DE2035047C3 - Stabilizing peroxidic compounds - Google Patents
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Description
undand
R1
-CH2-C-R 1
-CH 2 -C-
COOACOOA
-CH2-C-CHO -CH 2 -C-CHO
(D(D
(H)(H)
oderor
bb) vorwiegend aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) und (II) als Hauptbestandteile und daneben einer untergeordneten Anzahl von Einheiten der allgemeinen Formelbb) mainly from units of the general formulas (I) and (II) as main components and next to it a subordinate number of units of the general formula
— C-- C-
R
-C-R.
-C-
COOA COOACOOA COOA
(HD(HD
3535
aufgebaut sind,are constructed
wobei A für ein Was;serstoffatom. eine Valenz eines ein- oder mehrwertigen Metalls, insbesondere eines Alkalimetalls, oder Ammonium steht, R und R1 gleich oder verschieden sind und eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere eine Methylgruppe, oder ein Wasserstoffatom bedeuten und R1 außerdem ein Halogenatom bedeuten, kann, die Einheiten (I), (II) und (III) in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein können und wobei die durchschnittliche Häufigkeit dieser Einheiten einem molaren Gehalt an Carboxyl- bzw. Carboxylgruppen von mindestens 50%, an Carbonylgruppen von höchstens 50% und an endständigen, ganz oder teilweise lactonisierten Hydroxylgruppen von 0,2 bis 66%, insbesondere 1 bis 20%, entspricht und der Polymerisationsgrad zwischen 3 und 600, insbesondere zwischen 3 und 300 liegt, und/oder auswhere A is a hydrogen atom. a valence of a monovalent or polyvalent metal, in particular an alkali metal, or ammonium, R and R 1 are identical or different and are an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, in particular a methyl group, or a hydrogen atom and R 1 is also a halogen atom mean, the units (I), (II) and (III) can be arranged in any order and the average frequency of these units having a molar content of carboxyl or carboxyl groups of at least 50%, of carbonyl groups of at most 50% and on terminal, completely or partially lactonized hydroxyl groups from 0.2 to 66%, in particular 1 to 20%, and the degree of polymerization is between 3 and 600, in particular between 3 and 300, and / or
— CH2 — C —
OH- CH 2 - C -
OH
oderor
bb) vorwiegend aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) und (IV) und/oder (V) als Hauptbestandteile und daneben einer untergeordneten Anzahl von Einheiten der allgemeinen Formel (III) und/oder von Einheiten der allgemeinen Formelnbb) predominantly from units of the general formulas (I) and (IV) and / or (V) as Main components and besides a minor number of units of the general formula (III) and / or of units of general formulas
CH,OHCH, OH
— CH, — C —- CH, - C -
COOACOOA
undand
CH, ί
CH,
(VlI)(VI)
wobei A und R wieder die angegebene Bedeutung haben, die Einheiten (I), (III), (IV), (V), (VI) und (VII) in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein können und wobei die durchschnittliche Häufigkeit dieser Einheiten auch bei Abwesenheit einer oder mehrerer dieser Einheiten einem zwischen 0,5 und 16, insbesondere zwischen 1,1 und 16, liegenden Verhältnis von Carboxyl- bzw. Carboxylatgruppen zu Hydroxylgruppen entspricht und der Polymerisationsgrad zwischen 3 und 600, insbesondere zwischen 3 und 300, liegt, mit Erdalkalimetallionen, insbesondere Magnesiumionen, zum Stabilisieren von peroxidischen Verbindungen, insbesondere in peroxidhaltigen Bleichflotten.where A and R again have the meaning given, the units (I), (III), (IV), (V), (VI) and (VII) can be arranged in any order and with the average Frequency of these units, even in the absence of one or more of these units, is between 0.5 and 16, in particular between 1.1 and 16, the ratio of carboxyl or carboxylate groups to hydroxyl groups and corresponds to Degree of polymerization between 3 and 600, in particular between 3 and 300, with alkaline earth metal ions, especially magnesium ions, for stabilizing peroxidic compounds, especially those containing peroxide Bleach liquors.
b) Polyoxycarbonsäuren oder -carboxylaten, dieb) polyoxycarboxylic acids or carboxylates, the
aa) aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) undaa) from units of the general formulas (I) and
6060
-CH7-C--CH 7 -C-
CH, OHCH, OH
(IV)(IV)
65 Gegenstand der Erfindung ist das Stabilisieren von percxidischen Verbindungen, insbesondere in peroxidhaltigen Bleichflotten, durch Zusatz von Chelatkomp'exen bestimmter Polyaldehydocarbonsäuren und/oder Polyoxycarbonsäuren mit Erdalkalimetallionen, vorzugsweise Magnesiumionen. 65 The invention relates to the stabilization of percxidischen compounds, particularly in peroxide bleaching liquors, by the addition of certain Chelatkomp'exen polyaldehydocarboxylic acids and / or polyoxycarboxylic acids with alkaline earth metal ions, preferably magnesium ions.
Für die Textilbleiche ist die Aktivierung der peroxidischen Bleichmittel durch Alkali von größter Bedeutung, da im sauren und neutralen Bereich die Bleichwirkung gering ist. Zudem hat das Alkali noch die Aufgabem die abgebauten farbigen Begleitsubstanzen der Fasern abzutragen bzw. abzulösen. Ohne Stabilisatoren im Bleichbad ist die Zerfallsgeschwindigkeit der peroxidischen Aktivsauerstofflieferanten in den alkalischen Flotten so hoch, daß lediglich eine Faserscliädigung, aber kein nennenswerter BleicheffeklFor textile bleaching, the activation of the peroxidic bleaching agent by alkali is of the greatest importance, because the bleaching effect is low in the acidic and neutral range. In addition, the alkali still has the task of removing or removing the degraded colored accompanying substances of the fibers. Without Stabilizers in the bleach bath is the rate of decomposition of the peroxidic active oxygen suppliers so high in the alkaline liquors that only fiber damage, but no significant bleaching effect
:rzielt wird. Während bei der Badbleiche, d. h. bei :inem Flottenverhältnis von über I : 5, sich nicht nur nit Wasserglas, dem bekanntesten Bleichstabilisator, iondern auch mit organischen Stabilisatoren einigermaßen gute Ergebnisse erzielen lassen, zeigen letztere bei der Imprägnierbleiche, d. h. be· Flotlenverhältnissen von I : I bis I : 1.5. wie z. B. bei der J-Box, Transportband-. Thermoverweil- sowie Hochtemperatur- und auch Kaltbleiche, da hier höhere Chemikulienkonzentrationen eingesetzt werden, wesentlich schlechtere bzw. unbefriedigende Ergebnisse. Die bekanntesten derartigen organischen Stabilisatoren sind Aminocarbonsäuren bzw. deren Salze wie Athylendiamintetraessigsäure. Nitrilotriessigsäure. Diäthyientriaminpentaessigsäure usw.. denen allen gemein- i^ sam ist. daß sie in peroxidhaltigen Lösungen sehr rasch zu den entsprechenden Aminoxiden oxydiert werden und damit ihre Stabilisatorwirksamkeit einbüßen. : is achieved. While in the bath bleaching, d. H. with: in a liquor ratio of over I: 5, not only with water glass, the most famous bleach stabilizer, The latter show that it is also possible to achieve reasonably good results with organic stabilizers in the case of impregnation bleach, d. H. be · Flotlen conditions from I: I to I: 1.5. such as B. with the J-Box, Conveyor belt. Thermal dwell as well as high temperature and cold bleaching, since higher chemical concentrations here are used, significantly poorer or unsatisfactory results. The most famous such organic stabilizers are aminocarboxylic acids or their salts such as ethylenediaminetetraacetic acid. Nitrilotriacetic acid. Dietary triamine pentaacetic acid, etc. which all have in common- i ^ is sam. that it oxidizes very rapidly to the corresponding amine oxides in peroxide-containing solutions and thus lose their stabilizer effectiveness.
Die Bleichbndstabilisierung durch Wasserglas hat wiederum die Nachteile, daß einerseits besonders große Mengen Stabilisator relativ zum Bleichmittel eingesetzt werden müssen und sich außerdem gerade deswegen auf der zu bleichenden Faser immer etwas ' a-Silikat. oder was noch schlimmer ist, durch Einwirkung der Wasserhärte das nahezu unlösliche Mg-Silikat niederschlägt, wodurch die Faser in ihrem Griff sowie in ihrer Bedruckbarkeit stark leidet (Textil-Praxis, 1968, S. 261 ff.). Es ist daher bereits ein entscheidender technischer Fortschritt, wenn bei etwa gleicher E'sichbadwirksamkeit die notwendige Wasserglasmenge wesentlich reduziert werden kann.The bleaching band stabilization by water glass in turn has the disadvantages that on the one hand particularly Large amounts of stabilizer must be used relative to the bleach and also straight therefore always a-silicate on the fiber to be bleached. or worse, by exposure the water hardness precipitates the almost insoluble Mg-silicate, whereby the fiber in its The grip and printability suffer greatly (Textil-Praxis, 1968, p. 261 ff.). It is therefore already a decisive technical advance, if the necessary one with approximately the same bath efficacy The amount of water glass can be reduced significantly.
Es ist bekannt, daß polymere Carbonsäuren, die Einheiten mit benachbarten Cr~'ooxylgruppen enthalten, wie Maleinsäureeinheiten, relativ gut wasserlösliche Komplexe mit mehrwertigen Metallionen zu bilden vermögen (vgl. B. J. FeI ber et al, J. Phys. Chem. 72 [1968], 7, S. 2496 ff.). Allerdings sind derartige Polymere aus polymerisationskinetischen Gründen in praktisch vernünftigem Maß nur in Form von Copolymerisaten herstellbar (vgl. D. Braun et al, Makromol. Chem. 224 [1969], S. 249 bis 262), so daß auf die wirksamen Gruppen ein sehr hoher Gewichtsanteil unwirksamen organischen Materials entfällt. Es ist ferner bekannt, daß sie die Mg-Salze bzw. Mg-Komplexe derartiger polymerer Carbonsäuren zur Stabilisierung von peroxidischen Bleichbädern eignen (vgl. Textil-Praxis, 1968, S. 261 ff.). Außer dem Vorteil der N-Freiheit und geringeren Oxydierbarkeit bringen diese Verbindungen gegenüber den herkömmlichen Perstabilisaloren, z. B. DTPA-Mg-SaIz, aber keine wesentlichen Vorteile bei der Stabilisierung alkalischer, peroxidhaltiger Flotten.It is known that polymeric carboxylic acids which contain units with adjacent Cr ~ 'ooxyl groups, like maleic acid units, relatively water-soluble complexes with polyvalent metal ions increase able to form (cf. B. J. FeIber et al, J. Phys. Chem. 72 [1968], 7, p. 2496 ff.). However, such are Polymers for reasons of polymerization kinetics to a practically reasonable extent only in the form of Copolymers can be produced (cf. D. Braun et al, Macromol. Chem. 224 [1969], pp. 249 to 262), so that the active groups account for a very high proportion by weight of inactive organic material. It is also known that they contain the Mg salts or Mg complexes of such polymeric carboxylic acids suitable for stabilizing peroxidic bleaching baths (cf. Textil-Praxis, 1968, p. 261 ff.). Besides that These compounds have the advantage of being N-free and less oxidizable than the conventional Perstabilisaloren, z. B. DTPA-Mg-Salt, but no significant stabilization benefits alkaline, peroxide-containing liquors.
Aus zahlreichen Arbeiten auf dem Gebiet der PoIyeleklroly te geht demgegenüber hervor, daß im Gegensatz zu derartigen polymeren Carbonsäuren solche, die weiter voneinander entfernte Carboxylgruppen tragen, z. B. Polyacrylsäuren, mit mehrwertigen Metallionen zwar auch Komplexe bilden, diese aber vorzugsweise unter Einbau des mehrwertigen Metallions als »Vernetzer«, d.h. unter Beanspruchung von sehr weit voneinander entfernten oder zu verschiedenen Polymerenmolekülen gehörenden Carboxylgruppen entstehen und daher praktisch unlöslich sind. Dieses unterschiedliche Verhalten hat seinen Grund darin, daß polymere Carbonsäuren mit benachbarten Carboxylgruppen, z. B. Maleinsäure-Styrol-Copolymerisate. die auf Grund der bekannten Wechselwirkung der Carboxylgruppen untereinander eine Erhöhung der ersten Dissoziationskonstante (entsprechend dem induktiven Effekt von der benachbarten COOH-Gruppe), aber eine Verminderung dei zweiten Dissoziationskonstante (entsprechend dem induktiven Effekt der nunmehr benachbarten COO"-Gruppe) erfahren, so daß sie zur Bildung von Salzen des TypsFrom numerous works in the field of polyelectrolytes te shows that, in contrast to such polymeric carboxylic acids, those carry more distant carboxyl groups, e.g. B. polyacrylic acids, with polyvalent metal ions Although they also form complexes, these preferably with the incorporation of the polyvalent metal ion as a "crosslinker", i.e. under stress from very far apart or too different Carboxyl groups belonging to polymer molecules arise and are therefore practically insoluble. This different behavior is due to the fact that polymeric carboxylic acids with adjacent carboxyl groups, z. B. maleic acid-styrene copolymers. due to the known interaction of the carboxyl groups among themselves an increase in the first dissociation constant (corresponding to the inductive effect from the neighboring COOH group), but a decrease in the second Dissociation constant (corresponding to the inductive effect of the now neighboring COO "group) experienced so that they lead to the formation of salts of the type
COO-MeH COO-Me H
OOCOOC
also wasserlöslicher lonenpaare energetisch begünstigt sind. Diese Effekte sind neben den Tür beide Ty pen gleichen statistischen Effekten bei Carbonsäuren mit weiter voneinander im Molekül entfernten Carboxylgruppen wesentlich schwächer ausgeprägt (vgl. G. Kort um »Lehrbuch der Elektrochemie«. Verlag Chemie [1962], S. 328 bis 338). Ferner wurden bei der Komplex- bzw. Salzbildung von mehrwertigen Metallionen mit polymeren Carbonsäuren im Falle der Bildung nicht vemetzter Chelate mit Polycarbonsäuren mit benachbarten Carboxylgruppen 7er-Ringe gebildet, während bei einer analogen Komplexbildung an polymeren Carbonsäuren mit weiter voneinander entfernten COOH-Gruppen, wie z. B. den Polyacrylsäuren, 8er- oder noch größere Ringe entstehen müßten, wodurch die Bildung solcher wasserlöslicher Komplexe, gegenüber den wasserunlöslichen, über die Metallionen vernetzten Komplexen auch entropisch benachteiligt ist (vgl. B. J. FeIber loc. eh., S. 2500). Der Chelat-EffeKt an derartigen »mittleren« Ringen ist bekanntlich noch ungünstiger als an 7er-Ringen. Die Salze mehrwertiger Metallionen mit Polyacrylaten und ähnlichen polymeren Carbonsäuren mit nicht benachbarten Carboxylgruppen werden daher in der Literatur als praktisch unlösliche Verbindungen beschrieben (vgl. H. Staudinger und E. Urech, Helv.Chim. Acta 12 [1929], 1127; P. D υ t y und G. Ehrlich, Ann. Rev. phys. Chem. 2 [1952], 100; T. I. Rabek »Polyelektrolyte-Allgemeine Einführung; Akademie-Verlag, Berlin [1967], S. 7 und 50).that is, water-soluble ion pairs are energetically favored. In addition to the door, these effects are both types same statistical effects for carboxylic acids with carboxyl groups further apart in the molecule much less pronounced (cf. G. Kort on "Textbook of Electrochemistry". Verlag Chemie [1962], pp. 328 to 338). Furthermore, in the complex or salt formation of polyvalent Metal ions with polymeric carboxylic acids in the case of the formation of non-crosslinked chelates with polycarboxylic acids 7-rings are formed with adjacent carboxyl groups, while in the case of an analogous complex formation of polymeric carboxylic acids with more distant COOH groups, such as. B. the polyacrylic acids, Rings of 8 or even larger would have to arise, whereby the formation of such water-soluble Complexes, also entropic compared to the water-insoluble complexes crosslinked via the metal ions is disadvantaged (see B. J. FeIber loc. eh., P. 2500). The chelation effect on such "medium" rings is known to be even more unfavorable than on rings of 7. The salts of polyvalent metal ions with polyacrylates and similar polymeric carboxylic acids with non-adjacent carboxyl groups are therefore in the literature as practically insoluble compounds (cf. H. Staudinger and E. Urech, Helv.Chim. Acta 12 [1929], 1127; P. D υ t y and G. Ehrlich, Ann. Rev. phys. Chem. 2 [1952], 100; T. I. Rabek "Polyelectrolytes-General Introduction; Akademie-Verlag, Berlin [1967], pp. 7 and 50).
Trotzdem ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 804 504 bekanntgeworden, daß selbst die praktisch unlöslichen Mg-Salze von Polyacrylaten oder analogen Polycarboxylaten, angewandt in Konzentrationen bis zu 2%0 zur Stabilisierung von alkalischen, wasserstoffperoxidhaltigen Flotten geeignet sein sollen, obwohl als wesentliche Vorbedingung für eine derartige Wirksamkeit in derselben Offenlegungsschrift W.assserlöslichkeit oder zumindest kolloidale Löslichkeit des eingesetzten Mg-Salzes vorausgesetzt wird. Auf Grund der oben angeführten Darlegungen trifft nun al »er selbst für solche geringe Konzentrationen wie beispielsweise 2°'ou oder auch sogar nur 1%(I bestenfalls nur letzteres zu. Höhere Konzentrationen derartiger Mg-Salze führen daher kaum mehr zu einer Wirksamkeitsverbesserung, sondern nur zu einer Steigerung der Größe bzw. Anzahl der kolloidalen oder auch einfach nur suspendierten Mg-Polycarboxylatpartikel. Der Wirksamkeit alier bisher bekannten Peroxydstabilisatoren auf Basis von Mg-Salzen bzw. -komplexen polymerer Carbonsäuren mit nicht benachbarten Carboxylgruppen sind dadurch feste Grenzen gesetzt, die, wie der Vergleichsversuch zeigt, außerdem auch noch unter dem liegen, was die derzeit bekanntesten Mg-Salze N-haltiger Komplexbildner, z. B. DTPA-Mg-SaIz, zu leisten imstande sind. Dies trifft nicht nur zu für die peroxidstabilisiernde Wirkung dieser Stoffe, sondernNevertheless, it has become known from German Offenlegungsschrift 1 804 504 that even the practically insoluble Mg salts of polyacrylates or analogous polycarboxylates, used in concentrations of up to 2% 0 for stabilizing alkaline liquors containing hydrogen peroxide, should be suitable, although as an essential prerequisite for one Such effectiveness is assumed in the same published patent application as water solubility or at least colloidal solubility of the Mg salt used. On the basis of the explanations given above, even for such low concentrations as, for example, 2 % ou or even only 1% (I at best only the latter applies. Higher concentrations of such Mg salts therefore hardly lead to an improvement in effectiveness, but rather only to an increase in the size or number of colloidal or simply suspended Mg polycarboxylate particles. The effectiveness of all previously known peroxide stabilizers based on Mg salts or complexes of polymeric carboxylic acids with non-adjacent carboxyl groups are thus set fixed limits, As the comparative experiment shows, they are also below what the currently best-known Mg salts of N-containing complexing agents, e.g. DTPA-Mg salts, are capable of. This applies not only to the peroxide-stabilizing effect of these substances , but
auch für die Gefahr der Ablagerung von Mg-PoIycarboxylat- bzw. Mg-Hydroxid-Niederschlägen in der Bleichflotte oder auf dem Bleichgut.also for the danger of the deposition of Mg polycarboxylate or Mg hydroxide precipitates in the Bleach liquor or on the bleached material.
Es wurde nun gefunden, daß man peroxidische Verbindungen, insbesondere in peroxidhaltigen Bleichflotten, stabilisieren kann durch Zusatz von Chelatkomplexen ausIt has now been found that peroxidic compounds in particular in peroxide-containing bleaching liquors, can be stabilized by adding chelate complexes out
a) Polyaldehydocarbonsäuren oder Polyaldehydocarboxylaten, diea) Polyaldehydocarboxylic acids or polyaldehydocarboxylates, the
aa) aus Einheiten der allgemeinen Formelnaa) from units of the general formulas
R1 R 1
-CH,-C--CH, -C-
undand
oderor
COOACOOA
- CH, — C —- CH, - C -
CHOCHO
(ID(ID
bb) vorwiegend aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) und (II) als Hauptbestandteile und daneben einer untergeordneten Anzahl von Einheiten der allgemeinen Formelbb) mainly from units of the general formulas (I) and (II) as main components and next to it a subordinate number of units of the general formula
— C-- C-
COOA COOACOOA COOA
(HI)(HI)
aufgebaut sind,are constructed
wobei A für ein Wasserstoffatom, eine Valenz eines ein- oder mehrwertigen Metalls, insbesondere eines Alkalimetalls, oder Ammonium steht, R und R1 gleich oder verschieden sind und eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere eire Methylgruppe oder ein Wasserstoffatom bedeuten und R1 außerdem ein Halogenatom bedeuten kann, die Einheiten (I), (II) und (III) in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein können und wobei die Jurchschnittliche Häufigkeit dieser Einheiten einem molaren Gehalt an Carboxylbzvv. Carboxylatgruppen von mindestens 50%, an Carbonylgruppen von höchstens 50% und an endständigen, ganz oder teilweise lactonisierten Hydroxylgruppen von 0,2 bis 66%, insbesondere 1 bis 20%, entspricht und der Polymerisationsgrad zwischen 3 und 600, insbesondere zwischen where A is a hydrogen atom, a valence of a monovalent or polyvalent metal, in particular an alkali metal, or ammonium, R and R 1 are identical or different and are an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, in particular a methyl group or a hydrogen atom, and R 1 can also mean a halogen atom, the units (I), (II) and (III) can be arranged in any order and where the average frequency of these units is a molar content of carboxylbzvv. Carboxylate groups of at least 50%, carbonyl groups of at most 50% and terminal, completely or partially lactonized hydroxyl groups of 0.2 to 66%, in particular 1 to 20%, and the degree of polymerization between 3 and 600, in particular between
3 und 300, liegt, und/oder aus
«3 and 300, is, and / or off
«
b) Peroxycarbonsäuren oder Polyoxycarboxylaten, dieb) peroxycarboxylic acids or polyoxycarboxylates, the
aa) aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) undaa) from units of the general formulas (I) and
und/Oderand or
— CH1 - C -- CH 1 - C -
OHOH
oderor
bb) vorwiegend aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) und (IV) und oder (V) als Hauptbestandteile und daneben einer untergeordneten Anzal ' von Einheiten der allgemeinen Formel (III) und oder von Einheilen der allgemeinen Formelnbb) predominantly from units of the general formulas (I) and (IV) and or (V) as main components and next to it a subordinate number of units of the general Formula (III) and / or by incorporating the general formulas
CH2OH jCH 2 OH j
; 1; 1
■- CH1-C" -- [ (V
COOA■ - CH 1 -C "- [(V
COOA
undand
CH1OHCH 1 OH
— CH1 — C —- CH 1 - C -
CH1OHCH 1 OH
(VII)(VII)
— CH, — C-- CH, - C-
CH2OHCH 2 OH
aufgebaut sind,are constructed
wobei A und R wieder die angegebene Bedeutung haben, die Einheiten (I), (III), (IV), (V), (VI) und (VII) in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein können und wobei die durchschnittliche Häufigkeit dieser Einheiten auch bei Abwesenheit einer oder mehrerer dieser Einheiten einem zwischen 0,5 und 16, insbesondere zwischen 1,1 und 16, liegenden Verhältnis von Carboxyl- bzw. Carboxylatgruppen zu Hydroxylgruppen entspricht und der Polymerisationsgrad zwischen 3 und 600, insbesondere zwischen 3 und 300, liegt,where A and R again have the meaning given, the units (I), (III), (IV), (V), (VI) and (Vii) can be arranged in any order and with the average frequency of these units even in the absence of one or more of these units 0.5 and 16, in particular between 1.1 and 16, the ratio of carboxyl or carboxylate groups corresponds to hydroxyl groups and the degree of polymerization is between 3 and 600, in particular between 3 and 300,
mit Erdalkalimelallionen, insbesondere Magnesiumionen. with alkaline earth metal ions, especially magnesium ions.
Die genannten Chelatkomplexe sind überraschenderweise und im Gegensatz zu allen bisher bekannten Tatsachen, obwohl sie ebenfalls aus polymeren Carboxylaten mit überwiegend nicht benachbarten Carboxylgruppen bestehen, sehr gut wasserlöslich, so daß damit ohne weiteres auch wäßrige Lösungen mit Konzentralionen von 20% und sogar noch wesentlich darüber hergestellt werden können.The chelate complexes mentioned are surprising and in contrast to all previously known Facts, although they are also composed of polymeric carboxylates with predominantly non-adjacent carboxyl groups exist, very soluble in water, so that with it even aqueous solutions with concentralizations of 20% and even considerably more can be produced.
Es ist weiterhin überraschend, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyaldehydo- bzw. PoIyoxycarboxylate nur relativ geringe Molekulargewichte aufweisen müssen bzw. daß gerade die Substanzen, deren mittlere Molekulargewichte unterhalb derer liegen, die für die Polycarboxylate gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 1 804 504 als optimal oder sogar als minimal erforderlich beschrieben werden, beim Einsatz in Form ihrer Erdalkalimetall-Salze bzw.' (IV) -Komplexe die besten Ergebnisse liefern, zumindestIt is also surprising that the polyaldehyde or polyoxy carboxylates to be used according to the invention only have to have relatively low molecular weights or that the substances whose average molecular weights are below those for the polycarboxylates according to the German Offenlegungsschrift 1 804 504 can be described as optimal or even as minimally necessary, in the Use in the form of their alkaline earth metal salts or ' (IV) complexes give the best results, at least
aber eine den bekannten Polycarboxylaten vergleichbare Wirkung entfalten.but develop an effect comparable to the known polycarboxylates.
Die Verwendung der genannten Polyaldehydo- bzw. Peroxycarbonsäuren hat den Vorteil, daß die entsprechenden Erdalkalimetall-Salze bzw. -Komplexe, insbesondere die Magnesium-Salze bzw. -Komplexe, in praktisch brauchbar konzentrierten Lösungen hergestellt und angewendet werden können, und daß bei deren Einsatz zur Peroxidstabilisierung keine Gefahr einer Abscheidung von Niederschlägen besteht. Die Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Chelatkomplexe ist demnach praktisch unbegrenzt, so daß mit diesen Produkten nicht nur die Wirksamkeit der bisher bekanntesten Perstabilisatoren auf der Grundlage von Magnesiumkomplexen stickstoffhaltiger Komplexbildner, sondern auch die der aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 804 504 is bekannten Magnesiumverbindungen wesentlich übertreffen werden kann.The use of the polyaldehyde or peroxycarboxylic acids mentioned has the advantage that the corresponding alkaline earth metal salts or complexes, in particular the magnesium salts or complexes, can be prepared and used in practically useful concentrated solutions, and that when used for peroxide stabilization there is no risk of precipitation of precipitates. The possibility of using the chelate complexes to be used according to the invention is accordingly practical unlimited, so that with these products not only the effectiveness of the previously best-known perstabilizers on the basis of magnesium complexes nitrogen-containing complexing agents, but also the from the German Offenlegungsschrift 1 804 504 is significantly surpass known magnesium compounds can be.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyaldehydocarbonsäuren können in an sich bekannter Weise durch Copolymerisation von α,/ί-ungesättigten Aidehyden mit ^-ungesättigten Carbonsäuren in Gegenwart von radikalischen Katalysatoren oder Redoxkatalysatoren sowie durch partielle Oxydation von Polyaldehyden, wie Polyacroleinen. oder durch partielle Cannizzaro-Reaktion an Polyacroleinen bzw. an Polyaldehydocarbonsäuren hergestellt werden.The polyaldehydocarboxylic acids to be used according to the invention can be used in a manner known per se by copolymerization of α, / ί-unsaturated aldehydes with ^ -unsaturated carboxylic acids in the presence of free radical catalysts or redox catalysts as well as partial oxidation of polyaldehydes such as polyacroleines. or by partial Cannizzaro reaction on polyacroleins or on polyaldehydocarboxylic acids.
Besonders günstig kann man sie jedoch durch oxydative Polymerisation von α,/ί-ungesättigten Aldehyden, vorzugsweise Acrolein, oder oxydative Copolymerisation von α,ρ-ungcsäiügien Aldehyden mit α,/3-ungesättigten Carbonsäuren, vorzugsweise Acrylsäure oder durch oxydative Terpolymerisalion von ^-ungesättigten Aldehyden mit α,/ί-ungesättigten Mono- und mit a,/?-ungesättigten Dicarbonsäuren herstellen. Die Polymerisationsbedingungen müssen aber in an sich bekannter Weise so gewählt werden, daß der erforderliche Mindestcarboxylgehalt, der erforderliche maximale Carbonylgehalt, der erforderliche maximale Hydroxylgehalt und der erforderliche Polymerisationsgrad eingehalten werden. Als Oxydationsmittel und gleichzeitig Polymerisationsinitiator kommen hierbei Peroxide oder Persäuren in Frage. Bevorzugt wird H2O2 verwendet. Der COOH- und CO-Gehalt der Polymeren läßt sich bei der oxydativen Polymerisation durch die angewendete Menge an z. B. Acrolein, Acrylsäure und Oxydationsmittel einstellen t)a die peroxidische Verbindung gleichzeitig al* Regler wirkt, kann durch ihre Konzentrationsbzw. Mengenvorgabe relativ zum Monomeren der Pdymeruatiorugrad und damit mittelbar auch der Hydroxylgehalt beeinflußt werden. However, they can be used particularly favorably by oxidative polymerization of α, / ί-unsaturated aldehydes, preferably acrolein, or oxidative copolymerization of α, ρ-unsaturated aldehydes with α, / 3-unsaturated carboxylic acids, preferably acrylic acid, or by oxidative terpolymerization of -unsaturated Prepare aldehydes with α, / ί-unsaturated mono- and with α, /? - unsaturated dicarboxylic acids. However, the polymerization conditions must be chosen in a manner known per se so that the required minimum carboxyl content, the required maximum carbonyl content, the required maximum hydroxyl content and the required degree of polymerization are observed. Peroxides or peracids can be used as the oxidizing agent and, at the same time, the polymerization initiator. H 2 O 2 is preferably used. The COOH and CO content of the polymers can be determined in the oxidative polymerization by the amount of z. B. set acrolein, acrylic acid and oxidizing agent t) a the peroxidic compound acts as a regulator at the same time, can be controlled by their concentration or. The amount specified relative to the monomer of the Pdymeruatiorugrad and thus indirectly also the hydroxyl content can be influenced.
Mit tteigender Menge an Oxydationsmittel nimmt der Polymerwationegrad ab und umgekehrt. Beispielsweife wird bei einer H2O2-Anfangskonzentration von 20% und einem Verhältnis von H2O2 zu Acrolein von J: I ein mittlerer Polymerisationsgrad von 3,2, ein COOH-Oehalt von 67%, ein CO-Gehalt von 14% und ein Hydroxylgehalt von etwa 15% erhalten. Wird dagegen bei wwt gleichen Bedingungen ein MengenverhaltnU de* H2O2 zu Acrolein von 0,7:1 verwendet, to erhalt man einen Polymerisationsgrad von ti. einen COOH-Gehalt von 66%, einen CO-Gehalt von 21% and einen OH-Gehait von etwa 7%. Die Pofymernetion wird zweckmäßigerweise als Lontpolmerwalion durchgeführt Sie kann aber auch ab FalJungiipotymereation oder Emulsionspolymerisation atttgefBhrt werden. Die nach dieser Methode b OMap- bzw. Polymeren können neben den genannten Einheiten in untergeordneter Menge auch seitenständige Vinylgruppen in Form von Einheiten des Typs As the amount of oxidizing agent increases, the degree of polymer rotation decreases and vice versa. For example, with an initial H 2 O 2 concentration of 20% and a ratio of H 2 O 2 to acrolein of J: I, an average degree of polymerization of 3.2, a COOH content of 67%, a CO content of 14% and obtained a hydroxyl content of about 15%. If, on the other hand, a quantitative ratio of 0.7: 1 between H 2 O 2 and acrolein is used under all conditions being the same, a degree of polymerization of ti is obtained. a COOH content of 66%, a CO content of 21% and an OH content of about 7%. The polymerisation is expediently carried out as a ion polymerisation. The OMap or polymers according to this method can, in addition to the units mentioned, also contain a minor amount of pendant vinyl groups in the form of units of the type
— C —CH-- C —CH-
I (VIII)I (VIII)
CH = CH2 CH = CH 2
sowie seitenständige Gruppen des Typs O — CH2 — CH2 — COOAas well as pendant groups of the type O - CH 2 - CH 2 - COOA
0-CH2-CH2-CHO0-CH 2 -CH 2 -CHO
enthalten. Diese sind aber Für die erfindungsgemäße Verwendung bedeutungslos.contain. However, these are meaningless for the use according to the invention.
Als Endgruppen können neben den genannten auch Carboxyl-, Carbonyl-, CH2OH- und halbacetalische Gruppen des TypsIn addition to those mentioned, end groups which can also be used are carboxyl, carbonyl, CH 2 OH and hemiacetal groups of the type
CH2 = CHCH 2 = CH
OHOH
O —O -
(IX)(IX)
sowie Vinylgruppen oder auch Wasserstoffatome, ζ. B. in Form von Gruppen des Typsas well as vinyl groups or hydrogen atoms, ζ. B. in the form of groups of the type
(X)(X)
CH3-CH- 1 CHO J CH 3 -CH- 1 CHO J.
CH3 -CH-COOH CH 3 -CH-COOH
sowie Reste des verwendeten Katalysators auftreten. Sie sind für die erfindungsgemäße Anwendung ebenfalls bedeutungslos.and residues of the catalyst used occur. They are also suitable for use in accordance with the invention meaningless.
Pie Prozentangaben der Carboxyl- bzw. Carboxylat-,. Carbonyl- und Hydroxylwerte entsprechen Grund-Mol-Prozentangaben, das ist die mittlere Anzahl von COOH-, CO- und OH-Gruppen pro 100 Monomereinheiten im Polymeren.Pie percentages of the carboxyl or carboxylate ,. Carbonyl and hydroxyl values correspond Basic mole percentages, that is the average number of COOH, CO and OH groups per 100 monomer units in the polymer.
In den Polymeren Lönnen die Einheiten des Typs (II) auch in ganz oder teilweise hydratisierter Form oder infolge von Reaktionen mit den Nachbargruppen in Form cyclischer Strukturen vorliegen, so daß cyclische, acetalische und auch acyclische Strukturen entstehen:In the polymers, the units of type (II) can also be present in completely or partially hydrated form or as a result of reactions with the neighboring groups in the form of cyclic structures , so that cyclic, acetal and also acyclic structures are formed :
CHCH
OHOH
OHOH
R CH2 R R CH 2 R
I/ \l/I / \ l /
CH2-C CCH 2 -CC
(Ila)(Ila)
HCHC
HOHO
CH \CH \
(Hb)(Hb)
R CH2 RR CH 2 R
I/ \lI / \ l
CK2-C CCK 2 -CC
HCHC
HOHO
(lic)(lic)
Dabei haben diese speziellen Strukturen, da sie über leicht reversible Gleichgewichte mit den einfachen offenen Carbonylstruktüren (II) in Beziehung stehen, keine spezielle Bedeutung für die erfindungsgemäße Verwendung.In doing so, these have special structures, as they have easily reversible equilibria with the simple ones are related to open carbonyl structures (II), no special meaning for the use according to the invention.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyoxycarbonsäuren können gegebenenfalls auch in untergeordneten Mengen seitenständige Vinyl- oder Carbonylgruppen aufweisen, die jedoch für die Wirksamkeit der Perstabilisatoren ohne Bedeutung sind. In vielen Fällen bilden die oben beschriebenen PoIyaldehydocarbonsäuren eine Zwischenstufe bei der Herstellung der Polyoxycarbonsäuren. Die Polymeren können z. B. in an sich bekannter Weise durch Copolymerisation von Acrolein, Acrylsäure oder substituierten Acrylsäuren in Gegenwart von radikalischen Katalysatoren bzw. Redoxkatalysatoren und anschließende Umsetzung nach Cannizzaro hergestellt werden. Sie sind auch zugänglich z. B. durch Copolymerisation von gegebenenfalls substituierten Acrylsäuren mit Allylakohol, durch Verseifung von Copolymeren der Acrylsäureester und Estern des Vinyialki»- hols oder deren Derivate, wie Acrylnitril. Weiter können sie durch Oxydation von Copolymeren des Acroleins mit Allylalkohol oder seinen Derivaten oder mit Vinylalkoholderivaten hergestellt werden. Auch eine C>copolymerisation von Allylacrylat oder eine Cyclo-Copolymerisation von Allylacrylat mit Acrylsäuren unter gleichzeitiger Verseifung sowie eine Oxydation von Polyacrolein-Homo- oder -Copolymerisaten kommen Tür ihre Herstellung in Frage. Als Polymerisationsmethoden eignen sich grundsätzlich alle Verfahren, wie Fällungs-, Substanz- oder Lösungspolymerisation.The polyoxycarboxylic acids to be used according to the invention can optionally also be subordinate Have amounts of pendant vinyl or carbonyl groups, however, for effectiveness of the perstabilizers are of no importance. In many cases, the above-described form polyaldehydocarboxylic acids an intermediate stage in the production of polyoxycarboxylic acids. The polymers can e.g. B. in a known manner by copolymerization of acrolein, acrylic acid or substituted acrylic acids in the presence of free radical catalysts or redox catalysts and subsequent conversion according to Cannizzaro will. They are also accessible e.g. B. by copolymerization of optionally substituted acrylic acids with allyl alcohol, by saponification of copolymers the acrylic acid esters and esters of Vinyialki »- hols or their derivatives, such as acrylonitrile. They can also be obtained by oxidation of copolymers of acrolein with allyl alcohol or its derivatives or with vinyl alcohol derivatives. Also one C> copolymerization of allyl acrylate or a cyclo-copolymerization of allyl acrylate with acrylic acids with simultaneous saponification and oxidation come from polyacrolein homo- or copolymers Door their manufacture in question. In principle, all processes are suitable as polymerization methods, such as precipitation, bulk or solution polymerization.
Bevorzugt kann man sie jedoch in an sich bekannter Weise durch eine oxydative Polymerisation von Acrolein und anschließende Behandlung des Polymerisates mit einer starken Base, insbesondere einem Alkalihydroxid nach Cannizzaro, herstellen. Die Behandlung mit der starken Base kann auch nach einer weniger bevorzugten Variante unter gleichzeitiger Kondensation mit Formaldehyd erfolgen. Man erhält daeit Polymere, die zusätzlich in untergeordneten Mengen Einheiten der allgemeinen FormelnHowever, they can preferably be used in a manner known per se by an oxidative polymerization of acrolein and subsequent treatment of the polymer with a strong base, in particular an alkali hydroxide according to Cannizzaro. The treatment with the strong base can also be used after a less preferred variant take place with simultaneous condensation with formaldehyde. You get daeit polymers, which are also in subordinate Quantities Units of the general formulas
CH2OH
-CH2-C-CH 2 OH
-CH 2 -C-
COOACOOA
CH2OHCH 2 OH
(VI)(VI)
(VII)(VII)
-CH2-C--CH 2 -C-
CH2OHCH 2 OH
•tufweisen. In jedem Falie müssen aber die Polymerisations- und Reaktionsbedingungen und insbesondere die Mengen des Oxydationsmittels so gewählt werden, daß das erforderliche Verhältnis von Carboxyl- bzw. Carboxylatgruppen zu den Hydroxylgruppen im Endprodukt und der Mindestpolymerisationsgrad von 3 eingehalten werden, d. h., es muß eine dementsprechende Zahl von Einheiten (I) bzw. Einheiten (I) und (III) gleichzeitig vorhanden sein.• stepwise. In every case, however, the polymerization and reaction conditions and in particular the amounts of the oxidizing agent so selected that the required ratio of carboxyl or carboxylate groups to the hydroxyl groups in the end product and the minimum degree of polymerization of 3 are observed, d. i.e., it must a corresponding number of units (I) or units (I) and (III) must be present at the same time.
Als Oxydationsmittel kommen hierbei PeroxidePeroxides are used as the oxidizing agent
ίο oder Persäuren in Frage. Bevorzugt wird jedoch H2O2 verwendet. Das Verhältnis der Carboxylgruppen zu den Carbonylgruppen läßt sich bei der oxydativen Polymerisation durch das Verhältnis der Oxydationsmittelmenge zur Acroleinmenge einstellen. Je größer dieses Verhältnis ist, desto größer wird die Anzahl der im Polymeren vorhandenen Carboxylgruppen und umgekehrt. Da die peroxidischen Verbindungen gleichzeitig als Regler wirken, wird der Polymerisationsgrad ebenfalls von den Mengen, in denen sie eingesetzt werden, beeinflußt. Mit steigender Menge an Oxydationsmittel nimmt der Polymerisationsgrad ab und umgekehrt. Beispielsweise wird bei einem Verhältnis von H2O2 zu Acrolein von 1:1 ein mittlerer Polymerisationsgrad von 3.2 und ein COOH —/C = O-Verhältnis von 5 : 1 erhalten. Wird dagegen bei sonstίο or peracids in question. However, preference is given to using H 2 O 2. The ratio of the carboxyl groups to the carbonyl groups can be adjusted in the oxidative polymerization by the ratio of the amount of oxidizing agent to the amount of acrolein. The greater this ratio, the greater the number of carboxyl groups present in the polymer and vice versa. Since the peroxidic compounds also act as regulators, the degree of polymerization is also influenced by the amounts in which they are used. As the amount of oxidizing agent increases, the degree of polymerization decreases and vice versa. For example, with a ratio of H 2 O 2 to acrolein of 1: 1, an average degree of polymerization of 3.2 and a COOH / C = O ratio of 5: 1 are obtained. Will on the other hand
gleichen Bedingungen ein Mengenverhältnis des H2O2 zu Acrolein von 0,7: 1 angewendet, so ändern sich diese Zahlen in 13 und 3,2: 1.If, under the same conditions, a quantitative ratio of H 2 O 2 to acrolein of 0.7: 1 is used, these numbers change to 13 and 3.2: 1.
Die oxydative Polymerisation des Acroleins kann auch in Gegenwart anderer copolymerisierbarer Moriürncrcr in praktisch beliebigen Mengen durchgefiihr· werden. Die Verwendung von Acrylsäure als Comonomeres ist besonders vorteilhaft, weil durch ihre Anwesenheit der Carboxylgruppengehalt im Polymeren direkt beeinflußt werden kann. Außerdem wird durch den Acrylsäuregehalt im Ausgangsgemisch der Polymerisationsgrad in dem Sinne beeinflußt, daß er mit steigendem Acrylsäuregehalt zunimmt.The oxidative polymerization of acrolein can also be carried out in the presence of other copolymerizable morainers can be carried out in practically any quantities. The use of acrylic acid as a comonomer is particularly advantageous because its presence reduces the carboxyl group content in the polymer can be influenced directly. In addition, the acrylic acid content in the starting mixture determines the degree of polymerization influenced in the sense that it increases with increasing acrylic acid content.
Beispiele für andere copolymerisierbare Monomere sind: Alkylacrylsäuren. Halogenacrylsäuren, ungesättigte Polycarbonsäuren und deren Derivate, wie Ester und Nitrile, ferner Vinylalkoholderivate, AUyI-alkohole und deren Derivate usw.Examples of other copolymerizable monomers are: alkyl acrylic acids. Haloacrylic acids, unsaturated Polycarboxylic acids and their derivatives, such as esters and nitriles, also vinyl alcohol derivatives, AUyI alcohols and their derivatives, etc.
Die Homo- oder Copolymerisation des Acroleins kann in Abhängigkeit von dem gewünschten Carboxygruppengehalt im Polymeren sowohl als Lösungsais auch als Fällungspolymerisation, vorzugsweise in wäßrigem Medium, durchgeführt werden. Bei Verwendung peroxidischer Verbindungen als O\y-The homo- or copolymerization of acrolein can be carried out depending on the desired carboxy group content in the polymer both as a solution and as a precipitation polymerization, preferably in an aqueous medium. When using peroxidic compounds as O \ y-
dationsmittel empfiehlt es sich, diese und gegebenenfalls das Comonomere oder einen Teil davon in wäßriger Lösung oder Suspension vorzulegen, und das Acrolein gegebenenfalls zusammen mit dem restlicher Comonomeren vorteilhaft bei erhöhter Temperatui von etwa 50 bis 100nC zuzufügen. Im Falle einer Lösungspolymerisation können die erhaltenen Poly meren gegebenenfalls nach Einengen der Lösunj direkt zur weiteren Umsetzung verwendet werden Hierbei ist es oft günstig, die in der Lösung eventuel noch vorhandenen Oxydationsmittelmengen, beispiels weise durch Zugabe vcn geringen Mengen MnO oder Aktivkohle zu zerstören. Es ist aber auch mög lieh, die Lösungspolymeren mit Hilfe einer verdünnte) Säure, beispielsweise Salzsäure, aus dem Reaktions gemisch auszufällen. Die Restmonomeren können ζ. Ε durch Destillation direk* aus dem Reaktionsgemisc zurückgewonnen werden. In diesem Fall stellt de Destillationsrückstand eine hochkonzentrierte wäßrigIt is advisable to use these and optionally the comonomer or a part thereof in aqueous solution or suspension, and to add the acrolein, optionally together with the remaining comonomer, advantageously at an elevated temperature of about 50 to 100 ° C. In the case of a solution polymerization, the resulting polymers can, if appropriate, after concentration of the solution be used directly for further reaction. It is also possible, however, to precipitate the solution polymers from the reaction mixture with the aid of a dilute acid, for example hydrochloric acid. The residual monomers can ζ. Ε can be recovered directly from the reaction mixture by distillation. In this case, the distillation residue represents a highly concentrated aqueous
Lösung des Polymeren dar, die der weiteren Umsetzung direkt zugeführt werden kann. Man kann aber auch die Destillation bis zur Trockne durchführen und erhält das reine Polymerisat in fester Form. Bei der Durchführung einer Fällungspolymerisation können die Polymeren leicht durch Filtration abgetrennt werden. Die Restmonomeren sind dann im Filtrat vorhanden und können in dieser Form sofort weiter verwendet werden. Das Fällungspolymere kann mit Wasser und gegebenenfalls durch Luftdurchleiten weiter gereinigt werden.Solution of the polymer, which can be fed directly to the further reaction. But you can also carry out the distillation to dryness and obtain the pure polymer in solid form. In the Carrying out a precipitation polymerization, the polymers can easily be separated off by filtration will. The residual monomers are then present in the filtrate and can continue in this form immediately be used. The precipitation polymer can be passed through with water and, if appropriate, with air further cleaned.
Die so zunächst erhaltenen Polyaldehydocarbonsäuren können in wäßriger Lösung oder Suspension in an sich bekannter Weise mit einer starken Base gegebenenfalls in Gegenwart von Formaldehyd weiter umgesetzt werden. Hierbei kann man so vorgehen, daß man den Formaldehyd in etwa stöchiometrischen Mengen zu den im Polymeren vorhandenen Aldehydgruppen einsetzt und längere Zeit unter allmählicher Alkalizugabe bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen bis zu etwa 100cC rührt. Bei der Umsetzung in Lösung erhält man auf diese Weise Lösungen der Salze der Polyoxycarbonsäuren neben einem Überschuß an Lauge. Die erhaltenen Lösungen der Salze der Polyoxycarbonsäuren können zur Trockne eingedampft werden. Die erhaltenen Salze sind dann direkt für die erfindungsgemäßen Zwecke zu verwenden Durch Fällung aus dem Reaktionsansatz, z. B. mit Methanol, fallen die Salze in besonders reiner Form an. Es ist aber auch möglich, vor dem Eindampfen die Lösung mit einer verdünnten Säure, beispielsweise Salzsäure, zu neutralisieren oder die freien Säuren auszufällen.The polyaldehydocarboxylic acids initially obtained in this way can be reacted further in an aqueous solution or suspension in a manner known per se with a strong base, if appropriate in the presence of formaldehyde. Here, a possible procedure that is used to formaldehyde in approximately stoichiometric amounts of the aldehyde groups present in the polymer and prolonged stirring with gradual addition of alkali at room temperature or at elevated temperatures up to about 100 C c. When reacted in solution, solutions of the salts of the polyoxycarboxylic acids are obtained in this way in addition to an excess of alkali. The resulting solutions of the salts of the polyoxycarboxylic acids can be evaporated to dryness. The salts obtained are then to be used directly for the purposes according to the invention. B. with methanol, the salts are obtained in a particularly pure form. However, it is also possible, before evaporation, to neutralize the solution with a dilute acid, for example hydrochloric acid, or to precipitate the free acids.
Ebenso ist es möglich, den Ablauf der Cannizzaro-Reaktion so zu steuern, daß man schließlich praktisch neutrale Salzlösungen erhält, indem die Laugenzugabe so dosiert wird, daß der Laugenüberschuß mit fortschreitendem Umsetzungsgrad immer geringer wird und schließlich zu pnde der Reaktion gerade Null erreicht.Likewise, it is possible to control the flow of Cannizzaro reaction so that finally practically neutral salt solutions obtained by the alkali addition is metered such that the excess of alkali with advancing degree of conversion becomes less and less and finally to p of the reaction walls just reached zero.
Die Neutralisation des Laugenüberschusses soll zweckmäßigerweise nur mit solchen Säuren erfolgen, deren Salze bei der Verwendung der hergestellten Polymeren als Perstabilisatoren nicht stören, wie dies beispielsweise bei Verwendung von CO2 der Fall ist. Besonders vorteilhaft ist es aber, die Neutralisation mit de· Polyoxycarbonsäuren selber in reiner fester Form oder mit Lösungen der Polyaldehydocarbonsäuren vorzunehmen. Man erhält so reine neutrale Lösungen der Salze der Polyoxycarbonsäuren, aus denen sie leicht durch Verdampfen des Wassers isoliert werden können. Die für die Neutralisation verwendeten PoIyoxycarbonsäuren können beispielsweise Fällungspolymere sein, die nach der oben beschriebenen Weise erhalten worden sind; die entsprechenden Polyaldehydocarbonsäuren können beispielsweise Lösungspolymere sein, wie sie nach der oben beschriebenen Weise leicht zugänglich sind. Sie können aus den nach der Umsetzung mit der Base, gegebenenfalls in Gegenwart von Formaldehyd, erhaltenen Lösungen leicht mit verdünnten Säuren ausgefällt werden.The neutralization of the excess alkali should expediently only take place with acids whose salts do not interfere with the use of the polymers produced as perstabilizers, as is the case, for example, when using CO 2 . However, it is particularly advantageous to carry out the neutralization with the polyoxycarboxylic acids themselves in pure solid form or with solutions of the polyaldehydocarboxylic acids. This gives pure, neutral solutions of the salts of the polyoxycarboxylic acids, from which they can easily be isolated by evaporating the water. The polyoxycarboxylic acids used for the neutralization can be, for example, precipitation polymers which have been obtained in the manner described above; the corresponding polyaldehydocarboxylic acids can, for example, be solution polymers, such as are easily accessible in the manner described above. They can easily be precipitated with dilute acids from the solutions obtained after the reaction with the base, if appropriate in the presence of formaldehyde.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polymeren weisen in der Hauptkette vorwiegend C - C-Bindungen auf und können sowohl gradlinig als auch vernetzt sein.The polymers to be used according to the invention have predominantly C - C bonds in the main chain and can be straightforward as well as networked.
Bti Verwendung von Acrolein, gegebenenfalls zusammen mtt Acrylsäure als Ausgangsmonomere. gelangt man zu den bevorzugt anzuwendenden Polymeren, die vorwiegend aus den oben angegebenen Einheiten (I) und (IV) bzw. (V) aufgebaut sind. Sie stellen den Hauptbestandteil der vorwiegend aus C — C-Bindungen aufgebauten Hauptkette dar und werden zum Teil bei der Behandlung der Polyaldehydocarbonsäure nach einer Cannizzaro-Reaktion ausgebildet. Bei dieser Behandlung können aber auch intermolekulare Aldolkondensationen zwischen den zu den Aldehydgruppen in der Polyaldehydocarbonsäure α-ständigen, aktiven CH-Gruppen und Carbonyl-Gruppen einer oder mehrerer benachbarter Ketten eintreten. Hierdurch ergeben sich Vernetzungen. Die genannten Einheiten (I) und (IV) bzw. (V) sind für die Verwendung dieser Polymeren als Perstabilisatoren unentbehrlich.Bti use of acrolein, if necessary together with acrylic acid as starting monomers. one arrives at the preferred polymers to be used, which are predominantly composed of the units (I) and (IV) or (V) given above. she represent the main component of the main chain, which is mainly composed of C - C bonds and are partly used in the treatment of polyaldehydocarboxylic acid after a Cannizzaro reaction educated. In this treatment, however, intermolecular aldol condensations between the to the aldehyde groups in the polyaldehydocarboxylic acid in the α-position, active CH groups and carbonyl groups one or more adjacent chains occur. This results in networks. the mentioned units (I) and (IV) or (V) are for the use of these polymers as perstabilizers essential.
Wird die Umsetzung der Polyaldehydocarbonsäuren mit einer starken Base nach Cannizzaro in Gegenwart von Formaldehyd durchgeführt, so bilden sich die Einheiten (VI) und (VII) aus, wobei durch die verwendete Aldehydmenge der Grad der Vernetzung gesteuert werden kann.Is the implementation of the polyaldehydocarboxylic acids with a strong base according to Cannizzaro carried out in the presence of formaldehyde, the units (VI) and (VII) are formed, with the degree of crosslinking can be controlled by the amount of aldehyde used.
Obwohl die Herstellung dieser Polymeren in der ersten Phase durch radikalische Polymerisation von Acrolein erfolgt, können in den Hauptketten auch Einheiten der FormelAlthough the production of these polymers in the first phase by radical polymerization of Acrolein, units of the formula can also be used in the main chains
O —CH-O —CH-
CH = CH2 CH = CH 2
(VIII)(VIII)
in untergeordneter Anzahl vorhanden sein. Im allgemeinen übersteigt ihre Menge 25 Molprozent nicht.be present in subordinate numbers. In general, their amount does not exceed 25 mole percent.
Sie sind jedoch in bezug auf die Wirkung als Perstabilisatoren ohne Bedeutung. Ohne Bedeutung sind auch die im Polymeren vorhandenen Endgruppen, die sich in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen und Reaklionsmitteln ausbilden. Falls von Acrolein und H2O2 ausgegangen wird, ist die eine Endgruppe stets eine OH-Gruppe. In allen anderen Fällen handelt es sich um COH-, CH2OH-, und CH2 = CH-Gruppen oder um Wasserstoffatome sowie 'im Reste des verwendeten Katalysators.However, they are of no importance with regard to the effect as perstabilizers. The end groups present in the polymer, which are formed as a function of the reaction conditions and reaction agents, are also of no importance. If acrolein and H 2 O 2 are assumed, one end group is always an OH group. In all other cases it is a matter of COH, CH 2 OH, and CH 2 = CH groups or hydrogen atoms and in the remainder of the catalyst used.
Die erfindungsgemäß als Stabilisatoren für peroxidische Verbindungen, insbesondere in peroxidhaltigen Bleichflotten, zu verwendenden Chelatkomplexe sollen in Abhängigkeit von der Härte des zur Bereitung der Flotte verwendeten Wassers maximalAccording to the invention as stabilizers for peroxidic compounds, especially in peroxide-containing compounds Bleach liquors, to be used chelate complexes, depending on the hardness of the Preparation of the liquor used water maximum
so 1 Äquivalent Erdalkaliionen pro Äquivalent PoIyaldehydocarboxylat bzw. Polyoxycarboxylat enthalten. Vorzugsweise wird jeoch ein Überschuß an PoIyaldehydocarbonsäure bzw. -carboxylat 1. J oder an Polyoxycarbonsäure bzw. -carboxylat eingesetzt. Dieso 1 equivalent of alkaline earth ions per equivalent of polyaldehydocarboxylate or contain polyoxycarboxylate. However, an excess of polyaldehydocarboxylic acid is preferred or carboxylate 1. J or used on polyoxycarboxylic acid or carboxylate. the
ss Angaben in den Beispielen erfolgen demnach in Form von formalen Bezeichnungen, wie z. B. (POC)2Mg oder (POC)3MgNa, wobei POC für ein Äquivalenl Polyoxycarboxylat stehen soll; selbstverständlich isl es hierbei nicht notwendig, ganzzahlige Äquivalent' Verhältnisse einzuhalten.ss information in the examples is given in the form of formal designations, such as B. (POC) 2 Mg or (POC) 3 MgNa, where POC should stand for an equivalent of polyoxycarboxylate; Of course, it is not necessary here to adhere to integer equivalent ratios.
Sowohl die Chelatkomplexe aus den genannter Polyaldehydocarbonsäuren bzw. -Carboxylaten ah auch die aus den genannten Polyoxycarbonsäurei bzw. -carboxylaten eigenen sich ausgezeichnet zun Stabilisieren von ptioxidischen Verbindungen, insbe sondere in peroxidhaltigen Bleichflotten, z. B. in de Holz- und Textilbleicherei oder bei der Papierher stellung. Bevorzugt werden jedoch die ChelalkomBoth the chelate complexes from the aforementioned polyaldehydocarboxylic acids or carboxylates ah those from the polyoxycarboxylic acids or carboxylates mentioned are also excellent Stabilizing ptioxidic compounds, in particular special in peroxide-containing bleaching liquors, z. B. in de Wood and textile bleaching or in papermaking. However, the chelal coma are preferred
plexe aus den Peroxycarbonsäuren bzw. -carboxylate1! mit Erdalkalimetallionen, vorzugsweise Magnesiumionen, weil diese auch unter extremen Bedingungen, insbesondere in stark alkalischem Medium, keinerlei Nebenreaktionen unterliegen können.plexes from the peroxycarboxylic acids or carboxylates 1 ! with alkaline earth metal ions, preferably magnesium ions, because they cannot be subject to any side reactions even under extreme conditions, especially in a strongly alkaline medium.
In den folgenden Beispielen wird die Wirksamkeit von erfindungsgemäßen Polyoxycarbonsäure-Salzen in Badbleichflotten und in Imprägnierbleichflotten geprüft, wobei von beiden die Imprägnierbleichflotten bekanntlich einen viel höheren Gehalt an Bleichmitteln besitzen, da das zu bleichende Gut damit imprägniert wird, während bei der Badbleiche entsprechend dem längeren Flottenverhältnis die Bleichmittclkonzentration geringer ist. Die aufgeführten Beispiele erläutern die Stabilisierungswirkung auf Aktivsauerstoff. Um die Wirkung der erfindungsgemäßen Stoffe möglichst deutlich zu zeigen, wurden jeweils nur einfache Bleichfiottengrundrezepturen verwendet.The following examples demonstrate the effectiveness of polyoxycarboxylic acid salts according to the invention tested in bath bleaching liquors and in impregnating bleaching liquors, the impregnating bleaching liquors of both is known to have a much higher content of bleaching agents, since the goods to be bleached are impregnated with them is, while in the case of bath bleaching, the bleaching agent concentration corresponds to the longer liquor ratio is less. The examples listed explain the stabilizing effect on active oxygen. In order to show the effect of the substances according to the invention as clearly as possible, only simple Bleaching fiot basic formulations used.
Mit einem Imprägnierbleichbad, enthaltend 35,0 ml Γ1 H2O2 35%ig, 7,0 g 1 -' NaOH und 2,5 ml 1"' 20%ige Polyoxycarbonsäure-Mg-Salz-LösungWith an impregnation bleach bath containing 35.0 ml Γ 1 H 2 O 2 35%, 7.0 g 1 - 'NaOH and 2.5 ml 1 "' 20% polyoxycarboxylic acid Mg salt solution
((POQ2MgCa]),((POQ 2 MgCa]),
wurden bei 2stündiger Behandlungszeit auf einem Svetma-Labordämpfer bei 85° C rohe, stark schalenhaltige Nesselgewebe der Bleichbehandlung unterworfen. Dabei soll (POC)2Mg hier ein Polyoxycarbonsäure-Mg-Salz, hergestellt durch Zugabe von 1 Molteil MgSO4-Lösung zu 2 Molteilen Polyoxycarbonsäure-Na-Salz-Lösung, so daß eine 32,8% Feststoff, davon 20% entsprechend der formalen Zusammensetzung (POC)2Mg neben Na2SO4, enthaltende Lösung entsteht, bedeuten. Die dem hier verwendeten Salz zugrunde liegende Polyoxycarbonsäure ist charakterisiert durch folgende Werte: Mittlerer Polymerisationsgrad P = 3,2; COOH: OH-Verhältnis = 2,2.were subjected to the bleaching treatment with a treatment time of 2 hours on a Svetma laboratory steamer at 85 ° C. Here, (POC) 2 Mg is a polyoxycarboxylic acid Mg salt, prepared by adding 1 molar part of MgSO 4 solution to 2 molar parts of polyoxycarboxylic acid Na salt solution, so that a 32.8% solids, of which 20% corresponds to the formal composition (POC) 2 Mg in addition to Na 2 SO 4 , containing solution arises, mean. The polyoxycarboxylic acid on which the salt used here is based is characterized by the following values: Average degree of polymerization P = 3.2; COOH: OH ratio = 2.2.
Außerdem wurden analoge Bleichversuche mit einer Imprägnierbleichfiotte, die zusätzlich noch 10,0 ml Γ1 Wasserglas (38° Be) enthielt (b), durchgeführt. In addition, similar bleaching tests were carried out with an impregnation bleaching bottle which additionally contained 10.0 ml Γ 1 water glass (38 ° Be) (b).
Ebenso wurden zum weiteren Vergleich mit dem gegenwärtigen technischen Stand analoge Bleichversuche mit Imprägnierbleichflotten, enthaltend 2,5 g I"1 (c) einer handelsüblichen Bleichbadstabilisatorlösung, die unter anderem ein Mg-SaIz stickstoffhaltiger Komplexbildner anstatt der Polyoxycarbonsäuresalzlösung enthält, bei 2,0 Stunden Bleichdauer bei 85° C, bei Wasser von 5° deutscher Härte und in Gegenwart eines Dispergier- bzw. Netzmittels — also bei optimalen Bedingungen — gemacht. Die Wahl von Wasser von 5° deutscher Härte für den Versuch c erfolgte, da sich bei Verwendung derartiger Komplexbildner als Bleichbadstabilisatoren höhere Wasserhärte günstig auf ihre Stabilisatorwirksamkeit erwiesenLikewise, for a further comparison with the current state of technology, analogous bleaching tests with impregnation bleaching liquors containing 2.5 g of I "1 (c) of a commercially available bleach bath stabilizer solution containing, among other things, a magnesium salt containing nitrogen-containing complexing agents instead of the polyoxycarboxylic acid salt solution, with a bleaching time of 2.0 hours at 85 ° C., with water of 5 ° German hardness and in the presence of a dispersing or wetting agent - that is, under optimal conditions As bleach bath stabilizers, higher water hardness has proven to be beneficial for their stabilizer effectiveness
Die angegebenen Weißpunkte des so gebleichten Nesselgewebes wurden durch Messung der Remission (Zeiss Elrepho, Filter Nr. 6, gegen MgO = 100 Ό) ermittelt und auf die mit der 35 ml 1 l Was-'-enthaltende Imprägnierflotte bei 2,5siündiger tlaiier und 90 C Flottentemperatur bezogen.The stated white points of the bleached nettle fabric were determined by measuring the remission (Zeiss Elrepho, filter no. 6, against MgO = 100) and applied to the impregnation liquor containing 35 ml of 1 l Was -'- at 2.5 seconds and 90 minutes C based on liquor temperature.
gebleichten Nessel
gewebesWhite points of the
bleached nettle
tissue
b
C a
b
C.
(POC)2Mg
+ Wasserglas
N-Komplex-
bildner(POC) 2 mg
(POC) 2 mg
+ Water glass
N complex
sculptor
79,9
73,873.9
79.9
73.8
Es wurde eine Badbleichflotte der Zusammensetzung: 4ml Γ1 H2O2 35%ig, 0,6g I"1 NaOH und 2,0 ml l"1 18,4%ige Polyoxycarbonsäure-Salzlösung des Typs (POC)3MgNa mit Wasser von 0° deutscher Härte hergestellt und die Badstabilität durch Bestimmung des Aktivsauerstoff-Restgehaltes (Titration mit 0,1 n-KMnO4-Lösung) bei 85°C in Abhängigkeit von der Bad-Standzeit ermittelt. Dabei bedeutet (POC)3MgNa hier ein gemischtes Polyoxycarbonsäure-Mg-Na-Salz, hergestellt durch Zugabe von 1 Molteil MgSO4-Lösung zu 3 Molteilen Polyoxycarbonsäure-Na-Salzlösung, so daß eine 29% Feststoff, davon 18,4% entsprechend der formalen Zusammensetzung (POC)3MgNa neben Na2SO4, enthaltende Lösung entsteht. Die dem Salz zugrunde liegende Polyoxycarbonsäure, ist charakterisiert durch folgende Werte: Mittlerer Polymerisationsgrad P = 50; COOK: OH-Verhälinis - 2,4. Der. erhaltenen Meßwerten wurden die Daten, gewonnen an einer Badbleichflotte gleicher Zusammensetzung, jedoch ohne Komplexbildner bei sonst gleichen Bedingungen, gegenübergestellt:A bath bleach liquor of the composition: 4 ml Γ 1 H 2 O 2 35%, 0.6 g I " 1 NaOH and 2.0 ml 1" 1 18.4% polyoxycarboxylic acid salt solution of the type (POC) 3 MgNa with water of 0 ° German hardness and the bath stability is determined by determining the residual active oxygen content (titration with 0.1 n-KMnO 4 solution) at 85 ° C as a function of the bath life. (POC) 3 MgNa here means a mixed polyoxycarboxylic acid-Mg-Na salt, prepared by adding 1 molar part of MgSO 4 solution to 3 molar parts of polyoxycarboxylic acid-Na salt solution, so that a 29% solids, of which 18.4% corresponds the formal composition (POC) 3 MgNa in addition to Na 2 SO 4 , containing solution is formed. The polyoxycarboxylic acid on which the salt is based is characterized by the following values: Average degree of polymerization P = 50; COOK: OH ratios - 2.4. The. The measured values obtained were compared with the data obtained on a bath bleach liquor of the same composition, but without complexing agents under otherwise identical conditions:
Bad-Standzei.
bei 85° CBad Standzei.
at 85 ° C
(Stunden)(Hours)
0
10
1
2,252.25
AktivsauerstofT-RestgehaltActive oxygen residual content
ohne (POC)3MgNawithout (POC) 3 MgNa
100
0,4
0,0100
0.4
0.0
mit (POO3MgNawith (POO 3 MgNa
100
100
100100
100
100
Es wurde eine Imprägnierbleichflotte ,'·: Zusammensetzung: 35 ml Γ1 H2O2 35%ig, 7 g Γ1 NaOH und jeweils 12,0 ml Γ \ 16,0 ml Γ', oder 24,0 m! Γ1 20%iger Polyoxycarbonsäure-Salzlösung des Typs (POQ3 MgNa mit Wasser von 0° deutscher Härte hergestellt und die Badstabilität durch Bestimmung des Aktivsauerstoff-Restgehaltes (Titration mit 0,1 n-KMnO4-Lösung) bei 85°C in Abhängigkeit vonAn impregnation bleaching liquor was used: Composition: 35 ml Γ 1 H 2 O 2 35%, 7 g Γ 1 NaOH and 12.0 ml Γ \ 16.0 ml Γ ', or 24.0 m! Γ 1 20% polyoxycarboxylic acid salt solution of the type (POQ 3 MgNa made with water of 0 ° German hardness and the bath stability by determining the residual active oxygen content (titration with 0.1 n-KMnO 4 solution) at 85 ° C as a function of from
ss der Bad-Standzeit ermittelt. Dabei bedeutet (POC)3MgNa hier ein gemischtes Polyoxycarbonsäure-Mg-Na-Salz, hergestellt durch Zugabe von 1 Molteil MgS04-Lösung zu 3 Molteilen Polyoxycarbonsäure-Na-Salz-Lösung, so daß eine 31,4% Feststoff, davon 20% entsprechend der formalen Zusammensetzung (POQ3MgNa neben Na2SO4, enthaltende Lösung entsteht. Die dem hier verwendeten Salz zugrunde liegende Polyoxycarbonsäure ist charakterisiert durch_ folgende Werte: Mittlerer PoIy-ss the bath life is determined. (POC) 3 MgNa here means a mixed polyoxycarboxylic acid-Mg-Na salt, prepared by adding 1 molar part of MgS0 4 solution to 3 molar parts of polyoxycarboxylic acid-Na salt solution, so that a 31.4% solid, thereof 20 % according to the formal composition (POQ 3 MgNa in addition to Na 2 SO 4 , containing solution is formed. The polyoxycarboxylic acid on which the salt used here is based is characterized by the following values: Average poly-
merisationsgrad P = 50, COOH : OH-Verhältnis = 8,6. Den erhaltenen Meßwerten wurden die an Imprägnierbleichbädern gleicher Zusammensetzung, jedoch mit 12,5 ml Γ1 bzw. 25 ml Γ1 etwa 40%igerdegree of merization P = 50, COOH: OH ratio = 8.6. The measured values obtained were those of impregnation bleaching baths of the same composition, but with 12.5 ml 1 and 25 ml 1 about 40%
1515th
Lösung eines handelsüblichen Bleichbadstabilisators (vgl. Beispiel i) anstatt der erfindungsgernäßen PoIyoxycarbonsäuresalzlösung, gemessenen Daten gegenübergestellt. Solution of a commercially available bleach bath stabilizer (see Example i) instead of the polyoxycarboxylic acid salt solution according to the invention, compared to measured data.
Bad-Stand zeit beiBath life
(Std.l(Hourly
12 ml I ■12 ml I ■
100 95 94 94 94100 95 94 94 94
t" ktivsauerslofT-Resteehalt t " ktivsauerslofT residue content
I6ml 1I6ml 1
I0ZuII 0 ZuI
iOO 97 97 97 96,5100 97 97 97 96.5
VersleichsversuchAttempt at reconciliation
Ausführung analog Beispiel 3, jedoch unter Verwendung eines möglichst gut wasserlöslichen Mg-polymethacrylat-Salzes in einer Konzentration von IgT1 (entsprechend 1%,,) in der Bleichfiotte als Peroxidstabilisator: Execution analogous to Example 3, but using a magnesium polymethacrylate salt that is as readily water-soluble as possible in a concentration of IgT 1 (corresponding to 1%) in the bleaching agent as a peroxide stabilizer:
Bad-Standzeil bei 85 C
(Stunden)Bathroom stand line at 85 C.
(Hours)
0,50.5
1,01.0
1.51.5
2.02.0
Aktivsau ,Jrstofr-RestgehaitAktivsau, Jrstofr residual content
Der folgende Vergleichsversuch zeigt die Überlegenheit der erfindungsgemäß zu verwendenden Chelatkomplexe über die aus der deutschen Ofienlegungsschrift 1 804 504 bekannten Komplexe von wasserlöslichen Polyacrylsäuren:The following comparative experiment shows the superiority of the chelate complexes to be used according to the invention on the complexes of water-soluble compounds known from German Offenlegungsschrift 1 804 504 Polyacrylic acids:
100 68,6 59,1 52,4 47.4100 68.6 59.1 52.4 47.4
Trotz der geringen Konzentration an Polycarboxylat-Mg-Komplex flockte der Komplex bereits innerhalb der Bad-Beobachtungszeit aus zu einem abfiltrierbaren Niederschlag.Despite the low concentration of polycarboxylate Mg complex the complex flocculated to a filterable one within the bath observation time Precipitation.
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Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2035047A DE2035047C3 (en) | 1970-07-15 | 1970-07-15 | Stabilizing peroxidic compounds |
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