn (II) salts, Fe (II) salts, thiosulfates, thiosulfites, phosphites, phosphines, sulfides and disulfides.
Bevorzugt sind Ameisensäure, Formaldehyd, Diethanolamin, Methanol, Ethanol, 5-Pentensäure, Ascorbinsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Oxalsäure, Glucose, Fruc- tose und Natriumborhyrid. Besonders bevorzugte organische Reduktionsmittel sind Ameisensäure oder Formaldehyd. Dabei entsteht Kohlendioxid, welches sich einfach aus dem Reaktionsgemisch entfernen lässt. Beispielsweise kann Kohlendioxid durch Strippen mit Luft aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. Besonders bevorzugt sind weiterhin Diethanolamin, 5-Pentensäure, Ascorbinsäure und Zitronensäure. Be- vorzugt sind weiterhin Ethanol, Methanol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Hydrazin und Oxalsäure.Preference is given to formic acid, formaldehyde, diethanolamine, methanol, ethanol, 5-pentenoic acid, ascorbic acid, citric acid, lactic acid, oxalic acid, glucose, fructose and sodium borohydride. Particularly preferred organic reducing agents are formic acid or formaldehyde. This produces carbon dioxide, which can be easily removed from the reaction mixture. For example, carbon dioxide can be removed from the reaction mixture by stripping with air. Also particularly preferred are diethanolamine, 5-pentenoic acid, ascorbic acid and citric acid. Also preferred are ethanol, methanol, ethylene glycol, diethylene glycol, hydrazine and oxalic acid.
Bevorzugte anorganische Reduktionsmittel sind Natriumborhydrid, Sn(ll)salze, Fe(ll)salze, Thiosulfate, Thiosulfite, Phosphite, Phosphane, Sulfide und Disulfide.Preferred inorganic reducing agents are sodium borohydride, Sn (II) salts, Fe (II) salts, thiosulfates, thiosulfites, phosphites, phosphines, sulfides and disulfides.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Alkohol sowohl als Lösungsmittel als auch als Reduktionsmittel verwendet. Neben dem Alkohol wird kein weiteres Reduktionsmittel eingesetzt. Diese Methode ist grundsätzlich beschrieben in Atf. Funct. Mater. 2003, 13 No.2: Synthesis of nanoscaled ZnO particles by ther- molysis of metal salt precursor in diethylene glycol; J. Mater. Res. Vol. 10, No. 1 : Synthesis of spherical ZnO nano particles by the hydrolysis of Zn-acetate in diethylene glycol; J. SoI-GeI Sei. Techn. 2004, 29, 71 - 79: Synthesis of monodispers ZnO- spheres with diameter of 5-10 nm via heating of Zn-acetate in methanol, ethanol and 2- methoxyethanol. Im Unterschied zu den dort beschriebenen Verfahren wird erfin- dungsgemäß die Reduktion in Gegenwart von derivatisierten Polyethyleniminen oder Polyvinylaminen als zusätzlichen Stabilisatoren durchgeführt.In one embodiment of the process according to the invention, an alcohol is used both as a solvent and as a reducing agent. In addition to the alcohol, no further reducing agent is used. This method is basically described in Atf. Funct. Mater. 2003, 13 No.2: Synthesis of nanoscaled ZnO particles by thermolysis of metal salt precursor in diethylene glycol; J. Mater. Res. Vol. 10, no. 1: Synthesis of spherical ZnO nano particles by the hydrolysis of Zn acetate in diethylene glycol; J. SoI-GeI Be. Techn. 2004, 29, 71 - 79: Synthesis of monodisperse ZnO spheres with diameter of 5-10 nm via heating of Zn acetate in methanol, ethanol and 2-methoxyethanol. In contrast to the procedures described there, According to the reduction in the presence of derivatized polyethylenimines or polyvinylamines as additional stabilizers performed.
Die Metall-Nanopartikel werden im Allgemeinen durch Reduktion bei Temperaturen von - 30 bis 300°C und Drücken zwischen 10 mbar und 100 bar, bevorzugt bei Temperaturen von 0 bis 1000C, besonders bevorzugt bei 20 bis 95°C hergestellt. Vorzugsweise wird bei Atmosphärendruck gearbeitet, so dass spezielle Vakuumvorrichtungen oder Druckbehälter nicht erforderlich sind.The metal nanoparticles are generally prepared by reduction at temperatures of - made 30 to 300 ° C and pressures between 10 mbar and 100 bar, preferably at temperatures of 0 to 100 0 C, particularly preferably at 20 to 95 ° C. Preferably, working at atmospheric pressure, so that special vacuum devices or pressure vessels are not required.
Beispielsweise kann die Temperatur der Reduktion der Metallsalzlösung so gewählt werden, dass die Umsetzung spätestens nach 24 Stunden abgeschlossen ist, vorzugsweise spätestens nach 10 Stunden, und insbesondere spätestens nach 5 Stunden abgeschlossen ist. Beispielsweise kann diese Temperatur im Falle von Silber als Metall und Ameisensäure als Reduktionsmittel von 30 bis 500C betragen.For example, the temperature of the reduction of the metal salt solution can be selected so that the reaction is completed at the latest after 24 hours, preferably at the latest after 10 hours, and in particular after 5 hours at the latest. For example, this temperature may be in the case of silver as metal and formic acid as a reducing agent of 30 to 50 0 C.
Die erfindungsgemäß stabilisierten Metall-Nanopartikel können aus Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Nickel, Platin, Rhodium, Eisen, Wismut, Iridium, Ruthenium oder Rhenium oder auch aus zwei oder mehreren dieser Metalle bestehen. Diese Metalle können in Form ihrer Oxide, Nitrate, Phosphate, Sulfate, Sulfite, Phosphonite, Nitrite, Borate, Aluminate, Silikate, Cyanide, Isocyanate, Thioisocyanate, Halogenide, Perchlorate, Periodate, Perbromate, Chlorate, lodate, Bromate, Hypochlorite oder auch in Form von Komplexverbindungen vorliegen. Beispiele für geeignete Komplexverbindungen sind Silber-Ammoniak-Komplexe, Diaminodichloropalladat, Tetrachloropalladat oder Tetrachloroplatinat. Es können auch Salze mehrere verschiedener Metalle einge- setzt werden, die gleichzeitig oder nacheinander reduziert werden können.The metal nanoparticles stabilized according to the invention can consist of copper, silver, gold, palladium, nickel, platinum, rhodium, iron, bismuth, iridium, ruthenium or rhenium or also of two or more of these metals. These metals may be in the form of their oxides, nitrates, phosphates, sulfates, sulfites, phosphonites, nitrites, borates, aluminates, silicates, cyanides, isocyanates, thioisocyanates, halides, perchlorates, periodates, perbromates, chlorates, iodates, bromates, hypochlorites or even in Form of complex compounds are present. Examples of suitable complex compounds are silver-ammonia complexes, diaminodichloropalladate, tetrachloropalladate or tetrachloroplatinate. It is also possible to use salts of a plurality of different metals which can be reduced simultaneously or in succession.
Bevorzugte Metalle sind Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Cobalt, Rhodium, Iridium, Eisen, Ruthenium und Osmium. Besonders bevorzugt sind Kupfer, Silber, Palladium und Platin. Silber wird beispielsweise in Form von Silberoxid, Silberacetat, Silbernitrat oder einem Silberoxid/Silbernitrat-Gemisch, Palladium als Alkalitetrachloro- palladat, Palladium(ll)nitrat, Palladium(ll)acetat, Tetraaminopalladium(ll)nitrat, Ammo- niumhexachloropalladat(IV), Diaminopalladium(ll)chlorid, Bis(triphenylphosphin)palla- dium(ll)chlorid, Bis(2,4-Pentandionato)palladium(ll), 1 ,2-Bis(diphenylphosphino)ethan- palladium(ll)chlorid, Bistriphenylphosphinpalladium(ll)chlorid, Platin als Alkalitetrachlo- roplatinat, Bis(2,4-Pentandionato)platin(ll), Hexachloroplatin(IV)säure-Hydrat, Tetra- aminplatin(ll)chlorid, Platin(IV)nitrat, Tetraaminplatin(ll)nitrat, Platin(ll)acetat und Rhodium als Hexachlorrhodium(lll)säure, Rhodium(lll)acetat, Rhodium(lll)oxyhydrat, ChIo- rotris(triphenyl)phosphinrhodium(l) oder Acetylacetonato(cyclooctadien)rhodium(l) eingesetzt. Die Reduktion kann in organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Polyolen, Estern, Chlorkohlenwasserstoffen, Phenolen, DMSO, DMF, NMP und Ethern wie THF, Dioxan oder Dioxolan durchgeführt werden. Es sind auch andere Reaktionsmedien denkbar, wie Salzschmelzen oder ionische Flüssigkeiten. Bevorzugtes Lösungsmittel Wasser oder wässrig-organische Lösungsmittelgemische, Glykol und Diethylenglykol, besonders bevorzugt sind Wasser und wässrig-organische Lösungsmittelgemische.Preferred metals are copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum, cobalt, rhodium, iridium, iron, ruthenium and osmium. Particularly preferred are copper, silver, palladium and platinum. Silver is used, for example, in the form of silver oxide, silver acetate, silver nitrate or a silver oxide / silver nitrate mixture, palladium as alkali metal tetrachloro palladate, palladium (II) nitrate, palladium (II) acetate, tetraaminopalladium (II) nitrate, ammonium hexachloropalladate (IV), Diaminopalladium (II) chloride, bis (triphenylphosphine) palladium (II) chloride, bis (2,4-pentanedionato) palladium (II), 1,2-bis (diphenylphosphino) -ethanadium palladium (II) chloride, bis-triphenylphosphine palladium (II ) chloride, platinum as the alkali metal tetrachloroplatinate, bis (2,4-pentanedionato) platinum (II), hexachloroplatinic (IV) acid hydrate, tetraamine platinum (II) chloride, platinum (IV) nitrate, tetraamine platinum (II) nitrate, Platinum (II) acetate and rhodium as Hexachlorrhodium (lll) acetate, rhodium (III) acetate, rhodium (III) oxyhydrate, chorotrisis (triphenyl) phosphinrhodium (l) or acetylacetonato (cyclooctadiene) rhodium (l) used. The reduction can be carried out in organic solvents such as alcohols, polyols, esters, chlorinated hydrocarbons, phenols, DMSO, DMF, NMP and ethers such as THF, dioxane or dioxolane. Other reaction media are conceivable, such as molten salts or ionic liquids. Preferred solvent Water or aqueous-organic solvent mixtures, glycol and diethylene glycol, particularly preferred are water and aqueous-organic solvent mixtures.
Wird die Reduktion in einem Alkohol durchgeführt, so kann der Alkohol als Redukti- onsmittel wirken. Geeignete einwertige Alkohole sind Ethanol, Methanol, n-Propanol, i-Propanol, n-Butanol, i-Butanol, sec-Butanol, t-Butanol, n-Pentanol, i-Pentanol, 2- Methylbutanol, sec-Pentanol, t-Pentanol, 3-Methoxybutanol, n-Hexanol, 3-Methylpenta- nol, sec-Hexanol, 2-Ethylbutanol, sec-Heptanol, 3-Heptanol, n-Octanol, 2-Ethylhexanol, sec-Octanol, n-Nonylalkohol, 2,6-Dimethylheptanol-4, n-Decanol, sec-Undecylalkohol, Trimethylnonylalkohol, sec-Tetradecylalkohol, sec-Heptadecylalkohol, Phenol, Cyclo- hexanol, Methylcyclohexanol,3,3,5-trimethylcyclohexanol, Benzylalkohol und Diaceton- alkohol. Bevorzugte einwertige Alkohole sind ausgewählt aus Glykolethern wie Ethy- lenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonopropyl- ether, Ethylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonohexylether, Ethylenglykolmo- nophenylether, Ethylenglykolmono-2-ethylbutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonopropylether, Diethylenglykolmo- nobutylether, Diethylenglykolmonohexylether, Propylenglykolmonomethylether, Propy- lenglykolmonoethylether, Propylenglykolmonopropylether, Propylenglykolmonobuty- lether, Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykolmonoethylether und Dipro- pylenglykolmonopropylether.If the reduction is carried out in an alcohol, the alcohol can act as a reducing agent. Suitable monohydric alcohols are ethanol, methanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-butanol. Pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 3-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2, 6-dimethylheptanol-4, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol and diacetone alcohol. Preferred monohydric alcohols are selected from glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Ethylenglykolmonopropyl- ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, Ethylenglykolmo- nophenylether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, Diethylenglykolmonopropylether, Diethylenglykolmo- nobutylether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene lenglykolmonoethylether, Propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether and dipropylene glycol monopropyl ether.
Bevorzugt sind mehrwertige Alkohole, beispielsweise Diole, welche vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus 1 ,2-Ethandiol, 1 ,2-Propandiol, 1 ,3- Propandiol, 1 ,2-Butandiol, 1 ,3-Butandiol, 2,3-Butandiol, 1 ,4-Butandiol, But-2-en-1 ,4- diol, 1 ,2-Pentandiol, 1 ,5-Pentandiol, 2,4-Pentandiol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, 1 ,2- Hexandiol, 1 ,6-Hexandiol, 2,5-Hexandiol, 2,4-Heptandiol, 2-Ethyl-1 ,3-hexandiol, Octan- diol, 1 ,10-Decandiol, 1 ,2-Dodecandiol, 1 ,12-Dodecandiol, Neopentylglykol, 3- Methylpentan-1 ,5-diol, 2,5-Dimethyl-1 ,3-hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1 ,3pentandiol, 1 ,2- Cyclohexandiol, 1 ,4-Cyclohexandiol, 1 ,4-bis(Hydroxymethyl)cyclohexan, Hydroxylpiva- linsäureneopentylglykolmonoester, 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl)propan, 2,2-bis[4-(2- Hydroxypropyl)phenyl]propan, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Tet- raethylenglykol, Tripropylenglykol, Tetrapropylenglykol, 3-Thiopentan-1 ,5-diol, PoIy- ethylenglykole, Polypropylenglykole und Polytetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 200 bis 10 000, Diolen auf der Basis von Blockcopolymeren wie Ethylen- oxid/Propylenoxid-Copolymeren oder Polymeren enthaltend Ethylenoxid oder Propy- lenoxid-Gruppen.Preference is given to polyhydric alcohols, for example diols, which are preferably selected from the group consisting of 1, 2-ethanediol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 2-butanediol, 1, 3-butanediol, 2.3 Butanediol, 1, 4-butanediol, but-2-en-1, 4-diol, 1, 2-pentanediol, 1, 5-pentanediol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 1 , 2-hexanediol, 1, 6-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, octanediol, 1, 10-decanediol, 1, 2-dodecanediol, 1 , 12-dodecanediol, neopentyl glycol, 3-methylpentan-1, 5-diol, 2,5-dimethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 1,2-cyclohexanediol, 1,4 Cyclohexanediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, hydroxylpivaloic acid neopentylglycol monoester, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis [4- (2-hydroxypropyl) phenyl] propane, diethylene glycol, dipropylene glycol, Triethylene glycol, tetraethylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, 3-thiopentane-1, 5-diol, polyethylene glycols, polypropylene glycols and polytetrahydrofura n having a molecular weight of 200 to 10,000, diols based on block copolymers such as ethylene oxide / propylene oxide copolymers or polymers containing ethylene oxide or propylene oxide groups.
Geeignete Diole sind weiterhin Polyether-Homopolymere mit OH-Funktionalität wie Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Polybutylenglykol, binäre Copolymere wie Ethylenglykol/Propylenglykol- und Ethylenglykol/Butylenglykol-Copolymere, nicht verzweigte ternäre Copolymere wie Ethylenglykol/Propylenglykol/Ethylenglykol-, Propy- lenglykol/Ethylenglykol/Propylenglykol- und Ethylenglykol/Buylenglykol/Ethylenglykol- Copolymere. Geeignete Diole sind weiterhin Polyether-Blockcopolymere mit OH- Funktionalität wie binäre Blockcopolymere wie Polyethylenglykol/Polypropylenglykol und Polyethylenglykol/Polybutylenglykol, nicht verzweigte ternäre Blockcopolymere mit Alkylketten wie Polyethylenglykol/Polypropylenglykol/Polyethylenglykol, Polypropy- lenglykol/Polyethylenglykol/Polypropylenglykol und Polyethylenglykol/Polybutylen- glykol/Polyethylenglykol-Terpolymere. Weitere geeignete Polyether sind in DE 102 97 544, Absätze [0039] bis [0046] beschrieben.Other suitable diols are polyether homopolymers having OH functionality such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polybutylene glycol, binary copolymers such as ethylene glycol / propylene glycol and ethylene glycol / butylene glycol copolymers, non-branched ternary copolymers such as ethylene glycol / propylene glycol / ethylene glycol, propylene glycol / ethylene glycol / Propylene glycol and ethylene glycol / Buylenglykol / ethylene glycol copolymers. Other suitable diols are polyether block copolymers having OH functionality, such as binary block copolymers, such as polyethylene glycol / polypropylene glycol and polyethylene glycol / polybutylene glycol, non-branched ternary block copolymers with alkyl chains, such as polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol, polypropylene glycol / polyethylene glycol / polypropylene glycol and polyethylene glycol / polybutylene glycol / polyethylene glycol terpolymers. Further suitable polyethers are described in DE 102 97 544, paragraphs [0039] to [0046].
Die Verwendung von mehrwertigen Alkoholen mit weniger als 10 C-Atomen ist besonders bevorzugt, insbesondere von solchen, welche bei 25°C und 1013 mbar flüssig sind, beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Butandiol, 1 ,3-Butandiol, 1 ,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, Pentandiol, Hexandiol und Octandiol, wobei Ethylenglykol und 1 ,2-Propandiol besonders bevorzugt sind.The use of polyhydric alcohols having less than 10 carbon atoms is particularly preferred, especially those which are liquid at 25 ° C. and 1013 mbar, for example ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1, 2-butanediol, 1, 3-butanediol, 1, 4-butanediol, 2,3-butanediol, pentanediol, hexanediol and octanediol, with ethylene glycol and 1, 2-propanediol are particularly preferred.
Geeignete mehrwertige Alkohole sind weiterhin Triole, beispielsweise 1 ,1 ,1-Tris- (hydroxymethyl)ethan , 1 ,1 ,1 -Tris-(hydroxymethyl)propan, 2-Ethyl-2-hydroxymethyl-1 ,3- propandiol, 1 ,2,6-Hexantriol, 1 ,2,3-Hexantriol und 1 ,2,4-Butantriol.Suitable polyhydric alcohols are furthermore triols, for example 1,1,1-tris (hydroxymethyl) ethane, 1,1,1-tris (hydroxymethyl) propane, 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 1, 2,6-hexanetriol, 1, 2,3-hexanetriol and 1, 2,4-butanetriol.
Weiterhin können Zuckeralkohole wie Glycerin, Threit, Erythrit, Pentaerythrit und Pentit verwendet werden.Furthermore, sugar alcohols such as glycerol, threitol, erythritol, pentaerythritol and pentitol can be used.
Die Derivatisierung der Polyethylenimine bzw. Polyvinylamine und die Herstellung der Nanopartikel kann als so genannte Eintopf-Reaktion ohne Isolierung von Zwischenprodukten in ein und demselben Reaktionsmedium durchgeführt werden. Dabei wird zunächst das Polyethylenimin oder Polyvinylamin durch Umsetzung mit dem oder den Derivatisierungsmitteln derivatisiert, und anschließend werden durch Zugabe von Me- tallsalz und Reduktionsmittel die Metall-Nanopartikel in Gegenwart der derivatisierten Polyethylenimine bzw. Polyvinylamine generiert. Es können auch Metallsalzlösungen von zwei oder mehr verschiedenen Metallen gleichzeitig oder nacheinander reduziert werden, wobei Metall-Nanopartikel aus zwei oder mehr verschiedenen Metallen erhal- ten werden. Dabei können aufeinanderfolgende Reduktionsschritte mit verschiedenen Reduktionsmitteln durchgeführt werden.The derivatization of the polyethyleneimines or polyvinylamines and the preparation of the nanoparticles can be carried out as a so-called one-pot reaction without isolation of intermediates in one and the same reaction medium. In this case, the polyethylenimine or polyvinylamine is first derivatized by reaction with the derivatizing agent (s), and then the metal nanoparticles are generated in the presence of the derivatized polyethylenimines or polyvinylamines by adding metal salt and reducing agent. It is also possible to reduce metal salt solutions of two or more different metals simultaneously or in succession, metal nanoparticles of two or more different metals being obtained. be. In this case, successive reduction steps can be carried out with different reducing agents.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.The invention is further illustrated by the following examples.
Beispiele CharakterisierungExamples of characterization
Die nachfolgend hergestellten Metall-Nanoteilchen wurden wie folgt charakterisiert:The metal nanoparticles prepared below were characterized as follows:
UV-vis-Spektren wurden zwischen 200 und 800 nm mit einem Hewlett-Packard 8453- Spektrometer im Absorptionsmodus in 1 cm Glasküvetten aufgenommen, wobei eine geeignete Verdünnung gewählt wurde.UV-vis spectra were recorded between 200 and 800 nm using a Hewlett-Packard 8453 spectrometer in absorption mode in 1 cm glass cuvettes, with a suitable dilution selected.
TE M-Auf nahmen wurden mit einem FEI CM120-Gerät, welches bei 100 k/V betrieben wurde, generiert, das Resultat wurde mit einer Bioscan-Digitalkamera von Gatan aufgenommen.TE M images were generated using a FEI CM120 device operating at 100kV, and the result was captured using a Gatan bioscan digital camera.
DLS (Dynamic Light Scattering)-Spektren wurden mit einem ZetasizerNano S-Gerät von Malvern bei 23°C und unter einem Winkel von 173° aufgenommen. Die Auswertung der Messdaten erfolgte entsprechend ISO-Norm 13321 :1996E. Die erhaltene Autokorrelationsfunktion wurde logarithmiert und mit einem Polynom dritter Ordnung angenähert. Der mittlere z-Wert wurde aus den quadratischen Koeffizienten unter Verwendung von Temperatur, Viskosität, Brechungsindex und Laserlicht-Wellenlänge als Konstanten in der Stokes-Einstein-Beziehung berechnet. Die Verteilung wurde unter Verwendung der Malvern-Software (CONTIN procedure von S. Provencher) berechnet.DLS (Dynamic Light Scattering) spectra were recorded on a Malvern ZetasizerNano S device at 23 ° C and at an angle of 173 °. The evaluation of the measurement data was carried out according to ISO standard 13321: 1996E. The obtained autocorrelation function was logarithmized and approximated with a third order polynomial. The mean z-value was calculated from the quadratic coefficients using temperature, viscosity, refractive index and laser light wavelength as constants in the Stokes-Einstein relation. The distribution was calculated using the Malvern software (CONTIN procedure by S. Provencher).
Synthese der Polyethylenimin-DerivateSynthesis of the polyethylenimine derivatives
Ausgehend von Polyethylenimin mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw von 25 000 g/mol wurden Derivate hergestellt. Die Synthese der Derivate erfolgte in wäss- riger Lösung. Die Bestimmung der Umsätze erfolgte mittels NMR-Spektroskopie, HPLC, GC (Methacrylsäure und deren Ester) sowie Preußmann-Test (Epoxide; R. Preußmann, Arzneimittel-Forschung 1969, 19, Seiten 1059 bis 1073). Die Charakteri- sierung der Produkte erfolgte durch Bestimmung des K-Wertes von 1 gew.-%igen Lösungen nach Fikentscher (H. Fikentscher, Cellulosechemie 1932, 13, Seiten 58 bis 64). Zur Bestimmung der Festgehalte (FG) wurden die Proben 2 Std. lang bei 1200C im Vakuum getrocknet. Die Ausbeuten beziehen sich auf die eingesetzten Stoffmengen. Beispiel 1Starting from polyethyleneimine having a weight-average molecular weight M w of 25,000 g / mol, derivatives were prepared. The synthesis of the derivatives was carried out in aqueous solution. The determination of the sales was carried out by NMR spectroscopy, HPLC, GC (methacrylic acid and its esters) and Preußmann test (Epoxies, R. Preußmann, Arzneimittel-Forschung 1969, 19, pages 1059 to 1073). The characterization of the products was carried out by determining the K value of 1% strength by weight solutions according to Fikentscher (H. Fikentscher, Cellulose Chemistry 1932, 13, pages 58 to 64). To determine the solids (FG), the samples were dried for 2 hours at 120 ° C. under reduced pressure. The yields are based on the amounts of substance used. example 1
750 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Temperatur von 95°C erreicht ist, werden 280,8 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Gleichzeitig werden 280,8 g VE-Wasser in 2 Std. hinzugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Der Versuch wird auf 800C abgekühlt und mit weiteren 200 mL Wasser verdünnt. Das Produkt ist eine gelbe, klare Lösung. Der K-Wert beträgt 27,9; Feststoffgehalt (FG): 42 %; Ausbeute: 99 %.750 g of a 56% strength aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 95 ° C. with stirring. This air is constantly introduced. When the temperature of 95 ° C is reached, 280.8 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. At the same time, 280.8 g demineralized water are added dropwise in 2 hours. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The experiment is cooled to 80 ° C. and diluted with a further 200 ml of water. The product is a yellow, clear solution. The K value is 27.9; Solids content (FG): 42%; Yield: 99%.
Beispiel 2Example 2
150 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) und 202,3 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Temperatur von 95°C erreicht ist, werden 70,3 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Gleichzeitig werden 280,8 g VE-Wasser in 2 Std. hinzugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Das Produkt ist eine leicht gelbe, viskose Lösung. Der K-Wert beträgt 17,65 (1%ig in H2O); Umsatz: 100 %; FG: 37,7 %.150 g of a 56% aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) and 202.3 g of demineralized water are introduced into a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 95 ° C. with stirring. This air is constantly introduced. When the temperature of 95 ° C is reached, 70.3 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. At the same time, 280.8 g demineralized water are added dropwise in 2 hours. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The product is a slightly yellow, viscous solution. The K value is 17.65 (1% in H 2 O); Sales: 100%; FG: 37.7%.
Beispiel 3Example 3
150 g einer 24,9%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000, vernetzt mit 4,55 % Bis-Glycidylether eines Polyethylenglykols der mittleren Molmasse von 2000) und 202,3 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Temperatur von 95°C erreicht ist, werden 66,5 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Das Produkt ist eine leicht gelbe, viskose Lösung. Der K- Wert beträgt 21 ,97; Ausbeute: 100 %; FG: 39,8 % (nach 2 Std. bei 1200C im Vakuum).150 g of a 24.9% aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000, crosslinked with 4.55% bis-glycidyl ether of a polyethylene glycol of average molecular weight of 2000) and 202.3 g of demineralized water are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated with stirring to an internal temperature of 95 ° C. This air is constantly introduced. When the temperature of 95 ° C is reached, 66.5 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The product is a slightly yellow, viscous solution. The K value is 21, 97; Yield: 100%; FG: 39.8% (after 2 hrs. At 120 0 C in vacuo).
Beispiel 4Example 4
100 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) und 134,9 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 75°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Temperatur von 75°C erreicht ist, wird über einen Tropftrichter ein Gemisch aus 65,61 g Acrylsäure und 1 1 ,19 g Methylacrylat innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 5 Std. bei 95°C gerührt und anschließend noch für ca. 3 Std. auf 95°C aufgeheizt. Das Produkt ist eine leicht orange- farbene, viskose Lösung. Der K-Wert beträgt 19,1 ; FG: 42,0 %; Ausbeute (Acrylsäure): 90 %; Ausbeute (Methacrylat): 85 %.100 g of a 56% strength aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) and 134.9 g of demineralized water are introduced into a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 75 ° C. with stirring. This air is constantly introduced. When the temperature of 75 ° C is reached, a mixture of 65.61 g of acrylic acid and 1 1, 19 g of methyl acrylate is added dropwise within 2 hours via a dropping funnel. Thereafter, the experiment is stirred for 5 hrs. At 95 ° C and then heated to 95 ° C for about 3 hrs. The product is a slightly orange colored, viscous solution. The K value is 19.1; FG: 42.0%; Yield (acrylic acid): 90%; Yield (methacrylate): 85%.
Beispiel 5 100 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) und 134,9 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 75°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Temperatur von 75°C erreicht ist, wird über einen Tropftrichter ein Gemisch aus 70,29 g Acrylsäure und 5,60 g Methylacrylat innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 5 Std. bei 95°C gerührt und anschließend noch für ca. 3 Std. auf 95°C aufgeheizt. Es entsteht eine sehr viskose, klare, gelbe Lösung. Der K-Wert beträgt 17,3 (1 %ig in H2O); FG: 42,96 % (nach 2 Std. bei 1200C im Vakuum); Ausbeute (Acrylsäure): 96 %; Ausbeute (Methacrylat): 99,5 %.Example 5 100 g of a 56% strength aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) and 134.9 g of demineralized water are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 75 ° C. with stirring. This air is constantly introduced. When the temperature of 75 ° C is reached, a mixture of 70.29 g of acrylic acid and 5.60 g of methyl acrylate is added dropwise within 2 hours via a dropping funnel. Thereafter, the experiment is stirred for 5 hrs. At 95 ° C and then heated to 95 ° C for about 3 hrs. The result is a very viscous, clear, yellow solution. The K value is 17.3 (1% in H 2 O); FG: 42.96% (after 2 hrs. At 120 0 C in vacuo); Yield (acrylic acid): 96%; Yield (methacrylate): 99.5%.
Beispiel eExample e
100 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) und 134,9 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 75°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Temperatur von 75°C erreicht ist, wird über einen Tropftrichter 56,23 g Acrylsäure innerhalb von 90 min. hinzugetropft. Im Anschluss werden 22,38 g Methylacrylat innerhalb von 30 min. hinzugetropft. Danach wird der Versuch noch 5 Std. bei 75°C gerührt und anschließend noch für ca. 3 Std. auf Innentemperatur: 95°C aufgeheizt. Es entsteht eine sehr viskose, klare, gelbe Lösung. Der K-Wert beträgt 16,2; FG: 41 ,4 %. Ausbeute (Acrylsäure): 97 %; Ausbeute (Methacry- lat): 97 %.100 g of a 56% strength aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) and 134.9 g of demineralized water are introduced into a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 75 ° C. with stirring. This air is constantly introduced. When the temperature of 75 ° C is reached, 56.23 g of acrylic acid within 90 minutes via a dropping funnel. added dropwise. Subsequently, 22.38 g of methyl acrylate within 30 min. added dropwise. Thereafter, the experiment is stirred for 5 hours at 75 ° C and then heated to internal temperature: 95 ° C for about 3 hrs. The result is a very viscous, clear, yellow solution. The K value is 16.2; FG: 41, 4%. Yield (acrylic acid): 97%; Yield (methacrylate): 97%.
Beispiel 7Example 7
Nach der in US-A 4,144,123, Beispiel 3, angegebenen Vorschrift wird durch Kondensieren von Adipinsäure mit Diethylentriamin ein Polyamidoamin hergestellt und an- schließend in wässriger Lösung mit soviel Ethylenimin gepfropft, dass das Polyamidoamin pro basischer Stickstoffgruppe 6,7 Ethylenimin-Einheiten aufgepfropft enthält. 321 g einer 62%igen wässrigen Lösung von diesem Polymer werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt, mit 479 g VE-Wasser verdünnt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Innentemperatur von 95°C erreicht ist, werden 87 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Der Versuch wird auf 800C abgekühlt und mit weiteren 200 mL Wasser verdünnt. Das Produkt ist eine gelbe, klare Lösung. K-Wert: 21 ,2; FG: 32,6 %; Ausbeute (Acrylsäure): quantitativ. Beispiel 8According to the procedure specified in US Pat. No. 4,144,123, Example 3, a polyamidoamine is prepared by condensing adipic acid with diethylenetriamine and subsequently grafted in aqueous solution with sufficient ethyleneimine so that the polyamidoamine per grafted nitrogen atom group contains 6.7 grafted ethyleneimine units. 321 g of a 62% aqueous solution of this polymer are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser, diluted with 479 g of demineralized water and heated with stirring to an internal temperature of 95 ° C. This air is constantly introduced. When the internal temperature of 95 ° C is reached, 87 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The experiment is cooled to 80 ° C. and diluted with a further 200 ml of water. The product is a yellow, clear solution. K value: 21, 2; FG: 32.6%; Yield (acrylic acid): quantitative. Example 8
430 g Polyethylenimin (Mw = 25 000) werden in einem Vierhalskolben mit Wasserabscheider vorgelegt, mit Stickstoff begast und unter Rühren auf 800C aufgeheizt. 600 g Essigsäure und 100 g VE-Wasser werden in einen Tropftrichter eingewogen und langsam hinzugegeben. Danach wird das Reaktionsgemisch langsam auf eine Innentemperatur von 1600C erhitzt und dabei Wasser/Essigsäure abdestilliert. Nachdem die Innentemperatur 1600C beträgt, wird das Gemisch 1 Std. 30 min. bei 1600C gerührt. Danach werden im Vakuum letzte Reste von Wasser/Essigsäure entfernt. Das Produkt wird heiß in Glasflaschen abgefüllt.430 g of polyethyleneimine (M w = 25,000) are placed in a four-necked flask equipped with a water separator, sparged with nitrogen and heated to 80 ° C. with stirring. 600 g of acetic acid and 100 g of demineralized water are weighed into a dropping funnel and added slowly. Thereafter, the reaction mixture is slowly heated to an internal temperature of 160 0 C and thereby distilled off water / acetic acid. After the internal temperature is 160 0 C, the mixture for 1 hr. 30 min. stirred at 160 0 C. Thereafter, the last residues of water / acetic acid are removed in vacuo. The product is bottled hot in glass bottles.
Beispiel 9Example 9
100 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) und 134,9 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 55°C aufgeheizt. Wenn die Temperatur von 55°C erreicht ist, werden über einen Tropftrichter 13 g Epoxyhexan über eine Spritze innerhalb von 30 min. hinzugegeben. Nun wird Luft eingeleitet. Danach werden 65,6 g Acrylsäure über einen Tropftrichter innerhalb von 2 Std. hinzugegeben. Der Versuch wird zunächst bei 600C gerührt, später auf 900C aufgeheizt. Nach 12 Std. Rührzeit ist die Reaktion beendet. Es entsteht eine sehr viskose, klare, rote Lösung. FG: 43,58 %; Ausbeute (Acrylsäure): 99,3 %.100 g of a 56% strength aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) and 134.9 g of demineralized water are introduced into a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 55 ° C. with stirring. When the temperature of 55 ° C is reached, are added via a dropping funnel 13 g of epoxyhexane via a syringe within 30 min. added. Now air is introduced. Thereafter, 65.6 g of acrylic acid are added via a dropping funnel within 2 hrs. The experiment is first stirred at 60 0 C, then heated to 90 0 C. After 12 hours of stirring, the reaction is complete. The result is a very viscous, clear, red solution. FG: 43.58%; Yield (acrylic acid): 99.3%.
Beispiel 10Example 10
254,1 g Polyethylenimin (Mw = 25 000) werden in einen 1 L-Vierhalskolben mit Intensiv- rührer und Rückflusskühler eingewogen, aufgeheizt und gerührt. Innerhalb von 1 Std. werden 408,25 g Ethylacetat zugetropft und danach die Temperatur auf 45°C erhöht.254.1 g of polyethyleneimine (M w = 25,000) are weighed into a 1 l four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser, heated and stirred. Within 1 hr. 408.25 g of ethyl acetate are added dropwise and then the temperature is raised to 45 ° C.
Danach erfolgt eine langsame Temperaturerhöhung bis auf 600C. Nach 7 Std. werden aus der Reaktionsmischung Ethylacetat und Ethanol abdestilliert. Das viskose Produkt wird wiederum auf 60°C aufgeheizt und mit 287,1 g Essigsäureethylester versetzt. Nun wird der Versuch bis zum Rückfluss erhitzt und 8 Std. 30 min. am Rückfluss gehalten.This is followed by a slow increase in temperature up to 60 ° C. After 7 hours, ethyl acetate and ethanol are distilled off from the reaction mixture. The viscous product is again heated to 60 ° C and mixed with 287.1 g of ethyl acetate. Now the experiment is heated to reflux and 8 hrs. 30 min. held backflow.
Anschließend werden Ethylacetat und Ethanol abdestilliert.Subsequently, ethyl acetate and ethanol are distilled off.
Beispiel 11Example 11
Nach der in US-A 4,144,123, Beispiel 3, angegebenen Vorschrift wird durch Konden- sieren von Adipinsäure mit Diethylentriamin ein Polyamidoamin hergestellt und anschließend in wässriger Lösung mit soviel Ethylenimin gepfropft, dass das Polyamidoamin pro basischer Stickstoffgruppe 6,7 Ethylenimin-Einheiten aufgepfropft enthält. 362 g einer 62%igen wässrigen Lösung von des Polyamidoamins werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt, mit 540 g VE-Wasser verdünnt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Innentemperatur von 95°C erreicht ist, werden 98,1 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 12 Std. bei 95°C gerührt. Der Versuch wird auf 800C abgekühlt und mit weiteren 200 ml_ Wasser verdünnt. Das Produkt ist eine viskose gelbe Lösung. K-Wert: 20,8; FG: 32,78 %; Ausbeute (Acrylsäure): 99,7%.According to the method specified in US Pat. No. 4,144,123, Example 3, a polyamidoamine is prepared by condensation of adipic acid with diethylenetriamine and subsequently grafted in aqueous solution with sufficient ethyleneimine so that the polyamidoamine per grafted nitrogen atom contains 6.7 grafted ethyleneimine units. 362 g of a 62% aqueous solution of the polyamidoamine are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser, with 540 g of deionized water diluted and heated with stirring to an internal temperature of 95 ° C. This air is constantly introduced. When the internal temperature of 95 ° C is reached, 98.1 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. Thereafter, the experiment is stirred for 12 hours at 95 ° C. The experiment is cooled to 80 0 C and diluted with another 200 ml of water. The product is a viscous yellow solution. K value: 20.8; FG: 32.78%; Yield (acrylic acid): 99.7%.
Beispiel 12Example 12
750 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Innentemperatur von 95°C erreicht ist, werden 280,8 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Gleichzeitig werden 280,8 g VE-Wasser in 2 Std. hinzugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Der Versuch wird auf 800C abgekühlt und mit weiteren 200 mL Wasser verdünnt. Das Produkt ist eine gelbe, klare Lösung. K-Wert: 27,9; FG: 41 ,84 %; Ausbeute (Acrylsäure): 99 %.750 g of a 56% strength aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 95 ° C. with stirring. This air is constantly introduced. When the internal temperature of 95 ° C is reached, 280.8 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. At the same time, 280.8 g demineralized water are added dropwise in 2 hours. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The experiment is cooled to 80 ° C. and diluted with a further 200 ml of water. The product is a yellow, clear solution. K value: 27.9; FG: 41, 84%; Yield (acrylic acid): 99%.
Beispiel 13Example 13
355 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) und 178,4 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Innentemperatur von 95°C erreicht ist, werden 166,6 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Der Versuch wird auf 800C abgekühlt und mit weiteren 200 mL Wasser verdünnt. Das Produkt ist eine gelbe, viskose Lösung. K-Wert: 16,3; FG: 38,13 %. Ausbeute (Acrylsäure): 99 %.355 g of a 56% aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25,000) and 178.4 g of deionized water are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated to an internal temperature of 95 ° C. with stirring. This air is constantly introduced. When the internal temperature of 95 ° C is reached, 166.6 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The experiment is cooled to 80 ° C. and diluted with a further 200 ml of water. The product is a yellow, viscous solution. K value: 16.3; FG: 38.13%. Yield (acrylic acid): 99%.
Beispiel 14Example 14
425,8 g einer 56%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000) und 525,6 g VE-Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren und Stickstoffeinleitung auf eine Innentemperatur von 55°C aufgeheizt. Anschließend werden 48,6 g einer 22,3 %igen wässrigen Lösung eines Bis-Glycidylether eines Polyethylenglykols der mittleren Molmasse von 2000 innerhalb von 10 min. zugetropft. Dann wird die Temperatur bei stetigem Durchleiten von Luft auf 95°C erhöht, und 199,5 g Acrylsäure werden innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Das Produkt ist eine orangefarbene, viskose Lösung. Der K-Wert beträgt 18,2; FG: 38,8 %; Ausbeute (Acrylsäure): 99,59 %. Beispiel 15425.8 g of a 56% aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25 000) and 525.6 g of demineralized water are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated with stirring and nitrogen inlet to an internal temperature of 55 ° C. Subsequently, 48.6 g of a 22.3% aqueous solution of a bis-glycidyl ether of a polyethylene glycol of average molecular weight of 2000 within 10 min. dropwise. Then the temperature is increased with continuous passage of air to 95 ° C, and 199.5 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The product is an orange, viscous solution. The K value is 18.2; FG: 38.8%; Yield (acrylic acid): 99.59%. Example 15
Nach der in US-A 4,144,123, Beispiel 3, angegebenen Vorschrift wird durch Kondensieren von Adipinsäure mit Diethylentriamin ein Polyamidoamin hergestellt und anschließend in wässriger Lösung mit soviel Ethylenimin gepfropft, dass das Polyamido- amin pro basischer Stickstoffgruppe 6,7 Ethylenimin-Einheiten aufgepfropft enthält. Dieses Produkt wird durch Umsetzung mit einelm Bis-Glycidylether eines Polyethylen- glykols der mittleren Molmasse von 2000 gemäß den Angaben in Beispiel 3 der US-A 4,144,123 vernetzt. Man erhält ein Ethylenimineinheiten enthaltendes Polymer mit einer breiten Molmassenverteilung (Polydispersität von 400). 800 g einer 24 %igen wässrigen Lösung von dieser Stufe werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf eine Innentemperatur von 95°C aufgeheizt. Dabei wird stetig Luft eingeleitet. Wenn die Temperatur von 95°C erreicht ist, werden 106,9 g Acrylsäure innerhalb von 2 Std. zugetropft. Danach wird der Versuch noch 6 Std. bei 95°C gerührt. Das Produkt ist eine viskose, leicht trübe, orange- farbene Lösung. K-Wert: 50,3; FG: 31 ,74 %; Ausbeute (Acrylsäure): 98%.According to the method specified in US Pat. No. 4,144,123, Example 3, a polyamidoamine is prepared by condensing adipic acid with diethylenetriamine and subsequently grafted in aqueous solution with sufficient ethyleneimine so that the polyamidoamine per grafted nitrogen atom contains 6.7 grafted ethyleneimine units. This product is crosslinked by reaction with a single bismuth glycidyl ether of a polyethylene glycol of average molecular weight 2000 as described in Example 3 of US-A 4,144,123. An ethyleneimine unit-containing polymer having a broad molecular weight distribution (polydispersity of 400) is obtained. 800 g of a 24% aqueous solution of this stage are placed in a four-necked flask with intensive stirrer and reflux condenser and heated with stirring to an internal temperature of 95 ° C. This air is constantly introduced. When the temperature of 95 ° C is reached, 106.9 g of acrylic acid are added dropwise within 2 hrs. Thereafter, the experiment is stirred for 6 hrs. At 95 ° C. The product is a viscous, slightly cloudy, orange solution. K value: 50.3; FG: 31, 74%; Yield (acrylic acid): 98%.
Beispiele 16 bis 32Examples 16 to 32
Die nachfolgenden Beispiele zeigen die breite Anwendbarkeit der Funktionalisierungs- reaktion. Die Umsetzungen wurden in einem 100 L-Edelstahlreaktor durchgeführt. Po- lyethylenimin wird in dem Reaktor vorgelegt und auf 95°C hochgeheizt. Die Reaktan- den werden über einen Zeitraum von 2 Std. unter intensivem Rühren zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird anschließend auf 25°C aufgekühlt und nicht umgesetzte Reak- tanden mit headspace GC analysiert. In allen Fällen werden hohe Umsätze erreicht. The following examples show the broad applicability of the functionalization reaction. The reactions were carried out in a 100 L stainless steel reactor. Polyethyleneimine is introduced into the reactor and heated to 95.degree. The reactants are added over a period of 2 hours with vigorous stirring. The reaction mixture is then cooled to 25 ° C and analyzed unreacted reactants with headspace GC. In all cases, high sales are achieved.
Tabelle 1Table 1
"PEI = Polyethylenimin, als 25%ige Lösung in Wasser"PEI = polyethyleneimine, as a 25% solution in water
* AA = Acrylsäure * AA = acrylic acid
* HEA= Hydroxyethylacrylat * HEA = hydroxyethyl acrylate
* 4-HBA= 4-Hydroxybutylacrylat * 4-HBA = 4-hydroxybutyl acrylate
Beispiele 33 bis 50Examples 33 to 50
Die Umsetzungen werden wie für die Beispiele 16 bis 32 beschrieben durchgeführt.The reactions are carried out as described for Examples 16 to 32.
Tabelle 2Table 2
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Figure imgf000022_0001
*TBAM = N-tert.-Butylacrylamid, 20 Gew.-% in THF * TBAM = N-tert-butylacrylamide, 20% by weight in THF
* AIPA = Acrylsäureisopropylamid, 20 Gew.-% in Wasser * AIPA = acrylic acid isopropylamide, 20% by weight in water
Beispiel 51Example 51
1 11 ,43 g einer 52,54 gew.-%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000 g/mol, vernetzt mit 4,55 % Bisglycidylether eines Polyethylenglykols mit einem mittleren Molgewicht von 2000 g/mol) und 201 ,4 g voll entsalztes Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf 95 0C erwärmt. Dabei wird kontinuierlich Luft eingeleitet. Sobald die Temperatur 95°C erreicht hat, werden 73,54 g 4-Acryloylmorpholin über einen Zeitraum von 2 Stunden tropfenweise zugegeben. Anschließend wird noch 6 Stunden lang bei 95°C weiter gerührt und schließlich mit 139,7 g voll entsalztem Wasser verdünnt. Das Produkt ist eine organgefarbene, viskose Lösung mit einem Feststoffgehalt von 25,57 %. Beispiel 521 11, 43 g of a 52.54 wt .-% aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25 000 g / mol, crosslinked with 4.55% bisglycidyl ether of a polyethylene glycol having an average molecular weight of 2000 g / mol) and 201, 4 g of deionized water are placed in a four-necked flask with an intensive stirrer and reflux condenser and heated to 95 ° C. with stirring. This air is continuously introduced. Once the temperature has reached 95 ° C, 73.54 g of 4-acryloylmorpholine are added dropwise over a period of 2 hours. The mixture is then stirred for a further 6 hours at 95 ° C and finally diluted with 139.7 g of deionized water. The product is an orange-colored, viscous solution with a solids content of 25.57%. Example 52
100 g einer 56 gew.-%igen wässrigen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000 g/mol) und 400 g voll entsalztes Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf 95°C erwärmt. Dabei wird kontinu- ierlich Luft eingeleitet. Sobald die Temperatur 95°C erreicht hat, werden 84,98 g 2-100 g of a 56 wt .-% aqueous solution of polyethyleneimine (M w = 25 000 g / mol) and 400 g of deionized water are placed in a four-necked flask equipped with an intensive stirrer and reflux condenser and heated to 95 ° C with stirring. In the process, air is continuously introduced. Once the temperature reaches 95 ° C, 84.98 g of 2-
Acrylamidoglykolsäure über einen Zeitraum von 2 Stunden tropfenweise zugegeben.Acrylamidoglycolic acid added dropwise over a period of 2 hours.
Gleichzeitig werden 100 g voll entsalztes Wasser über einen Zeitraum von 2 Stunden tropfenweise zugegeben. Anschließend wird noch 6 Stunden bei 95°C weiter gerührt.At the same time, 100 g of deionized water are added dropwise over a period of 2 hours. The mixture is then further stirred at 95 ° C for 6 hours.
Das Produkt ist eine dunkle, rotbraune, viskose Lösung mit einem Feststoffgehalt von 17,42 %. Der Umsatz beträgt 100 %.The product is a dark, red-brown, viscous solution with a solids content of 17.42%. The turnover is 100%.
Beispiel 53Example 53
100 g einer 56 gew.-%igen Lösung von Polyethylenimin (Mw = 25 000 g/mol) und 325,94 g voll entsalztes Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf 95°C erwärmt. Dabei wird kontinuierlich Luft eingeleitet. Sobald die Temperatur 95°C erreicht hat, werden 36,77 g 4- Acryloylmorpholin tropfenweise über einen Zeitraum von 2 Stunden verteilt zugegeben. Anschließend wird noch 6 Stunden bei 95°C weiter gerührt. Das Produkt ist eine gelbe Lösung mit einem Feststoffgehalt von 20,54 %. Der Umsatz beträgt 100 %.100 g of a 56 wt .-% solution of polyethyleneimine (M w = 25 000 g / mol) and 325.94 g of deionized water are placed in a four-necked flask with an intensive stirrer and reflux condenser and heated to 95 ° C with stirring. This air is continuously introduced. Once the temperature has reached 95 ° C, 36.77 g of 4-acryloylmorpholine are added dropwise over a period of 2 hours. The mixture is then further stirred at 95 ° C for 6 hours. The product is a yellow solution with a solids content of 20.54%. The turnover is 100%.
Beispiel 54Example 54
800 g einer 24 gew.-%igen wässrigen Lösung von Lupasol® SK (Mw = 2 Millionen g/mol) werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf 95°C erwärmt. Dabei wird kontinuierliche Luft eingeleitet. Sobald die Temperatur 95°C erreicht hat, werden 106,92 g Acrylsäure tropfenweise über einen Zeitraum von 2 Stunden verteilt zugegeben. Anschließend wird noch 6 Stunden bei 95°C weiter gerührt. Das Produkt ist eine orangefarbene, viskose Lösung mit einem Feststoffgehalt von 31 ,7 %. Der Umsatz beträgt 100 %.800 g of a 24 wt .-% aqueous solution of Lupasol ® SK (M w = 2 million g / mol) are introduced into a four-necked flask equipped with intensifier bar and reflux condenser and heated with stirring to 95 ° C. In this case, continuous air is introduced. Once the temperature has reached 95 ° C, 106.92 g of acrylic acid are added dropwise over a period of 2 hours. The mixture is then further stirred at 95 ° C for 6 hours. The product is an orange, viscous solution with a solids content of 31, 7%. The turnover is 100%.
Beispiel 55Example 55
100 g einer 56 gew.-%igen Lösung von Lupasol® HF (Mw = 25 000 g/mol) und 134,86 g voll entsalztes Wasser werden in einem Vierhalskolben mit Intensivrührer und Rückflusskühler vorgelegt und unter Rühren auf 95°C erwärmt. Dabei wird kontinuierlich Luft eingeleitet. Sobald die Temperatur 95°C erreicht hat, werden 56,23 g Acrylsäure trop- fenweise über einen Zeitraum von 1 Stunde und 26 Minuten verteilt und anschließend 22,38 g Methylacrylat in 34 Minuten zugegeben. Anschließend wird noch 6 Stunden bei 95°C weiter gerührt. Das Produkt ist eine orangefarbene, viskose Lösung mit einem Feststoffgehalt von 41 ,4 %. Der Umsatz beträgt 100 %, der K-Wert 16,2. Beispiel 56100 g of a 56 wt .-% solution of Lupasol ® HF (M w = 25 000 g / mol) and 134.86 g of deionized water are placed in a four-necked flask with an intensive stirrer and reflux condenser and heated to 95 ° C with stirring. This air is continuously introduced. As soon as the temperature has reached 95 ° C., 56.23 g of acrylic acid are distributed dropwise over a period of 1 hour and 26 minutes, and then 22.38 g of methyl acrylate are added in 34 minutes. The mixture is then further stirred at 95 ° C for 6 hours. The product is an orange, viscous solution with a solids content of 41.4%. The conversion is 100%, the K value 16.2. Example 56
7,5 Teile Polyethylenimin (Mw = 25 000 g/mol) werden als 50 gew.-%ige Lösung in Wasser zu 4 Teilen Wasser gegeben und auf 45°C erwärmt. Zu dem Gemisch werden 3 Teile einer Silbernitrat-Lösung (500 g/L Silbernitrat in Wasser) und anschließend 4,1 Teile Ameisensäure (55 g/L in Wasser) oder Natriumborhydrid-Lösung (42 g/L in Wasser) zugegeben. Es wird eine orangefarbene Lösung und ein weißer Niederschlag gebildet. Das UV-vis-Spektrum zeigt im Bereich zwischen 300 und 900 nm keine Absorptionsbande. Folglich sind keine stabilen Silber-Nanoteilchen gebildet worden.7.5 parts of polyethyleneimine (M w = 25 000 g / mol) are added as a 50 wt .-% solution in water to 4 parts of water and heated to 45 ° C. To the mixture is added 3 parts of a silver nitrate solution (500 g / L silver nitrate in water) followed by 4.1 parts of formic acid (55 g / L in water) or sodium borohydride solution (42 g / L in water). An orange solution and a white precipitate are formed. The UV-vis spectrum shows no absorption band in the range between 300 and 900 nm. As a result, no stable silver nanoparticles have been formed.
Beispiel 57Example 57
20 Teile der Polymerlösung aus Beispiel 6 wurden in einen Glasreaktor gegeben. Unter Rühren wurden 42 Teile einer Silbernitrat-Lösung über einen Zeitraum von 10 Minuten zugegeben. Die resultierende weiße pastöse Masse wurde innerhalb von 30 Minuten auf 400C aufgeheizt. Anschließend wurden 6 Teile 98%ige Ameisensäure langsam zugegeben. Dabei konnte eine heftige Cθ2-Entwicklung beobachtet werden. Nach 24 Std. war die Umsetzung vollständig, und der Reaktorinhalt wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Die dunkle pastöse Masse am Reaktorboden wurde durch Dekantieren abgetrennt. Das Produkt wies einen Silbergehalt von 43 Gew.-% auf. Die TEM-Analyse zeigte separate Partikel mit Silberkristalliten auf der Oberfläche der Polymerpartikel, die mit dem Reaktionsmedium in Berührung standen. Eine TEM-Aufnahme ist in Figur 1 wiedergegeben.20 parts of the polymer solution from Example 6 were placed in a glass reactor. With stirring, 42 parts of a silver nitrate solution was added over a period of 10 minutes. The resulting white pasty mass was heated to 40 0 C within 30 minutes. Subsequently, 6 parts of 98% formic acid were slowly added. A vigorous CO 2 evolution could be observed. After 24 h, the reaction was complete and the reactor contents were cooled to room temperature. The dark pasty mass at the reactor bottom was separated by decantation. The product had a silver content of 43% by weight. TEM analysis showed separate particles of silver crystallites on the surface of the polymer particles in contact with the reaction medium. A TEM image is shown in FIG.
Beispiel 58Example 58
10 Teile der Polymerlösung aus Beispiel 14 wurden in einem Glasreaktor vorgelegt. Unter Rühren wurden 20 Teile einer Silbernitrat-Lösung innerhalb von 2 min. zugegeben. Die erhaltene feste weiße pastöse Masse wurde innerhalb von 20 min. auf 400C erwärmt. Anschließend wurden 3 Teile einer 98 gew.-%igen Ameisensäure unter starkem Rühren langsam zugegeben. Dabei wurde Cθ2-Entwicklung beobachtet. Nach 2 Std. wurden weitere 30 Teile Silbernitrat-Lösung zugegeben, anschließend wurden noch 4,5 Teile Ameisensäure langsam zugegeben. Die Umsetzung wurde noch 16 Stunden lang fortgesetzt. Dann wurde der Reaktorinhalt auf Raumtemperatur abgekühlt. Die dunkle pastöse Masse am Reaktorboden wurde durch Dekantieren isoliert. Das Produkt wies einen Silbergehalt von 55 Gew.-% auf, die überstehende Lösung enthielt 38 Gew.-% Silber. Die TEM-Analyse zeigte separate Partikel mit Silberkristalli- ten an der Oberfläche der Polymerpartikel, welche mit dem Medium in Berührung standen. Eine Verdünnung der pastösen Masse um einen Faktor 100 000 mit Wasser führte nicht zum Ausfallen von Silber, was die hohe kolloidale Stabilität dieser Polymer- Silberpartikel-Komplexe widerspiegelt. Das ursprüngliche UV-vis-Spektrum mit einem Maximum bei 410 nm und einer kleinen Schulter bei 470 nm blieb erhalten. Eine TEM- Aufnahme ist in Figur 2 wiedergegeben.10 parts of the polymer solution from Example 14 were initially charged in a glass reactor. While stirring, 20 parts of a silver nitrate solution within 2 min. added. The obtained solid white pasty mass was within 20 min. heated to 40 0 C. Subsequently, 3 parts of a 98 wt .-% formic acid were slowly added with vigorous stirring. As a result, CO 2 evolution was observed. After 2 hours, another 30 parts of silver nitrate solution were added, then 4.5 parts of formic acid were added slowly. The reaction was continued for 16 hours. Then the reactor contents were cooled to room temperature. The dark pasty mass at the reactor bottom was isolated by decantation. The product had a silver content of 55 wt .-%, the supernatant contained 38 wt .-% silver. The TEM analysis showed separate particles with silver crystallites on the surface of the polymer particles which were in contact with the medium. Diluting the pasty mass by a factor of 100,000 with water did not precipitate silver, reflecting the high colloidal stability of these polymer-silver particle complexes. The original UV-vis spectrum with a Maximum at 410 nm and a small shoulder at 470 nm was retained. A TEM image is shown in FIG.
Beispiel 59 In einem Glasreaktor wurden 26,1 Teile Silberoxid in 5 Teilen der Lösung aus Beispiel 3 suspendiert. 3,5 Teile einer 98 gew.-%igen Ameisensäure wurden auf einmal zugegeben. Eine kräftige Gasentwicklung wurde beobachtet, gleichzeitig färbte sich das Reaktionsgemisch dunkel. Schließlich wurde das Gemisch auf 400C erwärmt und 30 Minuten lang bei dieser Temperatur belassen. Die isolierte dunkelbraune pastöse Mas- se wies im UV-vis-Spektrum einen Peak bei 410 nm auf, welcher charakteristisch für kleine Silber-Nanoteilchen ist.Example 59 In a glass reactor, 26.1 parts of silver oxide were suspended in 5 parts of the solution of Example 3. 3.5 parts of a 98% by weight formic acid were added all at once. A vigorous gas evolution was observed, at the same time the reaction mixture turned dark. Finally, the mixture was heated to 40 0 C and left for 30 minutes at this temperature. The isolated dark brown pasty mass had a peak in the UV-vis spectrum at 410 nm, which is characteristic for small silver nanoparticles.
Beispiel 60Example 60
In einem Glasreaktor werden 4 Teile Silberoxid und 1 Teil Silbernitrat-Lösung in einem Teil der Lösung aus Beispiel 14 suspendiert. Weitere 4 Teile der Polymerlösung aus Beispiel 14 werden in zwei gleichen Portionen zugegeben, wobei eine weißliche Mischung gebildet wird. Diese wird auf 400C erwärmt, und es werden 1 ,5 Teile Ameisensäure in 5 Portionen zugegeben. Nach 2 Stunden ist die Reaktion vollständig, und das Gemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Die isolierte dunkelbraune pastöse Masse weist im UV-vis-Spektrum einen Peak bei 410 nm, welcher charakteristisch für kleine Silber-Nanoteilchen ist, auf.In a glass reactor, 4 parts of silver oxide and 1 part of silver nitrate solution are suspended in a part of the solution of Example 14. Another 4 parts of the polymer solution of Example 14 are added in two equal portions, forming an off-white mixture. This is heated to 40 0 C, and there are added 1, 5 parts of formic acid in 5 portions. After 2 hours the reaction is complete and the mixture is cooled to room temperature. The isolated dark brown pasty mass has a peak in the UV-vis spectrum at 410 nm, which is characteristic of small silver nanoparticles on.
Beispiel 61Example 61
In einem Glasreaktor werden 1 Teil der Lösung aus Beispiel 14 mit 5 Teilen Wasser verdünnt. Ein Gemisch aus 4 Teilen Silberoxid und 1 Teil Silbernitrat wird zugegeben, und das Gemisch auf 40°C erwärmt. Dann werden 1 ,5 Teile Ameisensäure in 5 Portionen zugegeben. Schließlich werden weitere 4 Teile der Lösung aus Beispiel 14 in zwei gleichen Portionen zugegeben, wobei eine weißliche Mischung gebildet wird. Diese wird auf 400C erwärmt. Nach 2 Stunden ist die Umsetzung vollständig. Die erhaltene dunkle Lösung weist im UV-vis-Spektrum einen Peak bei 410 nm auf.In a glass reactor, 1 part of the solution from Example 14 is diluted with 5 parts of water. A mixture of 4 parts silver oxide and 1 part silver nitrate is added and the mixture is heated to 40 ° C. Then 1.5 parts of formic acid are added in 5 portions. Finally, another 4 parts of the solution of Example 14 are added in two equal portions, forming an off-white mixture. This is heated to 40 0 C. After 2 hours, the reaction is complete. The resulting dark solution has a peak in the UV-vis spectrum at 410 nm.
Beispiel 62Example 62
In einem Glasreaktor werden 1 Teil der Lösung aus Beispiel 14 und 2 Teile Wasser gemischt. Zu dem Gemisch werden 4 Teile Silberoxid und 1 Teil Silbernitrat zugege- ben. Anschließend werden 1 ,5 Teile Ameisensäure in 5 Portionen zugegeben. Anschließend werden noch weitere 4 Teile der Lösung aus Beispiel 14 in 2 gleichen Portionen zugegeben. Es wird eine weißliche Mischung gebildet. Diese wird auf 40°C erwärmt. Nach 2 Stunden ist die Umsetzung vollständig. Die erhaltene dunkle Lösung weist im UV-vis-Spektrum einen Peak bei 410 nm auf. Beispiel 63In a glass reactor, 1 part of the solution of Example 14 and 2 parts of water are mixed. 4 parts of silver oxide and 1 part of silver nitrate are added to the mixture. Subsequently, 1.5 parts of formic acid are added in 5 portions. Subsequently, a further 4 parts of the solution from Example 14 are added in 2 equal portions. A whitish mixture is formed. This is heated to 40 ° C. After 2 hours, the reaction is complete. The resulting dark solution has a peak in the UV-vis spectrum at 410 nm. Example 63
In einem Glasreaktor wird 1 Teil der Lösung aus Beispiel 14 auf 400C erwärmt. 3,9 Teile Silberacetat, gefolgt von 1 ,5 Teilen Ameisensäure werden zugegeben. Nach 2 Stunden Reaktionszeit ist die Umsetzung vollständig. Es wird eine dunkle pastöse Masse mit einem Silbergehalt von 62 Gew.-% erhalten. Das UV-vis-Spektrum zeigt ein Maximum bei 410 nm. Eine um den Faktor 100 000 mit Wasser verdünnte Lösung ergibt das gleiche Spektrum.In a glass reactor, 1 part of the solution from Example 14 is heated to 40 0 C. 3.9 parts of silver acetate, followed by 1.5 parts of formic acid are added. After 2 hours of reaction, the reaction is complete. A dark pasty mass with a silver content of 62% by weight is obtained. The UV-vis spectrum shows a maximum at 410 nm. A solution diluted by a factor of 100,000 with water gives the same spectrum.
Beispiel 64Example 64
Eine Lösung der pastösen Masse aus Beispiel 58 mit einem Silbergehalt von 2 Gew.-% wird mit einem Rakel auf ein Glassubstrat aufgebracht und bei Raumtemperatur bzw. bei 2500C im Vakuum getrocknet. Es wird ein Film von 200 μm Dicke erhalten. Der bei Raumtemperatur getrocknete Film kann in Wasser wieder aufgelöst werden. Der bei 250°C getrocknete Film weist einen elektrischen Widerstand von 2 MΩ über eine Länge von 4 cm auf. Nach 2-stündiger Behandlung an Luft bei 3000C wird ein leitender film aus gesinterten Silberpartikeln mit einem Widerstand von weniger als 1 Ω über eine Länge von 4 cm erhalten.A solution of the pasty mass from Example 58 with a silver content of 2 wt .-% is applied with a doctor blade to a glass substrate and dried at room temperature or at 250 0 C in a vacuum. A film of 200 μm thickness is obtained. The dried at room temperature film can be redissolved in water. The dried at 250 ° C film has an electrical resistance of 2 MΩ over a length of 4 cm. After treatment in air at 300 ° C. for 2 hours, a conductive film of sintered silver particles having a resistance of less than 1 Ω over a length of 4 cm is obtained.
Beispiele 65 bis 133Examples 65 to 133
Allgemeine ArbeitsvorschriftGeneral working instructions
Prozedur A: x Teile Wasser und y Teile einer wässrigen Silbernitrat-Lösung (500 g/L) werden in einen Reaktor gegeben. Das Gemisch wird bei 500 rpm geschüttelt und auf die Reaktionstemperatur von 45°C erwärmt. Die Polymerlösungen aus den Beispielen 1 bis 6, 9, 1 1 und 16 bis 29 werden auf einmal zugegeben. In einigen Fällen wird ein weißer Niederschlag gebildet. Anschließend wird eine stöchiometrische Menge, bezogen auf den Metallgehalt, Ameisensäure (51 g/L) auf einmal zugegeben.Procedure A: x parts of water and y parts of aqueous silver nitrate solution (500 g / L) are placed in a reactor. The mixture is shaken at 500 rpm and heated to the reaction temperature of 45 ° C. The polymer solutions of Examples 1 to 6, 9, 1 1 and 16 to 29 are added at once. In some cases, a white precipitate is formed. Subsequently, a stoichiometric amount, based on the metal content, of formic acid (51 g / L) is added all at once.
Prozedur B:Procedure B:
Wie Prozedur A, doch wird die Ameisensäure in 40 gleichen Portionen, gleichmäßig über einen Zeitraum von 2 Stunden verteilt, zugegeben.Like Procedure A, but the formic acid is added in 40 equal portions, evenly distributed over a period of 2 hours.
Prozedur C:Procedure C:
Wie Prozedur A, doch wird eine wässrige Formaldehyd-Lösung mit einer Konzentration von 33 g/L verwendet. Prozedur D:Like Procedure A, but using an aqueous formaldehyde solution at a concentration of 33 g / L. Procedure D:
Wie Prozedur B, doch unter Verwendung der wässrigen Formaldehyd-Lösung.As procedure B, but using the aqueous formaldehyde solution.
Eine TE M-Auf nähme von Beispiel 74 zeigt Figur 3. Eine TE M-Auf nähme von Beispiel 84 zeigt Figur 4. FIG. 3 shows a TE M pick-up of example 74. FIG. 4 shows a TE M pick-up of example 84.
Tabelle 3Table 3
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Fortführung Tabelle 3Continuation Table 3
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Fortführung Tabelle 3Continuation Table 3
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Fortführung Tabelle 3Continuation Table 3
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Fortführung Tabelle 3Continuation Table 3
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Beispiele 135 und 136Examples 135 and 136
Das Produkt von Beispiel 3 (7,5 Teile) mit einem Feststoffgehalt von 50 g/l wurde auf 45°C erwärmt. 5 Teile einer Lösung von Kaliumtetrachloropalladat (100 g/l) wurden auf einmal zugegeben. Es bildet sich ein weißer Niederschlag, der sich langsam während der Reaktion wieder auflöste. Anschließend wurde eine Lösung von Natriumborhydrid in Wasser (4,1 Teile enthaltend 42 g/l Natriumborhydrid) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 4 Std. lang gerührt, wobei es eine schwarze Farbe annahm. Die TEM- Analyse zeigte die Gegenwart von Metall-Nanopartikeln. In einem weiteren Ansatz (Beispiel 98) wurde die Natriumborhydrid-Lösung in 4 Portionen zugegeben. Das Er- gebnis war das gleiche. Eine TE M-Auf nähme der Polymerpartikel gibt Figur 5 wieder. Dabei erscheinen die Polymerpartikel in hellerem grau und die Metall-Nanopartikel in dunklerem grau an der Oberfläche der Polymerteilchen.The product of Example 3 (7.5 parts) having a solids content of 50 g / l was heated to 45 ° C. 5 parts of a solution of potassium tetrachloropalladate (100 g / l) were added all at once. A white precipitate forms, which slowly dissolves again during the reaction. Subsequently, a solution of sodium borohydride in water (4.1 parts containing 42 g / l sodium borohydride) was added. The reaction mixture was stirred for 4 hrs, taking a black color. TEM analysis showed the presence of metal nanoparticles. In another approach (Example 98), the sodium borohydride solution was added in 4 portions. The result was the same. A TE M Auf would take the polymer particles Figure 5 again. The polymer particles appear in lighter gray and the metal nanoparticles in darker gray on the surface of the polymer particles.
Beispiele 137 und 138 7,5 Teile des Produktes von Beispiel 3 mit einem Feststoffgehalt von 50 g/l wurden auf 45°C erwärmt. 5 Teile einer Lösung von Kaliumtetrachloroplatinat (200 g/l) wurden auf einmal hinzugegeben. Anschließend wurden 4,1 Teile einer Lösung von Formaldehyd in Wasser (33,4 g/l) hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 4 Std. lang gerührt, wobei sich die Lösung schwarz färbte (Beispiel 99). Die TEM-Analyse zeigt die Ge- genwart von Metall-Nanopartikeln. In einem weiteren Ansatz (Beispiel 100) wurde eine Natriumborhydrid-Lösung in 4 Portionen zugegeben. Die Ergebnisse unterschieden sich nicht voneinander. Eine TEM-Aufnahme des erhaltenen Produktes ist in Figur 6 wiedergegeben.Examples 137 and 138 7.5 parts of the product of Example 3 having a solids content of 50 g / l were heated to 45 ° C. 5 parts of a solution of potassium tetrachloroplatinate (200 g / l) were added in one portion. Subsequently, 4.1 parts of a solution of formaldehyde in water (33.4 g / l) were added. The reaction mixture was stirred for 4 h, during which the solution turned black (Example 99). The TEM analysis shows the presence of metal nanoparticles. In a further batch (Example 100), a sodium borohydride solution in 4 portions was added. The results did not differ. A TEM image of the product obtained is shown in FIG.
Beispiele 139 bis 145 x Teile einer Restlösung von Kaliumchloroplatinat und 7,5 ml einer wässrigen Lösung des Reaktionsproduktes aus Beispiel 14 wurden in einen Reaktor gegeben. Das Gemisch wurde bei 500 rpm gerührt und auf die Reaktionstemperatur von 800C erwärmt. Anschließend wurde eine stöchiometrische Menge, bezogen auf den Metallgehalt, von Diethanolamin (166,6 g/l) auf einmal hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 24 Std. lang bei 800C belassen und stündlich 5 Minuten lang bei 300 rpm gerührt. Schließlich wurde es auf Raumtemperatur abgekühlt. Sodann wurden x Teile Kaliumchloropal- ladat zugegeben. Das Gemisch wurde bei 500 rpm gerührt und auf die Reaktionstemperatur von 70°C erwärmt. Anschließend wurde eine stöchiometrische Menge, bezo- gen auf den Metallgehalt von 5-Pentensäure (83,4 g/l) auf einmal zugegeben. Das resultierende Gemisch wurde bei 700C 24 Stunden lang belassen und stündlich 5 Minuten lang bei 300 rpm gerührt. Schließlich wurde es auf Raumtemperatur abgekühlt.Examples 139 to 145 x parts of a residual solution of potassium chloroplatinate and 7.5 ml of an aqueous solution of the reaction product of Example 14 were placed in a reactor. The mixture was stirred at 500 rpm and heated to the reaction temperature of 80 0 C. Subsequently, a stoichiometric amount, based on the metal content, of diethanolamine (166.6 g / l) was added all at once. The reaction mixture was left at 80 ° C. for 24 hours and stirred at 300 rpm for 5 minutes each hour. Finally, it was cooled to room temperature. Then, x parts of potassium chloropaladate were added. The mixture was stirred at 500 rpm and heated to the reaction temperature of 70 ° C. Subsequently, a stoichiometric amount based on the metal content of 5-pentenoic acid (83.4 g / l) was added at once. The resulting mixture was left at 70 ° C. for 24 hours and stirred at 300 rpm for 5 minutes each hour. Finally, it was cooled to room temperature.
Eine TEM-Aufnahme des erhaltenen Produktes zeigt Figur 7.A TEM image of the product obtained is shown in FIG. 7.
B07/1023PC Tabelle 4 fasst die Ansatzgrößen und die Ergebnisse der TEM-Analyse zusammen.B07 / 1023PC Table 4 summarizes the batch sizes and results of the TEM analysis.
Tabelle 4Table 4
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Beispiele 146 bis 151Examples 146 to 151
2,5 ml einer Lösung von Tetraaminplatin(ll)nitrat (4,73 Gew.-% Pt) und 0,48 ml Polymer, welches mit voll entsalztem Wasser auf eine Konzentration von 10 Gew.-% verdünnt worden ist, werden in einem Reaktor vorgelegt. Das Gemisch wird mit 500 rpm gerührt und auf die Reaktionstemperatur von 85°C erwärmt. Anschließend werden 1 ,19 ml Pentensäure (mit einer Konzentration von 103,3 g/l) auf einmal zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 24 Stunden bei 85°C belassen, wobei stündlich 5 Minuten lang bei 300 rpm gerührt wird. Schließlich wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Die so hergestellten Edelmetallpartikel weisen Durchmesser von 1 bis 10 nm und eine hohe Kristallinität auf.2.5 ml of a solution of tetraammineplatinum (II) nitrate (4.73% by weight of Pt) and 0.48 ml of polymer which has been diluted to a concentration of 10% by weight with demineralized water are placed in a Submitted reactor. The mixture is stirred at 500 rpm and heated to the reaction temperature of 85 ° C. Subsequently, 1, 19 ml of pentenoic acid (at a concentration of 103.3 g / l) added at once. The reaction mixture is left at 85 ° C. for 24 hours, stirring at 300 rpm for 5 minutes each hour. Finally, it is cooled to room temperature. The noble metal particles thus produced have diameters of 1 to 10 nm and a high crystallinity.
Tabelle 5Table 5
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Beispiele 152 bis 156
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Examples 152 to 156
0,1214 g Platinacetylacetonat (98 %ig) und 0,1070 g Palladiumacetat (98 %ig) werden über Nacht in 7,54 g Diethylenglykol (99 %ig) gelöst. Die Lösung wird in einem 50 ml- Kolben zusammen mit weiteren 10 g Diethylenglykol auf 300C erwärmt. Nach 1 Stunde0.1214 g of platinum acetylacetonate (98% pure) and 0.1070 g of palladium acetate (98% strength) are dissolved overnight in 7.54 g of diethylene glycol (99% pure). The solution is heated in a 50 ml flask together with another 10 g of diethylene glycol at 30 0 C. After 1 hour
B07/1023PC wird Polymer A zugegeben und anschließend 2 Stunden auf 800C erwärmt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird die Teilchengrößenverteilung mit dynamischer Lichtstreuung ermittelt. Die Ergebnisse fasst Tabelle 6 zusammen.B07 / 1023PC Polymer A is added and then heated to 80 0 C for 2 hours. After cooling to room temperature, the particle size distribution is determined with dynamic light scattering. The results are summarized in Table 6.
Tabelle 6Table 6
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Claims

Patentansprüche claims
1. Metall-Nanopartikel, die mit derivatisierten Polyethyleniminen oder Polyvinylami- nen stabilisiert sind.1. Metal nanoparticles stabilized with derivatized polyethylenimines or polyvinylamines.
2. Metall-Nanopartikel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die PoIy- ethylenimine und Polyvinylamine ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus2. Metal nanoparticles according to claim 1, characterized in that the polyethylenimines and polyvinylamines are selected from the group consisting of
A Homopolymerisaten von Ethylenimin (Aziridin);A homopolymers of ethyleneimine (aziridine);
B Pfropfpolymerisaten von Polyamidoaminen mit Ethylenimin;B graft polymers of polyamidoamines with ethyleneimine;
C Pfropfpolymerisaten von Polyvinylaminen mit Ethylenimin;C graft polymers of polyvinylamines with ethyleneimine;
D Polymerisaten von höheren Homologen des Ethylenimins;D polymers of higher homologs of ethyleneimine;
E zumindest teüverseifte N-Vinylcarbonsäureamid-Homopoiymerisaten;E at least partially saponified N-vinylcarboxamide homo polymers;
F zumindest teilverseifte N-Vinylcarbonsäureamid-Copoiymerisaten,F at least partially saponified N-vinylcarboxamide copolymers,
3. Metall-Nanopartikel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyalkylenimine und Polyvinylamine an den Stickstoffatomen derivatisiert sind durch3. Metal nanoparticles according to claim 1 or 2, characterized in that the polyalkyleneimines and polyvinylamines are derivatized at the nitrogen atoms by
(1 ) Umsetzung mit alpha, beta-ungesättigten Carbonylverbindungen durch Michael-Addition;(1) reaction with alpha, beta-unsaturated carbonyl compounds by Michael addition;
(2) Umsetzung mit organische oder anorganische Halogeniden, Alkyltrifluor- acetaten, Alkyl(brom)toluolsulfonaten und/oder Alkylphenolaten;(2) reaction with organic or inorganic halides, alkyl trifluoroacetates, alkyl (bromo) toluenesulfonates and / or alkylphenolates;
(3) Umsetzung mit Dialdehyden und/oder Diketonen;(3) reaction with dialdehydes and / or diketones;
(4) Umsetzung mit Epoxiden, D/epoxiden, Halogenhydrinether und/oder Bisha- logenhydrinether;(4) reaction with epoxides, D / epoxides, halohydrin ethers and / or bishobiliohydrin ethers;
(5) Umsetzung mit Alkylencarbonaten oder Bischlorformiaten;(5) reaction with alkylene carbonates or bischloroformates;
(6) Umsetzung mit Polyalkylenglykolethern;(6) reaction with polyalkylene glycol ethers;
(7) Umsetzung mit Carbonsäuren oder Carbonsäureestern durch Amidierungs- reaktion; B07/1023PC (8) Umsetzung mit Isocyanaten und Diisocyanaten;(7) reaction with carboxylic acids or carboxylic acid esters by amidation reaction; B07 / 1023PC (8) reaction with isocyanates and diisocyanates;
(9) Umsetzung mit Formaldehyd und Cyanidsalzen in einer Strecker-Reaktion;(9) reaction with formaldehyde and cyanide salts in a Strecker reaction;
(10) Umsetzung mit Formaldehyd und weitere Umsetzung der gebildeten lmine mit weiteren Komponenten durch Strecker-Reaktion, Mannich-Reaktion oder Eschweiler-Clarke-Reaktion, Carboxymethylierung oder Phosphono- methylierung.(10) Reaction with formaldehyde and further reaction of the formed imine with further components by Strecker reaction, Mannich reaction or Eschweiler-Clarke reaction, carboxymethylation or phosphono methylation.
4. Metall-Nanopartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Nickel, Platin, Rhodium, Eisen, Wismut, Iridium, Ruthenium und Rhenium.4. Metal nanoparticles according to one of claims 1 to 3, characterized in that the metal is selected from the group consisting of copper, silver, gold, palladium, nickel, platinum, rhodium, iron, bismuth, iridium, ruthenium and rhenium.
5. Verfahren zur Herstellung von Metall-Nanopartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Metallsalzlösung in Gegenwart der derivatisierten Polyethylen- imine bzw. Polyvinylamine mit einem Reduktionsmittel reduziert wird.5. A process for the preparation of metal nanoparticles according to any one of claims 1 to 4, wherein a metal salt solution is reduced in the presence of the derivatized polyethylene imines or polyvinylamines with a reducing agent.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Metallsalzlösungen von zwei oder mehr verschiedenen Metallen gleichzeitig oder nacheinander reduziert werden, wobei Metall-Nanopartikel aus zwei oder mehr verschiedenen Metallen erhalten werden.A method according to claim 5, characterized in that metal salt solutions of two or more different metals are reduced simultaneously or sequentially, whereby metal nanoparticles of two or more different metals are obtained.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel ausgewählt ist aus Ameisensäure, Formaldehyd, Diethanolamin, 5- Pentensäure, Hydrazin, Oxalsäure, Natriumborhydrid, Ethanol, Methanol, Ethy- lenglykol und Diethylenglykol.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the reducing agent is selected from formic acid, formaldehyde, diethanolamine, 5-pentenoic acid, hydrazine, oxalic acid, sodium borohydride, ethanol, methanol, ethylene glycol and diethylene glycol.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsalz ausgewählt ist aus den Salzen von Silber, Kupfer, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Kobalt, Eisen, Rhodium, Iridium, Zink, Ruthenium und Osmium.8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the metal salt is selected from the salts of silver, copper, gold, nickel, palladium, platinum, cobalt, iron, rhodium, iridium, zinc, ruthenium and osmium.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass SiI- ber in Form von Silberoxid, Silberacetat und/oder Silbernitrat eingesetzt wird.9. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that SiIber is used in the form of silver oxide, silver acetate and / or silver nitrate.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Palladium in Form von Alkalitetrachloropalladat, Palladium(ll)nitrat, Tetraaminpalla- dium(ll)nitrat und/oder Palladium(ll)acetat eingesetzt wird. 10. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that palladium in the form of Alkalitetrachloropalladat, palladium (II) nitrate, Tetraaminpalla- dium (II) nitrate and / or palladium (II) acetate is used.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Rhodium in Form von Hexachlororhodium(lll)säure, Rhodium(lll)acetat, Rhodi- um(lll)oxyhydrat, Chlorotris(triphenylphosphin)rhodium(l) und/oder Acetylacetona- to(cyclooctadien)rhodium(l) eingesetzt wird.1 1. The method according to any one of claims 5 to 10, characterized in that rhodium in the form of hexachlororhodium (III) acid, rhodium (III) acetate, rhodium (III) oxyhydrate, chlorotris (triphenylphosphine) rhodium (l) and / or acetylacetonato (cyclooctadiene) rhodium (I).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Platin in Form von Alkalitetrachloroplatinat, Tetraaminplatin(ll)nitrat, Hexachlorpla- tinsäure und/oder Platin(ll)acetat eingesetzt wird.12. The method according to any one of claims 5 to 10, characterized in that platinum in the form of Alkalitetrachloroplatinat, tetraamineplatinum (II) nitrate, hexachloroplatinic acid and / or platinum (II) acetate is used.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Wasser eingesetzt wird.13. The method according to any one of claims 5 to 12, characterized in that water is used as the solvent.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel ein mehrwertiger Alkohol eingesetzt wird. 14. The method according to any one of claims 5 to 12, characterized in that a polyhydric alcohol is used as the solvent.
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