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Title:
AMINOTRIAZINE CONDENSATION PRODUCT, USE OF AN AMINOTRIAZINE CONDENSATION PRODUCT AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN AMINOTRIAZINE CONDENSATION PRODUCT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/085506
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an aminotriazine condensation product, especially a melamine condensation product which is produced by reacting aminotriazine, particularly melamine, with an oxocarboxylic acid derivative. The invention also relates to the use of said aminotriazine condensation product and to a method for the production thereof. The aminotriazine condensation product thus obtained offers a wide range of possible applications by virtue of the simple accessibility thereof for derivatisations and, by virtue of the absence of formaldehyde, more health-friendly than known condensation products.

Inventors:
FUERST CHRISTIAN (AT)
SCHADENBOECK MICHAEL (AT)
JOCHAM DANIEL (AT)
Application Number:
PCT/EP2004/003178
Publication Date:
October 07, 2004
Filing Date:
March 25, 2004
Export Citation:
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Assignee:
AMI AGROLINZ MELAMINE INT GMBH (AT)
FUERST CHRISTIAN (AT)
SCHADENBOECK MICHAEL (AT)
JOCHAM DANIEL (AT)
International Classes:
C08G12/32; C08G73/06; (IPC1-7): C08G12/32; C08G73/06
Foreign References:
US4379911A1983-04-12
DE3724868A11989-02-09
EP0568865A11993-11-10
US3630998A1971-12-28
US5891983A1999-04-06
Attorney, Agent or Firm:
Gross, Felix c/o Patentanwälte Maikowski & Ninnemann (Postfach 15 09 20, Berlin, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. AminotriazinKondensationsprodukt, insbesondere Melamin Kondensationsprodukt, herstellbar durch die Reaktion eines Aminotriazines, insbesondere Melamin mit mindestens einem Oxocarbonsäurederivat.
2. AminotriazinKondensationsprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oxocarbonsäurederivat aus der Gruppe folgender Verbindungen stammt : wobei R = EsterCOOR2, AmidCONH2, substituiertes AmidCONR1R2, AnhydridCOOCOR1, NitrilCN, IminoesterCNHOR2, AmidinCNHNH2, substituiertes AmidinCNHNR1R2, Iminoderivate des AnhydridsCNH0 COR1,CNHOCNHR1 undCNHNHCNHR1, R1 = Alkyl, Alkenyl, Alkinylund/oder Arylreste und/oder substituierte Alkyl, Alkenyl, Alkinyl und/oder Arylreste mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff H, R2 = Alkyl, Alkenyl, Alkinylund/oder Arylreste und/oder substituierte Alkyl, Alkenyl, Alkinyl und/oder Arylreste mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen, R3 =OR1,NH2,NR1R2,RlNCORl (Amidrest),R1NCNHR (Amidinrest),R1NCN (Cyanamidrest),R1NCNHNHCN (Dicyandiamidrest) undR1NCNHNRlRl (Guanidinrest).
3. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oxocarbonsäurederivat ein Oxocarbonsäureester (III) und/oder ein Carbonsäureesterhemiketal (IV) ist, wobei R2 gleich oder verschieden sein können.
4. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oxocarbonsäurederivat ein Aldehydcarbonsäureester (V) und/oder ein Carbonsäureesterhemiacetal (VI) ist, wobei R2 gleich oder verschieden sein können.
5. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oxocarbonsäurederivat ein Glyoxylsäurester (VII) und/oder ein Glyoxylsäuresterhemiacetal (III) ist, wobei R2 gleich oder verschieden sein können.
6. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oxocarbonsäurederivat Glyoxylsäuremethylestermethylhemiacetal (GMHA ; 2 Hydroxy2methoxyessigsäuremethylester) (IX) ist.
7. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis von Aminotriazin zum Oxocarbonsäurederivat 1 : 2 bis 1 : 4 beträgt.
8. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem Lösungsmittel, insbesondere Wasser, Alkohol oder einem inerten Lösungsmittel stattfindet.
9. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion bei pH = 3 bis 10 erfolgt.
10. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensationsprodukt sowohl in organischen Lösungsmitteln, als auch in Wasser löslich ist.
11. AminotriazinKondensationsprodukt nach mindestens ein ! m der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Folgereaktionen, welche gleichzeitig mit, und/oder im Anschluß an die primäre Reaktion ablaufen, gebildet wird.
12. AminotriazinKondensationsprodukt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Folgereaktion eine Veretherung, eine Umetherung, eine Veresterung, eine Umesterung, eine Amidisierung oder eine Hydrolyse ist.
13. AminotriazinKondensationsprodukt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Folgereaktion im Anschluß an die primäre Reaktion durchgeführt wird.
14. AminotriazinKondensationsprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Reaktion sirupartige Lösungen mit einem Gehalt von 5 bis 95 Gew%, bevorzugt von 25 bis 75 Gew%, besonders bevorzugt von 30 bis 60 Gew% erhalten werden.
15. Verwendung von AminotriazinKondensationsprodukten, insbesondere MelaminKondensationsprodukten nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Herstellung von Harzen, Harzadditiven, Harzflottenstabilisatoren, (latenten) Härtern, Hybridharzsystemen, Klebstoffen, Schäumen, Fasern, Mikrokapseln, Formkörpern, Laminaten, Vernetzern, Lackzusätzen, Chromatographiematerialien, organischen Synthesebausteinen, Polymermodifikatoren, Agrochemikalien, UVSchutzund Hautpflegeprodukten, Polyurethanen sowie Materialien mit flammhemmenden Eigenschaften.
16. Verfahren zur Herstellung von Aminotriazin Kondensationsprodukten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aminotriazin, insbesondere Melamin in flüssiger Phase mit mindestens einem Oxocarbonsäurederivat umgesetzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach der primären Umsetzung eine Derivatisierung, insbesondere eine Veretherung, eine Umetherung, eine Veresterung, eine Umesterung, eine Amidisierung oder eine Hydrolyse durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt aufkonzentriert, abfiltriert, getrocknet, durch Temperaturerhöhung weiterkondensiert und/oder ausgehärtet wird.
Description:
Aminotriazin-Kondensationsprodukt, Verwendung eines Aminotriazin-Kondensationsproduktes und Verfahren zur Herstellung des Aminotriazin-Kondensationsproduktes Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Aminotriazin-Kondensationsprodukt gemäß Anspruch 1, deren Verwendung gemäß Anspruch 15 und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß Anspruch 16.

Als Vertreter der Aminotriazine besitzt das Melamin die größte technische Bedeutung. Melamin (I) ist ein sehr reaktionsträges Molekül und reagiert daher nur mit sehr reaktiven und daraus resultierend auch gefährlichen Substanzen (Halogene, Säurechloride, konzentrierte Salpetersäure, Cyanate, Thiocyanate, Alkylsulfate ; BASF, Technisches Merkblatt"Melamin", 1969,1-18). Die Kondensation von Melamin mit Aldehyden ist ebenfalls bekannt, wobei die Umsetzung von Melamin mit Formaldehyd die einzig wirtschaftlich bedeutende ist. Hieraus entstehen Melamin- Formaldehyd-Harze (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, (1987), Vol A2,130-131).

Nachteilig dabei ist, dass insbesondere Formaldehyd als gesundheitsgefährdend einzustufen ist (giftig, potentiell krebserregend) und, dass Formaldehyd eine sehr reaktive Verbindung darstellt, so dass dessen Reaktionen nur schwer steuerbar sind. Weiters ist die Derivatisierbarkeit der primären Umsetzungsprodukte von Formaldehyd mit Melamin (Methylolmelamine) zum Großteil auf die Veretherung beschränkt.

Es sind auch Reaktionen von Glyoxylsäure und Glyoxal mit Melamin bekannt.

Die DE 42 17 181 AI beispielsweise beschreibt die Verwendung der Kondensationsprodukte von Melamin und Glyoxylsäure und

deren Salze als Additiv für hydraulische Bindemittel und Baustoffe.

Aus der DE 41 40 899 AI ist ein Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher Kondensationsprodukte aus einem Gemisch von Melamin, Glyoxylsäure und Glyoxal bekannt. Die erhaltenen Kondensationsprodukte finden als Gerbmittel Verwendung.

Bei der Umsetzung von Melamin mit Glyoxylsäure besteht der Nachteil, dass als Reaktionsprodukt ein sehr unreaktives Melamin-Glyoxylsäuresalz entsteht, welches einer nachfolgenden Derivatisierung nur mehr unter sehr großem Aufwand zugänglich ist.

Glyoxal wiederum polymerisiert sehr leicht zu Polyglyoxal und ist bei Raumtemperatur eine stark reizende Substanz. Die Derivatisierbarkeit der primären Umsetzungsprodukte mit Melamin ist, wie bei der Verwendung von Formaldehyd, auf die Veretherung beschränkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges, formaldehydfreies Aminotriazin- Kondensationsprodukt, insbesondere ein Melamin- Kondensationsprodukt bereitzustellen, das durch eine Vielzahl von chemischen Transformationen einfach derivatisiert werden kann und somit eine große Zahl an Anwendungsmöglichkeiten bietet.

Diese Aufgabe wird durch ein Aminotriazin- Kondensationsprodukt gelöst, das durch eine Kondensation eines Aminotriazines mit mindestens einem Oxocarbonsäurederivat herstellbar ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Aminotriazin-Kondensationsprodukt, insbesondere ein Melamin- Kondensationsprodukt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es durch die Reaktion eines Aminotriazines, insbesondere des

Melamins, mit mindestens einem Oxocarbonsäurederivat herstellbar ist.

Geeignete Aminotriazine sind beispielsweise Melamin, Ammelin, Ammelid oder auch substituierte Melamine, wie beispielsweise alkylierte oder hydroxyalkylierte Melamine. Besonders bevorzugt wird Melamin verwendet.

Unter einem Oxocarbonsäurederivat (II) ist eine Verbindung zu verstehen, die sowohl mindestens eine Oxogruppe (-CO-) oder ein Derivat einer Oxogruppe wie beispielsweise ein Hemiketal, Hemiacetal, Imin, Hemiaminal, Hemiamidal sowie deren Aminoderivate als auch mindestens ein Derivat einer Carboxylgruppe wie beispielsweise ein Ester, Amid, Amidin, Iminoes-ter, Nitril, Anhydrid, sowie die Iminoderivate des Anhydrids im Molekül aufweist.

Beispiele für Oxocarbonsäurederivate sind im folgenden dargestellt : wobei R = Ester-CO-OR2, Amid-CO-NH2, substituiertes Amid- CO-NRlR2, Anhydrid-CO-O-CO-R1, Nitril-CN, Iminoester-CNH- OR2, Amidin-CNH-NH2, substituiertes Amidin-CNH-NRlR2, Iminoderivate des Anhydrids-CNH-O-CO-R1,-CNH-O-CNH-R1 und- CNH-NH-CNH-R1, Ri = Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-und/oder Arylreste und/oder substituierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-und/oder Arylreste mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff H,

R2 = Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-und/oder Arylreste und/oder substituierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-und/oder Arylreste mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen, R3 =-ORl,-NH2,-NR1R2,-R1N-CO-Rl (Amidrest),-R1N-CNH-Ri (Amidinrest),-RlN-CN (Cyanamidrest),-R1N-CNH-NH-CN (Dicyandiamidrest) und-R1N-CNH-NRlRl (Guanidinrest).

Mit Vorteil ist das Oxocarbonsäurederivat ein Oxocarbonsäure- ester (III) und/oder ein Carbonsäureesterhemiketal (IV), wobei die Reste R2 gleich oder verschieden sein können.

Für die R2 in Nachbarstellung zur Carbonylgruppe sind solche bevorzugt, die kein alpha-H besitzen, d. h. das zur Carbonylgruppe benachbarte C-Atom hat bevorzugterweise kein Wasserstoffatom gebunden.

Bevorzugt ist das Oxocarbonsäurederivat ein Aldehyd- carbonsäurederivat, mit Vorteil ein Aldehydcarbonsäureester (V) und/oder ein Carbonsäureesterhemiacetal (VI), wobei die Reste R2 gleich oder verschieden sein können.

Für die P'2 in Nachbarstellung zur Carbonylgruppe sind solche bevorzugt, die kein alpha-H besitzen, d. h. das zur Carbonylgruppe benachbarte C-Atom hat bevorzugterweise kein Wasserstoffatom gebunden.

Weiterhin mit Vorteil ist das Aldehydcarbonsäurederivat ein Glyoxylsäurester (VII) und/oder ein Glyoxylsäurester- hemiacetal (VIII),

wobei die Reste R2 gleich oder verschieden sein können.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Aldehydcarbonsäurederivat Glyoxylsäuremethylester-methyl- hemiacetal (GMHA ; 2-Hydroxy-2-methoxy-essigsäuremethylester) (IX).

GMHA ist eine bei Raumtemperatur flüssige Verbindung, die unter Normaldruck bei Temperaturen von etwa 122 bis 124 °C unter Methanolabspaltung polymerisiert.

Verglichen mit Formaldehyd weist GMHA eine weitaus verminderte Reaktivität auf.

Unerwarteterweise reagiert GMHA mit Melamin, und zwar mit oder ohne Lösungsmittel und ohne Zusatz eines Katalysators zu einer sirupartigen Lösung.

Während man bei Reaktionen von Melamin mit Formaldehyd aufgrund der hohen Reaktivität des Formaldehyds ein Gemisch aus verschiedensten Produkten mit unterschiedlichem Substitutionsgrad erhält, ergibt sich bei der Reaktion von Melamin mit GMHA eine bessere Steuerbarkeit der Reaktion.

Bei der Reaktion von Melamin mit GMHA wird im primären Reaktionsschritt unter Abspaltung von Methanol 2-Hydroxy-2- Melaminyl-Essigsäuremethylester (Methyloxycarbonyl-hydroxy- methin-melamin) (X) ausgebildet.

Eine Mehrfachsubstitution am Melamin ist möglich, da jede NH2-Gruppe theoretisch zwei GMHA-Einheiten binden kann.

Bei der Umsetzung von Melamin mit GMHA ist es überraschenderweise möglich, Methanol als Lösungsmittel zu verwenden. Dies ist überraschend, da Methanol eigentlich die Rückreaktion fördern sollte. Methanol ist auch deshalb vorteilhaft, weil die entstehenden Reaktionsprodukte in Methanol löslich sind.

Bei leicht sauren Bedingungen mit einem pH-Wert zwischen etwa pH = 3 und pH = 7 erfolgt parallel zum primären Reaktionsschritt die Methylveretherung der Hydroxygruppe, das heißt die Reaktion von 2-Hydroxy-2-Melaminyl- Essigsäuremethylester (X) zu 2-Methoxy-2-Melaminyl- Essigsäuremethylester (XI).

2-Methoxy-2-Melaminyl-Essigsäuremethylester (XI) kann darüber hinaus auch gezielt durch Umsetzung von 2-Hydroxy-2- Melaminyl-Essigsäuremethylester (X) mit Methanol im Sauren, also durch Veretherung, hergestellt werden. Analog zu Melamin-Formaldehydharzen treten miteinander verknüpfte Einheiten auf, die auch noch mehrfach substituiert sein können. Mögliche Vertreter mit sogenannter Methin- Verbrückung"oder"Methin-oxy-Methin-Verbrückung"sind im Folgenden abgebildet :

"Methin"-Verbrückung"Methin-oxy-Methin"-Verbrückung Im sauren Milieu stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Verbindung (X) und (X') ein, das aufgrund des stabilen, quasiaromatischen Melaminringes auf der Seite von (X) liegt.

Bei längeren Reaktionszeiten und höheren Temperaturen entsteht aber aus (X) durch Abspaltung von Methanol (intramolekulare Amidisierung) der sehr stabile und schlecht lösliche Bicyclus (XII) (8-Hydroxy-9-Oxo- (4, 5) -Dihydro- Imidazo [2, 1-b]-2, 4-Diamino-1,3, 5-Triazin).

Die Rückspaltung der Verbindung (XII) zu einem Derivat von (X) kann durch Reaktion mit Nukleophilen, wie beispielsweise Alkoholen, Wasser und Aminen, bei höheren Temperaturen erreicht werden.

Bei der Reaktion von 3 GMHA-Einheiten mit Melamin und nachfolgender Abspaltung von Methanol entsteht als Grenzfall die Verbindung (XIII) (4,9, 14-Trihydroxy-5,10, 15-Tri-Oxo- Tris ( (4, 5) -Dihydro-Imidazo) [2, 1-ß ; 2', l'-8 ; 2, 1''-]-1, 3,5- Triazin).

(XIII) Die Verbindung (XII) reagiert bei weiterer Erwärmung unter Eliminierung zum gelborange gefärbten Chromophor (XIV) (9- Oxo- (2, 5) -Dihydro-Imidazo [2, 1-ß]-2-Imino-4-Amino-1, 3,5- Triazin).

(XII) (XIV) Die Herstellung der erfindungsgemäßen Aminotriazin- Kondensationsprodukte erfolgt durch die Umsetzung des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat bevorzugt in einem einstufigen Syntheseschritt.

Das Molverhältnis von Aminotriazin zu dem Oxocarbonsäurederivat beträgt etwa 1 : 1 bis 1 : 6, bevorzugt etwa 1 : 1,5 bis 1 : 6, besonders bevorzugt etwa 1 : 2,0 bis 1 : 4.

Es ist auch möglich, das Aminotriazin in Gegenwart eines Alkohols mit einer Oxocarbonsäure selbst umzusetzen, sodaß ein Oxocarbonsäureester insitu in der Reaktionsmischung gebildet wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist neben einem Aminotriazin und mindestens einem Oxocarbonsäurederivat auch Formaldehyd und/oder Glyoxal und/oder Harnstoff in der Reaktionsmischung vorhanden.

Die Umsetzungen des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat können ohne Lösungsmittel erfolgen, bevorzugt werden sie jedoch in einem Lösungsmittel oder in einem Lösungsmittelgemisch durchgeführt. Hierfür können beispielsweise inerte Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid oder Dioxan verwendet werden. Weiters ist es insbesondere möglich, Alkohole und/oder Wasser als Lösungsmittel einzusetzen.

Die primäre Umsetzung des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat kann im gesamten pH-Bereich von pH = 0 bis pH = 14 erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Umsetzung im pH- Bereich von etwa 3-10.

Zur Einstellung des pH-Wertes können gängige Säuren, beispielsweise p-Toluolsulfonsäure, Amidosulfonsäure, Glyoxylsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Schwefelsäure und Basen, wie beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Diethanolamin, Triethanolamin, Morpholin verwendet werden.

Im sauren Bereich treten neben der primären Kondensation des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat auch Folgekondensationsreaktionen auf.

Die primäre Umsetzung des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat erfolgt in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 200 °C, bevorzugt von etwa 40 bis 160 °C und in einem Druckbereich von etwa 0 bis 15 bar, bevorzugt von etwa 0 bis 5 bar Überdruck. Die Reaktionszeit beträgt zwischen etwa 5 und 300 Minuten, bevorzugt zwischen etwa 15 und 120 Minuten.

Die Reaktion wird beispielsweise bis zum Auflösen des Aminotriazines oder bis zum gewünschten Umsatz geführt. Der Umsatz kann über gängige analytische Kontrollen wie beispielsweise Flüssigkeits-, Gaschromatographie, und/oder Infrarot-, UV-Spektroskopie ermittelt werden.

Die primären Reaktionsprodukte der erfindungsgemäßen Reaktion sind, im Gegensatz zu den bei der Kondensation von Aminotriazinen mit Formaldehyd erhaltenen Produkten, sowohl in organischen Lösungsmitteln als auch in Wasser gut löslich.

Mit den primären Reaktionsprodukten können leicht Folgereaktionen wie beispielsweise eine Veretherung, eine Umetherung, eine Veresterung, eine Umesterung oder auch eine Amidisierung oder Hydrolyse durchgeführt werden, wobei aus den Aminotriazin-Kondensationsprodukten Folgeprodukte (Derivate) erhalten werden.

Im Gegensatz dazu sind Formaldehyd-Kondensationsprodukte hinsichtlich der möglichen Folgereaktionen zum überwiegenden Großteil auf die Veretherung und die Umetherung beschränkt.

Auf diese Weise kann ausgehend von den erfindungsgemäßen Aminotriazin-Kondensationsprodukten eine große Anzahl von leicht zugänglichen Derivaten hergestellt werden.

Unter den erfindungsgemäßen Aminotriazin- Kondensationsprodukten werden sowohl die primären Reaktionsprodukte als auch die möglichen Folgeprodukte der primären Reaktionsprodukte sowie Mischungen dieser beiden Komponenten verstanden.

Es ist möglich, die Folgereaktionen der erfindungsgemäßen Kondensationsprodukte im selben Reaktionsschritt wie die primäre Kondensation des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat durchzuführen.

Bevorzugt werden die Folgereaktionen der erfindungsgemäßen Kondensationsprodukte jedoch in einem zweiten Reaktionsschritt durchgeführt.

Bei der gleichzeitigen Durchführung einer Ver-oder, Umetherung beziehungsweise einer Ver-oder Umesterung parallel zur primären Umsetzung des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat wird die Reaktion im Sauren durchgeführt und ein Alkohol als Lösungsmittel verwendet, der dann zugleich als Reaktionspartner für die Ver-oder Umetherung beziehungsweise Ver-oder Umesterung dient.

Bei der Durchführung der Ver-oder Umetherung beziehungsweise der Ver-oder Umesterung in einem separaten zweiten Reaktionsschritt wird das primäre Reaktionsprodukt im Sauren in einen Alkohol oder in ein alkoholhältiges Lösungsmittelgemisch eingetragen, wobei der Alkohol nicht nur als Lösungsmittel sondern auch als Reaktionspartner für die Ver-oder Umetherung beziehungsweise die Ver-oder Umesterung dient.

Die Ver-oder Umetherung beziehungsweise die Ver-oder Umesterung wird prinzipiell im Sauren mit einem pH-Wert von kleiner als 7 durchgeführt, bevorzugt im pH-Bereich von etwa 3-6,5. Die Umsetzung erfolgt in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 200 °C, bevorzugt von etwa 40 bis 160 °C und in einem Druckbereich von etwa-1 bis 15 bar, bevorzugt von etwa

-1 bis 5 bar Überdruck. Die Reaktionszeit beträgt zwischen etwa 5 und 300 Minuten, bevorzugt zwischen etwa 15 und 120 Minuten.

Die Reaktion wird beispielsweise bis zum Erhalt einer Lösung oder bis zum gewünschten Umsatz geführt. Der Umsatz kann über gängige analytische Kontrollen wie beispielsweise Flüssigkeits-, Gaschromatographie, und/oder Infrarot-, UV- Spektroskopie ermittelt werden.

Bei Verwendung des Alkohols als Reaktionspartner und/oder Lösungsmittel wird dieser in einem etwa 2-bis 10-fachen, bevorzugt in einem etwa 2-bis 5-fachen molaren Überschuß bezogen auf die zu modifizierenden Gruppen eingesetzt.

Falls ein Alkohol zur Ver-oder Umetherung beziehungsweise Ver-oder Umesterung verwendet wird, der höher siedet als das Abspaltungsprodukt, wird das Abspaltungsprodukt vorzugsweise bei der Umsetzung abdestilliert.

Falls der Alkohol sehr hoch oder überhaupt nicht siedet, kann er, in der gewünschten Menge, beispielsweise im erforderlichen Molverhältnis, in einem inerten Lösungsmittel gelöst, verwendet werden.

Folgende Alkohole sind mögliche Reaktionspartner für eine Ver-oder Umetherung beziehungsweise eine Ver-oder Umesterung : Aliphatische oder aromatische Alkohole, Diole oder Polyole ; Polyvinylalkohole ; Pentaerythrit, Dipentaerythrit ; ungesättigte Alkohole, Diole oder Polyole, beispielsweise Allylalkohol oder Hydroxyethylmethacylat (HEMA) ; Poly-, Oligo-Ethylenglycol-Derivate, beispielsweise Simulsole ; Oligo-, Hydroxycarbonsäurederivate, beispielsweise Caprolacton-derivate ; Poly-, Oligo- Esterpolyole ; Poly-, Oligo-Lactide ; Zucker, Zuckerderivate ; Stärke, Stärkederivate oder Cellulosederivate.

Die Amidisierung der erfindungsgemäßen Aminotriazin- Kondensationsprodukte erfolgt bevorzugt in einem separaten Reaktionsschritt. Sie erfolgt, indem das primäre Reaktionsprodukt des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat oder auch ein Folgeprodukt, beispielsweise ein ver-oder umgeethertes beziehungsweise ver-oder umgeestertes erfindungsgemäßes Reaktionsprodukt, in eine Ammoniak-oder Amin-Lösung eingetragen wird.

Die Amidisierung wird mit einem etwa 2-bis 3-fachen molaren Überschuß an Ammoniak oder Amin, bezogen auf die Carbonsäurefunktionalität durchgeführt. Als Amine werden beispielsweise primäre oder sekundäre aliphatische oder aromatische Amine verwendet. Die Amine werden bevorzugt in einem Lösungsmittel gelöst angewandt, wobei als Lösungsmittel beispielsweise Wasser oder Alkohole dienen können. Sie können aber auch als Reinstoffe eingesetzt werden, wobei dann das Amin selbst als Lösungsmittel fungiert. Der pH-Wert bei der Umsetzung ist alkalisch mit einem pH-Wert größer als 7, bevorzugt zwischen etwa 8 und 14. Er wird durch die Art und Konzentration des verwendeten Amins bestimmt.

Die Umsetzung erfolgt in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 200 °C, bevorzugt von etwa 20 bis 140 °C und in einem Druckbereich von etwa 0 bis 15 bar, bevorzugt von etwa 0 bis 5 bar Überdruck. Die Reaktionszeit beträgt zwischen etwa 5 und 600 Minuten, bevorzugt zwischen etwa 30 und 300 Minuten.

Die Reaktion wird beispielsweise bis zum Auskristallisieren des Carbonsäureamids oder bis zum gewünschten Umsatz geführt.

Der Umsatz kann über gängige analytische Kontrollen wie beispielsweise Flüssigkeits-, Gaschromatographie, und/oder Infrarot-, UV-Spektroskopie ermittelt werden.

Durch partielle oder vollständige Hydrolyse der Carbonsäure- funktionalität des primären Reaktionsproduktes des

Aninotriazins mit dem Oxocarbonsäurederivat entstehen Verbindungen mit Betainstruktur (Zwitterionen). Die so erhaltenen Verbindungen können durch Erhitzen reversibel zur einer Schmelze verflüssigt werden. Beim Abkühlen erstarren diese Verbindungen salzartig zu einem harten Klumpen.

Die Hydrolyse wird mit einem etwa 2-bis 5-fachen molaren Überschuß an Wasser, bezogen auf die Carbonsäure- funktionalität durchgeführt.

Beispielsweise wird bei der Hydrolyse eines Methylesters dE---r entstehende Methanol abdestilliert.

Die Hydrolyse kann im gesamten pH-Bereich von 0 bis 14 durchgeführt werden, bevorzugt wird die Hydrolyse aber im sauren pH-Bereich zwischen 4 und 6.5 durchgeführt.

Die Umsetzung erfolgt in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 200 °C, bevorzugt von etwa 20 bis 140 °C und in einem Druckbereich von etwa 0 bis 15 bar, bevorzugt von etwa 0 bis 5 bar Überdruck. Die Reaktionszeit beträgt zwischen etwa 5 und 600 Minuten, bevorzugt zwischen etwa 30 und 300 Minuten.

Die Reaktion wird bis zum gewünschten Umsatz geführt. Der Umsatz kann über gängige analytische Kontrollen wie beispielsweise Flüssigkeits-, Gaschromatographie, und/oder Infrarot-, UV-Spektroskopie ermittelt werden.

Sowohl nach der primären Umsetzung des Aminotriazines mit dem Oxocarbonsäurederivat als auch nach möglichen Folgereaktionen der Aminotriazin-Kondensationsprodukte werden sirupartige Lösungen erhalten, deren Gehalte an Reaktionsprodukten zwischen etwa 5 und 95 Gew %, bevorzugt zwischen etwa 25 und 75 Gew% und besonders bevorzugt zwischen etwa 30 und 60 Gew% liegen.

Die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte können vollständig oder teilweise gelöst sein, wobei sie im festen oder flüssigen Aggregatzustand vorliegen können.

Zur Aufarbeitung können die entstandenen Lösungen im Vakuum mittels Destillation aufkonzentriert oder lösungsmittelfrei gemacht werden. Dies erfolgt beispielsweise in Rührreaktoren mit Destillationsaufsatz, in Dünnschichtverdampfern oder in Filmtrudern.

Sollten die Aminotriazin-Kondensationsprodukte vollständig oder teilweise als feste Produkte anfallen werden diese durch Filtration abgetrennt und mittels Vakuum oder Trockenstickstoff unter Temperaturerhöhung getrocknet.

Die aufkonzentrierten und/oder lösungsmittelfreien Reaktionsprodukte können beispielsweise in einem Extruder, unter Temperaturerhöhung bis auf etwa 250 °C, weiterkondensiert werden. Die so erhaltene Schmelze wird nach dem Austritt aus dem Extruder abgekühlt und beim Abkühlen konfektioniert.

Die erfindungsgemäßen Aminotriazin-Kondensationsprodukte können durch Temperatureinwirkung weiterkondensiert und/oder ausgehärtet werden. Die Aushärtung kann in allen pH-Bereichen erfolgen. Bevorzugt werden die Produkte im sauren pH-Bereich von etwa pH 3-6,5 ausgehärtet. Die Temperaturen bei der Aushärtung betragen etwa 90 bis 250 °C, bevorzugt etwa 140 bis 190 °C. Die Dauer des Aushärtungsvorganges beträgt etwa 0,5 bis 30 Minuten, bevorzugt etwa 3 bis 10 Minuten.

Erfindungsgemäße Aminotriazin-Kondensationsprodukte die ungesättigte Struktureinheiten, wie beispielsweise C=C Doppelbindungen, enthalten, können durch radikalische oder ionische Polymerisation vernetzt werden. Die Polymersiation kann als Homopolymerisation oder auch in Mischungen mit anderen ungesättigten Monomeren, wie beispielsweise

Acrylaten, ungesättigten Polyestern oder Styrolen, als Block-oder Copolymerisation durchgeführt werden. Als Initiatoren für die Polymerisation können Diazoverbindungen, Peroxide, ionische Verbindungen oder auch UV-Licht eingesetzt werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Aminotriazin- Kondensationsprodukte ist, daß sie frei von Formaldehyd sind. Die aus herkömmlichen Aminotriazin-Kondensations- produkten bekannte Problematik von freigesetztem Formaldehyd tritt bei den erfindungsgemäßen, neuen Aminotriazin- Kondensationsprodukten nicht auf.

GMHA als Oxocarbonsäurederivat beispielsweise weist bei weitem nicht die gesundheitliche Bedenklichkeit des Formaldehyds auf. GMHA ist großtechnisch verfügbar, es ist eine Flüssigkeit, die sowohl in Wasser als auch in den gängigen organischen Lösungsmitteln löslich ist.

Demgegenüber ist Formaldehyd ein Gas, das großtechnisch fast ausschließlich als wässrige Lösung oder als festes, sehr schwer lösliches Paraformaldehyd erhältlich ist. Deshalb ist der überwiegende Großteil der Formaldehydharze entweder auf wässrige Systeme beschränkt, oder Paraformaldehyd muss durch einen zusätzlichen reaktiven Depolymerisationsschritt zu Formaldehyd erst den Reaktionspartnern zugänglich gemacht werden.

Ein weiterer, entscheidender Vorteil der neuartigen, erfindungsgemäßen Aminotriazin-Kondensationsprodukte gegenüber gängigen Formaldehyd-Aminotriazin- Kondensationsprodukten liegt in den über das Oxocarbonsäurederivat in das Kondensationsprodukt und letztlich auch in das Aminotriazin eingebrachten funktionellen Gruppen begründet.

Sie ermöglichen es in einfacher Weise, neuartige Aminotriazin-Kondensationsprodukte mit einer großen Bandbreite an Strukturen und Derivaten, wie beispielsweise Ester, Amide, Ether, Etherpolyole, Esterpolyole, und physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise festem oder flüssigem Aggregatzustand, hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften, herzustellen.

Demgegenüber sind Formaldehyd-Aminotriazin- Kondensationsprodukte, bedingt durch die mangelnde Funktionalität des Formaldehyds, weitgehend auf Ver-und Umetherungsreaktionen beschränkt.

Die erfindungsgemäßen Aminotriazin-Kondensationsprodukte können zur Herstellung von Harzen wie beispielsweise Imprägnierharze, Verbundharze, Preßmassenharze, Hybridharze mit Melamin-Formaldehyd-, Acryl-, Epoxid-, Polyurethan-, ungesättigten Polyester-und Alkydharzen, Harzadditiven, Harzflottenstabilisatoren, (latenten) Härtern, Klebstoffen, Schäumen, Fasern, Mikrokapseln, Formkörpern, Laminaten, Lackmodifikatoren, Vernetzern, Lackzusätzen, Materialien mit flammhemmenden Eigenschaften und Chromatographiematerialien verwendet werden. Weiters können sie als organische Synthesebausteine für Spezialchemikalien und Pharmaka oder als Polymermodifikatoren und Agrochemikalien eingesetzt werden. Darüber hinaus besitzen die erfindungsgemäßen Produkte Potential im Bereich der UV-Schutz-und Hautpflegeprodukte.

Über die Carbonsäurefunktionalität von Derivaten der erfindungsgemäßen Aminotriazin-Kondensationsprodukte ist der Einbau in eine Vielzahl von Polymeren möglich. Beispielsweise durch Ver-oder Umetherung beziehungsweise Ver-oder Umesterung von (X) mit Diolen oder Polyolen, wie etwa Ethylenglycol oder Polyethylenglycolderivaten, ist eine Einkondensierung solcher Derivate bei der Polyesterherstellung möglich.

Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Aminotriazin- Kondensationsprodukte besteht in der Mischung und chemischen Umsetzung mit (un-) modifizierten Melamin-Formaldehydharzen, mit Epoxidharzen, Polyurethanharzen, ungesättigten Polyesterharzen und Alkydharzen zur Herstellung von Hybridharzsystemen.

Durch Umsetzung von ungesättigten erfindungsgemäßen Aminotriazin-Kondensationsprodukten mit Acrylaten, ungesättigten Polyestern oder Styrolen durch radikalische oder ionische Polymerisation können neuartige Copolymere mit zum Beispiel erhöhter Flammfestigkeit hergestellt werden.

Durch die Möglichkeit wasserfreie Produkte der erfindungsgemäßen Aminotriazin-Kondensationsprodukte herstellen zu können kann problemlos eine Umsetzung mit Isocyanaten zu Polyurethanen erfolgen und dadurch kann das Aminotriazin reaktiv in das Polyurethan-Netzwerk eingebaut werden.

Ein weiteres Einsatzgebiet vor allem für die diol-oder polyol-modifizierten Aminotriazin-Kondensationsprodukte sind intumeszierende Flammhemmersysteme.

Die Reaktionsprodukte der erfindungsgemäßen Reaktion sind überwiegend chirale Verbindungen, die selbst zu Polymeren aufgebaut werden können oder in andere Polymere, wie beispielsweise Polyester, eingebaut werden können. Die dadurch erhaltenen chiralen Polymere können zur Auftrennun. g von racemischen Gemischen eingesetzt werden.

Beispiele Beispiel 1-Umsetzung von GMHA mit Melamin in Methanol 126 g Melamin (1 Mol), 360 g GMHA (3 Mol) und 250 g Methanol (7,8 Mol) werden in einem Kolben mit Rührer und Rückflußkühler vorgelegt. Der pH-Wert beträgt etwa 4,5. Die Suspension wird unter Rühren 60 Minuten auf Rückfluß erhitzt. Dabei entsteht eine klare Lösung der erfindungsgemäßen Melamin-Kondensationsprodukte mit etwa 53 Gew% Feststoffgehalt. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum bleibt eine bei Raumtemperatur hochviskose Masse übrig, die in Alkoholen, Wasser, Aceton und Estern löslich ist.

Beispiel 2-Umsetzung von GMHA mit Melamin in Methanol 126 g Melamin (1 Mol), 360 g GMHA (3 Mol) und 145 g Methanol (4,5 Mol) werden in einem Kolben mit Rührer und Rückflußkühler vorgelegt. Der pH-Wert beträgt etwa 4,5. Die Suspension wird unter Rühren auf Rückfluß erhitzt bis alles gelöst ist. Dabei entsteht eine Lösung der erfindungsgemäßen Melamin-Kondensationsprodukte analog XI mit etwa 53 Gew% Feststoffgehalt. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum bleibt eine bei Raumtemperatur hochviskose Masse übrig, die in Alkoholen, Wasser, Aceton und Estern löslich ist.

Beispiel 3-Umsetzung von GMHA mit Melamin in Butanol 126 g Melamin (1 Mol), 360 g GMHA (3 Mol) und 580 g Butanol (7,8 Mol) werden in einem Kolben mit Rührer und Rückflußkühler vorgelegt. Der pH-Wert beträgt etwa 4,5. Die Suspension wird unter Rühren 60 Minuten auf Rückfluß erhitzt. Dabei entsteht eine klare Lösung der erfindungsgemäßen Melamin-Kondensationsprodukte mit etwa 50 Gew% Feststoffgehalt. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels

im Vakuum bleibt eine bei Raumtemperatur hochviskose Masse übrig, die in Butanol, Aceton und Estern löslich ist (unlöslich in Methanol, Wasser).

Beispiel 4-Umsetzung von GMHA mit Melamin in n-Butanol 126 g Melamin (1 Mol), 360 g GMHA (3 Mol) werden in einem Kolben mit Rührer und Rückflußkühler vorgelegt. Der pH-Wert beträgt etwa 4,5. Die Suspension wird unter Rühren auf ca 50 °C erhitzt. Nach 10 Minuten wird zu der niedrigviskosen Suspension 580 g n-Butanol (7,8 Mol) zugegeben und auf Rückfluß erhitzt bis eine klare Lösung entsteht. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum bleibt eine bei Raumtemperatur hochviskose Masse an erfindungsgemäßen mit n- Butanol umgeetherten/umgeesterten Kondensationsprodukten zurück, die in Butanol, Aceton und Estern löslich sind (unlöslich in Methanol, Wasser).

Beispiel 5-Partielle Umetherung/Umesterung des Reaktionsprodukts aus Beispiel 3 mit Simulsol BPLE 300 g lösungsmittelfreies Reaktionsprodukt aus Beispiel 3 wird in 180 g Simulsol BPLE (2 OH-Gruppen pro Molekül, M = 490 g/mol) bei 60 °C unter Rühren gelöst. Der pH-Wert beträgt etwa 5. Die Reaktionsmischung wird auf etwa 120 °C erhitzt und unter Vakuum werden etwa 42 g Butanol abdestilliert. Die Reaktionsmischung wird dabei sehr viskos.

Es wurde aufgrund der Stöchiometrie ein Fünftel aller Ether- bzw. Estergruppen mit Simulsol umgeethert/umgeestert. Das Reaktionsprodukt ist bei Raumtemperatur gummiartig-viskos und ist in Aceton löslich.

Beispiel 6-Amidisierung des Reaktionsprodukts aus Beispiel 1 mit Ammoniak 130 g lösungsmittelfreies Reaktionsprodukt aus Beispiel wird in 200 ml 25 Gew% Ammoniak (2,7 Mol) bei 40 °C gelöst,

wobei nach kurzer Zeit ein weißer Niederschlag ausfällt. Es wird bei etwa 25-30 °C noch 2 Stunden gerührt. Der Niederschlag wird abfiltriert und bei etwa 60 °C im Vakuum getrocknet. Ausbeute etwa 105 g Amid (91 %). Das Produkt schmilzt unter Weiterreaktion ab 160 °C.

Beispiel 7-Umsetzung des Reaktionsproduktes aus Beispiel 2 mit n-Butanol 215 g des lösungsmittelfreien Reaktionsproduktes aus Beispiel 2 wird in einem Kolben mit Rührer und Destillationsbrücke in 370 g n-Butanol (5 Mol) eingetragen.

Die milchig trübe Mischung wird in 15 Minuten auf Rückfluß erhitzt, wobei dann ein Gemisch aus Methanol/Butanol langsam überdestilliert. Nach ca. 10 Minuten weiterer Reaktionszeit bildet sich eine klare Lösung. Nach weiteren 5 Minuten wird die Lösung abgekühlt und unter Vakuum das gesamte Lösungsmittel abdestilliert. Zurück bleibt eine bei Raumtemperatur hochviskose Masse an erfindungsgemäßen mit n- Butanol umgeetherten/umgeesterten Kondensationsprodukten, die in Butanol, Aceton und Estern löslich sind (unlöslich in Methanol, Wasser).

Beispiel 8-Reaktion von Melamin mit GMHA in der Schmelze 126 g Melamin (1 Mol) und 240 g GMHA (2 Mol) werden in einem Kolben mit Rührer und Rückflußkühler vorgelegt. Der pH-Wert beträgt etwa 4,5. Die Suspension wird langsam unter Rühren erhitzt bis alles in Lösung geht, wobei die Suspension von dick-über dünnflüssig und dann wieder in dickflüssig übergeht und sich Methanol als Reaktionsprodukt bildet. Dauer ca. 35 Minuten. Nach dem Abdampfen des Methanols im Vakuum bleibt eine reversibel aufschmelzende, bei Raumtemperatur harte Masse an erfindungsgemäßen Kondensationsprodukten analog X zurück. Das Produkt ist wenig löslich in Alkoholen.

In Wasser ist das Produkt zwar löslich, es erfolgt aber Hdrolyse (s. Beispiel 9).

Beispiel 9-Hydrolyse des Reaktionsproduktes aus Beispiel 8 280 g Reaktionsprodukt aus Beispiel 8 wird in einem Kolben mit Rückflußkühler unter Rühren bei 80 °C aufgeschmolzen und mit 100 g Wasser versetzt. Der pH-Wert beträgt ca. 4,5.

Innerhalb von 10 Minuten vereinigen sich die beiden Phasen und es entsteht eine klare Lösung. Methanol wird abgespalten.

Nach weiteren 10 Minuten Reaktionszeit wird die Lösung abgekühlt und unter Vakuum das Lösungsmittel abdestilliert.

Der Rückstand ist reversibel aufschmelzbar und erstarrt salzartig als harte Masse (Betainstruktur). Das Produkt ist in Wasser löslich.

Beispiel 10-Umsetzung des Reaktionsproduktes aus Beispiel 7 mit HEMA (Hydroxyethylmethacrylat) 320 g lösungsmittelfreies Reaktionsprodukt aus Beispiel 7 wird mit 200 g HEMA (1,5 Mol) und 0,3 g einer HALS-Verbindung (sterisch gehindertes Amin) als Polymerisationsinhibitor unter Rühren in einem Kolben auf 100 °C erhitzt. Unter Vakuum werden innerhalb von 30 Minuten ca. 140 g Butanol abdestilliert. Nach dem Abkühlen bleiben erfindungsgemäße mit HEMA umgeetherte/umgeesterte Kondensationsprodukte zurück, die bei Raumtemperatur hochviskos und in Styrol löslich sind.