DE10005648A1 - Sulfonic acid group containing compounds, useful in production of wetting agents, dispersing agents, and plating bath adjuvants give products of increased main and side chain flexibility - Google Patents

Sulfonic acid group containing compounds, useful in production of wetting agents, dispersing agents, and plating bath adjuvants give products of increased main and side chain flexibility

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Abstract

Sulfonic acid group containing compounds for introduction of sulfonic acid groups into a polymer, which compounds can be easily modified so as to increase the flexibility of the main chain and the sulfonic acid group bearing side chains and in which the degree of hydrophilic character can be varied are new. Sulfonic acid group containing compounds of formula (I), useful for introduction of sulfonic acid groups into a polymer, which compounds can be easily modified so as to increase the flexibility of the main chain and the sulfonic acid group bearing side chains and in which the degree of hydrophilic character can be varied. [Image] R1H or linear or branched optionally saturated aliphatic 1-20C hydrocarbon, optionally saturated and substituted 4-20C cycloaliphatic hydrocarbon, or 6-40C optionally substituted araliphatic hydrocarbon; R21-20C optionally branched or saturated hydrocarbon, 4-20C cycloaliphatic hydrocarbon, or optionally 6-18C optionally substituted aromatic hydrocarbon; Z1, Z2R3-QH, R3-Q-(X-O-)mX-QH or R3-O-Y-Q-; Q : O, NH, NR3 or S; R3optionally branched or optionally unsaturated, optionally aromatic substituted 2-44C alkyl; X : optionally aromatic substituted 2-14C alkyl; Y : polymer obtained by polymerisation, polyaddition, or polycondensation, of molecular weight 150-5000; and n : 1-300; provided that one of Z1 or Z2 is CH2-CH2-OH or salt. Independent claims are included for: (1) preparation of a sulfonic acid compound of formula Z1-NH-Z2 (II) or (III) by a Michael addition reaction; (2) a polyurethane, built up as a block copolyurethane having at least one hard and at least one soft segment; and (3) an aqueous dispersion containing at least one of the above sulfonic acid compounds, and a polyaddition or polycondensation product. [Image]

Description

Die Erfindung betrifft eine Sulfonsäureverbindung der allgemeinen Formel I,
The invention relates to a sulfonic acid compound of the general formula I,

worin R1 für H oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls substituierten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 40 C-Atomen steht, R2 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff mit 6 bis 18 C- Atomen steht, Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander für R3-QH, R3-Q-(X-O- )mX-QH oder R3-O-Y-Q- stehen, wobei Q für O, NH, NR3 oder S, R3 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 44 C-Atomen, X für einen Alkylrest mit 2 bis 10 C-Atomen, Y für ein durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation erhältliches Polymeres mit einem Molekulargewicht Mw von 150 bis 5000 und n für einen Wert von 1 bis 300 steht und wobei nicht beide Reste Z1 und Z2 gleichzeitig für CH2-CH2-OH stehen, oder ein Salz davon.wherein R 1 is H or a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, a saturated or unsaturated, optionally substituted cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to 20 C atoms or an optionally substituted araliphatic hydrocarbon radical having 6 to 40 C atoms, R 2 represents a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms or a cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to 20 C atoms or an optionally substituted aromatic hydrocarbon having 6 to 18 C atoms , Z 1 and Z 2 each independently represent R 3 -QH, R 3 -Q- (XO-) m X-QH or R 3 -OYQ-, where Q is O, NH, NR 3 or S, R 3 for a linear or branched, saturated or unsaturated, optionally aromatically substituted alkyl radical having 2 to 44 C atoms, X for an alkyl rest with 2 to 10 carbon atoms, Y stands for a polymer obtainable by polymerization, polyaddition or polycondensation with a molecular weight M w of 150 to 5000 and n for a value of 1 to 300 and not both residues Z 1 and Z 2 at the same time represent CH 2 -CH 2 -OH, or a salt thereof.

Sulfonsäuregruppenhaltige Polymere weisen ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten auf. Sie werden in der organischen Chemie sowie in der Polymerchemie insbesondere dann eingesetzt, wenn die verwendeten Polymere besondere Dispersionseigenschaften aufweisen sollen, da die Sulfonsäuregruppe für ihre ausgezeichnete Dispergierwirkung bekannt ist. Häufig stellt es sich jedoch als problematisch dar, eine einfache Verfahrensweise zur Einbindung von Sulfonsäuregruppe in Polymere zur Verfügung zu stellen, die insbesondere gewährleistet, daß die im Polymeren eingebundene Sulfonsäuregruppe die gewünschten Eigenschaften möglichst optimal und maßgeschneidert erfüllt.Polymers containing sulfonic acid groups have a broad spectrum Applications on. They are in organic chemistry as well polymer chemistry used especially when the used Polymers should have special dispersion properties because the Sulfonic acid group is known for its excellent dispersing effect. Frequently However, it is problematic to use a simple procedure Inclusion of sulfonic acid group in polymers to provide the in particular ensures that the incorporated in the polymer Sulfonic acid group the desired properties as optimally and tailor-made fulfilled.

So beschreibt beispielsweise die US-A 5,695,884 ein thermoplastisches Polyurethan, das mindestens eine Sulfonatgruppe aufweist. Die Sulfonatgruppe wird in das Polyurethan über ein entsprechendes, sulfonatgruppenhaltiges Polyesterpolyol eingebracht, das wobei die Sulfonatgruppe in Form eines Sulfophthalsäurederivats in das Polyesterpolyol eingebunden ist. Problematisch wirkt sich bei solchen Polyurethanen aus, daß die Sulfonatgruppe aufgrund des starren Phthalsäurekörpers, an den sie gebunden ist, nur über eine eingeschränkte Beweglichkeit verfügt, was sich häufig negativ auf die Dispersionseigenschaften des entsprechenden Polyurethans auswirkt. Darüber hinaus befinden sich solche Sulfonatgruppen nach dem Einbau in das Polyurethan direkt in der Hauptkette, wodurch gegebenenfalls Flexibilität und Beweglichkeit der Hauptkette eingeschränkt werden. For example, US Pat. No. 5,695,884 describes a thermoplastic Polyurethane that has at least one sulfonate group. The sulfonate group is in the polyurethane via a corresponding sulfonate group Introduced polyester polyol, which is the sulfonate group in the form of a Sulfophthalic acid derivative is incorporated into the polyester polyol. Problematic affects such polyurethanes that the sulfonate group due to rigid phthalic acid body to which it is bound, only via a restricted Mobility has, which often negatively affects the dispersion properties of the corresponding polyurethane affects. There are also such Sulfonate groups after incorporation into the polyurethane directly in the main chain, thereby possibly flexibility and mobility of the main chain be restricted.  

Die DE-C 34 07 563 beschreibt einen alternativen Weg zur Einführung von Sulfonsäuregruppen in Polyadditions- bzw. Polykondensationsprodukte. Hierbei wird ein zwei endständige OH-Gruppen tragendes, endständig ungesättigtes Diol durch die Bisulfit-Additionsreaktion in ein endständiges Sulfonat überführt. Das Sulfonat wird anschließend über die beiden OH-Gruppen beispielsweise in ein Polyurethan eingebunden. Auf diese Weise läßt sich zwar der Nachteil vermeiden, daß die Sulfonatgruppe an einem starren Gerüst direkt an der Hauptkette befestigt ist, die beschriebene Methode und die danach erhältlichen Verbindungen weisen jedoch ebenfalls eine Reihe von Nachteilen auf. So wirkt sich beispielsweise nachteilig aus, daß die Bisulfit-Additionsreaktion üblicherweise in wäßriger Umgebung stattfinden muß. Darüber hinaus stellt die Bisulfit-Additionsreaktion in der Regel die letzte Bearbeitungsstufe vor einer Einbindung in ein Polymeres dar, wodurch gegebenenfalls eine ausreichende Entwässerung erschwert wird.DE-C 34 07 563 describes an alternative way of introducing Sulfonic acid groups in polyaddition or polycondensation products. Here becomes a terminally unsaturated diol carrying two terminal OH groups converted into a terminal sulfonate by the bisulfite addition reaction. The Sulfonate is then, for example, via the two OH groups Polyurethane incorporated. In this way, the disadvantage can be avoided that the sulfonate group attached to a rigid framework directly on the main chain is, the method described and the compounds obtainable thereafter however also has a number of disadvantages. For example disadvantageous from that the bisulfite addition reaction usually in aqueous Environment must take place. In addition, the bisulfite addition reaction usually the last processing step before incorporation into a polymer represents, which may make adequate drainage difficult.

Wird in dieser Umgebung ein relativ hydrophobes Diol für die Bisulfit- Additionsreaktion eingesetzt, so gestaltet sich die Isolierung des Reaktionsprodukts i. d. R. schwierig. Daher werden bei solchen Reaktionen üblicherweise hydrophile Verbindungen eingesetzt, beispielsweise die in der genannten Druckschrift beschriebenen Polyether. Solche sulfonierten Polyether lassen sich zwar anschließend in polymere Verbindungen einbauen, tragen jedoch einerseits nichts zur Flexibilisierung der Hauptkette bei, andererseits läßt sich aufgrund der Reaktionsbedingungen bei der Umsetzung die Hydrophilie der die Sulfonatgruppe tragenden Seitenkette nur in engen Grenzen variieren.If a relatively hydrophobic diol for the bisulfite Addition reaction used, so the isolation of the Reaction product i. d. R. difficult. Therefore, in such reactions Usually used hydrophilic compounds, for example those in the described polyether. Such sulfonated polyethers can subsequently be incorporated into polymeric compounds, but they do on the one hand, nothing to make the main chain more flexible, on the other hand, due to the reaction conditions in the implementation of the hydrophilicity of the Vary the sulfonate-bearing side chain only within narrow limits.

Es bestand daher ein Bedürfnis nach Sulfonsäuregruppen tragenden Verbindungen, die sich sowohl über Polyadditions- als auch über Polykondensationsreaktionen in Polymere einbauen lassen, wobei die Flexibilisierung der Hauptkette sowie die Flexibilität der die Sulfonatgruppe tragenden Seitenkette in weiten Grenzen variiert werden können. There was therefore a need for sulfonic acid groups Compounds that are both polyaddition and Have polycondensation reactions built into polymers, the Flexibilization of the main chain as well as the flexibility of the sulfonate group load-bearing side chain can be varied within wide limits.  

Die DE-B 19 54 090 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von 2-(β-Amino­ propionamido)-alkansulfonsäuresalzen und ihre Verwendung als anionische Aufbaukomponente bei der Herstellung von Polyurethandispersionen. Nachteilig wirkt sich bei den dort beschriebenen Substanzen aus, daß eine Einbindung in ein Polyurethan nur über eine Aminogruppe möglich ist. Die dabei entstehenden Polyharnstoffe weisen jedoch eine Reihe von Eigenschaften auf, die sich bei deren Anwendungen als polymere Tenside oder zur Dispersion von Feststoffen in einer Kunststoffmatrix nachteilig auswirken. Darüber hinaus sind die beschriebenen Verbindungen nur in wäßriger Phase verarbeitbar, wodurch der Fachmann in seiner Formulierungsfreiheit eingeschränkt wird. Eine Verarbeitung der Polyharnstoffe in organischen Lösemitteln mit geringerer Polarität ist in der Regel nicht möglich.DE-B 19 54 090 describes a process for the preparation of 2- (β-amino propionamido) alkanesulfonic acid salts and their use as anionic Building component in the production of polyurethane dispersions. Disadvantageous has an effect on the substances described there that an integration into Polyurethane is only possible via an amino group. The resulting However, polyureas have a number of properties, which can be seen in their Applications as polymeric surfactants or for the dispersion of solids in one Adversely affect the plastic matrix. In addition, they are described Compounds can only be processed in the aqueous phase, as a result of which the person skilled in the art its freedom of formulation is restricted. Processing the Polyureas in organic solvents with lower polarity are usually not possible.

Die WO 91/06597 betrifft härtbare Aminoplastverbindungen und Katalysatoren zu deren Härtung. Beschrieben werden verschiedenste Umsetzungsprodukte, wie sie aus der Umsetzung von primären oder sekundären Aminen und einer Vinyl- oder Allylverbindung, die eine Sulfonatgruppe trägt, erhältlich sind. Beispielhaft wird die Umsetzung mit 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS) mit verschiedensten Aminen aufgeführt. Die Druckschrift erwähnt jedoch keine Verbindungen, die sich in Polyurethane einbauen lassen und dabei sowohl zur Steuerung der Hydrophilie als auch zur Flexibilisierung der Hauptkette beitragen können.WO 91/06597 relates to curable aminoplast compounds and catalysts to harden them. Various implementation products are described, such as them from the reaction of primary or secondary amines and a vinyl or allyl compound bearing a sulfonate group. Exemplary the reaction with 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) with various amines listed. However, the publication does not mention any Compounds that can be built into polyurethanes and are used both for Control of hydrophilicity as well as making the main chain more flexible can.

Die DE-A 26 56 687 betrifft Aminodi- und Aminopolyalkylamidoalkan­ sulfonsäuren, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung. Die beschriebenen Verbindungen sind jedoch nicht zum Einbau in Polymere geeignet.DE-A 26 56 687 relates to aminodi- and aminopolyalkylamidoalkane sulfonic acids, process for their preparation and their use. The However, the compounds described are not suitable for incorporation into polymers.

Der vorliegenden Erfindung lag demnach die Aufgabe zugrunde, sulfonsäuregruppenhaltige Verbindungen zur Verfügung zu stellen, die sich beispielsweise zum Einbringen von Sulfonsäuregruppen in Polymere eignen, wobei die Verbindungen auf einfache Weise derart abgeändert werden können, daß sich beispielsweise die Flexibilität der Hauptkette, die Flexibilität der die Sulfonsäuregruppe tragenden Seitenkette und der Grad der Hydrophilie der Verbindung variieren läßt. Weiterhin sollen solche Verbindungen, gute Dispergiereigenschaften aufweisen und, sofern sie zum Einbringen anionischer Gruppen in Polymere eingesetzt werden, dem daraus resultierenden Polymeren solche Eigenschaften verleihen. Darüber hinaus sollen die entsprechenden sulfonsäuregruppenhaltigen Verbindungen große Variabilität bezüglich der Einstellbarkeit der Löslichkeitsparameter aufweisen.The present invention was therefore based on the object To provide compounds containing sulfonic acid groups, which are  suitable for example for introducing sulfonic acid groups into polymers, the connections can be modified in a simple manner in such a way that for example the flexibility of the main chain, the flexibility of the Side chain bearing sulfonic acid group and the degree of hydrophilicity of the Connection varies. Furthermore, such connections are said to be good Have dispersing properties and, if they are anionic for incorporation Groups are used in polymers, the resulting polymer impart such properties. In addition, the appropriate Compounds containing sulfonic acid groups great variability in terms of Have adjustability of the solubility parameters.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch Sulfonsäureverbindungen der nachstehend beschriebenen Art.The object of the invention is achieved by sulfonic acid compounds Art described below.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Sulfonsäureverbindung der allgemeinen Formel I
The present invention therefore relates to a sulfonic acid compound of the general formula I.

worin R1 für H oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls substituierten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten araliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 40 C-Atomen steht, R2 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff mit 6 bis 18 C- Atomen steht, Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander für R3-QH, R3-Q-(X-O- )mX-QH oder R3-O-Y-Q- stehen, wobei Q für O (Sauerstoff), NH, NR3 oder S, R3 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 44 C-Atomen, X für einen gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 14 C-Atomen, Y für ein durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation erhältliches Polymeres mit einem Molekulargewicht Mw von 150 bis 5000 und n für einen Wert von 1 bis 300 steht und wobei nicht beide Reste Z1 und Z2 gleichzeitig für CH2-CH2-OH stehen, oder ein Salz davon.wherein R 1 is H or a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical with 1 to 20 C atoms, a saturated or unsaturated, optionally substituted cycloaliphatic hydrocarbon radical with 4 to 20 C atoms or an optionally substituted araliphatic or aromatic hydrocarbon radical with 6 is up to 40 carbon atoms, R 2 is a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical with 1 to 20 carbon atoms or a cycloaliphatic hydrocarbon radical with 4 to 20 carbon atoms or an optionally substituted aromatic hydrocarbon with 6 to 18 carbon atoms Atoms, Z 1 and Z 2 each independently represent R 3 -QH, R 3 -Q- (XO-) m X-QH or R 3 -OYQ-, where Q is O (oxygen), NH, NR 3 or S, R 3 for a linear or branched, saturated or unsaturated, optionally aromatically substituted alkyl radical with 2 to 44 carbon atoms, X for an optionally aromatically substituted alkyl radical having 2 to 14 carbon atoms, Y for a polymer obtainable by polymerization, polyaddition or polycondensation with a molecular weight M w of 150 to 5000 and n for a value of 1 to 300 and wherein both Z 1 and Z 2 are not simultaneously CH 2 -CH 2 -OH, or a salt thereof.

Unter einer "Sulfonsäureverbindung" wird im Rahmen des vorliegenden Textes eine Verbindung gemäß der allgemeinen Formel I verstanden, die mindestens eine Sulfonsäuregruppe trägt, wobei der Begriff "Sulfonsäureverbindung" jedoch auch die Salze solcher Sulfonsäuren mit umfaßt. Unter Salzen werden beispielsweise die Umsetzungsprodukte der beanspruchten Sulfonsäuren mit Basen verstanden, wobei die Basen sowohl anorganischer als auch organischer Natur sein können. Beispiele für entsprechende Salze sind die Salze der Alkalimetalle wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium oder Cäsium oder die Salze der Erdalkalimetalle wie Magnesium, Calcium oder Strontium. Neben den genannten Salzen mit anorganischen Verbindungen eignen sich jedoch im Rahmen der vorliegenden Verbindung auch Salze der oben genannten Sulfonsäuren mit organischen Salzen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Salzen der oben genannten Sulfonsäuren Salze mit Aminoverbindungen verstanden. Besonders geeignete Aminoverbindungen sind Pyridine, Alkanolamine oder Trialkylamine, wobei die entsprechenden Alkylreste unabhängig voneinander 1 bis etwa 22 C-Atome aufweisen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung Salze der oben genannten Sulfonsäuren mit Pyridinen, Alkanolaminen oder Trialkylaminen, deren Alkylreste unabhängig voneinander 1 bis etwa 5 C-Atome aufweisen.A "sulfonic acid compound" is used in the context of the present text understood a compound according to general formula I, which at least one Carries sulfonic acid group, but the term "sulfonic acid compound" also includes the salts of such sulfonic acids. Salt, for example understood the reaction products of the claimed sulfonic acids with bases, the bases can be both inorganic and organic in nature. Examples of corresponding salts are the salts of the alkali metals such as lithium, Sodium, potassium, rubidium or cesium or the salts of alkaline earth metals such as Magnesium, calcium or strontium. In addition to the salts mentioned with however, inorganic compounds are suitable in the context of the present Compound also salts of the above sulfonic acids with organic salts. In the context of a preferred embodiment of the present invention are salts with salts of the above sulfonic acids Understanding amino compounds. Particularly suitable amino compounds are Pyridines, alkanolamines or trialkylamines, the corresponding alkyl radicals independently of one another have from 1 to about 22 carbon atoms. In another preferred embodiment, the invention relates to salts of the above Sulfonic acids with pyridines, alkanolamines or trialkylamines, the  Alkyl radicals independently of one another have 1 to about 5 carbon atoms.

Die in diesem Text angegebenen Molekulargewichte tragen die Einheit g/mol, sofern nichts anderes angegeben ist. Molekulargewichte von Verbindungen die eine statistische Molekulargewichtsverteilung aufweisen, wurden durch GPC bestimmt. Hierbei kamen folgende Materialien zum Einsatz:
The molecular weights given in this text are in units of g / mol unless otherwise stated. Molecular weights of compounds that have a statistical molecular weight distribution were determined by GPC. The following materials were used:

  • - Säulenmaterial: PL-Gel 5 µm 2 × 500 Å 1X 1000 1 × 10.000- Column material: PL-Gel 5 µm 2 × 500 Å 1X 1000 1 × 10,000
  • - Elutionsmittel: THF 1 ml/min- eluent: THF 1 ml / min
  • - Pumpe: Waters Typ 510- Pump: Waters type 510
  • - Autosampler: Waters Typ 717- Autosampler: Waters type 717
  • - UV Detektor: Waters Lambda - Max 481- UV detector: Waters Lambda - Max 481
  • - RI-Detektor: Waters Typ 410- RI detector: Waters type 410

Der Rest R1 steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für H oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 30 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls substituierten cycloaliphatischen Kohlenwasser­ stoffrest mit 4 bis etwa 30 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten araliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis etwa 40 C- Atomen. Im Rahmen der angegebenen Bereiche kann der Rest R1 so gewählt werden, daß die beanspruchte Sulfonsäureverbindung zum Beispiel ein bestimmtes Löslichkeitsprofil, beispielsweise im Zusammenhang mit ihrer Herstellung oder ihrer späteren Verwendung erfüllt oder im Hinblick auf eine andere, vom Vorhandensein bestimmter Alkylketten im Molekül abhängige Eigenschaft auf eine entsprechende Anwendung hin, maßgeschneidert werden kann. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht der Rest R1 für Wasserstoff oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 16, insbesondere 1 bis 6 C- Atomen oder einen aromatischen Kohlenwasserstoff mit 6 bis etwa 12 C-Atomen. Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Rest R1 für Wasserstoff, CH3 oder Phenyl.The radical R 1 in the context of the present invention represents H or a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical having 1 to about 30 C atoms, a saturated or unsaturated, optionally substituted cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to about 30 C atoms or an optionally substituted araliphatic or aromatic hydrocarbon radical having 6 to about 40 C atoms. Within the stated ranges, the radical R 1 can be selected such that the sulfonic acid compound claimed, for example, fulfills a certain solubility profile, for example in connection with its production or its later use, or with regard to another property which is dependent on the presence of certain alkyl chains in the molecule can be tailored to a corresponding application. In a preferred embodiment of the present invention, the radical R 1 is hydrogen or a linear or branched, saturated hydrocarbon radical having 1 to about 16, in particular 1 to 6, carbon atoms or an aromatic hydrocarbon having 6 to about 12 carbon atoms. In a further preferred embodiment of the invention, the radical R 1 is hydrogen, CH 3 or phenyl.

Der Rest R2 steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 30 C-Atomen oder einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis etwa 30 C-Atomen. Neben der bereits im Rahmen der Ausführungen zum Rest R1 beschriebenen Beeinflussung der Löslichkeitsparameter, kann eine Veränderung des Rests R2 im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch dazu benutzt werden, die Flexibilität und den Abstand der Sulfonsäuregruppe vom Rest des Moleküls, insbesondere beim Einbau der erfindungsgemäßen Sulfonsäure­ verbindungen in ein Polymeres, zu variieren. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Rest R2 für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 8 C-Atomen.In the context of the present invention, the radical R 2 stands for a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical with 1 to about 30 C atoms or a cycloaliphatic hydrocarbon radical with 4 to about 30 C atoms. In addition to influencing the solubility parameters already described in the context of the remainder of the radical R 1 , a change in the radical R 2 can also be used in the context of the present invention to increase the flexibility and the distance of the sulfonic acid group from the rest of the molecule, especially when incorporating the invention Sulphonic acid compounds in a polymer to vary. In the context of a preferred embodiment of the invention, the radical R 2 represents a linear or branched aliphatic hydrocarbon radical having 3 to 8 carbon atoms.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen die beiden Reste Z1 und Z2 unabhängig voneinander für R3-QH, R3-Q-(X-O-)mX-QH oder R3-O-Y-Q- stehen, wobei Q für O (Sauerstoff), NH, NR3 oder S, R3 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 44 C-Atomen, X für einen gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 14 C-Atomen, Y für ein durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation erhältliches Polymeres mit einem Molekulargewicht Mw von 150 bis 5000 und n für einen Wert von 1 bis 300 steht und wobei nicht beide Reste Z1 und Z2 gleichzeitig für CH2-CH2-OH stehen. In a preferred embodiment of the invention, the two radicals Z 1 and Z 2 independently of one another are R 3 -QH, R 3 -Q- (XO-) m X-QH or R 3 -OYQ-, where Q is O (oxygen ), NH, NR 3 or S, R 3 for a linear or branched, saturated or unsaturated, optionally aromatically substituted alkyl radical with 2 to 44 C atoms, X for an optionally aromatically substituted alkyl radical with 2 to 14 C atoms, Y for a polymer obtainable by polymerization, polyaddition or polycondensation with a molecular weight M w of 150 to 5000 and n stands for a value of 1 to 300 and where not both Z 1 and Z 2 are simultaneously CH 2 -CH 2 -OH.

Die Reste Z1 und Z2 weisen im Rahmen der vorliegenden Erfindung jeweils mindestens zwei C-Atome auf. Die Zahl der C-Atome bezieht sich dabei nicht notwendigerweise auf in einer Kette kovalent miteinander verbundene C-Atome, sondern die vorliegende Erfindung umfaßt auch solche Sulfonsäureverbindungen, deren Reste Z1 und Z2 jeweils mindestens zwei C-Atome umfassen, die nicht direkt kovalent sondern beispielsweise über ein weiteres Atom Q, das vorzugsweise für O oder N steht, miteinander verbunden sind. Die Reste Z1 und Z2 weisen im Rahmen der vorliegenden Erfindung insgesamt mindestens eine QH-Gruppe auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen kann die Zahl der QH-Gruppen beispielsweise 1 bis etwa 8, insbesondere 1 bis etwa 4 betragen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Zahl der QH-Gruppen in den Resten Z1 und Z2 2 oder 3. Die QH-Gruppen können dabei entweder nur an einem der beiden Reste Z1 oder Z2 lokalisiert sein, es ist jedoch ebensogut möglich, daß die QH-Gruppen an beiden Resten lokalisiert sind. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jeder der Reste Z1 und Z2 jeweils mindestens eine QH-Gruppe auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jeder der beiden Reste Z1 und Z2 jeweils eine QH-Gruppe auf.In the context of the present invention, the radicals Z 1 and Z 2 each have at least two C atoms. The number of carbon atoms does not necessarily refer to carbon atoms covalently bonded to one another in a chain, but the present invention also includes those sulfonic acid compounds whose Z 1 and Z 2 radicals each comprise at least two carbon atoms that are not directly covalent but are connected to each other, for example, via a further atom Q, which is preferably O or N. In the context of the present invention, the radicals Z 1 and Z 2 have at least one QH group. In a preferred embodiment of the present invention, the number of QH groups can be, for example, 1 to about 8, in particular 1 to about 4. In a further preferred embodiment of the invention, the number of QH groups in the radicals Z 1 and Z 2 is 2 or 3. The QH groups can either be located only on one of the two radicals Z 1 or Z 2 , but it is it is equally possible that the QH groups are located on both residues. In the context of a preferred embodiment of the invention, each of the Z 1 and Z 2 radicals has at least one QH group. In a further preferred embodiment of the invention, each of the two radicals Z 1 and Z 2 each has a QH group.

Da mit den erfindungsgemäßen Verbindungen Sulfonsäureverbindungen zur Verfügung gestellt werden sollen, die auch in nicht-wäßriger Lösung, insbesondere in einem Lösemittel, das wenigstens weitgehend frei von protischen Bestandteilen ist, verarbeitbar sind, erfährt die oben genannte Definition eine wesentliche Einschränkung. Sofern nämlich einer der beiden Reste Z1 und Z2 2 C- Atome und eine QH-Gruppe aufweist muß der verbleibende Rest mindestens 3 C- Atome aufweisen.Since the compounds according to the invention are intended to provide sulfonic acid compounds which can also be processed in non-aqueous solution, in particular in a solvent which is at least largely free of protic constituents, the above definition is subject to a significant restriction. If one of the two radicals Z 1 and Z 2 has 2 carbon atoms and a QH group, the remaining radical must have at least 3 carbon atoms.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht R3 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten, gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis etwa 10, insbesondere 3 bis etwa 8 C-Atomen. In a further preferred embodiment of the invention, R 3 represents a linear or branched, saturated, optionally aromatically substituted alkyl radical having 2 to about 10, in particular 3 to about 8, carbon atoms.

Wenn Z1 oder Z2 für R3-Q-(X-O-)nX-QH steht, dann steht X in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für einen gesättigten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 4, insbesondere 2 oder 3 C-Atomen oder einen aromatischen, substituierten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 8 bis etwa 18 C- Atomen und Q für NH, NR2 oder O. Z1 oder Z2, oder beide, stehen dann für eine Polyetherkette, deren Molekulargewicht Mw zum einen von X, hauptsächlich jedoch vom Wert für n abhängt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht n für einen Wert von 1 bis etwa 200, insbesondere von etwa 3 bis etwa 50. Wenn der Wert für n größer als 1 ist, so kann X für verschiedene Alkylreste stehen, deren Zahl an C-Atomen im bereits oben genannten Bereich liegt. Bei größeren Werten für n, beispielsweise in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 100, können die verschiedenen Alkylreste X in statistische Abfolge oder beliebig blockweise hintereinander angeordnet sein. Der Wert n muß nicht notwendigerweise ein ganzzahliger Wert sein, n kann ebensogut beliebige Werte annehmen, die zwischen zwei ganzen Zahlen im oben genannten Bereich liegen. Wenn n einen nicht ganzzahligen Wert annimmt, so stellt n einen Durchschnittswert dar, wie er im Rahmen üblicher Polyethersynthesen aufgrund der statistischen Verteilung von Molekulargewichten bei der Polyaddition auftritt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht X für CH2- CH2 oder CH(CH3)-CH2 oder CH2-CH(CH) oder eine statistische oder blockweise Abfolge dieser Reste.If Z 1 or Z 2 stands for R 3 -Q- (XO-) n X-QH, then in a preferred embodiment of the invention X stands for a saturated, linear or branched alkyl radical having 2 to 4, in particular 2 or 3 C- Atoms or an aromatic, substituted, linear or branched alkyl radical with a total of 8 to about 18 carbon atoms and Q for NH, NR 2 or O. Z 1 or Z 2 , or both, then stand for a polyether chain, the molecular weight M w of one depends on X, but mainly on the value of n. In a preferred embodiment of the invention, n stands for a value from 1 to about 200, in particular from about 3 to about 50. If the value for n is greater than 1, then X can represent different alkyl radicals, the number of carbon atoms in the already lies above range. With larger values for n, for example in a range from about 5 to about 100, the various alkyl radicals X can be arranged in a statistical sequence or in blocks as desired. The value n does not necessarily have to be an integer value, n can just as well take any values that lie between two integers in the range mentioned above. If n assumes a non-integer value, then n represents an average value as occurs in the context of conventional polyether syntheses due to the statistical distribution of molecular weights during polyaddition. In a further preferred embodiment of the invention X is CH 2 - (CH 3) -CH 2 or CH 2 -CH (CH) or a random or block sequence of these radicals CH 2 or CH.

Polyether der oben genannten Art können beispielsweise durch Polymerisation von Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z. B. in Gegenwart von basischen Katalysatoren wie Natriummethylat, Kaliummethylat, Natriumethylat, Kaliumethylat, Natrium­ hydroxyd, Kaliumhydroxid oder BF3, oder durch Anlagerung der genannten Verbindungen, gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Start­ komponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen wie Alkohole oder Amine, z. B. Wasser, Diethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, 1,2-Bis(4- hydroxydiphenyl)propan oder Anilin erhalten werden.Polyethers of the type mentioned above can, for example, by polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or epichlorohydrin with themselves, for. B. in the presence of basic catalysts such as sodium methylate, potassium methylate, sodium ethylate, potassium ethylate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or BF 3 , or by addition of the compounds mentioned, optionally in a mixture or in succession, components at the start with reactive hydrogen atoms such as alcohols or amines, for. B. water, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-bis (4-hydroxydiphenyl) propane or aniline can be obtained.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stehen der Rest Z1 oder der Rest Z2, oder beide, für R3-Q-Y-QH. Y steht darin für einen Polyester, ein Polyamid, ein Polycarbonat, ein Polyurethan oder ein Polylacton mit einem Molekulargewicht Mw von etwa 200 bis etwa 2000. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelte es sich bei den genannten Polymeren um lineare Polymere.In a further preferred embodiment of the present invention, the radical Z 1 or the radical Z 2 , or both, represent R 3 -QY-QH. Y stands for a polyester, a polyamide, a polycarbonate, a polyurethane or a polylactone with a molecular weight M w of about 200 to about 2000. In a further preferred embodiment of the invention, the polymers mentioned are linear polymers.

Geeignete Polyester lassen sich beispielsweise durch Polykondensation von linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen, gesättigten oder ungesättigten Diolen mit linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäuren oder mit aromatischen Dicarbonsäuren erhalten. Geeignete Diole sind beispielsweise Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, Butendiol-1,4, Butindiol-1,4, Pentandiol-1,5, Neopentylglykol, Bis-(hydroxy­ methyl)-cyclohexane wie 1,4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, 2-Methylpropan- 1,3-diol, Methylpentandiole, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylen­ glykol, Dipropylenglykol, Dibutylenglykol sowie weitere höhere Oligomere der genannten Glykole, wobei auch gemischte Oligomere geeignet sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindungen sind Polyester bevorzugt, deren Herstellung unter Verwendung von Alkoholen der allgemeinen Formel HO-(CH2)x-OH, worin x für eine Zahl von 2 bis etwa 44, beispielsweise für eine gerade Zahl von etwa 2 bis etwa 20, steht, durchgeführt wurde. Beispiele für solche Alkohole sind Ethandiol, Propandiol-1,3, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5, Hexandiol-1,6, Heptandiol-1,7, Octandiol-1,8, Nonandiol-1,9, Decandiol-1,10, Undecandiol-1,11, oder Dodecandiol-1,12, oder Gemische aus zwei oder mehr davon. Suitable polyesters can be obtained, for example, by polycondensation of linear or branched, aliphatic or cycloaliphatic, saturated or unsaturated diols with linear or branched, saturated or unsaturated, aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids or with aromatic dicarboxylic acids. Suitable diols are, for example, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,4-butenediol, 1,4-butynediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, Bis- (hydroxy methyl) cyclohexanes such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1,3-diol, methylpentanediols, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, dibutylene glycol and other higher oligomers of the glycols mentioned , Mixed oligomers are also suitable. Within the scope of the present inventions, polyesters are preferred, the production of which using alcohols of the general formula HO- (CH 2 ) x -OH, where x is a number from 2 to about 44, for example an even number from about 2 to about 20 , stands, was carried out. Examples of such alcohols are ethanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol and decanediol -1.10, undecanediol-1.11, or dodecanediol-1.12, or mixtures of two or more thereof.

Als Dicarbonsäuren eignen sich beispielsweise Dicarbonsäuren der allgemeinen Formel HOOC-(CH2)y-COOH, wobei y für eine Zahl von 1 bis etwa 20, beispielsweise für eine gerade Zahl von 2 bis etwa 20 steht. Beispiele für derartige Dicarbonsäuren sind Bernsteinsäure, Adipinsäure, Dodecandicarbonsäure und Sebacinsäure. Ebenfalls als Säuren zum Aufbau der obengenannten Polyester geeignet sind Korksäure, Azelainsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäure­ anhydrid, Tetrachlorophthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäure­ anhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure oder Dimerfettsäuren, oder Gemische aus zwei oder mehr davon.Suitable dicarboxylic acids are, for example, dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2 ) y -COOH, where y is a number from 1 to about 20, for example an even number from 2 to about 20. Examples of such dicarboxylic acids are succinic acid, adipic acid, dodecanedicarboxylic acid and sebacic acid. are also suitable as acids for the construction of the above polyester suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, or dimer fatty acids, or mixtures of two or more thereof.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die eingesetzten Polyester ein Molekulargewicht von etwa 150 bis etwa 1500 auf.In a preferred embodiment of the present invention, the polyester used has a molecular weight of about 150 to about 1500.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Rest Y geeignete Polyamide lassen sich beispielsweise durch Umsetzung der oben genannten Dicarbonsäuren mit entsprechenden Diaminen herstellen. Geeignete Diamine sind beispielsweise solche, die ein Molekulargewicht von etwa 32 bis etwa 200 g/mol aufweisen und mindestens zwei primäre, 2 sekundäre oder eine primäre und eine sekundäre Aminogruppen aufweisen. Beispiele hierfür sind Diaminoethan, Diaminopropane, Diaminobutane, Diaminohexane, Piperazin, 2,5-Dimethylpiperazin, Amino-3- aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan (Isophorondiamin, IPDA), 4,4'-Diamino­ dicyclohexylmethan, 1,4-Diaminocyclohexan, Aminoethylethanolamin, Hydrazin, Hydrazinhydrat oder, gegebenenfalls in geringen Mengen, Diamine wie die Diethylentriamin oder 1,8-Diamino-4-aminomethyloctan. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbare Polyamide weisen in einer bevorzugten Ausführungsform ein Molekulargewicht von etwa 100 bis etwa 1500 auf. In the context of the present invention, suitable polyamides can be used as radical Y. itself, for example, by reacting the above-mentioned dicarboxylic acids produce the corresponding diamines. Suitable diamines are, for example those which have a molecular weight of about 32 to about 200 g / mol and at least two primary, 2 secondary or one primary and one secondary Have amino groups. Examples include diaminoethane, diaminopropanes, Diaminobutanes, diaminohexanes, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3 aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophoronediamine, IPDA), 4,4'-diamino dicyclohexylmethane, 1,4-diaminocyclohexane, aminoethylethanolamine, hydrazine, Hydrazine hydrate or, optionally in small amounts, diamines such as Diethylenetriamine or 1,8-diamino-4-aminomethyloctane. As part of the Polyamides which can be used in the present invention have in a preferred Embodiment has a molecular weight from about 100 to about 1500.  

Weiterhin als Diole zum Aufbau entsprechender Polyester geeignet sind Polycarbonatdiole wie sie zum Beispiel durch Umsetzung von Phosgen mit einem Überschuß der oben genannten Diole erhältlich sind.Are also suitable as diols for the construction of appropriate polyesters Polycarbonate diols such as those obtained by reacting phosgene with a Excess of the above diols are available.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Rest Y geeigneten Polycarbonate entsprechen den bereits oben genannten Polycarbonaten, wie sie zum Beispiel durch Umsetzung von Phosgen mit einem oder einem Gemische aus zwei oder mehr der oben genannten Diole erhältlich sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Polycarbonate ein Molekulargewicht von etwa 100 bis etwa 10000, beispielsweise etwa 200 bis etwa 5000 auf.The polycarbonates suitable as radical Y in the context of the present invention correspond to the polycarbonates already mentioned above, for example by reacting phosgene with one or a mixture of two or more of the above diols are available. In a preferred one Embodiment of the invention, the polycarbonates have a molecular weight from about 100 to about 10,000, for example about 200 to about 5000.

Als Polyurethane eignen sich beispielsweise solche Polyurethane, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung dargestellt werden. Als Rest Y geeignete Polyurethane weisen ein Molekulargewicht von etwa 100 bis etwa 3000, beispielsweise etwa 300 bis etwa 2000, auf.As polyurethanes are, for example, such polyurethanes as in Be presented within the scope of the present invention. Suitable as Y. Polyurethanes have a molecular weight of about 100 to about 3000, for example about 300 to about 2000.

Erfindungsgemäß zum Einsatz als Rest Y sind weiterhin Polylactone geeignet wie sie durch Homo- oder Mischpolymerisation von Lactonen, gegebenenfalls in Gegenwart eines geeigneten, difunktionellen Startermoleküls, erhältlich sind. Als Lactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die sich von Verbindungen der allgemeinen Formel HO-(CH2)z-COOH ableiten, wobei z für eine Zahl von 1 bis etwa 20 steht. Beispiele sind ε-Caprolacton, β-Propiolacton, γ-Butyrolacton oder Methyl-ε-caprolacton oder Gemische aus zwei oder mehr davon. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzte Polylactone weisen ein Molekulargewicht von etwa 100 bis etwa 1500, insbesondere etwa 200 bis etwa 800 auf. Polylactones as are obtainable by homopolymerization or mixed polymerization of lactones, optionally in the presence of a suitable difunctional starter molecule, are also suitable for use as radical Y according to the invention. Preferred lactones are those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2 ) z -COOH, where z is a number from 1 to about 20. Examples are ε-caprolactone, β-propiolactone, γ-butyrolactone or methyl-ε-caprolactone or mixtures of two or more thereof. Polylactones preferably used in the context of the present invention have a molecular weight of about 100 to about 1500, in particular about 200 to about 800.

Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, daß die beiden Reste Z1 und Z2 identisch sind. Jeder der beiden genannten Reste kann unabhängig voneinander für einen Rest stehen, wie er oben definiert wurde.It is not necessary in the context of the present invention that the two radicals Z 1 and Z 2 are identical. Each of the two radicals mentioned can independently represent a radical as defined above.

Die erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen lassen sich gemäß den Regeln der organischen Chemie auf verschiedene Weise herstellen. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, die erfindungsgemäßen Verbindungen durch Umsetzung entsprechender Komponenten A und B im Sinne einer Michael- Addition herzustellen.The sulfonic acid compounds of the invention can be according to the rules of organic chemistry in different ways. As special However, the compounds according to the invention have proven to be advantageous by implementing corresponding components A and B in the sense of a Michael To produce addition.

Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung einer Sulfonsäureverbindung gemäß der allgemeinen Formel I, bei dem eine Verbindung der allgemeinen Formel II
The invention therefore also relates to a process for the preparation of a sulfonic acid compound of the general formula I, in which a compound of the general formula II

Z1-NH-Z2 (II),
Z 1 -NH-Z 2 (II),

worin Z1 und Z2 wie oben definiert sind, als Komponente A, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel III
wherein Z 1 and Z 2 are as defined above, as component A, with a compound of general formula III

worin R1 und R2 wie oben definiert sind, als Komponente B, umgesetzt werden. wherein R 1 and R 2 are as defined above, as component B, are implemented.

Wenn hierbei die Verbindung gemäß der allgemeinen Formel III (Komponente B) als Säure eingesetzt wird, so sollte Komponente A mindestens im molaren Überschuß eingesetzt werden.If the compound of the general formula III (component B) If acid is used, component A should be at least molar Excess are used.

Verbindungen der allgemeinen Formel II (Komponente A) lassen sich nach allgemein bekannten Grundsätzen der organischen Chemie herstellen. Ausgangspunkt zur Herstellung solcher Moleküle ist in der Regel die Verbindung NH(R3OH)2, die beispielsweise zur Herstellung der oben genannten Polyether mit entsprechenden Alkylenoxiden, wie bereits oben beschrieben, umgesetzt werden. Analog läßt sich durch Kondensationsreaktion dieser Verbindung mit entsprechend funktionalisierten Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Polylactonen ein Molekül der allgemeinen Formel II erhalten.Compounds of the general formula II (component A) can be prepared according to generally known principles of organic chemistry. The starting point for the preparation of such molecules is generally the compound NH (R 3 OH) 2 , which are reacted with corresponding alkylene oxides, for example for the preparation of the above-mentioned polyethers, as already described above. Analogously, a molecule of the general formula II can be obtained by condensation reaction of this compound with appropriately functionalized polyesters, polyamides, polycarbonates or polylactones.

In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird daher ein Amin der allgemeinen Formel II mit einer ethylenisch ungesättigten Amidosulfonsäureverbindung unter geeigneten Bedingungen umgesetzt.In a first embodiment of the manufacturing method according to the invention is therefore an amine of the general formula II with an ethylenic unsaturated amidosulfonic acid compound under suitable conditions implemented.

Die Reaktion kann mit oder ohne Lösemittel ausgeführt werden. Geeignete Lösemittel sind beispielsweise Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropyl­ alkohol, Ether wie Ethylenglykol, Dimethylether oder Tetrahydrofuran, Ketone wie Aceton oder Methylethylketon (MEK), N-Methylpyrrolidon (NMP), N,N- Dimethylformamid (DMF), Acetonitril, Trichlormethan oder Toluol, oder Gemische aus zwei oder mehr davon. Gegebenenfalls kann zusätzlich zu den oben genannten Lösemitteln, insbesondere zusammen mit den oben genannten polaren Lösemitteln, Wasser im Lösemittelgemisch während der Reaktionen vorliegen. Wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen zur Herstellung von im wesentlichen wasserfreien Polymeren eingesetzt werden sollen, dann ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, die Reaktion in Abwesenheit von Wasser durchzuführen. In diesem Fall sind besonders bevorzugte Lösemittel Tetrahydrofuran, Aceton oder Methylethylketon oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon. Die Reaktionstemperatur liegt zwischen etwa 0°C und etwa 200°C. Gute Ergebnisse lassen sich beispielsweise in einem Temperaturbereich von etwa 20°C bis etwa 90°C erzielen. Die Umsetzung kann gegebenenfalls durch Zugabe eines basischen Katalysators beschleunigt werden. Geeignete basische Katalysatoren sind beispielsweise Triethylamin, Pyridin, Benzyltrimethyl­ ammoniumhydroxid, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid.The reaction can be carried out with or without a solvent. Suitable Solvents are, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethers such as ethylene glycol, dimethyl ether or tetrahydrofuran, ketones such as acetone or methyl ethyl ketone (MEK), N-methylpyrrolidone (NMP), N, N- Dimethylformamide (DMF), acetonitrile, trichloromethane or toluene, or Mixtures of two or more of them. If necessary, in addition to the above mentioned solvents, especially together with the above polar Solvents, water are present in the solvent mixture during the reactions. If the compounds of the invention for the preparation of substantially anhydrous polymers are to be used, then it is within the present invention preferred the reaction in the absence of water  perform. In this case, particularly preferred solvents are Tetrahydrofuran, acetone or methyl ethyl ketone or a mixture of two or more of that. The reaction temperature is between about 0 ° C and about 200 ° C. Good results can be achieved, for example, in a temperature range of approx Achieve 20 ° C to about 90 ° C. The reaction can optionally be carried out by adding of a basic catalyst can be accelerated. Suitable basic Examples of catalysts are triethylamine, pyridine, benzyltrimethyl ammonium hydroxide, sodium hydroxide or potassium hydroxide.

Gegebenenfalls kann während der Reaktion noch ein Polymerisationsinhibitor im Reaktionsgemisch vorliegen. Geeignete Polymerisationsinhibitoren sind beispielsweise Hydrochinonmonomethylether, stabile Radikale wie 2,2,6,6- Tetramethyl-piperidin-1-oxylradikal (TEMPO) oder 2,2,6,6-Tetramethyl-4- hydroxypiperidin-1-oxylradikal (TEMPOL), Polymerisationsinhibitoren aus der Gruppe der sterisch gehinderten Amine (HALS) oder aus der Gruppe der Nitroxide.If necessary, a polymerization inhibitor can also be added during the reaction Reaction mixture are present. Suitable polymerization inhibitors are for example hydroquinone monomethyl ether, stable radicals such as 2,2,6,6- Tetramethyl-piperidine-1-oxyl radical (TEMPO) or 2,2,6,6-tetramethyl-4- hydroxypiperidine-1-oxyl radical (TEMPOL), polymerization inhibitors from the Group of sterically hindered amines (HALS) or from the group of Nitroxides.

Die erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen weisen gemäß der allgemeinen Formel I mindestens zwei OH-Gruppen und eine Sulfonsäuregruppe oder ein Salz einer Sulfonsäuregruppe auf. Aufgrund der bereits oben genannten weitgehenden Variationsmöglichkeiten bezüglich der Hydrophilie der erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen und deren Flexibilität sowie dem Molekulargewicht, eignen sich die erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen zum Einbau in Polyadditions- bzw. Polykondensationsprodukte.The sulfonic acid compounds according to the invention generally have Formula I at least two OH groups and a sulfonic acid group or a salt a sulfonic acid group. Because of the above-mentioned extensive Possibilities of variation with regard to the hydrophilicity of the invention Sulfonic acid compounds and their flexibility and molecular weight, the sulfonic acid compounds according to the invention are suitable for incorporation into Polyaddition or polycondensation products.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Polyadditions- oder Polykondensationsprodukt, das mindestens eine Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV
The present invention therefore also relates to a polyaddition or polycondensation product which has at least one structural unit according to the general formula IV

aufweist, worin R1 für H oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls substituierten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten araliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 40 C-Atomen steht, R2 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff mit 6 bis 18 C- Atomen steht, X1 und X2 jeweils unabhängig voneinander für R3-Q-, R3-Q-(X-O- )mX-Q- oder R3-O-Y-Q- stehen, wobei Q für O (Sauerstoff), NH, NR3 oder S, R3 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 44 C-Atomen, X für einen gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 14 C-Atomen, Y für ein durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation erhältliches Polymeres mit einem Molekulargewicht Mw von 150 bis 5000 und n für einen Wert von 1 bis 300 steht und wobei nicht beide Reste X1 und X2 gleichzeitig für CH2-CH2-OH stehen, oder ein Salz davon.in which R 1 is H or a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, a saturated or unsaturated, optionally substituted cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to 20 C atoms or an optionally substituted araliphatic or aromatic hydrocarbon radical with 6 to 40 carbon atoms, R 2 is a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical with 1 to 20 carbon atoms or a cycloaliphatic hydrocarbon radical with 4 to 20 carbon atoms or an optionally substituted aromatic hydrocarbon with 6 to 18 C atoms, X 1 and X 2 each independently represent R 3 -Q-, R 3 -Q- (XO-) m XQ- or R 3 -OYQ-, where Q is O (oxygen), NH, NR 3 or S, R 3 for a linear or branched, saturated or unsaturated, optionally aromatically substituted alkyl radical m it has 2 to 44 C atoms, X for an optionally aromatically substituted alkyl radical with 2 to 14 C atoms, Y for a polymer obtainable by polymerization, polyaddition or polycondensation with a molecular weight M w of 150 to 5000 and n for a value of 1 to 300 and where not both X 1 and X 2 simultaneously represent CH 2 -CH 2 -OH, or a salt thereof.

Die Reste X1 und X2 entsprechen damit im wesentlichen der obigen Definition für Z1 und Z2, wobei der Tatsache Rechnung getragen ist, daß eine Verknüpfung an eine Polymerkette stattgefunden hat. Darüber hinaus umfaßt die Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV auch solche Polyadditions- oder Polykondensationsprodukte, bei denen die Reste X1 und X2 jeweils nur 2 C- Atome aufweisen. The radicals X 1 and X 2 thus essentially correspond to the above definition for Z 1 and Z 2 , taking into account the fact that a linkage to a polymer chain has taken place. In addition, the structural unit according to general formula IV also includes those polyaddition or polycondensation products in which the radicals X 1 and X 2 each have only 2 carbon atoms.

Unter einem "Polymeren" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polyadditions- oder Polykondensationsprodukt verstanden. Ein Polymeres im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein geringeres Molekulargewicht aufweisen als die Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV. Es kann jedoch auch ein im wesentlichen identisches Molekulargewicht aufweisen oder ein Molekulargewicht, das oberhalb dessen der Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Polymere ein oberhalb des Molekulargewichts der Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV liegendes Molekulargewicht auf.A "polymer" is used in the context of the present invention Understand polyaddition or polycondensation product. A polymer in For the purposes of the present invention, a lower molecular weight have as the structural unit according to the general formula IV. It can but also have an essentially identical molecular weight or a molecular weight above that of the structural unit according to the general formula IV is. In a preferred embodiment of the In the present invention, the polymer is above molecular weight the structural unit according to the general formula IV Molecular weight.

Zu den Polyadditionsprodukten zählen beispielsweise die Umsetzungsprodukte der erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen mit Verbindungen, die eine Polyadditionsreaktion mit einer OH-Gruppe eingehen können. Hierzu zählen beispielsweise die Epoxygruppe und die Isocyanatgruppe. Polykondensations­ produkte im erfindungsgemäßen Sinn sind Umsetzungsprodukte der erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen mit funktionellen Gruppen die mit OH-Gruppen eine Kondensationsreaktion eingehen können. Beispiele für solche funktionellen Gruppen sind Carbonsäuren oder Carbonsäurechloride.The polyadducts include, for example, the reaction products the sulfonic acid compounds according to the invention with compounds which have a Can enter into a polyaddition reaction with an OH group. Which includes for example the epoxy group and the isocyanate group. Polycondensation Products in the sense of the invention are implementation products of Sulfonic acid compounds according to the invention with functional groups with OH groups can undergo a condensation reaction. Examples of such functional groups are carboxylic acids or carboxylic acid chlorides.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Polyadditions- und Polykondensationsprodukten um Polyurethane, Polyester, Polyether, Polycarbonate, Polyetherester, Polyamide, Polyesteramide, Polyether­ amide, Polylactone oder Polylactame.In the context of a preferred embodiment of the invention, the polyaddition and polycondensation products around polyurethanes, polyesters, Polyethers, polycarbonates, polyether esters, polyamides, polyester amides, polyethers amides, polylactones or polylactams.

Die Umsetzung der erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen mit den entsprechenden funktionellen Gruppen im Rahmen einer Polyaddition oder einer Polykondensation erfolgt nach den allgemeinen Regeln der organischen Chemie bzw. der Polymerchemie.The reaction of the sulfonic acid compounds according to the invention with the corresponding functional groups in the context of a polyaddition or Polycondensation follows the general rules of organic chemistry  or polymer chemistry.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polyadditionsprodukt ein Polyurethan. Polyurethane lassen sich durch Umsetzung der erfindungsgemäßen, OH-Gruppen tragenden Sulfonsäure­ verbindungen mit Polyisocyanaten, beispielsweise Diisocyanaten oder Triisocyanaten erhalten. Als Isocyanate eignen sich dabei sowohl monomere, niedermolekulare Polyisocyanaten als auch Isocyanatgruppen tragende Präpolymere.In a particularly preferred embodiment of the present invention the polyaddition product is a polyurethane. Polyurethanes can pass through Implementation of the sulfonic acid bearing OH groups according to the invention compounds with polyisocyanates, for example diisocyanates or Get triisocyanates. Suitable isocyanates are both monomeric, low molecular weight polyisocyanates as well as isocyanate groups Prepolymers.

Als monomere Polyisocyanate geeignet sind insbesondere die Diisocyanate der allgemeinen Formel X(NCO)2, wobei X für einen aliphatischen Kohlenwasser­ stoffrest mit 4 bis etwa 12 C-Atomen, einen cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis etwa 15 C-Atomen oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 7 bis etwa 15 C-Atomen steht. Beispiele derartiger Diisocyanate sind Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, Diisocyanatocyclohexan-1,4, 1-Diisocyanato-3,5,5- trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), 2,2-Bis-(4-isocyanatocyclo­ hexyl)propan, Trimethylhexandiisocyanat, 1,4-Diisocyanatobenzol, 2,4-Diiso­ cyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4'- Diisocyanatodiphenylmethan, p-Xylylendiisocyanat, Tetramethylxylylen­ diisocyanat (TMXDI), die Isomeren des Bis-(4-Isocyanatocyclohexyl)methan, oder Gemische aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen.Particularly suitable as monomeric polyisocyanates are the diisocyanates of the general formula X (NCO) 2 , where X is an aliphatic hydrocarbon radical with 4 to about 12 C atoms, a cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon radical with 6 to about 15 C atoms or an aliphatic hydrocarbon radical with 7 to about 15 carbon atoms. Examples of such diisocyanates are tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1-diisocyanato-3,5,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI), 2,2-bis (4-isocyanatocyclohexyl) propane, trimethylhexane diisocyanate , 1,4-diisocyanatobenzene, 2,4-diiso cyanatotoluene, 2,6-diisocyanatotoluene, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 2,4'-diisocyanatodiphenylmethane, p-xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), the isomers of bis- ( 4-isocyanatocyclohexyl) methane, or mixtures of two or more of the compounds mentioned.

Als Gemische dieser Isocyanate sind besonders die Gemische der jeweiligen Strukturisomeren von Diisocyanatotoluol und Diisocyanatodiphenylmethan von Bedeutung, insbesondere die Mischung aus 80 mol-% 2,4-Diisocyanatotoluol und 20 mol-% 2,6-Diisocyanatotoluol geeignet. Weiterhin sind Gemische von aromatischen Polyisocyanaten wie 2,4-Diisocyanatotoluol und 2,6- Diisocyanatotoluol mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyisocyanaten wie Hexamethylendiisocyanat oder IPDI besonders vorteilhaft, wobei das bevorzugte Mischungsverhältnis der aliphatischen zu aromatischen Polyisocyanaten 4 : 1 bis 1 : 4 beträgt.Mixtures of these isocyanates are, in particular, the mixtures of the respective Structural isomers of diisocyanatotoluene and diisocyanatodiphenylmethane from Significance, in particular the mixture of 80 mol% 2,4-diisocyanatotoluene and 20 mol% 2,6-diisocyanatotoluene suitable. Mixtures of aromatic polyisocyanates such as 2,4-diisocyanatotoluene and 2,6-  Diisocyanatotoluene with aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates such as Hexamethylene diisocyanate or IPDI is particularly advantageous, the preferred one Mixing ratio of the aliphatic to aromatic polyisocyanates 4: 1 to Is 1: 4.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Herstellung der Polyurethane, die mindestens ein Strukturelement gemäß der allgemeinen Formel I aufweisen, durch Umsetzung der erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen mit Isocyanatgruppen tragenden Polymeren.In a further preferred embodiment, the Polyurethanes that have at least one structural element according to the general formula I have, by reacting the sulfonic acid compounds of the invention with polymers bearing isocyanate groups.

Solche Isocyanatgruppen tragenden Polymere lassen sich beispielsweise durch Umsetzung von Diisocyanaten mit Diolen und gegebenenfalls weiteren Verbindungen, die gegenüber Polyisocyanaten reaktionsfähige Gruppen aufweisen, erhalten. Als Diole sind beispielsweise höhermolekulare Diole geeignet, die ein Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 5000, beispielsweise von etwa 1000 bis etwa 3000 g/mol aufweisen. Als Diole eignen sich insbesondere die bereits oben aufgezählten Polyester, Polycarbonate oder Polylactone, oder Gemische aus zwei oder mehr davon, sofern sie mindestens zwei OH-Gruppen aufweisen.Such polymers carrying isocyanate groups can be, for example, by Reaction of diisocyanates with diols and optionally others Compounds that are reactive groups to polyisocyanates have obtained. Examples of diols are higher molecular weight diols suitable having a molecular weight of about 500 to about 5000, for example from about 1000 to about 3000 g / mol. Are suitable as diols in particular the polyesters, polycarbonates or Polylactones, or mixtures of two or more thereof, provided they are at least have two OH groups.

Ebenfalls als Diole geeignete sind Polyetherdiole wie sie durch Polyaddition von Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z. B. in Gegenwart von basischen Katalysatoren oder durch Anlagerung dieser Verbindungen, gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähige Wasserstoffatomen erhältlich sind. Die Umsetzung erfolgt dabei wie bereits oben beschrieben. Die genannten Diole können auch im Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen eingesetzt werden. Also suitable as diols are polyether diols such as those obtained by polyaddition of Ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or Epichlorohydrin with itself, e.g. B. in the presence of basic catalysts or by addition of these compounds, optionally in a mixture or successively, on starting components with reactive hydrogen atoms are available. The implementation takes place as already described above. The Diols mentioned can also be a mixture of two or more of the above Connections are used.  

Bei der Herstellung solcher Isocyanatgruppen tragenden Polymeren können in untergeordneten Mengen auch niedermolekulare Diole eingesetzt werden. Geeignete niedermolekulare Diole wurden bereits oben im Rahmen dieses Textes beschrieben.In the production of such polymers carrying isocyanate groups, in minor amounts of low molecular weight diols can also be used. Suitable low molecular weight diols have already been mentioned above in the context of this text described.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Diisocyanatgruppen tragende Polymere eingesetzt, die unter Verwendung von Polyesterdiolen oder Polyetherdiolen oder deren Gemisch, gegebenenfalls zusammen mit niedermolekularen Diolen durch Reaktion mit Polyisocyanaten zu Isocyanatgruppen tragenden Polyurethanpräpolymeren umgesetzt wurden. Der Anteil an Polyetherdiolen in solchen Polyurethanpräpolymeren beträgt dabei beispielsweise etwa 10 bis etwa 100 mol-%, der Anteil an niedermolekularen Diolen, bezogen auf die Gesamtmenge der im Polyurethanpräpolymeren enthaltenen Diole, etwa 0 bis etwa 90 mol-%. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt das Verhältnis der Polyetherdiole zu den niedermolekularen Diolen etwa 0,2 : 1 bis 5 : 1, beispiels­ weise etwa 0,5 : 1 bis etwa 2 : 1.In a preferred embodiment of the invention, diisocyanate groups supporting polymers used using polyester diols or Polyether diols or a mixture thereof, optionally together with low molecular weight diols by reaction with polyisocyanates Polyurethane prepolymers carrying isocyanate groups were implemented. The The proportion of polyether diols in such polyurethane prepolymers is for example about 10 to about 100 mol%, the proportion of low molecular weight Diols, based on the total amount in the polyurethane prepolymer contained diols, about 0 to about 90 mol%. In a preferred one Embodiment of the present invention is the ratio of Polyether diols to the low molecular weight diols about 0.2: 1 to 5: 1, for example about 0.5: 1 to about 2: 1.

Die erfindungsgemäßen Polyurethane können neben den aus den erfindungsgemäßen Sulfonsäureverbindungen stammenden Strukturelementen gemäß der allgemeinen Formel I noch weitere anionische oder kationische Gruppen aufweisen.The polyurethanes of the invention can in addition to those from the Structural elements derived from sulfonic acid compounds according to the invention according to the general formula I, further anionic or cationic Have groups.

Unter "anionischen" oder "kationischen" Gruppen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Gruppen verstanden, die sich durch einfache Neutralisations-, Hydrolyse- oder Quaternisierungsreaktionen in ionische hydro­ phile Gruppen überführen lassen. Beispiele für solche Gruppen sind Carbonsäure­ gruppen, Anhydridgruppen oder tertiäre Aminogruppen. Under "anionic" or "cationic" groups within the scope of present invention understood such groups, which are simple Neutralization, hydrolysis or quaternization reactions in ionic hydro Have phile groups transferred. Examples of such groups are carboxylic acid groups, anhydride groups or tertiary amino groups.  

Zum Einführen von anionischen oder kationischen Gruppen geeignete Verbindungen sind beispielsweise Tris-(hydroxyalkyl)amine, N,N'-Bis(hy­ droxyalkyl)alkylamine, N-Hydroxyalkyldialkylamine, Tris-(aminoalkyl)-amine, N,N'-Bis(aminoalkyl)-alkylamine, N-Aminoalkyldialkylamine, wobei die Alkylreste und Alkandiyleinheiten dieser tertiären Amine unabhängig voneinander etwa 2 bis etwa 6 C-Atome aufweisen. Die genannten tertiäre Amine können beispielsweise mit Säuren, bevorzugt mit starken Mineralsäuren wie Phosphorsäuren, Schwefelsäure, Halogenwasserstoffsäure oder starken organischen Säuren oder durch Umsetzung mit geeigneten Quaternisierungsmitteln wie C1 bis C6-Alkylhalogeniden, z. B. Bromiden, Chloriden oder Jodiden, in die entsprechenden Ammoniumsalze überführt werden. Zur Einführung von anionischen Gruppen in das Polyurethan kommen üblicherweise aliphatische, cycloaliphatischen, an aliphatische oder aromatischen Carbonsäuren in Betracht, die mindestens eine OH-Gruppe oder mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe aufweisen. Bevorzugt sind Dihydroxyalkylcarbonsäuren, insbesondere solche die etwa 3 bis etwa 10 C- Atome aufweisen. Solche Verbindungen werden beispielsweise in der US-A 3 412 054 beschrieben.Suitable for introducing anionic or cationic groups Compounds are, for example, tris (hydroxyalkyl) amines, N, N'-bis (hy droxyalkyl) alkylamines, N-hydroxyalkyldialkylamines, tris (aminoalkyl) amines, N, N'-bis (aminoalkyl) alkylamines, N-aminoalkyldialkylamines, where the Alkyl residues and alkanediyl units of these tertiary amines are independent have about 2 to about 6 carbon atoms from one another. The tertiary amines mentioned can for example with acids, preferably with strong mineral acids such as Phosphoric acids, sulfuric acid, hydrohalic acid or strong organic acids or by reaction with suitable ones Quaternizing agents such as C1 to C6 alkyl halides, e.g. B. bromides, Chlorides or iodides, converted into the corresponding ammonium salts become. The introduction of anionic groups into the polyurethane usually aliphatic, cycloaliphatic, aliphatic or aromatic Carboxylic acids into consideration that have at least one OH group or at least one have primary or secondary amino group. Are preferred Dihydroxyalkyl carboxylic acids, especially those which contain about 3 to about 10 C Have atoms. Such compounds are described, for example, in US Pat. No. 3,412,054 described.

Ebenfalls geeignet sind entsprechende Dihydroxysulfonsäuren und Dihydroxyphosphonsäuren wie 2,3-Dihyroxypropanphosphonsäure. Darüber hinaus sind Dihydroxyverbindungen geeignet, die ein Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 10.000 g/mol aufweisen und mindestens zwei Carboxylgruppen aufweisen. Derartige Verbindungen sind beispielsweise aus der DE-A 39 11 827 bekannt.Corresponding dihydroxysulfonic acids and Dihydroxyphosphonic acids such as 2,3-dihyroxypropanephosphonic acid. About that In addition, dihydroxy compounds are suitable which have a molecular weight of about Have 500 to about 10,000 g / mol and at least two carboxyl groups exhibit. Such connections are for example from DE-A 39 11 827 known.

Sofern bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane oder bei der Herstellung der oben beschriebenen Polyurethanpräpolymere Monomere mit ionischen Gruppen eingesetzt werden, kann deren Überführung in die ionische Form vor, während oder nach der Polyaddition erfolgen. If in the manufacture of the polyurethanes according to the invention or in the Production of the above-described polyurethane prepolymer monomers with ionic groups can be used, their conversion into the ionic Form before, during or after the polyaddition.  

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane können neben den bereits genannten Verbindungen zusätzlich noch weitere Verbindungen vorliegen, die der Vernetzung oder einer Kettenverlängerung dienen. Bei diesen Verbindungen handelt es sich im allgemeinen um aliphatische oder cycloaliphatische Alkohole, Amine mit zwei oder mehr primären oder sekundären Aminogruppen sowie Verbindungen, die neben einer oder mehreren OH-Gruppen eine oder mehrere primäre oder sekundäre Aminogruppen tragen. Ebenfalls geeignet sind Verbindungen, die ein Gemisch aus zwei oder mehr der oben genannten funktionellen Gruppen aufweisen.In the production of the polyurethanes according to the invention, in addition to the already mentioned compounds there are additional compounds, which are used for networking or chain extension. With these Compounds are generally aliphatic or cycloaliphatic alcohols, amines with two or more primary or secondary Amino groups and compounds in addition to one or more OH groups carry one or more primary or secondary amino groups. Likewise Compounds which are a mixture of two or more of the above are suitable have functional groups mentioned.

Polyamine mit zwei oder mehr primären oder sekundären Aminogruppen oder ein Gemisch dieser Gruppen werden vor allem dann eingesetzt, wenn eine Kettenverlängerung bzw. Vernetzung in Gegenwart von Wasser stattfinden soll, da Amine in der Regel schneller als Alkohole oder Wasser mit Polyisocyanaten reagieren. Dies ist häufig dann erforderlich, wenn wäßrige Dispersionen von vernetzten Polyurethanen oder von Polyurethanen mit hohem Molekulargewicht gewünscht werden.Polyamines with two or more primary or secondary amino groups or one Mixtures of these groups are mainly used when one Chain extension or crosslinking should take place in the presence of water, since amines are generally faster than alcohols or water with polyisocyanates react. This is often necessary when aqueous dispersions of cross-linked polyurethanes or of high molecular weight polyurethanes be desired.

Hierzu geeignete Amine sind im allgemeinen polyfunktionelle Amine mit einem Molekulargewicht von etwa 32 bis etwa 500 g/mol, vorzugsweise von etwa 60 bis etwa 300 g/mol, welche mindestens 2 primäre, 2 sekundäre oder eine primäre und eine sekundäre Aminogruppe aufweisen. Geeignete Amine werden im Rahmen des vorliegenden Textes weiter oben genannt. Gegebenenfalls können bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane noch weitere Verbindungen im Reaktionsgemisch vorliegen, welche die Vernetzung oder Verzweigung der entstehenden Polyurethanmoleküle zur Folge haben. Hierzu zählen beispielsweise Alkohole mit mehr als zwei OH-Gruppen wie Trimethylolpropan, Triethylolpropan, Glyzerin, Pentaerythrit oder die Gruppe der Zucker, beispielsweise Glucose, Sorbit oder Mannit oder oligomere Zucker wie Saccharose, Maltose oder Dextrose. Zum gleichen Zweck können bei der Reaktion auch Polyisocyanate eingesetzt werden, die mehr als zwei Isocyanatgruppen aufweisen. Geeignete Verbindungen sind beispielsweise Isocyanurate oder Biuret-Verbindungen, wie sie sich beispielsweise durch entsprechende Umsetzung von Hexamethylendiisocyanat erhalten lassen.Suitable amines are generally polyfunctional amines with a Molecular weight from about 32 to about 500 g / mol, preferably from about 60 to about 300 g / mol, which is at least 2 primary, 2 secondary or one primary and have a secondary amino group. Suitable amines are included of the present text mentioned above. If necessary, at Production of the polyurethanes according to the invention still further compounds in Reaction mixture are present which crosslink or branch the resulting polyurethane molecules result. These include, for example Alcohols with more than two OH groups such as trimethylolpropane, Triethylolpropane, glycerin, pentaerythritol or the group of sugars,  for example glucose, sorbitol or mannitol or oligomeric sugars such as Sucrose, maltose or dextrose. For the same purpose, at Reaction also use polyisocyanates that have more than two Have isocyanate groups. Suitable compounds are, for example Isocyanurates or biuret compounds, such as those characterized by corresponding reaction of hexamethylene diisocyanate can be obtained.

Zusätzlich können bei der Umsetzung zu den erfindungsgemäßen Polyurethanen im Reaktionsgemisch noch Verbindungen vorliegen, die gegenüber den im Reaktionsgemisch vorliegenden funktionellen Gruppen monofunktionell sind. Hierzu zählen beispielsweise Monoisocyanate, Monoalkohole und monoprimäre bzw. -sekundäre Amine. Im allgemeinen beträgt der Anteil solcher Verbindungen am gesamten Reaktionsgemisch maximal 10 mol-%, bezogen auf die gesamte Menge an Edukten. Solche monofunktionellen Verbindungen tragen in der Regel weitere funktionelle Gruppen wie olefinisch ungesättigte Gruppen oder Carboxyl­ gruppen und dienen zu deren Einführung in das Polyurethan. Die genannten funktionellen Gruppen lassen dann eine weitere, polymeranaloge Umsetzung des Polyurethans zu. Geeignete Monomere sind beispielsweise Isopropyl-α,α-di­ methylbenzyldiisocyanat (TMI) oder Ester von Acryl- oder Methacrylsäure wie Hydroxyethylacrylat oder Hydroxyethylmethacrylat.In addition, in the implementation of the polyurethanes according to the invention in the reaction mixture there are still compounds which are compared to those in Functional groups present reaction mixture are monofunctional. These include, for example, monoisocyanates, mono alcohols and mono-primary ones or secondary amines. In general, the proportion of such compounds is of the total reaction mixture a maximum of 10 mol%, based on the total Amount of starting materials. Such monofunctional compounds usually wear further functional groups such as olefinically unsaturated groups or carboxyl groups and serve to introduce them to polyurethane. The above Functional groups then allow a further, polymer-analogous implementation of the Polyurethane too. Suitable monomers are, for example, isopropyl-α, α-di methylbenzyl diisocyanate (TMI) or esters of acrylic or methacrylic acid such as Hydroxyethyl acrylate or hydroxyethyl methacrylate.

Die einzelnen Komponenten werden in solchen Mengen eingesetzt, daß ein entsprechend gewünschtes Molekulargewicht erhalten wird. Die Auswahl der Mengenverhältnisse der einzelnen Komponenten zueinander und das daraus resultierende Molekulargewicht werden entsprechend den allgemeinen Regeln der Polyurethanchemie vorgenommen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden daher die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyurethans eingesetzten Edukte in einer solchen Menge eingesetzt, daß das Verhältnis von Isocyanatgruppen zu gegenüber Polyisocyanaten reaktionsfähige Gruppen etwa 0,5 : 1 bis etwa zwei : 1, beispielsweise etwa 0,8 : 1 bis 1,5 : 1 oder etwa 0,9 : 1 bis etwa 1,2 : 1 oder etwa 1 : 1 beträgt.The individual components are used in such amounts that a is obtained according to the desired molecular weight. The selection of the Quantities of the individual components to each other and from it resulting molecular weight are according to the general rules of Polyurethane chemistry made. In a preferred embodiment of the The present invention will therefore be used to manufacture the invention Educts used in such an amount that the Ratio of isocyanate groups to polyisocyanates reactive Groups about 0.5: 1 to about two: 1, for example about 0.8: 1 to 1.5: 1 or  is about 0.9: 1 to about 1.2: 1 or about 1: 1.

Das Molekulargewicht der erfindungsgemäßen Polymere, die eine Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV aufweisen, beträgt in der Regel etwa 3000 bis etwa 500.000 g/mol, je nach gewünschten Anwendungsgebiet.The molecular weight of the polymers of the invention, which is a structural unit according to the general formula IV, is usually about 3000 to about 500,000 g / mol, depending on the desired field of application.

Die erfindungsgemäßen Polymere können nur eine Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV aufweisen, es ist jedoch ebensogut möglich, daß ein erfindungsgemäßes Polymeres zwei oder mehr Struktureinheiten der allgemeinen Formel IV aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erfindungsgemäße Polyurethan etwa 1 bis etwa 500, beispielsweise etwa 2 bis etwa 100 Struktureinheiten der allgemeinen Formel IV auf.The polymers according to the invention can only have one structural unit according to the have general formula IV, but it is equally possible that a polymer of the invention two or more structural units of the general Formula IV has. In a preferred embodiment of the invention the polyurethane of the invention about 1 to about 500, for example about 2 to about 100 structural units of the general formula IV.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erfindungsgemäßen Polyurethane thermoplastische Polyurethane, beispielsweise thermoplastische Blockcopolyurethane.In a further embodiment of the present invention, the Polyurethanes according to the invention, thermoplastic polyurethanes, for example thermoplastic block copolyurethanes.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane erfolgt in der Regel in einem Lösemittel oder in der Schmelze. Geeignete Lösemittel sind beispielsweise Aceton, Methylethylketon oder cyclische Ether wie Tetrahydrofuran oder Dioxan sowie cyclische Ketone wie Cyclohexanon geeignet. Ebenfalls geeignet sind, je nach Anwendungsgebiet der Polyurethane, auch andere stark polare Lösemittel wie Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxid oder Ethylen­ glykolacetat. Die genannten Lösemittel können gegebenenfalls mit aromatischen Verbindungen wie Toluol oder Xylol oder mit Estern wie Ethyl- oder Butylacetat vermischt werden. Bei der Herstellung können gegebenenfalls noch Katalysatoren anwesend sein. Geeignete Katalysatoren sind tertiäre Amine wie Triethylamin, Triethylendiamin, N-Methylpyridin oder N-Methylmorpholin, Metallsalze wie Zinnoctoat, Bleioctoat oder Zinkstearat oder organische Metallverbindungen wie Dibutylzinndilaurat. Die geeignete Katalysatormenge ist abhängig von der Wirksamkeit des in Frage kommenden Katalysators. Im allgemeinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, etwa 0,005 bis etwa 0,3 Gewichtsteile für jeweils 100 Gewichtsteile Polyurethan einzusetzen.The polyurethanes according to the invention are generally produced in a solvent or in the melt. Suitable solvents are, for example Acetone, methyl ethyl ketone or cyclic ethers such as tetrahydrofuran or dioxane as well as cyclic ketones such as cyclohexanone. Are also suitable, each depending on the area of application of the polyurethanes, also other strongly polar solvents such as dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide or ethylene glycol acetate. The solvents mentioned can optionally be mixed with aromatic Compounds such as toluene or xylene or with esters such as ethyl or butyl acetate be mixed. Catalysts may also be used in the manufacture to be present. Suitable catalysts are tertiary amines such as triethylamine, Triethylenediamine, N-methylpyridine or N-methylmorpholine, metal salts such as  Tin octoate, lead octoate or zinc stearate or organic metal compounds such as Dibutyltin dilaurate. The appropriate amount of catalyst depends on the Effectiveness of the catalyst in question. In general it has proven to be useful, from about 0.005 to about 0.3 part by weight for every 100 Parts by weight of polyurethane.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel I sowie die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen hergestellten Poly­ additions- bzw. Polykondensationsprodukte eignen sich beispielsweise zur Herstellung von wäßrigen Dispersionen.The compounds of the general formula I and the invention poly produced using the compounds of the invention addition or polycondensation products are suitable for example Production of aqueous dispersions.

Wenn Verbindungen der allgemeinen Formel I oder daraus hergestellte Polyadditions- oder Polykondensationsprodukte als Dispergierhilfsmittel eingesetzt werden, so lassen sich daraus beispielsweise wäßrige Dispersionen erhalten, die eine ausgezeichnete Langzeitstabilität aufweisen. Je nach Einsatzzweck der so erhältlichen Dispersionen kann der Anteil an Verbindungen der allgemeinen Formel I oder der daraus hergestellten Polyadditions- und Polykondensationsprodukte an der gesamten wäßrigen Dispersion in weiten Bereichen variieren. Werden die erfindungsgemäßen Verbindungen beispielsweise als Dispergatoren zur Stabilisierung einer Dispersion, die einen nicht selbstdispergierbaren Feststoff enthält, eingesetzt, so kann die Einsatzmenge der erfindungsgemäßen Verbindungen in einem Bereich von etwa 0,01 bis etwa 40 Gew.-%, beispielsweise etwa 0,1 bis etwa 20 oder etwa 0,5 bis etwa 10 oder etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% liegen. Der Anteil an Feststoffen in einer solchen Dispersion kann dabei über einen weiten Bereich variieren. Je nach Einsatzzweck, lassen sich so unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen Dispersionen erhalten, die einen Festkörpergehalt von bis zu etwa 99 Gew.-% aufweisen. Insbesondere dann, wenn solche Dispersionen zur Beschichtung von Oberflächen eingesetzt werden sollen, weisen Sie vorzugsweise einen Festkörpergehalt von etwa 30 bis etwa 95 Gew.-%, beispielsweise etwa 40 bis etwa 90 oder etwa 50 bis etwa 80 Gew.-% auf.When compounds of general formula I or prepared therefrom Polyaddition or polycondensation products as dispersing agents can be used, for example, aqueous dispersions obtained that have excellent long-term stability. Depending on The proportion of compounds can be used for the dispersions obtainable in this way of the general formula I or the polyaddition and Polycondensation products on the entire aqueous dispersion in wide Ranges vary. Will the compounds of the invention for example as dispersants for stabilizing a dispersion, the one contains not self-dispersible solid, the amount used of the compounds of the invention in a range from about 0.01 to about 40% by weight, for example about 0.1 to about 20 or about 0.5 to about 10 or about 1 to about 5% by weight. The proportion of solids in such Dispersion can vary over a wide range. Depending on the application, can be so using the compounds of the invention Receive dispersions which have a solids content of up to about 99% by weight exhibit. Especially when such dispersions are used to coat You should preferably assign one to surfaces Solids content of about 30 to about 95% by weight, for example about 40 to  about 90 or about 50 to about 80 weight percent.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch wäßrige Dispersionen, mindestens enthaltend eine erfindungsgemäße Sulfonsäureverbindung.The present invention therefore also relates to aqueous dispersions, at least containing a sulfonic acid compound according to the invention.

Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eignen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen jedoch auch als alleiniger Bestandteil einer solchen Dispersion, insbesondere als diskontinuierliche Phase einer wäßrigen Dispersion. Derartige Dispersionen lassen sich beispielsweise als Beschichtungsmittel zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungen einsetzen. Im Rahmen eines solchen Einsatzes ist es vorteilhaft, wenn als erfindungsgemäße Verbindung eine Verbindung eingesetzt wird, die nach entfernen der kontinuierlichen Phase eine Oberflächenbeschichtung ergibt, die den Wünschen des Anwenders entspricht. Im Rahmen eines solchen Einsatzes ist es daher erfindungsgemäß bevorzugt, wenn als erfindungsgemäße Verbindung eine Verbindung mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 1000 eingesetzt wird.In a further preferred embodiment, the However, compounds according to the invention also as the sole constituent of a such dispersion, especially as a discontinuous phase of an aqueous Dispersion. Such dispersions can be used, for example, as Use coating agents to produce surface coatings. In the context of such an application, it is advantageous if as the invention Connection a connection is used which is removed after the continuous phase results in a surface coating that meets the requirements of the user. It is therefore within the scope of such an operation preferred according to the invention if a as the compound according to the invention Compound with a molecular weight of at least about 1000 used becomes.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere solche wäßrigen Dispersionen bevorzugt, die mindestens eines der obengenannten erfindungsgemäßen Polyadditions- oder Polykondensationsprodukte, insbesondere mindestens eines der erfindungsgemäßen Polyurethane aufweisen.In the context of the present invention, in particular those are aqueous Preferred dispersions are at least one of the above polyaddition or polycondensation products according to the invention, in particular have at least one of the polyurethanes according to the invention.

Die erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen können neben Wasser und einer der obengenannten erfindungsgemäßen Verbindungen, oder einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, noch eine oder mehrere weitere Verbindungen enthalten. In addition to water and a of the above-mentioned compounds according to the invention, or a mixture of two or more of them, or one or more further compounds.  

Wenn die erfindungsgemäße wäßrige Dispersion als Oberflächen­ beschichtungsmittel eingesetzt werden soll, so kann die Dispersion beispielsweise mindestens ein Polymeres enthalten, das durch Polymerisationen von Monomeren mit ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen erhältlich ist. Geeignete Monomere sind beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylnitril, Acrylsäureester oder Methacrylsäureester wie sie durch Veresterung vom Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Methanol, Ethanol, n-Butanol, Isobutanol oder 2-Ethylhexylalkohol erhältlich sind, Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 16 C-Atomen oder 1-Alkene wie Ethylen, Propylen, Butylen oder Styrol. Derartige Polymerisate können beispielsweise bereits in dispergierter oder zumindest polymerisierter Form der erfindungsgemäßen Dispersion zugemischt werden. Es ist jedoch ebenso möglich, die genannten Polymeren in der erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersion herzustellen. Hierbei können die jeweiligen Verbindungen und Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß beispielsweise zumindest ein Teil der in der Dispersion erzeugten Polymeren im Sinne einer Pfropfreaktion an die in der Dispersion vorliegenden erfindungsgemäßen Verbindungen angelagert werden. Die Herstellung entsprechender Polymerisate erfolgt nach dem Fachmann bekannten Methoden wie sie beispielsweise in D. C. Blackley, Emulsionpolymerization - Theory and Practice, London, Applied Science Publishers, 1975 oder in H. Warson, Application of Synthetic Resin Emulsions, London, Benn Publishers, 1972 oder in I. Piirma, Emulsionpolymerization, New York, Academic Press Inc. 1982, beschrieben sind.If the aqueous dispersion according to the invention as surfaces coating agent is to be used, the dispersion can for example contain at least one polymer by polymerizations of monomers is available with ethylenically unsaturated double bonds. Suitable Monomers are, for example, acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, Acrylic acid esters or methacrylic acid esters as obtained by esterification from Acrylic acid or methacrylic acid with methanol, ethanol, n-butanol, isobutanol or 2-ethylhexyl alcohol are available, vinyl esters of carboxylic acids with 1 to 16 carbon atoms or 1-alkenes such as ethylene, propylene, butylene or styrene. Such polymers can already be dispersed or at least polymerized form of the dispersion according to the invention become. However, it is also possible to use the polymers mentioned in the to produce aqueous dispersion according to the invention. Here, the respective compounds and reaction conditions are chosen so that for example at least some of the polymers produced in the dispersion in the In the sense of a graft reaction to those present in the dispersion compounds of the invention are attached. The production Appropriate polymers are carried out according to methods known to the person skilled in the art as described, for example, in D.C. Blackley, Emulsion Polymerization - Theory and Practice, London, Applied Science Publishers, 1975 or in H. Warson, Application of Synthetic Resin Emulsions, London, Benn Publishers, 1972 or in I. Piirma, Emulsion Polymerization, New York, Academic Press Inc. 1982, are described.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen können weiterhin noch Zusatzstoffe wie organische Lösemittel, Pigmente, Farbstoffe, Emulgatoren, Tenside, Verdicker, Stabilisatoren, Verlaufshilfsmittel, Füllstoffe, Sedimentationsinhibitoren, Flammschutzmittel, UV-Stabilisatoren oder Antioxidantien enthalten.The compounds according to the invention can also contain additives such as organic solvents, pigments, dyes, emulsifiers, surfactants, thickeners, Stabilizers, leveling agents, fillers, sedimentation inhibitors, Contain flame retardants, UV stabilizers or antioxidants.

Geeignete Lösemittel sind beispielsweise Aceton, Methylethylketon, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dioxan, Ethylacetat und dergleichen, oder einem Gemisch aus zwei oder mehr davon. Die erfindungsgemäßen Dispersionen können die organischen Lösemittel in einer Menge von bis zu etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise bis zu etwa 10 Gew.-% enthalten.Suitable solvents are, for example, acetone, methyl ethyl ketone,  Tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, dioxane, ethyl acetate and the like, or a mixture of two or more thereof. The Dispersions according to the invention can the organic solvents in a Amount up to about 20% by weight, preferably up to about 10% by weight contain.

Als Verdicker eignen sich beispielsweise Polymerisate von hydrophilen, radikalisch polymerisierbaren Monomeren wie Acrylsäure, Acrylsäure, Polyvinylpyrrolidon oder Verdicker auf Basis von Cellulose- oder Stärkederivaten wie Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylstärke, Hydroxypropylstärke und dergleichen. Die genannten Verdicker können jeweils einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon in den erfindungsgemäßen Dispersionen vorliegen.Suitable thickeners are, for example, polymers of hydrophilic, radically polymerizable monomers such as acrylic acid, acrylic acid, Polyvinyl pyrrolidone or thickener based on cellulose or starch derivatives such as carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, Hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl starch, hydroxypropyl starch and the like. The thickeners mentioned can each be used individually or as a mixture two or more of them are present in the dispersions according to the invention.

Geeignete Füllstoffe oder Pigmente sind beispielsweise Titandioxid, Antimonoxid, Zinkoxid, basisches Bleicarbonat, basisches Bleisulfat, Bariumcarbonat, Porzellanmehl, Ton, Aluminiumsilikat, Siliziumdioxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumsilikat oder Calciumcarbonat. Als farbige Pigmente können beispielsweise Cadmiumgelb, Cadmiumrot, Ruß, Phthalocyaninblau, Chromgelb, Toluidylrot und hydratisiertes Eisenoxid benutzt werden.Suitable fillers or pigments are, for example, titanium dioxide, Antimony oxide, zinc oxide, basic lead carbonate, basic lead sulfate, Barium carbonate, porcelain flour, clay, aluminum silicate, silicon dioxide, Magnesium carbonate, magnesium silicate or calcium carbonate. As colored Pigments can, for example, cadmium yellow, cadmium red, soot, Phthalocyanine blue, chrome yellow, toluidyl red and hydrated iron oxide are used become.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen erfolgt nach allgemein üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden. Geeignete Methoden sind beispielsweise in Kunststoffhandbuch, Nr. 7, Polyurethane, Karl Hanser Verlag, 1993, beschrieben.The dispersions according to the invention are generally prepared usual methods known to those skilled in the art. Suitable methods are for example in Plastic Handbook, No. 7, Polyurethane, Karl Hanser Verlag, 1993.

Die erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen können insbesondere als Oberflächenbeschichtungsmittel eingesetzt werden. Hierbei können Sie mit einer Vielzahl an Substraten in Verbindung gebracht werden. Beispiele für geeignete Substrate sind Holz, Metall, Glas, Textilien, Lieder, Papier, Kunststoffe und dergleichen. Der Auftrag der erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen kann durch beliebige, konventionelle Methoden wie Tauchen, Sprühen, Rakeln, Pinselauftrag oder dergleichen erfolgen.The aqueous dispersions of the invention can in particular as  Surface coating agents are used. You can use a Variety of substrates can be associated. Examples of suitable ones Substrates are wood, metal, glass, textiles, songs, paper, plastics and the like. The aqueous dispersions according to the invention can be applied by any conventional methods such as dipping, spraying, knife coating, Brush application or the like.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Verbindung gemäß der allgemeinen Formel I oder einer Polyadditions- oder Polykonden­ sationsverbindung, die eine Struktureinheit gemäß der allgemeinen Formel IV aufweist, als Netzmittel, Dispergierhilfsmittel, Tensid, Haftvermittler, Hilfsmittel in galvanischen Bädern, Säurekatalysator bei chemischen Synthesen oder als Härterkomponente in Beschichtungsmitteln.The present invention further relates to the use of a compound according to the general formula I or a polyaddition or polycondensation sationsverbindung, which is a structural unit according to the general formula IV has, as a wetting agent, dispersing aid, surfactant, coupling agent, auxiliary agent in galvanic baths, acid catalysts in chemical syntheses or as Hardener component in coating materials.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below by examples.

BeispieleExamples Beispiel 1example 1

In einem Rührkolben mit Thermometer und Zulaufgefäß wurden 100 g Methylethylketon, 1100 g Polycaprolacton (CAPA 200, 1,0 mol), 208 g 2-Acryl­ amido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS, 1,0 mol) und 0,5 g Hydrochinon­ monomethylether unter rühren auf 60°C erwärmt. Es bildete sich eine trübe Suspension in die unter kräftigem Rühren 190 g Tributylamin (1 mol + 5 g) innerhalb von 20 Minuten zugetropft wurden. Die Reaktion verlief exotherm wobei die Temperatur auf etwa 80°C anstieg. Das Reaktionsgemisch wurde 20 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Es bildete sich eine leicht trübe Lösung in die bei etwa 80°C 150 g Diethanolamin (1 mol) zugetropft wurden. Der Ansatz wurde unter Rückfluß etwa eine Stunde weiter gerührt. Anschließend wurde 1 g Dibutylzinndilaurat zugegeben und anschließend unter Rückfluß während etwa 20 Minuten 336 g Hexamethylendiisocyanat (2 mol) langsam zugetropft. Nach Abschluß der exothermen Reaktion wurde noch eine Stunde bei 80°C gehalten. Es resultierte eine leicht trübe viskose Lösung einer oligomeren Urethan­ verbindung, die in statistischer Verteilung Sulfonsäure/Tributylaminsalz-Gruppen und terminale OH-Gruppen aufwies. Die Lösung war beliebig mit Wasser verdünnbar.100 g were added to a stirred flask with a thermometer and feed vessel Methyl ethyl ketone, 1100 g polycaprolactone (CAPA 200, 1.0 mol), 208 g 2-acrylic amido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS, 1.0 mol) and 0.5 g hydroquinone monomethyl ether heated to 60 ° C. with stirring. It became cloudy Suspension in the 190 g tributylamine (1 mol + 5 g) with vigorous stirring were added dropwise within 20 minutes. The reaction was exothermic the temperature rose to about 80 ° C. The reaction mixture turned 20 Minutes at this temperature. A slightly cloudy solution was formed  150 g of diethanolamine (1 mol) were added dropwise at about 80 ° C. The approach was further stirred under reflux for about an hour. Then 1 g Dibutyltin dilaurate added and then under reflux for about 20 Minutes 336 g of hexamethylene diisocyanate (2 mol) were slowly added dropwise. To The exothermic reaction was held at 80 ° C. for one hour. The result was a slightly cloudy, viscous solution of an oligomeric urethane compound in a statistical distribution sulfonic acid / tributylamine salt groups and had terminal OH groups. The solution was arbitrary with water dilutable.

Beispiel 2Example 2

In einer Rührapparatur wurden 103,5 g (0,5 mol) 2-Acrylamido-2- methylpropansulfonsäure und 0,5 g 4-Methoxyphenol in 100 g Wasser gelöst. Anschließend wurden 20 g (0,5 mol) Natriumhydroxyd, in 60 g Wasser gelöst, bei maximal 30°C zugetropft. Anschließend wurden 59,85 g (0,45 mol) Diiso­ propanolamin und 60 g Wasser zugegeben und das Gemisch auf 20°C erwärmt. Nach 8 Stunden Reaktionszeit wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und mit 49,3 g (0,5 mol) konzentrierter Salzsäure neutralisiert. Anschließend wurde das Lösemittel entfernt und der Rückstand in 53 g warmem Ethanol gelöst. Das dabei ausfallende Natriumhydroxid wurde abgetrennt. Das Filtrat kristallisierte beim Abkühlen aus.103.5 g (0.5 mol) of 2-acrylamido-2- methylpropanesulfonic acid and 0.5 g 4-methoxyphenol dissolved in 100 g water. Then 20 g (0.5 mol) of sodium hydroxide, dissolved in 60 g of water, at added dropwise at a maximum of 30 ° C. Then 59.85 g (0.45 mol) of diiso propanolamine and 60 g of water are added and the mixture is heated to 20 ° C. After a reaction time of 8 hours, the mixture was cooled to room temperature and with Neutralized 49.3 g (0.5 mol) of concentrated hydrochloric acid. Then that was Solvent removed and the residue dissolved in 53 g of warm ethanol. That included precipitated sodium hydroxide was separated off. The filtrate crystallized on Cool off.

Beispiel 3Example 3

17,0 g des Michael-Adduktes aus Beispiel 1 wurden mit 66,6 g (0,3 mol) Isophorondiisocyanat und 0,5 g Dibutylzinndilaurat in 31 g N-Methylpyrrolidon bei 100°C unter rühren zur Reaktion gebracht. Als die Lösung einen NCO-Gehalt von 9,83% erreicht hatte, wurden 48,0 g (0,3 mol) 2-Butyl-2-ethyl-1,3-propandiol und 0,1 g Dibutylzinndilaurat zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bis zum Ende der Umsetzung auf 100°C gehalten. Hierbei entstand ein Produkt, das nach Entfernen des Lösemittels im Tetrahydrofuran, Toluol und Methanol löslich war.17.0 g of the Michael adduct from Example 1 were mixed with 66.6 g (0.3 mol) Isophorone diisocyanate and 0.5 g dibutyltin dilaurate in 31 g N-methylpyrrolidone reacted at 100 ° C with stirring. As the solution an NCO content  reached 9.83%, 48.0 g (0.3 mol) of 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol and 0.1 g of dibutyltin dilaurate were added. The reaction mixture was until End of the reaction kept at 100 ° C. This resulted in a product that Removing the solvent was soluble in tetrahydrofuran, toluene and methanol.

Beispiel 4Example 4 Herstellung einer PolyurethandispersionProduction of a polyurethane dispersion Herstellung des Michael-AdduktsProduction of the Michael adduct

227,7 g (1,1 mol) Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS) und 1,0 g Hydrochinonmonomethylether wurden in 200 g Wasser gelöst. Anschließend wurde unter Eiskühlung eine Lösung von 44,2 g (1,1 mol) Natriumhydroxid in 150 g Wasser so zugegeben, daß die Temperatur 30°C nicht überschritt. Anschließend wurden 118 g (1,0 mol) Diisopropanolamin, gelöst in 50 g Wasser zugegeben und der Ansatz bei 120°C 8 Stunden gerührt. Es entstand eine klare Redaktionslösung mit leicht gelblicher Färbung.227.7 g (1.1 mol) of acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) and 1.0 g Hydroquinone monomethyl ether was dissolved in 200 g of water. Subsequently was a solution of 44.2 g (1.1 mol) of sodium hydroxide in ice cooling 150 g of water were added so that the temperature did not exceed 30 ° C. Then 118 g (1.0 mol) of diisopropanolamine, dissolved in 50 g of water added and the mixture stirred at 120 ° C for 8 hours. A clear one emerged Editorial solution with a slightly yellowish tinge.

Zur genauen Bestimmung der zur Neutralisation benötigten Menge an Salzsäure wurde eine Probe der Reaktionslösung mit 1 m HCl titriert. Die auf den gesamte Ansatz berechnete äquivalente Menge an HCl (37%ig) wurde langsam zugegeben. Anschließend wurde das Wasser so weit abdestilliert, bis ein zäher Brei entstand. Dieser wurde in 700 ml Ethanol warm gelöst. Das dabei ausfallende NaCl wurde abfiltriert. Beim Abkühlen des Filtrats kristallisierte das Endprodukt langsam aus. For the exact determination of the amount of hydrochloric acid required for neutralization a sample of the reaction solution was titrated with 1 M HCl. The whole The calculated equivalent amount of HCl (37%) became slow admitted. The water was then distilled off until a viscous Porridge emerged. This was dissolved warm in 700 ml of ethanol. The one that fails NaCl was filtered off. When the filtrate cooled, the end product crystallized slowly out.  

Herstellung der PolyurethandispersionPreparation of the polyurethane dispersion

27,9 g (0,0894 mol) des Michael-Addukts, 70 g N-Methylpyrrolidon und 133 g (0,0665 mol) eines Polyesterpolyols aus Adipinsäure, Hexandiol-1,6 und Neopentylglykol mit einer OH-Zahl von 56 wurden in einem Rührkolben vorgelegt. Zu diesem Gemisch wurden bei 50°C 42 g (0,1889 Mol) Isophorondiisocyanat und 0,2 ml Dibutylzinndilaurat gegeben und 60 Minuten bei 80°C gerührt. Anschließend wurde mit 200 g Aceton verdünnt, mit 8,6 g (0,085 Mol) Triethylamin neutralisiert und durch Zugabe von 530 g Wasser dispergiert. Nach Destillation des Acetons erhielt man eine feinteiligen, stabile Polyurethandispersion mit einem Feststoffgehalt von 40 Gew.-%.27.9 g (0.0894 mol) of the Michael adduct, 70 g of N-methylpyrrolidone and 133 g (0.0665 mol) of a polyester polyol from adipic acid, 1,6-hexanediol and Neopentyl glycol with an OH number of 56 were in a stirred flask submitted. 42 g (0.1889 mol) were added to this mixture at 50 ° C. Isophorone diisocyanate and 0.2 ml of dibutyltin dilaurate added and at 60 minutes 80 ° C stirred. The mixture was then diluted with 200 g of acetone, with 8.6 g (0.085 mol) Neutralized triethylamine and dispersed by adding 530 g of water. After distilling the acetone, a finely divided, stable was obtained Polyurethane dispersion with a solids content of 40% by weight.

Claims (12)

1. Sulfonsäureverbindung der allgemeinen Formel I
worin R1 für H oder einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls substituierten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 40 C-Atomen steht, R2 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 20 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff mit 6 bis 18 C-Atomen steht, Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander für R3-QH, R3-Q-(X-O-)mX-QH oder R3-O-Y-Q- stehen, wobei Q für O (Sauerstoff), NH, NR3 oder S, R3 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 44 C-Atomen, X für einen gegebenenfalls aromatisch substituierten Alkylrest mit 2 bis 14 C-Atomen, Y für ein durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation erhältliches Polymeres mit einem Molekulargewicht Mw von 150 bis 5000 und n für einen Wert von 1 bis 300 steht und wobei nicht beide Reste Z1 und Z2 gleichzeitig für CH2-CH2-OH stehen, oder ein Salz davon.
1. Sulfonic acid compound of the general formula I
wherein R 1 is H or a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, a saturated or unsaturated, optionally substituted cycloaliphatic hydrocarbon radical having 4 to 20 C atoms or an optionally substituted araliphatic hydrocarbon radical having 6 to 40 C atoms, R 2 represents a linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon radical with 1 to 20 C atoms or a cycloaliphatic hydrocarbon radical with 4 to 20 C atoms or an optionally substituted aromatic hydrocarbon with 6 to 18 C atoms , Z 1 and Z 2 each independently represent R 3 -QH, R 3 -Q- (XO-) m X-QH or R 3 -OYQ-, where Q is O (oxygen), NH, NR 3 or S , R 3 for a linear or branched, saturated or unsaturated, optionally aromatically substituted alkyl radical having 2 to 44 carbon atoms, X for an optionally aromatically substituted alkyl radical having 2 to 14 carbon atoms, Y is a polymer obtainable by polymerization, polyaddition or polycondensation with a molecular weight M w of 150 to 5000 and n is a value of 1 to 300 and not both radicals Z 1 and Z 2 simultaneously represent CH 2 -CH 2 -OH, or a salt thereof.
2. Sulfonsäureverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale:
  • - R1 steht für H oder CH3,
  • - R2 steht für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 8 C-Atomen,
  • - R3 steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 44 C-Atomen,
  • - X steht für CH2-CH2 oder CH(CH3)-CH2 oder CH2- CH(CH3),
  • - Y steht für einen aliphatischen Polyester mit einem Molekulargewicht Mw von 150 bis 300 und
  • - n steht für einen Wert von 1 bis 200.
2. Sulfonic acid compound according to claim 1, characterized by one or more of the following features:
  • - R 1 stands for H or CH 3 ,
  • R 2 stands for a linear or branched aliphatic hydrocarbon radical with 3 to 8 carbon atoms,
  • R 3 represents a linear or branched alkyl radical having 2 to 44 carbon atoms,
  • - X stands for CH 2 -CH 2 or CH (CH 3 ) -CH 2 or CH 2 - CH (CH 3 ),
  • - Y stands for an aliphatic polyester with a molecular weight M w of 150 to 300 and
  • - n stands for a value from 1 to 200.
3. Polyadditionsprodukt oder Polykondensationsprodukt, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine Struktureinheit gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 aufweist.3. polyaddition product or polycondensation product, thereby characterized in that there is at least one structural unit according to claim 1 or claim 2. 4. Polyadditionsprodukt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Polyurethan ist.4. polyaddition product according to claim 3, characterized in that it is a polyurethane. 5. Polyurethan, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Blockcopolyurethan aufgebaut ist und mindestens ein Hartsegment und mindestens ein Weichsegment aufweist.5. Polyurethane, according to claim 4, characterized in that it as Block copolyurethane is constructed and at least one hard segment and has at least one soft segment. 6. Polyurethan nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es die Struktureinheit gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 1 im Hartsegment aufweist. 6. Polyurethane according to one of claims 4 or 5, characterized in that that it is the structural unit according to claim 1 or claim 1 in Hard segment.   7. Verfahren zur Herstellung einer Sulfonsäureverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel II
Z1-NH-Z2 (II),
worin Z1 und Z2 wie oben definiert sind, und eine Verbindung der allgemeinen Formel III
im Sinne einer Michael-Addition miteinander umgesetzt werden.
7. A process for the preparation of a sulfonic acid compound according to one of claims 1 or 2, characterized in that a compound of general formula II
Z 1 -NH-Z 2 (II),
wherein Z 1 and Z 2 are as defined above, and a compound of general formula III
implemented in the sense of a Michael addition.
8. Verwendung einer Sulfonsäureverbindung nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung von Polyadditions- oder Polykondensationsprodukten.8. Use of a sulfonic acid compound according to claim 1 or 2 for Manufacture of polyaddition or polycondensation products. 9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Polyadditions- und Polykondensationsprodukten um Polyurethane, Polyester, Polyether, Polycarbonate, Polyetherester, Polyamide, Polyesteramide, Polyetheramide, Polylactone oder Polylactame handelt.9. Use according to claim 8, characterized in that it is the polyaddition and polycondensation products around polyurethanes, Polyesters, polyethers, polycarbonates, polyether esters, polyamides, Polyester amides, polyether amides, polylactones or polylactams. 10. Verwendung von Sulfonsäureverbindungen gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 oder von Polyadditions- und Polykondensationsverbindungen gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6 als Netzmittel, Dispergierhilfsmittel, Tensid, Haftvermittler, Hilfsmittel in galvanischen Bädern, Säurekatalysator bei chemischen Synthesen oder als Härterkomponente in Beschichtungsmitteln. 10. Use of sulfonic acid compounds according to one of claims 1 or 2 or of polyaddition and polycondensation compounds according to one of claims 3 to 6 as wetting agents, dispersing agents, Surfactant, adhesion promoter, auxiliary agents in electroplating baths, Acid catalyst in chemical syntheses or as a hardener component in Coating agents.   11. Wäßrige Dispersion, mindestens enthaltend eine Sulfonsäureverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ein Polyadditions- oder Polykondensationsprodukt nach Anspruch 5 oder ein Polyurethan nach einem der Ansprüche 6 bis 8.11. Aqueous dispersion containing at least one sulfonic acid compound according to one of claims 1 to 4, a polyaddition or Polycondensation product according to claim 5 or a polyurethane according to one of claims 6 to 8. 12. Wäßrige Dispersion gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 20 Gew.-% eines Polyurethans nach einem der Ansprüche 6 bis 8 enthält.12. Aqueous dispersion according to claim 11, characterized in that it at least 20% by weight of a polyurethane according to one of claims 6 contains up to 8.
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DE10005648A Withdrawn DE10005648A1 (en) 2000-02-09 2000-02-09 Sulfonic acid group containing compounds, useful in production of wetting agents, dispersing agents, and plating bath adjuvants give products of increased main and side chain flexibility

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111621001A (en) * 2020-06-04 2020-09-04 深圳市前海博扬研究院有限公司 UV (ultraviolet) curing water-based resin and preparation method thereof

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