Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasser- und lösungsmittelfesten Beschichtung oder Imprä gnierung von Textilmaterialien mit Polyurethan-Kunststoffen unter Verwendung einer wässrigen Dispersion eines iso- cyanatgruppenfrcien, freie Methylgruppen aufweisenden Polyurethanpolyelektrolyt-Vorkondensates.
Die Herstellung von dispergierten vernetzbaren Poly- urethanen ist aus der DAS 1 241 104 und der französischen Patentschrift 1 483 587 bekannt. Danach werden als Vernet zungsreagenzien Verbindungen verwendet, die mindestens ein reaktives H-Atom und eine N-Alkoxymethylgruppe bzw. eine Isocyanatgruppe und eine Alkoxymethylgruppe enthal ten. Diese Patentschriften geben keine Hinweise auf den Aufbau hochmolekularer Polyurethane durch Verwendung isocyanatgruppenfreier, methylolgruppenhaltiger Vorkon densate mit den in dieser Beschreibung angegebenen Vor teilen.
Die veröffentlichte niederländische Patentanmeldung 67. 08653 und die deutsche Patentschrift 1 244 410 beschrei ben u. a. die Herstellung von Überzügen auf der Basis von Polyurethanlösungen, nicht von Dispersionen. Zudem werden keine methylolgruppenhaltigen Vorkondensate eingesetzt.
Demgegenüber ist das erfindungsgemässe Verfahren zur Wasser- und lösungsmittelfesten Beschichtung oder Imprä gnierung von Textilmaterialien mit Polyurethan-Kunststoffen dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Dispersion eines festen oder flüssigen, isocyanatgruppenfreien, freie reaktive Methylolgruppen aufweisenden Polyurethanpoly- elektrolyt Vorkondensates verwendet, wobei das Vorkon densat zwecks Kettenverlängerung einer Wärmebehandlung bei 25 bis 200 C unterworfen wird, welche Wärmebehand lung vor dem Aufbringen der Dispersion auf das Textil material und /oder nach deren Autoringen während und/oder nach Entfernung des Wassers erfolgt.
Die zur Ausführung dieses Verfahrens verwendbare Dispersion eines Polyurethanpolyelektrolyt-Vorkondensates kann unter Berücksichtigung nachfolgender Ausführungen hergestellt werden.
Nach einer möglichen Herstellungsart sind die zu disper gierenden Polyurethan-Vorkondensate endständig mit Reaktivgruppen versehen, welche gegenüber Formaldehyd besonders reaktionsfähig sind, und sie werden während oder unmittelbar vor der Dispergierung in Gegenwart von Wasser mit Formaldehyd zur Reaktion gebracht. Nach einer anderen Möglichkeit verwendet man Polyurethan-Vorkondensate, die z. B. über Isocyanatgruppen mit reaktive Methylolgrup- pen enthaltenden Verbindungen umgesetzt werden, so dass Polyurethane mit endständigen freien Methylolgruppen ge bildet werden.
Entgegen der Erwartung erfolgt keine vor zeitige Vernetzung; vielmehr wird der Dispergiervorgang durch den Formaldehydzusatz bzw. die endständigen Mc- thylolgruppen wesentlich erleichtert. Während und im An- schluss an die Dispergierung erfolgt somit eine Kettenverlän gerung zum hochmolekularen Polyurethan.
Für die Herstellung der Dispersion ist ein solches Poly urethanpolyelektrolyt-Vorkondensat besonders geeignet, welches 1. ein durchschnittliches Molekulargewicht von weniger als 25 000, vorzugsweise von 2000 bis 10 000, 2. hydrophobe nichtionische Kettensegmcnte von min destens 60 Kettengliedern.
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3. <SEP> einen <SEP> Gehalt <SEP> von <SEP> 4 <SEP> bis <SEP> 120 <SEP> Milliäquivalent- ,:, <SEP> vorzugs <B>u</B>
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<tb> Z' <SEP> N<B>I#,</B> <SEP> I <SEP> <B>)p</B>
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<tb> Z weise 8 bis 80 Milliäquivalent-%, an Salzgruppen oder zur Salzbildung befähigten Gruppen, welche im Verlauf des Verfahrens in Salzgruppen übergeführt werden, und 4. bei 120 C eine Viskosität von weniger als 1500, vor zugsweise von 100 bis 1000 Poise, aufweisen, die man bei 20 bis 150 C, vorzugsweise 50 bis 130 C, mit Wasser dispergiert, wobei die Wassermenge das 0,5- bis 4fache der Polyurethanpolyelektrolyt-Menge beträgt Dabei sind als reaktionsfähige Methylolgruppen aufwei sende Verbindungen speziell Amin-Formaldehydharze oder Phenol-Formaldehydharze mit freien Methylolgruppen ge eignet.
Zweckmässig ist es auch, die Polyurethandispersionen vor, während oder nach einer Wärmebehandlung auf einen pH-Wert zwischen 4 und 2 einzustellen.
Eine andere geeignete Herstellungsart besteht darin, dass das Methylolgruppen aufweisende Polyurethanpoly elektrolyt-Vorkondensat während oder unmittelbar vor der Dispergierung durch Einwirkung einer wässrigen Formal dehydlösung auf einen Polyurethanpolyelektrolyten mit gegenüber Formaldehyd reaktionsfähigen acylierten Amino- gruppen hergestellt worden ist.
Eine Herstellungsart, welche darin besteht, dass der Methylolgruppen aufweisende Polyurethanpolyelaktrolyt durch Einwirkung einer Formaldehyd enthaltenden wässrigen Lösung bei Temperaturen über 50 C auf einen Polyurethan- polyelektrolyten, der aus Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht von 50 bis 20 000 und Polyisocyanaten erhalten worden ist und der mindestens 4 Milliäquivalent-% an Salzgruppen oder zur Salzbildung befähigten Gruppen, welche hierauf in Salz gruppen übergeführt werden, sowie endständige, gegenüber Formaldehyd reaktionsfähige acylierte Aminogruppen auf weist, hergestellt worden ist, hat sich als besonders zweck- mässig erwiesen.
Es kommt auch eine Herstellungsart in Betracht, welche darin besteht, dass der Methylolgruppen aufweisende Poly- urethanpolyelektrolyt aus einem aus Verbindungen mit reak tionsfähigen Wasserstoffatomen mit einem Molekulargewicht von 50 bis 20 l00, vorzugsweise von 50 bis 8t)00, und Poly- isocyanaten erhaltenen, von NCO-Gruppen freien (poten tiellen) Polyurethanpolyelektrolyten, der 1. ein durchschnittliches Molekulargewicht von weniger als 25 000, vorzugsweise von 2000 bis 10 000, 2. hydrophobe nichtionische Kettensegmente von min destens 60 Kettengliedern, 3.
einen Gehalt von 4 bis 120 Milliäquivalent-%, vor zugsweise von 8 bis 80 Milliäquivalent-%, an Salzgruppen oder zur Salzbildung befähigten Gruppen, welche im Verlauf des Verfahrens in Salzgruppen übergeführt werden, 4. bei 120 C eine Viskosität von weniger als 1500 P, vorzugsweise von 50 bis<B>1000</B> P, und 5.
endständige, gegenüber Formaldehyd reaktionsfähige Aminogruppen der Formel -X-N H R aufweist, wobei X für -CO-, -CS-, -S02-, -NR-CO-, -NR-CS-, -0-C0-, -S-CO-, -O-CS-, -0-S02-, -CN R-, -NR-CNR-, -CO-NR-CO-, -CS-NR-CS,
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steht, wobei Z für -NHR,
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oder R steht,
und R vorzugsweise Wasserstoff oder aber einen Alkylrest oder Alkenylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, welcher auch Teil eines heterocyclischen 5- oder 6-Rings mit 1 bis 3 Heteroatomen sein kann und der durch -OH, -OCH3, -OC2H5, -CCI3, -COOH, -S03H substituiert sein kann, oder -CN, -CO-R', -S02-R' (wobei R' für einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkoxy- oder Carboxyalkyl-Rest mit 1 bis 4 Koh lenstoffatomen steht) bedeutet, durch Einwirkung von Formaldehyd enthaltenden wässrigen Lösungen bei Temperaturen über 50 C, vorzugsweise 80 bis 150 C hergestellt worden ist, wobei das Äquivalentverhält- nis-X-NHR zu Formaldehyd zwischen 1 :0,3 und 1 :4 und die Wassermenge das 0,5- bis 4fache der Polyurethanrnenge beträgt.
Dabei soll die Einwirkung der Formaldehyd enthaltenden wässrigen Lösung vorzugsweise bei pH-Werten zwischen 9 und 4,1 erfolgen. Als acylierte Aminogruppe -X-NHR kommt bevorzugt eine unsubstituierte -CO-NH2-Gruppe oder eine unsubstituierte Harnstoff- oder Biuretgruppe -NH-CO-NH2 in Frage. Polyurethanelektrolyte mit gegen über Formaldehyd reaktiven Gruppen können auch zweck- mässig durch Addition von Verbindungen mit (potentiellen) Salzgruppen an Polyurethane mit reaktionsfähigen ungesät tigten Doppelbindungen hergestellt werden.
Als Polyurethanpolyelektrolyt-Vorkondensate kommen ganz besonders solche in Frage, die eine der folgenden Gruppen enthalten:
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-C00(-) -503(-) -O-so 3(-) -so 2(-)
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(R= Alkyl, Cycloalkyl, Aralkyl, Aryl) Es besteht auch die Möglichkeit, dass man die Poly- urethandispersionen vor, während oder nach der Wärmebe handlung auf einen pH-Wert zwischen 4,2 und 2 einstellt bzw. dass in die Dispersionen nach Zugabe von mindestens der Hälfte der gesamten Wassermenge 0,5-20 Gew.% Poly- isocyanat vom Molekulargewicht 110-4000 einemulgiert werden.
Unter Dispersionen werden in diesem Zusammenhang allgemein heterogene zweiphasige Wasser-Polyurethansy- steme verstanden, insbesondere solche, bei denen Wasser die kontinuierliche Phase bildet. Der Begriff umfasst auch sedimentierende Suspensionen mit Teilchendurchmessern über ca. 5u sowie Kolloidlösungen oder Sole mit Teilchen durchmessern von ca. 10 bis 100 mu. Optisch klare, homo gene wässrige Lösungen sind jedoch hierunter nicht zu ver stehen.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäss in Frage kom menden Polyurethan-polyelektrolyte geeigneten Verbindun gen mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffatomen sind linear oder verzweigt und haben ein Molekulargewicht von 50-20 000, vorzugsweise 50-8000. Diese an sich bekannten Verbindungen besitzen endständige Hydroxyl-, Carboxyl-, Amino- oder Mercaptogruppen: bevorzugt sind, soweit es sich um höhermolekulare Verbindungen handelt, Polyhydroxyl- verbindungen vvie Polyester, Polyacetate, Polyäther, Poly- thioäther, Polyamide und Polyesteramide oder auch Vinyl- polymere mit mehr als einer Hydroxylgruppe.
Als Polyäther seien z. B. die Polymerisationsprodukte des Steroloxyds, Äthylenoxyds, Propylenoxyds, Tetrahydro- furans, Butylenoxyds, Epichlorhydrins sowie ihre Misch- oder Pfropfpolymerisationsprodukte sowie die durch Kondensation von mehrwertigen Alkoholen oder Mischungen derselben und die durch Alkoxylierung von mehrwertigen Alkoholen, Aminen, Polyaminen und Aminoalkoholen gewonnenen Polyäther genannt. Auch isotaktisches Polypropylenglykol kann Verwendung finden. Produkte mit hohem Alkylen oxidgehalt sind ungeeignet, soweit sie zu wasserlöslichen Polyurethanen führen.
Als Polyacetate kommen z. B. die aus Glykolen wie Di- äthylenglykol, Triäthylenglykol, 4,4'-Dioxäthoxy-diphenyl- dimethylmethan, Hexandiol und Formaldehyd herstellbaren Verbindungen in Frage. Auch durch Polymerisation cyclischer Acetate lassen sich geeignete Polyacetate herstellen.
Unter den Polvthioäthern seien insbesondere die Kon densationsprodukte von Thiodiglykol mit sich selbst und/oder mit anderen Glykolen, Dicarbonsäuren, Formaldehyd, Aminocarbonsäuren oder Aminoalkoholen angeführt. Je nach den Co-Komponenten handelt es sich bei den Produk ten um Polythioäther, Polythiomischäther, Polythioäther- ester, Polythioätheresteramide. Derartige Polyhydroxylver- bindungen können auch in alkylierter Form bzw. in Mischung mit Alkylierungsmitteln angewandt werden.
Zu den Polyestern, Polyesteramiden und Polyamiden zäh len die aus mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Car- bonsäuren bzw. deren Anhydriden und mehrwertigen gesät tigten und ungesättigten Alkoholen, Aminoalkoholen, Diaminen, Polyaminen und ihren Mischungen gewonnenen, überwiegend linearen oder verzweigten Kondensate sowie z. B. Polyterephthalate oder Polycarbonate. Auch Polyester aus Lactonen, z. B. # -Caprolacton, oder aus Hydroxycarbon- säuren sind verwendbar. Die Polyester können Hydroxyl- oder Carboxylendgruppen aufweisen.
Zu ihrem Aufbau kön nen als Alkoholkomponente auch höhermolekulare Polyme risate oder Kondensate wie z. B. Polyäther, Polyacetate, Polyoxymethylene (mit)verwendet werden. Ungesättigte Polyester können mit Vinylmonomeren gepfropft sein.
Besonders geeignete Aufbaukomponenten für Polyester sind: Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Teträäthylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 2,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 2,2-Dimetliyl-1,3-propandiol, Cyclohexandimethanol, Chinit, Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol, Penta- erythrit, Butendiol, Bis-hydroxyäthyldian, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Phthalsäure, Iso- phthalsäure, Terephthalsäure, Terephthalsäuredimethylester, Terephthalsäure-bis-glykolester, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, 6-Hydroxycapronsäure, 4-Hydroxybenzoesäure, Trimellitsäure.
Auch bereits Urethan- oder Harnstoffgruppen enthaltende Polyhydroxylverhindungen sowie gegebenenfalls modifizierte natürliche Polyole wie Rizinusöl, Kohlenhydrate, sind ver wendbar.
Grundsätzlich kommen auch Polyhydroxylverbindungen, welche basische Stickstoffatome aufweisen, in Frage, z. B. polyalkoxylierte primäre Amine oder Polyester bzw. Polythio- äther, welche Alkyl-diäthanolamin einkondensiert enthalten. Ebenso können Verbindungen mit reaktiven Halogenatomen einkondensiert werden, z. B. Glycerin-u-chlorhydrin. Auch solche Verbindungen können in alkylierter, d. h. Onium- Form vorliegen.
Auch Polyester mit eingebauten Sulfonat- oder Carboxylatgruppen, wie sie beispielsweise in der fran zösischen Patentschrift 1 496 584 beschrieben sind, können verwendet werden. Unter den Polymeren und Copolymeren von Vinylverbindungen, welche mehr als eine Hydroxyl gruppe tragen, sind solche bevorzugt, die ein Molekulargc- wicht von 500-20 000 aufweisen und die 2 bis 10 Hydroxy- gruppen tragen. Genannt seien beispielsweise anverseifte Vinylacetatcopolymere, niedermolekulare Polybutadiene mit ON-Gruppen sowie vor allem oxydiertes Polyäthylen oder Polypropylen, deren Herstellung beispielsweise in der britischen Patentschrift 959 362 beschrieben ist.
Zur Variation der Lyophilie bzw. der Hydrophobie und der mechanischen Eigenschaften können Mischungen ver schiedener Polyhydroxylverbindungen eingesetzt werden.
Geeignete höhermolekulare Verbindungen mit Amino- endgruppen sind z. B. in den französischen Patentschriften 1 361 810, 1 300 981, der DAS 1 122 254 sowie der US- Patentschrift 2 888 439 beschrieben.
Als Ausgangsmaterial zur Herstellung der in Frage kom menden Polyurethan-polyelektrolyte sind ferner alle aroma tischen und aliphatischen Diisocyanate geeignet, wie 1,5- Naphthylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmcthandiisocyanat, 4,4'-Diphenyldimethylmcthandiisocyanat, Di- und Tetra- alkyldiphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, l,4-Phenylendiisocyanat, die Iso- meren des Toluylendiisocyanats, gegebenenfalls in Mischung, 1-Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan, 1,6-Diisocyanato- 2,2,4-trimethyl-hexan, 1,6-Diisocyanato-2,4,
4-trimethyl- hexan, 1-lsocyanatomethyl-3-isocyanato-1,5,5-trimethyl- cyclohexan, chlorierte und bronzierte Diisocyanate, phos phorhaltige Diisocyanate, 4,4'-Diisocyanatophenyl-perfluor- äthan, Tetramcthoxy-butan-1,4-diisocyanat, Butan-1,4-diiso- cyanat, Hexan-1,6-diisocyanat, Dicyclohexylmethan-diiso- cyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Äthylendiisocyanat, p-Xylylendiisocyanat,
m-Xylylendiisocyanat sowie die Hydrierungsprodukte der aufgeführten aromatischen Diiso- cyanate. Auch Urethan- und Biuret-di- oder -triisocyanate können Verwendung finden, z. B. Addukte von 1,6-Hexan- diisocyanat, 1,3-Xylylendiisocyanat, 1-Methyl-2,4-diiso- cyanato-cyclohexan an Wasser oder Amine oder Poly alkohole, ferner lsocyanate mit ionischen Gruppen, wie man sie beispielsweise durch Addition von Isocyanaten mit reak tionsfähigen Halogenatomen an di- und polytertiäre Amine erhält, Phthalsäure-bis-isocyanatoäthylester, ferner Polyiso- cyanate mit reaktionsfähigen Halogenatomen,
wie 1-Chlor- methylphenyl-2,4-diisocyanat, 1-Brommethylphenyl-2,6- diisocyanat, 3,3-Bis-chlormethyläther-4,4'-diphenyldiiso- cyanat. Schwefelhaltige Polyisocyanate erhält man beispiels weise durch Umsetzung von 2 Mol Hexamethylendiisocyanat mit 1 Mol Thiodiglykol oder Dihydroxydihexylsulfid. Auch Triisocyanate oder rohe technische Mischungen von Poly- isocyanaten können eingesetzt werden. Besonderes Interesse verdienen teilweise verkappte Polyisocyanate, z. B. dimeres Toluylendiisocyanat, oder mit beispielsweise Phenol, tert.
Butanol, Phthalimid, Caprolactam, Methyläthylketoxim, partiell umgesetzte Polyisocyanate. Besonders bevorzugt sind aliphatische und araliphatische Diisocyanate.
Zu den niedermolekularen Verbindungen mit reaktions fähigen Wasserstoffatomen, die zur Herstellung verwend barer Polyurethanpolyelektrolyte dienen können, zählen: 1. die üblichen gesättigten und ungesättigten Glykole, wie Äthylenglykol oder Kondensate des Äthylenglykols, Butan- diol-1,3, Butandiol-1,4, Butendiol, Propandiol-1,2, Propan - diol-1,3, Neopentylglykol, Hexandiol, Bishydroxymethyl- cyclohexan, Dioxäthoxyhydrochinon, Dioxäthyldian, Tere- phthalsäure-bis-glykolester, Bcrnsteinsäure-di-ss-hydroxy- äthyl-amid,
Bernsteinsäure-di-[N-methyl-(#-hydroxy- äthyl)]-amid, 1,4-di-(#-hydroxy-methyl-mercapto)- 2,3,5,6-tetrachlorbenzol, 2-Methylenpropandiol-(1,3), 2-Methylpropandiol-(1,3);
2. aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Diamine wie Äthylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,4-Cyclohexylen- diamin, Benzidin, Diamino-diphenylmethan, Dichlor-di- amino-diphenylmethan, die Isomeren des Phenylendiamins, Hydrazin, Ammoniak, Carbohydrazid, Adipinsäuredi- hydrazid, Sebacinsäuredihydrazid, Piperazin, N-Methyl- propylendiamin, Diaminodiphenylsulfon, Diaminodiphenyl- äther, Diaminodiphenyldimethylmethan, 2,4-Diamino- 6-phenyltriazin;
3. Aminoalkohole wie Äthanolamin, Propanolamin, Butanolamin, N-Methyl-äthanolamin, N-Methyl-isopropanol- amin; 4. aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und hetero- cyclische Mono- und Diaminocarbonsäuren wie Glycin, a- und #-Alanin, 6-Aminocapronsäure, 4-Aminobuttersäure, die isomeren Mono- und Diaminobenzoesäuren, die isomeren Mono- und Diaminonaphthoesäuren; 5. Wasser.
Es eignen sich auch weniger übliche, z. B. hochschmel zende Kettenverlängerungsmittel mit reaktionsfähigen Was serstoffatomen im Rahmen des vorliegenden Verfahrens, wie z. B. 4,4'-Di-(N-methyl-#-hydroxyäthylamino)-diphenyl- methan, Äthyl-bis-3-hydroxy-cyclohexyl-phosphinoxyd, N,N'-Dimethyl-äthylen-diamin, Oxalamidrazon, Oxalsäure- bis-äthanolamid, 2,6-Di-(hydroxymethyl)-tetrahydropyran, Di-(hydroxy-neopentyliden)-penta-erythrit, Dimethylol- tetrahydro-pyrimidin-thion, N,N'-Bis-(2-aminoäthyl)- oxalsäureamid, N,N'-Bis-(2-amino-propyl)-oxalsäurcamid, Dioxydiäthylsulfon,
4-Methylamino-butanol-(2), N,N'- Carboxybutylharnstoff, Methylen-bis-benzoesäure, Methylen- bis-benzyl-alkoho1, Hexan-his-semicarbazid, y-Hydroxy- buttcrsäurehydrazid, 6-Aminocapronsäurehydrazid, Phenyl- glykol, Dimethyloldihydropyran, Dimethyloltetrahydrofuran, Tetrachlorbutandiol, Dithiooxamid, Pentaerythrit-mono- acetonketal, Pentachlorphenylglycerinäther, 1,4-Dipiper- azino-butan-2,3-diol, Sulfuryldisulfamid, 1,
1-(Di-hydroxy- methyl)-d3-cyclohexen. Laurinsäure-di-(hydroxyäthyl)- amid, lsobutylidendiureid, ferner die Verbindungen: HO(CH2)2-NH-CO-CO-NH-(CH2)a-NH-CO-CO-NH(CH2)2-OH
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HO-(CH2)2-CO-NH-(CH2)e-NH-C0-(CH2 )2-0H Derartige, stark polare und zur Wasserstoffbrückenbildung befähigte Kettenverlängerungsmittel ergeben in Kombination mit ionischem Kettenverlängerungsmitte1, wie sie z. B. durch Salzbildung basischer Kettenverlängerungsmittel entstehen, besonders hohe Festigkeit und Wasserresistenz auch bei Ein wirkung von Feuchtigkeit und Lösungsmitteln.
Spezielle Kettenverlängerungsmittel mit mindestens einem basischen Stickstoffatom sind z. B. mono-, bis- oder polv- oxalkylierte aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische primäre Amine, wie N-Methyldiathanol- amin, N-Äthyl-diäthanolamin, N-Propyl-diäthanolamin, N-Isopropyl-diäthanolarnin, N-Butyl-diäthanolamin, N-Isobutyl-diäthanolamin, N-Oley1-diäthtnolamin, N-Stearyl- diäthanolamin, oxäthyliertes Kokosfettamin, N-Allyl-di- äthanolamin, N-Methyl-diisopropanolamin, N-Ä tlyl-diiso- propanolamin,
N-Propyl-diisopropanolamin, N-Butyl-diiso- propanolarnin, N-Cyclohexyl-diisopropanolanin, N,N-Diox- äthylanifin, N,N-Dioxätliyltoluidin, N,N-Dioxätliyl-α
-amino- pyridin, N,N'-Dioxäthyl-piperazin, Dirnethyl-bis-oxäthyl- hydrazin, N,N'-Bis-(#-hydroxy-äthyl)-N,N'-diäthyl- hexahydro-p-phenylen-diamin, N-#-Hydroxyäthyl-pipertzin, polyalkoxylierte Amine wie oxpropylicrtes Methyl-diäthanol- amin, ferner Verbindungen wie N-Methyl-N,N-bis-γ-amino- propylamin, N-(γ
-Aminopropyl)-N,N'-dimethyläthylen- diamin, N-(y-Aminopropyl)-N-methyl-äthanolamin, N,N'- Bis-(γ-aminopropyl)-N,N'-dimethyläthylendiamin, N,N'- Bis-(γ-aninopropyl)-piperazin, N-(#-Amirioäthyl)-piper- azin, N,N'-Bisoxäthyl-propylendiamin, 2,6-Diaminopyridin, Diäthanolamino-acetamid, Diäthanolaminopropionamid, N,N-Bis-oxäthyl-phenyl-thiosemicarbazid, N,N-Bis-oxäthyl- methylsemicarbazid, p,p'-Bis-aminomethyl-dihenzyiniethyl- amin, 2,6-Diaminpyridin.
Kettenverlängerungsmittel mit zur Quaternierung befähig ten Halogenatomen bzw. R-SO2O-Gruppen sind beispiels weise Glycerin-α-chlorhydrin, Glycerinmonotosylat, Penta- crythrit-bis-benzolsulfat, Glycerin-monomethansulfonat, Addukte aus Diäthanolanin und chlormethylierten aromati- sehen Isocyanaten oder aliphatischen Halogenisocyanaten wie N,N-Bis-hydroxyithyl-N'-m-chlormethylphenylharn- stoff, N-Hydroxyättiyl-N'-chlorhexylharnstoff, Glyccrin- rnono-chloräthyl-urethan, Bronacetyl-dipropylentriamin, Chloressigsäure-diäthanolamid.
Es ist möglich, tri- oder höherfunktionelle Komponenten zu verwenden, z. B. verzweigte Polyester oder Polyäther, tri- oder höhertunktionelle lsocyanate wie Tris-isocyanatohexyl- biuret oder cyclische Isocyanuratoligomere von Diisocyana- ten. Ebensogut können höherfunktionelle Kettenverlänge rungsmittel eingesetzt werden wie Glycerin, Trimethylol- propan, Pentaerythrit, Dipropylentriamin, Hexantriol, Triäthanolamin.
Auch monofunktionelle Verbindungen mit nur einer gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Gruppe können mit- vcrwcrdet werden, z. B. (un)gesättigte Fettalkohole, Fett- aminc oder Fettsäuren.
Harzsäuren, N,N-Dimethyläthanol- amin, N,N-Diäthyläthanolamin, 1-Dimethylaminopropanol- (2), N-Oxäthylmorpholin, N-Methyl-N-#-hydroxyäthylanilin, N-Oxäthylpiperidin, α-Hydroxy-äthylpyridin, γ-Hydroxy- äthylchinolin, N,N-Dimethylhydrazin, N,N-Dimethyl- äthylcndiamin, 1-Diäthylamino-4-aminopentan, α
-Amino- pyridin, 3-Amino-N-äthylcarbazol, N,N-Dimethylpropylendi- amin, N-Amino-propylpiperidin, N-Aminopropyl-morpholin, N-Atninopropyl-äthylenimin, 1,3-Bis-piperidino-2-amino- propan.
Als monofunktionelle Alkylierungsmittel zur Überführung der hasischen Reaktionskomponenten in die Salzform zwecks Herstellung vom Polyurethan-polyelektrolyten seien beispiel haft angeführt: Methylchlorid, Methylbromid, Methyljodid, Äthylbromid, Propylbromid, Butylbronid, Dimethylsulfat, Diäthylsulfat, Methylchlormethyläther, Methyl-1,2-dichloräthyläther, Äthylchlormethyläther, Benzylchlorid, Benzylbromid, p-Chlorbenzylchlorid, Trichlorbenzylchlorid, p-Nitrobenzyl- chlorid, Äthylenchlorhydrin, Äthylcnbromhydrin, Epichlor- hydrin, Äthylenoxyd, Propylenoxyd,
Styroloxyd. Benzol-, Toluol-, Naphthalinsulfonsäureester, w-Bromacetoplenon, Dinitrochlorbenzol, #-Chlorpentenamid, Chloressigsäure sowie deren Ester und Amide, Chlormcthyldimethyl-äthoxy- silan, Pentamethyl-chlormethyl-disiloxan, Pentamethyl- brommethyl-disiloxan, Glykol-mono-bromessigsäureester, Glycerin-mono-chloressigester, Brom-äthyl-isocyanat, Chlor- mcthyl-naphthalin, 3-Methyl-3-hydroxymethyl-oxetan- methansulfonat, Phenyläthylbromid,
p-2-Bromäthylbenzoe- säure, 5-Chlormethyl-furan-2-carbonsäure, Äthylphosphonig- sätire-dichlorisopropylester, Acetessigsäure-bromäthylester, Propansulton, Butansulton. Weitere Beispiele sind der DAS 1 205 087 zu entnehmen.
Auch mit Chlorcyan oder Bromcyan können Quaternie- rungen durchgeführt werden. Epoxide werden in Kombina tion mit Wasser undioder einer Säure als Quaternierungs- mittel eingesetzt.
Auch polyfunktionelle Alkylierungsmittel sind geeignet, z. B. 1,4-Dibrombutan, p-Xylylen-dichlorid, 1,3-Dinethyl- 4,6-bis-chlormethyl-benzol, Methylen-bis-chloracetamid, Hexamethylen-bis-bronithyl-urethan, Addukte von 2-3 Mol Chloracetamid an ein Di- bzw. Triisocyanat. Weitere geeig nete polyfunktionelle Alkylierungsmittel sind beispielsweise in der niederländischen Auslegeschrift 67/03743 enthalten.
An zur Quaternierung geeigneten tertiären Aminen seien Trimethylamin, Triäthylamin, Triäthanolamin, Dimethyl- aminoäthanol, N-Methyl-diäthanolamin, Pyridin, Chinolin, N-Dimetlylamino-propyldiäthanolamin beispielhaft genannt.
Auch Säuren können bereits in diesem Reaktionsstadium zur Salzbildung herangezogen werden. auch solche, die gleich zeitig eine kettenaufbauende Funktion ausüben, wie z. B. schweflige Säure, Schwefelsäure, unterphosphorige Säure, Phosphinsäuren, Phosphonigsäuren und Phosphonsäuren, Glykolsäure, Milchsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Oxal säure, Phthalsäure, Trimellitsäure.
Weitere Säuren sind der deutschen Patentschrift l 178 586 und der deutschen Patentschrift 1 179 363 zu ent nehmen. Besonders bevorzugte Säuren sind solche, welche die Hydrophilie und insbesondere die Dispergierbarkeit der Polyurethane stark erhöhen, wie Chlorwasscrstoffsäure, Fluo- borsäure, Amidosulfonsäure, Phosphorsäure und ihre Deri vate, Weinsäure, Oxalsäure, Milchsäure, Essigsäure, Acryl säure. Verschiedene salzbildende Mittel können auch in Kombination angewandt werden. Dadurch wird hinsichtlich der Dispergierbarkeit ein synergistischer Effekt erzielt.
Die bisher genannten Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, soweit sie basische N-Atome oder zwei wertige S-Atome enthalten, dienen in Kombination mit Al- kylierungsmitteln oder Säuren zur Herstellung kationischer Polyurethanpolyelektrolyte. Entsprechend lassen sich aus Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit reaktionsfähigen Halogenatomen oder Estergruppen starker Säuren in Kombination mit tertiären, sekundären oder pri mären Aminen, organischen Sulfiden oder Phosphinen kat- ionische Polyurethanpolyelektrolyte herstellen.
Entsprechend lassen sich die Polyurethane durch Einbau geeigneter Verbindungen auch anionisch modifizieren. Hierfür kommen als Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Polyurethanpolyelektrolyte Verbindungen, die minde stens ein mit Isocyanatgruppen reagierendes Wasserstoff atom und mindestens eine zur anionischen Salzbildung be fähigte salzartige anionische Gruppe enthalten, gegebenen falls in Mischung, in Frage: 1.
Hydroxy- und Mercaptosäuren wie Glycerinsäure, Glykolsäure, Thioglykolsäure, Milchsäure, Trichlormilch- säure, Äpfelsäure, Dioxymaleinsäure, Dioxyfumarsäure, Weinsäure, Dioxywcinsäure, Schleimsäure, Zuckersäure, Citronensäure, Glycerin-borsäure, Pentaerythrit-borsäure, Manitborsäure, Salicylsäure, 2,6-Dioxybenzoesäure, Proto- catechusäure, i-Resorcylsäure, #-Resorcylsäure, Hydro- chinon-2,5-dicarbonsäure, 4-Hydroxyisophthalsäure, 4,6-Dihydroxyisophthalsäure, Oxyterephthalsäure, 5,6,7,8- Tetrahydro-naphthal-(2)-carbonsäure-(3),
1-Hydroxy- naphtoesäure-(2), 2,8-Dihydroxynaphthoesäure-(3), #-Oxypropionsäure, m-Oxybenzoesäure, Pyrazolon-carbon- säure, Harnsäure, Barbitursäure, 2,6-Bis-hydroxymethyl- p-kresol;
2. aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und hetero- cyclische Mono- und Diaminocarbonsäure, wie Glycin, a- und #-Alanin, 6-Aminocapronsäure, 4-Aminobuttersäure, Sarkosin, Methionin, Leucin, Isoleucin, Serin, Valin, Orni- thin, Histidin, Lysin, Prolin, Phenylalanin, Threonin, Cystein, Asparagin, Glutamin, Arginin, Asparaginsä ure, Glutamin säure, Oxalursäure, Anilidoessigsäure, Anthranilsäure, 2-Äthylaminobenzoesäure, 3-Aminobenzoesäure, 4-Amino- benzoesäure, N-Phenylaminoessigsäure, 3,4-Diaminobenzoe- säure,
5-Aminobenzol-dicarbonsäure; 3. aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und hetero- cyclische Di- und Polycarbonsäuren, wie Oxalsäure, Malon- säure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelin- säure, Korksäure, Azelainsäure, Schazinsäure.
die isomeren Phthalsäuren, Diphensäuren, die isomeren Naphthalsäuren, Maleinsäure, Funarsäure, Sulfodiessigsäure, Diglykolsäure, Thiodiglykolsäure, Methylen-bis-thioglykolsäure, die isome- ren Pvridincarbonsäuren, die isomeren Chinolindicarbonsäu- ren Citronensäure, Äthylendiaminotetraessigsäure, Nitrilotri- essigsäure; 4.
Hydroxy- und Carboxy-sulfonsäuren: 2-Hydroxy- äthansulfonsäure, Phenolsulfonsäure-(2), Phenolsulfonsäure- (3), Phenolsulfonsäure-(4), Phenoldisulfonsäure-(2,4), Sulfoessigsäure, m-Sulfobenzoesäure, p-Sulfobenzoesäure, Benzoesäure-(1)-disulfonsäure-(3,5), 2-Chlor-benzoesäure- (1)-sulfonsäure-(4), 2-Hydroxy-benzoesäure-(1)-sulfon- säure-(5), Naphthol-(1)-sulfo5nsäure, Naphthol-(1)-disul- fonsäure, 8-Chlornaphtlol-(1)-disulfonsäure, Naphthol-(1)
- trisulfonsäure, Naphthol-(2)-sulforsäure-(1 ), Naphthol- (2)-trisulfonsäure, l,7-Dihydroxy-naphthalinsulfonsäure- (3), 1,8-Dihydroxynaphthalindisulfonsäure-(2,4). Chromo- tropsäure, 2-Hydroxynaphthoesäure-(3)-sulfonsäure-(6), 2-Hydroxycarbazol-sulfonsäure-(7 ): 5.
Aminosulfonsäuren: Amidosulfonsäure, Hydroxyl- amin-monosulfonsäure. Hvdrazin-disulfonsäure, Sulfanil- säure, N-Phenylamino-nethansulfonsäure, 4,6-Dichlor- anilin-sulfonsäure-(2), Phenylendiamin-(1,3)-disulfon- säure-(4,6), N-Acetylnaphthytamin-(1)-sulfonsäure-(3), Naplthylamin-(1 )-sulfonsäure, Naphthylamin-(2)-sulfon- säure, Naphthylamin-disulfonsäure, Naphthylamin-trisulfon- säure, 4,4'-Di-(p-aminobenzoyl-amino)
-diphenyl-harnstoff- disulfonsäure-(3,3'), Phenylhydrazin-disulfonsäure-(2,5), 2,3-Dimethyl-4-aminoazobenzol-disulfonsäure-(4',5 ), 4'-Aminostilbendisulfonsäure-(2,2')-#4-azo-4#-anisol, Carbazol-disulfonsäure-(2,7), Taurin, Methyltaurin, Butyl- taurin, 3-Amino-benzoesäure-(1)-sulfonsäure-(5), 3-Aninotoluol-N-methan-sulfonsäure, 6-Nitro-1,3-dimethyl- benzol-4-sulfaminsäure, 4,6-Diaminobenzol-disulfonsäure- (l,3), 2,4-Diaminotoluol-sulfonsäure-(5), 4,4'-Diamino- diphenyl-disulfonsäure-(2,2'),
2-Aminophenol-sulfonsäure- (4), 4,4'-Diamino-diphenyläther-sulfonsäure-(2), 2-Amino- anisol-N-methansulfonsäure, 2-Amino-diphenylamin-sul- fonsäure, Äthylenglykolsulfonsäure, 2,4-Diaminobenzol- sulfonsäure;
6. organische Phosphorverbindungen wie Derivate von Phosphinsäure, Phosphonigsäuren, Phosphonsäuren und Phosphorsäuren sowie Ester der phosphorigen und der Phosphorsäure sowie deren Thioanaloge, z.
B. Bis-(a-hydr- oxyisopropyl)-phosphinsäure, Hydroxylalkanphosphonsäure, - Phosphorigsäure-bis-glykolester, Phosphorigsäure-bis-pro- pylenglykolester, Phosphorsäure, Phosphorsäure-bis-glykol- ester, Phosphorsäure-bis-propylenglykolester;
7. ferner gehören zu den Hydroxy-, Mercapto- und Amino-carbonsäuren und -sulfonsäuren, Polycarbon- und -sulfonsäuren die (gegebenenfalls verseiften) Additionspro dukte von ungesättigten Säuren wie Acrylsäure, Methacryl- säure und ungesättigten Nitriten wie Acrylnitril, von cycli schen Dicarbonsäureanhydriden wie Maleinsäure-, Phthal- säure-, Succinanhydrid, von Sulfo-carbonsäurcanhydriden wie Sulfoessigsäure-, o-Sulfobenzoesäureanhydrid, von Lactonen wie #-Propiolacton, γ
-Butyrolacton, die Additionsprodukte von den Umsetzungsprodukten von Olefinen mit Schwefel- trioxyd wie Carbylsulfat, von Epoxycarbon- und -sulfonsäuren wie Glycidsäure, 2,3-Epoxypropansulfonsäure, von Sultonen wie 1,3-Propansulton, 1,4-Butansulton, 1,8-Naphthsulton, von Disulfonsäureanhydriden wie Benzoldisulfonsäure- (1,2)-anhydrid an aliphatische und aromatische Amine wie 1,2-Äthylendiamin, 1,6-Hexamethylendiamin, die isomeren Phenylendiamine, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin, Pentaäthylenhexamin, gegebenenfalls alkylierte Hydrazine, Ammoniak, Aminoalkohole wie die hydroxalkylierten Amine und Hydrazine wie Äthanolamin, Diäthanolamin, Triäthanolamin, Äthanoläthylendiamin,
Äthanolhydrazin, Alkohole wie Äthylenglykol. Propylen- glykol, 1,3- und 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, mehrwertige Alkohole wie Trimethylolpropan, Glycerin, Hexantriol, die (gegebenenfalls hydrierten) Additionsprodukte von Epoxy- und Äthylenimin-Verbindungen wie Äthylenoxyd, Propylen oxyd, Butylenoxyd, Styroloxyd, Äthylenimin und ungesättig ten Nitriten wie Acrylnitril an aliphatische und aromatische Aminocarbonsäuren und Aminosulfonsäuren, die Umset zungsprodukte von OxyalkansulfonsäUren, Halogencarbon- säuren und -sulfonsäuren mit gegebenenfalls alkylierten Hydrazinen wie Hydrazinessigsäure,
Hydrazinäthansulfon- säure, Hydrazinmethansulfonsaire, die verseiften Additions produkte von Cyanhydrinen an Hydrazine wie 1,2-Hydrazin- bis-isobutte rsäure ; ferner die Additionsprodukte von Natriumhydrogensulfit an olefinisch ungesättigte Verbindungen wie Allylalkohol, Maleinsäure, Maleinsäure-bis-äthylen- und -bis-propylen- glykolester; B. Hydrazincatbonsäuren wie Hydrazindicarbonsäuren; 9. höhermolekulare Kondensate, wie Polyester, welche Carboxylgruppen enthalten.
Zur Überführung in die Salzform zwecks Herstellung von anionischen Polyurethanpolyelektrolyten geeignete Verbin dungen sind z. B.: 1. organische Basen wie monofunktionelle primäre, sekun däre und tertiäre Amine wie beispielsweise Methylamin, Diäthylamin, Triäthylamin, Trimethylamin, Dimethylamin, Äthylamin. Tributylamin, Pyridin, Anilin, Toluidin, alk- oxylierte Amine wie Äthanolamin, Diäthanolamin, Tri- äthanolamin, Methyldiäthanolamin, Dimethylaminoäthanol, Oleyldiäthanolamin sowie polyfunktionelle Polyamine, bei denen die einzelnen Aminogruppen gegebenenfalls unter schiedliche Basizität aufweisen können, wie z.
B. die durch Hydrierung von Additionsprodukten von Acrylnitril an pri märe und sekundäre Amine erhaltenen Polyamine, per- oder partiell alkylierte Polyamine wie N,N-Dimethyläthylen- diamin, ferner Verbindungen wie α-Aminopyridin, N,N-Di- methylhydrazin; 2. anorganische Basen, basisch reagierende oder hasen abspaltende Verbindungen wie Ammoniak, einwertige Me- tallhydroxide, -carbonate und -oxide wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid. Es lassen sich auch verschiedene Salzbildner kombiniert anwenden; auch können Carboxylgruppen nur teilweise neutralisiert werden.
Man kann kationische und anionische Polyurethanpoly- elektrolyte auch dadurch herstellen, dass man nichtionische Polyurethane nachträglich durch Additionsreaktionen kat- ionisch oder anionisch modifiziert. So kann man beispiels weise Polyurethane, welche ungesättigte C=C-Doppelbin- dungen aufweisen, durch Addition von Verbindungen, welche wenigstens eine zu Additionsreaktionen befähigte -OH, -SH, -NHR, -SCI-Gruppe und eine weitere zur Salzbildung befähigte Gruppe, z. B.
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(R=H oder Alkyl), -S, -P, -COOH, -SO, H,
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oder eine entsprechende Salzgruppe aufweisen, zu Polyelektrolyten modifizieren.
Solche zu Additionsreaktionen befähigte Verbindungen sind beispielsweise: Thioglykolsäure, Glykolsäure,#-Chlorsulfenylpropion- säure, #-Alanin-Na, Lysin, Dimethylaminoäthanol, Diäthyl- aminoäthylmercaptan, N,N-Dimethylpropylendiamin, Methyl-2-tydroxyäthylsulfid, Äthyl-2-mercaptoäthylsulfid, Taurin, N-Methyltaurin, 2-mercaptoäthylsulfonsaures Na trium, N,N-Dimethylhydrazin, N,N-Dimethyläthylendiamin, Natriumhydrogensulfit.
Eine andere Möglichkeit der ionischen Modifizierung von an sich nichtionischen Polyurethanen besteht in der Einwir kung von Monoisocyanaten mit tertiären Amino-, Sulfid- oder reaktionsfähigen 1 Halogengruppen. Nach Überführung der genannten Gruppen in die Salzform durch Reaktion mit ter tiären Aminen bzw. Quatcrnierungsmitteln oder Säuren ist fas Polyurethan durch ionische Seitenketten modifiziert.
Zur Modifizierung geeignete Verbindungen sind beispiels weise: Chloräthylisocyanat, Bromäthylisocyanat, Chlor- hexylisocyanat, die Isomeren des Chlormethylphenyliso- cyanats, Cllormethyltolylisocyanats, Dimethylaminoäthyl- isocyanat, Addukte aus Aminoalkoholen, Diaminen und Thioätheralkoholen bzw . Thioätheraminen an Mono- und Polyisocyanate, Methyl-mercaptoäthylisocyanat.
Eine weitere Modifizicrungsmöglichkeit besteht in der Umsetzung von Polyurethanen mit cyclischen Verbindungen mit 3-7 Ringgliedern, welche salzartige oder nach der Ring öffnung zur Salzbildung befähigte Gruppen aufweisen, z. B. Dicarhonsäureanhydride, Disulfonsäureanhydridc, Sulfo- carbonsäureanhydride, Sultone, Lactone, Epoxycarbonsäuren, Epoxysulfonsäuren, N-Carboxyglycinanhydrid, Carbylsulfat. Diese Modifizierungsmöglichkeit ist ausführlich in der DAS 1 237 306 beschrieben.
Auch die in den belgischen Patent schriften 636<B>799</B> und 658 026 beschriebenen Verfahren sind zur Herstellung kationischei- Polyurethane, die als Ausgangs- material für das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung verwendet werden können, geeignet.
Die Reihenfolge bei der Zugabe der zum Aufbau der Polyurethanpolyclektrolyte dienenden Komponenten ist grundsätzlich gleichgültig. Man kann beispielsweise sämtliche Komponenten einschliesslich der weiter unten näher erläuter ten, mindestens eine acylierte Aminogruppe tragenden Kom ponente bzw. der Di- oder Polymethylolverbindung bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur vereinigen und anschliessend miteinander reagieren lassen, wobei im all gemeinen auf ca. 100-160 erwärmt werden muss, während bei Anwesenheit einer basischen Komponente oder eines Katalysators die Reaktion spontan abläuft.
Man kann auch zunächst in bekannter Weise ein NCO-Gruppen tragendes Präpolymer herstellen und dies anschliessend weiter umset zen. Besonders bevorzugt ist eine Arbeitsweise, bei welcher die (potentiellen) Salzgruppen möglichst in die Nähe der Kettenenden gelangen, so dass eine möglichst ausgeprägte Blockstruktur mit einem hydrophoben Kettensegment von 130-400 Kettengliedern entsteht. Dies wird z.
B. dadurch erreicht, dass man zunächst aus Polyhydroxyverbindungen und Polyisocyanaten, welche frei von (potentiellen) Salz gruppen sind, ein höhermolekulares hydrophobes Präpolymer herstellt und dieses anschliessend mit (potentielle) Salzgrup pen tragenden Kettenverlängerungsmitteln, weiterem Poly- isocyanat und der mindestens eine acylierte Aminogruppe tragenden Komponente bzw. der mindestens eine, vorzugs weise mehr als eine Methylolgruppe tragenden Komponente weiter umsetzt.
Nach einer bevorzugten Arbeitsweise sollen nun die zu
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steht, wobei Z für -NHR,
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oder R steht und R für Wasserstoff (bevorzugt) oder einen Alkyl- oder Alkenyl-Rest mit 1-4 Kohlenstoffatomen, der durch -OH, -OCH3, -OC2H5, -CCl3, -COOH, -SO3H substituiert sein kann, steht. R kann auch für -CN,-COR',-SO2R' stehen, wobei R' einen Alkyl-, Alkenyl, Alkoxy- oder Carboxyalkyl- Rest mit 1-4 C'-Atomen bedeutet. Es handelt sich also um acylierte Aminoendgruppen bzw. um quasi acylierte Aminogruppen, welche an einer polarisier ten C=N-Doppelbindung stehen.
Weiterhin kann R auch Teil eines 5-7gliedrigen hetero- cyclischen Rings mit 1-3 Heteroatomen sein. Als Hetero- atome sind O, S und N zu nennen. Dabei kann sich die Gruppe -X-N H-R innerhalb oder ausserhalb des Rings be finden.
Am einfachsten stellt man die in Frage kommenden Poly- urethanpolyelektrolyte so her, dass man zunächst auf der Grundlage der bisher angeführten Verbindungen mit reak tionsfähigen Wasserstoffatomen und einem molaren Über- schuss an Polyisocyanaten ein Polyurethan mit endständigen NCO-Gruppen aufbaut, welches ein durchschnittliches Mole kulargewicht von weniger als 20 000 (vorzugsweise 1(100 bis 10 0(l0) aufweist. Dies entspricht einem Gehalt an freien NCO-Gruppen von 0,3-20%(vorzugsweise 0,8-10%). Ganz besonders bevorzugt ist der Bereich zwischen 1,5 und 6% NCO. Dabei entfallen auf ein Polyurethanmolekül im allgemeinen mindestens 2 NCO-Gruppen.
Man erhält solche Präpolymeren in bekannter Weise, indem man bei der Auf stellung der Rezeptur ein NCO/OH-Verhältnis zwischen 1,1 und 2 einhält.
Dieses Präpolymer kann man dann mit Verbindungen reagieren lassen, welche mindestens eine der oben näher de finierten Gruppen -X-NH-R und zusätzlich eine gegenüber NCO-Gruppen reaktionsfähige Gruppe Y aufweisen. Diese Gruppe Y kann z. B. eine -OH, -NH2, -NH-R1, -SH, -COOH, -CONH2, -CSNH2, -CO-NH-NH2, -NH-CO-NH2, -NH-CS-NH2, -NH-NH2 Gruppe sein.
Die zur Umsetzung mit den NCO-Gruppen enthaltenden Präpolymeren geeigneten Verbindungen sind also sowohl gegenüber Isocyanaten als auch gegenüber Formaldehyd zumindest monofunktionell und haben die allgemeine Formel Y-X-NHR bzw. Y-R2-(X-NHR)n, wobei X und Y die oben aufgeführte Bedeutung haben und R2 ein organischer disperigerenden Polyurethan-Elektrolyte ein durchschnittli ches Molekulargewicht von weniger als 25 000, vorzugsweise 2000 bis 10 000, aufweisen und endständig gegenüber Form aldehyd reaktionsfähige Gruppen der allgemeinen Formel -X-N H R aufweisen, wobei X für -CO-, -CS-, -SO2-, -NR-CO-, -NR-CS-, -O-CO-, -S-CO-, -O-CS-, -O-SO2-, -CN R-, -N R-CN R-, -CO-N R-C O-, -CS-N R-C S-,
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ein- oder mehrwertiger Rest ist. n ist 1-4.
Vorzugsweise ist R2 ein aliphatischer, aromatischer, cycloaliphatischer oder araliphatischer Rest mit l-18 C-Atomen, welcher auch durch Alkoxygruppen oder Halogenatome substituiert sein kann. Wie ersichtlich, kann X-NHR gleich Y sein, da z. B. der Carbonamid- oder der Harnstoffrest sowohl mit Isocyanaten als auch mit Formaldehyd reagieren kann.
Allgemein gesprochen umfassen die Verbindungen Y-X-NH-R bzw. Y-R2-(X-NHR)n ausser den Verbin dungen, die sich unmittelbar aus der Definition von X und Y ergeben, allgemein sogenannte aminoplastbildende NH- gruppenhaltige Komponenten, wie sie z. B. in Angewandte Chemie 76, 909-919 (1964) definiert und näher beschrieben sind (vgl. auch A. Bachmann und Th. Bertz: Aminoplaste, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1967). Wesentlich ist, dass die vorgebildeten Polyurethane, welche 0,3-20k freie NCO-Gruppen tragen, mit den Ver bindungen Y-X-NHR bzw.
Y-R2-(X-NHR)n im wesent lichen nicht unter Kettenverlängerung zu hochmolekularen Polyurethanen, sondern unter Kettenabbruch reagieren, so dass das durchschnittliche Molgewicht 25 000 nicht übersteigt und vorzugsweise zwischen 2000 und 10 000 liegt. Durch Endgruppenbestimmung bzw. viskosimetrische und osmo- metrische Molekulargewichtsbestimmung - um beispielhaft einige Möglichkeiten zu nennen - lässt sich das durchschnitt liche Molgewicht ausreichend genau abschätzen.
Für die praktische Durchführbarkeit der Reaktion ist vor allem entscheidend, dass die z. B. lösungsmittelfreie Schmelze mit üblichen Mischaggregaten bei der anschlies- senden Einmischung der Formaldehyd enthaltenden Lösungen gut verarbeitbar ist. Daher soll die gebildete Polyurethan- masse, welche endständige Gruppen -X-NHR aufweist, bei 120 eine Viskosität von weniger als<B>1500</B> Poise aufweisen. Vorzugsweise beträgt die Viskosität 50-l000 Poise.
Obwohl die Verbindungen Y-X-NHR bzw. Y-R2- (X-NHR)", mit denen die Präpolymeren modifiziert werden, überwiegend mönofunktionell gegenüber Isocyanaten reagie ren, können sie anteilig selbstverständlich auch bifunktionell in das Polyurethanmolekül eingebaut werden, sofern dadurch das Molekulargewicht bzw. die Viskosität nicht über die oben angegebenen Grenzen ansteigen.
Wenn nach Entfernen des Wassers aus der Dispersion durch Verdunsten auf dem Textilmaterial stark vernetzte Produkte gewünscht werden, so können die Verbindungen Y-X-NHR bzw. Y-R2-(X-NHR)" auch schon beim Auf bau der NCO-Gruppen enthaltenden Präpolymeren in bi- oder polyfunktioneller Form mitverwendet werden.
Verbindungen der Formel Y-X-NHR gehören beispiels weise folgenden Verhindungsklassen an: Harnstoffe, Sulf- amide, Semicarbazide, Guanidine, Oxamide, Biurete, Sulfonylharnstoffe, Hydrazodicarbonamide, Urethane, Cyanamide, Säureamide, Cyantirsäureamide, Imidazolidone, Tetrahydropyrimidon, Hexahydropyrimidone, Urone, Hexahydro-1,3,5-tritizinone und die entsprechenden Thio- verbindungen.
Einzelne Vertreter dieser Verbindungsklassen, die sich für die Herstellung der Dispersion eignen, sind beispielsweise Harnstoff, Thioharnstoff, Sulfamid, Semicarbazid, Thiosemi- carbazid, N-Hydroxyharnstoff, Guanidin und seine Salze, Methylharnstoff, Äthylharnstoff, Butylharnstoff, Methylthio- harnstoff, Allylthioharnstoff, Methylsulfamid, Methylsemi- carbazid, Mcthylthiosemicarbazid, Methylguanidin, Oxamid, Thiooxamid, Bitret, Thiobiuret, Iminooxamid, Dithiooxamid, Dithiobitret, Iminothiooxamid, Aminostlfonylharnstoff, Hydrazodicarbonanid, Thiohydrazodicarbonamid.
Guanyl- harnstoff, Aminostlfonylthioharnstoff. Dithiohydrazudicar- honamid, Guanylthioharnstoff, Guanidinothioharnstoff, N- Aminooxamid, N-Aminothiooxamid, Hydrazocarbonsäure- treid, Hydrazocarbonsiurethioureid, Iminooxanidhydrazid, Guanidinocarbohydrazid, N-Aminosulfamid, Aminoguanidin, Methylaminogtanidin, Guanidinoharnstoff, N,N'-Dinethyl- harnstoff, N,N'-Diithylharnstoff, Äthylenharnstoff (Imida- zolidon), 4,5-Dihydroxyimidazolidon,
4,5-Di-methoxy-imida- zolidon, Hexahydropyrimidon, Melamin, 5-Methyl-1,3,5- hexahydrotriazon, 5-Äthyl-1,3,5-hexahydrotriazon, 1-Oxa- 3,5-diazinon, 4-Ureido-6-methyl-hexahydropyrimidon, 4- und andere Kondensationsprodukte von Harnstoff mit Forn- aldehyd, Acetaldehyd oder Isohutyraldehyd, Triacetondi- harnstoff, Tetrahydropyrinidon, 4,6,6,-Trimethyl-2-thiono- tetrahydropyrimidon,
Allophansäurernethylester, Trimethyl- biuret, Phenylbitret, Benzoylbitret. Aninobiuret, Cyan- harnstoff, Biguanid, Ammelin, Thioammelin, Carbonyldi- urethan, Harnstoffdicarbonsäurediamid, Trimethylolnelamin, Guanazol, Guanazin, Dieyandiamid, I-Hydroxy-2,2,2-tri- chloräthylharnstoff, N,N'-Bis-( 1-hydroxy-2,2,2-trichloräthyl- harnstoff, Acetylharnstoff, Trichloracetylharnstoff. Benzoy1- harnstoff, Triuret, Hexahydropyrimidon, Acetylguanidin.
Trichloracetylguanidin, Metlylsulfonylharnstoff, Äthylsulf- onylharnstoff, Phenylharnstoff, N,N'-Diphenylharnstoff, N,N'-Ditolylhtrnstoff, N,N'-o-Phenylenharnstoff, peri- Naphthylenharnstoff, Äthylenharnstoff, Acetylenharnstoff, Dimethylacetylendiurein, Diphenylacetylendiurein, 2,4-Di- methylsenicarbazid, o-Hydroxy-äthylisoharnstoff, Diphenyl- guanidin, N-Methyl-N'-acetylguanidin, Aminoguanidin, Anilidoguanidin, N-Anino-N-phenyl-guanidin, Acetoguan- amin, Acetogtanid, Oxamidsäure, Oxalursäure,
Thiooxamid- säure, Methylolharnstoff, N,N'-Bis-methylolharnstoft, Hydroxyäthylharnstoff, N,N'-Bis-hydroxyäthylharnstoff.
Verbindungen der Formel Y-R2-(X-NII-R)n sind beispielsweise: Glykolsäureamid, Glykolsätrethioamid, Hydroxymethyl- sulfonamid, Hydroxynethylharnstoff, Hydroxymethylthio- harnstoff, Iminoglykolsäureamid, Hydroxymethylgtanidin, Glycinamid, Glycinthioamid, Arninomethylstlfonamid, Aminomethylharnstoff, Aminomethylthioharnstoff, Imino- glycinamid, Aminomethylguanidin, Sarkosinamid, Sarkosin- thioamid, Butylaminomethylsulfonamid, Thioglykolsäure- amid, Thioglykolsäurethioamid, Malonsäurediamid,
Thio- malonsäurediamid, Aminosulfonylacetamid, Ureidoacetamid, Thioureidoacetamid, Carbaminsäure-glykol-säureamidester, Carbaminsäure-thioglykolsäureamidester, Thiocarbamin- säure-glykolsäureamidester, Amidosulfonsäure-glykolsäure- amidester, Guanylacetamid, Guanidino-acetamid, Malon- säuredithioamid, Aminosulfonylthioacetamid, Ureidothio- acetamid, Thioureidothioacetamid, Carbaminsäure-glykol- säurcthioamidester, Ureideomethylsulfonamid,
Methylen- bis-harnstoff, Ureidomethyl-thioharnstoff, Ureidomethyl- guanidin, Thioureidomethylstlfonamid, Methylen-bis-thio- harnstoff, Thioureidomethylgtanidin, Malonsäurcamid- hydrazid, Aminosulfonyl-accthydrtzid, Ureidoacethydrazid, Thioureidoacethydratzid, Carbamoyl-accthydrazid, Amido- stlfonsäure-glykolsäurehydrazid, Guanidino-acethydrazid, Glykolsäureureid, Glycinureid, Sarkosinureid, Thioglykol- säureureid, Malonsäurcamidureid,
Malonsäurethioamid- treid, Ureidoacetureid, Malonsäureureid-hydrazid, Hydra- zinoacetureid, Hydrazinoacetamid, Hydrazinothioacetamid, Aminosulfonylnethylhydrazid, Hydrazinomethylharnstoff, Hydrazinonethylthioharnstoff, Carbamoylmethylhydrazin, Glykolsäurethioureid, Glycinthioureid, Äthylaminonethyl- harnstoff, N-Methyl-N'-nethylaminomethylharnstoff, Malonsätremonoamid, Carboxymethyl-harnstoff, Carbamyl- essigsäure, Thiocarbamyl-O-essigsäure, Thiocarbamyl-S-essig- säure, Amidosulfonsäure-glykolsäureester,
Carboxymethyl- guanidin, Guanylessigsäure, Malonsäuremonoureid, 2-Hydroxypropionsäureamid, 1-Hydroxypropionsäureamid, 2-Hydroxyäthylthiopropionanid, 2-Hydroxyäthylsulfonamid, N-Methyl-2-hydroxyäthylsulfonanid, 2-Hydroxyäthyl- harnstoff. 4,4'-Diureidomethyl-diphenyloxid, Äthylen-bis- methansulfonamid, Hexamethylen-bis-p-toluolstlfonamid, 4,4'-Diureidomethyl-benzol, N,N'-Bis-(2-hydroxyäthyl)- harnstoff, N,N,N'-Tris-(2-hydroxyäthylharnstoff), N,N-Bis- (2-hydroxyäthyl)-harnstoff, 2-Hydroxyäthylthioharnstoff, N,
N-Bis-(2-hydroxyä thvl )-thioharnstoff, 2-Hydroxyäthyl- urethan. Ä thylenglykol-bis-carbaminsäureester, 2-Hydroxy- äthylguanidin, 2-Hydroxypropionsäureureid,ss-Alaninamid, α
-Alanincermid, Sarkosinamid, Taurinamid, N-Methyl- taurinamid, 2-Aminoäthylharnstoff, 2-Aminoäthylthioharn- stoff, 2-Aminoätlylurethan, S-(2-hydroxyäthyl)-thiourethan, O-(2-hydroxyäthyl)-thiourethan, 2-Hydroxyäthyl-schwefel- säureamid, Guanyläthanol, Guanyläthylamin, 2-Aminoäthyl- guanidin, 2-Mercaptopropionsätreamid, 2-Mercaptoäthyl- sulfonamid, Bernstcinsäuremoooamid, Maleinsäuremono- amid, 2-Carhoxyäthylsulfonamid.
2-Carboxyäthylharnstoff, 2-Carboxyättylurethan, 2-(uanylpropionsäure, 2-Carboxy- ätlylguanidin, Bernsteinsäurenonoureid. Bernsteinsäure- diurcid, Fumarsäurediureid, Malonsäurediureid, Bernstein- säurcdiamid, Arnidostlfonylpropionsäureamid, 2-Carbon- amitoäthylharnstoff, 2-Carhonamidoäthylurethan, 2-Carbon- amidoäthyl-schwefelsätreanid, 2-Guanyl-propionamid, 2-Carbonanidoäthylguanidin, Bernsteinsäureamidureid, Bernsteinsiuredithioamid, Bernsteinsäureamidhydrazid, Hydrazinocarbonyläthylharnstoff,
Hydrazinocarbonyläthyl- urethan, Amidostlfonyläthylharnstoff, Äthylen-bis-harnstoff, Carbamyläthylharnstoff, Guanyläthylharnstoff, Guanidino- äthylharnstoff, Urcidopropionsä ureureid, Äthylen-bis- thioharnstoff, 2-Hydrazinopropionamid, 2-Hydrazinoäthyl- harnstoff, 2-Fydrazinoäthylthioharnstoff, 2-Hydrazinoäthyl- urethan. Guanyläthylhydrazin, 2-Hydrazinoäthylguanidin, 2-Hydrazinopropionsä ureureid, 3-Hydroxybutyramid, 3-Hydroxypropyl-harnstoff, N,N'-Bis-(3-hydroxypropyl)
- harnstoff, N,N-Bis-(3-hydroxypropyl)-harnstoff, N,N-Bis- (3-hydroxypropyl)-thioharnstoff, 3-Hydroxy-propylurethan, 3-Hydroxypropylguanidin, Leucinamid, Isoleucinamid, 3-Aminopropylsulfonamid, 3-Aminopropylharnstoff, 3-Aminopropyl-thioharnstoff, 3-Aminopropylurethan, Guanylpropylamin, 3-Aminopropyl-guanidin;
3-Carboxy- propylharnstoff, Glutarsiurediamid, 3-Carbonamidopropyl- harnstoff, 3-Guanyf-butyr < tinid, 3-Carbonamidopropyl- guanidin, Trimethylen-bis-harnstoff, Trimethylen-bis-thio- harnstoff, 3-Hydrazinobutyramid, 3-Hydrazinopropylharn- stoff, 4-Amino-btittersäureamid, 5-Amino-valeriansäureamid, 6-Amino-capronsäurcamid,
11-Amino-undecansäureamid, 1,4-Tetramethylen-bis-harnstoff, 1,6-Hexamethylen-bis- harnstoff, 2,2-Dimethyl-1,3-trimethylen-bis-harnstoff, Äpfelsäurediamid, Asparagin-säurediamid, Zitronensäure- diamid, die isomeren Amino-phthalsäurediamide und Hydroxy-phthalsäurediamide, Zitronensäurediureid, Amino- phthalsäureditreid, Asparaginsäurediureid, Carbaminsäure- 2-hydroxyäthylester, Hydroxymethyldicyandiamid, N,N'- Bis-hydroxyä thyldicyandiamid,
6-Methylaminocapronsäure- amid, 6-Aminocapronsäureamid, 6-Aminocapronsäure- mcthylamid, 6-Methylaminocapronsäuremethylamid, 6-Aminocapronsäuremethylamid, 6-Methylaminocapron- säuremethylamid, 6-Aminocapronsäurcäthanolamid, Malein- säure-bis-amid, Phthalsäure-bis-amid, Isophthalsäuire-bis- amid, Terephthalsäure-bis-amid, Hydroxyäthoxypropion- säureamid, Hydroxyhexyloxypropionsäureamid,
6-Amino- capronsäureureid, 11 -Aminoundecansäureureid, p-Amino- benzamid, p-Aminobenzureid, Glutarsä ureamid.
Die genannten Verbindungen Y-X-NHR bzw. Y-R2- (X-NHR)u können in Äquivalenz zu den vorhandenen NCO-Gruppen, aber auch im Überschuss eingesetzt werden. Bevorzugt ist ein Äquivalentverhältnis von 1,0-2,5 und ins besondere von 1,0-1,5. Es kann jedoch auch wünschenswert sein, insbesondere im Hinblick auf eine verzweigte und daher später vernetzte Molekülstruktur unterhalb der Äquivalenz zu arbeiten und insbesondere im Äquivalentverhäftnis 0.6-1. Bei dieser Arbeitsweise kann das NCO/OH-Verhält- nis beim Aufbau des Präpolymeren auch über 2 und bis 3 betragen.
Endgruppen der Formel -X-NHR entstehen auch da durch, dass man Prä polymere mit endständigen NCO-Grup- pen mit Ammoniak oder primären Aminen, beispielsweise mit Methylamin, Äthylamin, Äthanolamin, umsetzt. Hierzu wird zweckmässig die Amin-Komponente vorgelegt und das Präpolymer zugesetzt oder das Amin zur Herabsetzung der Reaktionsfähigkeit in das Carbonat übergeführt. Die Um setzung kann in Gegenwart von Wasser vorgenommen wer den.
Ganz besonders bevorzugt sind Harnstoff, Thioharnstoff, Alkylen-bis-harnstoffe, Aminocarbonsäureamide und -ureide. Imidazolidon sowie Aminoderivate des Triazins.
Im allgemeinen steht R bevorzugt für Wasserstoff, d. h. es handelt sich formal um Acylderivate des Ammoniaks. Derartige Endgruppen -X-NH2 gewährleisten besonders hohe Reaktionsfähigkeit mit Formaldehyd und reaktiven Methylolverbindungen sowie deren Äthern, was für bei Raumtemperatur oder nur wenig erhöhter Temperatur selbstvernetzende Dispersionen von besonderer Wichtigkeit ist. Von den substituierten Harnstoffen ist Imidazolidon (Äthylenharrstoff) und seine Derivate besonders reaktions fähig und daher hevorzugt.
Auch einige der unter den anionischen Modifizierungs komponenten aufgeführten Verbindungen eignen sich zur Umsetzung mit NCO-Gruppen tragenden Präpolymeren und Bildung von Polyurethanen, welche gegenüber Formaldehyd reaktionsfähige Endgruppen tragen. Es sind dies vor allem Verbindungen, die gleichzeitig eine gegenüber NCO reak tionsfähige Gruppierung, eine Amid- oder Ureidgruppe und eine Carboxyl- bzw. Sulfonsäuregruppe, gegebenenfalls in Salzform, aufweisen.
Beispiele sind: Dioxymaleinsäuremonoamid, Weinsäure- monoureid, Oxalursäure, Citronensäuremono- und -diamid, Citronensäuremono- und -diureid, Weinsäureamid, Aspara gin, Glutamin, Asparaginsäuremonoureid, Glutaminsäure- monoureid, Ureidobernsteinsäure, Acetamid-C-sulfonsäure, Acetylharnstoff-C-sulfonsäure, Acetylguanidin-C-sulfonsäure, Propionyl-harnstoff-α-sulfonsiiure, Propionamid-α-sulfon- säure, Butyramid-α-sulfonsäure, Isobutyramid-α
-sulfonsäure, Acetogtanaminsulfonsäure, N-Methyl-asparagin, N-Methyl- asparaginsäureureid, N-Hydroxyäthyl-asparagin, N-Hydroxy- äthylasparaginsäureureid, Additionsprodukte von Amino- amiden oder Aminoureiden an α,y,ss-ungesättigten Carbonsäu- ren, von Aminocarbon- oder -sulfonsäuren an α
,y,ss-ungesät- tigte Carbonsäureamide oder -ureide, N-Carbonamidomethyl- glycin, N-Carbonamidomethyl-6-aminohexansäure, N-Car- bonamidomethyl-anthranilsäure, Carboxymethyl-amino- acetylharnstoff, Additionsprodukte von Sultonen und ss-Lactonen wie ss-Propiolacton an Harnstoffe und Carbon- amide wie 3-Ureidopropansulfonsäure, 3-Ureidohutansul- fonsäure, 2-Ureidcopropionsäure.
Ebenso lassen sich Addukte verwenden, welche durch eine Aminomethylierungs- oder Sulfomethylierungsreaktion an Harnstoffe oder Carbonamide entstanden sind. Es ist klar, dass die Addition von Sultonen, Lactonen, Carbon- säureanhydriden sowie die Aminomethylierung und Sulfo- methylierung auch vor der Dispergierung am acylierte Aminoendgruppen aufweisenden Polyurethan vorgenommen werden kann.
Analog können auch entsprechende (poentielle) kat- ionische Verbindungen eingesetzt werden, z. B. α-Dimethyl- amino-ss-hydroxypropionamid.
Selbstverständlich kann man die Endgruppen -X-NHR hzw. -X-NH2 auch auf andere Weise einführen, beispiels weise indem man bei der Herstellung des Polyurethans Poly(ester)amide mit (anteilig) endständigen Carbonamid- gruppen oder Ureidgruppen verwendet und in diesem Fall weniger als die äquivalente Menge Diisocyanat einsetzt.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Polyester mit endständigen Carboxylgruppen oder niedermolekulare Poly- carbonsäuren als Baukomponenten einzusetzen. Nach Um setzung mit unterschüssigen Mengen Polyisocyanat erhält man ein Polyurethan mit endständigen Carboxylgruppen, die mit Ammoniak umgesetzt und erhitzt werden, wobei in bekannter Weise (anteilig) Säiureamidgruppen gebildet werden.
Des weiteren kann man Polyurethane mit endständigen tertiären Aminogruppen mit einem Alkylierungsmittel quaternieren, welches eine acylierte Aminogruppe -X-NHR enthält. Auch Polyurethane mit endständigen Sulfidgruppen können entsprechend mit Alkylierungsmitteln terniert wer den. Die Herstellung von Polyurethanen mit endständigen tertiären Aminogruppen ist beispielsweise in der belgischen Patentschrift 636 799 beschrieben. Zur Herstellung derartiger Polyurethane mit tert. Aminoendgruppen werden vorzugs weise entsprechende NCO-Präpolymere mit beispielsweise Dimethylaminoäthanol, Dimethylaminopropanol, N,N-Di- methylhydrazin, N,N-Dimethyläthylendiamin, N,N-Dimethyl- aminopropylamin, N,N-Dimethylaminohexylamin umgesetzt.
Geeignete Alkylierungsmittel sind beispielsweise Chlor- acetamid, Bromacetamid, N-Methylchloracetamid, #-Brom- propionsäureamid, α-Chlorpropionsäureamid, α-Brompro- pionsäureamid, α-Brom-isobuttersäureamid, m-Chlormethyl- benzamid, p-Chlormethylbenzamid, 4-Chlormethyl-phthal- säurediamid, α-Brombernsteinsäurediamid, 2-Chlor-4,6-di- amino-s-triazin, 2-Chlor-4-methoxy-6-amino-s-triazin, α
- Methylsulfonyl-oxy-bernsteinsäurediamid, Äthylsulfonyloxy- acetamid, Chloracetylharnstoff.
Ebenso lassen sich Polyurethane mit endständigen reak tionsfähigen Halogenatomen, deren Herstellung beispiels weise in der belgischen Patentschrift 636 799 beschrieben ist, mit tertiären Aminoamiden quaternieren, z.
B. mit Dimethyl- aminoacetamid, 2-Diäthylaminpropionamid, Dimethylamino- bernsteinsäurediamid, p-Diäthylaminomethylbenzamid, m-Dimethyl-aminobenzamid, 2-Dimethylamino-propion- säurcamid, 2-Dibrrtylaminopropionsäurcamid.
Nach einer weiteren Möglichkeit können Polyurethane mit beispielsweise endständigen -OH,-SH,-NHz-Gruppen durch Addition von Acrylamid oder Acrylnitril und anschlies- sende Partialhydrolyse in Polyurethane mit endständigen Amidgruppen überführt werden. Durch Addition von z. B. Maleinamidsäure oder Maleinursäure wird gleichzeitig die Elektrolyt bildende Gruppe eingeführt.
Auch die Addition von beispielsweise Hydroxyalkyl- amiden, Hydroxyalkylharnstoffen, Mercaptoalkylamiden, Aminoalkylamiden, Aminoalkylthioharnstoffen an endstän- dige additionsfähige Doppelbindungen, wie sie etwa durch Einbau ungesättigter Dicarbonsäuren oder Glykole im Poly- urethan vorliegen, kommt als Methode für die Einführung acylierter Aminoendgruppen in Betracht.
Die Gesamtmenge acylierter Aminogruppen -X-NH-R kann grösser sein als die der Endgruppen allein, da solche Gruppen auch durch bifunktionelle Kettenverlängerungsmittel oder durch Alkylierungsmittel oder durch Neutralisations mittel (Säuren oder Basen) eingeführt werden können.
Die Gesamtmenge sollte jedoch 400 Milliäquivalent-% nicht überschreiten und liegt vorzugsweise bei 20-120 Milli- äquivalent-% Unter Endgruppe ist eine Gruppe zu verstehen, die gemäss der Definition von -X-NH-R nur einseitig an einen längeren Rest geknüpft ist, während R nicht mehr als 4 C-Atome enthalten soll. -X-NH-R kann also auch Seiten zweig einer Hauptkette bzw. Endgruppe eines solchen Seiten zweiges sein. Im Durchschnitt soll ein Polyurethanmolekül etwa 1,5-10 solcher Endgruppen besitzen, bevorzugt jedoch 2-S.
Die Einführung der gegenüber Formaldehyd reaktiven Endgruppen in das Polyurethan erfolgt bei Temperaturen, die zwischen Raumtemperatur und ca. 190 liegen. Bevorzugt sind Temperaturen zwischen 80 und 160 . Bei höheren Umsetzungstemperaturen besteht die Gefahr beginnender Zersetzung der Polyurethanpolyelektrolyte, während bei tie ferer Temperatur die Rührbarkeit beeinträchtigt ist. Im übri gen hängt die gewählte Umsetzungstemperatur von der Reaktivität der dem Präpolymer zugesetzten, die Endgruppen liefernden Verbindung ab.
Die Umsetzung eines freie NCO-Gruppen aufweisenden Präpolymeren mit beispielsweise 6-Aminocapronsäure- amid erfolgt bereits bei 80 und darunter ausreichend rasch, während die Reaktion mit Harnstoff Temperaturen über l20 erfordert. Im allgemeinen ist es zweckmässig, über dem Schmelzpunkt der Zusatzkomponente zu arbeiten, sofern keine ausreichende Löslichkeit gegeben ist.
Ausserdem können freie NCO-Gruppen tragende Prä- polymere, welche einen Gehalt von 0,3-20%, vorzugsweise 0,8-10e NCO aufweisen, mit Verbindungen umgesetzt wer den, welche mindestens eine, bevorzugt jedoch mindestens zwei freie reaktive Methylolgruppen tragen. Ganz besonders bevorzugt sind Präpolymere mit 1,5-6%r freiem NCO.
Diese freie Methylolgruppen tragenden Verbindungen sind beispielsweise die Mono-, Di- und Oligomethylolver- bindungen der oben näher definierten Verbindungen Y-X-NHR bzw. Y-R2--(X-NHR)n, ferner eignen sich Methylolverbindungen von aliphatischen und araliphatischen Ketonen, Nitrilen, #-Ketoncarbonsäureestern, allgemein von Verbindungen mit CH-aciden Wasserstoffatomen sowie von Phenolen, Di- und Polycarbonsäureamiden, Di- und Oligourethanen. Einschränkend gilt, dass die zur Umsetzung mit NCO-Präpolymeren geeigneten Verbindungen nach er folgter Reaktion mit den vorhandenen Isocyanatgruppen noch mindestens eine freie Methylolgruppe aufweisen müssen.
Geeignete Methylolverbindungen sind z. B. Dimethylolharnstoff, Tetramethylolharnstoff, Trimethylol- melamin, Tetramethylolmelamin, Pentamethylolmelamin, Hexamethylolmelamin, Tetramethylolhydrazodicarbonamid, Dimethyloldicyandiamid, Pentamethylol-4-ureido-6-methyl- hexahydropyrimidon, Dimethylol-p-kresol, Tetramethylol- aceton, Hexamethylolaceton, Tetramethylolntelhyläthyl- keton, Pentamethylolmethyläthylketon, Tetramethylol- hexanon, Dimethylolthioharnstoff.
Darüber hinaus kommen Methylolverbindungen der be reits aufgeführten Verbindungen mit gegenüber Formaldehyd reaktiven Endgruppen in Frage.
Weiterhin kommen Methylolgruppen enthaltende Kon densationsprodukte aus Harnstoff-Formaldehyd, Harnstoff- Acetaldehyd-Formaldehyd, Harnstoff-Furfurol-Formaldehyd, Harnstoff-Crotonaldehyd-Formaldehyd, Melamin-Formal- dehyd in Betracht. Allgemein lassen sich die verschieden artigsten Methylolgruppen enthaltenden Phenol-Formaldehyd- bzw. Amin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte einsetzen, wie sie als Phenol- oder Aminharze vielfältig beschrieben sind und technisch hergestellt werden. Auch Methylolgruppen enthaltende Xylol-Formaldehyd-Harze können eingesetzt werden.
Auch höhermolckulare, auf Basis Acrylamid bzw. Meth- acrylamid und Formaldehyd aufgebaute niedermolekulare Polymerisate und Copolynlerisate können Verwendung fin den.
Allgemein können die Methylolverbindungen von Di- und Oligourethanen, wie sie allgemein aus Polyisocyanaten und Alkoholen oder aus Polyisocyanaten und Polyalkoholen oder aus Monoisocyanaten und Polyalkoholen entstehen, Verwendung finden.
Beispiele sind Methylolverbindungen der Addukte von: 1,6-Hexandiisocyanat und Methanol, Äthanol, Propanol, 2,4-Toluylendiisocyanat und Trimethylolpropan und Methanol, Triphenylmethantriisocyanat und Methanol. Pentacrythrit und Methylisocyanat, Trimethylolpropan und Methoxymethylisocyanat.
Im allgemeinen ist die verwendbare Methylolgruppen aufweisende Substanz von nichtionischem elektroneutralem Charakter. Sie wird dann mit einem NCO-Präpolymeren umgesetzt, welches selbst (potentiell) Elektrolytcharakter aufweist, z. B. vermöge eingebauter kationischer oder anioni scher Salzgruppen oder Vorstufen hiervon, wie basischer Aminogruppen, Sulfidgruppen oder Carboxylgruppen.
Man kann jedoch auch von Präpolymeren ausgehen, wel- ehe frei von ionischen Gruppen bzw. deren Vorstufen sind und diese Präpolymeren mit (potentiell) ionische Gruppen tragenden Methylolverbindungen umsetzen; insbesondere mit solchen, welche basische Amino-, quartäre Ammonium-, Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen bzw. deren Salze tragen.
Solche Produkte sind beispielsweise: Methylolverbindungen von Dioxymaleinsäuremonoamid, Weinsäuremonoureid, Citronensäuremono- und -diamid, Citronensätre-mono- und -diureid, Weinsäureamid, Aspara gin, Glutamin, Ureidobernsteinsäure, Bernsteinsäuremono- ureid, Maleinamidsä Ure, Maleinursäure, Acetylharnstoff- C-sulfonsäure, N-Hydroxyäthylasparagin, N-Hydroxyäthyl- asparaginsäureureid, N-Carbonamidomethylglycin,
Natrium- sulfomethyldicykindiamid sowie Methylolgruppen enthaltende Aminoplast- und Pltenolplast-Vorkondensate, welche durch Mitverwendung (potentiell) ionischer Komponenten Elek- trolytcharakter aufweisen. Derartige ionische Komponenten, die im allgemeinen zusammen mit den üblichen Komponen ten wie Harnstoff, Melamin, Cyanamid, Dicyandiamid, Phenol, Kresol, Aldehyden, Ketonen zum Einsatz kommen, sind z.
B. Glycin, Taurin, N,N-Dimethyläthylendiamin, Chloracetamid.
Die genannten Mcthylolverbindungen können in Äqui- valenz zu den vorhandenen NCO-Gruppen eingesetzt werden, d. h. ein Mol Methylolverbindung auf ein NCO-Äquivalent. Sie können aber auch im Überschuss angewandt werden.
Bevorzugt ist ein Äquivalentverhältnis von l,0-2,5 und ins besondere von<B>1,0-1,5.</B> Selbstverständlich kann man Methylolendgruppen auch auf andere Weise einführen, beispielsweise indem man Poly- urethane mit endständigen Doppelbindungen, Epoxiden, Carboxyl- oder Anhydridgruppen mit den Methylolverbin- dungen umgesetzt.
Des weiteren können Polyurethane mit reaktiven Halo genatomen, welche zur Quaternierung befähigt sind, mit tertiäre Aminogruppen aufweisenden Methylolverbindungen umgesetzt werden. Umgekehrt lassen sich auch Polyurethane mit endständigen tertiären Aminogruppen, wie sie beispiels weise in der belgischen Patentschrift 636 799 beschrieben sind, mit reaktive Halogenatome tragenden Methylolverbin- dungep unter Quaternierung zur Reaktion bringen.
Geeignete Verbindungen mit reaktionsfähigen Halogen atomen sind beispielsweise die Methylolverbindungen von den weiter oben aufgeführten Halogenalkylsäureamiden. Geeignete Verbindungen mit tertiären Aminogruppen sind beispielsweise die Methylolverbindungen der weiter oben aufgeführten Aminoamide.
Selbstverständlich können die Polyurethanelektrolyte auch nur anteilig Methylolgruppen neben gegenüber Formal dehyd reaktiven acylierten Aminogruppen -X-NHR auf weisen. So ist ein Gehalt von durchschnittlich etwa einer reak tiven Methylolgruppe pro Molekül für eine spätere Ketten verlängerung oft ausreichend. Ist eine Dispergierung unter Formaldehydzusatz vorgesehen, so kann der Gehalt noch niedriger liegen.
Die Umsetzung der Ausgangskomponenten zu den (potentiellen) Polyurethanelektrolyten, insbesondere deren letzte Stufe (Reaktion des NCO-Präpolymers mit Verbin dungen Y-X-NH-R bzw. Y-R2-X-NHR bzw. deren Me- thylolverbindungen) kann auch durch Zugabe geringer Men gen von Lösungsmitteln wie Dimethylformamid, Diäthyl- formamid, Äthylenglykol, Diäthylenglykol sowie deren Äther und Ester begünstigt werden. Die auf diese Weise eingeführte Lösungsmittelmenge soll indessen höchstens ca. 6% der ge samten Polyurethandispersion betragen. Vorzugsweise beträgt ihre Menge jedoch nur 0,2-2%.
Besonders günstig ist die Verwendung von Lösungsmitteln mit Hydroxygruppen, wel che später unter der Wirkung des zugesetzten Formaldehyds in das Polyurethan eingebaut werden.
Bei der Quaternierungsreaktion eines potentiellen Poly- urethanelektrolyten, welcher basische Stickstoffatome ent hält, mit Chloracetamid wird z. B. durch Zusatz von 1 bis 3% Glykolmonomethylätheracetat die Sublimation des Amids an die kühlen Teile des Reaktionsgefässes vermieden.
Es sei jedoch betont, dass die Herstellung der Dispersion in Abwesenheit organischer Lösungsmittel durchgeführt wer den kann.
Die erwähnte Abwesenheit organischer Lösungsmittel ist dadurch möglich, dass von NCO-Gruppen freie Polyurethane durch Vermischen mit Wasser dispergiert sind. Erst während bzw. zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der Dispergierung kommt es durch eine Wärmebehandlung und gegebenenfalls Erniedrigung des pH-Wertes zu einer weiteren kettenauf bauenden Reaktion, die je nach Wunsch zu einem thermo plastischen oder mehr oder weniger vernetzten hochmoleku laren Kunststoff führt. Diese kettenaufbauende Reaktion zum Hochpolymeren findet im wässrigen Zweiphasensystem ohne nennenswerte Viskositätserhöhung und/oder erst nach dem Aufbringen auf das Textilmaterial statt.
Beim Aufbau potentiell kationischer Polyurethane mit eingebauten tertiären Aminogruppen kann auf die Mitver wendung von die Reaktion mit Isocyanaten katalysierenden Verbindungen meist verzichtet werden. Beim Aufbau von Sulfoniumpolyurethanen oder Polyurethanen mit anionischen Gruppen kann die Mitverwendung eines Katalysators vorteil haft sein. In Frage kommen insbesondere tertiäre Amine und metallorganische Verbindungen, z. B. Tributylamin, Diaza- bicyclooctan, Pyridin, Zinnoctoat, Dibutylzinndilaurat, Zinkoctoat, Kobaltnaphthenat, Eisenacetylacetonat.
Polyurethan-polyelektrolyte mit gegenüber Formaldehyd reaktiven Gruppen, welche mit Formaldehyd enthaltenden Lösungen während oder unmittelbar vor der Dispergierung in Methylolgruppen aufweisende Polyurethanpolyelektrolyte übergeführt werden, sollten ein durchschnittliches Molekular gewicht von weniger als 25 000, vorzugsweise zwischen 2000 und 10 000 aufweisen. Ganz besonders bevorzugt ist der Be reich zwischen 3000 und 8000. Sie weisen ferner keine freien NCO-Gruppen mehr auf. Das durchschnittliche Molekular gewicht lässt sich zwar nur schwierig exakt bestimmen, jedoch mit ausreichender Genauigkeit abschätzen. Endgruppen- Bestimmung und osmometrische Messungen sind brauchbar.
In vielen Fällen ergibt sich das ungefähre durchschnittliche Molekulargewicht aus der Stöchiometrie der Reaktionspartner beim Aufbau des Polyurethans.
Setzt man beispielsweise 2 Mol einer Dihydroxyverbin- dung vom Molekulargewicht 2000, 1 Mol eines basischen Kettenverlängerungsmittels vom Molekulargesvicht 119, 4,75 Mol Diisocyanat (Molekulargewicht 168) und 3,5 Mol Harnstoff (Molekulargewicht 60) zu einem Polyurethan mit 2 endständigen Biuretgruppen um, so errechnet sich das Molekulargewicht zu
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Das so berechnete Molekulargewicht liegt praktisch in allen Fällen unter 10 l00 und meistens unter 8 000.
Für die Praxis ist ein weiteres wichtiges Kriterium, dass bei 120 die Viskosität niedriger als 1500 Poise liegt. Bevor zugt beträgt die Viskosität zwischen 50 und 1000 Poise. Bei höheren Viskositäten bereitet das Einmischen von wässrigen Formaldehyd enthaltenden Lösungen Schwierigkeiten und erfordert Spezialaggregate, z. B. Innenmischer oder Schnek- kenmaschinen oder langsam laufende Spiralrührer. Auch be steht die Gefahr vorzeitiger Molekülvergrösserung bis zur Vernetzung, noch ehe die Dispergierung abgeschlossen ist.
Steht kein geeignetes Messgerät zur Verfügung, so kann als Anhaltspunkt dienen, dass die Reaktionsmasse in einem 3-1-Glasbecher bei 120 mit einem gewöhnlichen Ankerrüh- rer bei 50-200 U./min gut rührbar sein soll.
Produkte mit Viskositäten unter 50 und insbesondere unter 10 Poise sind praktisch kaum von Interesse, da das Eigenschaftsbild der Endprodukte dann weniger günstig ist.
Es ist hervorzuheben, dass bei den normalerweise verwen deten Polyurethanelektrolyten mit gegenüber Formaldehyd reaktiven Endgruppen keine feste Relation zwischen Visko sität und Molekulargewicht besteht.
Polyurethanelektrolyte mit gegenüber Formaldehyd reak tiven Endgruppen weisen zweckmässig einen Gehalt von 4 bis 120 Milliäquivalent- lc an Salzgruppen auf. Das bedeutet, dass bei einem Durchschnittsmolekulargewicht von 2500 min destens jedes zehnte Molekül eine Salzgruppe trägt. Diese Salzgruppen tragenden Anteile der Polyurethane wirken dann als Emulgatoren für die nichtionischen Anteile. Es kommen Salzgruppen verschiedenartiger chemischer Konstitution in Betracht.
Die gebräuchlichsten Gruppen sind folgende:
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-C00 @ "' ) , -S@3 t )@ -Q-Sa3 i ) -S02 )@
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Dasselbe gilt für Mcthylolgruppen tragende Polyurethan- elektrolyten.
Es ist nicht notwendig, dass vor der Zugabc der wässrigen Formaldehyd enthaltenden Lösungen die Polyurethane be reits fertig in Salzform vorliegen. Statt dessen können diese Gruppen auch potentiell, d. h. in zur Salzbildung befähigter Form, vorhanden sein. Dies ist besonders dann vorteilhaft. wenn die Salzbildung durch einen einfachen Neutralisations vorgang in Gegenwart von Wasser erfolgt.
Zur Salzbildung befähigte Gruppen (potentielle Elektro lytgruppen) sind z. B.
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-COOHr -S03H-S02H,
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Da die Salzhildung im wasserfreien Medium meist mit starker Zunahme der Viskosität verbunden ist, kann es ins besondere bei ohnedies hochviskosen Polyurethanen vorteil haft sein, die Salzbildung durch Säuren bzw. Basen erst wäh rend der Wasserzugabe vorzunehmen.
Selbstverständlich können Salzgruppen und zur Salzbil dung befähigte Gruppen auch nebeneinander vorliegen. Zur Erzielung einer guten Dispergierung ist es weiterhin günstig, wenn die (potenuiellen) Polyturethanelektrolyte hydrophobe Kcttensegmente von mindestens 60 Kettenglie dern raufweisen. Unter hydrophobe Kettensegmente sollen solche Segmente verstanden werden, welche weder Salz gruppen noch zur Salzbildung befähigte bzw. in Salzgruppen übergehende Gruppen enthalten. Vorzugsw eise handelt es sich um Polyäther-, Polyester-, Polythioäther-, Polyacetal- segmente, welche auch durch längere Kohlenwasserstoffreste oder Urethan- bzw. Harnstoffgruppen unterbrochen sein können.
Besonders bevorzugt sind solche Polyurethane, bei denen diese hydrophoben Segmente aus 250-400 Ketten gliedern bestehen Lind nur wenig (z. B.4 -10) Urethan- bzw. Harnstoffgruppen aufweisen.
Nach einer weiteren Herstelltungsmöglichkeit der Disper sion wird in die (potentiellen) Polyurethanelektrolyte reit endständigen reaktiven acylierten Aminogruppen anschlies- send bei erhöhter Temperatur Wasser zusammen mit Formal dehyd und gegebenenfalls zur Neutralisation potentieller Salzgruppen zusammen mit Säuren oder Basen eingerührt.
Zweckmässigerweise wird der Polyurethanmasse zunächst so viel Wasser zugesetzt, bis Trübung einsetzt. Diese Wasser menge enthält gegebenenfalls die zur Neutralisation saurer oder basischer Gruppen notwendigen Mengen an Basen oder Säuren. Diese erste Wassermenge beträgt ca.
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bis des
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Gewichts der Polyurethannmasse. Die Temperatur liegt bevor zugt zwischen 5i und 100 . Anschliessend gibt man innerhalb desselben Temperaturbereichs wässrige Formaldehydlösung und schliesslich Wasser zu, wobei während der Wasserzugabe die Temperatur 150 betragen kann. Wenn gewünscht, kann dabei auch unter Druck gearbeitet werden.
Man kann auch die notwendige Menge an Formaldehyd in der gesamten zur Dispergierung notwendigen Wassermenge lösen und diese stark verdünnte Formaldehydlösung allmäh lich einrühren.
Es ist auch möglich, einer Polyurethanschmelze zunächst eine konzentrierte Formaldehyd enthaltende Lösung oder Suspension zuzufügen (z. B. eine Suspension von Para- formaldehyd in wenig Wasser) und die gebildete Polyurethan- masse anschliessend durch Einmischen von Wasser zu disper gieren. Paraformaldehyd bzw. Formaldehyd abgebende Ver bindungen und Wasser können auch nacheinander der Reak tionsmasse zugesetzt werden, wobei eine Formaldehyd ent haltende wässrige Lösung in situ gebildet wird.
Es ist aber auch möglich, Polyurethanelektrolyte mit endständigen reaktiven acylierten Aminogruppen zunächst mit Wasser vorzudispergieren und erst dann Formaldehyd in freier oder gelöster oder chemisch gebundener Form zuzufü gen. Dies ist insbesondere dann angezeigt, wenn während der Dispergierung bei pH-Werten unter 4 oder über 9 gearbeitet wird und die Gefahr einer vorzeitigen Polykondensation während der Dispergierung besteht. Dabei ist lediglich we sentlich, dass zumindest Anteile des zugesetzten Wassers Formaldehyd enthalten.
Anstelle von freiem Formaldehyd können auch wässrige Lösungen von Formaldehyd abgebenden Substanzen, ins besondere von Paraformaldchyd, Trioxan, Methylal, Hexa- methylentetramin, oligo-Methylolverbindungen wie Di- und Oligomethylolharnstoffe, -hexahydropyrimidinone, -urone. -nelamine und andere Triazinderivate eingesetzt werden. Auch Methyloläther kommen in Betracht, sofern sie zusam- nen mit sauren Katalysatoren zur Anwendung kommen und somit anteilig als freie Metylolverbindungen bzw. freier Formaldehyd vorliegen.
Folgende Methylolverbindungen kommen beispielsweise in Betracht: Dimethylolharnstoff, Hexamethylolmelamin, Hexamethylolmelaminmethyläther, Tetramethylolaceton, Hexamethylolaceton, Methylolverbindungen und Methylol- äther von Harnstoff, Äthylenharnstoff, Methylendiharnstoff, Biuret, Carbonyldiharnstoff, Hexamethylendiharnstoff, Acetylenharnstoff, Hydrazodicarbonamid, Tetrahydro- pyrimidinon, Tetrahydro-1,3,5-oxdiazinon-(4), Dicyan- diamid, Acrylamid- und Metlacrylamid-Polytmerisaten, Formogtuanamin, Acetoguanamin, Benzoguanamin.
Neben Formaldehyd können auch höhere Aldehyde, wie Acetaldehyd, Chloral, Crotonaldehyd, Aerolein, Furfural, Glyoxal, Glutarsäuredialdehyd, Ketone wie Aceton, Methyl- äthylketon, Cyclohexanon sowie deren Kondensate mit Arminoplast bildenden Verbindungen bzw. Mischkondensate mit Formaldehyd und Aminoplast bildenden Verbindungen eingesetzt werd en.
Auf jeden Fall sollen die wässrigen Lösungen solcher Formaldehydderivate unter den Reaktionsbedingungen im Gleichgewicht freien Formaldehyd enthalten, um eine Reaktion mit den Rcaktivgruppen -X-NHR zu gewährlei sten. Es ist jedoch nicht notwendig, dass bei dieser Reaktion ausschliesslich Methylolgruppen tragende Gruppen
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entstehen.
Es liegt vielmehr durchaus im Sinne der Erfindung, dass durch Reaktion der Reaktivgruppen -X-NHR mit Oligomethylolverbiridungen HO-CH_-Z-(CH2-OH)", wobei Z beispielsweise ein gegenüber Formaldehyd di- bis hexaf'unktioneller Rest und n eine ganze Zahl von 1-5 ist, neue Methylolverbindungen
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entstehen. Eine Weiterkondensation, wobei die Mcthylolgruppen weitgehend abreagieren, muss dagegen vor Bildung der Dispersion unbedingt vermieden werden.
Man erreicht dies, indem man die Mischung der Polyurethanmasse mit den Formaldehyd enthaltenden wässrigen Lösungen vorzugsweise bei pH-Werten zwischen 9 und 4,1 und insbesondere zwi schen 7,5 und 5,5 durchführt. Weiter soll der Mischvorgang bis zur Bildung der Dispersion im allgemeinen nicht länger als etwa zwei Stunden erfordern.
Die Menge des benötigten Formaldehyds in freier oder gebundener Form hängt von der Menge der vorhandenen Reaktivgruppen -X-NHR ab. Dabei sind auch innerhalb der Kette befindliche Reaktivgruppen -X-NHR zu berücksichti gen, beispielsweise wenn tertiärer Stickstoff mit Chloracet- amid quaterniert worden ist. Das Äquivalentverhältnis -X-NHR zu Formaldehyd (bezogen auf freien Formaldehyd) liegt zwischen 1 :0,3 und 1 :4, insbesondere zwischen 1 :2 und 1 :0,6. Niedrigere Formaldehydmengen sind wegen der dann in nicht ausreichendem Masse erfolgenden Kettenverlänge rung ungünstig, selbst wenn ausreichende Dispergierbarkeit gegeben ist. Höhere Formaldehydmengen sind im allgemeinen nutzlos, bedingen jedoch starken Geruch der Dispersion und hohe Forrmaldehydatbgabe bei der Trocknung.
Um die Reaktion zwischen den acylierten Aminoend- gruppen mit dern gelösten Formaldehyd zu beschleunigen. können Katalysatoren wie Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Ammoniak oder Urotropin zugesetzt werden. Deren Menge ist jedoch besonders bei kationischen Produkten niedrig zu halten. um die Stabilität der gebildeten Dispersionen nicht zu beeinträchtigen.
Die erforderliche Wassermenge hängt vor allem davon ab, bei welcher Konzentration die zunächst gebildete Paste von Wasser in Polytrrethan in eine Polyurethan/Wasser- Dispersion umschlägt. Dies kann schon bei einer Polyure- thankonzentration von ca. 68%, aber auch erst bei 20% der Fall sein. Demnach beträgt die insgesamt notwendige Was sermenge das 0,5 -4fache und bevorzugt das 0,8-3fache der Polyurethanmenge.
Die Geschwindigkeit der Wasserzugabe ist so zu bemes sen, dass das Wasser gleichmässig von der Polyurethanmasse aufgenommen wird. Der Mischvorgang kann im allgemeinen ohne weiteres in üblichen Rührapparaturen bzw. Rührkesseln mit langsam laufenden Ankerrührern vorgenommen werden. Es muss lediglich für eine den auftretenden hohen Viskosi täten angemessene Rührleistung gesorgt werden. Besonders geeignet sind Rührwerke die gleichzeitig eine gute Durch mischung des Reaktionsgutes auch in vertikaler Richtung ge währleisten, wie z. B. Spiralrührer. Schnellrührer sind im all gemeinen weniger geeignet.
Enthält die Polyurethanrmasse bereits endständige Me- thylolgruppen, etwa durch Reaktion eines NCO-Endgruppen tragenden Prä polymeren mit Oligomethylolverbindungen, so erührigt sich die Anwesenheit von Formaldehyd während des Dispergiervorgangs. Man geht dann so vor, dass man in die (potentiellen) Polyurethanelektrolyte mit endständigen reaktiven Methylolgruppen anschliessend bei erhöhter Tem peratur Wasser, gegebenenfalls zusammen mit zur Neutrali sation potentieller Salzgruppen notwendigen Mengen von Säuren oder Basen, einrührt.
Die dabei vor sich gehende Selbst-Dispergierung des Polyurethans kommt durch die kombinierte Wirkung der eingebauten ionischen Gruppen und der endständigen Methylolgruppen zustande.
lm allgemeinen wird das Wasser zunächst unter Bildung einer fast klaren Lösung aufgenommen. Mit fortschreitender Wasserzugabe entsteht eine milchig-weisse Paste, welche das Wasser teilweise gelöst, teilweise im Polyurethan dispergiert enthält (Dispersion Wasser in Öl-Typ). Mit weiterer Wasser zugabe geht die Paste in eine Polyurrethan-in-Wasser-Disper- sion über. In manchen Fällen erfolgt dieser Übergang erst beim Abkühlen der Dispersion.
Die Temperatur während der Wasserzugabe liegt zwischen Raumtemperatur und 150 und vorzugsweise zwischen 50 und 130 . Man kann z. B. etwa die erste Hälfte der Wasser menge bei Temperaturen zwischen 80 und 130 einrühren und weiteres Wasser unter gleichzeitigem Abkühlen zugeben. Nach einer besonders bevorzugten Arbeitsweise wird die ge samte Wassermenge bis zur Bildung der Polyurethan-in- Wasser-Dispersion bei Temperaturen um 100 zugegeben. Bei Temperaturen über 130 wird zweckmässigerweise unter Überdruck gearbeitet.
Soll die gesamte Herstellung der Polyurethanmasseoder auch nur der Dispergiervorgang kontinuierlich erfolgen, so eignen sich hierzu besonders Schneckenmaschinen.
Kühlt man die gebildeten Dispersionen unmittelbar nach der Herstellung ab und wendet sie bei Raumtemperatur an, so ist das Eigenschaftsbild der erhaltenen Beschichtungen bzw. Imprägnierungen unbefriedigend. Festigkeit und Wasser beständigkeit sind schlecht. Zur Erzielung befriedigender Ei genschaften ist noch eine Wärmebehandlung notwendig. Diese kann vor und/oder während und/oder nach dem Auf bringen der Dispersionen erfolgen.
Die Wärmebehandlung vor der Entfernung des Wassers aus der Dispersion kann so vorgenommen werden, dass die erhaltene Dispersion einige Zeit, z. B. 10 Minuten bis 48 Stunden, einer erhöhten Temperatur über 50 ausgesetzt wird. Die Zeitdauer hängt dabei von der Höhe der Tempera tur und dem pH-Wert ab. Bei pH-Werten von 5-7 und Tem peraturen um 5t-80 C sind im allgemeinen mehr als 10 bis 48 Stunden notwendig, während bei 140 und einem pH- Wert von 2 bereits<B>10</B> Minuten ausreichend sein können.
Bei Temperaturen über l20 wird bevorzugt im Druckgefäss gearbeitet.
Vorzugsweise wird die erhaltene Dispersion unmittelbar nach der Herstellung 1-4 Stunden bei 90-110 Innentempe ratur nachgerührt. Die dabei erfolgende Nachreaktion kann durch Erniedrigung des pH-Werts auf<B>5-2</B> (vorzugsweise 4-3), beispielsweise durch Zusatz von Weinsäure oder Phosphorsäure, stark beschleunigt werden.
Diese Nachbehandlung ist vor allem dann erforderlich, wenn in Ausführung des Verfahrens die Trocknung der auf gebrachten Dispersion bei<B>25'</B> C vorgesehen und ein Naeh- hciz..n nicht möglich ist.
Zusätzlich oder anstelle dieser Massnahme können die aufgebrachten Dispersionen auch bei erhöhter Temperatur getrocknet werden. Wegen der Gefahr der Blasenbildung sind hierfür Temperaturen unter 100 bevorzugt. Meist werden die Dispersionen vorher auf pH-Werte von 2-5 (bevorzugt 4-3) gebracht, wenn nicht ein Nachheizvorgang bei höherer Temperatur vorgesehen ist. Diese Arbeitsweise kommt vor allem für kontinuierliche Beschichtungen und deren Anwendungen, z. B. Kaschierungen, Verklebungen und Lackierungen, in Betracht, wo die Trocknung verhältnismäs sig rasch im Trockenkanal vorgenommen wird.
Zusätzlich oder anstelle dieser Massnahmen können die an- oder durchgetrockneten Produkte, z. B. nach Formge bung, Beschichtungen oder Imprägnierungen, auch einem Nachheizvorgang ausgesetzt werden. Hierzu wird beispiels weise auf Temperaturen zwischen 50-200 (vorzugsweise 70 bis 150 ) erhitzt und einige Zeit bei dieser Temperatur be lassen. Die Trockentemperatur der Umgebung kann bei Kurzzeittrocknung auch höher liegen, die Temperatur des Polyurethans darf jedoch 200 nicht überschreiten. Bei dieser Temperatur kann eine Verweildauer von 30 Sekunden ausreichen, während bei 1t10 die Naehheizdauer 1-4 Stun den betragen kenn.
Die zu verwendenden wässrigen Disper sionen können flüssige oder pastenartige Konsistenz aufwei- sen und sind in der Regel ohne Emulgatorzusatz stabil, jedoch können entsprechende kationische, anionische oder neutrale Emulgatoren und Schutzkolloide zugefügt werden wie sauer oder ammoniakalisch aufgeschlossenes Kasein, Seifen, In- vertseifen, Alkylsulfonate, Polyvinylalkohol, oxäthylierte Phenole, Oleylalkoholpolyglykoläther, oxäthylierte Phenole, Oleylalkoholpolyglykoläther, oxäthyliertes Polypropylengly- kol oder Naturprodukte wie Gelatine, Gummi arabicum, Tragant, Fischleim.
Derartige Zusätze dienen vor allem der Herabsetzung der verhältnismässig hohen Oberflächenspan nung der Polyurethandispersionen. Sie beeinflussen ferner die chemische Stabilität der Dispersionen und die Koagulierbar- keit.
Die Dispersionen können mit gleichgeladenen Dispersio nen verschnitten werden, wie z. B. mit Polyvinylacetat, Polyäthylen-, Polystyrol-, Polybutadien-, Polyvinylchlorid- und Copolymerisat-Kunststoff-Dispersionen.
Schliesslich können auch Füllstoffe, Weichmacher, Pig mente, Russ- und Kieselsäuresole, Aluminium-, Ton-, Asbest-Dispersionen in die Dispersionen eingearbeitet wer den.
In vielen Fällen ist es günstiger, derartige Füllstoffe, Weichnmacher, Pigmente, Stabilisatoren z. B. gegen den Ein- fluss von Licht oder hydrolysierenden Einflüssen, Vernet zungsmittel, optische Aufheller, Thixotropie bewirkende Mittel. Mittel zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaf ten und des Griffs in Substanz in gelöster, angeteigter oder dispergierter Form vor der Wasserzugabe der Schmelze des Polyurethans oder der vor der Dispergierung vorliegenden konzentriert wässrigen Lösung des Polyurethanpolyelektrolyts einzuverleiben.
Als Zusatzkonmponenten zu der Dispersion können die schon erwähnten acylierren Amine Y-X-NH-R bzw. #-R2-(X-NH-R)n. welche als Vernetzer für die vorhan denen Methylolverbindungen wirken, verwendet werden. Derartige acylierte Amine können zu einem beliebigen Zeit punkt während des Aufbaus der Polyurethannasse oder der Dispergierung oder auch erst kurz vor der Applikation zuge setzt werden. Polyisocyanate in freier Form, die ein Mole kulargewicht zwischen 1 lt) und ca. 4000 haben, können da gegen frühestens unmittelbar vor der Dispergierung, bevor zugt aber im Anschluss an die Dispergierung bzw. der ferti gen Dispersion zugesetzt werden.
Die herstellbaren Dispersionen werden erfindungsgemäss zur Beschichtung bzw. zum Überziehen und zum Imprägnie ren von Textilmaterialien, insbesondere gewebten und nicht gewebten Textilien verwendet. In Anwendung des Verfahrens können antistatische und knitterfreie Ausrüstungen, gebun dene Vliese, Verklebungen, Hydrophohierungen und Weich- machungen erhalten werden.
Es können lösungsmittelfreie, gebundene Faservliese er halten werden, wobei die Fasern natürlichen (Baumvolle, Wolle) oder synthetischen Ursprungs (Rayon, Polyamid, Polyacrylnitril, Polyester) sein können.
Es ist von Vorteil, dass die Ausführung des erfindungs- gemässen Verfahrens nach technisch bereits ausgeübten Applikationsmethoden auf gebräuchlichen Maschinen erfol gen kann. Besonders leicht können die zu verwendenden Dispersionen als 30-70prozentige Pasten durch Giessen oder Rakeln aufgetragen werden. Die Überführung in Pastenform gegebenenfalls mittels handelsüblicher Verdickungsmittel, die zur Einstellung gewünschter Viskositäten zweckmässig in Mengen von 1-10%e mitverwendet werden, verringert je nach Konzentration die Sedimentationsgeschwindigkeit und bewirkt weiches gleichmässiges Fliessen der Masse. Hoch konzentrierte Pasten mit einem Feststoffgehalt von ca. 50 bis 70% sind tagelang ohne Phasentrennung haltbar.
Die Dispersionen, insbesondere Suspensionen bzw. Pa- sten, werden dabei auf ein Textilmaterial appliziert, z. B. gewebte oder nichtgewebte textile Gebilde bzw. Fasermatten, Filze oder Vliese, die vermöge ihrer Saugwirkung eine so fortige Verfestigung des aus Mikrogelteilchen bestehenden Überzuges bewirken. Anschliessend wird bei vorzugsweise erhöhter Temperatur getrocknet und gegebenenfalls ver- presst, wobei die Kaviarstruktur des Überzuges verfestigt wird.
Die Trocknung der aufgebrachten Dispersion kann bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur erfolgen, wobei jedoch kein Schmelzen unter Zusammenfliessen des Materials eintreten sollte.
Trocknet man bei Temperaturen zwischen 10 und 40 C, so tritt im allgemeinen eine Verfestigung des Materials nicht ein. Die erhaltenen Schichten lassen sich meist mit der Hand zerkrümeln und sind in vielen Fällen sogar in Wasser wieder redispergierbar.
Die Verfestigung erfolgt normalerweise durch Einwir kung erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 50 und 180 , wobei gleichzeitig ein Sintern der Teilchen unter me chanischer Verzahnung bzw. partieller Grenzflächenver- schmclzung und eine chemische Vernetzungsreaktion zwi schen den Teilchen-Grenzflächen erfolgt. Durch die eintre tende Vernetzung der Randzonen wird ein weiteres zu weit gehendes Sintern bzw, völliges Schmelzen verhindert, so dass das ganze Material von feinsten Kanälen durchzogen bleibt.
Trocknung und Verfestigung können gleichzeitig oder nacheinander vorgenommen werden. Die Verfestigungs temperatur vorgetrockneter Schichten liegt ca. 10-30 höher als die feuchter Schichten. Mit abnehmendem Wasser gehalt muss die Verfestigungstemperatur erhöht werden, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen. Die Zeit der Tempera tureinwirkung sowie die Schichtdicke und gegebenenfalls die Anwendung von Druck, z. B. durch heisse Walzen beim Verfestigen, sind weitere wichtige Faktoren, die die Mikro porosität, Wasserdampfdurchlässigkeit und die physikalischen Eigenschaften der erhältlichen Beschichtungen stark beein flussen.
Überzüge von 100-400 Dicke können durch Tempera turschock gesintert werden, wobei wenige Sekunden bei weitgehend wasserfreien bis einige Minuten bei noch etwas feuchten Überzügen ausreichen. Die Temperatur kann hier bei erheblich über der sonst bei längerer Trocknungszcit not- wenJigen Vcrlestigungsteinperattir liegen.
Die fertigen Überzüge sind milchig opak oder meistens völlig undurchsichtig, besitzen einen angenehmen warmen Griff, gute Zugfestigkeit und geringen Abrieb und sind in Lösungsmitteln, häufig sogar in heissem Dimethylformamid unlöslich. Die Wasserdampfdurchlässigkeit ist im Vergleich zu entsprechenden homogenen Materialien deutlich erhöht und entspricht in den meisten Fällen Naturleder. Unter dem Lichtmikroskop ist eine deutlich morphologische Struktur erkennbar. Anschliessend können die Überzüge zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit ihrer Oberfläche mit einer Appretur (Finish) überzogen werden.
Bevorzugt werden hierfür wie deruni wässrige Dispersionen oder Lösungen verwendet.
Die Verfahrensprodukte sind vielseitig verwendbar. So lassen sich daraus z. B. Zeltplanen, Regenmäntel, Taschen, Gürtel, Schuhe, Polstermaterialien, Auto-Auskleidungen usw. herstellen.
In den nachfolgenden Beispielen wird die Herstellung verwendbarer Dispersionen und deren erfindungsgemässe Verwendung beschrieben.
EMI0014.0032
Ansatz: <SEP> Beispiel <SEP> 1
<tb> 500 <SEP> g <SEP> (0,303 <SEP> Mol) <SEP> Phthalsäure-Adipinsäure-Äthylen glykol-Polyester <SEP> (1 <SEP> : <SEP> I <SEP> <B>:2,3);</B> <SEP> Molekulargewicht
<tb> 1650 <SEP> (PEP)
EMI0015.0001
50 <SEP> g <SEP> (0,420 <SEP> Mol) <SEP> N-Methyldiäthanolamin <SEP> (MDA)
<tb> 52 <SEP> g <SEP> (0,870 <SEP> Mol) <SEP> Harnstoff <SEP> (HS)
<tb> 205 <SEP> g <SEP> (1, <SEP> 158 <SEP> Mol) <SEP> Toluylendiisocyanat, <SEP> Isomeren gemisch <SEP> 65:
<SEP> 35 <SEP> (T <SEP> 65)
<tb> 39 <SEP> g <SEP> (0,420 <SEP> Mol) <SEP> Chloracetamid
<tb> 258 <SEP> ml <SEP> (2,5 <SEP> Mol) <SEP> 30prozentiges <SEP> wässriges <SEP> Formaldehyd
<tb> 30 <SEP> ml <SEP> Glykolmonomethylätheracetat <SEP> (GMA)
<tb> 1150 <SEP> ml <SEP> Wasser Durchführung: PEP, MDA und HS werden bei 60 vorgelegt und T 65 innerhalb 1' zugegeben. Unter starker Viskositätszunahme steigt die Temperatur auf 111 . Nach Heizen auf 120 steigt die Temperatur spontan weiter auf 133 (Harnstoffreaktion). Man gibt das Chloracetamid zu und spült mit GMA nach. Man hält noch 10 Minuten bei 130 , lässt auf l00 abkühlen und tropft in 45' 1000 ml Wasser zu, wobei eine Temperatur von 100-110 eingehalten wird. Man erhält ein opakes, dickes Sol, das nach 20 Minuten beim Abkühlen einen dünn flüssigen, schwach gelben, 41,5prozentigen Latex liefert.
Die Teilchen sind überwiegend kugelig mit Durchmesser zwischen 50-120 m .
Ein Teil der Dispersion wird mit Weinsäure auf pH 2-3 gestellt.
In Zeitabständen von mehreren Tagen werden von der Originaldispersion (pH 5-6) und der angesäuerten Disper sion Proben von je 10 g Festsubstanz in 25 ml Tetrahydro- furan gelöst und die Auslaufviskosität aus einer unten abge sprengten 2-ml-Pipette in Sekunden gemessen.
EMI0015.0004
nach <SEP> 3 <SEP> Tagen <SEP> 10 <SEP> Tagen <SEP> 21 <SEP> Tagen <SEP> 45 <SEP> Tagen
<tb> pH <SEP> 5-6 <SEP> 0,6" <SEP> 0,8" <SEP> 1,2" <SEP> 1,2" <SEP> 1,0"
<tb> pH <SEP> 2-3 <SEP> 0,6" <SEP> 1,0" <SEP> 2,5" <SEP> 5,0" <SEP> 5,0" Zur Herstellung einer gegen Trichloräthylen beständigen Kaschierung zwischen einem Baumwollgewcbe und einer Polyurethan-Schaumstoff-Folie wird die Dispersion zwecks Bildung einer Klebeschicht auf das Baumwollgewebe aufge bracht.
Beispiel 2
EMI0015.0006
Ansatz:
<tb> 500 <SEP> g <SEP> (0,303 <SEP> Mol) <SEP> Phthalsäure-Adipinsäure-Äthylen glykol-Polyester <SEP> (1 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 2,3); <SEP> Molekulargewicht
<tb> 1650 <SEP> (PEP)
<tb> 50 <SEP> g <SEP> (0.420 <SEP> Mol) <SEP> N-Methyldiäthanolamin <SEP> (MDA)
<tb> 52 <SEP> g <SEP> (t,870 <SEP> Mol) <SEP> Harnstoff
<tb> 194,5 <SEP> g <SEP> (1,158 <SEP> Mol) <SEP> 1,6-Hexandiisocyanat
<tb> 19,6 <SEP> g <SEP> (0,21 <SEP> Mol) <SEP> Chloracetamid
EMI0015.0007
12,6 <SEP> g <SEP> (0,21 <SEP> Mol) <SEP> Essigsäure
<tb> 129 <SEP> ml <SEP> (1,25 <SEP> Mol) <SEP> 30prozentiges <SEP> wässriges <SEP> Formaldehyd
<tb> 30 <SEP> ml <SEP> Glykolmonomethylätheracetat
<tb> 1400 <SEP> ml <SEP> Wasser Durchführung:
wie Beispiel 1, wobei Essigsäure zusammen mit der ersten Wasserportion zugegeben wird.
Es wurde ein opakes 32prozentiges Sol erhalten. pH = 5. Proben der Originaldispersion und einer mit Wein säure auf pH 2-3 eingestellten Dispersion wurden 24 Stunden bei Raumtemperatur bzw. ';2 Stunde bei 80 getrocknet und danach mit destilliertem Wasser belastet. Ergebnisse siehe Tabelle.
EMI0015.0008
nach <SEP> 1 <SEP> Stunde <SEP> nach <SEP> 24 <SEP> Stunden
<tb> Wasserbelastung <SEP> Wasserbelastung
<tb> pH <SEP> 5, <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> Raumtemperatur <SEP> aufgelöst <SEP> aufgelöst
<tb> pH <SEP> l <SEP> 2-3, <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> Raumtemperatur <SEP> unverändert <SEP> klar, <SEP> gequollen
<tb> pH <SEP> 5, <SEP> 30' <SEP> 80 <SEP> weiss <SEP> angelaufen <SEP> stark <SEP> weiss <SEP> angelaufen
<tb> pH <SEP> 2-3, <SEP> 30' <SEP> H0 <SEP> unverändert <SEP> klar,
<SEP> etwas <SEP> gequollen Die auf ein Gewebe aufgebrachte Dispersion ergibt, bei Raumtemperatur getrocknet, einen weichen, klaren Überzug mit guter Wasserfestigkeit. Durch Nachheizen bei 80 C wer den diese Eigenschaften stark verbessert.
Beispiel 3
EMI0015.0009
Ansatz:
<tb> 500 <SEP> g <SEP> (0,303 <SEP> Mol) <SEP> Phthalsäure-Adipinsäure-Äthylen glykol-Polycster <SEP> (1 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> :2,3); <SEP> Molekulargewicht
<tb> 1650 <SEP> (PEP)
<tb> 15 <SEP> g <SEP> (0, <SEP> 126 <SEP> Mol) <SEP> MDA
<tb> 26 <SEP> g <SEP> (t),428 <SEP> Mol) <SEP> Harnstoff
<tb> 1l8 <SEP> g <SEP> (0,643 <SEP> Mol) <SEP> 1,6-Hexandiisocyanat
<tb> 7 <SEP> g <SEP> (0,075 <SEP> Mol) <SEP> Chloracetamid
<tb> 3 <SEP> g <SEP> (0,061 <SEP> Mol) <SEP> Essigsäure
<tb> 129 <SEP> ml <SEP> (1,25 <SEP> Mol) <SEP> 30prozentiges <SEP> wässriges <SEP> Formaldehyd
<tb> 30 <SEP> ml <SEP> Glykolmonomethylätheracetat
<tb> 830 <SEP> ml <SEP> Wasser Durchführung: wie Beispiel 2. Nach der Wasserzugabe bei l30 erhält man einen grobteiligen dünnen Latex, der beim Abkühlen dicker und rheopex wird.
Ausbeute 1,7 kg, Feststoff 40%, pH 5-6. Die aus der auf pH 2-3 angesäuerten Dispersion durch Trocknung bei Raumtemperatur auf Geweben erhaltenen Überzüge sind klar, glänzend und weich und weisen gute Wasserfestigkeit auf. Durch Nachheizen bei 120 werden die Eigenschaften wesentlich verbessert.
Beispiel 4
EMI0015.0010
Ansatz:
<tb> 500 <SEP> g <SEP> (0,37 <SEP> Mol) <SEP> Phthalsäure-Äthylenglykol-Polyester
<tb> (Molekulargewicht <SEP> 1350)
<tb> 30 <SEP> g <SEP> (0,252 <SEP> Mol) <SEP> MDA
<tb> 60 <SEP> g <SEP> (1,00 <SEP> Mol) <SEP> Harnstoff
<tb> 188 <SEP> g <SEP> (1,122 <SEP> Mol) <SEP> 1,6-Hexandiisocyanat
<tb> 21 <SEP> g <SEP> (0,224 <SEP> Mol) <SEP> Chloracetamid
<tb> 1,7 <SEP> g <SEP> (0,028 <SEP> Mol) <SEP> Essigsäure
<tb> <B>129</B> <SEP> ml <SEP> (1,25 <SEP> Mol) <SEP> 30prozentiges <SEP> wässriges <SEP> Formaldehyd
<tb> 680 <SEP> ml <SEP> Glykolmonomethylätheracetat <SEP> (GMA) Polyester, MDA und Harnstoff werden bei 85 vorgelegt und zügig mit dem 1,6-Hexodiisocyanat versetzt. Nach 2 Minuten beginnt die Reaktion.
Durch Kühlung wird Tem peraturanstieg über 150 vermieden. Zu der sehr viskosen Masse gibt man bei 130 festes Chloracetamid und spült mit GMA nach. Man rührt bei 130 30 Minuten nach und tropft zu der hochviskosen klaren Schmelze eine Lösung von Essigsäure in 80 ml Wasser in 13 Minuten zu, wobei die Schmelze klar bleibt. Anschliessend werden bei 90 in 20 Minuten die Formaldehydlösung und dann bei 130 in 50 Minuten das restliche Wasser zugetropft. Man erhält einen relativ grobdispersen, dickflüssigen Latex, dessen Viskosität beim Abkühlen abnimmt. Er ist 52%ig. pH 5-6.
Der angesäuerte Latex wird auf Textilgewebe gestrichen; man erhält hochglänzertde klare und farblose Schichten. Nach einer Wärmebehandlung bei 80 sind diese wasserfest.
Beispiel s
EMI0016.0001
500 <SEP> g <SEP> (t0,281 <SEP> Mol) <SEP> Phthalsäure-Äthylenglykol-Polyester
<tb> (Molekulargewicht <SEP> l350), <SEP> Desmophen
<tb> 52 <SEP> g <SEP> (0,870 <SEP> Mol) <SEP> Hautstoff
<tb> 190,5 <SEP> g <SEP> (1,136 <SEP> Mol) <SEP> 1,6-Hexandiisocyanat
<tb> 53,5 <SEP> g <SEP> (0,278 <SEP> Mol) <SEP> Zitronensäure
<tb> 29,2 <SEP> g <SEP> (0,278 <SEP> Mol) <SEP> Diätltanolamin
<tb> 64,5 <SEP> ml <SEP> (0,63 <SEP> Mol) <SEP> 30prozentiges <SEP> wässriges <SEP> Formaldehyd
<tb> 080 <SEP> ml <SEP> Wasser Desmophen und Harnstoff werden bei 75 mit Diiso- cyanat versetzt und aufgeheizt. Bei 130' setzt exotherme Reaktion ein und die Temperatur steigt auf 151 an. Nach Abklingen der Reaktion und Abkühlung auf 120 wird Zitronensäure zugesetzt.
Sofort setzt unter Gelbfärbung und Aufschäumen starke Reaktion ein, wobei die Temperatur erst auf 90' abfällt und anschliessend wieder auf 120 steigt. Nun werden nacheinander bei 100 eine Lösung von Diäthanolamin in 80 ml H20 in 3 Minuten, 64,5 ntl wässri- ges Formaldehyd in 4 Minuten und 750 ml Wasser in 15 Minuten zugegeben. Anschliessertd wurden bei 13W weitere 250 ml Wasser in 23 Minuten zugegeben. Nach Ab kühlen resultierte ein weisser viskoser, leicht rheopexer Latex mit guter Streichbarkeit.
Der Latex wird auf ein textiles Trägermaterial gestrichen und getrocknet. Nach einer Wärmebehandlung bei 100 bis 120 ist die Beschichtung beständig gegen Wasser und orga nische Lösungsmittel. Beispiel 6 Es wurde wie in Beispiel 2 verfahrert, jedoch unter Ver wendung von nur 32,25 ml 30% wässrigem Formaldehyd. Der erhaltene Latex ist sehr feinteilig, dickflüssig und zeigt leichte Thixotropie. Nach Ansäuern auf pH = 3 werden beim Auftragen auf Gewebe und nachfolgendes Auftrocknen bei 80 weiche, etwas klebrige und thermoplastische Über züge erhalten.
*Beispiel 7 Es wurde wie in Beispiel 2 verfahren, jedoch unter Ver wendung von 4 1 g Thioharnstoff anstelle von Harnstoff und 64,5 ml 30% wässrigen( Formaldehyd. Es wurde ein dünnflüs siger, gelbgefärbter Latex ohne Tyndall-Effekt erhalten.
Die mit Weinsäure auf pH 2-3 gestellte Dispersion wird auf Gewebe gestrichen; es werden beim Auftrocknen bei 80 schwachgelbe, transparente, weiche, etwas elastische und geringfügig klebrige Überzüge erhalten. Beispiel 8 Es wurde wie in Beispiel 2 verfahren, jedoch unter Ver wendung von 40 g Methylharnstoff anstelle von Harnstoff und 64,5 ml 30% wässrigem Formaldehyd.
Es wurde ein 38prozentiges opakes Sol erhalten, welches bei erhöhter Temperatur auf Geweben zu klaren, weichen und elastischen Schichten auftrocknet. Vorheriges Ansäuern des Latex und Trocknen bei erhöhter Temperatur verbessert die Wasserfestigkeit.
Beispiel 9 Es wurde wie in Beispiel 2 verfahren, jedoch unter Ver- Wendung von 48 g Methylthioharnstoff anstelle von Harn stoff und 64,5 ml 30% wässrigem Formaldehyd.
Es wurde ein 41 %iges opakes Sol erhalten, das auf Textil- ntaterial aufgebracht bei 100 zu weichen thermoplastischen Schichten auftrocknet.
Beispiel 10
EMI0016.0012
Ansatz:
<tb> 5t)0 <SEP> g <SEP> Phthalsäurc-Adipinsäure-Äthylenglykol Polycster, <SEP> Molgewicht <SEP> 1650 <SEP> (PEP)
<tb> 50 <SEP> g <SEP> N-Methyldiäthanolamin
<tb> 52 <SEP> g <SEP> Harnstoff
<tb> 194,5 <SEP> g <SEP> 1,6-Hexandiisocyanat
<tb> 25 <SEP> g <SEP> Essigsäure
<tb> 129 <SEP> ml <SEP> 30prozentiges <SEP> wässriges <SEP> Formaldehyd
<tb> 1500 <SEP> ml <SEP> Wasser Durchführung: wie in Beispiel 2, wobei der Zusatz von Monochloracet- amid und Glykolmonomethylätheracetat entfällt.
Von der erhaltenen Dispersion werden 1000 g mit 1000 ml Wasser verdünnt. Die erhaltene 20%ige Suspension ist grobdispers und sedimentiert innerhalb von 12 Stunden, ist jedoch durch einfaches Umschütteln jederzeit wieder redispergierbatr. Durch Abgiessen des überstehenden Was sers erhält man eine etwa 60-70%ige konzentrierte Poly- urethanpaste, die sich jederzeit wieder mit Wasser verdünnen lässt.
Die auf pH 2-3 angesäuerte pastenartige Dispersion wird auf ein textiles Flächengebilde aufgetragen und bei 80 ge trocknet, man erhält einen matten, weichen und elastischen Überzug von guter Wasserbeständigkeit. Beispiel 11 1 kg (0,6 Mol) eines Adipinsäure-Hexandiol-Neopentyl glykolpolyesters werden bei 130 1 Stunde mit 201 g 1,6-Hexandiisocyanat umgesetzt und anschliessend bei 80 mit 107 g Dimetltylaminoäthanol versetzt. Die Reaktion ist stark exotherrtm. Man hält noch 30 Minuten bei 130 und erhält ein helles viskoses Polyurethanharz vom Durchschnitts- mtolekulargewicltt 2200 mit entdständigen tertiären Amino- gruppen.
218 g des obigen Harzes werden mit 20,6 g Monochlor- acetamid 1 Stunde bei 120 umgesetzt, wobei ein Polyure- thanharz mit quartären Ammoniumgruppen und endständigen Carbonamidgruppen entsteht.
Hierzu gibt man bei 100' zuerst 30 ml Wasser, dann 80 ml 30prozentiges wässriges Formaldehyd und zuletzt 300 ml Wasser. Man erhält einen 42prozentigen Latex, der nach Ansiuern auf pH 3 auf ein Gewebe aufgetragen wird, bei 12t4 zu einem weichen, elastischen Überzug auftrocknet. Beispiel 12 Zum Aufbau des Polyurethanharzes mit endständigen tertiären Aminogruppen wird wie in Beispiel 13 verfahren, jedoch unter Verwendung von 151 g 1,6-Hexandiisocyanat und 53 g Dimethylaminoäthanol. Das gebildete Harz hat ein durchschnittliches Molekulargewicht von 4000.
200,5 g dieses Harzes werden mit 10,3 g Monochlor- acetamid 1 Stunde bei 120 umgesetzt. Hierzu gibt man bei 100 10 ml Wasser, 40 ml 30prozentiges wässriges Formal dehyd und 530 ml Wasser. Man erhält einen 28prozentigen Latex, der nach Ansäuern auf pll 3 auf Gewebe gestrichen wird und bei 12(1u zu einer weichen, elastischen Beschichtung auftrocknet.
Beispiel 13
EMI0016.0034
Ansatz:
<tb> 500 <SEP> g <SEP> (0,281 <SEP> Mol) <SEP> PEf' <SEP> (wie <SEP> Beispiel <SEP> 1)
EMI0017.0001
30 <SEP> g <SEP> (0,252 <SEP> Mol) <SEP> MDA
<tb> 32 <SEP> g <SEP> (0,534 <SEP> Mol) <SEP> Harnstoff
<tb> 134,5 <SEP> g <SEP> (0,800 <SEP> Mol) <SEP> 1,6-Hexamethylendiisocyanat
<tb> 14 <SEP> g <SEP> (0,150 <SEP> Mol) <SEP> Chloracetamid
<tb> 6 <SEP> g <SEP> Essigsäure
<tb> 112 <SEP> g <SEP> Weinsäure
<tb> 64,5 <SEP> ml <SEP> 30prozentiges <SEP> wässriges <SEP> Formaldehyd
<tb> 1050 <SEP> ml <SEP> Wasser Durchführung: wie Beispiel 2. Dem kalten Latex wird die oben angege bene Menge Weinsäure zugesetzt, wodurch ein pH-Wert von 2-3 eingestellt wird. Zur Vernetzung wird der angesäuerte Latex 50 Minuten zum Sieden erhitzt.
Eine nach dieser Zeit entnommene Probe ist in Tetrahydrofuran nicht mehr löslich, sondern bildet eine gallertige Masse.
Nach Abkühlen wird ein 32prozentiger dünnflüssiger, sehr feinteiliger Latex erhalten, der auf Textilmaterial aufgebracht wird und bei Raumtemperatur zu klebfreien mattglänzenden, zugfesten Überzügen auftrocknet.
Beispiel 14 500 g PEP (vgl. Beispiel 13) werden bei 130 1 Stunde mit 71 g 1,6-Hexamethylendiisocyanat zur Reaktion ge bracht. Bei 80 werden 18 g N-Methyldiäthanolamin und 5 Minuten später weitere 25,5 g 1,6-Hexamethylendiisocyanat und 17 g Harnstoff zugesetzt. Man rührt 25 Minuten bei 130 , gibt 5 g Chloracetamid in 10 ml Glykolmonomethyl- äther zu und rührt weitere 15 Minuten bei l30 nach.
Nun werden nacheinander zugegeben: 7 g Eisessig in 120 ml Wasser bei 90 in 10 Minuten, 80 ml 30%. wässriges Formaldehyd bei 90 in 6 Minuten, 250 ml Wasser bei 130 in 15 Minuten, 500 ml Wasser bei 110' in 25 Minuten. Die gebildete Dispersion wird mit 20 ml 30% Weinsäure auf pH 4 eingestellt, wobei Verdickung eintritt, und anschlies- send 1 Stunde bei 110 nachgerührt, bis eine 10-g-Probe mit 50 ml Tetrahydrofuran eine gallertartige Masse bildet. Es wird ein relativ grobteiliger Latex erhalten, der im Lauf der Zeit oben Serum abscheidet und dann eine dickflüssige, gut streichfähige Paste bildet. Die Paste kann jederzeit leicht mit Wasser verdünnt werden.
In Anwendung des Verfahrens kann diese Dispersion als Kaschierklebeschicht aufgebracht werden, welche sich durch sehr gute Haftwerte selbst nach Lagerung in Trichloräthylen auszeichnet. Die Kochwaschbe ständigkeit ist gut.
Textilmaterial wird mit der Dispersion, welche ein lager stabiles Einkomponentensystem darstellt, beschichtet, indem nach dem Auftrag durch Rakeln die Beschichtung bei Raum temperatur getrocknet und 15 Minuten bei 120 C konden siert wird.
Man erhält eine weiche elastische und abriebfeste Be schichtung, welche nach 110 Stunden Fade-O-MeteC-Be- lichtung oder 12 Tagen Sauerstoffalterung keine Vergilbung und keine Verminderung der mechanischen Eigenschaften aufweise. Nach 12 Tagen Alterung bei 70 C und 95% Luft feuchtigkeit beträgt die Zugfestigkeit noch 75 kp/cm2. Das Material ist demnach hydrolysenbeständig. Beispiel 15 500 g eines Phthalsäure-Äthylenglykolpolyesters der OH-Zahl 48, 25,4 g N-Methyldiäthanolamin und 26 g Harnstoff werden bei 85 mit 108 g 1,6-Hexamethylendiiso- cyanat vermischt. Durch die sofort einsetzende Polyaddition steigt die Temperatur bis 122 .
Man steigert die Temperatur auf 130 und gibt 20 g Chloracetamid in 20 ml Glykolmono- methyläther zu. Nach 30 Minuten Rühren bei 100-120 werden in 20 Minuten 130 ml 30n wässriger Formaldehyd zugetropft. In die viskose, fast klare Masse werden in 50 Mi- nuten 1050 ml Wasser eingerührt, wobei eine feinteilige Dispersion gebildet wird. Diese wird mit 20 ml 30% Wein säure auf pH 4 gestellt und noch 30 Minuten bei 120 nach gerührt. Eine Probe ist in Tetrahydrofuran klar löslich.
Mit dem 37 %igen Latex wird Textilmaterial beschichtet. Er trocknet bei Raumtemperatur in kurzer Zeit zu völlig kleb freien, griffesten hochglänzenden Überzügen, die durch Nacherhitzen bei 80 kratzfest, gut haftend und gegen Was ser und organische Lösungsmittel beständig werden.
Beispiel 16 500 g (0,298 Mol) eines Adipinsäure-Hexandiol-Neo pentylglykolpolyesters, 50 g N-Methyldiäthanolamin und 53 g Harnstoff werden bei 70 mit 193,5 g 1,6-Hexandiiso- cyanat versetzt. Man heizt auf, bis zwischen 120 und 130 exotherme Reaktion einsetzt. Die Temperatur soll 150 nicht überschreiten. Dann werden 20 g Monochloracetamid eingetragen und nach 30 Minuten zuerst 12,6 g Eisessig in 150 ml Wasser, dann 50 ml 30% wässrige Formaldehyd lösung. Man rührt 75 Minuten bei 100 , danach ist der Ge ruch nach Formaldehyd praktisch verschwunden. In die klare viskose Lösung werden innerhalb einer Stunde 1,2 1 Wasser eingerührt. Es entsteht ein sehr feinteiliger, opaker, dick flüssiger Latex.
Dieser wird mit 20 ml 30% Weinsäurelösung auf einen pH-Wert von 4 eingestellt, mit 30 ml 30% wässriger Formaldehydlösung versetzt und 2 Stunden bei 100 nach gerührt. Die Dispersion wird auf Gewebe gestrichen. Nach dem Trocknen werden hochelastische klebfreie und licht echte Gewebeüberzüge erhalten. Beispiel 17 a) Präpolymer 2000 g (0,760 Mol) Adipinsäure-Diäthylenglykolpoly ester und 254 g (1,51 Mol) 1,6-Hexamethylendiisocyanat werden 2 Stunden auf 130 erhitzt. b) Dispersion 304 g des obigen Präpolymeren werden bei 80 in einem Guss mit einer Lösung aus 31,6 g Maleinsäureureid und 14 g Kaliumhydroxyd in 144 g 20%iger Taurin-Natrium- Lösung in Wasser (90 ) versetzt.
Man fügt 60 cm3 30%iger Formaldehydlösung in 3 Minuten und anschliessend 600 cm' Wasser in 8 Minuten zu und erhält einen dünnflüssigen weissen Latex, der anschliessend mit 30 cm3 30%iger Wein säurelösung auf pH 4 eingestellt wird. Nach dem Aufbringen auf Gewebe werden beim Auftrocknen des Latex und Aus heizen bei 130 weiche, elastische, lösungsmittelfeste Be schichtungen erhalten. Beispiel 18 250 g (0,162 Mol) Phthalsäure-Äthylenglykolpolyester und 12,7 g (0,107 Mol) N-Methyldiäthanolamin werden 30 Minuten bei 130 mit 110 g (0,635 Mol) 1,6-Hexa- methylendiisocyanat zur Reaktion gebracht (NCO/ OH- Verhältnis 2,44).
Danach wird noch 30 Minuten bei l30 mit 33 g Harnstoff verrührt (NCO/Harnstoff-Verhältnis 1,4). Die Ouaternierung erfolgt mit 10 g Chloracetamid in 30 Minuten bei 130 . Man lässt auf 110 abkühlen, gibt 100 cm' 30% wässrige Formaldehydlösung zu, rührt 30 Mi nuten bei 110 und gibt anschliessend 500 cm' Wasser von 90 zu. Der dünnflüssige verhältnismässig grobdisperse Latex wird mit 10 cm' 30%iger Weinsäurelösung angesäuert, abgekühlt und mit 30 g Hexamethytolmelaminpentamethyl- äther vermischt.
Bei seiner Verwendung trocknet der Latex bei Raum temperatur zu glänzenden Gewebeüberzügen, die noch auf 120-l30 erhitzt werden.