NL1004379C2

NL1004379C2 - Toepassing van suikeraminen en suikeramiden als lijm, alsmede nieuwe suikeraminen en suikeramiden.

Info

Publication number: NL1004379C2
Application number: NL1004379A
Authority: NL
Inventors: Hendrikus Luitjes; Augustinus Emmanuel Frissen; Jacobus Van Haveren; Silvan De Spirt
Original assignee: Borculo Cooep Weiprod
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-05-08
Also published as: EP0839826A2; US5905115A; EP0839826A3

Description

Toepassing van suikcraminen en suikcramidcn als lijnt, alsmede nieuwe suikeramincn en suikeramiden

Dc uitvinding heeft betrekking op condcnsaticproductcn op basis van koolhydraten en aminen en op dc toepassing daarvan als lijm.

5 Dc toepassing van koolhydraten zoals zetmeel en derivaten daarvan als lijm is algemeen bekend. Dc koolhydraten hebben op andere lijmende polymeren het voordeel dat ze biologisch afbreekbaar zi jn. Dc hanteerbaarheid en verwerkbaarheid van dc koolhydraten met lijmkracht laat echter te wensen over. Uit DE-A-1905054 zijn warm hardbarc mengsels van suikers (zoals melasse, sucrose) en een katalysator zoals fosfor-to zuur bekend, die als bindmiddel vooral voor het lijmen van hout geschikt zijn, waarbij onder invloed van dc katalysator een polymerc structuur ontstaat. Deze mengsels kunnen als toevoegsels o.a. bepaalde aminen bevatten.

Verrassenderwijs is nu gevonden dat condcnsaticproductcn van polyaminen en suikers een goede lijmkracht hebben, zonder dat een polymerc structuur nodig is.

15 Dc condcnsaticproductcn volgens dc uitvinding kunnen worden verkregen door reactie van een polyaminc met ten minste twee equivalenten van een oligosacharidc of derivaat daarvan. Dc structuur van de condcnsaticproductcn is gedefinieerd in dc bijgaande conclusies.

Dc amine-component van dc verbindingen volgens dc uitvinding voldoet aan 20 formule 3: 0-ΝΗ-|-Α-Ν(Χ')-1ιΓΛ-ΝΙ1-0 3 waarin A een eventueel door een zuurstofatoom onderbroken koolwatcrstofgrocp met 2-8 kool-stofatomen, welke, bij ten minste 3 koolstofatomcn. met een hydroxylgroep of 25 aminogroep kan zijn gesubstitueerd; n = 0-4; O waterstof of hydroxyalkyl voorstclt of dc twee groepen 0 tezamen een groep A voorstellen; X' waterstof, een groep -A-N1E of hydroxyalkyl voorstclt.

30 Met hydroxyalkyl wordt in het bovenstaande een met een of meer hvdroxyl- groepen gesubstitueerde C,-C6-alkvlgrocp, in het bijzonder 2-hydroxycthyl of 2,3—di— 1004379 hydroxypropyl bedoeld.

Voorbeelden van bruikbare aminen zijn ethylcendiaminc. dicthylccntriaminc, tricthylccntctraaminc, tctracthylccnpcntaaminc, tris(2-aminoclhyl)aminc. 1,2-diamino-propaan, 1,3-diaminopropaan, hcxanicthylccndianiinc, N,N'-bis(2-hydroxycthyl)-5 ethylcendiaminc, N,N-bis(2-aminocthyl)-2-aniinoctlianol, 1,3-diamino-2-propanol, 2,2,-oxybiscthylaminc. piperazine, 1,4,7-triazonaan, aminolriazool, cyclohcxylccn-diaminc, fcnylccndiaminc, diaminotoluccn, c.d..

In het bijzonder voldoet de aminc-eomponcnt aan de formule 3’: Η2Ν-|-Λ-Ν(Χ')-|η-Λ-Ν112 3' 10 waarin Λ een alkyiccngrocp met 2-3 koolstofatomcn voorstcll; π = 1-2; en X' waterstof of een groep -Λ-ΝΙ1-, voorslclt.

De meeste voorkeur gaat naar dicthylccntriaininc en tricthylccntctraaminc.

15 De oligosacharidc-componcnt van de verbindingen volgens de uitvinding kan de rest van een reducerend mono-, di- of oligosacharidc zijn ofwel een overeenkomstige gereduceerde rest (glycitol, suikeralcohol) of een overeenkomstige gcoxidccidc rest (glyconzuur, suikcrzuiir). Onder oligosacharidc wordt hier verstaan een suiker (eventueel gereduceerd of geoxideerd) met een kclcnlcngtc van ten hoogste 20 20 monosacharidc-ccnhcden, in het bijzonder ten hoogste K monosacharidc-ccnhcdcn. De meeste voorkeur hebben reducerende mono-, di- en tri-sacharidcn.

Meer in het bijzonder voldoen de oligosacharidcrcstcn ;ian de formule: R3-CI l(OR)-l Cl I(OK) 1,-CXK1R2)- 2 waarin r = 0-3, in het bijzonder 2 of 3, 25 R waterstof voorstclt en een van de groepen R een oligosacharidcrcst met de formule 2 kan voorstellen, R1 waterstof of een groep -ODOR voorstclt en R^ waterstof voorstclt of met een via 5 of 6 atomen verbonden symbool R een directe binding vormt, i Ί 30 dan wel R en R“ tezamen zuurstof voorstellen: R? -Cl DOR of -COOH voorstclt.

im

Bij de resten met formule 2 waarin R1 en R“ tezamen =() voorstellen gaat het 1004379 3 om resten van glyconzurcn (R^ = Cll2Oll). zoals gluconzuur, mannonzuur, lactobion-zuur, de -onzuren van de hogere malto-, cello- en xylo-oligosacharidcn, of eventueel van glycaarzurcn (R‘ = COOll), zoals wijnsteenzuur en suikerzuur. De voorkeur gaat naar gluconzuur.

5 Dij de resten met formule 2 waarin R en R*· beide II voorstellen gaat het vooral om resten van glycitolcn, zoals glucitol, xylitol, sorbitol, mannitol, lactitol, maltitol en de suikcralcoholcn van de hogere malto-, cello- en xylo-oligosacharidcn.

Bij de resten met formule 2 waarin R^ met een via 5 of (> atomen verbonden symbool R een directe binding vormt gaat het om furanosidc-, resp. pyranosidc-rcstcn to van vooral aldoscn zoals glucose, galactose, mannose, xylose, arabinosc, lactose, maltose, ccllobiosc c.d. De voorkeur gaat naar glucose.

Bij de resten met formule 2 waarin R' -CH-.OR voorstek gaat het om resten van ketosen zoals fructose of, als R“ = II, om sorbitolrcsten c.d.

De verbindingen met een rest met formule 2 (R ,R- =()) kunnen eenvoudig 15 worden bereid door reactie van l ,5 of meer equivalenten van het glyconzuur of liever nog het overeenkomstige lacton met het polvaminc. Bij voorkeur gebruikt men 2-4 equivalenten glyconzuur. afhankelijk van het aantal amincfunctics per polvaminc -molcculc. Deze amidei ingsreactic verloopt kwantitatief, bij· voorbeeld bij kamertemperatuur of iets verhoogde temperatuur in een oplossing in water of een ander oplos-20 middel zoals een alcohol.

i n ,

De verbindingen met een rest met formule 2 (R ,R" * O) kunnen worden bereid door reactie van l,5 of meer equivalenten van het oligosacharidc met het polvaminc in water of een organisch oplosmiddel, waarbij een amino-suikcr wordt gevormd. Deze kan 1 Ί ..

desgewenst vervolgens worden gereduceerd tot een verbinding met R = R“· = 11. bij 25 voorbeeld met natriumboorhydridc of met waterstof in aanwezigheid van een overgangsmetaal als katalysator. Ben voordelige variant hierop is een rcducticvc amincring, waarbij de amincring en de reductie gelijktijdig, althans in dezelfde reactor, plaats vinden. liet oligosacharidc en het amine worden met de katalysator (bijv. palladium op koolstof) bijeengebracht in een oplosmiddel zoals water, een alcohol of 30 dimethylformamide en bij verhoogde temperatuur, bij voorbeeld 20 b0n(', onder waterstof behandeld.

De aldus verkregen verbindingen hebben uitstekende hechtende eigenschappen.

1004379 4

Dc uitvinding betreft derhalve ook de toepassing van deze verbindingen als lijm. De verbindingen kunnen als zodanig worden gebruikt, of als oplossing in een geschikt oplosmiddel zoals water of een (poly)alcohol. Dc verbindingen kunnen ook worden gemengd met lijmhulpstoffcn zoals (soja)ciwittcn, ureum, borax cn/of geringe hocvccl-5 heden carboxymcthylccllulosc. Dc verbindingen kunnen koud dan wel heet ("hot melt") worden verwerkt en bewerkstelligen een zeer goede hechting van papier, karton, hout, kunststof, glas, metalen c.d.

Voorbeeld 1

Aan een geroerde oplossing van 3K,6 g (0,37 mol) dicthylccntriaminc in 600 to ml water werd 200 g (1,12 mol, 3 cq.) gluconolacton toegevoegd. Na 15 uur roeren bij kamertemperatuur werd het rcacticmcngscl ingedampt, waarbij een heldere olie werd verkregen. Opbrengst 234,6 g (100%). liet product was een glazig materiaal, dat geschikt is als "hot melt”, d.w.z. als onder verwarming verwerkbare lijm.

Voorbeeld 2 15 Voorbeeld 1 werd herhaald, echter met 133 g gluconolacton (2 cq). Het product was een soepele en veerkrachtige lijm.

Voorbeeld 3

Aan een geroerde oplossing van 40,0 g (0,2b mol) tricthylccntctraaminc in 600 ml water werd 200 g (1,12 mol. 4 cq.) gluconolacton toegevoegd. Na 15 uur roeren bij 20 kamertemperatuur werd het rcacticmcngscl ingedampt, waarbij een heldere olie werd verkregen. Opbrengst 254,K g (100%). Met het product worden glas en papier zo sterk gehecht dat deze zonder breuk niet losgetrokken kunnen worden.

Voorbeeld 4

Aan een geroerde oplossing van 10 g (27,7 mmol) lactose in 100 ml water werd 25 bij 60°C 1,0 g (3 equivalenten) dicthylccntriaminc toegevoegd. Na 15 uur roeren bij 60°C werd het rcacticmcngscl ingedampt, waarbij een heldere hars werd verkregen. Opbrengst 32,6 g (100%). Bij licht verwarmen wordt het product stroperig en het is oplosbaar in water. Met het product worden glas en papier zo sterk gehecht dat deze zonder breuk niet losgetrokken kunnen worden.

1004379

Claims

1. Gebruik van een condcnsatieproüuct verkrijgbaar door reactie van een poly-aminc met ten minste twee equivalenten van een oligosacharidc of derivaat daarvan als hechtmiddel.

2. Gebruik volgens conclusie 1, waarbij het condcnsaticproduct voldoet aan de formule: Y-NQ-[-A-N(X)-]n-A-NQ-Y 1 waarin: A een eventueel door een zuurstofatoom onderbroken koolwatcrstofgrocp met 2-8 kool-10 stofatomen, welke, bij ten minste 3 koolstofatomcn, met een hydroxylgroep of een groep -NHY kan zijn gesubstitueerd; n = 0-4; O waterstof of hydroxyalkyl voorstclt of de twee groepen O tezamen een groep Λ voorstellen; 15. een groep Y, een groep -A-NH-Y of een hydroxyalkylgrocp voorstclt; Y waterstof of een groep Z voorstclt; met dien verstande dat ten minste 2 groepen Y de betekenis Z hebben; en Z de rest van een oligosacharidc of derivaat daarvan voorstclt; 1004379

4. Gebruik volgens conclusie 3, waarbij üc oligosacliaridcrcst een glucoscrcst of een gluconzuurrcst is.

5. Gebruik volgens een der conclusies 2-4, waarbij in formule 1 A = CH2-CH2, n= lof 2,

5 O = Η, X = Y.

6. Gebruik volgens een der conclusies 1-5 voor het lijmen van papier, karton, hout, kunststof of glas.

7. Werkwijze ter bereiding van een hechtend condcnsaticproduct volgens een der conclusies 1-5, waarbij men een polyaminc met de formule:

10 Q-NH-[-A-N(X')-ln-A-NH-Q 3 waarin A, n en O de in conclusie 1 genoemde betekenissen hebben en X' waterstof, een groep -A-NU-, of een hydroxyalkylgrocp voorstel!; laat reageren met ten minste twee equivalenten van een glyconzuur of glycaarzuur of een 15 lacton daarvan. K. Werkwijze ter bereiding van een hechtend condcnsaticproduct volgens een de conclusies 1-5, waarbij men een polyaminc met de formule:

0-NH-[-A-N(X')-|„-A-NH-0 3 waarin

20 A, n en 0 de in conclusie 1 genoemde betekenissen hebben en X' waterstof of een groep -A-N112 voorstclt; laat reageren met ten minste twee equivalenten van een oligosacharidc en eventueel het rcacticproduct tegelijkertijd of daarna reduceert.

9. Condcnsaticproduct met hechtende eigenschappen, dal voldoet aan de formule:

25 Y-NO-[-A-N(X)-|n-A-NQ-Y 1 waarin: A een eventueel door een zuurstofatoom onderbroken koolwatcrstofgrocp met 2 X kool 1004379 stofatomcn, welke, bij ten minste 3 koolstofatonicn, niet een hydroxylgrocp of een groep -NHY kan zijn gesubstitueerd; n = «-4; O waterstof of hydroxyalkyl voorstclt of de twee groepen O tezamen een groep Λ 5 voorstellen; X een groep Y, een groep -A-NH-Y of een hydroxyalkylgrocp voorstclt; Y waterstof of een groep Z voorstclt; met dien verstande dat ten minste 2 groepen Y de betekenis Z hebben; en Z de rest van een oligosacharidc of derivaat daarvan voorstclt; 10 met dien verstande dat wanneer A ethyleen of 1,3-proylccn voorstclt, n 0 is en O waterstof voorstclt, Z geen glucose-, galactose- of mannosc-rcst voorstclt, cwn dat wanneer A a,m-Cf)-C8-alkylccn voorstclt, n 0 is en O waterstof voorstclt, Z geen gluconzuur- of lactobionzuur-rcst voorstclt. 1004379