Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

EP1984430A2 - Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers - Google Patents

Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers

Info

Publication number
EP1984430A2
EP1984430A2 EP07711177A EP07711177A EP1984430A2 EP 1984430 A2 EP1984430 A2 EP 1984430A2 EP 07711177 A EP07711177 A EP 07711177A EP 07711177 A EP07711177 A EP 07711177A EP 1984430 A2 EP1984430 A2 EP 1984430A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
groups
hydroxymethylene
polymers
polymer
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP07711177A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas HÄRING
Jochen Kerres
Frank SCHÖNBERGER
Martin Hein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HAERING, THOMAS
Institut fuer Chemische Verfahrenstechnik Universitaet Stuttgart
Original Assignee
Institut fuer Chemische Verfahrenstechnik Universitaet Stuttgart
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut fuer Chemische Verfahrenstechnik Universitaet Stuttgart filed Critical Institut fuer Chemische Verfahrenstechnik Universitaet Stuttgart
Publication of EP1984430A2 publication Critical patent/EP1984430A2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1034Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having phosphorus, e.g. sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J39/00Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/08Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/16Organic material
    • B01J39/18Macromolecular compounds
    • B01J39/20Macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • 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
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • 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
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/20Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
    • C08J5/22Films, membranes or diaphragms
    • C08J5/2287After-treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1025Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon and oxygen, e.g. polyethers, sulfonated polyetheretherketones [S-PEEK], sulfonated polysaccharides, sulfonated celluloses or sulfonated polyesters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1027Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having carbon, oxygen and other atoms, e.g. sulfonated polyethersulfones [S-PES]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/103Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having nitrogen, e.g. sulfonated polybenzimidazoles [S-PBI], polybenzimidazoles with phosphoric acid, sulfonated polyamides [S-PA] or sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1032Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having sulfur, e.g. sulfonated-polyethersulfones [S-PES]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1039Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1044Mixtures of polymers, of which at least one is ionically conductive
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1046Mixtures of at least one polymer and at least one additive
    • H01M8/1048Ion-conducting additives, e.g. ion-conducting particles, heteropolyacids, metal phosphate or polybenzimidazole with phosphoric acid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1069Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
    • H01M8/1072Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes by chemical reactions, e.g. insitu polymerisation or insitu crosslinking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2341/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a bond to sulfur or by a heterocyclic ring containing sulfur; Derivatives of such polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H01M8/1011Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • perfluorinated sulfonic acid-based ionomer membranes can operate at temperatures below 100 0 C in electrochemical cells, particularly fuel cells are used, and in this temperature range show good H + - conductivity and high (electro) chemical stability. However, they are not usable at temperatures above 100 0 C, since they then dry out and therefore their proton conductivity decreases by several orders of magnitude 1 , 2 . However, it is useful to operate fuel cells at temperatures above 100 0 C, since in this temperature range, the CO tolerance of the fuel cell reaction due to faster electrode kinetics is significantly greater than below 100 0 C 3 .
  • micrometer to nanometer size microporous particles which may be inorganic hydroxides, oxides or salts, or inorganic / organic hybrid compounds, such as SiO 2 , 5 , 6 , TiO 2 , ZrO 2 7 , or layer phosphates or zirconium sulfophenyl phosphonates , wherein the layer phosphates such as zirconium or
  • Zirconiumsulfophenylphosphonat also have a Eigenprotonenleitrange,.
  • Another approach is the incorporation of phosphoric acid into basic polybenzimidazole membranes, with the phosphoric acid acting as the proton conductor, since phosphoric acid can function both as a proton donor and as a proton acceptor.
  • Non-fluorinated arylphosphonic acids are generally only medium-strength acids (pKs «
  • Polymeric phosphonic acids have poor film-forming properties (are very brittle)
  • Phosphonic acids tend to condense at temperatures around 12O 0 C, which is their
  • the object of the present invention consists in the preparation of 1-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid-containing polymer blends having the following properties:
  • Another object of the invention are processes for preparing the polymer mixtures containing phosphonic acid groups (blends).
  • the object of the invention is the use of polymer mixtures containing phosphonic acid groups (blends) in membrane processes such as gas separation, pervaporation, perstraction, PEM electrolysis and secondary batteries such as PEM and direct methanol fuel cells, in particular under conditions of reduced humidification (0
  • the object of the invention can be achieved by: 1. Preparation of optionally physically, ionically or covalently crosslinked Blen ⁇ s and blend membranes of low molecular weight hydroxymethylene-oligophosphonic RC (POsH 2 ) x (OH) y with polymers which contain the following functional groups:
  • Basic groups such as primary, secondary or tertiary amino groups, imidazole groups, pyridine groups, pyrazole groups etc. and / or
  • Phosphonic acids for example, produced from carboxylic acids by reaction with
  • PCl 3 ZH 3 PO 3 and subsequent hydrolysis with H 2 O 23 ' 24 ' 25 '26 " 27 are shown in Figure 1. Further, preferred low molecular weight according to the invention.
  • a particular embodiment of these blends consists in the fact that ionic crosslinking sites can exist between the polymers and the low molecular weight phosphonic acids, for example between the cation exchange groups of the polymer with a basic group (eg pyridine radical) of the low molecular weight phosphonic acid compound, see Figure 8.
  • a basic group eg pyridine radical
  • the binding of the low molecular weight Hydroxymethylenphosphonkla to the polymers consists in covalent crosslinking, such as by crosslinking of the OH group of the phosphonic acid compound with an OH group of the polymer by means of an ⁇ , ⁇ -Dihalogenalkans, see Figure 9.
  • Further possible crosslinking reactions for the OH group of l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid grouping and optionally with OH groups of polymers according to the invention are:
  • the covalent cross-linking prevents outdiffusion of the phosphonic acid compound from the polymer and improves the mechanical stability of the blend films.
  • interpenetrating networks of very different structure and composition.
  • IPN interpenetrating networks
  • a dipolar aprotic solvent such as N-methylpyrrolidinone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N, N-dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO): a polymer having sulfochloride groups, a crosslinker for Sulfochlorid phenomenon such.
  • NMP N-methylpyrrolidinone
  • DMAc N, N-dimethylacetamide
  • DMF N-dimethylformamide
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • 4,4'-Diaminodiphenylsulfon 40 a bifunctional l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid such as l, 4-bis (l-hydroxymethylene l, l-bisphosphonic) benzene and a crosslinker for the OH groups of the 1- Hydroxymethylene 1,1-bisphosphonic acid groups such.
  • glutaraldehyde After a homogeneous solution of all components has been prepared, the solution is spread out on a pad and the solvent is evaporated.
  • HPN hybrid polymer network
  • Glutaraldehyde 36 After a homogeneous solution of all components has been prepared, the solution is doctored on a pad and the solvent is evaporated. The resulting HPN can still be post-treated as follows: 1. Post-treatment in mineral acid (H 2 SO 4 from 0.1 to 80% concentration, HCl from 0.1 to 37% concentration or phosphoric acid from 0.1 to 85% concentration) and optionally 2. subsequent storage in water to remove excess mineral acid.
  • mineral acid H 2 SO 4 from 0.1 to 80% concentration, HCl from 0.1 to 37% concentration or phosphoric acid from 0.1 to 85% concentration
  • the resulting HPN consists of the covalent network of the polymer having the sulfinate and sulfonate groups 42 , the sulfinate groups having been cross-linked by S-alkylation using the 1,4-diiodobutane, and the network of 3- (l-hydroxy-l, l-bisphosphonic acid) pyridine and glutaraldehyde.
  • ionic interactions between the two networks additionally exist via the pyridine moiety of 3- (1-hydroxy-1,1-bisphosphonic acid) -pyridine and the sulfonate moieties of the sulfonated polymer.
  • the 1,4-diiodobutane crosslinker can also crosslink a portion of the pyridine groups by alkylation, whereby mixed crosslinking bridges between sulfinate groups and pyridine groups can arise 43 .
  • Polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polynorbornene,
  • Styrene (co) polymers such as polystyrene, poly (methylstyrene), poly ( ⁇ , ß, ß-trifluorstyiOl),
  • Poly (4-vinylpyridine), poly (2-vinylpyridine) and their copolymers perfluorinated ionomers such as Nafion® or the SO 2 Hal precursor of Nafion® (HaI F,
  • Het aryl backbone polymers such as:
  • Polyether ketones such as polyether ketone PEK Victrex®, polyetheretherketone
  • Polyethersulfones such as Polysulfone Udel®, Polyphenylsulfone Radel R®,
  • (Benz) imidazole group may be present in the main chain or in the polymer side chain
  • Polyphenylene ethers such. Poly (2,6-dimethyloxyphenylene), poly (2,6-diphenyloxyphenylene)
  • 1,4-benzoyl groups or p-phenyloxy-l, 4-benzoyl groups can.
  • aryl main chain polymers are possible as base polymers for the polymers and polymer mixtures according to the invention.
  • All possible block copolymers of the polymeric, in particular aryl main chain, polymers are also possible, the following types of block copolymers being preferred:
  • Block copolymers composed of blocks containing basic groups and of unmodified blocks; while the choice of basic groups is not limited, but there are heterocyclic or heteroaromatic, z.
  • Block copolymers of acidic (cation exchange group-containing) blocks and blocks containing basic groups
  • Block copolymers with blocks containing OH groups and blocks containing acid groups Block copolymers with blocks containing OH groups and blocks containing acid groups
  • Block copolymers with OH-containing blocks and blocks containing basic groups Block copolymers with OH-containing blocks and blocks containing basic groups.
  • Method via metallation first metallation (eg with n-butyllithium) 3 then reaction with an S-electrophile (SO 2 , SO 3 , SOCl 2 , SO 2 Cl 2 ), then optionally conversion to
  • Monomers are polymerized / polycondensed, such as. In McGrath et al., 53 , 54 , 55 .
  • One possible method is the metallation of the polymer and the subsequent reaction of the metalated polymer with a halogenated phosphoric or phosphonic esters (examples: Chlorphosphorklarediaryl 16 - or alkyl ester, 2- Bromethanphosphonklaredialkylester, 3-dialkyl phosphonate -Brompropan etc.).
  • carboxylation of the polymers all common methods can be used. Likely here are the carboxylation of polymers via lithiated intermediates, for example the lithiation of polysulfone PSU Udel or the lithiation of polyphenylene oxide with subsequent reaction of the lithiated intermediate with solid or gaseous CO 2 56 '57 .
  • the corresponding acid chloride can be prepared from the polymeric carboxylic acid by reaction with thionyl chloride (for further reaction with, for example, tris (timethylsilyl) phosphite to give the corresponding 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid).
  • methyl aromatics can be reacted with potassium permanganate to the corresponding aromatic carboxylic acids, for example, the 2-, 3- or 4-methylpyridines.
  • Aliphatic carboxylic acids are also accessible by oxidation of aliphatic alcohols or aldehydes.
  • Arylene main chain polymer (general regulation)
  • caustic alkali metal such as NaOH, KOH 5 LiOH etc.
  • alkaline earth liquor such as Ba (OH) 25 Ca (OH) 2
  • aqueous ammonia or aqueous primary, secondary or tertiary amines or quaternary ammonium salts at temperatures from O to 10O 0 C for 1 to 480 hours;
  • a polymer containing OH groups is dissolved in a dipolar aprotic or in a protic solvent, for example in DMSO.
  • the low molecular weight aryl-l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid is dissolved in the same solvent, either in the H form or in the Na + form.
  • Glutaraldehyde is then added to the solution of the low molecular weight 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid, specifically per mole of OH groups of the low molecular weight aryl-1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid, Vi mole of glutaraldehyde.
  • the combined solution is doctored onto a glass plate to a thin film.
  • the DMSO at temperatures of 50 to 150 0 C and optionally reduced pressure of 800-1 Ombar removed by evaporation.
  • the glass plate is removed with the polymer film under water from the glass plate.
  • the polymer film is aftertreated as follows:
  • caustic alkali, such as NaOH, KOH, LiOH etc.
  • alkaline earth liquor such as Ba (OH) 25 Ca (OH) 2
  • aqueous ammonia or aqueous primary, secondary or tertiary amines or quaternary ammonium salts at temperatures from 0 to 100 ° C for 1 to 480 hours;
  • Carboxylated PSU with 2 carboxylic acid groups per repeat unit is prepared after 5 ⁇ .
  • the PSU diacid chloride To prepare the PSU diacid chloride, the PSU dicarboxylic acid is dissolved in a 9-fold excess of thionyl chloride, based on the mass of the polymer. A small amount of N, N-dimethylformamide is added to this mixture and refluxed for 72 hours. The PSU diacid chloride is precipitated in a large excess of isopropanol and excess thionyl chloride is washed out. The PSU-di-acid chloride is dried to zw constant weight.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The invention relates to blends and blend membranes from low-molecular hydroxymethylene-oligo-phosphonic acids R-C(PO3H2)x(OH)y and polymers, the group R representing any organic group and the polymers containing the following functional groups: cation exchanger groups or their nonionic precursors of the type SO2X, X = HaI, OH, OMe, NR1R2, OR1 with Me = any metal cation or ammonium cation, R1, R2 = H or any aryl- or alkyl group, POX2, COX and/or basic groups such as primary, secondary or tertiary amino groups, imidazole groups, pyridine groups, pyrazole groups etc. and/or OH groups. Low molecular hydroxymethylene-oligo-phosphonic acids R-C(PO3H2)x(OH)y are preferred in which x = 2 and y = 1. The invention also relates to low-molecular hydroxymethylene-oligo-phosphonic acids R-C(PO3H2)2(OH)1 and polymers, wherein the group R of the hydroxymethylene-oligophosphonic acid contains an aliphatic or aromatic basic group which ionically interacts with the acidic groups of the polymer or of the polymer mixture. The invention further relates to blends and blend membranes from low-molecular hydroxymethylene-oligo-phosphonic acids R-C(PO3H2)2(OH)1 and polymers, wherein the OH groups of the low-molecular hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid are covalently cross-linked with each other or optionally with OH groups of the polymer. The invention also relates to polymers that are modified with the 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid group. The polymers are produced by reacting polymers which contain carboxylic acid groups or carboxylic halide groups -COHal (Hal=F, Cl, Br, I) with phosphite compounds or by reacting polymeric aldehydes or polymeric keto compounds with phosphite esters while carrying out an amine catalysis, an oxidation of the intermediary hydroxyphosphonic acid with MnO2 or any other oxidant. The invention finally relates to methods for producing the aforementioned materials and to the use of membranes of the aforementioned materials in membrane processes and especially in fuel cells, even at temperatures of >100°C.

Description

Stand der TechnikState of the art
Kommerziell erhältliche, auf perfluorierten Sulfonsäuren basierende Ionomermembranen können bei Temperaturen unter 1000C in elektrochemischen Zellen, insbesondere Brennstoffzellen eingesetzt werden und zeigen in diesem Temperaturbereich gute H+- Leitfähigkeiten und hohe (elektro)chemische Stabilität. Sie sind jedoch bei Temperaturen über 1000C nicht einsetzbar, da sie dann austrocknen und aus diesem Grunde ihre Protonenleitfähigkeit um mehrere Zehnerpotenzen abnimmt1,2. Es ist jedoch sinnvoll, Brennstoffzellen bei Temperaturen über 1000C zu betreiben, da in diesem Temperaturbereich die CO-Toleranz der Brennstoffzellenreaktion aufgrund schnellerer Elektrodenkinetik wesentlich größer ist als unter 1000C3. Wie oben ausgeführt, ist jedoch bei Temperaturen von über 1000C der Einsatz sulfonierter Ionomermembranen in Brennstoffzellen im drucklosen Betrieb und ohne Membranbefeuchtung nicht möglich. In der Literatur finden sich verschiedene Ansätze für alternative Protonenleiter im Temperaturbereich von ungefähr 100- 2000C. Einer dieser Ansätze ist die Einmischung von Stoffen in die sulfonierte Bremistoffzellenmembran, die in der Lage sind, Wasser bei höheren Temperaturen als 1000C in der Brennstoffzellenmembran zu speichern und somit eine ausreichende Protonenleitfähigkeit sulfonierter Brennstoffzellenmembranen in diesem Temperaturbereich sicherzustellen. Solche Stoffe umfassen mikroporöse Partikel in Mikrometer- bis Nanometergröße, die aus anorganischen Hydroxiden, Oxiden oder Salzen oder aus anorganisch/organischen Hybridverbindungeh bestehen können, wie beispielsweise SiO2 ,5,6, TiO2, ZrO2 7, oder aus Schichtphosphaten oder aus Zirconiumsulfophenylphosphonaten, wobei die Schichtphosphate wie Zirconiumhydrogenphosphat oderCommercially available perfluorinated sulfonic acid-based ionomer membranes can operate at temperatures below 100 0 C in electrochemical cells, particularly fuel cells are used, and in this temperature range show good H + - conductivity and high (electro) chemical stability. However, they are not usable at temperatures above 100 0 C, since they then dry out and therefore their proton conductivity decreases by several orders of magnitude 1 , 2 . However, it is useful to operate fuel cells at temperatures above 100 0 C, since in this temperature range, the CO tolerance of the fuel cell reaction due to faster electrode kinetics is significantly greater than below 100 0 C 3 . As stated above, however, is not at temperatures of about 100 0 C, the use of sulfonated ionomer membranes in fuel cells in the unpressurized operation and without membrane humidification possible. In the literature there are different approaches for alternative proton conductors in the temperature range of about 100- 200 0 C. One of these approaches is the interference of substances into the sulfonated Bremistoffzellenmembran that are able to water at temperatures higher than 100 0 C in the fuel cell membrane to store and thus ensure sufficient proton conductivity of sulfonated fuel cell membranes in this temperature range. Such materials include micrometer to nanometer size microporous particles, which may be inorganic hydroxides, oxides or salts, or inorganic / organic hybrid compounds, such as SiO 2 , 5 , 6 , TiO 2 , ZrO 2 7 , or layer phosphates or zirconium sulfophenyl phosphonates , wherein the layer phosphates such as zirconium or
Zirconiumsulfophenylphosphonat auch eine Eigenprotonenleitfähigkeit aufweisen , . Ein weiterer Ansatz ist die Einbringung von Phosphorsäure in basische Polybenzimidazol- Membranen, wobei die Phosphorsäure als der Protonenleiter fungiert, da Phosphorsäure sowohl als Protonendonor als auch als Protonenakzeptor fungieren kann. Diese MembranenZirconiumsulfophenylphosphonat also have a Eigenprotonenleitfähigkeit,. Another approach is the incorporation of phosphoric acid into basic polybenzimidazole membranes, with the phosphoric acid acting as the proton conductor, since phosphoric acid can function both as a proton donor and as a proton acceptor. These membranes
1 K. T. Adjemian, S. Srinivasan, J. Benziger, A. B. Bocarsly, J. Power Sources 2002, 109(2), 356-364 1 KT Adjemian, S. Srinivasan, J. Benziger, AB Bocarsly, J. Power Sources 2002, 109 (2), 356-364
2 S. C. Yeo, A. Eisenberg, J. Appl Polym. Sei. 1977, 21 , 875-898 2 SC Yeo, A. Eisenberg, J. Appl Polym. Be. 1977, 21, 875-898
3 Q. Li et al., Client. Mal 15(2003) 4896 3 Q. Li et al., Client. Mal 15 (2003) 4896
4 A. S. Aricό, P. Creti, P. L. Antonucci, V. Antonucci, Electrochem. Solid-State Lett. 1998, 1(2), 66-68 . 4 AS Aricό, P. Creti, PL Antonucci, V. Antonucci, Electrochem. Solid State Lett. 1998, 1 (2), 66-68.
5 K. T. Adjemian, S. J. Lee, S. Srinivasan, J. Benziger, A. B. Bocarsly, J. Electrochem. Soc. 2002, 149(3), A256- A261 5 KT Adjemian, SJ Lee, S. Srinivasan, J. Benziger, AB Bocarsly, J. Electrochem. Soc. 2002, 149 (3), A256-A261
6 1. Honma, H. Nakajima, O. Nishikawa, T. Sugimoto, S. Nomura, J. Electrochem. Soc. 2002, 149(10), A1389- A1392 6 1. Honma, H. Nakajima, O. Nishikawa, T. Sugimoto, S. Nomura, J. Electrochem. Soc. 2002, 149 (10), A1389-A1392
7 K. A. Mauritz, Mal Sei. Eng. 1998, C6, 121-133 7 KA Mauritz, time to be. Closely. 1998, C6, 121-133
8 C. Yang, S. Srinivasan, A. S. Aricö, P. Creti, V. Baglio, V. Antonucci, Electrochem. Solid-State Lett. 2001, 44, A31-A34 8 C. Yang, S. Srinivasan, AS Arico, P. Creti, V. Baglio, V. Antonucci, Electrochem. Solid State Lett. 2001, 44, A31-A34
9 G. Alberti, M. Casciola, Annu. Rev. Mater. Res. 2003, 33(1), 129-154 können bei Temperaturen bis etwa 2000C in Brennstoffzellen eingesetzt werden10,1 W3- Da bei diesen Membranen die Phosphoräure bei Temperaturen <100°C aus der Membran ausbluten kann (wegen der Bildung von flüssigem Produktwasser), wurden Membranen mit der eigenprotonenleitfähigen Phosphonsäuregruppierung entwickelt. Aus der Literatur sind eine Reihe von Arbeiten zur Herstellung von phosphonierten Ionomermembranen bekannt. Sie umfassen perfluorierte phosphonierte Membranen , Phenylphosphonsäure-modifizierte Polyaryloxyphosphazene15oder auf Arylhauptkettenpolymeren wie Polysulfon Udel16,17 oder Polyphenylenoxid18 basierende Membranen. Untersuchungen an 9 G. Alberti, M. Casciola, Annu. Rev. Mater. Res. 2003, 33 (1), 129-154 Can be used in fuel cells at temperatures up to about 200 0 C 10 , 1 W 3 - Since these membranes can bleed the phosphoric acid at temperatures <100 ° C from the membrane (due to the formation of liquid product water) were membranes with the self-proton conductive phosphonic acid developed. From the literature a number of works for the production of phosphonated ionomer membranes are known. They include perfluorinated phosphonated membranes, phenylphosphonic acid modified polyaryloxyphosphazenes 15 or aryl backbone polymers such as polysulfone udle 16 , 17 or polyphenylene oxide 18 based membranes. Investigations
Phosphonsäuregruppenhaltigen Modellverbindungen haben eine signifikante Eigenprotonenleitfahigkeit auch unter reduzierter Befeuchtung ergeben19. Mit Phosphonsäuregruppen modifizierte Polymere weisen jedoch folgende Nachteile auf, die ihre Verwendung in Brennstoffzellen bisher verhindert haben:Model compounds containing phosphonic acid groups have given significant intrinsic proton conductivity even under reduced humidification 19 . However, polymers modified with phosphonic acid groups have the following disadvantages which have hitherto prevented their use in fuel cells:
■ Bisher konnten experimentell nur niedrige Phosphonierungsgrade erzielt werden■ Experimentally, only low degrees of phosphonation could be achieved
(ungefähr eine Phosphonsäuregruppe pro Polymer- Wiederholungseinheit) ' ' '(about one phosphonic acid group per polymer repeat unit) '' '
■ Es sind keine (wasserfreien) Leitfähigkeitsdaten von phosphonierten Polymeren aus der Literatur verfügbar (es sind Leitfähigkeitsdaten nur von phosphonierten Oligomeren dokumentiert19)■ No (anhydrous) conductivity data of phosphonated polymers are available from the literature (conductivity data are only documented for phosphonated oligomers 19 )
■ Nichtfluorierte Arylphosphonsäuren sind im allgemeinen nur mittelstarke Säuren (pKs «■ Non-fluorinated arylphosphonic acids are generally only medium-strength acids (pKs «
2)2)
=> es werden bei den bisher synthetisierten phosphonierten Ionomeren nur niedrige=> it will be in the hitherto synthesized phosphonated ionomers only low
Protonenleitfahigkeiten erreichtProton conductivities achieved
Phosphonsäuren können bislang nur als Ester in Polymere eingefügt werden (Michaelis- Arbusov17 oder Michaelis-Becker Reaktion18, oder über Lithiierung20'16) So far, phosphonic acids can only be incorporated as esters into polymers (Michaelis-Arbusov 17 or Michaelis-Becker reaction 18 , or about lithiation 20 '16 ).
■ Hydrolyse der Phosphonsäureester zur freien Phosphonsäure wurde bislang nur partiell erreicht20 ■ Hydrolysis of the phosphonic acid esters to the free phosphonic acid has been achieved only partially so far 20
10 R. F. Savinell; M. H. Litt; US 5,525,436, June 11, 1996 10 RF Savinell; MH Litt; US 5,525,436, June 11, 1996
11 J. S. Wainright, J.-T. Wang, D. Weng, R. F. Savinell, M. H. Litt, J. Electrochem. Soc. 1995, 142, L121 11 JS Wainright, J.-T. Wang, D. Weng, RF Savinell, MH Litt, J. Electrochem. Soc. 1995, 142, L121
12 G. Calundann, M. Sansone, B. Benicewicz, E. W. Choe, Oe. Uensal, J. Kiefer, DE 10246459 Al, 2004 12 G. Calundann, M. Sansone, B. Benicewicz, EW Choe, Oe. Uensal, J. Kiefer, DE 10246459 A1, 2004
13 Y. L. Ma, J. S. Wainright, M. H. Litt, R. F. Savinell , J. Electrochem. Soc. 2004, 151(1) A8-A16 13 YL Ma, JS Wainright, MH Litt, RF Savinell, J. Electrochem. Soc. 2004, 151 (1) A8-A16
14 M..Yamabe, K. Akiyama, Y. Akatsuka, M. Kato, Ew: Polym. J. 2000, 36, 1035-1041 14 M..Yamabe, K. Akiyama, Y. Akatsuka, M. Kato, Ew: Polym. J. 2000, 36, 1035-1041
15 H. R. Allcock, M. A. Hofinarm, C. M. Ambler, R. V. Morford, Macromolecules 2002, 35, 3484-3489 15 HR Allcock, MA Hofinarm, CM Ambler, RV Morford, Macromolecules 2002, 35, 3484-3489
16 B. Lafitte, P. Jannasch, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry 2005, 43, 273-286 17K. Jakoby, K. V. Peinemann, S. P. Nunes, Macromol. Chem. Phys 204, 61-67, 2003 16 B. Lafitte, P. Jannasch, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry 2005, 43, 273-286 17 K. Jakoby, K. Peinemann, SP Nunes, Macromol. Chem. Phys. 204, 61-67, 2003
18 Xu and I. Cabasso, J. Polym. Mater. Sei. 1993, 120, 68 18 Xu and I. Cabasso, J. Polym. Mater. Be. 1993, 120, 68
19 K. D. Kreuer, S. J. Paddison, E. Spohr, M. Schuster, Chem. Rev. 2004, 104, 4637-4678 19 KD Kreuer, SJ Paddison, E. Spohr, M. Schuster, Chem. Rev. 2004, 104, 4637-4678
20 H. R. Allcock, M. A. Hofmarm, C. M. Ambler, S. N. Lvov, X. Y. Zhou, E. Chalkova, J. Weston, J., J. Membr. Sei. 2002, 201, 47-54 20 HR Allcock, MA Hofmarm, CM Ambler, SN Lvov, XY Zhou, E. Chalkova, J. Weston, J., J. Membr. Be. 2002, 201, 47-54
21 Miyatake and Hay, J. Polym. Sei. 2001, 39, 3770 Problematisches Löslichkeitsverhalten der polymeren Phosphonsäuren (schlecht löslich in den „klassischen" Lösungsmitteln für Ionomere wie NMP, DMAc oder DMF) 21 Miyatake and Hay, J. Polym. Be. 2001, 39, 3770 Problematic solubility behavior of the polymeric phosphonic acids (poorly soluble in the "classical" solvents for ionomers such as NMP, DMAc or DMF)
Polymere Phosphonsäuren weisen schlechte Filmbildungseigenschaften auf (sind sehr spröde)Polymeric phosphonic acids have poor film-forming properties (are very brittle)
Viele Phosphoiiierungsverfahren sind noch nicht von niedermolekularen auf hochmolekulare Verbindungen übertragbar, z. T. wegen Lösungsproblemen in den für diese Reaktionen verwendeten LösungsmittelnMany Phosphoiiierungsverfahren are not yet transferable from low molecular weight compounds to high molecular weight, z. T. due to solution problems in the solvents used for these reactions
Z. T. Polymerabbau während Phosphonierungsreaktion oder während der Hydrolyse derZ. T. polymer degradation during phosphonation or during the hydrolysis of
Phosphonsäureester zur freien Phosphonsäure (im Laborversuch wurde Polymerabbau von 20.000 g/mol auf 2.000 g/mol beobachtet)22 Phosphonic acid ester to the free phosphonic acid (in the laboratory experiment, polymer degradation from 20,000 g / mol to 2,000 g / mol was observed) 22
Phosphonsäuren neigen bei Temperaturen um 12O0C zur Kondensation, was ihrePhosphonic acids tend to condense at temperatures around 12O 0 C, which is their
Anwendung in Brennstoffzellen im Temperaturbereich >100°C bisher unmöglich macht.Application in fuel cells in the temperature range> 100 ° C so far impossible.
Aufgabenstellungtask
Die Aufgabenstellung für die vorliegende Erfindung besteht in der Darstellung von 1- Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuregruppen enthaltenden Polymermischungen mit folgenden Eigenschaften:The object of the present invention consists in the preparation of 1-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid-containing polymer blends having the following properties:
möglichst hohe Säurestärke der Phosphonsäuregruppe ■ the highest possible acidity of the phosphonic acid group
möglichst hoher Gehalt an Phosphonsäuregruppen ■ the highest possible content of phosphonic acid groups
Unterdrückung der Kondensation der Phosphonsäuregruppe Suppression of the condensation of the phosphonic acid group
■ Möglichst hohe Protonenleitfähigkeit auch unter reduzierter Befeuchtung und bei Temperaturen bis 1800C■ Highest possible proton conductivity even under reduced humidification and at temperatures up to 180 ° C
Verhinderung des Ausblutens der Polymerblends, wenn erfmdungsgemäße Blends von Polymeren mit niedermolekularen l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosρhonsäuren in Membrananwendungen verwendet werden. Prevent bleeding of the polymer blends when blends according to the invention of polymers with low molecular weight 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acids are used in membrane applications.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung sind Verfahren zur Herstellung der Phosphonsäuregruppen enthaltenden Polymermischungen (Blends).Another object of the invention are processes for preparing the polymer mixtures containing phosphonic acid groups (blends).
Schließlich ist Aufgabe der Erfindung die Anwendung der Phosphonsäuregruppen enthaltenden Polymermischungen (Blends) in Membranprozessen wie Gastrennung, Pervaporation, Perstraktion, PEM-Elektrolyse und sekundären Batterien wie PEM- sowie Direktmethanolbrennstoffzellen insbesondere unter Bedingungen reduzierter Befeuchtung (0Finally, the object of the invention is the use of polymer mixtures containing phosphonic acid groups (blends) in membrane processes such as gas separation, pervaporation, perstraction, PEM electrolysis and secondary batteries such as PEM and direct methanol fuel cells, in particular under conditions of reduced humidification (0
22 J. Kerres, F. Schönberger, unveröffentlichte Ergebnisse bis 50%) und erhöhter Temperatur (Temperaturen von 60 bis 1800C5 insbesondere Temperaturen von 80-1800C, und speziell Temperaturen von 100 bis 1300C).22 J. Kerres, F. Schönberger, unpublished results to 50%) and elevated temperature (temperatures of 60 to 180 0 C 5 especially temperatures of 80-180 0 C, and especially temperatures of 100 to 130 0 C).
Beschreibungdescription
Es wurde überraschend gefunden, dass die Aufgabe der Erfindung gelöst werden kann durch: 1. Herstellung von gegebenenfalls physikalisch, ionisch oder kovalent vernetzten Blenάs und Blendmembranen von niedermolekularen Hydroxymethylen-Oligo- Phosphonsäuren R-C(POsH2)x(OH)y mit Polymeren, die folgende funktionelle Gruppen enthalten:It has surprisingly been found that the object of the invention can be achieved by: 1. Preparation of optionally physically, ionically or covalently crosslinked Blenάs and blend membranes of low molecular weight hydroxymethylene-oligophosphonic RC (POsH 2 ) x (OH) y with polymers which contain the following functional groups:
Kationenaustauschergruppen oder deren nichtionische Vorstufen des TypsCation exchange groups or their nonionic precursors of the type
SO2X3 X=HaI, OH, OMe, NRiR2, OR1 mit Me=beliebiges Metallkation oder Ammoniumkation, R1, R2=H oder beliebiger Aryl- oder Alkylrest, POX2 COX und/oderSO 2 X 3 X = Hal, OH, OMe, NRiR 2 , OR 1 with Me = any metal cation or ammonium cation, R 1 , R 2 = H or any aryl or alkyl radical, POX 2 COX and / or
Basische Gruppen wie primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, Imidazolgruppen, Pyridingruppen, Pyrazolgruppen etc. und/oderBasic groups such as primary, secondary or tertiary amino groups, imidazole groups, pyridine groups, pyrazole groups etc. and / or
OH-GruppenOH groups
Bevorzugte erfmdungsgemäße niedermolekulare 1-Hydroxymethylen-Preferred erfmdungsgemäße low molecular weight 1-hydroxymethylene
. Phosphonsäuren, beispielsweise herstellbar aus Carbonsäuren durch Reaktion mit, Phosphonic acids, for example, produced from carboxylic acids by reaction with
PCl3ZH3PO3 und nachfolgender Hydrolyse mit H2O23'24'25'26"27 sind in Abbildung 1 aufgeführt. Weitere, erfmdungsgemäße, bevorzugte niedermolekulare 1-PCl 3 ZH 3 PO 3 and subsequent hydrolysis with H 2 O 23 ' 24 ' 25 '26 " 27 are shown in Figure 1. Further, preferred low molecular weight according to the invention.
, Hydroxymethylenbisphosphonsäuren, herstellbar durch Reaktion von, Hydroxymethylenbisphosphonsäuren, producible by reaction of
. Carbonsäurechloriden mit Tris(trimethylsilylphosptat)28'29'30'31, Herstellungsprozeß, Carboxylic acid chlorides with tris (trimethylsilylphosphate) 28 ' 29 ' 30 '31 , production process
23 Gerard R. Kieczykowski, Ronald B. Jobson, David G. Melillo, Donald F. Reinhold, Victor J. Grenda, and Ichiro Shinkai, J. Org Chem. 1995, 60, 8310-8312 23 Gerard R. Kieczykowski, Ronald B. Jobson, David G. Melillo, Donald F. Reinhold, Victor J. Grenda, and Ichiro Shinkai, J. Org Chem. 1995, 60, 8310-8312
24 Blum, H.; Worms, K. US.4,327,039, 1982 24 Blum, H .; Worms, K. US Pat. No. 4,327,039, 1982
25 Blum, H.; Worms, K. US. 4,407,761, 1983 25 Blum, H .; Worms, K. US. 4,407,761, 1983
26 Rosini, S.; Staibano, G. US. 4,621,077, 1986. 26 Rosini, S .; Staibano, G.U.S. 4,621,077, 1986.
27 Jary, J.; Rihakova,V.; Zobacova, A. US. 4,304,734, 1981 27 Jary, J .; Řiháková, V .; Zobacova, A.US. 4,304,734, 1981
28 Marc Lecouvey, Isabelle Mallard, Theodorine Bailly, Ramon Burgada and Yves Leroux, Tetrahedron Letters 2001, 42, 8475^8478 28 Marc Lecouvey, Isabelle Mallard, Theodorine Bailly, Ramon Burgada and Yves Leroux, Tetrahedron Letters 2001, 42, 8475-8478
29 Sekine, M.; Hata, T. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1978, 285 29 Sekine, M .; Hata, TJ Chem. Soc. Chem. Commun. 1978, 285
30 Lecouvey, M.; Leroux, Y. Heteroatom Chem. 2000, 11(7), 556-561 30 Lecouvey, M .; Leroux, Y. Heteroatom Chem. 2000, 11 (7), 556-561
31 Sekine, M. ; Okimoto, K. ; Yamada, K. ; Hata, T. J. Org. Chem. 1981, 46, 2097-2107 siehe Abbildung 2, sind in Abbildung 3, Abbildung 4, Abbildung 5, Abbildung 6 und Abbildung 7 gezeigt. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von 1-Hydroxymethylen- 1,1-bisphosphonsäuren besteht in der Reaktion von Tris(trimethylphosphit) mit Säureanhydriden, beispielsweise Phtalsäureanhydrid32. 31 sec., M.; Okimoto, K.; Yamada, K.; Hata, TJ Org. Chem. 1981, 46, 2097-2107 see Figure 2, are shown in Figure 3, Figure 4, Figure 5, Figure 6 and Figure 7. Another process for the preparation of 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acids consists in the reaction of tris (trimethyl phosphite) with acid anhydrides, for example phthalic anhydride 32 .
Dabei besteht eine besondere Ausfuhrungsform dieser Blends darin, dass zwischen den Polymeren und den niedermolekularen Phosphonsäuren ionische Vernetzungsstellen bestehen können, etwa zwischen den Kationenaustauschergruppen des Polymers mit einer basischen Gruppe (z. B. Pyridinrest) der niedermolekularen Phosphonsäureverbindung, siehe Abbildung 8. Eine weitere Möglichkeit der Anbindung der niedermolekularen Hydroxymethylenphosphonsäuren an die Polymere besteht in kovalenter Vernetzung, etwa durch Vernetzung der OH-Gruppe der Phosphonsäureverbindung mit einer OH-Gruppe des Polymers mittels eines α,ω- Dihalogenalkans, siehe Abbildung 9. Weitere mögliche Vernetzungsreaktionen für die OH-Gruppe der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäure-Gruppierung und gegebenenfalls mit OH-Gruppen von erfindungsgemäßen Polymeren sind:A particular embodiment of these blends consists in the fact that ionic crosslinking sites can exist between the polymers and the low molecular weight phosphonic acids, for example between the cation exchange groups of the polymer with a basic group (eg pyridine radical) of the low molecular weight phosphonic acid compound, see Figure 8. Another possibility the binding of the low molecular weight Hydroxymethylenphosphonsäuren to the polymers consists in covalent crosslinking, such as by crosslinking of the OH group of the phosphonic acid compound with an OH group of the polymer by means of an α, ω-Dihalogenalkans, see Figure 9. Further possible crosslinking reactions for the OH group of l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid grouping and optionally with OH groups of polymers according to the invention are:
Vernetzung durch Addition von AgNO3 zum OH-Gruppen enthaltenden Gemisch aus l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäure und gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden Polymer unter hydrothermalen Bedingungen und Reduktion des AgNO3 zu elementaren Silber-Nanopartikeln und Freisetzung von HNO3 3 (Abbildung 10 für die Vernetzung der OH-Gruppen verschiedener 1 -Hydroxymethylen- 1 , 1 -Bisphosphonsäure-Molekülen, gegebenenfalls unter Ausbildung unendlicher 3D-Netzwerke bei Verwendung von Molekülen mit mehreren 1 -Hydroxymethylen- 1 , 1 -Bisphosphonsäure-Gruppen); crosslinking by addition of AgNO 3 to the OH groups-containing mixture of l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid and optionally OH-group-containing polymer under hydrothermal conditions and reduction of AgNO 3 to elemental silver nanoparticles and release of HNO 3 3 ( Figure 10 for the cross-linking of the OH groups of different 1-hydroxymethylene-1, 1-bisphosphonic acid molecules, optionally forming infinite 3D networks when using molecules with several 1-hydroxymethylene-1, 1-bisphosphonic acid groups);
■ Vernetzung von 1 -Hydroxymethylen- 1,1-Bisphosphonsäuren mit OH-Gruppen enthaltenden Polymeren unter Verwendung von Epichlorhydrin als Vernetzer (Abbildung 11)H35;■ Crosslinking of 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acids with OH-containing polymers using epichlorohydrin as crosslinker (Figure 11) H35 ;
■ Vernetzung der OH-Gruppen der 1 -Hydroxymethylen- 1,1-Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls der OH-Gruppen des Polymers mit Glutaraldehyd36;■ crosslinking of the OH groups of the 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acids and optionally the OH groups of the polymer with glutaraldehyde 36 ;
32 Guenin, E.; Degache, E.; Liquier, J., Lecouvey, M. Eur. J. Org. Chem. 2004, 2983-2987 32 Guenin, E .; Degache, E .; Liquier, J., Lecouvey, M. Eur. J. Org. Chem. 2004, 2983-2987
33 Luo, L.-B. ; Yu, S.-H. ; Qian, H.-S. ; Zhou, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2822 33 Luo, L.-B. ; Yu, S.-H. ; Qian, H.-S. ; Zhou, TJ Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2822
34 Wang, Z.; Luo, J.; Zhu, X. X.; Jin, S.; Tomaszewski, M. J. J. Comb. Chem. 2004, 6, 961-966 34 Wang, Z .; Luo, J .; Zhu, XX; Jin, S .; Tomaszewski, MJJ Comb. Chem. 2004, 6, 961-966
35 Wan, Y.; Huang, W. Q.; Wang, Z.; Zhu, X. X. Polymer 2004, 45(1), 71-77 35 Wan, Y .; Huang, WQ; Wang, Z .; Zhu, XX Polymer 2004, 45 (1), 71-77
36 Zhao, D.; Liao, G.; Gao, G.; Liu, F. Macromolecules 2006, pubished on Web 1/12/2006, http://pubs.acs.org/cgi-bin/asap.cgi/mamobx/asap/pdß'ma0524191.pdf Vernetzung der OH-Gruppen der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls der OH-Gruppen des Polymers mit Melamin- Formaldehyd-Vernetzern37; 36 Zhao, D .; Liao, G .; Gao, G .; Liu, F. Macromolecules 2006, pubished on Web 1/12/2006, http://pubs.acs.org/cgi-bin/asap.cgi/mamobx/asap/pdß'ma0524191.pdf crosslinking of the OH groups of the l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids and optionally of the OH groups of the polymer with melamine-formaldehyde crosslinkers 37 ;
■ Vernetzung der OH-Gruppen der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls der OH-Gruppen des Polymers nach Umsetzung der OH- Gruppen mit Zimtsäurechlorid durch Photovernetzung (Cycloaddition) unter Einwirkung von UV-Licht38;■ crosslinking of the OH groups of the l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids and optionally of the OH groups of the polymer after reaction of the OH groups with cinnamic acid chloride by photocrosslinking (cycloaddition) under the action of UV light 38 ;
■ Vernetzung der OH-Gruppen der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls der OH-Gruppen des Polymers mit mehrwertigen Kationen, beispielsweise Ca2+39;■ Crosslinking of the OH groups of the l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids and optionally the OH groups of the polymer with polyvalent cations, for example Ca 2 + 39 ;
Prinzipiell sind jedoch alle Vernetzungsreaktionen auf die erfϊndungsgemäßen l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden Polymeren anwendbar, die auf Vernetzungsreaktionen der OH- Gruppen beruhen. In principle, however, all crosslinking reactions are applicable to the inventive l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids and optionally OH-containing polymers which are based on crosslinking reactions of the OH groups.
Die kovalente Vernetzung verhindert ein Herausdiffundieren der Phosphonsäureverbindung aus dem Polymer und verbessert die mechanische Stabilität der Blendfilme.The covalent cross-linking prevents outdiffusion of the phosphonic acid compound from the polymer and improves the mechanical stability of the blend films.
Mittels der oben beschriebenen kovalenten Vernetzungsverfahren können auch Interpenetrierende Netzwerke (IPN) unterschiedlichster Struktur und Zusammensetzung aufgebaut werden. Ein Beispiel hierfür wird untenstehend gegeben. Beispielsweise werden folgende Komponenten in einem dipolar-aprotischen Lösungsmittel wie N- Methylpyrrolidinon (NMP), N,N-Dimethylacetamid (DMAc), N,N-Dimethylformamid (DMF) oder Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst: ein Polymer mit Sulfochloridgruppen, ein Vernetzer für Sulfochloridgruppen wie z. B. 4,4'-Diaminodiphenylsulfon40, eine bifunktionelle l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure wie l,4-Bis(l-hydroxymethylen- l,l-bisphosphonsäure)benzol und ein Vernetzer für die OH-Gruppen der 1-Hydroxymethylen- 1,1-bisphosphonsäuregruppen wie z. B. Glutaraldehyd. Nachdem eine homogene Lösung aller Komponenten hergestellt wurde, wird die Lösung auf einer Unterlage ausgeralcelt und das Lösungsmittel verdampft. Es entsteht ein IPN aus dem Netzwerk des sulfochlorierten Polymers mit dem difunktionellen Amin und dem Netzwerk aus l,4-Bis(l-hydroxymethylen- l,l-bisphosphonsäure)benzol und Glutaraldehyd, das noch durch Mineralsäure (H2SO4 vonBy means of the covalent crosslinking processes described above, it is also possible to build up interpenetrating networks (IPN) of very different structure and composition. An example of this is given below. For example, the following components are dissolved in a dipolar aprotic solvent such as N-methylpyrrolidinone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N, N-dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO): a polymer having sulfochloride groups, a crosslinker for Sulfochloridgruppen such. B. 4,4'-Diaminodiphenylsulfon 40 , a bifunctional l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid such as l, 4-bis (l-hydroxymethylene l, l-bisphosphonic) benzene and a crosslinker for the OH groups of the 1- Hydroxymethylene 1,1-bisphosphonic acid groups such. As glutaraldehyde. After a homogeneous solution of all components has been prepared, the solution is spread out on a pad and the solvent is evaporated. The result is an IPN from the network of sulfochlorinated polymer with the difunctional amine and the network of l, 4-bis (l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic) benzene and glutaraldehyde, which still by mineral acid (H 2 SO 4 of
37 Benson, M. T. Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 4147-4155 37 Benson, MT Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 4147-4155
38 Hu, Y.; Gamble, V.; Painter, P. C. ; Coleman, M. M. Macromolecules 2002, 35, 1289-1298 38 Hu, Y .; Gamble, V .; Painter, PC; Coleman, MM Macromolecules 2002, 35, 1289-1298
39 Bonapasta, A. A.; Buda, F.: Colombet, P.; Guerrini, G. Chem. Mater. 2002, 14, 1016-1022 39 Bonapasta, AA; Buda, F .: Colombet, P .; Guerrini, G. Chem. Mater. 2002, 14, 1016-1022
40 R. Nolte, K. Ledjeff, M. Bauer,R. Mülhaupt, R., J. Memb. Sei. 1993, 83, 211-220 0,1 bis 80% Konzentration, HCl von 0,1 bis 37% Konzentration oder Phosphorsäure von 0,1 bis 85% Konzentration) und gegebenenfalls anschließende Lagerung in Wasser zur Entfernung von Überschuß an Mineralsäure nachbehandelt werden kann. Ein Beispiel für ein Hybrid-Polymernetzwerk (HPN) ist beispielsweise: in einem dipolar-aprotischen Lösungsmittel (s. o.) werden folgende Komponenten gelöst: ein Polymer mit Sulfonatgruppen (-SO3Me) und Sulfinatgruppen (-SO2Me) in der Salzform mit Me=Alkalimetallkation, Erdalkalimetallkation, beliebiges Ammoniumion, Ag+-Ion, 3-(l-Hydroxy-l,l- Bisphosphonsäure)-Pyridin, ein α,ω-Dihalogenalkan, beispielsweise 1,4-Diiodbutan als Vernetzer für die Sulfinatgruppen (S-Alkylierung der Sulfmatgruppe41) und als Vernetzer für die OH-Gruppen der l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäuregruppen z. B. Glutaraldehyd36. Nachdem eine homogene Lösung aller Komponenten hergestellt wurde, wird die Lösung auf einer Unterlage ausgerakelt und das Lösungsmittel verdampft. Das entstehende HPN kann noch folgendermaßen nachbehandelt werden: 1. Nachbehandlung in Mineralsäure (H2SO4 von 0,1 bis 80% Konzentration, HCl von 0,1 bis 37% Konzentration oder Phosphorsäure von 0,1 bis 85% Konzentration) und gegebenenfalls 2. anschließende Lagerung in Wasser zur Entfernung von Überschuß an Mineralsäure Das entstandene HPN besteht aus dem kovalenten Netzwerk des Polymers mit den Sulfinat- und den Sulfonatgruppen42, wobei die Sulfinatgruppen durch S-Alkylierung mittels des 1,4- Diiodbutans vernetzt worden sind, und dem Netzwerk aus 3-(l-Hydroxy-l,l- Bisphosphonsäure)-Pyridin und Glutaraldehyd. Dabei bestehen noch zusätzlich ionische Wechselwirkungen zwischen den beiden Netzwerken über die Pyridingruppierung des 3-(l- Hydroxy-l,l-Bisphosphonsäure)-Pyridins und den Sulfonatgruppierungen des sulfonierten Polymers. Außerdem kann der 1,4-Diiodbutanvernetzer auch noch einen Teil der Pyridingruppen durch Alkylierung vernetzen, wobei gemischte Vernetzungsbrücken zwischen Sulfinatgruppen und Pyridingruppen entstehen können43. 40 R. Nolte, K. Ledjeff, M. Bauer, R. Mülhaupt, R., J. Memb. Be. 1993, 83, 211-220 0.1 to 80% concentration, HCl from 0.1 to 37% concentration or phosphoric acid from 0.1 to 85% concentration) and optionally subsequent storage in water to remove excess mineral acid can be post-treated. An example of a hybrid polymer network (HPN) is for example: in a dipolar aprotic solvent (see above) the following components are dissolved: a polymer with sulfonate groups (-SO 3 Me) and sulfinate groups (-SO 2 Me) in the salt form with Me = Alkali metal cation, alkaline earth metal cation, any ammonium ion, Ag + ion, 3- (1-hydroxy-1,1-bisphosphonic acid) -pyridine, an α, ω-dihaloalkane, for example 1,4-diiodobutane as crosslinker for the sulfinate groups (S- Alkylation of the sulfate group 41 ) and as a crosslinker for the OH groups of l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid groups z. Glutaraldehyde 36 . After a homogeneous solution of all components has been prepared, the solution is doctored on a pad and the solvent is evaporated. The resulting HPN can still be post-treated as follows: 1. Post-treatment in mineral acid (H 2 SO 4 from 0.1 to 80% concentration, HCl from 0.1 to 37% concentration or phosphoric acid from 0.1 to 85% concentration) and optionally 2. subsequent storage in water to remove excess mineral acid. The resulting HPN consists of the covalent network of the polymer having the sulfinate and sulfonate groups 42 , the sulfinate groups having been cross-linked by S-alkylation using the 1,4-diiodobutane, and the network of 3- (l-hydroxy-l, l-bisphosphonic acid) pyridine and glutaraldehyde. In addition, ionic interactions between the two networks additionally exist via the pyridine moiety of 3- (1-hydroxy-1,1-bisphosphonic acid) -pyridine and the sulfonate moieties of the sulfonated polymer. In addition, the 1,4-diiodobutane crosslinker can also crosslink a portion of the pyridine groups by alkylation, whereby mixed crosslinking bridges between sulfinate groups and pyridine groups can arise 43 .
2. Herstellimg polymerer l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren aus carboxylierten2. Preparation of polymeric l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids from carboxylated
Polymerenpolymers
Wie bereits unter Punkt 1 erwähnt, ist bekannt, dass l-Hydroxymethylen-1,1- Bisphosphonsäuren beispielsweise durch Reaktion von Säurechloriden R-COCl oder Säureanhydriden mit Tris(trimethylsilyl)phosphit und anschließender Hydrolyse der Silylverbindung oder durch Reaktion von Carbonsäuren mit Phosphortrichlorid inAs already mentioned under point 1, it is known that l-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acids, for example, by reaction of acid chlorides R-COCl or acid anhydrides with tris (trimethylsilyl) phosphite and subsequent hydrolysis of the silyl compound or by reaction of carboxylic acids with phosphorus trichloride in
41 Kerres, J.; Cui, W.; Junginger, M. J. Memb. Sei. 1998, 139, 227-241 41 Kerres, J .; Cui, W .; Junginger, MJ Memb. Be. 1998, 139, 227-241
42 Kerres, J.; Zhang, W.; Cui, W. J. Polym. Sei: Part A: Pofym. Chem. 1998, 36, 1441-1448 42 Kerres, J .; Zhang, W .; Cui, WJ Polym. Be: Part A: Pofym. Chem. 1998, 36, 1441-1448
43 Keires, J.; Zhang, W.; Tang, C. M. US Patent 6,767,585; granted at 27-07-2004 Phosphoriger Säure darstellbar sind. Überraschend wurde festgestellt, dass diese Reaktionen auch mit polymeren Carbonsäuren/polymeren Carbonsäurehalogeniden gelingen. Polymere, die mit der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuregruppe modifiziert sind, sind auch Inhalt dieser Erfindung. In Abbildung 12 ist die Herstellung von mit l-Hydroxymethylen-1,1- Bisphosphonsäuregruppierungen modifiziertem Polysulfon Udel® aus PSU- Carbonsäurechlorid gezeigt. Dabei können mit dieser Synthesemethode im Prinzip alle carboxylierten Polymere zu Polymeren umgesetzt werden, welche die 1-Hydroxymethylen- 1 ,1-Bisphosphonsäure-gruppierung aufweisen. 43 Keires, J .; Zhang, W .; Tang, CM US Patent 6,767,585; granted at 27-07-2004 Phosphorous acid can be represented. Surprisingly, it has been found that these reactions also succeed with polymeric carboxylic acids / polymeric carboxylic acid halides. Polymers modified with the 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid group are also content of this invention. Figure 12 shows the preparation of polysulfone Udel® from PSU carboxylic acid chloride modified with l-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid groups. In principle, all carboxylated polymers can be converted into polymers having the 1-hydroxymethylene-1, 1-bisphosphonic acid grouping using this synthesis method.
Semiempirische Rechnungen mit der Software ACD Laboratories (pk s -Modul) haben überraschend ergeben, dass die Säurestärke von l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren des in Abbildung 13 und Abbildung 14 abgebildeten Typs R-C(PO3H2)x(OH)y (hier x=2 und y=l) eine für Phosphonsäuren hohe Säurestärke um pk S==0 bis sogar um pk S=-l aufweisen. Semiempirische Rechnungen mit der Software ACD Laboratories (pk s-Modul) an Polymer- Modellkomponenten, die die l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuregruppe enthalten, haben überraschend ergeben, dass auch die Phosphonsäuregruppen der entsprechenden Polymere eine für Phosphonsäuren eine hohe Säurestärke um Pk S=0 aufweisen (Abbildung 15).Semiempirical calculations using the software ACD Laboratories ( pk s module) have surprisingly revealed that the acidity of l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids of the type RC (PO 3 H 2 ) x (OH.) Shown in Figure 13 and Figure 14 ) y (here x = 2 and y = l) have a high acidity for phosphonic acids around p k S == 0 to even around p k S = -l. Semiempirical calculations with the ACD Laboratories software (p k s module) on polymer model components containing the 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid group have surprisingly revealed that the phosphonic acid groups of the corresponding polymers also have a high acid strength for phosphonic acids P k S = 0 (Figure 15).
3. Herstellung polymerer l~Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren aus Polymeren, die Carbonylgruppβn (Aldehyd- oder Ketogruppen) enthalten3. Preparation of polymeric 1-hydroxymethylene-1, 1-bisphosphonic acids from polymers containing carbonyl groups (aldehyde or keto groups)
In der Literatur findet sich eine Arbeit, die die Herstellung von l-Hydroxymethylen-1,1- Bisphosphonsäuren aus Aldehyden beschreibt44. Es wurde überraschend festgestellt, dass sich diese Reaktion auch auf Polymere anwenden lässt, die Aldehydgruppen tragen. Die Reaktion wird in Abbildung 16 beispielhaft für ein Aldehyd-modifiziertes Polythioethersulfon gezeigt, das herstellbar ist aus lithiiertem Polythioethersulfon durch Reaktion mit N5N- Dimethylformamid (DMF)45. Ebenso überraschend war, dass auch Polymere, die Ketogruppen tragen (herstellbar beispielsweise nach46), mit dieser Methode mit 1- Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuregruppen modifiziert werden können. Ein Beispiel für eine solche Reaktion ist in Abbildung 17 gegeben.There is a work in the literature describing the preparation of 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acids from aldehydes 44 . It has surprisingly been found that this reaction can also be applied to polymers which carry aldehyde groups. The reaction is shown in Figure 16 by way of example for an aldehyde-modified polythioethersulfone which can be prepared from lithiated polythioethersulfone by reaction with N 5 N-dimethylformamide (DMF) 45 . It was likewise surprising that polymers which carry keto groups (preparable, for example, according to 46 ) can also be modified with 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid groups by this method. An example of such a reaction is given in Figure 17.
44 Y. L. Xie, Q. Zliu, X. R. Qin, Y. Y. Xie, Chinese Chemical Letters 2003, 14(1), 25 -28 44 YL Xie, Q. Zliu, XR Qin, YY Xie, Chinese Chemical Letters 2003, 14 (1), 25-28
45 M. D. Guiver, H. Zhang, G. P. Robertson, Y. Dai, Jonmal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry 2001, 39, 675-682 45 MD Guiver, H. Zhang, GP Robertson, Y. Dai, Jonmal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry 2001, 39, 675-682
46 J. Kerres, A. Ullrich, T. Häring, US Patent 6,590,067; granted at 8.7.2003; European Patent EPl 105 433 Bl; granted at 27-10-2004 Als Polymere, die die in Punkt 1 aufgeführten funktionellen Gruppen aufweisen, können prinzipiell alle gängigen Polymere verwendet werden. Folgende Polymere werden hierbei bevorzugt: 46 J. Kerres, A. Ullrich, T. Haring, US Patent 6,590,067; granted at 8.7.2003; European Patent EP 105 433 B1; granted at 27-10-2004 In principle, all common polymers can be used as polymers having the functional groups listed in item 1. The following polymers are preferred here:
Polyolefine wie Polyethylen, Polypropylen, Polyisobutylen, Polynorbornen,Polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polynorbornene,
Polymethylpenten, Polyisopren, PoIy(1 ,4-butadien), PoIy(1, 2-butadien)Polymethylpentene, polyisoprene, poly (1,4-butadiene), poly (1,2-butadiene)
Styrol(co)polymere wie Polystyrol, Poly(methylstyrol), Poly(α,ß,ß-trifluorstyiOl),Styrene (co) polymers such as polystyrene, poly (methylstyrene), poly (α, ß, ß-trifluorstyiOl),
Poly(pentafluorostyrol)Poly (pentafluorostyrene)
Polyvinylalkohol und seine CopolymerePolyvinyl alcohol and its copolymers
Polyvinylphenol und seine CopolymerePolyvinylphenol and its copolymers
Poly(4-vinylpyridin), Poly(2-vinylpyridin) und ihre Copolymere perfluorierte Ionomere wie Nafion® oder der S O2HaI- Vorstufe von Nafion® (HaI=F,Poly (4-vinylpyridine), poly (2-vinylpyridine) and their copolymers perfluorinated ionomers such as Nafion® or the SO 2 Hal precursor of Nafion® (HaI = F,
Cl, Br, I), Dow®-Membrane, GoreSelect®-Membrane sulfoniertes PVDF und/oder die SO2HaI- Vorstufe, wobei HaI für Fluor, Chlor, Brom oder Jod stehtCl, Br, I), Dow® membrane, GoreSelect® membrane sulfonated PVDF and / or the SO 2 Hal precursor, where Hal is fluorine, chlorine, bromine or iodine
(Het)arylhauptkettenpolymere wie:(Het) aryl backbone polymers such as:
Polyetherketone wie Polyetherketon PEK Victrex®, PolyetheretherketonPolyether ketones such as polyether ketone PEK Victrex®, polyetheretherketone
PEEK Victrex®, Polyetherketonketon PEKK, PolyetheretherketonketonPEEK Victrex®, polyether ketone ketone PEKK, polyetherether ketone ketone
PEEKK, Polyetherketonetherketonketon PEKEKK Ultrapek®PEEKK, polyether ketone ether ketone ketone PEKEKK Ultrapek®
Polyethersulfone wie Polysulfon Udel®, Polyphenylsulfon Radel R®,Polyethersulfones such as Polysulfone Udel®, Polyphenylsulfone Radel R®,
Polyetherethersulfon Radel A®, Polyethersulfon PES Victrex®Polyether ether sulfone Radel A®, polyethersulfone PES Victrex®
Poly(benz)imidazole wie PBI Celazol® und andere den (Benz)imidazol-Poly (benz) imidazoles such as PBI Celazol® and others the (benz) imidazole
Baustein enthaltende Oligomere und Polymere, wobei dieBuilding block containing oligomers and polymers, wherein the
(Benz)imidazolgruppe in der Hauptkette oder in der Polymerseitenkette vorhanden sein kann(Benz) imidazole group may be present in the main chain or in the polymer side chain
Polyphenylenether wie z. B. Poly(2,6-dimethyloxyphenylen), Poly(2,6- diphenyloxyphenylen)Polyphenylene ethers such. Poly (2,6-dimethyloxyphenylene), poly (2,6-diphenyloxyphenylene)
Polyphenylensulfid und CopolymerePolyphenylene sulfide and copolymers
PoIy(1, 4-phenylene) oder PoIy(1, 3-phenylene), die in der Seitengruppe ggf. mitPoly (1,4-phenylene) or poly (1,3-phenylene), which may be in the side group with
Benzoyl-, Naphtoyl- oder o-Phenyloxy~l,4-Benzoylgruppen, m-Phenyloxy-Benzoyl, naphthoyl or o-phenyloxy-1,4-benzoyl groups, m-phenyloxy-
1,4-Benzoylgruppen oder p-Phenyloxy-l,4-Benzoylgruppen modifiziert sein . können.1,4-benzoyl groups or p-phenyloxy-l, 4-benzoyl groups. can.
Poly(benzoxazole) und CopolymerePoly (benzoxazoles) and copolymers
Poly(benzthiazole) und Copolymere Poly(phtalazinone) und CopolymerePoly (benzthiazoles) and copolymers Poly (phtalazinone) and copolymers
Polyanilin und CopolymerePolyaniline and copolymers
Im Prinzip sind alle insbesondere alle Arylhauptkettenpolymere als Grundpolymere für die erfindungsgemäßen Polymere und Polymermischungen möglich. Auch alle möglichen Blockcopolymere aus den polymeren, insbesondere aus Arylhauptkettenpolymeren sind möglich, wobei folgende Typen von Blockcopolymeren bevorzugt sind:In principle, all in particular all aryl main chain polymers are possible as base polymers for the polymers and polymer mixtures according to the invention. All possible block copolymers of the polymeric, in particular aryl main chain, polymers are also possible, the following types of block copolymers being preferred:
- Blockcopolymere, die aus Kationenaustauschergruppen-modifizierten Blöcken (-COX, POX2, SO2X mit X=OH5 OMet, NR2, Met=Metallkation, Ammoniumion, OR mit R=Alkyl oder Aryl) und aus uπmodiflzierten Blöcken aufgebaut sind; Blockcopolymere, die aus OH-Gruppen-modifϊzierten Blöcken und aus unmodifizierten Blöcken aufgebaut sind;Block copolymers made up of cation exchange-group-modified blocks (-COX, POX 2 , SO 2 X with X = OH 5 OMet, NR 2 , Met = metal cation, ammonium ion, OR with R = alkyl or aryl) and from unsaturated blocks; Block copolymers composed of OH group-modified blocks and unmodified blocks;
Blockcopolymere, die aus basische Gruppen enthaltenden Blöcken und aus unmodifizierten Blöcken aufgebaut sind; dabei ist die Auswahl der basischen Gruppen nicht limitiert, es werden jedoch heterocyclische oder heteroaromatische, z. B. Pyridyl-, Imidazolyl-, Benzimidazolyl- oder Pyrazolylgruppen bevorzugt; Blockcopolymere, die aus mit hydrophoben Gruppen modifizierten Blöcken (z. B. Trimethylsilyl -Si(CH3)3, Trifluormethyl -CF3, Fluorid -F) und aus Kationenaustauschergruppen-modifizierten Blöcken (-COX, -POX2, -SO2X mit X=OH, OMet, NR2, Met=Metallkation, Ammoniumion, OR mit R=Alkyl oder Aryl) aufgebaut sind;Block copolymers composed of blocks containing basic groups and of unmodified blocks; while the choice of basic groups is not limited, but there are heterocyclic or heteroaromatic, z. For example, pyridyl, imidazolyl, benzimidazolyl or pyrazolyl groups; Block copolymers consisting of blocks modified with hydrophobic groups (for example trimethylsilyl-Si (CH 3 ) 3 , trifluoromethyl-CF 3 , fluoride -F) and of cation exchange-group-modified blocks (-COX, -POX 2 , -SO 2 X. with X = OH, OMet, NR 2 , Met = metal cation, ammonium ion, OR with R = alkyl or aryl);
- Blockcopolymere aus sauren (Kationenaustauschergruppen-haltigen) Blöcken und basische Gruppen enthaltenden Blöcken;Block copolymers of acidic (cation exchange group-containing) blocks and blocks containing basic groups;
Blockcopolymere mit OH-Gruppen-haltigen Blöcken und saure Gruppen enthältenden Blöcken;Block copolymers with blocks containing OH groups and blocks containing acid groups;
- Blockcopolymere mit OH-Gruppen-haltigen Blöcken und basische Gruppen enthaltenden Blöcken.Block copolymers with OH-containing blocks and blocks containing basic groups.
Auch beliebige Kombinationen der oben aufgeführten Blockcopolymere sind möglich.Any combinations of the block copolymers listed above are possible.
Besonders bevorzugte Polymerbaugruppen und Polymere sind in der Abbildung 18, Abbildung 19, Abbildung 20, Abbildung 21, Abbildung 22, Abbildung 23, Abbildung 24, Abbildung 25, Abbildung 26, Abbildung 27, Abbildung 28, Abbildung 29, Abbildung 30, Abbildung 31, Abbildung 32 und Abbildung 33 aufgeführt. Für die Phosphonierung,. Carboxylierung und/oder Sulfonierung der Polymere können alle gängigen Verfahren angewandt werden. Die wichtigsten Verfahren sind im Folgenden aufgeführt:Particularly preferred polymer assemblies and polymers are shown in Figure 18, Figure 19, Figure 20, Figure 21, Figure 22, Figure 23, Figure 24, Figure 25, Figure 26, Figure 27, Figure 28, Figure 29, Figure 30, Figure 31, Figure 32 and Figure 33 are listed. For the phosphonation ,. Carboxylation and / or sulfonation of the polymers can be carried out using all customary processes. The main procedures are listed below:
Sulfonierung:sulfonation:
Verfahren via Metallierung: zuerst Metallierung (z. B. mit n-Butyllithium)3 dann Reaktion mit einem S-Elektrophil (SO2, SO3, SOCl2, SO2Cl2), dann gegebenenfalls Umsetzung zurMethod via metallation: first metallation (eg with n-butyllithium) 3 then reaction with an S-electrophile (SO 2 , SO 3 , SOCl 2 , SO 2 Cl 2 ), then optionally conversion to
Sulfonsäure (bei der Reaktion von lithiierten Polymeren mit SO2 entstehen Sulfmate, die mit einem Oxidationsmittel wie H2O2, NaOCl, KMnO4 etc. zu den jeweiligen Sulfonaten umgesetzt werden können47, bei der Reaktion von lithiierten Polymeren mit SO2Cl2 entstehenSulfonic acid (from the reaction of the lithiated polymer with SO 2 arise Sulfmate, which can be reacted with an oxidizing agent such as H 2 O 2, NaOCl, KMnO 4, etc. to the respective sulfonates 47, wherein the reaction of the lithiated polymer with SO 2 Cl 2 arise
Sulfochloride, die mit Wasser, Säuren oder Laugen zu den entsprechenden Sulfonsäuren hydrolysiert werden48).Sulfochlorides which are hydrolyzed with water, acids or alkalis to the corresponding sulfonic acids 48 ).
Verfahren via elektrophile Sulfonierung: Reaktion des Polymers mit konzentrierterProcess via electrophilic sulfonation: reaction of the polymer with concentrated
Schwefelsäure49,50 H2SO4-SO3 51,52 Chlorsulfonsäure, SO3-Triethylphosphat, SO3-Pyridin o. andere übliche S-Elektrophile.Sulfuric acid 49 , 50 H 2 SO 4 -SO 3 51 , 52 Chlorosulfonic acid, SO 3 -Triethylphosphat, SO 3 -pyridine o. Other common S-electrophiles.
Auch andere, hier nicht explizit aufgeführte Sulfonierungsverfahren können für dieOther, not explicitly listed here Sulfonierungsverfahren can for the
Einfülirung der Sulfonsäuregruppe verwendet werden.Einfülirung the sulfonic acid group can be used.
Es können auch Polymere erfindungsgemäß verwendet werden, bei denen sulfonierteIt is also possible to use polymers according to the invention in which sulfonated
Monomere polymerisiert/polykondensiert werden, wie z. B. bei McGrath et al, beschrieben53,54,55.Monomers are polymerized / polycondensed, such as. In McGrath et al., 53 , 54 , 55 .
PhosphonierungPhosphonating
Es können hierfür neben dem erfindungsgemäßen Verfahren der Reaktion von Carbonsäuregruppen oder Carbonsäurederivaten wie Carbonsäurechlorid oder Carbonsäureanhydrid mit Phosphorigsäurederivaten wir PCI3, Phosphoriger Säure, Phosphorigsäureestern oder Tris(trimethylsilyl)phosphit die gängigen VerfahrenFor this purpose, besides the process according to the invention for the reaction of carboxylic acid groups or carboxylic acid derivatives such as carboxylic acid chloride or carboxylic anhydride with phosphorous acid derivatives, we can use PCI 3 , phosphorous acid, phosphorous acid esters or tris (trimethylsilyl) phosphite, the customary processes
47 J. Kerres, W. Cui, P. Reichte, J. Polym. Sei.: Part A: Polym. Chem. 34, 2421-2438 (1996) 47 J. Kerres, W. Cui, P. Reichte, J. Polym. See: Part A: Polym. Chem. 34, 2421-2438 (1996)
48 J. A. Kerres, A. J. van ZyI, J. Appl. Polym. Sei. 74, 428-438 (1999) 48 JA Kerres, AJ van ZyI, J. Appl. Polym. Be. 74, 428-438 (1999)
49 F. Helmer-Metzmann, F. Osan, A. Schneller, H. Ritter, K. Ledjeff, R. Nolte, R. Thorwirth, EP 0574 791 Bl, 22.12.1999 . . 49 F. Helmer-Metzmann, F. Osan, A. Schneller, H. Ritter, K. Ledjeff, R. Nolte, R. Thorwirth, EP 0574 791 B1, 22.12.1999. ,
50 S. Kaliuguine, S. D. Mikhailenko, K. P. Wang, P. Xing, G. P. Robertson, M. D. Guiver, Catalysis Today 2003, 82, 213-222 ■ ' . ' ' 50 S. Kaliuguine, SD Mikhailenko, KP Wang, P. Xing, GP Robertson, MD Guiver, Catalysis Today 2003, 82, 213-222 ■ '. ''
51 H. H. Ulrich, G. Rafler, Angew. Makromol. Chem. 1998, 263, 71-78 51 HH Ulrich, G. Rafler, Angew. Makromol. Chem. 1998, 263, 71-78
52 J. Kerres, C-M. Tang, C. Graf, Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43(16), 4571-4579 (available via URL: http://pubs.acs.org/cgibin/asap.cgi/iecred/asap/pdfyie030762d.pdf) 52 J. Kerres, CM. Tang, C. Graf, Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43 (16), 4571-4579 (available via URL: http://pubs.acs.org/cgibin/asap.cgi/iecred/asap/pdfyie030762d.pdf)
53 Y.S. Kim, F. Wang, M. Hickner, T.A. Zawodzinski, J.E. McGrath, J. Membr. Sei. 2003, 212, 263 53 YS Kim, F. Wang, M. Hickner, TA Zawodzinski, JE McGrath, J. Membr. Be. 2003, 212, 263
54 WX. Harrison, F. Wang, J.B. Mecham, V.A. Bhanu, M. Hill, Y.S. Kim, J.E. McGrath, J. Polym. Sei, Part A: Polym. Chem. 2003, 41,2264 54 WX. Harrison, F. Wang, JB Mecham, VA Bhanu, M. Hill, YS Kim, JE McGrath, J. Polym. Be, Part A: Polym. Chem. 2003, 41, 2264
53 Y.S. Kim, M.A. Hickner, L. Dong, B.S. Pivovar, J.E. McGrath, J. Membr. Sei. 2004, 243, 317 (Phosphonierung der Polymere , , , oder Phosphonierung von Monomeren mit anschließender Polymerisation/Polykondensation14) angewandt werden. Die häufigsten, für die Phosphonierung von Polymeren anwendbaren Namensreaktionen sind die Michaelis- Arbusov-Reaktion oder die Michaelis-Becker-Realction. Auch andere, hier nicht explizit aufgeführte Phosphonierungsverfahren können für die Einführung der Phosphonsäuregruppe verwendet werden. Ein mögliches Verfahren ist dabei die Metallierung des Polymers und die nachfolgende Reaktion des metallierten Polymers mit einem halogenierten Phosphor- oder Phosphonsäureester (Beispiele: Chlorphosphorsäurediaryl16- oder -alkylester, 2- Bromethanphosphonsäuredialkylester, 3 -Brompropan-phosphonsäuredialkylester etc.). 53 YS Kim, MA Hickner, L. Dong, BS Pivovar, JE McGrath, J. Membr. Be. 2004, 243, 317 (Phosphonation of the polymers,, or phosphonation of monomers followed by polymerization / polycondensation 14 ). The most common name reactions applicable to the phosphonation of polymers are the Michaelis-Arbusov reaction or the Michaelis-Becker reaction. Other, not explicitly listed here phosphonation can be used for the introduction of the phosphonic acid group. One possible method is the metallation of the polymer and the subsequent reaction of the metalated polymer with a halogenated phosphoric or phosphonic esters (examples: Chlorphosphorsäurediaryl 16 - or alkyl ester, 2- Bromethanphosphonsäuredialkylester, 3-dialkyl phosphonate -Brompropan etc.).
Carboxylierungcarboxylation
Für die Carboxylierung der Polymere können alle gängigen Verfahren angewandt werden. Herausgegriffen seien hier die Carboxylierung von Polymeren über lithiierte Zwischenstufen, beispielsweise die Lithiierung von Polysulfon PSU Udel oder die Lithiierung von Polyphenylenoxid mit nachfolgender Reaktion der lithiierten Zwischenstufe mit festem oder gasförmigem CO2 56'57. Aus der polymeren Carbonsäure kann durch Reaktion mit Thionylchlorid das entsprechende Säurechlorid hergestellt werden (für die Weiterreaktion mit beispielsweise Tris(timethylsilyl)phosphit zur entsprechenden l-Hydroxymethylen-1,1- bisphosphonsäure). Auch die nucleophile Substitutions-Reaktion elektronenarmer Halogen- Aromaten mit KCN und anschließender Verseifung der CN-Gruppe zur COOH-Gruppe seien hier genannt. Darüber hinaus können Methylaromaten mit Kaliumpermanganat zu den entsprechenden aromatischen Carbonsäuren umgesetzt werden, beispielsweise die 2-, 3- oder 4-Methylpyridine. Aliphatische Carbonsäuren sind auch durch Oxidation von aliphatischen Alkoholen oder Aldehyden zugänglich.For the carboxylation of the polymers, all common methods can be used. Likely here are the carboxylation of polymers via lithiated intermediates, for example the lithiation of polysulfone PSU Udel or the lithiation of polyphenylene oxide with subsequent reaction of the lithiated intermediate with solid or gaseous CO 2 56 '57 . The corresponding acid chloride can be prepared from the polymeric carboxylic acid by reaction with thionyl chloride (for further reaction with, for example, tris (timethylsilyl) phosphite to give the corresponding 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid). The nucleophilic substitution reaction of electron-poor halogenated aromatics with KCN and subsequent saponification of the CN group to the COOH group are also mentioned here. In addition, methyl aromatics can be reacted with potassium permanganate to the corresponding aromatic carboxylic acids, for example, the 2-, 3- or 4-methylpyridines. Aliphatic carboxylic acids are also accessible by oxidation of aliphatic alcohols or aldehydes.
56 Guiver, M. D. Ph.D. Dissertation, Carletown University 19S7, Ottawa-Ontario, Canada 56 Guiver, MD Ph.D. Dissertation, Carletown University 19S7, Ottawa-Ontario, Canada
57 Beihoffer, T. W.; Glass, J. E. Polymer 1986, 27, 1626-32 Anwendungsbeispiele 57 Beihoffer, TW; Glass, JE Polymer 1986, 27, 1626-32 applications
1, Herstellung eines ionisch vernetzten Blends aus einer eine Pyridingruppe enthaltenden l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure und einem sulfonierten1, Preparation of an ionically crosslinked blend of a pyridine group containing l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid and a sulfonated
Arγlhauptkettenpolymer (allgemeine Vorschrift)Arylene main chain polymer (general regulation)
3 g des sulfonierten Axylhauptkettenpolymer in der SC^Na-Form werden in DMSO zu einer 10%igen Lösung gelöst. Es wird so viel einer einen Pyridinrest enthaltenden 1- Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäure in der Na+-Form in DMSO zu einer 10%igen Lösung gelöst, dass auf eine Sulfonatgruppe des Polymers eine Pyridingruppe der basischen l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonatverbindung kommt. Danach werden die beiden Lösungen vereinigt. Die vereinigte Lösung wird auf einer Glasplatte zu einem dünnen Film ausgerakelt. Danach wird das DMSO bei Temperaturen von 50 bis 1500C und gegebenenfalls Unterdruck von 800-10mbar durch Abdampfen entfernt. Danach wird die Glasplatte mit dem Polymerfilm unter Wasser von der Glasplatte abgelöst. Der Polymerfilm wird folgendeπnaßen nachbehandelt:3 g of the sulfonated Axyl main chain polymer in the SC ^ Na form are dissolved in DMSO to a 10% solution. As much of a pyridine radical-containing 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid in the Na + form in DMSO is dissolved in a 10% solution such that a sulfonate group of the polymer has a pyridine group of the basic 1-hydroxymethylene-1 -Bisphosphonatverbindung comes. Then the two solutions are combined. The combined solution is doctored onto a glass plate to a thin film. Thereafter, the DMSO is removed by evaporation at temperatures of 50 to 150 0 C and optionally negative pressure of 800-10mbar. Thereafter, the glass plate is removed with the polymer film under water from the glass plate. The polymer film is subsequently aftertreated:
1. In Ol, bis 50%iger Lauge (Alkalilauge wie NaOH, KOH5 LiOH etc., Erdalkalilauge wie Ba(OH)25Ca(OH)2, wässrigem Ammoniak oder wässrigen primären, sekundären oder tertiären Aminen oder quaternären Ammoniumsalzen) bei Temperaturen von O bis 10O0C für 1 bis 480 Stunden;1. In oil, to 50% caustic (alkali metal such as NaOH, KOH 5 LiOH etc., alkaline earth liquor such as Ba (OH) 25 Ca (OH) 2 , aqueous ammonia or aqueous primary, secondary or tertiary amines or quaternary ammonium salts) at temperatures from O to 10O 0 C for 1 to 480 hours;
2. in 0,1 bis 90%iger Mineralsäure (HCl, HBr, H2SO4, H3PO4) bei Temperaturen von O bis 10O0C für 2 bis 480 Stunden;2. in 0.1 to 90% mineral acid (HCl, HBr, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) at temperatures of from 0 to 10O 0 C for 2 to 480 hours;
3. in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von O bis 10O0C für 2 Sekunden bis 480 Stunden;3. in demineralised water at temperatures from 0 to 10O 0 C for 2 seconds to 480 hours;
4. in 0,1 bis 10-molarer ZrOCl2-Lösung bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 bis 480 Stunden;4. in 0.1 to 10 molar ZrOCl 2 solution at temperatures from 0 to 100 0 C for 2 to 480 hours;
5. in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 Sekunden bis 480 Stunden;5. in demineralized water at temperatures from 0 to 100 ° C for 2 seconds to 480 hours;
6. in 0,1 bis 90%iger H3PO4 bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 bis 480 Stunden;6. in 0.1 to 90% H 3 PO 4 at temperatures of 0 to 100 0 C for 2 to 480 hours;
7. in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 Sekunden bis 480 Stunden.7. in demineralized water at temperatures from 0 to 100 0 C for 2 seconds to 480 hours.
Dabei können auch einzelne und mehrere Schritte der Nachbehandlung ausgelassen werden und/oder die Reihenfolge der Nachbehandlungsschritte beliebig vertauscht werden. 2. Herstellung eines kovalent vernetzten Blends aus einer Aryl-l-Hydroxymethylen-1,1- bisphosphonsäure und einem Polymer, das OH-Gruppen enthält, wobei die niedermolelculare Aryl-l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure mit einem Dialdehyd-Vernetzer an das Polymer angebunden wird (allgemeine Vorschrift)In this case, single and multiple steps of the aftertreatment can be omitted and / or the order of the aftertreatment steps can be reversed as desired. 2. Preparation of a covalently crosslinked blend of an aryl-l-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid and a polymer containing OH groups, wherein the niedermolelculare aryl-l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid with a dialdehyde crosslinker to the polymer is bound (general requirement)
3 g eines Polymers, das OH-Gruppen enthält, wird in einem dipolar-aprotischen oder in einem protischen Lösungsmittel aufgelöst, beispielsweise in DMSO. Danach wird die niedermolekulare Aryl-l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure im gleichen Lösungsmittel aufgelöst, entweder in der H-Form oder in der Na+-Form. Danach gibt man Glutaraldehyd zur Lösung der niedermolekularen l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure, und zwar pro Mol OH-Gruppen der niedermolekularen Aryl-l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure Vi Mol Glutaraldehyd. Danach werden die beiden Lösungen vereinigt. Die vereinigte Lösung wird auf einer Glasplatte zu einem dünnen Film ausgerakelt. Danach wird das DMSO bei Temperaturen von 50 bis 15O0C und gegebenenfalls Unterdruck von 800-1 Ombar durch Abdampfen entfernt. Danach wird die Glasplatte mit dem Polymerfilm unter Wasser von der Glasplatte abgelöst. Der Polymerfilm wird folgendermaßen nachbehandelt:3 g of a polymer containing OH groups is dissolved in a dipolar aprotic or in a protic solvent, for example in DMSO. Thereafter, the low molecular weight aryl-l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid is dissolved in the same solvent, either in the H form or in the Na + form. Glutaraldehyde is then added to the solution of the low molecular weight 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid, specifically per mole of OH groups of the low molecular weight aryl-1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid, Vi mole of glutaraldehyde. Then the two solutions are combined. The combined solution is doctored onto a glass plate to a thin film. Thereafter, the DMSO at temperatures of 50 to 150 0 C and optionally reduced pressure of 800-1 Ombar removed by evaporation. Thereafter, the glass plate is removed with the polymer film under water from the glass plate. The polymer film is aftertreated as follows:
1. In Ol, bis 50%iger Lauge (Alkalilauge wie NaOH, KOH, LiOH etc., Erdalkalilauge wie Ba(OH)25Ca(OH)2, wässrigem Ammoniak oder wässrigen primären, sekundären oder tertiären Aminen oder quaternäxen Ammoniumsalzen) bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 1 bis 480 Stunden;1. In oil, to 50% caustic (alkali, such as NaOH, KOH, LiOH etc., alkaline earth liquor such as Ba (OH) 25 Ca (OH) 2 , aqueous ammonia or aqueous primary, secondary or tertiary amines or quaternary ammonium salts) at temperatures from 0 to 100 ° C for 1 to 480 hours;
2. in 0,1 bis 90%iger Mineralsäure (HCl, HBr, H2SO4, H3PO4) bei Temperaturen von O bis 10O0C für 2 bis 480 Stunden;2. in 0.1 to 90% mineral acid (HCl, HBr, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) at temperatures of from 0 to 10O 0 C for 2 to 480 hours;
3. in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 Sekunden bis 480 Stunden;3. in demineralized water at temperatures from 0 to 100 0 C for 2 seconds to 480 hours;
4. in 0,1 bis 10-molarer ZrOCl2-Lösung bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 bis 480 Stunden;4. in 0.1 to 10 molar ZrOCl 2 solution at temperatures from 0 to 100 ° C for 2 to 480 hours;
5. in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 Sekunden bis 480 Stunden;5. in demineralized water at temperatures from 0 to 100 ° C for 2 seconds to 480 hours;
6. in 0, 1 bis 90%iger H3PO4 bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 bis 480 Stunden;6. in 0, 1 to 90% H 3 PO 4 at temperatures of 0 to 100 ° C for 2 to 480 hours;
7. in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 Sekunden bis 480 Stunden.7. in demineralized water at temperatures from 0 to 100 0 C for 2 seconds to 480 hours.
Dabei können auch einzelne und mehrere Schritte der Nachbehandlung ausgelassen werden und/oder die Reihenfolge der Nachbehandlungsschritte beliebig vertauscht werden. 3. Herstellung eines mit l~Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure~Gruppen modifizierten Polymers aus einem polymeren Säurechlorid am Beispiel von PSU UdelIn this case, single and multiple steps of the aftertreatment can be omitted and / or the order of the aftertreatment steps can be reversed as desired. 3. Preparation of a l ~ hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic ~ groups modified polymer from a polymeric acid chloride using the example of PSU Udel
Carboxyliertes PSU mit 2 Carbonsäuregruppen pro Wiederholungseinheit wird nach hergestellt. Zur Herstellung des PSU-Disäurechlorids wird die PSU-Dicarbonsäure in einem 9-fachen Überschuss an Thionylchlorid, bezogen auf die Masse des Polymers, aufgelöst. Man gibt eine geringe Menge an N,N-Dimethylformamid zu dieser Mischung und kocht unter Rückfluß für 72 Stunden. Das PSU-Di-Säurechlorid wird in einem großen Überschuss Isopropanol ausgefallt und überschüssiges Thionylchlorid ausgewaschen. Man trocknet das PSU-Di-Säurechlorid bis zw Gewichtskonstanz. Danach werden 10 g des PSU- Disäurechlorids in 1000 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran (THF) aufgelöst und in einen vorher silylierten, getrockneten 2000 ml-Glaskolben unter Argon eingefüllt. Man kühlt unter Argon auf -78°C herunter. Danach wird unter intensivem Rühren Tris(trimethylsilyl)phospbit (pro Milliäquivalent Säurechlorid 1 Millimol Tris(trimethylsilyl)phosphit) über ein Septum eingespritzt. Man rührt bei dieser Temperatur für 2 Stunden und lässt dann langsam auf -10°C hochwärmen. Danach gibt man zum Polymer einen 10-fachen Überschuß an Methanol (auf 1 Millimol Tris(trimethylsilyl)phosphit 20 Millimol Methanol), um den Silylester zu hydrolysieren. Man engt die Reaktionslösung auf 1/10 des ursprünglichen Volumens durch Abrotieren von THF ein und fällt danach das Polymer in 1 1 1 -molarer HCl aus. Man filtriert den Polymerniederschlag ab, wäscht ihn mit 1 -molarer HCl und nimmt ihn in 250 ml Wasser auf. Man dialysiert danach das wässrige Gemisch des Polymers mittels Dialyseschlauch. Danach dampft man das Wasser des Dialysats ab und trocknet das Polymer über P4O10 bis zur Gewichtskonstanz unter Ölpumpenvakuum. Carboxylated PSU with 2 carboxylic acid groups per repeat unit is prepared after . To prepare the PSU diacid chloride, the PSU dicarboxylic acid is dissolved in a 9-fold excess of thionyl chloride, based on the mass of the polymer. A small amount of N, N-dimethylformamide is added to this mixture and refluxed for 72 hours. The PSU diacid chloride is precipitated in a large excess of isopropanol and excess thionyl chloride is washed out. The PSU-di-acid chloride is dried to zw constant weight. Thereafter, 10 g of the PSU diacid chloride are dissolved in 1000 ml of anhydrous tetrahydrofuran (THF) and charged into a previously silylated, dried 2000 ml glass flask under argon. Cool to -78 ° C under argon. Thereafter, with vigorous stirring, tris (trimethylsilyl) phosphite (per milliequivalent of acid chloride 1 millimole of tris (trimethylsilyl) phosphite) is injected via a septum. The mixture is stirred at this temperature for 2 hours and then allowed to warm slowly to -10 ° C. Thereafter, a 10-fold excess of methanol (to 1 millimole of tris (trimethylsilyl) phosphite 20 millimoles of methanol) is added to the polymer to hydrolyze the silyl ester. The reaction solution is concentrated to 1/10 of the original volume by evaporating off THF and then the polymer precipitates in 1 l 1 molar HCl. The polymer precipitate is filtered off, washed with 1 molar HCl and taken up in 250 ml of water. The aqueous mixture of the polymer is then dialyzed by dialysis tubing. Thereafter, the water of the dialyzate is evaporated and the polymer is dried over P 4 O 10 to constant weight under oil pump vacuum.

Claims

Ansprücheclaims
Blends und Blendmembranen aus niedermolekularen Hydroxymethylen-Oligo- Phosphonsäuren R-C(PO3H2)x(OH)y und Polymeren, dadurch gekennzeichnet, däss der Rest R ein beliebiger organischer Rest ist und dass die Polymere folgende funlctionelle Gruppen enthalten:Blends and blend membranes of low molecular weight hydroxymethylene-oligo-phosphonic acids RC (PO 3 H 2 ) x (OH) y and polymers, characterized in that the radical R is any organic radical and that the polymers contain the following functional groups:
Kationenaustauschergruppen oder deren nichtionische Vorstufen des Typs ' .Cation exchange groups or their nonionic precursors of the type ' .
SO2X, X=HaI5 OH5 QMe, NR1R2, ORj mit Me=beliebiges Metallkation, Übergangsmetallkation wie ZrO2+ oder TiO2+ oder Ammoniumkation, R1, R2=H oder beliebiger Aryl- oder Alkylrest,SO 2 X, X = Hal 5 OH 5 QMe, NR 1 R 2 , ORj with Me = any metal cation, transition metal cation such as ZrO 2+ or TiO 2+ or ammonium cation, R 1 , R 2 = H or any aryl or alkyl radical,
POX2 POX 2
COX und/oderCOX and / or
Basische Gruppen wie primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, Imidazolgruppen, Pyridingruppen, Pyrazolgruppen etc. und/oderBasic groups such as primary, secondary or tertiary amino groups, imidazole groups, pyridine groups, pyrazole groups etc. and / or
OH-GruppenOH groups
Blends und Blendmembranen aus niedermolekularen Hydroxymethylen-Oligo- Phosphonsäuren R-C(PO3H2)x(OH)y und Polymeren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass x=2 und y=l ist.Blends and blend membranes of low molecular weight hydroxymethylene-oligophosphonic acids RC (PO 3 H 2 ) x (OH) y and polymers according to claim 1, characterized in that x = 2 and y = l.
Blends und Blendmembranen aus niedermolekularen Hydroxymethylen-Oligo- Phosphonsäuren R-C(PO3H2)2(OH)i und Polymeren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die niedermolekularen 1- Hydroxymethylen-l,l-Bis-Phosphonsäuren hergestellt werden aus Carbonsäuren durch Reaktion mit PC13/H3PO3 und nachfolgender Hydrolyse mit H2O oder durch Reaktion von Carbonsäurechloriden oder Carbonsäureanhydriden mit Tris(trimethylsilylphosphit) mit nachfolgender Hydrolyse mittels Methanol.Blends and blend membranes of low molecular weight hydroxymethylene-oligophosphonic RC (PO 3 H 2 ) 2 (OH) i and polymers according to claims 1 and 2, characterized in that the low molecular weight 1-hydroxymethylene-l, l-bis-phosphonic acids are produced from carboxylic acids by reaction with PC1 3 / H 3 PO 3 and subsequent hydrolysis with H 2 O or by reaction of carbonyl chlorides or carboxylic anhydrides with tris (trimethylsilyl phosphite) with subsequent hydrolysis by means of methanol.
Blends und Blendmembranen aus niedermolekularen Hydroxymethylen-Oligo- Phosphonsäuren R-C(PO3H2)2(OH)i und Polymeren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rest R der Hydroxymethylen- Oligophosphonsäure eine aliphatische oder aromatische basische Gruppierung enthält, die eine ionische Wechselwirkung mit den sauren Gruppen des Polymers oder der Polymermischung eingeht.Blends and blend membranes of low molecular weight hydroxymethylene-oligophosphonic RC (PO 3 H 2 ) 2 (OH) i and polymers according to claims 1 to 3, characterized in that the radical R of Hydroxymethylen- Oligophosphonsäure contains an aliphatic or aromatic basic group, which enters into an ionic interaction with the acidic groups of the polymer or the polymer mixture.
5. • Blends und Blendmembranen aus niedermolekularen Hydrόxymethylen-Oligo-5. Blends and blend membranes of low molecular weight hydraxymethylene oligo-
Phosphonsäuren R-C(PO3H2)2(OH)1 und Polymeren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, däss die aliphatische oder aromatische basische Gruppierung . des Rests R der Hydroxymethylen-Oligophosphonsäure ausgewählt ist aus primären, sekundären oder tertiären basischen Aminogruppen oder aus quaternären Ammoniumsalzen oder aus Imidazolgruppen oder aus Pyrazolgruppen oder aus Pyridylresten oder aus anderen basischen heterocyclischen oder heteroaromatischen RestenPhosphonic acids RC (PO 3 H 2 ) 2 (OH) 1 and polymers according to claim 4, characterized in that the aliphatic or aromatic basic grouping. R of the hydroxymethylene-oligophosphonic acid is selected from primary, secondary or tertiary basic amino groups or from quaternary ammonium salts or from imidazole groups or from pyrazole groups or from pyridyl radicals or from other basic heterocyclic or heteroaromatic radicals
6. Blends und Blendmembranen aus niedermolekularen Hydroxymethylen-Oligo- Phosphonsäuren R-C(PO3H2)2(OH)i und Polymeren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die OH-Gruppe der niedermolekularen 1- Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäure mit OH-Gruppen anderer niedermolekularer l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäure-Molekülen und gegebenenfalls mit OH-Gruppen des Polymers kovalent vernetzt wird.6. blends and blend membranes of low molecular weight hydroxymethylene-oligophosphonic RC (PO 3 H 2 ) 2 (OH) i and polymers according to claims 1 to 4, characterized in that the OH group of the low molecular weight 1-hydroxymethylene-l, l Bisphosphonic acid is crosslinked covalently with OH groups of other low molecular weight l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid molecules and optionally with OH groups of the polymer.
7. Blends und Blendmembranen aus niedermolekularen Hydroxymethylen-Oligo- Phosphonsäuren R-C(PO3H2)2(OH)i und Polymeren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als kovalenter Vernetzer folgende Verbindungen eingesetzt werden , gegebenenfalls auch in Mischung miteinander: (a) Vernetzung durch Addition von AgNO3 zum OH-Gruppen enthaltenden Gemisch aus l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäure und gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden Polymer unter hydrothermalen Bedingungen und Reduktion des AgNO3 zu elementaren Silber-Nanopartikeln und Freisetzung von HNO3; (b) Vernetzung von l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren mit OH-Gruppen enthaltenden Polymeren unter. Verwendung von Epichlorhydrin als Vernetzer; (c) Vernetzung der OH-Gruppen der 1- Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls der OH- Gruppen des Polymers mit Glutaraldehyd oder anderen Dialdehyden; (d) Vernetzung der OH-Gruppen der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls der OH-Gruppen des Polymers mit Melamin-Forrnaldehyd- Vernetzern; (e) Vernetzung der OH-Gruppen der l-Hydroxymetibylen-1,1- Bisphosphonsäuren und gegebenenfalls der OH-Gruppen des Polymers nach Umsetzung der OH-Gruppen mit Zimtsäurechlorid durch Photovernetzung (Cycloaddition) unter Einwirkung von UV-Licht; (f) Vernetzung durch Reaktion der OH-Gruppen der niedermolekularen l-Hydroxymethylen-1,1- Bisphosphonsäure und gegebenenfalls der OH-Gruppen des Polymers mit ot,co- . Dihalogenalkanen oder Dihalogenaromaten Hal-R-Hal mit HaI=F, Cl, Br, I , gegebenenfalls unter Beifügung eines Deprotonierungsmittels für die OH- Gruppen.7. Blends and Blendmembranen of low molecular weight hydroxymethylene-oligophosphonic RC (PO 3 H 2 ) 2 (OH) i and polymers according to claim 5, characterized in that the following compounds are used as a covalent crosslinker, optionally in admixture with each other: (a ) Crosslinking by addition of AgNO 3 to the OH group-containing mixture of l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid and optionally OH-containing polymer under hydrothermal conditions and reduction of AgNO 3 to elemental silver nanoparticles and release of HNO 3 ; (B) crosslinking of l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids with OH-containing polymers. Use of epichlorohydrin as crosslinker; (c) crosslinking of the OH groups of the 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acids and optionally the OH groups of the polymer with glutaraldehyde or other dialdehydes; (D) Crosslinking of the OH groups of the l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acids and optionally the OH groups of the polymer with melamine-formaldehyde crosslinkers; (e) crosslinking of the OH groups of the l-hydroxymetibylene-1,1-bisphosphonic acids and optionally of the OH groups of the polymer after reaction of the OH groups with cinnamic acid chloride by photocrosslinking (cycloaddition) under the action of UV light; (F) crosslinking by reaction of the OH groups of the low molecular weight l-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid and optionally the OH groups of the polymer with ot, co-. Dihaloalkanes or dihaloaromatics Hal-R-Hal with Hal = F, Cl, Br, I, optionally with the addition of a deprotonating agent for the OH groups.
8. Mit der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuregruppe modifizierte Polymere, dadurch gekennzeichnet, dass sie hergestellt werden durch Reaktion von Polymeren, die Carbonsäuregruppen oder Carbonsäurehalogenidgruppen - COHaI (HaI=F, Cl, Br, I) enthalten, mit Phosphitverbindungen nach Anspruch 3 oder durch Reaktion von polymeren Aldehyden mit Phosphorigsäureestern unter Aminkatalyse, unter Oxidation der intermediären Hydroxyphosphonsäure mit MnO2 oder einem anderen Oxidationsmittel.8. Polymers modified with the 1-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid group, characterized in that they are prepared by reaction of polymers containing carboxylic acid groups or carboxylic acid halide groups - COHal (HaI = F, Cl, Br, I) with phosphite compounds Claim 3 or by reaction of polymeric aldehydes with phosphorous acid esters under amine catalysis, with oxidation of the intermediate hydroxyphosphonic acid with MnO 2 or another oxidizing agent.
9. Mit der l-Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäuregruppe modifizierte Polymere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundpolymere folgende Polymere bevorzugt werden: Polyolefine wie Polyethylen, Polypropylen, Polyisobutylen, Polynorbornen, Polymethylpenten, Polyisopren, PoIy(1, 4-butadien), PoIy(1, 2-butadien), Styrol(co)ρolymere wie Polystyrol, Poly(methylstyrol), Poly(α?ß,ß-trifluorstyrol)5 Poly(pentafluorostyrol), Polyvinylalkohol und seine Copolymere, Polyvinylphenol und seine Copolymere, Poly(4-vinylρyridin), Poly(2-vinylpyridin) und ihre Copolymere, perfluorierte Ionomere wie Nation® oder der SO2HaI- Vorstufe von Nation® (HaI=F, Cl, Br, I), Dow®-Membrane, GoreSelect®-Membrane, sulfoniertes PVDF und/oder die SO2Hal-Vorstufe, wobei HaI für Fluor, Chlor, Brom oder Jod steht, (Het)arylhauptkettenpolymere wie Polyetherketone wie Polyetherketon PEK Victrex®, Polyetheretherketon PEEK Victrex®, Polyetherketonketon PEKK, Polyetheretherketonketon PEEKK, Polyetherketonetherketonlceton PEKEKK Ultrapek®, Polyethersulfone wie Pόlysulfon Udel®, Polyphenylsulfon Radel R®, Polyetherethersulfon Radel A®, Polyethersulfon PES Victrex®, Poly(benz)imidazole wie PBI Gelazol® und andere den (Benz)imidazol-Baustein enthaltende Oligomere und Polymere, wobei die (Benz)imidazolgruppe in der Hauptkette oder • in .der Polymerseitenlcette vorhanden sein kann, Polyphenylenetfier wie z. B. Poly(2;,6-dimethyloxyphenylen), Poly(2,6-diphenyloxyphenylen),9. Polymers modified according to claim 8 with the l-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid group, characterized in that the following polymers are preferred as base polymers: polyolefins, such as polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polynorbornene, polymethylpentene, polyisoprene, poly (1, 4) butadiene), poly (1, 2-butadiene), styrene (co) ρolymere such as polystyrene, poly (methyl styrene), poly (α? ß, ß-trifluorostyrene) 5 poly (pentafluorostyrene), polyvinyl alcohol and its copolymers, polyvinyl phenol and its copolymers , Poly (4-vinyl-pyridine), poly (2-vinylpyridine) and their copolymers, perfluorinated ionomers such as Nation® or the SO 2 Hal precursor of Nation® (HaI = F, Cl, Br, I), Dow® membrane, GoreSelect® membrane, sulfonated PVDF and / or the SO 2 Hal precursor, where Hal is fluorine, chlorine, bromine or iodine, (Het) aryl main chain polymers such as polyether ketones such as polyether ketone PEK Victrex®, polyether ether ketone PEEK Victrex®, polyether ketone ketone PEKK, polyether ether ketone ketone PEEKK, Polyether ketone ether ketone acetone PEKEKK Ultrapek®, polyethersulfones such as phenyl sulfone Udel®, polyphenylsulfone Radel R®, polyether ether sulfone Radel A®, polyethersulfone PES Victrex®, poly (benz) imidazoles such as PBI Gelazol® and other oligomers and polymers containing the (benz) imidazole building block, where the (benz) imidazole group may be present in the main chain or • in the polymer side chain, polyphenylene etfine such as. Poly (2;, 6-dimethyloxyphenylene), poly (2,6-diphenyloxyphenylene),
Polyphenylensulfid und Copolymere, PoIy(1 ,4-phenylene) oder PoIy(1 ,3- phenylene), die in der Seitengruppe ggf. mit Benzoyl-, Naphtoyl- oder o- Phenyloxy-1,4-Benzoylgruppen, m-Phenyloxy-l,4-Benzoylgruppen oder p- Phenyloxy-1,4-Benzoylgruppen modifiziert sein können, Poly(benzoxazole) und Copolymere, Poly(benzthiazole) und Copolymere, Poly(phtalazinone) und Copolymere; Polyanilin und Copolymere. Im Prinzip sind alle insbesondere alle Arylhauptkettenpolymere als Grundpolymere für die erfmdungsgemäßen Polymere und Polymermischungen möglich. Auch alle möglichen Blockcopolymere aus den polymeren, insbesondere aus Arylhauptkettenpolymeren sind möglich, wobei folgende Typen von Blockcopolymeren bevorzugt sind: Blockcopolymere, die aus Kationenaustauschergruppen-modifizierten Blöcken (-COX, POX2, SO2X mit X=OH, OMet, NR2, Met=Metallkation, Ammoniumion, OR mit R=Alkyl oder Aryl) und aus unmodifizierten Blöcken aufgebaut sind; Blockcopolymere, die aus OH-Gruppen-modifizierten Blöcken und aus unmodifizierten Blöcken aufgebaut sind; Blockcopolymere, die aus basische Gruppen enthaltenden Blöcken und aus unmodifizierten Blöcken aufgebaut sind; dabei , ist die Auswahl der basischen Gruppen nicht limitiert, es werden jedoch heterocyclische , oder heteroaromatische, z. B. Pyridyl-, Imidazolyl-, Benzimidazolyl- oder Pyrazolylgruppen bevorzugt; Blockcopolymere, die aus mit hydrophoben Gruppen modifizierten Blöcken (z. B. Trimethylsilyl - Si(CH3)3, Trifluormethyl -CF3, Fluorid -F) und aus Kationenaustauschergruppen-modifizierten Blöcken (-COX, -POX2, -SO2X mit X=OH, OMet, NR2, Met=Metallkation, Ammoniumion, OR mit R=Alkyl oder Aryl) aufgebaut sind; Blockcopolymere aus ' sauren (Kationenaustauschergruppen-haltigen) Blöcken und basische Gruppen enthaltenden Blöcken; Blockcopolymere mit OH-Gruppen-haltigen Blöcken und saure Gruppen enthaltenden Blöcken; Blockcopolymere mit OH-Gruppen- haltigen Blöcken und basische Gruppen enthaltenden Blöcken. Auch beliebige Kombinationen der oben aufgeführten Blockcopolymere sind möglich.Polyphenylene sulfide and copolymers, poly (1, 4-phenylene) or poly (1, 3-phenylene), which in the side group optionally with benzoyl, naphthoyl or o-phenyloxy-1,4-benzoyl groups, m-phenyloxy-l , 4-benzoyl groups or p-phenyloxy-1,4-benzoyl groups, poly (benzoxazoles) and copolymers, poly (benzthiazoles) and copolymers, poly (phtalazinones) and copolymers; Polyaniline and copolymers. In principle, all in particular all aryl main chain polymers are possible as base polymers for the inventive polymers and polymer blends. All possible block copolymers of the polymeric, in particular aryl main chain, polymers are also possible, the following types of block copolymers being preferred: block copolymers consisting of cation exchange group-modified blocks (-COX, POX 2 , SO 2 X with X = OH, OMet, NR 2 , Met = metal cation, ammonium ion, OR with R = alkyl or aryl) and are made up of unmodified blocks; Block copolymers composed of OH group-modified blocks and of unmodified blocks; Block copolymers composed of blocks containing basic groups and of unmodified blocks; In this case, the choice of basic groups is not limited, but there are heterocyclic, or heteroaromatic, z. For example, pyridyl, imidazolyl, benzimidazolyl or pyrazolyl groups; Block copolymers consisting of blocks modified with hydrophobic groups (eg trimethylsilyl-Si (CH 3 ) 3 , trifluoromethyl-CF 3 , fluoride -F) and of cation exchange group-modified blocks (-COX, -POX 2 , -SO 2 X. with X = OH, OMet, NR 2 , Met = metal cation, ammonium ion, OR with R = alkyl or aryl); Block copolymers of 'acid (cation exchange groups-containing) blocks and basic groups containing blocks; Block copolymers with OH-containing blocks and acid group-containing blocks; Block copolymers containing blocks containing OH groups and blocks containing basic groups. Any combinations of the block copolymers listed above are possible.
10. Verfahren zur Herstellung eines ionisch vernetzten Blends aus einer eine10. A process for producing an ionically crosslinked blend from a
Pyridingruppe enthaltenden l-Hydroxymethylen-l3l-bisphosphonsäure und einem sulfonierten Arylhauptkettenpolymer nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das sulfonierte Arylhauptkettenpolymer in der Salzform in einem dipolar-aprotischen Lösungsmittel wie DMSO zu einer 1 bis 20%igen Lösung gelöst wirdj eine eine basische Gruppe enthaltende 1- Hydroxymethylen-l,l-Bisphosphonsäure in der Na+-Form in einem dipolar- aprotischen Lösungsmittel wie DMSO zu einer 1 bis 20%igen Lösung gelöst wird, die beiden Lösungen danach vereinigt werden, die vereinigte Lösung auf einer Glasplatte zu einem dünnen Film ausgerakelt wird, das Lösungsmittel bei Temperaturen von 50 bis 150°C und gegebenenfalls Unterdruck von 800- lOmbar durch Abdampfen entfernt wird, die Glasplatte mit dem Polymerfilm unter Wasser von der Glasplatte abgelöst wird, und der entstandene Polymerfilm folgendermaßen nachbehandelt wird: (a) in 01, bis 50%iger Lauge (Alkalilauge wie NaOH, KOH, LiOH etc., Erdalkalilauge wie Ba(OH)25Ca(OH)2, wässrigem Ammoniak oder wässrigen primären, sekundären oder tertiären Aminen oder quaternären Ammoniumsalzen) bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 1 bis 480 Stunden; (b) in 0,1 bis 90%iger Mineralsäure (HCl, HBr, H2SO4, H3PO4) bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 bis 480 Stunden; (c) in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 Sekunden bis 480 Stunden; (d) in 0,1 bis 10-molarer ZrOCl2- Lösung bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 bis 480 Stunden; (e) in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 Sekunden bis 480 Stunden; (f) in O5I bis 90%iger H3PO4 bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 bis 480 Stunden; (g) in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 Sekunden bis 480 Stunden. Dabei können auch einzelne und mehrere Schritte der Nachbehandlung ausgelassen werden und/oder die Reihenfolge der Nachbehandlungsschritte beliebig vertauscht werden. Pyridine group-containing 1-hydroxymethylene-l 3 l-bisphosphonic acid and a sulfonated Arylhauptkettenpolymer according to claims 1 to 9, characterized in that the sulfonated aryl main chain polymer in the salt form in a dipolar aprotic solvent such as DMSO is dissolved to a 1 to 20% solutionj a basic group containing 1-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid in the Na + form is dissolved in a dipolar aprotic solvent such as DMSO to a 1 to 20% solution, the two solutions are then combined, the combined solution a glass plate is doctored into a thin film, the solvent is removed by evaporation at temperatures of 50 to 150 ° C and optionally reduced pressure of 800- lmbar, the glass plate is dissolved with the polymer film under water from the glass plate, and the resulting polymer film is aftertreated as follows is (a) in 01, to 50% lye (alkali such as NaOH, KOH, LiOH etc ., Alkaline earth liquor such as Ba (OH) 25 Ca (OH) 2 , aqueous ammonia or aqueous primary, secondary or tertiary amines or quaternary ammonium salts) at temperatures of 0 to 100 0 C for 1 to 480 hours; (b) in 0.1 to 90% mineral acid (HCl, HBr, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) at temperatures of 0 to 100 ° C. for 2 to 480 hours; (c) in deionized water at temperatures from 0 to 100 ° C for 2 seconds to 480 hours; (d) in 0.1 to 10 molar ZrOCl 2 solution at temperatures of 0 to 100 0 C for 2 to 480 hours; (e) in demineralized water at temperatures of 0 to 100 ° C for 2 seconds to 480 hours; (f) in O 5 I to 90% H 3 PO 4 at temperatures from 0 to 100 ° C. for 2 to 480 hours; (g) in demineralized water at temperatures from 0 to 100 ° C for 2 seconds to 480 hours. In this case, single and multiple steps of the aftertreatment can be omitted and / or the order of the aftertreatment steps can be reversed as desired.
11. Verfahren zur Herstellung eines kovalent vernetzten Blends aus einer Aryl-1- Hydroxymetb.ylen-l,l-bisphosphonsäure und einem Polymer, das. OH-Gruppen enthält, nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer, das OH-Gruppen enthält, in einem dipolar-aprotischen oder in einem proti'scheή Lösungsmittel aufgelöst wird, beispielsweise in DMSO, die niedermolekulare Aryl-l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure im gleichen Lösungsmittel aufgelöst wird, entweder in der H-Form oder in der Na+-Form, der Vernetzer, beispielsweise Glutaraldehyd, zur Lösung der niedermolekularen l-Hydroxymethylen-l,l-bisphosphonsäure gegeben wird, die beiden Lösungen vereinigt werden, die vereinigte Lösung wird auf einer Glasplatte zu einem dünnen Film ausgerakelt wird, das Lösungsmittel bei Temperaturen von 50 bis 1500C und gegebenenfalls Unterdruck von 800- lOmbar durch Abdampfen entfernt wird, die Glasplatte mit dem Polymerfilm unter Wasser von der Glasplatte abgelöst wird, und der Polymerfilm folgendermaßen nachbehandelt wird: (a) in 01, bis 50%iger Lauge (Alkalilauge wie NaOH3 KOH, LiOH etc., Erdalkalilauge wie Ba(OH)25Ca(OH)2, wässrigem Ammoniak oder wässrigen primären, sekundären oder tertiären Aminen oder quaternären Ammoniumsalzen) bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 1 bis 480 Stunden; (b) in 0,1 bis 90%iger Mineralsäure (HCl, HBr, H2SO4, H3PO4) bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 bis 480 Stunden; (c) in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 Sekunden bis 480 Stunden; (d) in 0,1 bis 10-molarer ZrOCl2-Lösung bei Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 bis 480 Stunden; (e) in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 Sekunden bis 480 Stunden; (f) in 0,1 bis 90%iger H3PO4 bei- Temperaturen von 0 bis 100°C für 2 bis 480 Stunden; (g) in vollentsalztem Wasser bei Temperaturen von 0 bis 1000C für 2 Sekunden bis 480 Stunden. Dabei können auch einzelne und mehrere Schritte der Nachbehandlung ausgelassen werden und/oder die Reihenfolge der Nachbehandlungsschritte beliebig vertauscht werden.11. A process for the preparation of a covalently crosslinked blend of an aryl-1-hydroxymetbylene-1, 1-bisphosphonic acid and a polymer containing .OH groups according to claims 1 to 9, characterized in that the polymer, the contains OH groups, aprotic dipolar-in or is dissolved in a proti 'scheή solvent, for example in DMSO, the low molecular weight aryl-l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid in the same solvent is resolved, either in the H form or in the Na + form, the crosslinker, such as glutaraldehyde, is added to the solution of the low molecular weight l-hydroxymethylene-l, l-bisphosphonic acid, the two solutions are combined, the combined solution is doctored on a glass plate to a thin film, the Solvent is removed by evaporation at temperatures of 50 to 150 0 C and optionally negative pressure of 800- lmbar, the glass plate with the polymer film under water from the glass plate abgelö st., and the polymer film is aftertreated as follows: (a) in 01 to 50% caustic (caustic such as NaOH 3 KOH, LiOH, etc., alkaline earth caustic such as Ba (OH) 25 Ca (OH) 2 , aqueous ammonia or aqueous primary , secondary or tertiary amines or quaternary ammonium salts) at temperatures of 0 to 100 0 C for 1 to 480 hours; (b) in 0.1 to 90% mineral acid (HCl, HBr, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) at temperatures of 0 to 100 ° C. for 2 to 480 hours; (c) in deionized water at temperatures from 0 to 100 ° C for 2 seconds to 480 hours; (d) in 0.1 to 10 molar ZrOCl 2 solution at temperatures of 0 to 100 ° C for 2 to 480 hours; (e) in demineralized water at temperatures of 0 to 100 ° C. for 2 seconds to 480 hours; (f) in 0.1 to 90% H 3 PO 4 at temperatures from 0 to 100 ° C for 2 to 480 hours; (g) in demineralized water at temperatures from 0 to 100 0 C for 2 seconds to 480 hours. In this case, single and multiple steps of the aftertreatment can be omitted and / or the order of the aftertreatment steps can be reversed as desired.
12. Verfahren zur Herstellung eines Polymers mit l-Hydroxymethylen-1,1- Bisphosphonsäure-Gruppen aus carboxylierten Polymeren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonsäuregruppen des carboxylierten Polymers mit Thionylchlorid zu Carbonsäurechloridgruppen umgewandelt werden, danach das polymere Säurechlorid in einem Etherlösungsmittel, beispielsweise THF oder Diethylether, zu einer 0,1 bis 5%igen Lösung aufgelöst wird und in einen vorher silylierten, getrockneten 2000 ml-Glaskolben unter Argon eingefüllt wird, unter Argon auf 00C bis -78°C heruntergekühlt wird, danach unter intensivem Rühren Tris(trimethylsilyl)phosphit (pro Milliäquivalent Säurechlorid 1 Millimol Tris(trimethylsilyl)phosphit) über ein Septum eingespritzt wird, bei dieser Temperatur 1 Minute bis 2 Stunden gerührt wird und gegebenenfalls auf -1O0C hochgewärmt wird, danach der Silylester durch Zugabe von Methanol hydrolysiert wird, danach die Reaktionslösung auf 1/10 des ursprünglichen Volumens durch Abrotieren von THF eingeengt wird, und danach das Polymer in 1 -molarer HCl ausgefällt wird, der Polymerniederschlag abfiltriert wird, mit 1 -molarer HCl gewaschen wird und danach in Wasser aufgenommen wird, das wässrige Gemisch des Polymers mittels Dialyseschlauch dialysiert wird, das Wasser des Dialysats abgedampft wird, und schließlich das Polymer über P4O1O bis zur Gewichtskonstanz unter Ölpumpenvakuum getrocknet wird.12. A process for the preparation of a polymer with l-hydroxymethylene-1,1-bisphosphonic acid groups from carboxylated polymers according to claims 8 and 9, characterized in that the carboxylic acid groups of the carboxylated polymer with thionyl chloride to carboxylic acid chloride groups after which the polymeric acid chloride in an ethereal solvent, for example THF or diethyl ether, is dissolved to a 0.1 to 5% solution and charged to a pre-silylated, dried 2000 ml glass flask under argon, under argon to 0 ° C is cooled down to -78 ° C, then with vigorous stirring tris (trimethylsilyl) phosphite (per milliequivalent acid chloride 1 millimole of tris (trimethylsilyl) phosphite) is injected through a septum, stirred at this temperature for 1 minute to 2 hours and optionally to -1O 0 C is then heated, then the silyl ester is hydrolyzed by addition of methanol, then the reaction solution is concentrated to 1/10 of the original volume by rotary evaporation of THF, and then the polymer is precipitated in 1-molar HCl, the polymer precipitate is filtered off, with 1 molar HCl and then taken up in water, the aqueous mixture of the polymer by dialysis is dialyzed, the water of the dialysate is evaporated, and finally the polymer is dried over P 4 O 1O to constant weight under oil pump vacuum.
13. Verwendung der Membranen nach den Ansprüchen 1 bis 12 zur Gewinnung von Energie auf elektrochemischem Weg.13. Use of the membranes according to claims 1 to 12 for the production of energy by electrochemical means.
14. Verwendung der Membranen nach den Ansprüchen 1 bis 12 als Bestandteil von Membranbrenαstoffzellen (H2- oder Direktmethanol-Brennstoffzellen) bei14. Use of the membranes according to claims 1 to 12 as a component of Membranbrenαstoffzellen (H 2 - or direct methanol fuel cells) at
Temperaturen von -20 bis +180°C.Temperatures from -20 to + 180 ° C.
15. Verwendung der Membranen nach den Ansprüchen 1 bis 12 in elektrochemischen Zellen.15. Use of the membranes according to claims 1 to 12 in electrochemical cells.
16. Verwendung der Membranen nach den Ansprüchen 1 bis 12 in sekundären Batterien.16. Use of the membranes according to claims 1 to 12 in secondary batteries.
17. Verwendung der Membranen nach den Ansprüchen 1 bis 12 in Elektrolysezellen.17. Use of the membranes according to claims 1 to 12 in electrolysis cells.
18. Verwendung der Membranen nach den Ansprüchen 1 bis 12 . in Membrantrermprozessen wie Gastrennung, Pervaporation, Perstraktion, Umkehrosmose, Elektrodialyse, und Diffusionsdialyse.18. Use of the membranes according to claims 1 to 12. in membrane trimer processes such as gas separation, pervaporation, perstraction, reverse osmosis, electrodialysis, and diffusion dialysis.
19. Polymer oder Membran hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12. 19. A polymer or membrane prepared according to at least one of claims 1 to 12.
EP07711177A 2006-02-03 2007-02-05 Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers Pending EP1984430A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006005782 2006-02-03
PCT/DE2007/000260 WO2007101415A2 (en) 2006-02-03 2007-02-05 Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1984430A2 true EP1984430A2 (en) 2008-10-29

Family

ID=38353891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07711177A Pending EP1984430A2 (en) 2006-02-03 2007-02-05 Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers

Country Status (5)

Country Link
US (3) US8637174B2 (en)
EP (1) EP1984430A2 (en)
JP (3) JP2009525360A (en)
DE (1) DE112007000280A5 (en)
WO (1) WO2007101415A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108559115A (en) * 2018-05-03 2018-09-21 佛山九陌科技信息咨询有限公司 A kind of preparation method of high dimensional stability polyarylether membrane materials for electrolyte

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1984430A2 (en) * 2006-02-03 2008-10-29 Universität Stuttgart - Institut für Chemische Verfahrenstechnik Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers
US8541517B2 (en) 2011-03-10 2013-09-24 Battelle Energy Alliance, Llc Polymer compositions, polymer films and methods and precursors for forming same
FR2974090B1 (en) * 2011-04-15 2013-05-31 Chryso COPOLYMERS WITH GEM-BISPHOSPHONE GROUPS
US9453129B2 (en) 2014-06-23 2016-09-27 Ut-Battelle, Llc Polymer blend compositions and methods of preparation
CN104772050B (en) * 2015-04-03 2016-10-12 燕山大学 Ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid and the preparation method of diethylene triamine pentacetic acid modified polyvinylidene fluoride chelating membrane
US9815985B2 (en) 2015-07-14 2017-11-14 Ut-Battelle, Llc High performance lignin-acrylonitrile polymer blend materials
US11124652B2 (en) 2017-06-21 2021-09-21 Ut-Battelle, Llc Shape memory polymer blend materials
DE102021003228A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 Riva Power Systems GmbH & Co. KG Novel phosphonated non-fluorinated and partially fluorinated aryl polymers from sulfonated aryl polymers and novel polymeric perfluorophosphonic acids from polymeric perfluorosulfonic acids, their production process and application in electromembrane applications
CN113611884A (en) * 2021-08-03 2021-11-05 中国科学技术大学 Ruthenium-doped alpha-manganese dioxide composite material, preparation method and application thereof
DE102022105790A1 (en) * 2022-03-11 2023-09-14 Forschungszentrum Jülich GmbH Substance, process for producing a substance, membrane and use of a membrane
DE102022132913A1 (en) 2022-12-12 2024-06-13 Forschungszentrum Jülich GmbH Block copolymer, process for producing a block copolymer, membrane and use of a membrane
CN116590698B (en) * 2023-04-19 2024-10-25 匠成环保新材料(烟台)有限公司 Treating agent for forming chemical film layer on metal surface and preparation method thereof
CN116970136B (en) * 2023-09-20 2024-02-09 山西大学 Benzimidazolyl covalent organic framework, preparation method and application thereof, proton conductor, and preparation method and application thereof

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2943498C2 (en) 1979-10-27 1983-01-27 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Process for the preparation of 3-amino-1-hydroxypropane-1,1-diphosphonic acid
DE3016289A1 (en) 1980-04-28 1981-10-29 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf METHOD FOR PRODUCING OMEGA-AMINO-1-HYDROXYALKYLIDEN-1,1-BIS-PHOSPHONIC ACIDS
US4728460A (en) * 1980-09-01 1988-03-01 Monsanto Company Aminomethylenephosphonic acid solutions
US4304734A (en) 1980-10-16 1981-12-08 Vysoka Skola Chemicko-Technologicka 6-Amino-1-hydroxyhexylidene diphosphonic acid, salts and a process for production thereof
IT1201087B (en) 1982-04-15 1989-01-27 Gentili Ist Spa PHARMACOLOGICALLY ACTIVE BIPPHOSPHONES, PROCEDURE FOR THEIR PREPARATION AND RELATED PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS
US4830847A (en) * 1985-06-28 1989-05-16 The Procter & Gamble Company Diphosphonate-derivatized macromolecules
DE3536077A1 (en) * 1985-10-09 1987-04-09 Muehlbauer Ernst Kg POLYMERIZABLE ACID AND ACID DERIVATIVES COMPOUNDS, MIXTURES CONTAINING THE SAME AND THEIR USE
US4937367A (en) * 1987-07-15 1990-06-26 Zambon Group S.P.A. Process for the preparation of intermediates for the synthesis of fosfomycin
US5259985A (en) * 1990-09-03 1993-11-09 Katayama Chemical, Incorporated Calcium carbonate scale inhibitor having organophosphonate, water soluble acrylic or maleic copolymer and citric acid
JP3192691B2 (en) * 1990-09-03 2001-07-30 株式会社片山化学工業研究所 Calcium based scale inhibitor
JP3107873B2 (en) * 1991-09-26 2000-11-13 ユニ・チャーム株式会社 Method for preventing temporal coloring of superabsorbent polymer and agent for preventing temporal coloring
SG73410A1 (en) 1992-06-13 2000-06-20 Hoechst Ag Polymer electrolyte membrane and process for the production thereof
US5584981A (en) * 1994-05-06 1996-12-17 United Kingdom Atomic Energy Authority Electrochemical deionization
US5525436A (en) 1994-11-01 1996-06-11 Case Western Reserve University Proton conducting polymers used as membranes
US5599639A (en) * 1995-08-31 1997-02-04 Hoechst Celanese Corporation Acid-modified polybenzimidazole fuel cell elements
SG86324A1 (en) * 1997-07-03 2002-02-19 Kao Corp Superabsorbent resin composition
JP2883330B1 (en) * 1997-07-03 1999-04-19 花王株式会社 Super water absorbent resin composition
DE19836514A1 (en) 1998-08-12 2000-02-17 Univ Stuttgart Modification of engineering polymers with N-basic groups and ion exchange groups in the side chain gives membranes of good thermal and mechanical stability useful for fuel cells, diffusion dialysis, electrodialysis, and reverse osmosis
JP2000063844A (en) * 1998-08-24 2000-02-29 Nippon Chem Ind Co Ltd Flame retardant composition and flame-retardant resin composition
EP1110992B1 (en) * 1999-11-29 2006-08-02 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Solid polymer electrolyte having high-durability
DE10024576A1 (en) 2000-05-19 2001-11-22 Univ Stuttgart Covalently and ionically crosslinked polymer preparation, for use as electrochemical and separating membranes, comprises crosslinking acid-, sulfinate- and amine-functional polymers
US20030216275A1 (en) * 2001-04-18 2003-11-20 Crump Druce K Nª,n -dialkyl aminomethylenephosphonic acids and use thereof
TWI309252B (en) * 2002-01-15 2009-05-01 Sumitomo Chemical Co Polymer electrolyte composition and uses thereof
US6987163B2 (en) * 2002-08-07 2006-01-17 Research Foundation Of The State University Of New York Modified polybenzimidazole (PBI) membranes for enhanced polymer electrochemical cells
DE10246459A1 (en) 2002-10-04 2004-04-15 Celanese Ventures Gmbh Polymer electrolyte membrane for use, e.g. in fuel cells, obtained by heating a mixture of phosphonated aromatic polyazole monomers in polyphosphoric acid and then processing to form a self-supporting membrane
EP1626453B1 (en) * 2004-07-30 2012-03-28 Sumitomo Chemical Company, Limited Polymer electrolyte fuel cell
JP4435745B2 (en) * 2005-03-23 2010-03-24 三洋電機株式会社 Fuel cell electrolyte, membrane electrode assembly, and method for producing fuel cell electrolyte
EP1979972B1 (en) * 2006-01-23 2015-11-18 Between Lizenz GmbH Electrolyte containing phosphonic acid
EP1984430A2 (en) * 2006-02-03 2008-10-29 Universität Stuttgart - Institut für Chemische Verfahrenstechnik Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2007101415A2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108559115A (en) * 2018-05-03 2018-09-21 佛山九陌科技信息咨询有限公司 A kind of preparation method of high dimensional stability polyarylether membrane materials for electrolyte

Also Published As

Publication number Publication date
US20170170505A1 (en) 2017-06-15
WO2007101415A2 (en) 2007-09-13
JP2016145351A (en) 2016-08-12
WO2007101415A3 (en) 2007-12-21
US20090220843A1 (en) 2009-09-03
DE112007000280A5 (en) 2008-10-30
JP2013177598A (en) 2013-09-09
US8637174B2 (en) 2014-01-28
JP2009525360A (en) 2009-07-09
US20140213672A1 (en) 2014-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1984430A2 (en) Phosphonic acid-containing blends and phosphonic acid-containing polymers
JP5707187B2 (en) Method for producing polymer solution, polymer solution, method for producing thin film, and thin film
JP5037773B2 (en) COMPOSITE MEMBRANE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
Paul et al. Enhanced proton conductivity of a Zn (II)-based MOF/Aquivion composite membrane for PEMFC applications
Wang et al. Construction of novel proton transport channels by triphosphonic acid proton conductor-doped crosslinked mPBI-based high-temperature and low-humidity proton exchange membranes
Yu et al. Bilayer designed hydrocarbon membranes for all-climate vanadium flow batteries to shield catholyte degradation and mitigate electrolyte crossover
Tang et al. Highly selective anion exchange membrane based on quaternized poly (triphenyl piperidine) for the vanadium redox flow battery
DE102014009170A1 (en) Combinatorial material system for ion exchange membranes and its use in electrochemical processes
DE10209784A1 (en) Oligomers and polymers containing sulfinate groups and process for their preparation
CA2627887C (en) Method for manufacturing solid electrolyte with high ion-conductivity
Liu et al. Poly (arylene ether ketone) with an ultrahigh-selectivity hydrophilic phase proton transport channel by grafting sulfonated benzotriazole groups onto pendant chains
EP2156493A1 (en) Novel electrolyte utilizing a lewis acid/bronstead acid complex
Yang et al. Polyether ether ketone-based anion exchange membranes with bis-imidazolium cations for all-vanadium redox flow batteries
Wang et al. High-performance proton exchange membranes based on block polybenzimidazole and organic–inorganic fillers with a low acid doping level
KR20160021761A (en) Process for preparing an ion-exchange composite material comprising a specific polymer matrix and a filler consisting of ion-exchange particles
Wang et al. Anchoring highly sulfonated hyperbranched PBI onto oPBI: fast proton conduction with low leaching
Sutar et al. Proton Conductivity in a Metal–Organic Cube-Based Framework and Derived Hydrogel with Tubular Morphology
JP2006324094A (en) Forming method of polymer electrolyte fuel cell membrane and manufacturing method of membrane/electrode conjugate for polymer electrolyte fuel cell
WO2008034399A1 (en) Sulfonated and phosphonated polymer blends
Abu-Saied et al. Zirconium phosphate based polyvinyl chloride to use as proton conducting membrane for dmfc application
US20160156052A1 (en) Process for preparing an ion-exchange composite material comprising a polymer matrix and a filler consisting of ion-exchange particles
Ying et al. Thermal-Tolerant CdPS3-Polybenzimidazole Membranes with High Proton Conductivity
DE102021003228A1 (en) Novel phosphonated non-fluorinated and partially fluorinated aryl polymers from sulfonated aryl polymers and novel polymeric perfluorophosphonic acids from polymeric perfluorosulfonic acids, their production process and application in electromembrane applications
Abu-Saied et al. PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF POLYELECTROLYTE MEMBRANE BASED ON POLYVINYL CHLORIDE (PVC)/ZIRCONIUM PHOSPHATE (ZrP) FOR FUEL CELL APPLICATIONS
WO2003014201A9 (en) Membranes for ion transport

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080903

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: HAERING, THOMAS

Owner name: UNIVERSITAET STUTTGART INSTITUT FUER CHEMISCHE VER

17Q First examination report despatched

Effective date: 20090403

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: UNIVERSITAET STUTTGART INSTITUT FUER CHEMISCHE VERFAHRENSTECHNIK

Owner name: HAERING, THOMAS

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: UNIVERSITAET STUTTGART INSTITUT FUER CHEMISCHE VERFAHRENSTECHNIK

Owner name: HAERING, THOMAS