WO1995002007A1 - Method of preparing polyaspartic acid - Google Patents

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WO1995002007A1
WO1995002007A1 PCT/EP1994/002083 EP9402083W WO9502007A1 WO 1995002007 A1 WO1995002007 A1 WO 1995002007A1 EP 9402083 W EP9402083 W EP 9402083W WO 9502007 A1 WO9502007 A1 WO 9502007A1
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ammonia
ammonium
amides
maleic anhydride
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PCT/EP1994/002083
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Matthias Kroner
Thomas Meyer
Gunnar Schornick
Jürgen Hofmann
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Basf Aktiengesellschaft
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1092Polysuccinimides

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of polymers of aspartic acid by thermal condensation of half-amides of maleic acid, fumaric acid or the ammonium salts of the half-amides of these acids, optionally in the presence of cocondensable compounds.
  • JP-A-85/197646 discloses the production of DL-asparagine by reacting maleic anhydride with aqueous ammonia in the presence of ammonium chloride. The reaction is carried out, for example, in an autoclave at a temperature of 110 ° C. After a reaction time of 3 hours, a yield of 69% of theory of DL-asparagine is obtained.
  • EP-B-0256366 discloses a process for the preparation of polyaspartic acid and its salts, in which maleic acid and ammonia are reacted in a molar ratio of 1: 1 to 1.5 at temperatures from 125 to 140 ° C. and the acids optionally converted into their salts.
  • the reaction may also be based on maleic anhydride, but maleic acid is first prepared therefrom by adding water.
  • Fumaric acid or malic acid to produce polyamino acids. If the condensation is carried out in the presence of aminocarboxylic acids, copolycondensates are formed.
  • P 43 00 020.7 discloses a process for the preparation of polymers of aspartic acid, in which gaseous ammonia is first allowed to act on solid or molten maleic anhydride and the resulting half-amides of maleic acid, fumaric acid or their ammonium salts at temperatures above 100 ° C. condensed thermally and the condensates optionally hydrolyzed.
  • maleic anhydride with ammonia in an organic solvent to maleic amide can be carried out easily in the laboratory, but is not suitable for industrial production because the recovery of the solvents is technically complex.
  • the object of the present invention is to provide a process which is technically easy to carry out for the production of polymers of aspartic acid.
  • the object is achieved according to the invention with a process for the preparation of polymers of aspartic acid by thermal condensation of half-amides of maleic acid, fumaric acid or the ammonium salts of the half-amides of these acids, if appropriate in the presence of co-condensable compounds, if the halides and the ammonium salts of the Half amides by heating
  • a) maleic anhydride is reacted with b) reaction products of ammonia and carbon dioxide or component b) is used as an adsorbent loaded with ammonia, such as activated carbon, silica gel or zeolite.
  • Maleic anhydride which can be present, for example, in the form of flakes, briquettes, pellets, granules, powder or as a melt.
  • Acid derivatives of ammonia or adsorbents loaded with ammonia are used as component b) according to the invention, the reaction taking place in bulk, i.e. in the absence of inert solvents or diluents.
  • the acid derivatives of ammonia or the adsorbents loaded with ammonia each have positive values for the enthalpy of formation, i.e. their formation starting from ammonia is exothermic, while the decomposition of the acid derivatives of ammonia or the desorption of ammonia from the adsorbents is an endothermic process.
  • Acid derivatives of ammonia should be understood to mean, for example, all reaction products of ammonia and inorganic or organic acids.
  • suitable inorganic acids are hydrogen chloride, hydrogen fluoride, hydrogen bromide, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, nitric acid, nitrous acid, hydrogen sulfide and carbonic acid.
  • Thermally stable acid derivatives of ammonia e.g. such from strong mineral acids and ammonia only give off ammonia at relatively high temperatures. Examples of this are ammonium hydrogen phosphate, which only reacts with maleic anhydride at temperatures of around 90 ° C.
  • the reaction temperature with maleic anhydride is about 140 ° C.
  • Acid derivatives of ammonia with weak acids, e.g. Carbonic acid, formic acid, oxalic acid or acetic acid react even at relatively low temperatures, e.g. in the range of 40 to 80 ° C.
  • reaction products of ammonia and carbon dioxide are reaction products of ammonia and carbon dioxide. These are carbonic acid derivatives of ammonia, which contain ammonia in salt or covalent form. Salt-like derivatives are, for example, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate and ammonium carbaminate.
  • Covalently bonded carbonic acid derivatives are, for example, urea, N-alkylureas, urethanes, carbamic acid, alkyl carbamates, alkali or alkaline earth metal carbates, ammonium carbamate, isocyanic acid, cyanic acid, cyanuric acid, ammonium cyanate, biuret, acetyl uranium carbonate, guanidium hydrogenated guanidine , Semicarbazide, cyana id, calcium cyan amide, dicyandiamide, biguanide, nitroguanidine, aminoguanidine, allophanates, melamine, amidine urea, cyanurea and thiourea.
  • Formamide, acetamide, urotropin, monoammonium dihydrogen phosphate, ammonium chloride and ammonium nitrate are also suitable as compounds of component b ) .
  • Compounds of component b) used with particular preference are ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate and ammonium carbaminate.
  • Suitable compounds b) are also ammonia-laden adsorbents. Substances of this type are obtained, for example, by passing ammonia over solid adsorbents.
  • Suitable adsorbents are, for example, activated carbon, zeolite, aluminum oxide, silica gel, ammonium nitrate as a diverse liquid, acidic ion exchanger, chlorides of calcium, cobalt, zinc, kieselguhr, silica, water glass gel, iron hydroxide, aluminum hydroxide, clays, titanium dioxide, iron oxide, zeolite and Bentonite.
  • Metal compounds which contain ammonia in a complex bond for example iron (II) ammonium sulfate, copper-tetramine complexes and nickel-II-hexamine complexes, can also be used as compounds b).
  • the advantage of the process according to the invention is that the reaction partners a) and b) are mixed at low temperatures, for example in the range from 0 to about 30 ° C. can without a noticeable reaction.
  • the reaction of maleic anhydride with the compounds of group b) is triggered by increasing the temperature of the mixture, for example to values of 40 to 100 ° C., and can be brought to an end at temperatures of up to 140 ° C.
  • the reaction of the compounds a) and b) can be carried out at temperatures at which the condensation begins or takes place, ie in the temperature range from 140 to 350 ° C.
  • the formation of the monomer and the condensation then take place in one process step.
  • the reaction can be carried out under normal pressure, under reduced pressure or under increased pressure.
  • the reaction can be carried out in closed apparatus.
  • ammonium carbaminate can also be produced in situ, for example by adding maleic anhydride in the temperature range from 20 to 140 ° C. under pressure with gaseous carbon dioxide and then pressing in ammonia. However, one can also first react carbon dioxide with ammonia to ammonium carbaminate in one reaction space and then react it with maleic anhydride in another reactor. The carbon dioxide released during the reaction is then returned to the first reaction space, in which it can react again with ammonia to form ammonium carbaminate. 5
  • the molar ratio of maleic anhydride: ammonia which is released from the acid derivative or the adsorbents can be varied within a wide range and is, for example, 1: 0.9 to 1: 2, preferably 1: 1 to 1: 1, 3rd Maleic acid amide and 0 the ammonium salt of maleic acid monoarnide melt endothermically in the temperature range from about 100 to 140 ° C. to a yellowish, low-viscosity melt which polycondenses exothermically from 145 ° C. Gaseous components escape, among other things. Ammonia and water.
  • reaction mass increases rapidly, so that a viscous, sticky resin is formed which, upon further annealing, solidifies into a brittle mass which can be easily pulverized.
  • the reaction of components a) and b) is preferably carried out at temperatures from 0 to 140 ° C. Afterwards the condensation of the converted
  • compositions from a) and b) at temperatures up to 350 ° C.
  • Component a) and b) can also be mixed at temperatures at which the polycondensation is carried out, in particular when compounds b) are particularly stable, i.e. in the temperature range of 140 to 350 ° C, preferably 150 to
  • the polycondensation for example, proceeds particularly favorably if the reaction products of maleic anhydride and ammonium salts are subjected to cleaning before the polycondensation.
  • maleic acid monoarnide is then acidified to pH 2 by adding, for example, hydrochloric acid.
  • the maleic acid monoxide precipitates in the form of a white powder. It is from the mother liquor separated, dried and polycondensed, for example, in the temperature range from 140 to 250 ° C.
  • Processing aids can be added in the production of maleic acid amide and in the polycondensation. Such processing aids have the effect that the maleic acid amide particles do not cake, but always remain easily pourable. Processing aids can also lower the melt viscosity of the polycondensate or serve as a release agent in order to keep it in powder form.
  • processing or processing aids are, for example, detergent ingredients such as nonionic, anionic or cationic surfactants, fatty acids, vegetable oils and talc. If they are used, up to 5% by weight of the processing aids are used, based on the polycondensate formed.
  • Suitable devices for handling powders are, for example, paddle mixers, single-shaft and twin-screw extruders, fluidized beds, fluidized beds, unstirred or stirred fixed beds, rotary tubes, cone mixers, tumble mixers, double-cone mixers, silos, tubular reactors, stirred tanks (especially with cross-bar stirrers), heated or insulated conveyor belts, kneaders, drum and ploughshare mixers.
  • acidic or basic reacting substances in amounts of 0.01 to 200 mol%, based on maleic amide, are suitable.
  • Such substances are, for example, mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, polyphosphoric acid, boron trifluoride, boron trichloride, carbon dioxide, sulfur dioxide, aluminum oxide, zinc chloride, iron III chloride, iron 11 sulfate, Oxalic acid, citric acid, tartaric acid and aluminum sulfate.
  • Suitable basic additives are, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate, potassium silicate and sodium silicate, calcium oxide, calcium carbonate, magnesium oxide and magnesium carbonate.
  • the additives are preferably used, for example, in a two-stage procedure in the 2nd stage, in which the formation of the half-amides takes place in the 1st stage and the condensation takes place in the 2nd stage.
  • condensation of the reaction products obtained from a) and b) to give polymers of aspartic acid can also be carried out in the presence of compounds which are treated with the halamides or
  • Ammonium salts of the half-amides of maleic acid or fumaric acid can be condensed.
  • Suitable co-condensable compounds are for example all amino acids, carboxylic acids, anhydrides of polybasic carboxylic acids, alcohols, amines, alkoxylated alcohols, alkoxylated amines, amino sugars, carbohydrates, sugar carboxylic acids and / or non-proteinogenic amino acids. Based on part of the reaction products from components a) and b), the co-condensable compounds are used in amounts of 0 to 30% by weight.
  • polycondensation of the half-amides of maleic acid, fumaric acid or the ammonium salts of these half-amides initially produces polyaspartimides which can be readily hydrolyzed in aqueous medium at pH values above 8 and converted into the corresponding alkali metal or ammonium salts of polyaspartic acid.
  • the condensation products are in the form of the alkali metal or ammonium salts, for example as a detergent additive to low-phosphate (this is to be understood as detergent and cleaning agent formulations with a phosphate content of at most 25% by weight) and phosphate-free, solid or liquid cleaning agents in quantities up to 20% by weight, based on the detergent formulation, as an additive to dishwashing detergents or as a scale inhibitor in amounts of about 0.1 to 1000 ppm, based on the aqueous medium to be treated.
  • the condensates can also be used as dispersants for solid, inorganic or organic particles in water.
  • the K values given in the examples were in the form of the polyaspartimides according to H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Vol. 13, 48 to 64 and 71 to 74 (1932) in 1% strength by weight solution in dimethylformamide or in the form the sodium salts of polyaspartic acids in 1% solution in water at pH 7 and 25 ° C.
  • the average molecular weights M w are determined by means of GPc (calibration using polyacrylate standards). They are in the range 500 to 30,000, preferably 600 to 10,000.
  • the ratio of weight average to number average M w / M n is usually 1.7 to 2.3.
  • Examples 1 to 3 In a 1 liter round-bottom flask, 98 g (1 mol) of maleic anhydride in flake form are mixed with the amount of ammonium salt given in the table at a temperature of 20 ° C. and for 1.5 Leave for hours at room temperature on a rotary evaporator with rotation. The temperature of the reaction mixture is then raised to 40 ° C. C0 escapes. The reaction mixture is mixed for 2 hours at 40 ° C. on a rotary evaporator and then indicated in Table 1 with the added amounts of ammonium compound. The temperature is immediately raised to 60 ° C. If water forms during the decomposition of the ammonium compound, the powdery mixture is dried to a white powder in a water jet vacuum.
  • the maleic acid amide obtainable in this way melts at a temperature of 140 to 145 ° C to a yellow mass, which is condensed by heating to a temperature of 200 ° C to form a tough, foamy, yellow-red resin that solidifies and becomes glassy after prolonged annealing can easily be pulverized when hot.
  • the K value of the polycondensates obtained in each case is also given in Table 1.
  • Polycondensate in the Na form means that the Na salt of polyaspartic acid is prepared from the polyaspartimide by treatment with aqueous NaOH. The K value of this salt is then measured.
  • maleic acid amide which was prepared as described in Example 3 by reacting maleic anhydride with ammonium carbaminate, is slurried in 200 ml of water.
  • the sodium salt of maleic acid monoamide is prepared by adding 25% aqueous sodium hydroxide solution up to pH 7. After everything has dissolved, excess ammonia is driven off in vacuo. The aqueous solution is then acidified with concentrated aqueous hydrochloric acid until it has a pH of 2. A powdery precipitate is formed, which is suctioned off and dried in the air.
  • the flask contents are held at 150 ° C. for 1 hour, the entire mass forming a foam stares.
  • the K value of the polycondensate in the imide form is 12.
  • the polycondensation is then completed by carefully heating the dried maleic acid amide to a temperature of 200 ° C.
  • the reaction mixture is kept at 200 ° C. for a further hour.
  • the polyaspartimide obtained in this way has a K value of 13 and in the Na form of 15 (Na salt of polyaspartic acid).

Abstract

Described is a method of preparing polymers of aspartic acid by heating (a) maleic acid anhydride with (b) acid derivatives of ammonia or adsorption media charged with ammonia, essentially to form hemi-amides of maleic acid or fumaric acid or ammonium salts of the hemi-amides of these acids, followed by thermal condensation of the hemi-amides or their salts, optionally in the presence of co-condensable compounds.

Description

Verfahren zur Herstellung von PolyasparaginsäureProcess for the preparation of polyaspartic acid
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyme¬ risaten der Asparaginsäure durch thermische Kondensation von Halbamiden der Maleinsäure, Fumaβrsäure oder der Ammoniumsalze der Halbamide dieser Säuren, gegebenenfalls in Gegenwart von cokon- densierbaren Verbindungen.The invention relates to a process for the preparation of polymers of aspartic acid by thermal condensation of half-amides of maleic acid, fumaric acid or the ammonium salts of the half-amides of these acids, optionally in the presence of cocondensable compounds.
Aus der JP-A-85/197646 ist die Herstellung DL-Asparagin durch Um¬ setzung von Maleinsäureanhydrid mit wäßrigem Ammoniak in Gegen¬ wart von Ammoniumchlorid bekannt. Die Umsetzung wird beispiels- weise in einem Autoklaven bei einer Temperatur von 110°C durchge¬ führt. Nach einer Reaktionszeit von 3 Stunden erhält man eine Ausbeute von 69 % der Theorie an DL-Asparagin.JP-A-85/197646 discloses the production of DL-asparagine by reacting maleic anhydride with aqueous ammonia in the presence of ammonium chloride. The reaction is carried out, for example, in an autoclave at a temperature of 110 ° C. After a reaction time of 3 hours, a yield of 69% of theory of DL-asparagine is obtained.
Aus der EP-B-0256366 ist ein Verfahren zur Herstellung von Poly- asparaginamidsäure und ihren Salzen bekannt, bei dem man Malein¬ säure und Ammoniak im Molverhältnis 1:1 bis 1,5 bei Temperaturen von 125 bis 140°C umsetzt und die Säuren gegebenenfalls in ihre Salze überführt. Bei der Umsetzung kann man auch von Maleinsäure¬ anhydrid ausgehen, stellt jedoch daraus zunächst durch Zugabe von Wasser Maleinsäure her.EP-B-0256366 discloses a process for the preparation of polyaspartic acid and its salts, in which maleic acid and ammonia are reacted in a molar ratio of 1: 1 to 1.5 at temperatures from 125 to 140 ° C. and the acids optionally converted into their salts. The reaction may also be based on maleic anhydride, but maleic acid is first prepared therefrom by adding water.
Aus Annalen der Chemie, Band 259, Seite 138 (1890) ist die Her¬ stellung von Maleinsäureamid durch Einleiten von Ammoniak in eine Lösung von Maleinsäureanhydrid in Benzol bekannt. Gemäß den Anga- ben in Compt.rend. , Band 31, 433 (1850) erhält man bei der trok- kenen Destillation von Ammoniumsalzen der Fumarsäure, Äpfelsäure und Maleinsäure Polymerisate.From Annalen der Chemie, Volume 259, page 138 (1890), the production of maleic amide by introducing ammonia into a solution of maleic anhydride in benzene is known. According to the information in Compt.rend. , Volume 31, 433 (1850) are obtained from the dry distillation of ammonium salts of fumaric acid, malic acid and maleic acid polymers.
Aus der US-A-4,696,981 ist bekannt, durch Einwirkung von Mikro- wellenstrahlung auf Ammoniumsalze oder Amide von Maleinsäure,From US-A-4,696,981 it is known, by the action of microwave radiation on ammonium salts or amides of maleic acid,
Fumarsäure oder Äpfelsäure Polyaminosäuren herzustellen. Wenn die Kondensation in Gegenwart von Aminocarbonsäuren durchgeführt wird, entstehen Copolykondensate.Fumaric acid or malic acid to produce polyamino acids. If the condensation is carried out in the presence of aminocarboxylic acids, copolycondensates are formed.
Aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE-AnmeldungFrom the older, unpublished DE application
P 43 00 020.7 ist ein Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten der Asparaginsäure bekannt, bei dem man zunächst auf festes oder geschmolzenes Maleinsäureanhydrid gasförmigen Ammoniak einwirken läßt und die dabei entstehenden Halbamide von Maleinsäure, Fumar- säure öder deren Ammoniumsalze bei Temperaturen oberhalb von 100°C thermisch kondensiert und die Kondensate gegebenenfalls hydrolysiert.P 43 00 020.7 discloses a process for the preparation of polymers of aspartic acid, in which gaseous ammonia is first allowed to act on solid or molten maleic anhydride and the resulting half-amides of maleic acid, fumaric acid or their ammonium salts at temperatures above 100 ° C. condensed thermally and the condensates optionally hydrolyzed.
Die Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit Ammoniak in einem orga- nischen Lösemittel zu Maleinsäureamid ist zwar im Labor leicht durchführbar, eignet sich aber nicht für die technische Herstel¬ lung, weil die Rückgewinnung der Lösemittel technisch aufwendig ist.The conversion of maleic anhydride with ammonia in an organic solvent to maleic amide can be carried out easily in the laboratory, but is not suitable for industrial production because the recovery of the solvents is technically complex.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tech¬ nisch leicht durchführbares Verfahren zur Herstellung von Polyme¬ risaten der Asparaginsäure zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to provide a process which is technically easy to carry out for the production of polymers of aspartic acid.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten der Asparaginsäure durch thermische Kondensation von Halbamiden der Maleinsäure, Fumarsäure oder der Ammoniumsalze der Halbamide dieser Säuren, gegebenenfalls in Ge¬ genwart von cokondensierbaren Verbindungen, wenn man die Halb¬ amide und die Ammoniumsalze der Halbamide durch Erhitzen vonThe object is achieved according to the invention with a process for the preparation of polymers of aspartic acid by thermal condensation of half-amides of maleic acid, fumaric acid or the ammonium salts of the half-amides of these acids, if appropriate in the presence of co-condensable compounds, if the halides and the ammonium salts of the Half amides by heating
a) Maleinsäureanhydrid mit b) Säurederivaten des Ammoniaks oder Adsorptionsmitteln, die mit Ammoniak beladen sind,a) maleic anhydride with b) acid derivatives of ammonia or adsorbents loaded with ammonia,
in Substanz herstellt und sie gegebenenfalls vor der Kondensation reinigt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzt manmanufactures in bulk and cleans it if necessary before the condensation. In a preferred embodiment of the invention, one sets
a) Maleinsäureanhydrid mit b) Ammoniumsalzena) Maleic anhydride with b) ammonium salts
um. in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens wirdaround. in a further embodiment of the method according to the invention
a) Maleinsäureanhydrid mit b) Umsetzungsprodukten aus Ammoniak und Kohlendioxid umgesetzt oder man verwendet als Komponente b) mit Ammoniak beladene Adsorptionsmitteln wie Aktivkohle, Kieselgel oder Zeolith.a) maleic anhydride is reacted with b) reaction products of ammonia and carbon dioxide or component b) is used as an adsorbent loaded with ammonia, such as activated carbon, silica gel or zeolite.
Bei der thermischen Kondensation der Halbamide oder der Ammonium¬ salze der Halbamide von Maleinsäure und Fumarsäure entstehen zu¬ nächst Polyaspartimide, die in wäßrigen Lösungen oder nach Zusatz von Basen leicht zu den entsprechenden Polyasparaginsäuren oder den Salzen hydrolysiert werden können. Zur Herstellung der Halbamide der Maleinsäure oder Fumarsäure so¬ wie ihrer Ammoniumsalze geht man vonThe thermal condensation of the half-amides or the ammonium salts of the half-amides of maleic acid and fumaric acid initially produces polyaspartimides which can easily be hydrolyzed in aqueous solutions or after addition of bases to give the corresponding polyaspartic acids or the salts. The production of the half-amides of maleic acid or fumaric acid and their ammonium salts is assumed
a) Maleinsäureanhydrid aus, das beispielsweise in Form von Schuppen, Briketts, Pellets, Granulat, Pulver oder als Schmelze vorliegen kann.a) Maleic anhydride, which can be present, for example, in the form of flakes, briquettes, pellets, granules, powder or as a melt.
Als Komponente b) werden erfindungsgemäß Säurederivate des Ammo¬ niaks oder Adsorptionsmittel eingesetzt, die mit Ammoniak beladen sind, wobei die Umsetzung in Substanz erfolgt, d.h. in Abwesen¬ heit von inerten Löse- oder Verdünnungsmitteln. Die Säurederivate des Ammoniaks oder die mit Ammoniak beladenen Adsorptionsmittel besitzen jeweils positive Werte für die Bildungsenthalpie, d.h. ihre Bildung ausgehend von Ammoniak verläuft exotherm, während die Zersetzung der Säurederivate des Ammoniaks oder die Desorp- tion von Ammoniak aus den Adsorptionsmitteln ein endothermer Pro¬ zeß ist.Acid derivatives of ammonia or adsorbents loaded with ammonia are used as component b) according to the invention, the reaction taking place in bulk, i.e. in the absence of inert solvents or diluents. The acid derivatives of ammonia or the adsorbents loaded with ammonia each have positive values for the enthalpy of formation, i.e. their formation starting from ammonia is exothermic, while the decomposition of the acid derivatives of ammonia or the desorption of ammonia from the adsorbents is an endothermic process.
Unter Säurederivaten des Ammoniaks sollen beispielsweise alle Um- Setzungsprodukte aus Ammoniak und anorganischen oder organischen Säuren verstanden werden. Als anorganische Säuren kommen bei¬ spielsweise Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff, Bromwasserstoff, Schwefelsäure, schweflige Säure, Phosphorsäure, Polyphosphor- säure, phosphorige Säure, unterphosphorige Säure, Salpetersäure, salpetrige Säure, Schwefelwasserstoff und Kohlensäure in Be¬ tracht. Thermisch stabile Säurederivate des Ammoniaks, z.B. sol¬ che aus starken Mineralsäuren und Ammoniak, geben erst bei rela¬ tiv hohen Temperaturen Ammoniak ab. Beispiele hierfür sind Diam- moniumhydrogenphosphat, das erst bei Temperaturen von etwa 90°C mit Maleinsäureanhydrid reagiert. Bei Einsatz von Ammoniumchlorid als Verbindung der Komponente b) beträgt die Reaktionstemperatur mit Maleinsäureanhydrid etwa 140°C. Säurederivate des Ammoniaks mit schwachen Säuren, z.B. Kohlensäure, Ameisensäure, Oxalsäure oder Essigsäure, reagieren schon bei relativ niedrigen Temperatu- ren, z.B. in dem Bereich von 40 bis 80°C.Acid derivatives of ammonia should be understood to mean, for example, all reaction products of ammonia and inorganic or organic acids. Examples of suitable inorganic acids are hydrogen chloride, hydrogen fluoride, hydrogen bromide, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, nitric acid, nitrous acid, hydrogen sulfide and carbonic acid. Thermally stable acid derivatives of ammonia, e.g. such from strong mineral acids and ammonia only give off ammonia at relatively high temperatures. Examples of this are ammonium hydrogen phosphate, which only reacts with maleic anhydride at temperatures of around 90 ° C. When using ammonium chloride as a compound of component b), the reaction temperature with maleic anhydride is about 140 ° C. Acid derivatives of ammonia with weak acids, e.g. Carbonic acid, formic acid, oxalic acid or acetic acid react even at relatively low temperatures, e.g. in the range of 40 to 80 ° C.
Von besonderem Interesse als Verbindung der Komponente b) sind Umsetzungsprodukte aus Ammoniak und Kohlendioxid. Hierbei handelt es sich um Kohlensäurederivate des Ammoniaks, die Ammoniak salz- artig oder kovalent gebunden enthalten. Salzartige Derivate sind beispielsweise Ammoniumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat und A - moniumcarbaminat. Kovalent gebundene Kohlensäurederivate sind beispielsweise Harnstoff, N-Alkylharnstoffe, Urethane, Carbamin- säure, Alkylcarbamate, Alkali- oder Erdalkalimetallcarba ate, Am- moniumcarbamat, Isocyansäure, Cyansäure, Cyanurs ure, Ammonium- cyanat, Biuret, Acetylha nstoff, Guanidin, Guanidiniumnitrat, Guanidinhydrogencarbonat, Semicarbazid, Cyana id, Calciumcyan- amid, Dicyandiamid, Biguanid, Nitroguanidin, Aminoguanidin, Allo- phanate, Melamin, Amidinharnstoff, Cyanharnstoff und Thioharn- stoff. Außerdem eignen sich als Verbindung der Komponente b) Formamid, Acetamid, Urotropin, Monoammoniumdihydrogenphosphat, Ammoniumchlorid und Ammoniumnitrat. Besonders bevorzugt einge¬ setzte Verbindungen der Komponente b) sind Ammoniumhydrogencarbo- nat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumcarbaminat.Of particular interest as a compound of component b) are reaction products of ammonia and carbon dioxide. These are carbonic acid derivatives of ammonia, which contain ammonia in salt or covalent form. Salt-like derivatives are, for example, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate and ammonium carbaminate. Covalently bonded carbonic acid derivatives are, for example, urea, N-alkylureas, urethanes, carbamic acid, alkyl carbamates, alkali or alkaline earth metal carbates, ammonium carbamate, isocyanic acid, cyanic acid, cyanuric acid, ammonium cyanate, biuret, acetyl uranium carbonate, guanidium hydrogenated guanidine , Semicarbazide, cyana id, calcium cyan amide, dicyandiamide, biguanide, nitroguanidine, aminoguanidine, allophanates, melamine, amidine urea, cyanurea and thiourea. Formamide, acetamide, urotropin, monoammonium dihydrogen phosphate, ammonium chloride and ammonium nitrate are also suitable as compounds of component b ) . Compounds of component b) used with particular preference are ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate and ammonium carbaminate.
Als Verbindungen b) kommen außerdem mit Ammoniak beladene Adsorp- tionsmittel in Betracht. Stoffe dieser Art werden beispielsweise dadurch erhalten, daß man Ammoniak über feste Adsorbentien lei¬ tet. Geeignete Adsorbentien sind beispielsweise Aktivkohle, Zeo- lith, Aluminiumoxid, Kieselgel, Ammoniumnitrat als Diverssche Flüssigkeit, saure Ionenaustauscher, Chloride von Calcium, Cobalt, Zink, Kieselgur, Kieselsäure, Wasserglasgel, Eisenhydro¬ xid, Aluminiumhydroxid, Tonerden, Titandioxid, Eisenoxid, Zeolith und Bentonit.Suitable compounds b) are also ammonia-laden adsorbents. Substances of this type are obtained, for example, by passing ammonia over solid adsorbents. Suitable adsorbents are, for example, activated carbon, zeolite, aluminum oxide, silica gel, ammonium nitrate as a diverse liquid, acidic ion exchanger, chlorides of calcium, cobalt, zinc, kieselguhr, silica, water glass gel, iron hydroxide, aluminum hydroxide, clays, titanium dioxide, iron oxide, zeolite and Bentonite.
Als Verbindungen b) können außerdem Metallsalze eingesetzt wer- den, die Ammoniak komplex gebunden enthalten, beispielsweise Ei¬ sen- (II) -ammoniumsulfat, Kupfer-Tetramin-Komplexe und Nickel-II- hexamin-Komplexe.Metal compounds which contain ammonia in a complex bond, for example iron (II) ammonium sulfate, copper-tetramine complexes and nickel-II-hexamine complexes, can also be used as compounds b).
Gegenüber der Umsetzung von MaleinSäureanhydrid mit gasförmigem Ammoniak in Abwesenheit von Verdünnungsmitteln besteht der Vor¬ teil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die Reaktions- partner a) und b) bei niedrigen Temperaturen, z.B. in dem Bereich von 0 bis etwa 30°C, gemischt werden können, ohne daß eine merkli¬ che Reaktion eintritt. Durch Erhöhung der Temperatur der Mischung, z.B. auf Werte von 40 bis 100°C wird die Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit den Verbindungen der Gruppe b) ausgelöst und kann bei Temperaturen bis zu 140°C zu Ende geführt werden. Falls jedoch eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit gewünscht wird, kann die Umsetzung der Verbindungen a) und b) bei Temperaturen durchgeführt werden, bei denen die Kondensation beginnt bzw. ab¬ läuft, d.h. in dem Temperaturbereich von 140 bis 350°C. Die Bil¬ dung des Monomeren und die Kondensation erfolgen dann in einer Verfahrensstufe. Die Umsetzung kann bei Normaldruck, unter ver¬ mindertem Druck oder auch unter erhöhtem Druck durchgeführt wer- den. Um beispielsweise bei der Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit Ammoniumcarbaminat ein Entweichen des bei dem Zerfall von Am¬ moniumcarbaminat entstehenden Kohlendioxids zu verhindern, kann die Umsetzung in geschlossenen Apparaturen durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, Maleinsäureanhydrid in ge- schmolzenem Ammoniumcarbaminat zu lösen und die Ammoniumcarbami- natschmelze als Lösemittel und Verdünnungsmittel für die Umset¬ zung zu verwenden. Dies hat den besonderen Vorteil, daß die Umsetzungen in Reaktoren durchgeführt werden können, die mit einem Rührer ausgestattet sind. Das überschüssige Ammoniumcarba¬ minat kann nach der Umsetzung durch Entspannen des Reaktionsgemi- sches wieder entfernt werden, so daß das Maleinsäureamid in Form 5 eines Feststoffs zurückbleibt. Ammoniumcarbaminat kann auch in situ erzeugt werden, indem man beispielsweise Maleinsaureanhydrid in dem Temperaturbereich von 20 bis 140°C unter Druck mit gasför¬ migem Kohlendioxid versetzt und dann Ammoniak aufpreßt. Man kann jedoch auch zunächst in einem Reaktionsraum Kohlendioxid mit Am- 0 moniak zu Ammoniumcarbaminat umsetzen und es dann in einem ande¬ ren Reaktor mit Maleinsaureanhydrid zur Reaktion bringen. Das bei der Umsetzung freigesetzte Kohlendioxid wird dann in den ersten Reaktionsraum zurückgeführt, in dem es wieder mit Ammoniak zu Am¬ moniumcarbaminat reagieren kann. 5Compared to the reaction of maleic anhydride with gaseous ammonia in the absence of diluents, the advantage of the process according to the invention is that the reaction partners a) and b) are mixed at low temperatures, for example in the range from 0 to about 30 ° C. can without a noticeable reaction. The reaction of maleic anhydride with the compounds of group b) is triggered by increasing the temperature of the mixture, for example to values of 40 to 100 ° C., and can be brought to an end at temperatures of up to 140 ° C. However, if a higher reaction rate is desired, the reaction of the compounds a) and b) can be carried out at temperatures at which the condensation begins or takes place, ie in the temperature range from 140 to 350 ° C. The formation of the monomer and the condensation then take place in one process step. The reaction can be carried out under normal pressure, under reduced pressure or under increased pressure. In order, for example, to prevent the carbon dioxide formed when ammonium carbamate decomposes when the maleic anhydride is reacted with ammonium carbaminate, the reaction can be carried out in closed apparatus. For example, it is possible to dissolve maleic anhydride in molten ammonium carbamate and to use the ammonium carbamate melt as a solvent and diluent for the reaction. This has the particular advantage that the Reactions can be carried out in reactors equipped with a stirrer. The excess ammonium carbamate can be removed again after the reaction by relaxing the reaction mixture, so that the maleic acid amide remains in the form of a solid. Ammonium carbaminate can also be produced in situ, for example by adding maleic anhydride in the temperature range from 20 to 140 ° C. under pressure with gaseous carbon dioxide and then pressing in ammonia. However, one can also first react carbon dioxide with ammonia to ammonium carbaminate in one reaction space and then react it with maleic anhydride in another reactor. The carbon dioxide released during the reaction is then returned to the first reaction space, in which it can react again with ammonia to form ammonium carbaminate. 5
Das Molverhaitnis von Maleinsaureanhydrid : Ammoniak, das aus dem Säurederivat oder den Adsorptionsmitteln frei wird, kann inner¬ halb eines weiten Bereichs variiert werden und betragt beispiels¬ weise 1:0,9 bis 1:2, bevorzugt 1:1 bis 1:1,3. Maleinsäureamid und 0 das Ammoniumsalz von Maleinsäuremonoarnid schmelzen endotherm in dem Temperaturbereich von etwa 100 bis 140°C zu einer gelblichen, niedrigviskosen Schmelze, die ab 145°C exotherm polykondensiert. Dabei entweichen gasförmige Bestandteile u.a. Ammoniak und Was¬ ser. Im Verlauf der Polykondensation nimmt die Viskosität der Re- 5 aktionsmasse schnell zu, so daß ein zähes, klebriges Harz gebil¬ det wird, das beim weiteren Tempern zu einer spröden Masse er¬ starrt, die leicht pulverisiert werden kann. Die Umsetzung der Komponenten a) und b) wird vorzugsweise bei Temperaturen von 0 bis 140°C durchgeführt. Danach erfolgt die Kondensation der umset-The molar ratio of maleic anhydride: ammonia which is released from the acid derivative or the adsorbents can be varied within a wide range and is, for example, 1: 0.9 to 1: 2, preferably 1: 1 to 1: 1, 3rd Maleic acid amide and 0 the ammonium salt of maleic acid monoarnide melt endothermically in the temperature range from about 100 to 140 ° C. to a yellowish, low-viscosity melt which polycondenses exothermically from 145 ° C. Gaseous components escape, among other things. Ammonia and water. In the course of the polycondensation, the viscosity of the reaction mass increases rapidly, so that a viscous, sticky resin is formed which, upon further annealing, solidifies into a brittle mass which can be easily pulverized. The reaction of components a) and b) is preferably carried out at temperatures from 0 to 140 ° C. Afterwards the condensation of the converted
30 zungsprodukte aus a) und b) bei Temperaturen bis zu 350°C. Das Mi¬ schen der Komponente a) und b) kann - insbesondere dann, wenn be¬ sonders stabile Verbindungen b) vorliegen, auch bei Temperaturen erfolgen, bei denen die Polykondensation durchgeführt wird, d.h. in dem Temperaturbereich von 140 bis 350°C, vorzugsweise 150 bis30 products from a) and b) at temperatures up to 350 ° C. Component a) and b) can also be mixed at temperatures at which the polycondensation is carried out, in particular when compounds b) are particularly stable, i.e. in the temperature range of 140 to 350 ° C, preferably 150 to
35 250°C.35 250 ° C.
Die Polykondensation verläuft beispielsweise dann besonders gün¬ stig, wenn die Umsetzungsprodukte aus Maleinsaureanhydrid und Ammoniumsalzen vor der Polykondensation einer Reinigung unterzo-The polycondensation, for example, proceeds particularly favorably if the reaction products of maleic anhydride and ammonium salts are subjected to cleaning before the polycondensation.
40 gen werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man das rohe Maleinsäureamid oder dessen Ammoniumsalze in Wasser unter Zugabe von Natronlauge in eine wäßrige Natriumsalzlösung überfuhrt und den nicht chemisch gebundenen Ammoniak aus der wä߬ rigen Lösung austreibt. Die ammoniakfreie Natriumsalzlόsung von40 gen. This can be done, for example, by converting the crude maleic acid amide or its ammonium salts in water with the addition of sodium hydroxide solution into an aqueous sodium salt solution and driving off the non-chemically bound ammonia from the aqueous solution. The ammonia-free sodium salt solution of
45 Maleinsäuremonoarnid wird dann durch Zusatz von beispielsweise Salzsäure auf pH 2 angesäuert. Dabei fällt das Maleinsäuremonoa¬ rnid in Form eines weißen Pulvers aus. Es wird von der Mutterlauge abgetrennt, getrocknet und beispielsweise in dem Temperatur¬ bereich von 140 bis 250°C polykondensiert. Bei der Herstellung von Maleinsäureamid sowie bei der Polykondensation können Verarbei¬ tungshilfsmittel zugesetzt werden. Solche Verarbeitungshilfsmit- tel bewirken, daß die Maleinsäureamidteilchen nicht verbacken, sondern immer leicht rieselfähig bleiben. Verarbeitungshilfsmit¬ tel können auch die Schmelzviskosität des Polykondensates ernied¬ rigen bzw. als Trennmittel dienen, um es pulverförmig zu halten. Beispiele solcher Verarbeitungs- oder Prozeßhilfsmittel sind bei- spielsweise Waschmittelinhaltsstoffe wie nichtionische, anioni¬ sche oder kationische Tenside, Fettsäuren, Pflanzenöle und Tal¬ kum. Falls sie eingesetzt werden, verwendet man bis zu 5 Gew.-% der Prozeßhilfsmittel, bezogen auf das entstehende Polykondensat.45 maleic acid monoarnide is then acidified to pH 2 by adding, for example, hydrochloric acid. The maleic acid monoxide precipitates in the form of a white powder. It is from the mother liquor separated, dried and polycondensed, for example, in the temperature range from 140 to 250 ° C. Processing aids can be added in the production of maleic acid amide and in the polycondensation. Such processing aids have the effect that the maleic acid amide particles do not cake, but always remain easily pourable. Processing aids can also lower the melt viscosity of the polycondensate or serve as a release agent in order to keep it in powder form. Examples of such processing or processing aids are, for example, detergent ingredients such as nonionic, anionic or cationic surfactants, fatty acids, vegetable oils and talc. If they are used, up to 5% by weight of the processing aids are used, based on the polycondensate formed.
Als Apparate zur Handhabung von Pulvern eignen sich beispiels¬ weise Schaufelmischer, einwellige und zweiwellige Extruder, Fließbett, Wirbelbett, ungerührtes oder gerührtes Festbett, Dreh¬ rohr, Konusmischer, Taumelmischer, Doppelkonusmischer, Silo, Rohrreaktor, Rührkessel (besonders mit Kreuzbalkenrührer) , be- heizte bzw. wärmeisolierte Förderbänder, Kneter, Trommel- und Pflugscharmischer.Suitable devices for handling powders are, for example, paddle mixers, single-shaft and twin-screw extruders, fluidized beds, fluidized beds, unstirred or stirred fixed beds, rotary tubes, cone mixers, tumble mixers, double-cone mixers, silos, tubular reactors, stirred tanks (especially with cross-bar stirrers), heated or insulated conveyor belts, kneaders, drum and ploughshare mixers.
Um die Polykondensation von Maleinsäuremonoamiden zu erleichtern und die biologische Abbaubarkeit der Kondensationsprodukte zu er- höhen, kann man bei der Polykondensation verschiedener Additive mitverwenden. Beispielsweise eignen sich sauer oder basisch re¬ agierende Stoffe in Mengen von 0,01 bis 200 Mol-%, bezogen auf Maleinsäureamid. Solche Stoffe sind beispielsweise Mineralsäuren wie Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, phospho- rige Säure, unterphosphorige Säure, Polyphosphorsäure, Bortri- fluorid, Bortrichlorid, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Aluminium¬ oxid, Zinkchlorid, Eisen-III-chlorid, Eisen-11-sulfat, Oxalsäure, Citronensäure, Weinsäure und Aluminiumsulfat. Geeignete basische Additive sind beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumsilikat und Natriumsilikat, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Magnesiumoxid und Magnesiumcarbonat. Die Addi¬ tive werden beispielsweise bevorzugt bei einer zweistufigen Ver¬ fahrensweise in der 2. Stufe eingesetzt, bei der in der 1. Stufe die Bildung der Halbamide und in der 2. Stufe die Kondensation erfolgt.To facilitate the polycondensation of maleic acid monoamides and to increase the biodegradability of the condensation products, various additives can be used in the polycondensation. For example, acidic or basic reacting substances in amounts of 0.01 to 200 mol%, based on maleic amide, are suitable. Such substances are, for example, mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, polyphosphoric acid, boron trifluoride, boron trichloride, carbon dioxide, sulfur dioxide, aluminum oxide, zinc chloride, iron III chloride, iron 11 sulfate, Oxalic acid, citric acid, tartaric acid and aluminum sulfate. Suitable basic additives are, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate, potassium silicate and sodium silicate, calcium oxide, calcium carbonate, magnesium oxide and magnesium carbonate. The additives are preferably used, for example, in a two-stage procedure in the 2nd stage, in which the formation of the half-amides takes place in the 1st stage and the condensation takes place in the 2nd stage.
Die Kondensation der aus a) und b) erhaltenen Umsetzungsprodukte zu Polymerisaten der Asparaginsäure kann auch in Gegenwart von Verbindungen vorgenommen werden, die mit den Halbamiden bzw.The condensation of the reaction products obtained from a) and b) to give polymers of aspartic acid can also be carried out in the presence of compounds which are treated with the halamides or
Ammoniumsalzen der Halbamide von Maleinsäure oder Fumarsäure co- kondensierbar sind. Geeignete cokondensierbare Verbindungen sind beispielsweise alle Aminosäuren, Carbonsäuren, Anhydride mehrba¬ sischer Carbonsäuren, Alkohole, Amine, alkoxylierte Alkohole, alkoxylierte Amine, Aminozucker, Kohlenhydrate, Zuckercarbonsäu¬ ren und/oder nicht-proteinogene Aminosäuren. Bezogen auf ein Teil der Umsetzungsprodukte aus den Komponenten a) und b) verwendet man die cokondensierbaren Verbindungen in Mengen von 0 bis 30 Gew.-%.Ammonium salts of the half-amides of maleic acid or fumaric acid can be condensed. Suitable co-condensable compounds are for example all amino acids, carboxylic acids, anhydrides of polybasic carboxylic acids, alcohols, amines, alkoxylated alcohols, alkoxylated amines, amino sugars, carbohydrates, sugar carboxylic acids and / or non-proteinogenic amino acids. Based on part of the reaction products from components a) and b), the co-condensable compounds are used in amounts of 0 to 30% by weight.
Bei der Polykondensation der Halbamide der Maleinsäure, Fumar- säure oder der Ammoniumsalze dieser Halbamide entstehen zunächst Polyasparaginsäureimide, die in wäßrigem Medium bei pH-Werten oberhalb von 8 leicht hydrolysiert und in die entsprechenden Al¬ kali- oder Ammoniumsalze von Polyasparaginsäure überführt werden können. Die Kondensationsprodukte werden in Form der Alkali- oder Ammoniumsalze beispielsweise als Waschmitteladditiv zu phospha¬ tarmen (hierunter sollen Wasch- und Reinigungsmittelformulierun¬ gen mit einem Phosphatgehalt von höchstens 25 Gew.-% verstanden werden) und phosphatfreien, festen oder flüssigen Reinigungsmit¬ teln in Mengen bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf die Waschmittelfor- mulierung, als Zusatz zu Geschirrspülmitteln oder auch als Scale- Inhibitor in Mengen von etwa 0,1 bis 1000 ppm, bezogen auf das zu behandelnde wäßrige Medium verwendet. Die Kondensate können auch als Dispergiermittel für feste, anorganische oder organische Teilchen in Wasser verwendet werden.The polycondensation of the half-amides of maleic acid, fumaric acid or the ammonium salts of these half-amides initially produces polyaspartimides which can be readily hydrolyzed in aqueous medium at pH values above 8 and converted into the corresponding alkali metal or ammonium salts of polyaspartic acid. The condensation products are in the form of the alkali metal or ammonium salts, for example as a detergent additive to low-phosphate (this is to be understood as detergent and cleaning agent formulations with a phosphate content of at most 25% by weight) and phosphate-free, solid or liquid cleaning agents in quantities up to 20% by weight, based on the detergent formulation, as an additive to dishwashing detergents or as a scale inhibitor in amounts of about 0.1 to 1000 ppm, based on the aqueous medium to be treated. The condensates can also be used as dispersants for solid, inorganic or organic particles in water.
Die in den Beispielen angegebenen K-Werte wurden in Form der Po¬ lyasparaginsäureimide nach H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Band 13, 48 bis 64 und 71 bis 74 (1932) in 1 gew.-%iger Lösung in Dimethylformamid oder in Form der Natriumsalze der Polyasparagin- säuren in l%iger Lösung in Wasser bei pH 7 und 25°C bestimmt.The K values given in the examples were in the form of the polyaspartimides according to H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Vol. 13, 48 to 64 and 71 to 74 (1932) in 1% strength by weight solution in dimethylformamide or in the form the sodium salts of polyaspartic acids in 1% solution in water at pH 7 and 25 ° C.
Die Molgewichtsmittelwerte Mw werden mittels GPc bestimmt (Eichung durch Polyacrylatstandards) . Sie liegen im Bereich 500 bis 30.000, bevorzugt 600 bis 10.000. Das Verhältnis von Gewichts- mittelwert zu Zahlenmittelwert Mw/Mn beträgt üblicherweise 1,7 bis 2,3.The average molecular weights M w are determined by means of GPc (calibration using polyacrylate standards). They are in the range 500 to 30,000, preferably 600 to 10,000. The ratio of weight average to number average M w / M n is usually 1.7 to 2.3.
Beispiele 1 bis 3 In einem 1-Liter fassenden Rundkolben werden 98 g (1 mol) Malein¬ saureanhydrid in Schuppenform mit der in der Tabelle jeweils an¬ gegebenen Menge an Ammoniumsalz bei einer Temperatur von 20°C ver¬ mischt und für 1,5 Stunden bei Raumtemperatur an einem Rotations¬ verdampfer unter Rotation belassen. Danach wird die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 40°C erhöht. Dabei entweicht C0 . Das Reaktionsgemisch wird 2 Stunden bei 40°C beim Rotationsverdampfer durchmischt und anschließend mit den in Tabelle 1 jeweils angege- benen Mengen an Ammoniumverbindung versetzt. Die Temperatur wird unmittelbar darauf auf 60°C erhöht. Falls beim Zerfall der Ammoni¬ umverbindung Wasser entsteht, wird die pulverförmige Mischung im WasserstrahlVakuum zu einem weißen Pulver getrocknet.Examples 1 to 3 In a 1 liter round-bottom flask, 98 g (1 mol) of maleic anhydride in flake form are mixed with the amount of ammonium salt given in the table at a temperature of 20 ° C. and for 1.5 Leave for hours at room temperature on a rotary evaporator with rotation. The temperature of the reaction mixture is then raised to 40 ° C. C0 escapes. The reaction mixture is mixed for 2 hours at 40 ° C. on a rotary evaporator and then indicated in Table 1 with the added amounts of ammonium compound. The temperature is immediately raised to 60 ° C. If water forms during the decomposition of the ammonium compound, the powdery mixture is dried to a white powder in a water jet vacuum.
Das so erhältliche Maleinsäureamid schmilzt bei einer Temperatur von 140 bis 145°C zu einer gelben Masse, die durch Erhitzen auf eine Temperatur von 200°C zu einem zähen, schaumigen, gelb-roten Harz kondensiert wird, das bei längerem Tempern glasig erstarrt und selbst in heißem Zustand leicht pulverisiert werden kann. Der K-Wert der jeweils erhaltenen Polykondensate ist ebenfalls in Ta¬ belle 1 angegeben. Polykondensat in der Na-Form bedeutet, daß aus dem Polyaspartimid durch Behandlung mit wäßriger NaOH das Na-Salz der Polyasparaginsäure hergestellt wird. Der K-Wert dieses Salzes wird dann gemessen.The maleic acid amide obtainable in this way melts at a temperature of 140 to 145 ° C to a yellow mass, which is condensed by heating to a temperature of 200 ° C to form a tough, foamy, yellow-red resin that solidifies and becomes glassy after prolonged annealing can easily be pulverized when hot. The K value of the polycondensates obtained in each case is also given in Table 1. Polycondensate in the Na form means that the Na salt of polyaspartic acid is prepared from the polyaspartimide by treatment with aqueous NaOH. The K value of this salt is then measured.
Tabelle 1Table 1
Bei¬ Ammoniumver¬ Zusatz an Trocknung K-Wert des spiel bindung in Ammoniumver- des Um- Polykonden-With addition of ammonium to drying, K value of the play bond in ammonium, or polycondensation.
Nr. der Vorlage bindung nach setzung- sates in der 2-stündiger sproduk-No. of the template binding after setting dates in the 2-hour product
Reaktion tes Imid-Form Na-FormReaction tes imide form Na form
1 87 g 8 g ;_mmonium- ja 14 161 87 g 8 g; _mmonium- yes 14 16
(1,1 mol) Am- hydrogencar- moniumhydro- bonat gencarbonat(1.1 mol) ammonium carbonate hydrogen carbonate gene carbonate
2 0,55 mol 5 g Ammonium- ja 14 16 52 g carbonat2 0.55 mol 5 g ammonium yes 14 16 52 g carbonate
Ammonium- carbonatAmmonium carbonate
3 0,55 mol 4 g Ammonium¬ nein 14 16 43 g Ammoni¬ carbaminat umcarbaminat3 0.55 mol 4 g of ammonium no 14 16 43 g of ammoni carbamate carbamate
Beispiel 4Example 4
100 g Maleinsäureamid, das gemäß den Angaben in Beispiel 3 durch Umsetzung von Maleinsaureanhydrid mit Ammoniumcarbaminat herge¬ stellt worden ist, wird in 200 ml Wasser aufgeschlämmt. Durch Zu¬ gabe von 25 %iger wäßriger Natronlauge bis zu einem pH-Wert 7 wird das Natriumsalz des Maleinsäuremonoamids hergestellt. Nach¬ dem sich alles gelöst hat, wird überschüssiges Ammoniak im Vakuum ausgetrieben. Die wäßrige Lösung wird dann mit konzentrierter wäßriger Salzsäure angesäuert, bis sie einen pH-Wert 2 aufweist. Es entsteht ein pulvriger Niederschlag, der abgesaugt und an der Luft getrocknet wird.100 g of maleic acid amide, which was prepared as described in Example 3 by reacting maleic anhydride with ammonium carbaminate, is slurried in 200 ml of water. The sodium salt of maleic acid monoamide is prepared by adding 25% aqueous sodium hydroxide solution up to pH 7. After everything has dissolved, excess ammonia is driven off in vacuo. The aqueous solution is then acidified with concentrated aqueous hydrochloric acid until it has a pH of 2. A powdery precipitate is formed, which is suctioned off and dried in the air.
100 g des gereinigten Maleinsäuremonoamids werden in einem 1-Li- 5 ter fassenden Rundkolben am Rotationsverdampfer bei einem Druck von 15 mbar auf eine Temperatur von 80°C erhitzt. Durch Steigerung der Temperatur auf 200°C erfolgt die Polykondensation innerhalb von 2 Stunden. Die zunächst entstehende dünnflüssige Schmelze wird zunehmend viskoser. Nach 2 Stunden ist die Polykondensation 10 beendet. Der K-Wert der Imid-Form beträgt 16, der K-Wert der Na- Form 19 (Na-Salz der Polyasparaginsäure) .100 g of the purified maleic acid monoamide are heated in a 1 liter round bottom flask on a rotary evaporator at a pressure of 15 mbar to a temperature of 80 ° C. By increasing the temperature to 200 ° C, the polycondensation takes place within 2 hours. The thin melt that initially forms becomes increasingly viscous. The polycondensation 10 has ended after 2 hours. The K value of the imide form is 16, the K value of the Na form 19 (Na salt of polyaspartic acid).
Beispiele 5 und 6Examples 5 and 6
15 In einen Doppelwellenextruder, der einen Durchmesser von 28 mm und 8 geschlossene Einheiten hat, werden aus zwei Dosiereinrich¬ tungen Maleinsaureanhydrid in Schuppenform und die in Tabelle 2 angegebenen Ammoniumverbindungen jeweils über Schnecken zudosiert. Im Mischungsteil des Extruders beträgt die Temperatur15 In a twin-screw extruder, which has a diameter of 28 mm and 8 closed units, maleic anhydride in flake form and the ammonium compounds given in Table 2 are metered in from each of two dosing devices via screws. The temperature in the mixing section of the extruder is
20 40°C, in der Reaktormitte 60°C und am Extruderausgang 80°C. Die Umdrehungsgeschwindigkeiten wurden auf 150 Upm eingestellt. Man erhielt ein weißes Pulver, das in einer flachen Schale bei 200°C polykondensiert wurde. Die Polykondensate hatten die in Tabelle 2 angegebenen K-Werte.20 40 ° C, 60 ° C in the middle of the reactor and 80 ° C at the extruder outlet. The rotation speeds were set at 150 rpm. A white powder was obtained, which was polycondensed in a flat dish at 200 ° C. The polycondensates had the K values given in Table 2.
2525
Tabelle 2Table 2
MSA Ammonium- Ammonium¬ K-Wert des Polymeren (kg/h) carbonat carbaminat in derMSA ammonium ammonium K value of the polymer (kg / h) carbonate carbaminate in the
30 (kg/h) (kg/h)30 (kg / h) (kg / h)
Imid-Form Na-FormImide form Na form
Beispiel 2,97 1,59 — 14 16 5Example 2.97 1.59 - 14 16 5
Beispiel 2,97 - 1,17 14 16Example 2.97 - 1.17 14 16
35 635 6
Beispiel 7Example 7
40 In einem 1-Liter fassenden Rundkolben werden 98 g (1 mol) Malein¬ saureanhydrid und 1,0 mol Harnstoff vorgelegt und auf eine Temperatur von 70°C erwärmt. Der Harnstoff löst sich unter Rühren im geschmolzenen Maleinsaureanhydrid nach etwa 1 Stunde zu einer klaren Reaktionsmischung, die dann auf 100°C erwärmt wird. Um dasIn a 1-liter round-bottom flask, 98 g (1 mol) of maleic anhydride and 1.0 mol of urea are placed and heated to a temperature of 70 ° C. After about 1 hour, the urea dissolves in the molten maleic anhydride with stirring to give a clear reaction mixture which is then heated to 100.degree. To do that
45 Reaktionsgemisch zu kondensieren, wird der Kolbeninhalt 1 Stunde bei 150°C gehalten, wobei die gesamte Masse zu einem Schaum er- starrt. Der K-Wert des Polykondensates in der Imid-Form be¬ trägt 12.To condense the reaction mixture, the flask contents are held at 150 ° C. for 1 hour, the entire mass forming a foam stares. The K value of the polycondensate in the imide form is 12.
Beispiel 8Example 8
In einem 1-Liter fassenden Rundkolben werden 98 g (1 mol) Malein¬ saureanhydrid in Schuppenform und 77 g (1 mol) Ammoniumacetat eingefüllt und langsam auf eine Temperatur von 85°C unter Durchmi¬ schen am Rotationsverdampfer erwärmt. Innerhalb einer halben Stunde erstarrt der anfangs breiige Kolbeninhalt zu einer weißen Kristallmasse, die noch für weitere 2 Stunden unter Rotation des Kolbens bei einer Temperatur von 85°C gehalten wird. Durch Anlegen eines Wasserstrahlvakuums wird die freigesetzte Essigsäure ent¬ fernt. Das rohe Maleinsäureamid wird anschließend in einer fla- chen Glasschale zunächst langsam auf eine Temperatur von 80°C er¬ hitzt, wobei eine Entwässerung eintritt. Die Polykondensation wird danach durch vorsichtiges Erhitzen des getrockneten Malein- säureamids auf eine Temperatur von 200°C abgeschlossen. Das Reak¬ tionsgemisch wird noch 1 Stunde bei 200°C gehalten. Das so erhält- liehe Polyasparaginsäureimid hat einen K-Wert von 13 und in der Na-Form von 15 (Na-Salz der Polyasparaginsäure) . 98 g (1 mol) of maleic anhydride in flake form and 77 g (1 mol) of ammonium acetate are introduced into a 1-liter round-bottomed flask and slowly heated to a temperature of 85 ° C. while mixing on a rotary evaporator. Within half an hour the initially pulpy flask contents solidify into a white crystal mass, which is kept at a temperature of 85 ° C. for a further 2 hours while rotating the flask. The acetic acid released is removed by applying a water jet vacuum. The crude maleic acid amide is then first slowly heated to a temperature of 80 ° C. in a flat glass dish, with dewatering occurring. The polycondensation is then completed by carefully heating the dried maleic acid amide to a temperature of 200 ° C. The reaction mixture is kept at 200 ° C. for a further hour. The polyaspartimide obtained in this way has a K value of 13 and in the Na form of 15 (Na salt of polyaspartic acid).

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten der Asparagin- säure durch thermische Kondensation von Halbamiden der Ma¬ leinsäure, Fumarsäure oder der Ammoniumsalze der Halbamide dieser Säuren, gegebenenfalls in Gegenwart von cokondensier- baren Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Halb¬ amide und die Ammoniumsalze der Halbamide durch Erhitzen von1. Process for the preparation of polymers of aspartic acid by thermal condensation of half-amides of maleic acid, fumaric acid or the ammonium salts of the half-amides of these acids, if appropriate in the presence of co-condensable compounds, characterized in that the half-amides and the Ammonium salts of the half amides by heating
(a) Maleinsaureanhydrid mit(a) Maleic anhydride with
(b) Säurederivaten des Ammoniaks oder Adsorptionsmitteln, die mit Ammoniak beladen sind,(b) acid derivatives of ammonia or adsorbents loaded with ammonia,
in Substanz herstellt und sie gegebenenfalls vor der Konden¬ sation reinigt.manufactures in substance and, if necessary, cleans it before condensation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) Maleinsaureanhydrid mit (b) Ammoniumsalzen umsetzt.2. The method according to claim 1, characterized in that (a) maleic anhydride is reacted with (b) ammonium salts.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne , daß man3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one
(a) Maleinsaureanhydrid, mit(a) Maleic anhydride, with
(b) Umsetzungsprodukten aus Ammoniak und Kohlendioxid um¬ setzt.(b) converts reaction products from ammonia and carbon dioxide.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Adsorptionsmittel Aktivkohle oder Zeolith einsetzt.4. The method according to claim 1, characterized in that activated carbon or zeolite is used as the adsorbent.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Umsetzung von (a) mit (b) bei Temperaturen von 0 bis 140°C und die anschließende Kondensation bei Tempe¬ raturen bis zu 350°C durchgeführt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized gekenn¬ characterized in that the reaction of (a) with (b) at temperatures from 0 to 140 ° C and the subsequent condensation at temperatures up to 350 ° C is carried out .
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996034908A1 (en) * 1995-05-04 1996-11-07 Bayer Aktiengesellschaft Process for preparing polymers with recurring succinyl units
EP0947535A3 (en) * 1998-04-03 1999-12-01 Bayer Ag Process for preparing polymers with succinyl repeating units using catalysts
US6395870B1 (en) 1998-10-05 2002-05-28 Bayer Aktiengesellschaft Process for preparing biodegradable polymers having repeating succinyl units
EP1225193A3 (en) * 2001-01-17 2003-04-23 Basf Aktiengesellschaft Compositions for preparation of shapes of finally divided materials

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010040378A (en) 1998-01-28 2001-05-15 어웨어 케미칼즈 엘.엘.씨. Method for treating circulating water from an enamelling line
AT407227B (en) 1998-06-26 2001-01-25 Aware Chemicals Llc METHOD FOR CLEANING LACQUERING PARTS OF A LACQUERING PLANT, IN PARTICULAR LACQUERING LINES

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60197646A (en) * 1984-03-21 1985-10-07 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd Preparation of dl-asparagine
US4590260A (en) * 1984-03-28 1986-05-20 Fuso Chemical Co., Ltd. Method for producing copoly(amino acid)
EP0256366A1 (en) * 1986-08-07 1988-02-24 Bayer Ag Process for producing polyasparaginamide and its salts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60197646A (en) * 1984-03-21 1985-10-07 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd Preparation of dl-asparagine
US4590260A (en) * 1984-03-28 1986-05-20 Fuso Chemical Co., Ltd. Method for producing copoly(amino acid)
EP0256366A1 (en) * 1986-08-07 1988-02-24 Bayer Ag Process for producing polyasparaginamide and its salts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 056 (C - 331) 6 March 1986 (1986-03-06) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996034908A1 (en) * 1995-05-04 1996-11-07 Bayer Aktiengesellschaft Process for preparing polymers with recurring succinyl units
EP0947535A3 (en) * 1998-04-03 1999-12-01 Bayer Ag Process for preparing polymers with succinyl repeating units using catalysts
US6093789A (en) * 1998-04-03 2000-07-25 Bayer Aktiengellschaft Process for the preparation of polymers with repeating succinyl units using catalysts
US6395870B1 (en) 1998-10-05 2002-05-28 Bayer Aktiengesellschaft Process for preparing biodegradable polymers having repeating succinyl units
EP1225193A3 (en) * 2001-01-17 2003-04-23 Basf Aktiengesellschaft Compositions for preparation of shapes of finally divided materials
US6753361B2 (en) 2001-01-17 2004-06-22 Basf Aktiengesellschaft Compositions for producing moldings from finely divided materials

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