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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fein¬ teiligen, wasserunlöslichen Polymerisaten von Aziridinen durch 0 Polymerisieren von Aziridinen in Gegenwart von mindestens zwei funktioneile Gruppen enthaltenden Vernetzern in einem inerten Lösemittel, modifizierte, wasserunlösliche Polymerisate von Aziridinen und die Verwendung der feinteiligen, wasserunlöslichen Polymerisate sowie der modifizierten Polymerisate zur Immobili- 5 sierung von Wirkstoffen, als Absorptionsmittel für Aldehyde, Ketone und Säuren sowie zur Entfernung von Schwermetallionen aus Abwässern.

Aus der US-A-3 200 088 ist die Polymerisation von Alkyleniminen, 0 vorzugsweise Ethylenimin, unter Verwendung geringer Mengen an polyhalogenierten Alkanen in Gegenwart von Spuren bestimmter Metallverbindungen oder Metalle wie insbesondere Kupfer bekannt. Die Polymerisation kann in der Masse, als Lösungspolymerisation in Wasser, wasserlöslichen Alkoholen oder Mischungen aus den 5 genannten Lösemitteln durchgeführt werden. Die polyhalogenierten Alkane werden in Mengen von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Alkylen- imin, eingesetzt. Bei Mengen oberhalb von 5 Gew.-% an halogenier- ten Alkanen bilden sich praktisch nicht filtrierbare unlösliche Gele von honigartiger Konsistenz. 0

Aus der US-A-3 885 069 ist die Polymerisation von Ethylenimin mit polyhalogenierten Verbindungen im Molverhältnis 44 : 1 bis 27 : 1 bekannt, wobei man zunächst eine Mischung der beiden Reaktions- partner bei 10 bis 50°C unter Bildung eines Präpolymeren 2 bis 16 5 Stunden reagieren läßt, die Mischung dann durch Zugabe von Wasser oder Ethanol zu einer 5 bis 50 %igen Lösung verarbeitet, damit ein faserförmiges cellulosehaltiges Trägermaterial imprägniert und es bei 25°C trocknet bis das Präpolymer vernetzt ist. Aufgrund seiner Unlöslichkeit in Lösemitteln ist das Polymer mit dem 0 faserförmigen Trägermaterial fest verbunden und kann nicht ohne weiteres isoliert werden. Die so erhältlichen Reaktionsprodukte werden zur Entfernung von Schwermetallionen wie Kupfer- oder Quecksilberionen aus wäßrigen Lösungen verwendet.

5 Aus der JP-A-63/041 532 ist bekannt, Aziridine mit 0,5 bis

40 Gew.-% eines Vernetzers in Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Dispergiermitteln und unter Einwirkung von sauren

BESTÄΠGUNGSKOPIE

Katalysatoren zu festen Produkten zu polymerisieren, die bei¬ spielsweise zur Immobilisierung von Proteinen oder zur Entfernung von Metallionen aus wäßrigen Lösungen verwendet werden. Die bei der Polymerisation anfallenden Festprodukte sind jedoch nur schwer filtrierbar und enthalten anhaftende Dispergiermittel, die oft nur schwierig zu entfernen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Her¬ stellung von feinteiligen, wasserunlöslichen Polymerisaten von Aziridinen zur Verfügung zu stellen, das nicht die Nachteile der bekannten Verfahren aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von feinteiligen, wasserunlöslichen Polymerisaten von Aziridinen durch Polymerisieren von Aziridinen in Gegenwart von mindestens zwei funktionelle Gruppen enthaltenden Vernetzern in einem inerten Lösemittel, wenn man als inerte Lösemittel min¬ destens einen Ether einsetzt.

Erfindungsgemäß kommen als Lösemittel alle Ether in Betracht, die gegenüber Aziridinen und Vernetzern inert und zumindest unter Reaktionsbedingungen flüssig sind.

Beispiele für Ether sind Dialkylether die 1 bis 6 C-Atome in der Alkylgruppe tragen, z.B. Diethylether, Methyl-n-propylether, Methyl-isopropylether, Methyl-n-butylether, Methyl-see. -butyl- ether, Methyl-tert. -butylether, Ethyl-hexylether und Di-n-butyl- ether.

Weitere geeignete Ether sind endgruppenverschlossene Polyalkylen- glykole, die z.B. 2 bis 50 Alkylenoxid-Einheiten einpolymerisiert enthalten. Als Endgruppenverschluß kommen Ci- bis C ₄ -Alkyl-Gruppen in Betracht. Vorzugsweise weisen die endgruppenverschlossenen Polyalkylenglykole Methyl- oder Ethylgruppen auf. Die endgruppen- verschlossenen Polyalkylenglykole sind beispielsweise durch Alkylierung von Polyalkylenglykolen erhältlich. Geeignete Poly¬ alkylenglykole sind beispielsweise Polyethylenglykole, Poly- propylenglykole und Polybutylenglykole sowie Blockcopolymerisate aus Ethylenoxid und Propylenoxid oder Ethylenoxid und Butylenoxid oder aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid oder Block ^¬ copolymerisate aus Propylenoxid und Butylenoxid. Von endgruppen ^¬ verschlossenen Polyalkylenglykolen werden vorzugsweise mit Methyl- oder Ethylgruppen beidseitig endgruppenverschlossene Glykole aus der folgenden Gruppe eingesetzt: Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol und Dibutylenglykol.

Weitere geeignete Ether leiten sich von beidseitig mit Ci- bis C ₄ -Alkylgruppen endgruppenverschlossenem Polytetrahydrofuran ab, das 2 bis 50 Tetrahydrofuraneinheiten im Molekül enthält. Vor¬ zugsweise verwendet man aus dieser Gruppe mit Methyl- oder Ethyl- gruppen beidseitig endgruppenverschlossene Di- oder Tritetra- hydrofuranether.

Weitere geeignete erfindungsgemäß einsetzbare Ether leiten sich von jeweils beidseitig mit Ci- bis C ₄ -Alkyl endgruppen- verschlossenem Ethylenglykol, Propylenglykol und Butylenglykol ab. Aus dieser Gruppe von Verbindungen verwendet man vorzugsweise die Dimethylether von Ethylenglykol, Propylenglykol und Butylen¬ glykol. Weitere geeignete Lösemittel sind Tetrahydrofuran und Dioxan.

Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Methyl- tert. -butylether, Tetrahydrofuran, Dioxan oder Mischungen aus den genannten Lösemitteln eingesetzt.

Die Konzentration an Aziridin und Vernetzern in den gemäß

Erfindung einzusetzenden inerten Ethern beträgt beispielsweise 1 bis 80, vorzugsweise 25 bis 50 Gew. -%, bezogen auf die Mischung. Geeignete Aziridine, die erfindungsgemäß polymerisiert werden sind beispielsweise Ethylenimin, Propylenimin, N- (2-Aminoethyl) - aziridin, N- (3-Aminopropyl)aziridin und 1,2-Butylenimin.

Vorzugsweise setzt man Ethylenimin als Aziridin ein.

Geeignete Vernetzer, die mindestens zwei funktioneile Gruppen enthalten, sind α,ω- oder vicinale Dichloralkane wie 1,2-Dichlor- ethan, 1,2-Dichlorpropan, 1,2 ^• Dichlorpropan, 1,4-Dichlorbutan und 1,6-Dichlorhexan. Weitere geeignete Vernetzer sind Glycidyl- halogenide wie Epichlorhydrin, Polyepoxide wie Polyethylenglykol- bisglycidylether oder Polyaziridine oder α-ω-Diisocyanate wie Hexamethylendiisocyanat, Chlorformiate, Phosgen und insbesondere halogenfreie Vernetzer. Die halogenfreien Vernetzer sind min¬ destens bifunktionell und sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

(1) Ethylencarbonat, Propylencarbonat und/oder Harnstoff,

(2) monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren und deren Estern, Amiden und Anhydriden, mindestens zweibasischen gesättigten Carbonsäuren oder Polycarbonsäuren sowie den jeweils davon abgeleiteten Estern, Amiden und Anhydriden,

(3) Umsetzungsprodukten von Polyetherdiaminen, Alkylendiaminen, Polyalkylenpolyaminen, Alkylenglykolen, Polyalkylenglykolen oder deren Gemischen mit monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, Estern, Amiden oder Anhydriden monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, wobei die Umsetzungsprodukte mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen, Carbonsäureamid-, Carboxyl- oder Estergruppen als funktio¬ neile Gruppen aufweisen,

(4) mindestens zwei Aziridinogruppen enthaltenden Umsetzungs- Produkten von Dicarbonsäureestern mit Ethylenimin

sowie Mischungen der genannten Vernetzer.

Von den Vernetzern der Gruppe (1) setzt man vorzugsweise Propylencarbonat ein.

Geeignete halogenfreie Vernetzer der Gruppe (2) sind z.B. mono¬ ethylenisch ungesättigte Monocarbonsäuren wie Acrylsäure, Meth- acrylsäure und Crotonsäure sowie die davon abgeleiteten Amide, Ester und Anhydride. Die Ester können sich von Alkoholen mit 1 bis 22, vorzugsweise 1 bis 18 C-Atomen ableiten. Die Amide sind vorzugsweise unsubstituiert, können jedoch einen Ci- bis C ₂₂ -Alkylrest als Substituent tragen.

Weitere halogenfreie Vernetzer der Gruppe (2) sind mindestens zweibasische gesättigte Carbonsäuren wie Dicarbonsäuren sowie die davon abgeleiteten Salze, Diester und Diamide. Diese Verbindungen können beispielsweise mit Hilfe der Formel

x — c — (CH ₂ ) — C (I),

II II

0 0 in der

X = OH, OR, N.

Rl

R = Ci- bis C ₂₂ -Alkyl,

Rl = H, Ci- bis C ₂₂ -Alkyl und n = O bis 22 charakterisiert werden. Außer den Dicarbonsäuren der Formel I eignen sich beispielsweise monoethylenisch ungesättigte Dicarbon- säuren wie Maleinsäure oder Itaconsäure. Die Ester der in

Betracht kommenden Dicarbonsäuren leiten sich vorzugsweise von _A lkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ab. Geeignete Dicarbon-

säureester sind beispielsweise Oxalsäuredimethylester, Oxalsäure- diethylester, Oxalsäurediisopropylester, Bernsteinsäuredimethyl- ester, Bernsteinsäurediethylester, Bernsteinsäurediisopropyl- ester, Bernsteinsäuredi-n-propylester, Bernsteinsäurediisobutyl- ester, Adipinsäuredimethylester, Adipinsäurediethylester und Adipinsäurediisopropylester. Geeignete Ester von ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren sind beispielsweise Maleinsäure¬ dimethylester, Maleinsäurediethylester, Maleinsäurediisopropyle- ster, Itaconsäuredimethylester und Itaconsäurediisopropylester. Außerdem kommen substituierte Dicarbonsäuren und ihre Ester wie Weinsäure (D-, L-Form und als Racemat) sowie Weinsäureester, wie Weinsäuredimethylester und Weinsäurediethylester in Betracht.

Geeignete Dicarbonsäureanhydride sind beispielsweise Malein- säureanhydrid, Itaconsäureanhydrid und Bernsteinsäureanhydrid. Die Vernetzung von Aziridinen mit den vorstehend genannten halogenfreien Vernetzern erfolgt unter Bildung von Amidgruppen bzw. bei Amiden wie Adipinsäurediamid durch Umamidierung. Malein¬ säureester, monoethylenisch ungesättigte Dicarbonsäuren sowie deren Anhydride können sowohl durch Bildung von Carbonsäureamid- gruppen als auch durch Addition von NH-Gruppen nach Art einer Michael-Addition eine Vernetzung bewirken.

Zu mindestens zweibasischen gesättigten Carbonsäuren gehören beispielsweise Tri- und Tetracarbonsäuren wie Citronensäure, Propantricarbonsäure, Ethylendiamintetraessigsäure und Butan- tetracarbonsäure. Als Vernetzer der Gruppe (2) kommen außerdem die von den vorstehend genannten Carbonsäuren abgeleiteten Salze, Ester, Amide und Anhydride in Betracht.

Geeignete Vernetzer der Gruppe (2) sind außerdem Polycarbon- säuren, die durch Polymerisieren von monoethylenisch unge¬ sättigten Carbonsäuren oder Anhydriden erhältlich sind. Als mono¬ ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren kommen z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure und/oder Itaconsäure in Betracht.. So eignen sich als Vernetzer z.B. Polyacrylsäuren, Copolymerisate aus Acrylsäure und Methacrylsäure oder Copoly¬ merisate aus Acrylsäure und Maleinsäure.

Weitere geeignete Vernetzer (2) werden z.B. durch Polymerisieren von Anhydriden wie Maleinsaureanhydrid in einem inerten Löse¬ mittel wie Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Isopropylbenzol oder Lösemittelgemischen in Gegenwart von Radikalen bildenden Initia¬ toren hergestellt. Als Initiatoren verwendet man vorzugsweise Peroxyester wie tert. -Butyl-per-2-ethylhexanoat. Außer den Homo- polymerisaten kommen Copolymerisate von Maleinsaureanhydrid in Betracht, z.B. Copolymerisate aus Acrylsäure und Maleinsäure-

anhydrid oder Copolymerisaten aus Maleinsaureanhydrid und einem C ₂ - bis C ₃ o-Olefin.

Bevorzugt sind beispielsweise Copolymerisate aus Maleinsäure- anhydrid und Isobuten oder Copolymerisate aus Maleinsaureanhydrid und Diisobuten. Die Anhydridgruppen enthaltenden Copolymerisate können gegebenenfalls durch Umsetzung mit Ci- bis C ₂₀ -Alkoholen oder Ammoniak oder Aminen modifiziert sein und in dieser Form als Vernetzer eingesetzt werden.

Die Molmasse Mw der Homo- und Copolymeren beträgt z.B. bis zu 10000, vorzugsweise 500 bis 5000. Polymerisate der oben genannten Art werden z.B. beschrieben in EP-A- 0 276 464, US-A-3 810 834, GB-A-1 411 063 und US-A-4 818 795. Die mindestens zweibasischen gesättigten Carbonsäuren und die Polycarbonsäuren können auch in Form der Alkali- oder Ammoniumsalze als Vernetzer eingesetzt werden. Bevorzugt verwendet man dabei die Natriumsalze. Die Poly¬ carbonsäuren können partiell, z.B. zu 10 bis 50 mol-% oder auch vollständig neutralisiert sein.

Bevorzugt eingesetzte Verbindungen der Gruppe (2) sind Weinsäure- dimethylester, Weinsäurediethylester, Adipinsäuredimethylester, Adipinsäurediethylester, Maleinsäuredimethylester, Maleinsäure- diethylester, Maleinsaureanhydrid, Maleinsäure, Acrylsäure, Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Acrylamid und Meth- acrylamid.

Halogenfreie Vernetzer der Gruppe (3) sind beispielsweise Umsetzungsprodukte von Polyetherdiaminen, Alkylendiaminen, Polyalkylenpolyaminen, Alkylenglykolen, Polyalkylenglykolen oder deren Gemischen cuit

monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren,

- Estern monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren,

Amiden monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren oder

Anhydriden monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren.

Die Polyetherdiamine werden beispielsweise durch Umsetzung von Polyalkylenglykolen mit Ammoniak hergestellt. Die Polyalkylen¬ glykole können 2 bis 50, vorzugsweise 2 bis 40 Alkylenoxidein- heiten enthalten. Hierbei kann es sich beispielsweise um Poly- ethylenglykole, Polypropylenglykole, Polybutylenglykole oder auch um Blockcopolymerisate aus Ethylenglykol und Propylenglykol, Blockcopolymerisate aus Ethylenglykol und Butylenglykol oder

um Blockcopolymerisate aus Ethylenglykol, Propylenglykol und Butylenglykol handeln. Außer den Blockcopolymerisaten eignen sich zur Herstellung der Polyetherdiamine statistisch aufgebaute Copolymerisate aus Ethylenoxid und Propylenoxid und gegebenen- falls Butylenoxid. Polyetherdiamine leiten sich außerdem von Polytetrahydrofuranen ab, die 2 bis 75 Tetrahydrofuraneinheiten aufweisen. Die Polytetrahydrofurane werden ebenfalls durch Um¬ setzung mit Ammoniak in die entsprechenden α,ω-Polyetherdiamine überführt. Vorzugsweise verwendet man zur Herstellung der Poly- etherdiamine Polyethylenglykole oder Blockcopolymerisate aus Ethylenglykol und Propylenglykol.

Als Alkylendiamine kommen beispielsweise Ethylendiamin, Propylen- diamin 1,4-Diaminobutan und 1,6-Diaminohexan in Betracht. Geeig- nete Polyalkylenpolyamine sind beispielsweise Diethylentriamin, Triethylentetramin, Dipropylentriamin, Tripropylentetramin, Dihexamethylentriamin, Aminopropylethylendiamin, Bis-Aminopropyl- ethylendiamin und Polyethylenimine mit Molmassen bis zu 5000. Die vorstehend beschriebenen Amine werden mit monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, Estern, Amiden oder Anhydriden mono¬ ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren so umgesetzt, daß die ent¬ stehenden Produkte mindestens 2 ethylenisch ungesättigte Doppel¬ bindungen, Carbonsäureamid- , Carboxyl- oder Estergruppen als funktioneile Gruppen aufweisen. So erhält man beispielsweise bei der Umsetzung der in Betracht kommenden Amine oder Glykole mit Maleinsaureanhydrid Verbindungen, die beispielsweise mit Hilfe der Formel II charakterisiert werden können:

in der X, Y, Z = 0, NH und Y zusätzlich noch CH ₂

m, n = 0 - 4

p, q = 0 - 45000

bedeuten.

Die Verbindungen der Formel (II) sind beispielsweise dadurch erhältlich, daß man Alkylenglykole, Polyethylenglykole, Poly¬ ethylenimine, Polypropylenimine, Polytetrahydrofurane, α,ω-Diole oder α,ω-Diamine mit Maleinsaureanhydrid oder den oben ange¬ gebenen anderen monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren bzw. Carbonsäurederivaten umsetzt. Die für die Herstellung der Ver-

netzer II in Betracht kommenden Polyethylenglykole haben vorzugs¬ weise Molmassen von 62 bis 10000, die Molmassen der Polyethylen- imine betragen vorzugsweise 129 bis 50000 die der Polypropylen- imine 171 bis 50000. Als Alkylenglykole eignen sich z.B. Ethylen- glykol, 1,2-Propylenglykol, 1,4-Butandiol und 1,6-Hexandiol.

Vorzugsweise zur Herstellung der Vernetzer der Formel II einge¬ setzte α,ω-Diamine sind Ethylendiamin und von Polyethylenglykolen oder von Polytetrahydrofuranen mit Molmassen 1% von jeweils ca. 400 bis 5000 abgeleitete α,ω-Diamine.

Besonders bevorzugt in Betracht kommende Vernetzer der Formel II sind Umsetzungsprodukte von Maleinsaureanhydrid mit α,ω-Poly- etherdiaminen einer Molmasse von 400 bis 5000, die Umsetzung- sprodukte von Polyethyleniminen einer Molmasse von 129 bis 50000 mit Maleinsaureanhydrid sowie die Umsetzungsprodukte von Ethylen¬ diamin oder Triethylentetramin mit Maleinsaureanhydrid im Mol- verhältnis von l:mindestens 2. Bei der Umsetzung von Polyalkylen¬ glykolen bzw. Diolen mit monoethylenisch ungesättigten Carbon- säuren, ihren Estern, Amiden oder Anhydriden entstehen unter Erhalt der Doppelbindung der monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren bzw. ihrer Derivate, Vernetzer, bei denen die mono¬ ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren bzw. ihre Derivate über eine Amidgruppe mit den Polyetherdiaminen, Alkylendiaminen, oder Polyalkylenpolyaminen und über eine Estergruppe mit den Alkylen- glykolen bzw. Polyalkylenglykolen verknüpft sind. Diese Umset¬ zungsprodukte enthalten mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen. Dieser Vernetzertyp reagiert mit den Aziridinen bzw. den Aminogruppen der sich bildenden Polymeren nach Art einer Michael-Addition der Aminogruppen der Polymeren an die endstän¬ digen Doppelbindungen dieser Vernetzer und gegebenenfalls zusätz¬ lich unter Bildung von Amidgruppen.

Polyetherdiamine, Alkylendiamine und Polyalkylenpolyamine können mit Maleinsaureanhydrid oder den ethylenisch ungesättigten

Carbonsäuren bzw. deren Derivaten auch unter Anlagerung an die Doppelbindung nach Art einer Michael-Addition reagieren. Hierbei erhält man Vernetzer der Formel III

(III),

in der X, Y, Z = 0, NH und Y zusätzlich noch CH ₂ R ¹ = H, CH ₃

R ² = H, COOMe, COOR, CONH ₂ R ³ = OR, NH ₂ , OH, OMe

R = Ci- bis C ₂₂ -Alkyl Me = H, Na, K, Mg, Ca

m, n = 0 - 4 p, q = 0 - 45000

bedeuten.

Die Vernetzer der Formel (III) bewirken über ihre endständigen Carboxyl- oder Estergruppen unter Ausbildung einer Amidfunktion eine Vernetzung mit den Aminogruppen der bei der Polymerisation entstehenden Polymeren. Zu dieser Klasse von Vernetzersystemen gehören auch die Umsetzungsprodukte von monoethylenisch unge¬ sättigten Carbonsäureestern mit Alkylendiaminen und Polyalkylen- polyaminen, z.B. eignen sich die Additionsprodukte von Ethylen¬ diamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpent- amin sowie von Polyethyleniminen mit Molmassen von beispielsweise 129 bis 50000 an Acrylsäure- oder Methacrylsäureester, wobei man auf 1 Mol der Aminkomponente mindestens 2 Mol der Acrylsäure- oder Methacrylsäureester einsetzt. Als Ester monoethylenisch un¬ gesättigter Carbonsäuren setzt man bevorzugt die Ci- bis C ₆ -Alkyl¬ ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure ein. Besonders bevorzugt zur Herstellung der Vernetzer werden Acrylsäuremethylester und Acrylsäureethylester. Die Vernetzer, die durch Michael-Addition von Polyalkylenpolyaminen und ethylenisch ungesättigten Carbon¬ säuren, Estern, Amiden oder Anhydriden hergestellt werden, können mehr als zwei funktionelle Gruppen aufweisen. Die Anzahl dieser Gruppen hängt davon ab, in welchem Mol-Verhältnis die Reaktions- teilnehmer bei der Michael-Addition eingesetzt werden. So kann man z.B. an ein Mol eines 10 Stickstoffatome enthaltenden Polyalkylenpolyamins 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 8 Mol an ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren bzw. ihren Derivaten nach Art einer Michael-Addition anlagern. An jeweils 1 Mol Poly- alkylendiamine und Alkylendiamine können mindestens 2 bis höch- stens 4 Mol der ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren bzw. ihrer Derivate nach Art einer Michael-Addition angelagert werden.

Bei der Umsetzung von Diethylentriamin und einer Verbindung der Formel

0 t

X

in der X = OH, NH ₂ oder OR ¹ und R ¹ = Ci- bis C ₂₂ -Alkyl bedeutet, entsteht nach Art einer Michael-Addition beispielsweise ein Ver- netzer der Struktur

in der X = NH ₂ , OH oder OR ¹ und

R ¹ für Ci- bis C ₂₂ -Alkyl steht.

Die sekundären NH-Gruppen in den Verbindungen der Formel IV können gegebenenfalls mit Acrylsäure, Acrylamid oder Acrylestern nach Art einer Michael-Addition reagieren.

Als Vernetzer der Gruppe (3) verwendet man vorzugsweise die Ver¬ bindungen der Formel II, die mindestens 2 Carboxylgruppen ent- halten und durch Umsetzung von Polyetherdiaminen, Ethylendiamin oder Polyalkylenpolyaminen mit Maleinsaureanhydrid erhältlich sind oder mindestens 2 Estergruppen enthaltende Michael-Additi¬ onsprodukte aus Polyetherdiaminen, Polyalkylenpolyaminen oder Ethylendiamin und Estern der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit jeweils einwertigen 1 bis 4 C-Atome enthaltenden Alkoholen.

Als halogenfreie Vernetzer der Gruppe (4) kommen Reaktions- produkte in Betracht, die durch Umsetzung von Dicarbonsäure- estern, die mit einwertigen Alkoholen mit 1 bis 5 Kohlenstoff- atomen vollständig verestert sind, mit Ethylenimin hergestellt werden. Geeignete Dicarbonsäureester sind beispielsweise Oxal- säuredimethylester, Oxalsäurediethylester, Bernsteinsäuredi- methylester, Bernsteinsäurediethylester, Adipinsäuredimethyl- ester, Adipinsäurediethylester und Glutarsäuredimethylester. So erhält man beispielsweise bei der Umsetzung von Diethyloxalat mit Ethylenimin Bis- [ß- (1-Aziridino)ethyl]oxalsäureamid. Die Dicarbon ^¬ säureester werden mit Ethylenimin beispielsweise im Molverhältnis

von 1 zu mindestens 4 umgesetzt. Reaktive Gruppe dieser Vernetzer sind die endständigen Aziridingruppen. Diese Vernetzer können beispielsweise mit Hilfe der Formel V charakterisiert werden:

worin n = 0 bis 22 bedeutet.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise fein- teilige, wasserunlösliche Polymerisate hergestellt, indem man Ethylenimin mit 1,2-Dichlorethan, Epichlorhydrin oder Ethylen- diamin-N,N' - (bis-Maleinsäurehalbamid) polymerisiert. Die Vernetzer werden dabei in solchen Mengen eingesetzt, daß wasser¬ unlösliche Polymerisate entstehen. Die Mengen an Vernetzer betragen beispielsweise 0,001 bis 0,5, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Mol-%, bezogen auf Aziridine. Die Polymerisation der

Aziridine wird in üblicher Weise initiiert, z.B. mit Säuren oder Lewissäuren wie Bortrifluoridetherat. Die Polymerisation der Aziridine, insbesondere von Ethylenimin, wird auch von Vernetzern initiiert, z.B. eignen sich als Initiatoren Epichlorhydrin, Phos- gen oder Dichloralkane wie Ethylenchlorid. Die vernetzende Poly¬ merisation von Aziridinen, insbesondere von Ethylenimin kann in Abwesenheit der üblichen Säuren durchgeführt werden, wenn man als Vernetzer beispielsweise eine Carboxylgruppen aufweisende Ver¬ bindung der Formel I, II, III und/oder IV einsetzt. Insbesondere die oben beschriebenen halogenfreien Vernetzer der Gruppen (3) und (4) wirken beispielsweise bei der Polymerisation von Ethylen¬ imin als sogenannte Spacer und führen über verbrückte bi- oder polyfunktionelle N-substituierte Aziridine der Struktur VI durch weitere Copolymerisation mit Ethylenimin zu großflächigen unlös- liehen Molekülen der Struktur VII:

^N Δ-

Sp Sp = Spacer (VI ⁾

I

N

Sp Sp (VII:

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man wasserunlösliche Polymerisate von Aziridinen mit Teilchengrößen in dem Bereich von beispielsweise 10 bis 10000, vorzugsweise 100 bis 5000 μm.

Die oben beschriebenen feinteiligen, wasserunlöslichen, ver¬ netzten Polyaziridine können mit Hilfe von polymeranalogen Umsetzungen modifiziert werden. Die erfindungsgemäß erhältlichen vernetzten Polymeren sind für die Modifizierung besonders gut geeignet, weil sie in feinteiliger Form vorliegen. Man kann jedoch auch nach anderen Verfahren hergestellte vernetzte Poly- ethylenimine modifizieren. Die bekannten vernetzten Polyethylen- imine werden gegebenenfalls zunächst in eine feinteilige Form gebracht, z.B. durch Mahlen eines festen vernetzten Polyethylen- imins. Danach werden die feinteiligen, vernetzten Polyethylen- imine in Wasser aufgeschlämmt und in Form von Polymersuspensionen polymeranalogen Umsetzungen unterworfen. Vernetzte Polyethylen- imine können beispielsweise nach dem aus der US-A-3 332 841 bekannten Verfahren durch Vernetzung von Polyalkyleniminen mit mindestens bifunktionellen Vernetzern in einem inerten Lösemittel hergestellt werden. Pro Mol Polyethylenimin (berechnet als Mono¬ mer) verwendet man beispielsweise 0,001 bis 0,5 Mol eines Ver¬ netzungsmittels. Als Vernetzungsmittel kommen beispielsweise Epichlorhydrin, Weinsäureester, Acrylsaureester, Butadiendioxid und α- , ω-Dihalogenalkane wie Ethylenchlorid in Betracht. Poly- ethylenimine können jedoch auch mit den oben beschriebenen ande¬ ren Vernetzern, insbesondere mit den halogenfreien Vernetzern, durch Erhitzen vernetzt werden. Für die Vernetzung von Poly¬ ethyleniminen werden hierbei die oben beschriebenen halogenfreien Vernetzer der dort mit (1) bis (4) bezeichneten Gruppen bevor- zugt.

Gegenstand der Erfindung sind daher auch modifizierte, fein- teilige, wasserunlösliche Polymerisate von Aziridinen, die erhältlich sind durch Umsetzung von feinteiligen, wasserun- löslichen, vernetzten Polymerisaten von Aziridinen in wäßrigem Medium mit Schwefelkohlenstoff oder mit Formaldehyd und einem nukleophilen Agens aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetall-

cyaniden, primären Aminen, sekundären Aminen, Alkalimetall- Sulfiten und Alkalimetallphosphiten. Eine besonders bevorzugte Art der Modifizierung ist die Carboxymethylierung von fein¬ teiligen, wasserunlöslichen, vernetzten Polyethyleniminen mit Formaldehyd und Alkalicyaniden nach Art einer Strecker-Reaktion. Besonders bevorzugte modifizierte, feinteilige, wasserunlösliche, vernetzte Polyethylenimine sind erhältlich durch Carboxymethy¬ lierung unter vermindertem Druck und gleichzeitigem Durchleiten eines inerten Gases durch das Reaktionsgemisch. Modifizierte, feinteilige, wasserunlösliche, vernetzte Polyethylenimine sind vorzugsweise dadurch erhältlich, daß man die Carboxymethylierung von feinteiligen, wasserunlöslichen, vernetzten Polyethyleniminen mit Formaldehyd und Natriumcyanid in wäßrigem Medium bei Tempera¬ turen von 60 bis 110°C und Drücken von 100 bis 800 mbar durch- führt. Die Konzentration an vernetzten Polyethyleniminen in der wäßrigen Suspension beträgt beispielsweise 1 bis 50, vorzugsweise 5 bis 25 Gew. -%.

Eine weitere Modifizierung der feinteiligen, vernetzten Poly- ethylenimine gelingt durch Phosphonomethylierung von feinteili¬ gen, wasserunlöslichen, vernetzten Polyethyleniminen mit Form¬ aldehyd und Alkalimetallphosphiten. Eine andere Art der Modifi¬ zierung der vernetzten Polyethylenimine besteht in der Umsetzung nach Art einer Mannich-Reaktion. Gegenstand der Erfindung sind daher modifizierte, feinteilige, wasserunlösliche, vernetzte Polyethylenimine, die durch Mannich-Reaktion von feinteiligen, wasserunlöslichen, vernetzten Polyethyleniminen mit Formaldehyd und primären und/oder sekundären Aminen erhältlich sind.

Eine weitere Modifizierung besteht in der Umsetzung von fein¬ teiligen, wasserunlöslichen, vernetzten Polyethyleniminen mit Formaldehyd und Alkalimetallsulfiten bei Temperaturen von 60 bis 110°C.

Gegenstand der Erfindung sind außerdem modifizierte, feinteilige, wasserunlösliche, vernetzte Polymerisate von Aziridinen, die erhältlich sind durch Umsetzung von feinteiligen, wasserun¬ löslichen, vernetzten Polyethyleniminen bei Temperaturen von 0 bis 30°C mit Schwefelkohlenstoff. Hierbei bilden sich Dithio- carbamate.

Durch polymeranaloge Derivatisierung von feinteiligen, vernetzten Polyethyleniminen der oben beschriebenen Art kann man die anwen¬ dungstechnischen Eigenschaften von wasserunlöslichen, vernetzten Polyethylenimine verbessern. So gelingt es beispielsweise durch Carboxymethylierung von vernetzten, feinteiligen, wasserunlösli¬ chen Polyethyleniminen die Absorptionsfähigkeit von Schwermetall-

ionen, insbesondere von Ionen der Hauptgruppenmetalle, Über- gangsmetalle, Lanthaniden und Aktiniden aus Abwässern stark zu erhöhen. Die Modifizierung von vernetzten Polyethyleniminen durch Carboxymethylierung führt insbesondere zu einer starken Erhöhung des Absorptionsvermögens der modifizierten vernetzten Poly¬ ethylenimine für Nickel-, Chrom-III-, Kobalt-, Silber-, Mangan-II- und Cadmium-Ionen aus Abwässern. Die Carboxymethy¬ lierung von Polyethyleniminen wird vorzugsweise nach der oben beschriebenen Strecker-Synthese durchgeführt. Sie kann aber auch mit Hilfe einer Umsetzung der vernetzten Polyethylenimine mit Chloressigsäure erfolgen. Besonders vorteilhaft werden hierbei durch Strecker-Synthese erhaltene modifizierte vernetzte Poly¬ ethylenimine verwendet, die einen Carboxymethylierungsgrad von 75 bis 100, vorzugsweise 80 bis 95 % aufweisen. Die carboxymethy- lierten vernetzten Polyethylenimine weisen gegenüber den nicht modifizierten vernetzten Polyethyleniminen eine verbesserte Metallkomplexierung auf. Bei der Beladung von carboxymethylier- ten, vernetzten, feinteiligen Polyethyleniminen mit hohen Mengen an Übergangsmetallen entstehen intensiv gefärbte Komplexe. Es handelt sich hierbei um harte Verbindungen, die beispielsweise im Fall des blauen Kupfer-II-Komplexes auf ca. 6 Stickstoffatome ein Kupfer-II-Ion gebunden enthalten. Solche harten Verbindungen können in gemahlenem Zustand beispielsweise als Pigmente ver¬ wendet werden.

Die feinteiligen, wasserunlöslichen, vernetzten Polymerisate von Aziridinen und die modifizierten feinteiligen, wasserunlöslichen, vernetzten Polymerisate von Aziridinen werden zur Immobilisierung von Wirkstoffen, als Absorptionsmittel für Aldehyde, Ketone und Säuren sowie zur Entfernung von Schwermetallionen aus Abwässern verwendet. Wenn man die feinteiligen, wasserunlöslichen, vernetz¬ ten Polyaziridine, vorzugsweise Polyethylenimine zur Immobili¬ sierung von Wirkstoffen einsetzt, so erfolgt die Fixierung der Wirkstoffe über eine Salzbildung der basischen Aminfunktionen des feinteiligen vernetzten Polyethylenimins mit sauren Funktionen des Wirkstoffs, über labile chemische Bindungen des Wirkstoffs an den vernetzten Polyaziridinen oder über eine gemeinsame Koordina ^¬ tion des Wirkstoffs und des festen, vernetzten Polyethylenimins an ein Schwermetallion. So läßt sich beispielsweise N-Cyclohexyl- diazeniumdioxi-Kalium, das ein wasserlösliches Biozid für den Holzschutz ist, über eine Kupferkoordination fest an das fein¬ teilige, vernetzte Polyethylenimin binden. Um diesen Komplex herzustellen, bildet man zunächst den Kupferkomplex aus wasser¬ unlöslichen, feinteiligen Polyethyleniminen (die Komplexe ent- halten auf 1 Cu-Atom mindestens 6 N-Atome) und behandelt diesen Komplex anschließend mit N-Cyclohexyldiazeniumdioxi-Kalium in

wäßrigem Medium. Dabei entstehen feinteilige, wasserunlösliche Aufschlämmungen von Verbindungen mit folgenden Strukturelementen:

X = ein Anion, vorzugsweise Chlorid, Sulfat oder Nitrat.

Eine Immobilisierung des obengenannten Biozids auf vernetztem Polyethylenimin kann jedoch auch dadurch erhalten werden, daß man beispielsweise Bis (N-Cyclohexyldiazeniumdioxi) -Kupfer in einem organischen Lösemittel löst, z.B. in Aceton, und die Lösung dann mit festem, teilchenförmigen vernetzten Polyethylenimin in Kon¬ takt bringt. Die an feinteiligen, wasserunlöslichen Polyethylen¬ iminen immobilisierten Wirkstoffe werden kontrolliert frei¬ gesetzt. So kann man beispielsweise die mit Bis- (N-Cyclohexyldia¬ zeniumdioxi) -Kupfer behandelten feinteiligen, wasserunlöslichen Polyethylenimine als Holzschutzmittel verwenden. An besonders gefährdeten Stellen des Holzes wird beispielsweise ein Schutz- mitteldepot des immobilisierten Wirkstoffs angelegt (z.B. Bohr¬ lochverfahren, Bandagen oder Patronen) . Da das Biozid langsam freigesetzt wird, kann das Holz gegen eine Vielzahl von Fäulnis- erregern über viele Jahre geschützt werden. Analoge Ergebnisse können beispielsweise mit Bis- (N-Cyclohexyldiazeniumdioxi) -Zink oder Tris- (N-Cyclohexyldiazeniumdioxi) -Aluminium erzielt werden.

Außer Bioziden können auch andere Wirkstoffe, wie Pharmazeutika, Kosmetika oder Pflanzenschutzmittel an den feinteiligen, wasser¬ unlöslichen Polyaziridinen immobilisiert werden. Bei entsprechen¬ der Anwendung der immobilisierten Wirkstoffe erfolgt ebenfalls eine gezielte Freisetzung der Wirkstoffe.

Die feinteiligen, wasserunlöslichen, vernetzten Polyaziridine eignen sich außerdem als Absorptionsmittel zur Extraktion von Formaldehyd oder anderen Aldehyden und Ketonen aus Abwässern oder aus der Abluft. Hierbei ergeben sich viele Einsatzmöglichkeiten, z.B. können die vernetzten, feinteiligen Polyethylenimine in Zigarettenfiltern, in Filtern bei der Abwasserreinigung oder zur Absorption von Formaldehyd in Preßspanplatten eingesetzt werden. Die feinteiligen, vernetzten Polyethylenimine eignen sich außer-

dem zur Absorption saurer Gase wie Schwefeldioxid, Schwefeltri¬ oxid, Chlorwasserstoff und Kohlendioxid. Sie können beispiels¬ weise auch zur Entfernung von sauren Verbindungen wie Benzoesäure oder p-Toluolsulfonsäure aus wäßrigen Lösungen eingesetzt werden.

Die feinteiligen, wasserunlöslichen Polymerisate von Aziridinen eignen sich außerdem zur Entfernung von Schwermetallionen aus Abwässern. Besonders bevorzugt ist hierbei die Fest-Flüssig- Extraktion von Schwermetallen (Hauptgruppenmetalle, Übergangs- metalle, Lanthaniden, Aktiniden) aus wäßrigen Lösungen oder Abwässern. Besonders bevorzugt ist die Extraktion von Eisen-, Zink-, Kupfer-, Blei-, Rhodium- und Quecksilberionen mit fein¬ teiligen wasserunlöslichen Polymerisaten von Aziridinen und zu¬ sätzlich von Chrom-, Mangan-, Nickel-, Silber- und Cadmiumionen mit carboxymethylierten feinteiligen wasserunlöslichen Polymeri¬ saten von Aziridinen. Dithiocarbamate von feinteiligen wasserun¬ löslichen Polymerisaten von Aziridinen können bevorzugt zur Ex¬ traktion von Nickelionen aus Abwässern eingesetzt werden sowie als Biozide.

Beispiel 1

In einer mit einem Rührer und einer ZulaufVorrichtung sowie für das Arbeiten unter Stickstoff ausgestatteten Apparatur werden 100 ml Methyl-tert. -butylether und 0,025 mol Ethylendiamin-1,4- bis (Maleinsäurehalbamid) vorgelegt und unter Rühren auf eine Temperatur von 50°C erhitzt. Sobald diese Temperatur erreicht ist, gibt man innerhalb von 30 min ein mol Ethylenimin zu und rührt das Reaktionsgemisch 48 h bei 50°C. Es entsteht ein weißer, fester Niederschlag, der abgesaugt und getrocknet wird. Das so erhält¬ liche feinteilige, vernetzte Polyethylenimin ist in Wasser und üblichen organischen Lösemitteln unlöslich.

Beispiel 2

In einer mit einem Rührer und einer Dosiervorrichtung ausge¬ statteten Polymerisationsapparatur werden 100 ml Methyl-tert. - butylether und 0,025 mol (2,3 g) Epichlorhydrin vorgelegt und unter intensivem Rühren auf eine Temperatur von 50°C erwärmt. Sobald diese Temperatur erreicht ist, fügt man 1 mol (43 g) Ethylenimin innerhalb von 30 min zu. Das Reaktionsgemisch wird solange bei 50°C gerührt, kein Ethylenimin mehr nachweisbar ist. Der entstandene weiße, feste Niederschlag wird abgesaugt und getrocknet.

Beispiel 3

In der in Beispiel 1 beschriebenen Polymerisationsapparatur werden 100 ml Tetrahydrofuran und 0,025 mol (2,5 g) 1,2-Dichlor- ethan vorgelegt und unter Rühren auf eine Temperatur von 50°C erhitzt. Sobald diese Temperatur erreicht ist, dosiert man inner¬ halb von 30 min 1 mol (43 g) Ethylenimin zu. Das Reaktionsgemisch wird anschließend solange bei 50°C gerührt, bis kein Ethylenimin mehr nachweisbar ist. Man erhält einen weißen, feinteiligen Niederschlag, der abgesaugt und getrocknet wird.

Beispiel 4

In der in Beispiel 1 angegebenen Apparatur legt man 100 ml Methyl-tert. -butylether und 0,025 mol (2,5 g) 1,2-Dichlorethan vor und erhitzt die Lösung auf 50°C. Sobald diese Temperatur erreicht ist, dosiert man innerhalb von 30 min 1 mol (43 g) Ethylenimin zu. Das Reaktionsgemisch wird anschließend solange bei 50°C gerührt, bis kein Ethylenimin mehr nachweisbar ist. Der entstandene weiße, feinteilige Niederschlag wird abgesaugt und anschließend getrocknet.

Beispiel 5

Um die Formaldehydabsorption von feinteiligem, vernetztem Poly¬ ethylenimin zu prüfen, wurde eine wäßrige Lösung mit einem Form¬ aldehydgehalt von 100 ppm mit 1 g/1 des nach Beispiel 4 herge¬ stellten feinteiligen, vernetzten Polyethylenimins versetzt und 24 h gerührt. Nach den in der Tabelle angegebenen Zeiten wurde der Formaldehydgehalt der Lösung bestimmt.

Tabelle 1

Beispiel 6

Um die Extraktion saurer Verbindungen aus wäßrigen Lösungen zu zeigen, wurde eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 111 ppm p-Toluolsulfonsäure mit 1 g/1 des feinteiligen, vernetzten Poly¬ ethylenimins versetzt, das nach Beispiel 4 erhalten wurde. Nach den in Tabelle 2 angegebenen Zeiten wurde jeweils die Konzen¬ tration an p-Toluolsulfonsäure gemessen.

Tabelle 2

Beispiel 7

150 g feinteiliges, vernetztes Polyethylenimin (hergestellt nach Beispiel 4) werden in 1 1 einer 1-molaren wäßrigen Kupferchlorid- lösung 4 h bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird der Nieder¬ schlag abgesaugt und solange mit Wasser gewaschen, bis die Cu ²⁺ -Ionenkonzentration im Filtrat unterhalb von 0,5 ppm liegt. Der blaue, feinteilige Rückstand wird getrocknet. Die Elementar¬ analyse des Rückstands ergibt ein Kupfer : Stickstoff-Verhältnis von 1 : 6,3.

Beispiel 8

160 g des nach Beispiel 4 hergestellten feinteiligen, vernetzten Polyethylenimins mit einem Gehalt an basischem Stickstoff von

3,72 mol (bestimmt durch Elementaranalyse) werden zu einer Lösung von 0,62 mol Kupferchlorid in 1900 ml Wasser gegeben. Die Auf- schlämmung wird 24 h bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird der feinteilige Feststoff abgesaugt und mehrmals mit Wasser gewaschen, bis im Waschwasser keine Kupferionen mehr nachweisbar sind. Die Elementaranalyse des Rückstands ergibt ein Kupfer : Stickstoff-Verhältnis von 1 : 10,5.

Beispiel 9

80 g Bis- (N-Cyclohexyldiazeniumdioxi) -kupfer-Komplex werden in 1500 ml Aceton gelöst. Zu der Lösung fügt man anschließend 123 g feinteiliges, vernetztes Polyethylenimin, das 2,86 mol basischen Stickstoff enthält und nach Beispiel 4 hergestellt wurde sowie 420 g Wasser. Nach 4stündigem intensivem Rühren wird der gebil ^¬ dete Komplex abgesaugt, mit Aceton gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 245 g. Die Elementaranalyse des Komplexes ergibt ein Verhältnis von C : N : Cu von 52,6 : 18,6 : 1.

Beispiel 10

200 g des nach Beispiel 8 erhaltenen Komplexes aus vernetzten! Polyethylenimin und Kupfer werden in 500 ml Wasser suspendiert. Danach trägt man 123 g N-Cyclohexyldiazeniumdioxi-Kalium ein und rührt die Mischung 24 h bei Raumtemperatur. Der Niederschlag wird anschließend abgesaugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet ^, Wie die Analyse des Filtrats ergab, wurden 18,3 g N-Cycohexyl-

diazeniumdioxi-Kalium von dem eingesetzten Komplex aus vernetztem Polyethylenimin und Kupfer aufgenommen.

Beispiel 11

In einem 2 1 fassenden Kessel, der mit einem Rührer, Dosier- Vorrichtungen und für das Arbeiten unter Druck ausgestattet ist, werden unter starkem Rühren zu einer auf 80°C erwärmten Suspension von 76,5 g (1,78 mol basischer Stickstoff) des nach Beispiel 4 hergestellten vernetzten, feinteiligen, unlöslichen Polyethylen¬ imins in 730 ml Wasser 4,9 g (0,1 mol) Natriumcyanid gegeben. Man erniedrigt den Druck auf Werte in dem Bereich von 200 bis 300 mbar und leitet 10 bis 20 1 Stickstoff/h durch das Reaktions- gemisch. Über einen Zeitraum von 2,5 h gibt man kontinuierlich 250 g (1,68 mol) einer 33 %igen wäßrigen Natriumcyanid-Lösung so¬ wie 178 g (1,78 mol) einer 30 %igen wäßrigen Formaldehyd-Lösung getrennt voneinander und gleichzeitig zu. Nach Ende der Dosierung wird die Suspension noch 2,5 h bei 80°C gerührt und anschließend mit 1,8 g (18 mmol) Formaldehyd versetzt, um das überschüssige Alkalicyanid zu vernichten. 3 h nach Formaldehyd-Zugabe wird der Rührer abgestellt und die wäßrige Lösung vom Niederschlag dekan¬ tiert. Man gibt 300 ml Wasser hinzu und dekantiert wiederum. Danach wird der Rückstand abfiltriert und wiederholt mit Wasser gewaschen. Es verbleibt eine gelartige Substanz, die getrocknet wird. Man erhält nach dem Trocknen 199 g Feststoff mit einer Restfeuchte von 4,2 %. Die Ausbeute beträgt 87 % der Theorie. Der Carboxymethylierungsgrad beträgt 80 %.

Beispiel 12

43 g (1 mol basische Stickstoffgruppen) des vernetzten, fein¬ teiligen Polyethylenimins, das nach Beispiel 4 hergestellt wurde, werden in 650 ml Wasser dispergiert. Man erhitzt die Suspension auf eine Temperatur von 80°C und tropft innerhalb von 0,5 h 94,5 c (1 mol) Chloressigsäure in 95 ml Wasser gelöst zu. Das Reaktions¬ gemisch wird 8 h bei einer Temperatur von 80°C gerührt. Danach filtriert man den Niederschlag ab und trocknet ihn in einem Stickstoffstrom. Das Filtrat enthält noch 28 % der eingesetzten Chloressigsäure. Der Substitutionsgrad des festen Polyethylen- imins beträgt 72 %.

Beispiel 13

Man stellt die in der folgenden Tabelle angegebenen Metallsalz- Lösungen her, die jeweils 100 ppm an Metallionen enthalten. Zu diesen Lösungen gibt man dann jeweils bei einem pH-Wert von 7 das nach Beispiel 4 erhaltene vernetzte, teilchenförmige Poly-

ethylenimin und zu einer anderen Probe der Metallsalzlösungen das gemäß Beispiel 11 hergestellte carboxymethylierte Polyethylen¬ imin. Die Mengen an festem Polyethylenimin betrugen jeweils 1 g/1. Die Suspensionen wurden intensiv gerührt. Die Metall¬ ionen-Konzentration wurde nach verschiedenen Zeiten mittels Atom- absorptions-Spektroskopie quantitativ analysiert. Die behandelten Lösungen hatten nach einer 6stündigen Behandlungsdauer die in der folgenden Tabelle angegebenen Konzentrationen an Metallionen.

Beispiel 14

Je 2,5 g des nach Beispiel 5 erhaltenen carboxymethylierten Poly¬ ethylenimins wurden in 50 ml Wasser suspendiert und mit jeweils 10 mmol Calciumacetat, Kupferacetat bzw. Eisenchlorid versetzt und 2 h bei 50°C gerührt. Durch Zugabe von Schwefelsäure wurde der pH-Wert auf 3 eingestellt. Nach 3 h wurde der Feststoff ab- filtriert und mit 3 x 50 ml Wasser nachgewaschen. Filtrat und Waschwasser wurden vereinigt und mit 10 mmol Nitrilotriacetat versetzt. Danach wurde der Gehalt an freiem Nitrilotriacetat durch komplexometrische Titration bestimmt. Daraus ergab sich für das Polymer eine Beladekapazität von 1,88 mmol/g Calcium, 2,93 mmol/g Kupfer und 3,075 mmol/g an Eisen. Die Absorption von Calcium-, Kupfer- und Eisenionen aus wäßrigen Lösungen liegt damit wesentlich höher als bei handelsüblichen Metallionenaus ^¬ tauschern, die eine Kapazität von etwa 0,5 mmol/g Ionenaus ^¬ tauscher haben.

Beispiel 15

43 g (1 mol basischer Stickstoff) des nach Beispiel 4 hergestell¬ ten vernetzten, feinteiligen Polyethylenimins werden in 800 g Wasser suspendiert. Man kühlt die Suspension auf 0°C ab und gibt portionsweise 0,33 mol Schwefelkohlenstoff zu. Die Reaktionstem¬ peratur wird dabei in dem Bereich von 0 bis 10°C gehalten. Nach Zugabe des Schwefelkohlenstoffs wird das Reaktionsgemisch solange bei Raumtemperatur gerührt, bis kein Schwefelkohlenstoff mehr nachweisbar ist. Der Feststoff wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält ein hellgelbes feines Pulver.