DD267049B5 - Verfahren zur Herstellung eines Oberflaechenleimungsmittels - Google Patents

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Manfred Dipl Chem Dr Gaikowski
Harald Dipl Chem Dr Friedrich
Hans-Joachim Dipl Chem Baumann
Hans-Dietrich Dipl Chem Wendt
Juergen Ulrich
Dieter Dipl Chem Schermaul
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Leuna Werke Gmbh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • C08F8/32Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups by reaction with amines

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Description

Anwendungsgeblot der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenleimungsmlttel auf der Basis von modifizierten alpha· Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisaten.
Charakteristik dos bekannten Standes der Technik
Es ist bekannt, daß modifizierte Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate zur Herstellung von Papierleimungsmitteln verwendet werden. Die Überführung der Anhydridgruppe im Copolymeren in das Halbamid ist verfahrensseitig nicht ganz einfach.
Geht man von einer acetonsichen Copolymerlösung aus und versetzt diese mit einem Amin oder einer wäßrigen Aminlösung, so fällt das Polymere als eine klebrige Masse aus, die sich beim Rühren zusammenballt.
Nach DD 224855 wird dieser Verfahrensschritt so gelöst, daß man zunächst das Polymerisationslösungsmittol aus dem Copolymeren entfernt und das erhaltene Copolymerpulver in einem Gemisch aus Wasser und Amin suspendiert. Unter 303K ist die Suspension stabil. Beim Überschreiten der Temperatur ballt sich die Suspension zu einem Klumpen zusammen. Da bei der Amidierung eine erheblicho Reaktionswärme frei wird, muß die Amidierung sehr langsam und unter Abführung der Reaktionswärme erfolgen. Nach erfolgter Amidierung wird das Halbamid mit Ammoniakwasser in das Ammoniumsalz überführt.
Versuche haben ergeben, daß im Amidierungsschritt maximal 50% des zi·gesetzten Amins zum Amid reagieren und der Rest als Salz gebunden wird. Bei der Zugabe von NH4OH erfolgt dann mit den nicht umgesetzten Anhydridgruppen im Polymeren eine
Amidbildung zum NHj-Amid. Hierdurch entsteht ein Leim mit inhomogener Zusammensetzung. >
Eine weitere Unzulänglichkeit stellt die erforderliche Abtrennung des Polymeren aus der Polymerlösung dar.
Die Gewinnung des Polymerpulvers erfolgt über aufwendige Abtrennungs- und Trocknungsprozesse. Technisch setzt dies einen
hohen Apparate- und Bedienungsaufwand voraus und führt damit zu einer Verschlechterung der Ökonomie des Gesamtverfahrens der Papierleimherstellung.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels für Papier und Karton auf der Basis von alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren unter Umgehung einer aufwendigen Feststoffisolierung und Feststofftrocknung ohne Vorminderung der Leimqualität.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alternierend aufgebaute alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymere durch Umsetzung mit einem aliphatischen Amin zu amidieren und mit Ammoniak in die Ammoniumsalze zu überführen, ohne das Ausgangspolymore zu isolieren und daraus ein wirksames Oberflächenlelmungsmittel für Karton und Papier herzustellen. Die Aufgabe wird durch Modifizierung von 1,0 Mol-Teile Anhydridgruppen enthaltendem alternierend aufgebautem alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit 0,7 bis 1,0 Mol-Teilen eines aliphatischen Amins und 0,9 bis 1,2 Mol-Teilen Ammoniak gelöst, indem man erfindungsgemäß in einem Rührwerk 11 bis 33 Mol-Teile, vorzugsweise 16 bis 22 Mol-Teile, Wasser vorlegt und bei 10 bis 800C, vorzugsweise 20 bis 30°C, eine 20- bis 60%ige acetonische Lösung von alpha-Methylstyren-Copolymor, wie sie mich der radikalischen Polymerisation molarer Mengen von alpha-Methylstyren und Maleinsäureanhydrid in
Aceton anfällt, einrührt, im Anschluß daran das Aceton abdestilliert, danach das aliphatische Amin und Ammoniak als Gemisch zusetzt und nach dem Lösen des Polymeren das noch Im Polymeren eingeschlossen gewesene Aceton abtreibt und daran anschließend in an sich bekannter Woise den Leim mit Ammoniakwasser auf einen pH-Wert von 9,5 bis 10 und mit Wasser auf die gewünschte Leimkonzentration einstellt.
Als aliphatisches Amin wird vorteilhafterweise n-Butylamin eingesetzt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die langwierige und aufwendige Feststoffisolierung und Feststofftrocknung vermieden und ein homogenes OUerflächenlelmungsmittel von hoher Qualität ort- alten.
Ausführungsbelsplole
Als alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat wurde eine 50%ige acetonische Lösung verwenden, die durch radikalische Polymerisation molarer Mengen von alpha-Methylstyren und Maleinsäureanhydrid in Aceton hergestellt wurde. Das mittlere Molekulargewicht lag bei 30000.
Beispiel 1
400g Wasser werden in einem Rührgefäß vorgelegt und auf 25°C temperiert. Unter Rühren werden 240g einer 50%igen acotonischen Lösung von alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrld-Copolymeren zudosiert, wobei eine Polymersuspension ontsteht. Bei einem Vakuum von 53,33 kPa und einer Sumpftomperatur von 70 bis 8O0C wird das Aceton aus der wäßrigen Phase abdestilliert. Danach wird der Ansatz auf 45 bis 5O0C abgekühlt und zu der wäßrigen Suspension ein Gemisch aus 41 g n-Butylamin und 50ml NH4OH (25%lg) gegeben. Nach dem Lösen des Polymeren wird bei einem Vakuum von 53,33kPa und einer Sumpftemperatur von 70 bis 80°C der Restacetongehalt aus der Leimlösung abdestilliert.
Im Anschluß daran werden 15ml NH4OH (25%ige) und 80g Wasser zugesetzt. Man erhält 645g Leimlösung.
Leimkennwerte 25,2%
Feststoffgehalt 1,057 g/cm3
Dichte 152cP
Viskosität 9,6
pH-Wort 4
Jodfarbzahl 0,04%
Acotongehalt 79Mol-%
Butylamidgehalt 1,2
Leimungsgrad (f)
Beispiel 2
300g Wasser werden in einem Rührwerk vorgelegt und auf 25 bis 3O0C temperiert. Unter Rühren werden 240g einer 50%igen acetonischen alpha-Methylstyren-Malelnsöureanhydrid-Copolymerlösung zudosiert. Bei einem Vakuum von 53,33kPa und einer Sumpftemperatur von 8O0C wird das in Wasser gelöste Aceton abgetrieben. Nach beendeter Destillation wird der Ansatz auf 40 bis 450C abgekühlt und ein Gemisch aus 28g n-Butylamin und 65ml Ammoniakwasser (25%lg) zugesetzt. Unter Erwärmung auf ca. 6O0C löst sich das Polymere auf. Nach dem Auflösen des Jolymorei, v.Ird der Restacetongehalt bei 53,33kPa und 8O0C Sumpftemperatur abdestilliert. Im Anschluß an die Destillatfon werden 15ml Ammoniakwasser (25%ig) und 70ml Wasser zugesetzt. Man erhält 645g Leimlösung.
Leimkennwerte 22,5%
Feststoffgehalt 1,062 g/cm3
Dichte 62,5 cP
Viskosität 9,65
pH-Wert 4
Jodfarbzahl 0,07%
Acetongehalt
Butylamidgehalt 62Mol-% Leimungsgrad (f) 1,3
Vorgleichsbeispiel
Pulverbereitung
240g der 50%lgen acetonischen alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer-Lösung werden in einer dünnen Schicht auf Bleche aufgetragen und 10 Stunden im Vakuumtrockenschrank bei 1000C getrocknet. Auf den Blechen verbleibt ein pulverförmiges alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, das etwa 0,5% Aceton enthält.
Leimherstellung
424g Wasser und41 g n-Butylamin werden in einem Rührgefäß vorgelegt. Bei 25 bis 3O0C werden innerhalb von 90 Minuten 120g alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer-Pulver zudosiert, wobei durch Kühlung die Reaktionstemperatur auf Werte unter 350C gehalten wird. Im Anschluß an die Pulverdosierung wird 2 Stunden bei 30 bis 350C gerührt. Danach werden 62ml NH4OH (25%ig) zudosiert und der Kolbeninhalt 2 Stunden bei 6O0C gerührt,
Leimkennwerte 25%
Feststoffgehalt 1,059 g/cm3
Dichte 16OcP
Viskosität 9,8
pH-Wert 4
Jodfarbzahl 0,06
Acetongehalt 78Mol-%
Butylamidgehalt 1,3
Leimungsgrad (f)
Leimungsgrad (f)
Die Bestimmung des Leimungsgrades (f) erfolgte nach Albrecht (R.Korn und F.Burgsteller, Papier- und Zellstoffprüfung, Springer Verlag 1953).
Für die Prüfung des Leimungsgrades wurde ein holzfreies Standardpapier mit einer Flachenmasse von 80g/m2 verwendet. Die Leimungskonzentration wurde mit 0,3 Masseanteilen in % festgelegt.
Einschätzung des Leimungsgrades Nach Albrecht wird eine gute Leimung bei einem Leimungsgrad von f = 1 bis 10 angesehen, wobei der Feststoffauftrag 0,1 bis 1 g/ m2 Papierfläche betragen soll.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels für Papier und Karton durch Modifizierung von 1,0MoI-TeUe Anhydridgruppen enthaltenden alternierend aufgebauten alpha-Methyistyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit 0,7 bis 1,0 Mol-Teilen eines aliphatischen Amins und 0,9 bis 1,2 Mol-Teilen Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Rührwerk 11 bis 33 Mol-Teile Wasser vorlegt und bei 10 bis 800C eine 20- bis 60%ige acetonische Lösung von alpha-Methylstyren-Copolymer, wie sie nach der radikalischen Polymerisation molarer Mengen von alpha-Methylstyren und Maleinsäureanhydrid in Aceton anfällt, einrührt, im Anschluß daran das Aceton abdestilliert, danach das aliphatische Amin und Ammoniak als Gemisch zusetzt und nach dem Lösen dos Polymeren das noch im Polymeren eingeschlossen gewesene Aceton abtreibt und daran anschließend in an sich bekannter Weise den Leim mit Ammoniakwasser auf einen pH-Wert von 9,5 bis 10 und mit Wässer auf die gewünschte Leimkonzentration einstellt.
2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 16 bis 22 Mol-Teile Wasser im Rührwerk vorgelegt werden.
3. Vorfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die acetonische Lösung des Copolymeren bei 20 bis 300C in das Wasser eingerührt wird.
4. Vorfahren nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als aliphatisches Amin n-Butylamin eingese\7t wird.
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