CS212550B1

CS212550B1 - A method of cationizing natural and synthetic hydroxyl-containing polymers

Info

Publication number: CS212550B1
Application number: CS763979A
Authority: CS
Inventors: Drahomir Dvorsky; Karel Cerovsky
Original assignee: Drahomir Dvorsky; Karel Cerovsky
Priority date: 1979-11-09
Filing date: 1979-11-09
Publication date: 1982-03-26

Abstract

Vynález se týká použití kvarterních amoniových sloučenin obecného vzorce v němž X je aniont silné anorganické nebo organické kyseliny R, , Rg, Rj, R^ alkyl s počtem uhlíků 1 až 3 pro kati onizaci přírodních i regenerovaných celulozových vláken a škrobu. U celulozových vlákennýoh materiálů se dosahuje kati oni zaci těmito sloučeninami výrazného zvýšení využití barviva při barveni aniontovými barvivý, zvýšení úrovně stálostí vybarvení a zmenšení nároků na množství vody při praní po barvení. Škrob kati onizovaný sloučeninami podle vynálezu může být využit jako retenční činidlo k lepšímu zadržení pigmentů a krátkých vláken na sítech.The invention relates to the use of quaternary ammonium compounds of the general formula in which X is an anion of a strong inorganic or organic acid R, , Rg, Rj, R^ alkyl with a number of carbons 1 to 3 for cationization of natural and regenerated cellulose fibers and starch. In cellulose fiber materials, cationization with these compounds achieves a significant increase in dye utilization when dyeing with anionic dyes, an increase in the level of color fastness and a reduction in water requirements during washing after dyeing. Starch cationized with compounds according to the invention can be used as a retention agent for better retention of pigments and short fibers on screens.

Description

Vynález se týká použití kvarterních amoniových sloučenin obecného vzorceThe invention relates to the use of quaternary ammonium compounds of the general formula

Cl OH R₃ v němž X je aniont silné anorganické nebo organické kyselinyCl, OH, R ₃ in which X is an anion of a strong inorganic or organic acid

R, , Rg, Rj, R^ alkyl s počtem uhlíků 1 až 3 pro kati onizaci přírodních i regenerovaných celulozových vláken a škrobu. U celulozových vlákennýoh materiálů se dosahuje kati oni zaci těmito sloučeninami výrazného zvýšení využití barviva při barveni aniontovými barvivý, zvýšení úrovně stálostí vybarvení a zmenšení nároků na množství vody při praní po barvení.R 1, R 8, R 8, R 6 alkyl having a carbon number of 1 to 3 for catalyzing both natural and regenerated cellulose fibers and starch. For cellulosic fibrous materials, cationization with these compounds results in a significant increase in dye utilization in dyeing with anionic dyes, an increase in the level of color fastness, and a reduction in the amount of water required for washing after dyeing.

Škrob kati onizovaný sloučeninami podle vynálezu může být využit jako retenční činidlo k lepšímu zadržení pigmentů a krátkých vláken na sítech.The starch catalyzed by the compounds of the invention can be used as a retention agent to better retain pigments and short fibers on the sieves.

Vynález se týká použití kvartémích amoniových sloučenin obecného vzorceThe invention relates to the use of quaternary ammonium compounds of the general formula

Cl OH R₃ v němž X je R, a Rg ^2 ^a ^4 aniont silné anorganické nebo organické kyseliny, alkyl s počtem uhlíků 1 až 3; alkyl s počtem uhlíků 1 až 3.Cl R ₃ OH wherein X is R and R G ^ 2 ^ ^and 4 anion of a strong inorganic or organic acids, alkyl having a carbon number of 1 to 3; alkyl of 1 to 3 carbons.

néhoJoint

Sloučeniny podle vzorce I se výhodně připravují kvartérizací terciárních aminů obecvzorce IIThe compounds of formula I are preferably prepared by quaternization of the tertiary amines of formula II

v němž symboly R₁, Rg a R^ mají význam uvedený pod vzorcem I, působením epoxysloučenin obecného vzorce IIIwherein R ₁ , R 8 and R 6 are as defined under formula I by the action of epoxy compounds of formula III

Cl—CHj—C— CH,Cl — CH3 — C — CH,

V (III) v němž symbol R^ má význam uvedený pod vzorcem I.In (III) wherein R 1 has the meaning given in formula I.

Sloučeniny vzorce používané podle vynálezu se mohou použít ke kationizaci celulózy, škrobu, ale i k dalším polymerům obsahujícím hydroxylová skupiny, ke kationizaci přírodních i syntetických polymerů obsahujících hydroxylevé skupiny.The compounds of the formula used according to the invention can be used for the cationization of cellulose, starch, but also for other hydroxyl-containing polymers, for the cationization of natural and synthetic hydroxyl-containing polymers.

Jako příklady alkylů R, a R^ lze uvést s výhodou metyly a také etyly, Rg potom nejlépe metyl.Examples of R @ 1 and R @ 1 are preferably methyl and also ethyl, R @ 8 is preferably methyl.

Jako anionty X~přichézejí v úvahu anionty anorganických, jako je iont chloridový, síranový nebo fosfátový, ale i ionty organických kyselin, např. aromatických nebo nižších alifatických kyselin.Suitable anions X - are inorganic anions such as chloride, sulfate or phosphate, but also organic acid ions, e.g. aromatic or lower aliphatic acids.

Jako zástupce sloučenin vzorce I je možno uvést např. N-(2-hydroxy-3-chlórpropyl)-N,N-dimetyl-N-fenylamoniumchlořid, N-(2-hydroxy-3-chlórpropyl)-N,N-dimetyl-N-tolylamoniummetosulfát a N-(2-hydroxy-2-metyl-3-chlórpropyl)-N,N-dimetyl-N-tolylamoniumchlorid.Representative compounds of formula I include, for example, N- (2-hydroxy-3-chloropropyl) -N, N-dimethyl-N-phenylammonium chloride, N- (2-hydroxy-3-chloropropyl) -N, N-dimethyl- N-tolylammonium metosulfate and N- (2-hydroxy-2-methyl-3-chloropropyl) -N, N-dimethyl-N-tolylammonium chloride.

Sloučeniny podle vzorce I mohou být použity ke kationizaci celulózy a škrobu, ale i dalších polymerů obsahujících hydroxylová skupiny.The compounds of the formula I can be used for the cationization of cellulose and starch, but also of other hydroxyl-containing polymers.

Celulózové vlékenné materiály upravené sloučeninami vzorce I při následném barvení vykazují výrazné zvýšení afinity vůči aniontovým barvivům a tím i zvýšené využití těchto barviv a zlepšení jejich stálostí.The cellulosic cloth materials treated with the compounds of formula I during subsequent dyeing show a marked increase in affinity for anionic dyes and thus an increased use of these dyes and an improvement in their stability.

Škrob upravený sloučeninami podle vynélezu se vyznačuje schopností vázat aniontové látky, např. barviva, takže může sloužit k čištění odpadních vod v barevnách nebo intenzifikaci praní.The starch treated with the compounds according to the invention is characterized by the ability to bind anionic substances, e.g. dyes, so that it can serve to purify waste water in dyes or to intensify washing.

Při papírenské výrobě zlepšuje kationizovaný škrob vlastnosti papíru.In papermaking, cationized starch improves the paper properties.

Ze všech těchto uplatnění sloučenin podle vzorce I je potom nejdůležitějěí zlepšení kolorietických vlastností celulózových vlákenných materiálů.Of all these applications of the compounds of formula I, the most important is to improve the coloretic properties of cellulosic fibrous materials.

Celulózová vlákna lze upravovat sloučeninami podle vynálezu před vlastním barvením, současně s barvivém nebo po barvení.The cellulosic fibers can be treated with the compounds of the invention before, during or after the dyeing.

V prvním případě je dosahováno velmi výrazného zvýšení využití aniontových barviv.In the first case, a very significant increase in the use of anionic dyes is achieved.

To platí hlavně o reaktivních substantivních a indigozolových barvivěch. U substantivních barviv je potom patrno nejvíce zvýšení úrovně stálostí za mokra. Kationizace celulózových materiálů v jedné lázni s barvivém je opět zvláště výhodná u barviv substantivních, kde již zvýšené využití barviva není tak výrazné jako v předešlém případě, avěak je dosahováno opět vynikajících mokrých stálostí.This is especially true of reactive substantive and indigozole dyes. For substantive dyes, the most pronounced increase in the level of wet fastness is most evident. The cationization of cellulosic materials in one dye bath is again particularly advantageous in substantive dyes, where the increased use of dye is no longer as pronounced as in the previous case, but again excellent wet fastnesses are achieved.

Využití kati onizačních přípravků pro zvyšování stálostí vybarvení na celulózových materiálech mé praktický význam pouze u substantivních barviv.The use of cationic preparations for enhancing color fastnesses on cellulosic materials is of practical importance only for substantive dyes.

Je samozřejmá, že je dosahováno pouze zvýšení stálostí při zachování stejného stupně využití barviva jako při konvenčních způsobech barvení.It goes without saying that only an increase in stability is achieved while maintaining the same degree of dye utilization as in conventional dyeing processes.

Kationizaci celulózových materiálů sloučeninami vzorce I lze v praxi provést řadou způsobů. Nejvyššl využití skýtají postupy, při nichž je přípravek nanášen na textilní materiály fulardovací nebo jinou impregnační technikou. Impregnační lázně obsahují vodné roztoky sloučenin podle vynálezu v množství od 5 do 100 g na litr lázně a alkálie potřebné k fixaci, tj. reakci sloučenin s celulózou.The cationization of cellulosic materials by the compounds of formula I can be accomplished in a number of ways in practice. Processes in which the preparation is applied to textile materials by flaring or other impregnation techniques offer the highest use. The impregnating baths contain aqueous solutions of the compounds according to the invention in an amount of from 5 to 100 g per liter of bath and the alkali required for the fixation, ie the reaction of the compounds with cellulose.

Lze použít např. uhličitan sodný, hydroxid sodný nebo látky alkálie uvolňující za vyšších teplot, jako např. trichlóroctan sodný. K reakci sloučenin podle vynálezu s celuló zou dojde pouhým odležením při teplotě místnosti po dobu 6 až 12 hodin, při odležení za tepla po dobu 1 až 3 hodin nebo po zasušení a tepelném zpracování horkým vzduchem, párou nebo kontaktním teplem při teplotách 100 až 220 °C.For example, sodium carbonate, sodium hydroxide, or alkali releasing agents at higher temperatures, such as sodium trichloroacetate, may be used. The compounds of the present invention react with cellulose by mere agitation at room temperature for 6-12 hours, hot aging for 1-3 hours or after drying and heat treatment with hot air, steam or contact heat at 100-220 ° C. C.

Kontaktním podmínkám fixace je nutno přizpůsobit druh a množství alkálie.It is necessary to adapt the type and amount of alkali to the contact conditions of fixation.

S kati onizačními přípravky podle vynálezu lze pracovat i z dlouhé lázně a to v rozmezí koncentrací 5 až 50 g/1 při teplotách 20 až 90 °C, s výhodou 50 °C a přídavkem alkálií, s výhodou hydroxidu sodného.Catalysts according to the invention can also be operated from a long bath in a concentration range of 5 to 50 g / l at temperatures of 20 to 90 ° C, preferably 50 ° C and addition of alkali, preferably sodium hydroxide.

Při současné aplikaci sloučenin podle vynálezu a barviva jsou postupy v podstatě shodné, což platí i o dodatečném zvyšování stálostí již vybarvených materiálů.With the simultaneous application of the compounds according to the invention and the dye, the procedures are essentially the same, which also applies to the additional increase in the stability of the already dyed materials.

Je samozřejmé, že sloučeniny vzorce I lze využít i v technologii textilního tisku . celulózových materiálů podle zásad uvedených ve stati týkající se barvení.It goes without saying that the compounds of formula I can also be used in textile printing technology. cellulosic materials according to the principles outlined in the dyeing section.

Hlavni využiti kati onizačních přípravků podle vynálezu je v oblastí textilního zušlechťování, hlavně barvení celulózových materiálů, kde je jejich prostřednictvím dosahováno podstatného zvýšení využití barviv, zlepšení stálostí za mokra a snížení nároků na množství prací vody po barvení i celkově menšího stupně znečištění odpadních vod.The main uses of the inventive catalyst compositions are in the field of textile refinement, in particular dyeing of cellulosic materials, where they achieve a substantial increase in dye utilization, improved wet fastness and reduced wash water demand after dyeing, as well as a generally lesser degree of wastewater pollution.

Celulózovými vláknitými materiály se rozumí jak materiály z přírodní celulózy, jako je bavlna a len, tak i materiály z regenerované celulózy, jako je např. viskózová střiž a viskózové hedvábíCellulosic fibrous materials include both natural cellulosic materials, such as cotton and linen, and regenerated cellulosic materials, such as viscose staple and viscose rayon.

Avšak využití přípravků podle vynálezu i v jiných oblastech, jako je papírenské technologie a čištění odpadních vod se jeví jako velmi perspektivní.However, the use of the compositions of the invention in other fields, such as paper technology and wastewater treatment, appears to be very promising.

Proti jiným známým kationizačním přípravkům poskytují sloučeniny podle vynálezu tyto výhody:Compounds of the invention provide the following advantages over other known cationic formulations:

Na rozdíl od známých sloučenin na bázi N-(2,3-epoxypropyl)-N,N,N-trimetylamoniumchloridu je přípravek podle vynálezu prostý zápachu, což je důležité z hlediska využití v textilních provozech. Je totiž známo, že podstatnějšímu rozšíření jinak velmi účinných katlonizačních přípravků uvedeného typu byl na závadu právě velmi nepříjemný zápach.Unlike known compounds based on N- (2,3-epoxypropyl) -N, N, N-trimethylammonium chloride, the preparation according to the invention is odorless, which is important for use in textile plants. Indeed, it is known that a more unpleasant odor of the otherwise very effective catonizing compositions of this type is known to be a defect.

Proti známým přípravkům na bázi N-metyl-N-(2,3-epoxypropyl)morfoliniumchloridu jsou sloučeniny podle vynálezu účinnější a stabilnější v dlouhodobém skladování.Compared to the known N-methyl-N- (2,3-epoxypropyl) morpholinium chloride preparations, the compounds according to the invention are more effective and stable in long-term storage.

Proti oběma známým uvedeným typům kati onizačnich přípravků se vyznačují sloučeniny podle vzorce I vyšší reaktivitou, což umožňuje např. snížit při stejné alkalitě impregnační lázně fixační teplotu při aplikaci se zasušením a tepelnou fixací ze 150 °C na 100 až 110 °C při stejné době.Compared to the two known types of cationic agents, the compounds of the formula I are characterized by higher reactivity, which makes it possible, for example, to reduce the fixation temperature in dry and heat-fixation applications from 150 ° C to 100-110 ° C at the same time.

Praktické využití vynálezu je naznačeno v těchto příkladech:The following examples illustrate the practical application of the invention:

Příklad 1Example 1

Bavlněná tkanina se na fulardu impregnuje lázní obsahující v jednom litru 25 g N-(2-hydroxy-2-metyl-3-chlórpropyl)-N,N-dimetyl-N-fenylamoniumchloridu, 12,5 g hydroxidu sodného s odmačkem 80 %, načež se zabalí do polyetylénové fólie a ponechá se odležet při teplotě 20 až 25 °C po dobu 12 hodin. Následuje praní vodou při teplotě 50 °C po dobu 10 minut a barvení 1,5 % z hmotnosti materiálu Přímé oranž č. C. I. 27. Získá se syté oranžové vybarvení, které se vyznačuje vysokými stálostmi v praní za varu.The cotton fabric is impregnated on the fulard with a bath containing 25 g of N- (2-hydroxy-2-methyl-3-chloropropyl) -N, N-dimethyl-N-phenylammonium chloride, 12.5 g of sodium hydroxide with a rinse of 80% per liter, then wrapped in polyethylene film and allowed to sit at 20-25 ° C for 12 hours. This is followed by washing with water at 50 [deg.] C. for 10 minutes and staining with 1.5% by weight of Direct Orange C. C. 27. A strong orange color is obtained which is characterized by high boiling stability.

Příklad 2Example 2

Tkanina z viskózová střiže se na džigru kati onizuje lázní obsahující v jednom litru 30 g N-(2-hydroxy-3-ohlórpropyl)-N,N-dimetyl-N-tolylamoniumchloridu, 15 g hydroxidu sodného při teplotě 50 °C po dobu 60 minut.The viscose staple fabric is catalyzed on a jug with a bath containing 30 g of N- (2-hydroxy-3-chloropropyl) -N, N-dimethyl-N-tolylammonium chloride, 15 g of sodium hydroxide at 50 ° C per liter for 60 liters. minutes.

Následuje praní vodou teploty 50 °C po dobu 15 minut a barvení Reaktivní červení č. C. I. 2 v sytosti 3 % při 80 °C po dobu 60 minut bez jakýchkoliv dalších přísad. Výsledkem je syté červené vybarvení s vysokým využitím barviva a velmi dobrými stálostmi za mokra.This is followed by washing with water at 50 ° C for 15 minutes and staining with Reactive Red No. C.I.2 at 3% saturation at 80 ° C for 60 minutes without any additional ingredients. The result is a deep red color with high dye utilization and very good wet fastness.

Příklad 3Example 3

Na bramborový škrob rozprostřený ve slabé vrstvě na nerezovém plechu se rozprašovačem rovnoměrně nanese lázeň obsahující v jednom litru 50 g N-(2-hydroxy-3-chlórpropyl)-N,N-dietyl-N-tolylamonium chloridu, 20 g uhličitanu sodného tak, aby mokrý přívažek činil 40 %, načež se škrob suší v sušárně při teplotě 140 °C po dobu 30 minut.Spray evenly on a thin layer of potato starch on a stainless steel sheet with a sprayer containing a bath containing 50 g of N- (2-hydroxy-3-chloropropyl) -N, N-diethyl-N-tolylammonium chloride, 20 g of sodium carbonate, the starch is dried in an oven at 140 ° C for 30 minutes.

Takto kationizovaný škrob je schopen vázat aniontové barviva např. při intenzifikaci pracího procesu.Such a cationized starch is able to bind anionic dyes, e.g., when the washing process is intensified.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A process for the cationization of natural and synthetic hydroxyl group-containing polymers, characterized in that a compound of the formula I is used as a cationic agent.

CH, -C-CH-NI or II OH n ₃ R ₂ where X "is the anion of a strong inorganic or organic acid, R, R _2, R, R ₄ represents alkyl having a carbon number of 1 to 3

Severography, n. P., Plant 7, Most