MÜLLER, Thomas Ernst (Heinrichsallee 64, Aachen, 52062, DE)
GEBAUER, Ewa (Bendelstr. 37, Aachen, 52062, DE)
VOGT, Henning (Peterstraße 21, Bonn, 53111, DE)
BEREZHANSKYY, Yevgen (100 rue Iaboulay, app 301, Lyon, F-69007, FR)
KÖHLER, Burkhard (Kastanienweg 5B, Zierenberg, 34289, DE)
LEITNER, Walter (Brüsseler Ring 37, Aachen, 52074, DE)
GÜRTLER, Christoph (Mauritiuswall 23, Köln, 50676, DE)
MÜLLER, Thomas Ernst (Heinrichsallee 64, Aachen, 52062, DE)
GEBAUER, Ewa (Bendelstr. 37, Aachen, 52062, DE)
VOGT, Henning (Peterstraße 21, Bonn, 53111, DE)
BEREZHANSKYY, Yevgen (100 rue Iaboulay, app 301, Lyon, F-69007, FR)
KÖHLER, Burkhard (Kastanienweg 5B, Zierenberg, 34289, DE)
LEITNER, Walter (Brüsseler Ring 37, Aachen, 52074, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von multiaminfunktionellen Oligomeren, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Kohlenmonoxid und mindestens ein Olefin radikalisch co-polymerisiert werden, die Carbonylgruppen der entstandenen Co-Polymere dann mit Hydroxylamin zu multioximfunk- tionellen Oligomeren umgesetzt werden, und die multioximfunktionellen Oligomere anschließend zu multiaminfunktionellen Oligomeren reduziert werden. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Olefin eine Olefin-Mischung enthaltend A) ein Olefin, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen und Propylen, oder eine Mischung aus Propylen und Ethylen und B) mindestens ein weiteres, von A) verschiedenes, terminales und/oder internes Olefin eingesetzt wird. 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei als Komponente (A) Ethylen eingesetzt wird. 4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3 wobei als Komponente (B) 1 -Buten, 2-Buten, Butadien, die Isomeren von Penten, Hexen, Hepten, Octen, Isoocten, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, höhere terminale oder interne Alkene, Styrol, alpha-Methylstyrol, 3-und/oder 4-Methylstyrol eingesetzt werden. 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Reduktion durch Hydrierung mit molekularem Wasserstoff erfolgt. 6. Verfahren zur Herstellung von multiaminfunktionellen Oligomeren, dadurch gekennzeichnet, dass multioximfunktionelle Oligomere hydriert werden. 7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Hydrierung in Gegenwart von Ammoniak er- folgt. 8. Multiaminfunktionellen Oligomeren erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. 9. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei es sich bei den zu hydrierenden multioximfunktionellen Oligomeren um Verbindungen der folgenden Formel 1 handelt: wobei R1 = Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3- CH3C6H4 oder 4-CH3C6H4, R2 = H, Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3- CH3C6H4 oder 4-CH3C6H4, R3 = H oder Me, wobei m, n, o, p, q, r, s = 0 bis 400 und m + n + o + p + q + r + s = l bis 400 und t = 1 bis 100 und u = 2 bis 250 oder R1 = R2 = -[(CH2)u(CHR3)v(CR42)w(CH2)x(CHR5)y(CR62)z]a-, wobei u, v, w, x, y, z = 0 bis 6; u + v + w + x + y + z = 3 bis 6; a = 3 bis 6 und R3 sowie m, n, o, p, q, r, s, t, u die oben genannte Bedeutung haben, und die einzelnen Struktureinheiten t und u innerhalb der Oligomere sich hinsichtlich der Parameter m, n, o, p, q, r und/oder s unterscheiden können. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Hydrierung unter Verwendung von molekularem Was serstoff und in Gegenwart von Ammoniak erfolgt. 11. Multiaminfünktionelle Oligomere der Formel 2: wobei R1 = Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3- CH3C6H4 oder 4-CH3C6H4, R2 = H, Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3- CH3C6H4 oder 4-CH3C6H4, R = H oder Me, wobei m, n, o, p, q, r, s = 0 bis 400 und m + n + o + p + q + r + s = l bis 400 und t = 1 bis 100 und u = 2 bis 250 oder R1 = R2 = -[(CH2)u(CHR3)v(CR42)w(CH2)x(CHR5)y(CR62)z]a-, wobei u, v, w, x, y, z = 0 bis 6; u + v + w + x + y + z = 3 bis 6; a = 3 bis 6 und R3 sowie m, n, o, p, q, r, s, t, u die oben genannte Bedeutung haben, und die einzelnen Struktureinheiten t und u innerhalb der Oligomere sich hinsichtlich der Parameter m, n, o, p, q, r und/oder s unterscheiden können. 12. Multiaminfünktionelle Oligomere gemäß Anspruch 8 oder 11, wobei das Verhältnis von primären zu sekundären Aminogruppen mindestens 7:3 beträgt. 13. Verwendung der erfindungsgemäßen multiaminfunktionellen Oligomere gemäß Anspruch 8, 11 oder 12 als Reaktionspartner für Isocyanate und Epoxide, als Edukte für die Phosgenierung zu multiisocyanatfunktionellen Oligomeren und für die Herstellung elastischer Beschichtungen o- der Formkörper 14. Verfahren zur Herstellung multioximfunktioneller Oligomere, dadurch gekennzeichnet, dass durch radikalische Copolymerisation von Kohlenmonoxid mit Ethylen und/oder Propylen ((C)) sowie einem oder mehreren von (C) verschiedenen, terminalen und/oder internen Olefinen ((D)) erhältliche Copolymere mit Hydroxylamin zu multioximfunktionellen Oligomeren umgesetzt werden. 15. Multioximfunktionelle Oligomere erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 14. |
Die vorliegende Erfindung betrifft multiaminfunktionelle Oligomere, die durch radikalische Copoly- merisation von Kohlenmonoxid mit Olefinen, anschließende Umsetzung der Ketogruppen mit Hydroxylamin zu Oximen und anschließender Reduktion zu Aminen zugänglich sind.
Multiaminfunktionelle Oligomere sind interessante Reaktionspartner z.B. für Isocyanate oder Epoxide. Moleküle, die mehr als zwei Amingruppen enthalten, sind interessante Vernetzer, die zusammen mit Amin-reaktiven Verbindungen, wie Polyisocyanaten oder Polyepoxiden, zu dreidimensionalen Netzwerken verbunden werden können. Zur Steuerung der Reaktivität können die primären Aminogruppen auch mit Maleinsäureestern zu Asparaginsäureestern oder mit Ketonen oder Aldehyden zu Ketaminen oder Aldiminen umgesetzt werden. Ferner können die Amingruppen mit Phosgen zu Isocyanaten umgesetzt werden. Diese multiisocyanatfunktionellen Oligomere sind ebenfalls interes sante Polymerbausteine.
Bisher sind nur die so genannten Jeffamine erhältlich. Jeffamine sind Polyoxyalkyleneamine, Poly- ether, die primäre Amingruppen am Ende des Polyetherrückrats enthalten. Die Ethergruppen erschweren eine Umsetzung mit Phosgen zu Isocyanaten, da das freiwerdende HCl die Ethergruppen abbaut. Ferner sind die Ethergruppen anfällig für Photodegradation.
Wünschenswert war daher die Synthese multiaminfunktioneller Oligomere, deren Amingruppen sich an einem rein aliphatischen Kohlenwasserstoffgerüst befinden. Solche Produkte sind bisher noch nicht beschrieben. Ferner sollen das Molekulargewicht (M n ) und die Glastemperatur (T g ) so gering sein, dass die multiaminfunktionellen Oligomere eine möglichst niedrige Viskosität aufweisen. Es gibt verschiedene Reaktionen, Amingruppen in Moleküle einzuführen. Eine davon ist die Reduktion, vorzugsweise Hydrierung, von Oximen zu Aminen, wobei die Oxime aus den entsprechenden Ketonen durch Umsetzung mit Hydroxylamin erhältlich sind. Eine systematische Untersuchung aus JACS (1956) 78, 860-861 zeigt, dass die Hydrierung von einfachen Oximen über Raney-Kobalt oder Raney- Nickel bezüglich des Verhältnisses primärer zu sekundärer Amine wenig selektiv ist. Für multifunktionelle oligomere Oxime ist dies besonders kritisch, da beim Auftreten sekundärer Amine Oligomerketten verknüpft werden, was zu einer unerwünschten Erhöhung des Molekulargewichts bis hin zur vollständigen Vernetzung führen kann. Ferner reagieren sekundäre Amine mit Phosgen nicht zu Isocyanaten, sondern zu Carbaminsäurechloriden, deren Chlor dann im Oligomer verbleibt. Die bei der Hydrierung von niedermolekularen Oximen beobachteten Selektivitäten bezüglich primärer Amine sind für multioximfunktionelle Oligomere nicht ausreichend. Eine Hydrierung von Molekülen, die zwei oder mehr Oximgruppen enthalten, zu den entsprechenden primären Aminen wurde bisher nicht beschrieben.
Es ist bekannt, dass Kohlenmonoxid und Olefine zu Polyketonen polymerisierbar sind. Die radikalische Copolymerisation wird in Progress of Polymer Science ( 1997) 22, 1547-1605 oder in US6750278, US6541586, US6740718 oder US6642328 beschrieben. Die Möglichkeit der Umsetzung von durch radikalische Polymerisation erhältlichen Polyketonen mit Hydroxylamin zu Polyoximen wurde in US2495286 erwähnt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, multiaminfunktionelle Oligomere zu synthetisieren, die einen geringen Anteil an sekundären Aminogruppen aufweisen und die durch Bildung sekundärer Aminogruppen möglichst wenig vorverlängert sind.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass solche Produkte durch Hydrierung von multioxim- funktionellen Oligomeren zugänglich sind. Die zu hydrierenden Oligomere können beispielsweise durch radikalische Copolymerisation von Kohlenmonoxid mit Olefinen und anschließender Umsetzung mit Hydroxylamin erhalten werden. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von multiaminfunktionellen Oligomeren, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst
Kohlenmonoxid und mindestens ein Olefin radikalisch co-polymerisiert werden, die Carbonylgruppen der entstandenen Co-Polymere dann mit Hydroxylamin zu multioxim- funktionellen Oligomeren umgesetzt werden, und die multioximfunktionellen Oligomere anschließend zu multiaminfunktionellen Oligomeren reduziert werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von multiaminfunktionellen Olig meren, dadurch gekennzeichnet, dass multioximfunktionelle Oligomere hydriert werden. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind die nach den beiden beschriebenen Verfahren erhältlichen multiaminfunktionellen Oligomere.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein dem letztgenannten Verfahren entsprechendes Verfahren, wobei es sich bei den zu verwendenden multioximfunktionellen Oligomeren um Verbindungen der folgenden Formel 1 handelt:
wobei
R 1 = Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3-CH 3 C 6 H 4 oder 4-CH 3 C 6 H 4 ,
R 2 = H, Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3- CH 3 C 6 H 4 oder 4-CH 3 C 6 H 4 ,
R 3 = H oder Me, wobei m, n, o, p, q, r, s = 0 bis 400 und m + n + o + p + q + r + s = l bis 400 und t = I bis 100 und u = 2 bis 250 oder
R 1 = R 2 = -[(CH 2 ) u (CHR 3 ) v (CR 4 2 ) w (CH 2 ) x (CHR 5 ) y (CR 6 2 ) z ] a -, wobei u, v, w, x, y, z = 0 bis 6; u + v + w + x + y + z = 3 bis 6; a = 3 bis 6 und R sowie m, n, o, p, q, r, s, t, u die oben genannte Bedeutung haben, und die einzelnen Struktureinheiten t und u innerhalb der Oligomere sich hinsichtlich der Parameter m, n, o, p, q, r und/oder s unterscheiden können.
Der Begriff multioximfunktionelle Oligomere schließt auch Mischungen von Oligomeren der Formel 1 ein. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind multiaminfunktionelle Oligomere der Formel 2:
wobei
R 1 = Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3-CH 3 C 6 H 4 oder 4-CH 3 C 6 H 4 ,
R 2 = H, Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, Ph, 3- CH 3 C 6 H 4 oder 4-CH 3 C 6 H 4 ,
R 3 = H oder Me, wobei m, n, o, p, q, r, s = 0 bis 400 und m + n + o + p + q + r + s = l bis 400 und t = I bis 100 und u = 2 bis 250 oder
R 1 = R 2 = -[(CH 2 ) u (CHR 3 ) v (CR 4 2 ) w (CH 2 ) x (CHR 5 ) y (CR 6 2 ) z ] a -, wobei u, v, w, x, y, z = 0 bis 6; u + v + w + x + y + z = 3 bis 6; a = 3 bis 6 und R sowie m, n, o, p, q, r, s, t, u die oben genannte Bedeutung haben, und die einzelnen Struktureinheiten t und u innerhalb der Oligomere sich hinsichtlich der Parameter m, n, o, p, q, r und/oder s unterscheiden können.
Der Begriff multiaminfunktionelle Oligomere schließt auch Mischungen von Oligomeren der Formel 2 ein.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Olefin- Mischungen enthaltend
A) ein Olefin, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen und Propylen, oder eine Mischung aus Propylen und Ethylen und
B) mindestens ein höheres terminales und/oder mindestens ein höheres internes Olefin eingesetzt.
Höhere terminale oder interne Olefine im Sinne der Erfindung sind z.B. 1 -Buten, 2-Buten, Butadien, die Isomeren von Penten, Hexen, Hepten, Octen, Isoocten, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, höhere terminale oder interne Alkene, Styrol, alpha-Methylstyrol, 3- und 4-Methylstyrol.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Olefin-Mischungen enthaltend A) Ethylen und
B) mindestens ein höheres terminales und/oder mindestens ein höheres internes Olefin eingesetzt.
Die Copolymerisation wird durch Radikalstarter, wie Azoverbindungen oder Peroxide, vorzugsweise Azoverbindungen, initiiert. Es werden 0.01 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.1 bis 3 Gew.-% Radikalstarter bezogen auf die Monomeren eingesetzt. Die Copolymerisation erfolgt bei solchen Temperaturen, dass die Halbwertszeit der verwendeten Initiatoren im Bereich 1 min bis 1 h liegt. Die Reaktion wird bevorzugt bei einer Temperatur von 50 bis 250 °C, bevorzugt bei 70 bis 180 °C durchgeführt. Die Reaktionstemperatur hängt von der Zersetzungstemperatur des verwendeten Starters ab und liegt mindestens darüber. Die Temperaturen betragen bei Verwendung von 2,2'-Azobis(4-methoxy-2.4-dimethyl valeronitril) vorzugsweise 30 bis 140°C, bei 2,2'-Azobis(2.4- dimethyl valeronitril) vorzugsweise 50 bis 160°C, bei 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril) vorzugsweise 70 bis 180°C. Bei dem besonders bevorzugt verwendeten Azodiisobutyronitril betragen die Temperaturen vorzugsweise 70 bis 130 °C. Bei gasförmigen oder niedrig siedenden Monomeren wird unter Druck gearbeitet. Bei Verwendung von Ethylen und/oder Propylen in der Oleiinmischung liegt der Partialdruck von Ethylen bevorzugt zwischen 10 und 2000 bar, besonders bevorzugt zwischen 30 und 100 bar und der Partialdruck von CO zwischen 1 und 30% des Partialdruckes von Ethylen. Die Copolymerisation kann in Gegenwart oder Abwesenheit, vorzugsweise in Abwesenheit von Lösungsmitteln erfolgen. Als Lösungsmittel sind u. a. Tetrahydrofuran, Methylcyclohexan oder Pentan geeignet.
Das Molekulargewicht kann über die Menge des verwendeten Radikalstarters und/oder durch Zugabe eines geeigneten Reglers, wie Wasserstoff oder Mercaptanen, sowie geeignete Wahl der Reaktionsbedingungen wie Temperatur und Partialdrücke eingestellt werden.
Für die Bildung der multifunktionellen Oxime wird Hydroxylamin in ein bis zehnfach molaren Men- gen bezogen auf die Carbonylgruppen eingesetzt. Vorzugsweise wird Hydroxylamin als wässrige Lösung oder in Substanz eingesetzt. Es kann aber auch in situ aus Salzen des Hydroxylamins, wie Hydrochlorid oder Sulfat, in wässriger oder alkoholischer Lösung mit Basen freigesetzt werden. Die Umsetzung der multicarbonylfunktionellen Oligomere mit Hydroxylamin kann in einem Zweiphasengemisch durchgeführt werden. Bevorzugt wird ein Zweiphasengemisch, das sich aus dem multicarbonylfunktionellen Oligomer oder einer Lösung des multicarbonylfunktionellen Oligomers in einem inerten Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Chlorbenzol oder Chloroform und der wässrigen Hydroxylaminlösung bildet, eingesetzt. Ferner können auch zumindest teilweise in Wasser lösliche, gegenüber Hydroxylamin inerte Lösungsmittel, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n- Butanol, Dioxan, THF, DMF, NMP oder Dimethylacetamid als Lösungsvermittler eingesetzt werden. Die Reaktion wird bei Temperaturen von 0 bis 100°C, bevorzugt 15 bis 40°C durchgeführt. Anschließend kann das multifunktionelle Oxim durch Phasentrennung oder/und Abdestillieren der flüchtigen Bestandteile der Reaktionsmischung isoliert werden.
Ein Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung multioximfunktioneller Oligomere, dadurch gekennzeichnet, dass durch radikalische Copolymerisation von Kohlenmonoxid mit Ethylen und/oder Propylen sowie einem oder mehreren höheren terminalen oder internen Olefinen, wie 1 -Buten, 2-Buten, Butadien, Penten, Hexen, Hepten, Octen, Isoocten, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen oder höhere terminale oder interne Alkene, Styrol, alpha-Methylstyrol, 3- und 4-Methylstyrol erhältliche Copolymere mit Hydroxylamin zu multioximfunktionellen Oligomeren umgesetzt werden.
Ein Gegenstand der Erfindung sind auch die nach diesem Verfahren erhältlichen multioximfunktionel- len Oligomere.
Die Reduktion der multioximfunktionellen Oligomere erfolgt mit einem geeigneten Reduktionsmittel, bevorzugt molekularem Wasserstoff unter Einsatz eines selektiven homogenen oder heterogenen Hydrierkatalysators. Die Hydrierung mit Wasserstoff erfolgt bei Temperaturen von 20 bis 200°C, vorzugsweise von 80 bis 180°C, besonders bevorzugt von 120 bis 160°C, bei Drücken von 10 bis 200 bar, bevorzugt 10 bis 100 bar, besonders bevorzugt 10 bis 50 bar in Gegenwart von 0,1 bis 20 Gew.-% an Hydrierkatalysatoren, wie Kobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Iridium, Platin. Die Katalysatoren können als Raney-Katalysatoren oder auf geeigneten Trägern eingesetzt werden. Bevorzugt werden Raney-Kobalt, Raney-Nickel, geträgerte Kobalt-, Nickel- oder Ruthenium-Katalysatoren eingesetzt. Als Trägermaterialien eignen sich besonders Kohlenstoff und Oxide, wie Siliziumdioxid, Aluminiumdioxid, Mischoxide aus Siliziumdioxid und Aluminiumdioxid sowie Titanoxid. Vorzugsweise wird die Hydrierung in Gegenwart von Ammoniak, besonders bevorzugt in äquimolarer Menge bezogen auf Oximgruppen durchgeführt. Die Hydrierung kann in Gegenwart oder Abwesenheit von Lösungsmitteln durchgeführt werden. Als Lösungsmittel eignen sich THF, Dioxan, oder C1 -C4 Alko- hole. Andere Reduktionsmittel sind Alkalimetalle oder deren Hydride, Alanate oder Boranate.
Falls Nitrilgruppen-haltige Radikalstarter, wie Azodiisobutyronitril, oder 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4- dimethyl valeronitril) eingesetzt werden, so können in das Polymer eingebaute Nitrilgruppen ebenfalls unter den Bedingungen der Oximreduktion zu primären Amingruppen reduziert werden und zur Funktionalität der erfindungsgemäßen multiaminfunktionellen Oligomere beitragen. Falls in den multioximfunktionellen Oligomeren Alkengruppen oder Arylgruppen enthalten sind, können diese ebenfalls unter den Bedingungen der Oximreduktion reduziert werden.
Die erfindungsgemäßen multiaminfunktionellen Oligomere weisen ein Molekulargewicht M n von 500 bis 20000, vorzugsweise von 800 bis 8000 g/mol auf. Die multiaminfunktionellen Oligomere enthalten mindestens 2, und durchschnittlich 3 bis 20 Amingruppen, bevorzugt 3 bis 10 Amingruppen. Die A- minzahl, entsprechend der Menge an KOH in mg, die dem in einem g Substanz enthaltenden Aminanteil äquivalent ist, beträgt 8 bis 967, vorzugsweise 20 bis 120. Das Verhältnis von primären zu sekundären Amingruppen beträgt mindestens 7:3, bevorzugt mindestens 9: 1 , besonders bevorzugt mindestens 19:1.
Die zu verwendenden multifunktionellen Oxime weisen ein Molekulargewicht M n von 500 bis 20000, vorzugsweise von 800 bis 8000 g/mol auf. Die multioximfunktionellen Oligomere enthalten mindestens 2, und durchschnittlich 3 bis 20 Oximgruppen, bevorzugt 3 bis 10 Oximgruppen. Das Oximäquivalent beträgt 71 bis 6700, vorzugsweise 500 bis 2800 g/eq.
Die erfindungsgemäßen multiaminfunktionellen Oligomere sind besonders gut als Reaktionspartner für Isocyanate und Epoxide, als Edukte für die Phosgenierung zu multiisocyanatfunktionellen Oligo- meren und für die Herstellung elastischer Beschichtungen oder Formkörper, geeignet. Die Folgeprodukte mit Maleinsäuredialkylestern (Polyaspartate) und mit Ketonen oder Aldehyden (Poly- ketamine oder Polyaldimine) eignen sich besonders gut als Reaktionspartner für Polyisocyanate. Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung der erfindungsgemäßen multiaminfunktio- nellen Oligomere als Reaktionspartner für Isocyanate und Epoxide, als Edukte für die Phosgenierung zu multiisocyanatfunktionellen Oligomeren und für die Herstellung elastischer Beschichtungen oder Formkörper.
Beispiele
Die Bestimmung des CO-Gehalts der Polyketone erfolgte aus der Integration der erhaltenen Signale im entsprechenden 1H NMR-Spektrum. Die 1H NMR-Spektra wurden bei 400 MHz in CDCI 3 mit einem Bruker AV400 gemessen. Die Kalibrierung der chemischen Verschie- bungen erfolgte relativ zum Lösungsmittelsignal (CDCI 3 , δ = 7.26 ppm).
Die 1H NMR- Signale der Polyketone wurden folgendermaßen zugeordnet: δ ~ 2.6 (CO- Ct£_2-Ct£_2-CO, Integral A), 2.4 (CO-CH (CH 2 ) >2 , Integral B), 1.7 (CO-CH 2 -CH^-CH 2 +
Integral C), 1.2 ((CH 2 ) 2 -(CHÜ 2 )-(CH 2 ) 2 , Integral D), 0.8
Die Bestimmung des CO-Gehaltes der Polyketone mit entsprechender Korrektur für den Gehalt an AIBN-Fragmenten C(CH AIBN 3 ) 2 CN und n-Butyl-Seitenketten (von 1 -Hexen) aus den Integralen A, B, C, D und E erfolgte über die folgenden Berechnungen für den relativen mola- ren Gehalt n: n(CO) = [n(CH a 2 ) + n(CH a' 2 )]/2 = (A/2 + B/2)/2 = (A+B)/4
n(CH a 2 ) = A/2
n(CH a' 2 ) = B/2
n(CH ß 2 ) = n(CH a' 2 ) = B/2
n(CH Hex ) = n(H 3 C(CH 2 ) 3 ) = E/3
n(CH AIBN 3 ) = (C-B-E/3)/6
n(CH ali 2 ) = D/2
n(CH Hex' 3 ) = E/3
Nach Multiplikation des relativen molaren Gehaltes n der einzelnen Gruppen mit ihrem jeweiligen Molekulargewicht M (mit M(CO) = 28 g/mol, M(CH 3 ) = 15 g/mol, M(CH 2 ) = 14 g/mol, M(CH) = 13 g/mol, M(C(CH 3 ) 2 CN) = 68 g/mol) ergibt sich für den CO-Gehalt: CO-Gehalt
= 28*n(CO)/{28*n(CO)+14* [n(CH a 2 )]+13*n(CH Hex )+15*n(CH Hex' 3 )+68*n(CH AIBN 3 )} = 7(A+B)/[14A+21B+13E/3+34(C-B-E/3)/3+7D+5F] Der Stickstoffgehalt wurde mittels CHN-Elementaranalyse auf einem Vario EL bestimmt.
M n und M w wurden mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) auf einem SECurity GPC- System von PSS Polymer Service gegen Polystyrol- Standards bestimmt (THF als Eluent für Polyketone und Polyoxime, 0.1% DEAEA in THF für Polyamine; Flussrate 1.0 ml/min; Säulen: 2xPSS SDV linear S, 8x300 mm, 5 μπι; RID-Detektor; BHT als interner Standard).
Viskositäten wurden mit einem Rheometer MCR 51 der Firma Anton Paar bestimmt (Meßsystem: Kegel-Platte Prinzip; Heizbereich 23-60 °C, Heizrate 0.1 °C/s, Scherrate 250/s (konstant); Meßkegel: CP 25.1 (25 mm Durchmesser), Winkel des Kegels: 1°).
Die Glasübergangstemperaturen (Tg) wurden mit einem DSC Pyris 6 der Firma Perkin Elmer bestimmt. Heizmethode: (-70) °C (3 min) - (+ 10) °C/min - (+180) °C - (-10) °C/min - (-70) °C (3 min) - (+10) °C/min - (+180) °C.
Beispiel 1
Herstellung eines Ethylen-Hexen-Kohlenmonoxid-Copolymers
In einem 200 ml Druckreaktor wurden 50 ml Hexen, 50 ml Methylcyclohexan und 1 g AIBN vorge- legt. Es wurden 50 bar Ethylen, 10 bar Kohlenmonoxid und 20 bar Wasserstoff aufgepresst und die Mischung 18 h lang auf 80 °C erhitzt. Das Produkt wurde nach Filtration und Entfernen der flüchtigen Bestandteile am Rotationsverdampfer als farbloses bis gelbes Öl erhalten.
Experiment 1
Ausbeute: 5.3 g
CO-Gehalt = 7.1 Gew.%.
Elementaranalyse: Stickstoff-Gehalt = 2.91%.
GPC-Analyse: M n = 1301 g/mol, M w = 2272 g/mol, D(M W /M n ) = 1,75 Experiment 2
Ausbeute: 3.4 g
CO-Gehalt = 9.9 Gew.%.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 4.49%.
GPC-Analyse: M n = 992 g/mol, M w = 1559 g/mol, D(M W /M n ) = 1,57 Experiment 3
Ausbeute: 3.4 g
CO-Gehalt: 9.7 Gew.%.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 3.5%.
GPC-Analyse: M n = 1106 g/mol, M w = 1792 g/mol, D(M W /M n ) = 1.62.
Beispiel 2
Herstellung des Polyoxims aus Polyketon nach Beispiel 1
Experiment 1
Man versetzte 4.3 g des Polyketons nach Beispiel 1, Experiment 1 mit 4.3 g einer 50 prozentigen Lösung von Hydroxylamin in Wasser und 50 ml THF und rührte 4 h unter Rückfluss. Man versetzte das Reaktionsgemisch mit 30 ml Dichlormethan, schüttelte aus und trennte die Phasen. Nach Trocknung über MgSÜ 4 und Klärung mit Aktivkohle wurde die organische Phase einrotiert. Man erhielt 4.1 g Polyoxim.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 5.95%.
GPC-Analyse: M n = 1339 g/mol, M w = 2256 g/mol, D(M W /M n ) = 1.68 Experiment 2
Man versetzte 2.1 g des Polyketons nach Beispiel 1, Experiment 2 mit 2.2 g einer 50 prozentigen Lösung von Hydroxylamin in Wasser und 50 ml THF und rührte 4 h unter Rückfluss. Man versetzte das Reaktionsgemisch mit 30 ml Dichlormethan, schüttelte aus und trennte die Phasen. Nach Trocknung über MgSÜ 4 wurde die organische Phase einrotiert. Man erhielt 1.86 g Produkt. Da laut NMR noch unreagierte Ketogruppen vorhanden waren, wurden 1.66 g des Produktes noch einmal unter gleichen Bedingungen mit 1.7 g einer 50 prozentigen Lösung von Hydroxylamin in Wasser umgesetzt. Nach Aufarbeitung erhielt man 1.2 g Polyoxim.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 8.52%>.
GPC-Analyse: M n = 1008 g/mol, M w = 1515 g/mol, D(M W /M n ) = 1.50
Experiment 3
Man versetzte 3.4 g des Polyketons nach Beispiel 1 , Experiment 3 mit 0.98 g einer 50 prozentigen Lösung von Hydroxylamin in Wasser und 50 ml THF und rührte 4 h unter Rückfluss. Man versetzte das Reaktionsgemisch mit 30 ml Dichlormethan, schüttelte aus und trennte die Phasen. Nach Trock- nung über MgSÜ 4 wurde die organische Phase einrotiert. Man erhielt 2.97 g Polyoxim.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 7.1%>.
GPC-Analyse: M n = 1109 g/mol, M w = 1749 g/mol, D(M W /M n ) = 1.58 Beispiel 3
Herstellung des Polyamins aus Polyoxim nach Beispiel 2 Experiment 1
In einem 200 ml Druckreaktor wurden 50 ml einer 0,5 n Lösung von Ammoniak in Dioxan, 200 mg Raney-Nickel und 3.5 g Polyoxim nach Beispiel 2, Experiment 1 vorgelegt. Es wurden 40 bar Wasserstoff aufgepresst und 4 h bei 140 °C hydriert. Nach Ab filtrieren des Raney-Nickels und Waschen mit THF wurde das Filtrat einrotiert. Man erhielt 3.4 g Polyamin.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 5.06%.
GPC-Analyse: M n = 1363 g/mol, M w = 2477 g/mol, D(M W /M n ) = 1,82
Viskosität (23 °C): 20580 mPa*s
T g < -70 °C Experiment 2a
In einem 200 ml Druckreaktor wurden 30 ml einer 0,5 n Lösung von Ammoniak in Dioxan, 40 mg Raney-Nickel und 0.61 g Polyoxim nach Beispiel 2, Experiment 2 vorgelegt. Es wurde auf 140 °C geheizt, dann 40 bar Wasserstoff aufgepresst und 4 h bei 140 °C hydriert. Nach Ab filtrieren des Raney-Nickels und Waschen mit THF wurde das Filtrat einrotiert. Man erhielt 0.64 g Polyamin.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 7.59%.
GPC-Analyse: M n = 976 g/mol, M w = 1580 g/mol, D(M W /M n ) = 1,62
Viskosität (23 °C): 40320 mPa*s
T g < -70 °C Experiment 2b
In einem 200 ml Druckreaktor wurden 30 ml einer 0,5 n Lösung von Ammoniak in Dioxan, 40 mg Raney-Nickel und 0.46 g Polyoxim nach Beispiel 2, Experiment 2 vorgelegt. Es wurden 40 bar Wasserstoff aufgepresst und 4 h bei 140 °C hydriert. Nach Ab filtrieren des Raney-Nickels und Waschen mit THF wurde das Filtrat einrotiert. Man erhielt 0.46 g Polyamin.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 7.30%>.
GPC-Analyse: M n = 967 g/mol, M w = 1555 g/mol, D(M W /M n ) = 1,61
Viskosität (23 °C): 34180 mPa*s
T g < -70 °C Ein Vergleich der Experimente 2a und 2b zeigt, dass es für die Produkteigenschaften unerheblich ist, ob die Zugaben von Wasserstoff bei Raumtemperatur erfolgt und das Reaktionsgemisch dann auf Reaktionstemperatur aufgeheizt wird, oder die Zugabe von Wasserstoff nach Erreichen der Reaktionstemperatur erfolgt.
Experiment 3
In einem 200 ml Druckreaktor wurden 30 ml einer 0,5 n Lösung von Ammoniak in Dioxan, 40 mg Raney-Nickel und 0.87 g Polyoxim nach Beispiel 2, Experiment 4 vorgelegt. Es wurden 40 bar Wasserstoff aufgepresst und 4 h bei 140 °C hydriert. Nach Ab filtrieren des Raney-Nickels und Waschen mit THF wurde das Filtrat einrotiert. Man erhielt 0.71 g Polyamin.
Elementaranalyse: Stickstoff -Gehalt = 6.1%.
GPC-Analyse: M n = 1084 g/mol, M w = 1814 g/mol, D(M W /M n ) = 1.67
Viskosität (23 °C): mPa*s
T g < -70°C
Ein Vergleich des Molekulargewichts von Polyamin und Polyoxim zeigt, dass die Selektivität bezüglich primärer Amine bei der Oxim-Hydrierung sehr gut ist, da die Ausbildung sekundärer Amine durch Verknüpfung von Polymerketten zu einer erheblichen Erhöhung des Molekulargewichts führen würde.
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung eines Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymers In einem 200 ml Druckreaktor wurden 100 ml Methylcyclohexan und 1 g AIBN vorgelegt. Es wurden 50 bar Ethylen, 10 bar Kohlenmonoxid und 10 bar Wasserstoff aufgepresst und 8 h auf 80 °C erhitzt. Nach Entspannen auf Normaldruck wurde ein Fest-Flüssiggemisch erhalten.
Durch Filtration wurden 3,27 g eines wachsartigen Feststoffes isoliert.
GPC-Analyse: M n = 1800 g/mol, M w = 2824 g/mol, D(M W /M n )=l,57
Durch Entfernen der flüchtigen Bestandteile des Filtrates am Rotationsverdampfer wurden zusätzlich 1,38 g eine öligen Flüssigkeit erhalten.
GPC-Analyse: M n = 805 g/mol, M w = 1191 g/mol, D(M W /M n )=l,48 Das Beispiel zeigt, dass die Copolymerisation von Ethylen und Kohlenmonoxid im Vergleich zur Co- polymerisation von Ethylen, 1 -Hexen und Kohlenmonoxid zu einem inhomogeneren Produkt mit festen Polymerbestandteilen führt.
Vergleichsbeispiel 2
Einfluss des sterischen Anspruchs auf die Selektivität der Hydrierung von Oximen
In einem 200 ml Druckreaktor wurde ein Gemisch aus 7,5 g des Oxims nach Tabelle 1 , 175 ml THF und 750 mg Raney-Nickel vorgelegt und bei 140 °C 40 bar Wasserstoff aufgepresst. Nach 135 min wurde der Reaktor auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Raney-Nickel wurde abfiltriert und das Filtrat per Gaschromatographie analysiert. Die Ergebnisse sind Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1 : Modellstudie zur Hydrierung von monofunktionellen Oximen
Aus den Experimenten an Modellsubstraten geht klar hervor, dass sterisch anspruchsvolle Oxime in höherer Selektivität zum primären Amin hydriert werden. Außerdem geht aus den Experimenten hervor, dass lineare Ketoxime in einer höheren Selektivität zum primären Amin hydriert werden, als lineare Aldoxime. Vergleichsbeispiel 3
Einfluss von Ammoniak auf die Selektivität der Hydrierung von Oximen
In einem 200 ml Druckreaktor wurde ein Gemisch aus 7,5 g 2-Ethylbutanaldoxim, 175 ml THF, 395 mg einer 28 prozentigen wässrigen Ammoniak-Lösung und 750 mg Raney-Nickel vorgelegt und bei 140 °C 40 bar Wasserstoff aufgepresst. Nach 135 min wurde der Reaktor auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Raney-Nickel wurde ab filtriert und das Filtrat per GC analysiert. Es wurde 1- Amino-2-ethylbutan als einziges Produkt erhalten.
Aus dem Vergleich mit dem Beispiel aus Tabelle 1, Eintrag 2 geht klar hervor, dass die Selektivität der Hydrierung von Oximen über Raney-Nickel zu primären Aminen durch Zugabe von 1 Äquivalent Ammoniak in beträchtlichem Maße von 79.4% auf >99% gesteigert wird.
Next Patent: USE OF MODIFIED INORGANIC PARTICLES AS ALDEHYDE SCAVENGER AND CURING AGENT, IN PARTICULAR IN WOOD BA...