DE1942927B2 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF Aqueous ANIONIC POLYURETHANE DIPERSIONS - Google Patents

PROCESS FOR THE PREPARATION OF Aqueous ANIONIC POLYURETHANE DIPERSIONS

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DE1942927B2 DE19691942927 DE1942927A DE1942927B2 DE 1942927 B2 DE1942927 B2 DE 1942927B2 DE 19691942927 DE19691942927 DE 19691942927 DE 1942927 A DE1942927 A DE 1942927A DE 1942927 B2 DE1942927 B2 DE 1942927B2
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Description

H, N-- Z-X- Z'— NH2 H, N - ZX - Z '- NH 2

X =
oder
X =
or

-CH--CH-

-N—-N-

(bei m = 0)(at m = 0)

(bei m = 1) SO3Me
in der Z, Z' gleich oder verschieden sind und Alkylenreste,
(at m = 1) SO 3 Me
in which Z, Z 'are identical or different and are alkylene radicals,

X =X =

bedeutet, wobei Z, Z', X gemeinsam einen Cycloalkylenrest darstellen können, Y einen Alkylen-, Hydroxyalkylen- oder Hydroxyätheralkylenrest, 40 Me = Li, Na, K, Rb, Cs, NH4, NHR3, NH2R2, oaer NH3R' und R' = Alkyl (C1-C4) bedeutet, verwendet werden.denotes, where Z, Z ', X together can represent a cycloalkylene radical, Y an alkylene, hydroxyalkylene or hydroxyetheralkylene radical, 40 Me = Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 , NHR 3 , NH 2 R 2 , or the like NH 3 R 'and R' = alkyl (C 1 -C 4 ) can be used.

-CH--CH-

—N——N—

(bei m = 0)(at m = 0)

(bei m - 1)(at m - 1)

Die Herstellung von wäßrigen, emulgatorfreien Polyurethan-Dispersionen durch Dispergierung von Salzgruppen enthaltenden Polyurethanmassen in Wasser ist bekannt. Diese in den Polyurethanen enthaltenen und mit ihnen fest veroundenen Salzgruppen üben einen Emulgatoreffekt aus und erlauben die Herstellung von Dispersionen, ohne daß bei der Dispergierung Emulgatoren oder sonstige Emulgierhilfsmittel zugesetzt werden müssen.The production of aqueous, emulsifier-free polyurethane dispersions by dispersing Polyurethane compositions containing salt groups in water are known. These contained in the polyurethanes and salt groups firmly bonded with them exert an emulsifier effect and allow the production of dispersions without the need for emulsifiers or other emulsifying aids during dispersion must be added.

Für die Einführung von Salzgruppen in Polyurethane sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden. So ist es möglich, die Salzgruppen in das Polyurethan in Form von Salzgruppen enthaltenden Kettenverlängerungsmitteln mit reaktionsfähigen Wasserstoffatcmen einzuführen, indem diese Salzgruppen enthaltenden Kettenverlängerungsmittel mit Isoüyanatgruppen enthaltenden Voraddukten umgesetzt werden. Dabei haben sich als Salzgruppen enthaltende Kettcnverlängerungsmitlel besonders die Salze von Diaminosulfonsäuren als geeignet erwiesen, die als Alkali- oder Ammoniumsalze eingesetzt werden. bedeuten, wobei Z, Z', X gemeinsam einen Cycloalkylenrest darstellen können und Y einen Alkylen-, Hydroxyalkylen- oder Hydroxyätheralkylenrest, Me = Li, Na, K, Rb, Cs, NH4, NHR3, NH2R2, NH3R' und R' = Alkyl (C1-C4) bedeutet.Various processes have become known for introducing salt groups into polyurethanes. It is thus possible to introduce the salt groups into the polyurethane in the form of chain extenders containing salt groups and having reactive hydrogen atoms by reacting these chain extenders containing salt groups with pre-adducts containing isocyanate groups. The salts of diaminosulfonic acids which are used as alkali metal or ammonium salts have proven particularly suitable as chain lengthening agents containing salt groups. denote, where Z, Z ', X together can represent a cycloalkylene radical and Y an alkylene, hydroxyalkylene or hydroxyetheralkylene radical, Me = Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 , NHR 3 , NH 2 R 2 , NH 3 R 'and R' = alkyl (C 1 -C 4 ).

Die mit den Salzen dieser technisch leicht zugänglichen Diaminosulfonsäuren hergestellten Dispersionen erlauben die Herstellung von lichtechten und farblosen Filmen, Fäden, Beschichtungen, Imprägnierungen, Verklebungen und Zwischenschichten.The dispersions prepared with the salts of these technically easily accessible diaminosulfonic acids allow the production of lightfast and colorless films, threads, coatings, impregnations, Bondings and intermediate layers.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen, emulgatorfreien, anionischen Polyurethan-Dispersionen von nach dem Isocyanat-Polyadditionsverfahren erhaltenen Polyurethanen mit einem Gehalt von 0,05— S Gew.-% an SOf-Gruppen (bezogen auf das trokkene Polyurethan) durch Umsetzung von höhermolekularen Polyhydroxyverbindungen mit einem Molekulargewicht von 300—20000, Polyisocyanaten, gegebenenfalls mit zu verwendenden Ketten-Verlängerungsmitteln mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und Alkali- oder Ammoniumsalzen von Diaminosulfonsäuren, und überführung in an sich bekannter Weise in wäßrige Dispersionen, das da-The invention accordingly provides a process for the production of aqueous, emulsifier-free, anionic polyurethane dispersions obtained by the isocyanate polyaddition process Polyurethanes with a content of 0.05% to 5% by weight of SOf groups (based on the dry Polyurethane) by reacting higher molecular weight polyhydroxy compounds with a Molecular weight of 300-20000, polyisocyanates, optionally with chain extenders with reactive hydrogen atoms to be used and alkali or ammonium salts of diaminosulfonic acids, and conversion into per se known manner in aqueous dispersions, the da-

durch gekennzeichnet ist, daß als Salze von Diarcinosulfonsäuren solche der allgemeinen Formelis characterized in that as salts of diarcinosulfonic acids those of the general formula

H2N-Z-X-Z-NH2 H 2 NZXZ-NH 2

SO3MeSO 3 Me

in der Z, Z', X, Y, Me die bereits genannte Bedeutung haben, verwendet werden.in which Z, Z ', X, Y, Me have the meaning already mentioned, can be used.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkalioder Ammoniumsalze der Diaminosuhbnsäuie werden z- B. durch Addition von Alkalihydrogensulfiten, wie Natriumbisulfit, Ammoniumbisulfit oder Alkalipyrosulfiten, wie Kah'umpyrosulfit, an ungesättigte Dinitrile, Dinitrilepoxide oder Dinitril-l-chlor-2-hydroxy-alkane und anschließende Hydrierung der dinitrilsulfonsauren Salze gewonnen.The alkali or ammonium salts of the diaminosuric acid to be used according to the invention are e.g. by adding alkali hydrogen sulfites such as sodium bisulfite, ammonium bisulfite or alkali pyrosulfites, such as potassium pyrosulfite, unsaturated dinitriles, dinitrile epoxides or dinitrile-1-chloro-2-hydroxy-alkanes and subsequent hydrogenation of the dinitrilsulfonic acid salts obtained.

Für das Verfahren geeignete Dinitrile sind beispielsweise: 1,4 - Dicyanbuten - (2)-, 1,4 - Dicyanbuten-(l)-, 4-Cyclohexen-l,2-dinitril, ferner AlIyI-bis-(2-cyan-äthyl)-amin, Allyl-(2-hydroxy-propyl)-äther-bis-(2-cyanäthyl)-amin, 1 -Chlor-2-hydroxypropyl - bis - (2 - cyanäthyl) - amin und 1,2-Epoxipropyl-bis-(2-cyanäthyl)-amin der nachstehenden StrukturformelnDinitriles suitable for the process are, for example: 1,4 - dicyanobutene- (2) -, 1,4 - dicyanobutene- (l) -, 4-Cyclohexene-1,2-dinitrile, also AlIyI-bis- (2-cyano-ethyl) -amine, allyl- (2-hydroxypropyl) -ether-bis- (2-cyanoethyl) -amine, 1 -Chlor-2-hydroxypropyl - bis - (2 - cyanoethyl) amine and 1,2-epoxypropyl bis (2-cyanoethyl) amine of the structural formulas below

ferner Dinitrile der Formel I oder IIalso dinitriles of the formula I or II

NC(CH2)2—N—(CH2J2-CN CH2
CH
NC (CH 2 ) 2 -N- (CH 2 J 2 -CN CH 2
CH

IlIl

CH2 CH 2

NC(CH2)2—N—(CH2J2-CNNC (CH 2 ) 2 -N- (CH 2 J 2 -CN

CH-OHCH-OH

CH2
0-CH2-CH=CH2
CH 2
0-CH 2 -CH = CH 2

NC(CH2J2- N—(CH2J2-CN CH-OH NC-(CH2J2-N-(CH2J2-CN CH2 CH-R ONC (CH 2 J 2 - N- (CH 2 J 2 -CN CH-OH NC- (CH 2 J 2 -N- (CH 2 J 2 -CN CH 2 CH-R O

CH2 CH-OHCH 2 CH-OH

CH2-Cl (IJCH 2 -Cl (IJ

NC-(CH2J2-N-(CH2J2-CN CH2 CH-R O CH,NC- (CH 2 J 2 -N- (CH 2 J 2 -CN CH 2 CH-R O CH,

CH \CH \

CH2 (IIJCH 2 (IIJ

in denen R = H, Alkyl, (C1-C4), Phenyl bedeutet, welche durch Addition von 2 Mol Acrylnitril an Aminoalkohole der Formelin which R = H, alkyl, (C 1 -C 4 ), phenyl which is obtained by adding 2 mol of acrylonitrile to amino alcohols of the formula

40 H2N 40 H 2 N

CH-OH RCH-OH R

und anschließende Umsetzung mit Epichlorhydrin hergestellt werden können.and subsequent reaction with epichlorohydrin can be prepared.

Beispiele für geeignete Diamino-sulfonsäuren bzw. Salze sind die folgenden Verbindungen:Examples of suitable diamino-sulfonic acids or salts are the following compounds:

50 l,6-Hexandiaminosulfonsäure-(3) H2N-(CH2J2-CH-(CH2J3-NH2 SO3Na 50 1,6-hexanediaminosulfonic acid- (3) H 2 N- (CH 2 J 2 -CH- (CH 2 J 3 -NH 2 SO 3 Na

NC(CH2J2-N—(CH2)2—CN CH2 NC (CH 2 J 2 -N- (CH 2 ) 2 -CN CH 2

CH
\
CH
\

O
CH2
O
CH 2

60 N - (Propyl - sulfonsäure - (3) - N1N - [bis - (3 - aminopröpyl)]-amin 60 N - (Propyl - sulfonic acid - (3) - N 1 N - [bis - (3 - aminoproepyl)] - amine

H2N-(CH2J3-N-(CH2J3-NH2 (CH2J2 CH2 SO3HH 2 N- (CH 2 J 3 -N- (CH 2 J 3 -NH 2 (CH 2 J 2 CH 2 SO 3 H

N-[Propyl-sulfonsäure-(3H2-hydroxy-propyl)-äther]-N,N-[bis-(3-amino-propyl)]-aminN- [Propyl-sulfonic acid- (3H2-hydroxypropyl) -ether] -N, N- [bis- (3-aminopropyl)] - amine

H2N-(CH2),H 2 N- (CH 2 ),

N-CH2-Ch-CH2-O-CH2-CH2-CH2-SO3HN-CH 2 -Ch-CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 2 -SO 3 H

H2N—(CH2)3 OHH 2 N- (CH 2 ) 3 OH

N-ß-Hydroxy-propyl-S-sulfoiisäureJ-KN-Cbis-ß-amino-propylfl-aminN-ß-Hydroxy-propyl-S-sulfoiisäureJ-KN-Cbis-ß-amino-propyl-amine

H2N-(CH2);H 2 N- (CH 2 );

N-CH2-CH-CH2-SO3H H2N-(CH2)3 OHN-CH 2 -CH-CH 2 -SO 3 H H 2 N- (CH 2 ) 3 OH

;i<[-(2-Hydroxy-propyl-3-t',ulfonsäure-äthyläther)-N,N-[bis-(3-amino-propyl)]-amin; i <[- (2-Hydroxy-propyl-3- t ', sulfonic acid ethyl ether) -N, N- [bis- (3-aminopropyl)] - amine

H2N-(CH2KH 2 N- (CH 2 K

N-CH2-CH2-O-CH2-CH-Ch7-SO3HN-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH-Ch 7 -SO 3 H

/ ί/ ί

H2N-(CH2J3 OHH 2 N- (CH 2 J 3 OH

Als Ausgangskomponenten fur die Herstellung der Dispersionen gemäß Erfindung können z. B. die in der französischen Patentschrift 14 16463 und in der belgischen Patentschrift 6 73 432 aufgeführten höhermolekularen Polyhydroxyverbindungen mit einem Molekulargewicht von 300 20 000. Polyisocyanate und Kettenverlängerungsmiltel mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen verwendet werden.As starting components for the preparation of the dispersions according to the invention, for. B. the in the French patent 14 16463 and in the Belgian patent 6 73 432 listed higher molecular weight Polyhydroxy compounds with a molecular weight of 300-20,000. Polyisocyanates and chain extenders having reactive hydrogen atoms can be used.

Als höhermolekulare Polyhydroxyverbindungen kommen im wesentlichen lineare Verbindungen mit einem Molekulargewicht von etwa 300—20 000, vorzugsweise 600—4000, in Frage. Bevorzugt sind Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, Polyacetale. Polylactone. Polycarbonate, Polyäther und Polyesteramide. Die Hydroxylzahl dieser Verbindungen beträgt in der Regel etwa 10—100, vorzugsweise 50—70. Als Kettenverlängerungsmittel mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen kommen gegebenenfalls Glykole, Diamine, Aminoalkohole und Wasser in Frage. Diese Verbindungen können gegebenenfalls zusammen mit den höhermolekularen Polyhydroxyverbindungen verwendet werden, wobei diese niedermolekularen Verbindungen in der Regel Molekulargewichte bis etwa 300 aufweisen. Es ist aber auch möglich, in Abwesenheit dieser niedermolekularen Verbindungen zu arbeiten.Substantially linear compounds are included as higher molecular weight polyhydroxy compounds a molecular weight of about 300-20,000, preferably 600-4000, in question. Preference is given to polyesters containing hydroxyl groups and polyacetals. Polylactones. Polycarbonates, polyethers and polyester amides. The hydroxyl number of these compounds is usually about 10-100, preferably 50-70. As a chain extender with reactive Hydrogen atoms may include glycols, diamines, amino alcohols, and water Question. These compounds can optionally be used together with the higher molecular weight polyhydroxy compounds can be used, these low molecular weight compounds usually having molecular weights to about 300. But it is also possible in the absence of this low molecular weight Connections to work.

Zur Variation der Wasserfestigkeit, der Griff-, der Oberflächen- und der Glanzeigenschaften der aus den Verfahrensprodukten erhaltenen Imprägnierungen. Bestreichungen. Beschichtungen und Verklebungen ist es vorteilhaft, höhermolckulare Polyhydroxyverbindungen, sowie carbonfuinktionelle Polysiloxane mit reaktionsfähigen Hydroxylgruppen mit einem Molekulargewicht von etwa 300—20000, vorzugsweise 600—4000, gegebenenfalls anteilig zu verwenden. To vary the water resistance, the grip, the surface and the gloss properties of the Process products obtained impregnations. Strokes. Coatings and bonds it is advantageous to use higher molecular weight polyhydroxy compounds, as well as carbon-functional polysiloxanes with reactive hydroxyl groups with a Molecular weight from about 300-20,000, preferably 600-4000, to be used proportionally if necessary.

Solche carbonfunktionellen Polysiloxane bzw. ihre Herstellung sind beispielsweise in der französischen Patentschrift 12 91937, in der deutschen Auslegeschrift 11 14 632 und in den deutschen Patenten 12 48 287 und 15 70 576 beschrieben.Such carbon-functional polysiloxanes and their production are for example in the French Patent 12 91937, in the German Auslegeschrift 11 14 632 and in German patents 12 48 287 and 15 70 576.

Als Polyisocyanate sind alle aromatischen und aliphatischen Diisocyanate geeignet, bevorzugt sind für die Herstellung von am Licht nicht verfärbenden Polyurethanmassen besonders die aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanate, wie Butan-1,4-diisocyanat, 1,6-Hexandiisocyanat, Isophorondiisocyanat. Diisocyanatocarbonsäureester, wie 2,6-Diisocyanatohexansäureäthylester, Trimethyl - hexandiisocyanat. Xylylendiisocyanat, Dicyclohexylmethan-diisocyanat. Cyclohexandiisocyanat-(1,4), 1 -Methyl-cyclohexan-2,4- und -2,6-diisocyanat, sowie deren Gemische. Als aromatische Diisocyanate seien 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat genannt. All aromatic and aliphatic diisocyanates are suitable as polyisocyanates, and they are preferred for the production of polyurethane compositions that do not discolour in the presence of light, especially the aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, such as butane-1,4-diisocyanate, 1,6-hexane diisocyanate, isophorone diisocyanate. Diisocyanatocarboxylic acid esters, such as ethyl 2,6-diisocyanatohexanoate, Trimethyl hexane diisocyanate. Xylylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate. Cyclohexane diisocyanate- (1,4), 1-methyl-cyclohexane-2,4- and -2,6-diisocyanate, and mixtures thereof. As aromatic diisocyanates are 1,3- and 1,4-phenylene diisocyanate, Called 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate.

Bei der Herstellung der wäßrigen, emulgatorfreien Polyurethan-Dispersion gemäß Erfindung wird zweckmäßig zunächst aus der höhermolekularen PoIyhydroxyverbindung mit einem Molekulargewicht von 300- -20 000, vorzugsweise 600—4000, den Polyisocyanaten und den gegebenenfalls mitzuverwendenden niedermolekularen Kettenverlängerungsmitteln mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen ein Isocyanatgruppen enthaltendes Voraddukt hergestellt und in organischer Lösung mit dem gegebenenfalls in Lösung vorliegenden erfindungsgemäß zu verwendenden Salz der Diaminosulfonsäure umgesetzt. Die entstehenden, überwiegend linearen oder verzweigten, hochmolekularen, anionischen Polyurethane werden durch Zugabe von Wasser in die wäßrige Phase übergeführt und das organische Lösungsmittel gleichzeitig oder anschließend völlig oder teilweise entfernt.In the preparation of the aqueous, emulsifier-free polyurethane dispersion according to the invention, it is expedient initially from the higher molecular weight polyhydroxy compound with a molecular weight of 300-20,000, preferably 600-4000, the polyisocyanates and the low molecular weight chain extenders which may also be used reactive hydrogen atoms prepared a pre-adduct containing isocyanate groups and in organic solution with that optionally present in solution to be used according to the invention Reacted salt of diaminosulfonic acid. The resulting, predominantly linear or branched, High molecular weight, anionic polyurethanes are added to the aqueous phase by adding water transferred and the organic solvent removed at the same time or subsequently completely or partially.

Grundsätzlich kann auch so vorgegangen werden, daß das Salz der Diaminosulfonsäure in wäßriger Lösung vorgelegt und das Isocyanatgruppen enthaltende Voraddukt eingerührt wird. Es ist auch möglich, das gesamte Wasser zusammen mit dem Salz der Diaminosulfonsäure dem Isocyanatgruppen enthaltenden Voraddukt zuzusetzen.In principle it is also possible to proceed in such a way that the salt of diaminosulfonic acid is in aqueous Submitted solution and stirred in the pre-adduct containing isocyanate groups. It is also possible, all the water together with the salt of the diaminosulfonic acid containing the isocyanate groups Add pre-adduct.

Als Lösungsmittel für das Isocyanatgruppen enthaltende Voraddukt werden vorzugsweise niedrigsiedende organische Lösungsmittel wie Aceton, Tetrahydrofuran, Methyläthylketon und tertiäres Butanol verwendet, wobei es auch durchaus möglich ist, mit Wasser nicht mischbare, niedrigsiedende Lösungsmittel wie Benzol und Methylenchlorid einzusetzen.As a solvent for the isocyanate group-containing Pre-adduct are preferably low-boiling organic solvents such as acetone, tetrahydrofuran, Methyl ethyl ketone and tertiary butanol used, although it is also quite possible with Use water-immiscible, low-boiling solvents such as benzene and methylene chloride.

Als Lösungsmittel für das Salz der Diaminosulfonsäure können niedrigsiedende Alkohole, wie Metha-Low-boiling alcohols such as metha-

nol und Äthanol oder Wasser, gegebenenfalls mit Zusätzen anderer organischer Lösungsmittel verwendet werden. Das Isocyanatgruppen enthaltende Voraddukt wird in der Regel zweckmäßig bei höheren Temperaturen hergestellt, wobei bei Verwendung von aliphatischen Diisocyanaten Temperaturen zwischen 100 und 13O0C gewählt werden. Bei aromatischen Diisocyanaten genügen im allgemeinen 60—1000C. Bei der Herstellung des Voradduktes wird die Menge an Polyisocyanat vorzugsweise so gewählt, daß alle mit Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen reagieren; darüber hinaus kann ein geringer Überschuß an Diisocyanaten verwendet werden. Im allgemeinen ist das Verhältnis der Isocyanatgruppen zu den mit Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen nicht größer als 1,3 1,5.nol and ethanol or water, optionally with the addition of other organic solvents, can be used. The pre-adduct containing isocyanate groups is prepared in generally useful at higher temperatures, whereby selected when using aliphatic diisocyanates temperatures between 100 and 13O 0 C. When aromatic diisocyanates generally suffice 60-100 0 C. In the production of the preadduct, the amount of polyisocyanate is that all reactive with isocyanate groups react preferentially selected; in addition, a small excess of diisocyanates can be used. In general, the ratio of the isocyanate groups to the isocyanate-reactive groups is not greater than 1.3 1.5.

Nach dem Abkühlen der Schmelze wird das Voraddukt mit dem organischen Lösungsmittel aufgenommen und bei 20 80' C mit dem gegebenenfalls in Lösung vorliegenden Salz der Diaminosulfonsäure versetzt Das Voraddukt kann, falls bei seiner Herstellung zu hohe Viskositäten auftreten, auch unter Zusatz von Lösungsmitteln, wie Aceton. Tetrahydrofuran oder Methyläthylketon, gegebenenfalls unter Druck, hergestellt werden.After the melt has cooled, the pre-adduct is taken up with the organic solvent and at 20-80 ° C. with the diaminosulfonic acid salt which may be present in solution offset The pre-adduct can, if too high viscosities occur during its production, also below Addition of solvents such as acetone. Tetrahydrofuran or methyl ethyl ketone, optionally under Pressure, to be produced.

Der Anteil der Sulfonatgruppen —SO3 im PoIy urethan beträgt 0,05 bis 8, vorzugsweise 0.5 4 Gewichtsprozent. Dementsprechend sind die anzuwendenden Mengen an Diaminosulfonsäure zu wählen. Der Sulfonatgruppengehalt läßt sich somit in weiten Grenzen variieren. Er soll jedoch die genannte untere Grenze nicht unterschreiten, da sonst die Stabilität der Dispersionen, die erfindungsgemäß ohne Verwendung von Hilfsmitteln wie Emulgatoren, Dispergatoren oder Quellmitteln aufgebaut sind, beeinträchtigt wird.The proportion of sulfonate groups —SO 3 in the poly urethane is 0.05 to 8, preferably 0.5 4 percent by weight. The amounts of diaminosulfonic acid to be used should be selected accordingly. The sulfonate group content can thus be varied within wide limits. However, it should not fall below the lower limit mentioned, since otherwise the stability of the dispersions which are built up according to the invention without the use of auxiliaries such as emulsifiers, dispersants or swelling agents is impaired.

Zur überführung in die wäßrige Phase wird das organische Lösungsmittel durch Abdestülation oder Ausblasen, z. B. bei Temperaturen zwischen 30 und 80 C. entfernt. Vorzugsweise wird das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen.For conversion into the aqueous phase, the organic solvents by distillation or blowing out, e.g. B. at temperatures between 30 and 80 C. removed. The solvent is preferably removed in vacuo.

Man kann so wäßrige Dispersionen in Gestalt niedrig- bis hochviskoser, nicht sedimentierender Lactices mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 0.02 und 1.0 μ, vorzugsweise 0,05—0,2 μ, und einem Festkörpergenalt, in der Regel von 20—60%, erhalten.In this way, aqueous dispersions can be obtained in the form of low to high viscosity, non-sedimenting ones Lactices with an average particle size between 0.02 and 1.0 μ, preferably 0.05-0.2 μ, and one Solids content, usually from 20-60%, is preserved.

Die Dispersion gemäß Erfindung sind stabil, lagerund versandfähig und können zu beliebig späterem Zeitpunkt formgebend verarbeitet werden.The dispersions according to the invention are stable, can be stored and shipped and can be used at any later time Time to be processed form-giving.

Die Dispersionen trocknen im allgemeinen bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen unmittelbar zu formstabilen Folien und überzügen auf. Höhere Temperaturen sind dabei bevorzugt. Die Dispersionen gemäß Erfindung können noch anschließend vernetzt werden, z. B. durch polyfunktionelle, vernetzend wirkende Substanzen, wie Formaldehyd oder Formaldehyd abgebende oder mit Formaldehyd reagierende Substanzen, wie Hexamethylolmelamin oder Carbamidharze, ferner durch Phenolharze, verkappte Polyisocyanate oder Polyepoxide. Dabei werden dann vernetzte überzüge. Imprägnierungen und Haftschichten erhalten.The dispersions generally dry immediately at room temperature or higher temperatures to form stable foils and coatings. Higher temperatures are preferred. The dispersions according to the invention can still be crosslinked, for. B. by polyfunctional, crosslinking substances, such as formaldehyde or formaldehyde-releasing or with formaldehyde reacting substances, such as hexamethylolmelamine or carbamide resins, also blocked by phenolic resins Polyisocyanates or polyepoxides. This is then done with cross-linked coatings. Impregnations and Receive adhesive layers.

Dispersionen gemäß Erfindung werden vor allem als Beschichtungen und Imprägnierungen für die unterschiedlichsten Substrate wie Papier. Pappe. Textilien. Leder, Vliese. Holz und Metalle, als Haftvermittler. Binder und Kleber und zur Herstellung von Fäden. Filmen und Folien verwendet. Die aus den Dispersionen erhaltenen Formartikel, Beschichtungen und Imprägnierungen zeichnen sich durch gute Wasser- und ölbeständigkeit aus und erweisen sich vor allem gegenüber den gemäß der belgischen Patentschrift 6 73 432 unter Verwendung von z. B. 2,4-Diamino-benzolsulfonsäure hergestellten Produkten in wünschenswerter Weise als farblos und lichtecht.Dispersions according to the invention are mainly used as coatings and impregnations for different substrates like paper. Cardboard. Textiles. Leather, fleece. Wood and metals, as adhesion promoters. Binders and glue and for making threads. Films and transparencies used. The ones from the Molded articles, coatings and impregnations obtained from dispersions have good properties Water and oil resistance and prove to be above all against those according to the Belgian patent 6 73 432 using e.g. B. 2,4-diamino-benzenesulfonic acid manufactured products desirably to be colorless and lightfast.

Die Dispersionen können mit anionischen Polymerisat- oder Copolymerisat-Dispersionen, beispielsweise von Vinylchlorid, Äthylen, Styrol, Butadien. Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Acrylat und Acrylnitril verschnitten werden. Ebenso können auch Füllstoffe. Weichmacher. Pigmente. Ruß, Aluminium-Pulver. Bronze-Pulver. Ton-. Asbest- und Teer-Disper-The dispersions can with anionic polymer or copolymer dispersions, for example of vinyl chloride, ethylene, styrene, butadiene. Vinylidene chloride, vinyl acetate, acrylate and acrylonitrile be blended. Fillers can also be used. Plasticizers. Pigments. Carbon black, aluminum powder. Bronze powder. Volume-. Asbestos and tar disper

■ 5 sionen in die Dispersionen eingearbeitet werden.■ 5 sions are incorporated into the dispersions.

Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden DiaminosulfonsäurenPreparation of the diaminosulfonic acids to be used according to the invention

A. Natrium- 1.6-diaminohexan-3-sulfonatA. Sodium 1,6-diaminohexane-3-sulfonate

Die Verbindung wurde gemäß der niederländischen Patentschrift 6:5 13 521 aus Buten-2-dinitril-( 1,4) durch Addition von Natriumbisulfit und anschließende katalytische Hydrierung hergestellt.The compound was according to the Dutch patent 6: 5 13 521 from butene-2-dinitril- (1,4) produced by the addition of sodium bisulfite and subsequent catalytic hydrogenation.

B. Natriu!n-3-[di-(3-aminopropyl-amino-2-hydroxy-propoxy]-propansulfonat B. Sodium 3- [di- (3-aminopropyl-amino-2-hydroxy-propoxy] -propanesulfonate

171 g Allyl-glycidyl-äther werden mit 123 g Iminodipropionitril 16 Stunden lang auf 95 C erhitzt.171 g of allyl glycidyl ether are mixed with 123 g of iminodipropionitrile Heated to 95 C for 16 hours.

Nach Abdestillieren des überschüssigen Allyl-glycidyl-äthers bei einem Druck von 1 Torr bleibt in quantitativer Ausbeute [Di-(2-cyanäthyl-(l)-amino-2-hydroxy-propyI]-allyläther (I) als hellgelbes öl.After distilling off the excess allyl glycidyl ether at a pressure of 1 Torr remains in quantitative yield [di- (2-cyanoethyl- (l) -amino-2-hydroxy-propyI] allyl ether (I) as a light yellow oil.

238 g der ungesättigten Verbindung I werden mit 230 g 40%iger Natriumhydrogensulfitlösung 8 Stunden auf 50' C und weiter 8 Stunden auf 80' C erwärmt. Der Überschuß von I wird mit Benzol (2 χ 250 ml) extrahiert und d;e wäßrige Lösung in einem Rotationsverdampfer im Vakuum zur Trockne eingedampft. Es werden 88% der Theorie Natrium-3-[di-(2 - cyanäthyl -(I)- amino - 2 - hydroxy - propoxy] - propansulfonat (II) als salbenartige Masse erhalten.238 g of the unsaturated compound I are heated with 230 g of 40% strength sodium hydrogen sulfite solution to 50 ° C. for 8 hours and to 80 ° C. for a further 8 hours. The excess of I is extracted with benzene (2 × 250 ml) and d ; e aqueous solution evaporated to dryness in a rotary evaporator in vacuo. 88% of the theory of sodium 3- [di- (2-cyanoethyl- (I) -amino-2-hydroxy-propoxy] -propanesulfonate (II)) are obtained as an ointment-like mass.

260 g Il werden in 1000 ml Wasser gelöst und nach Zusatz von 250 ml flüssigem Ammoniak in Gegenwart von 50 g Raney-Kobalt bei 150 at und 90 C hydriert. Die Hydrierung ist nach 4 Stunden beendet. Nach Abfiltrieren des Katalysators wird die wäßrige Lösung im Rotationsverdampfer unter Vakuum zur Trockne eingedampft. Es wird Natrium-3-[di-(3-aminopropyl-(l)-amino-2-hydroxy-propoxy]- propansulfonat in quantitativer Ausbeute als zähviskose Masse erhalten. 260 g of II are dissolved in 1000 ml of water and, after addition of 250 ml of liquid ammonia, hydrogenated in the presence of 50 g of Raney cobalt at 150 at and 90.degree. The hydrogenation is complete after 4 hours. After filtering off the catalyst, the aqueous solution is evaporated to dryness in a rotary evaporator under vacuum. It is sodium 3- [di- (3-aminop opyl- r (l) amino-2-hydroxy-propoxy] - propanesulfonate obtained as a highly viscous mass in quantitative yield.

H2N-(CH2),H 2 N- (CH 2 ),

H2N-(CH2 H 2 N- (CH 2

N-CH2-CH-CH2-O-(CH2J3-SO3NaN-CH 2 -CH-CH 2 -O- (CH 2 J 3 -SO 3 Na

OHOH

BeispieleExamples Beispiel 1example 1

250 g Adipinsäure-Äthylenglykol-Polyester (OH-Zahl 56) werden bei 120'C 30 Minuten entwässert und anschließend 2 Stunden mit 38 g 1,6-Hexandiisocyanat bei 120cC umgesetzt. Dieses Isocyanatgruppen aufweisende Voraddukt wird auf 550C abgekühlt und mit 650 ml Aceton aufgenommen. Zu dieser ace-250 g of adipic acid-ethylene glycol polyester (OH number 56) are dewatered at 120'C for 30 minutes and then reacted 2 hours 38 g of 1,6-hexane at 120 C c. This pre-adduct containing isocyanate groups is cooled to 55 0 C and added with 650 ml acetone. To this ace-

609 584/453609 584/453

tonischen Voradduktlösung wird unter schnellem Rühren eine Lösung aus 13,6 g Natrium-1,6-diaminohexan-3-sulfonat (hergestellt gemäß A) in 60 ml Wasser gegeben. Anschließend werden 380 ml Wasser eingerührt. Der Ansatz wird nachgerührt, bis die zunächst auftretenden Schlieren verschwunden sind und der Ansatz homogen geworden ist. Das Aceton wird im Wasserstrahlvakuum bei 55° C abdestilliert. Die erhaltene Dispersion hat einen Festkörpergehalt von 40,5% bei einem Restacetongehalt von 0,4% und trocknet bei Raumtemperatur zu klaren, farblosen Folien mit guter Elastizität und Zugfestigkeit auf.tonic pre-adduct solution becomes a solution of 13.6 g of sodium 1,6-diaminohexane-3-sulfonate with rapid stirring (prepared according to A) added to 60 ml of water. Then 380 ml of water stirred in. The batch is then stirred until the streaks that initially appear have disappeared and the approach has become homogeneous. The acetone is distilled off at 55 ° C. in a water jet vacuum. The dispersion obtained has a solids content of 40.5% with a residual acetone content of 0.4% and dries at room temperature to form clear, colorless films with good elasticity and tensile strength on.

Beispiel 2Example 2

425 g Adipinsäure - 1,6 - Hexandiol - Neopentylglykol-Polyester (Molverhältnis 30:22:12; OH-Zahl 67) werden bei 120 C 30 Minuten entwässert und anschließend 2 Siunden mit 68 g 1,6-Hexandiisocyanat bei 120 C umgesetzt. Das Isocyanatgruppen aufweisende Voraddukt wird abgekühlt und mit 1500 ml Aceton aufgenommen. In diese Voradduktlösung werden 43,6 Natrium-3-[di-(3-aminopropyl-( 1 )-amino - 2 - hydroxy - propoxy] - propansulfonat (hergestellt gemäß B) in 120 ml Wasser gegeben. Nach kurzem Nachrühren werden 850 ml Wasser zugefügt und das Aceton wird im Vakuum abgezogen. Die erhaltene Dispersion hat einen Festkörpergehalt von 33.4% und trocknet zu klaren, farblosen Folien mit hoher Zugfestigkeit auf.425 g of adipic acid - 1,6 - hexanediol - neopentyl glycol polyester (Molar ratio 30:22:12; OH number 67) are dehydrated at 120 C for 30 minutes and then 2 hours with 68 g of 1,6-hexane diisocyanate implemented at 120 C. The pre-adduct containing isocyanate groups is cooled and mixed with 1500 ml of acetone added. 43.6 sodium 3- [di- (3-aminopropyl- (1) -amino - 2 - hydroxy - propoxy] - propanesulfonate (prepared according to B) in 120 ml of water. To Briefly stirring, 850 ml of water are added and the acetone is stripped off in vacuo. the The resulting dispersion has a solids content of 33.4% and dries with it to give clear, colorless films high tensile strength.

Beispiel 3Example 3

25Og Adipinsäure-Äthylenglykol-Polyester (OH-Zahl 56) werden bei 120 C 30 Minuten entwässert und anschließend mit 41 g Methylcyclohexan-diisocyanat-Isomerengemisch (Isomierenverhältnis 2.4-Diisocyanat:2,6-Diisocyanat 80:20) 2 Stunden bei 120 C umgesetzt. Die Präpolymerschmelze wird auf 55 C abgekühlt und mit 700 ml Aceton aufgenommen. Zu der acetonischen Lösung wird unter schnellem Rühren eine Lösung aus 11,4 g Natrium-1,6-di aminohexan-3-sulfonat (hergestellt gemäß A) in 60 m Wasser zugegeben. Anschließend werden 380 ml Wasser eingerührt und das Aceton im Wasserstrahlvakuum bei 55°C abdestilliert. Die erhaltene Dispersion mit einem Festkörpergehalt von 41,8% trocknet zu glatten und festen überzügen auf.25Og adipic acid ethylene glycol polyester (OH number 56) are dehydrated at 120 ° C. for 30 minutes and then with 41 g of methylcyclohexane diisocyanate isomer mixture (Isomization ratio of 2,4-diisocyanate: 2,6-diisocyanate 80:20) 2 hours at 120 C implemented. The prepolymer melt is cooled to 55 ° C. and taken up in 700 ml of acetone. A solution of 11.4 g of sodium 1,6-di is added to the acetone solution with rapid stirring aminohexane-3-sulfonate (prepared according to A) was added in 60 m of water. Then 380 ml of water stirred in and the acetone was distilled off at 55 ° C. in a water jet vacuum. The dispersion obtained with a solids content of 41.8% dries to form smooth and firm coatings.

|0 Beispiel 4 | 0 example 4

Es wird wie im Beispiel 3 verfahren, jedoch werden an Stelle des Polyesters 250 g Polypropylenglykoläther (OH-Zahl 56) verwendet, und die Präpolymerreaktion wird an Stelle von 120 C bei 130 C durchgeführt. Es wird eine stabile Dispersion mit einem Festkörpergehalt von 39% erhalten, die beim Auftrocknen einen weichen, leicht klebrigen Film liefertThe procedure is as in Example 3, except that 250 g of polypropylene glycol ether are used instead of the polyester (OH number 56) is used, and the prepolymer reaction is carried out at 130 ° C. instead of 120 ° C. A stable dispersion with a solids content of 39% is obtained when it dries up provides a soft, slightly sticky film

Beispiel 5Example 5

314,8 g des hydroxylgruppenhaltigen, carbonfunktionellen Polysiloxans der durchschnittlichen Formel 314.8 g of the hydroxyl-containing, carbon-functional polysiloxane of the average formula

HOCH2-Si(CH3J2-O—[Si(CH3I2O]12-IHOCH 2 -Si (CH 3 J 2 -O- [Si (CH 3 I 2 O] 12 -I

Lsi(CH,)2_CH2oHLs i (CH , ) 2 _ CH2 oH

mit einem Gehalt von 2,7% OH werden nach dem Entwässern bei 120 C bei 90 C mit 79 g 1,6-Hexandiisocyanat versetzt und bei 100 C 2 Stunden zur Reaktion gebracht. Nach dem Abkühlen auf 50 C wird die flüssige Reaktionsmasse mit 1000 ml Aceton aufgenommen und mit einer Lösung aus 36,3 g Natrium - 3 - [di - (3 - aminopropyl -(I)- amino - 2 - hydroxy - propoxy] - propansulfonat (hergestellt ge-with a content of 2.7% OH are after dehydration at 120 C at 90 C with 79 g of 1,6-hexane diisocyanate added and reacted at 100 ° C. for 2 hours. After cooling to 50 ° C the liquid reaction mass is taken up with 1000 ml of acetone and with a solution of 36.3 g Sodium 3 - [di - (3 - aminopropyl - (I) - amino - 2 - hydroxy - propoxy] - propanesulfonate (manufactured by

maß B) in 160 ml Wasser versetzt. Nach kurzem Nachrühren werden 600 ml Wasser eingerührt und das Aceton im Vakuum abgezogen. Die erhaltene Dispersion mit einem Festkörpergehalt von 40,5% trocknet zu einem wachsartigen Film auf.measure B) added to 160 ml of water. After stirring for a short time, 600 ml of water are stirred in and the acetone stripped off in vacuo. The dispersion obtained with a solids content of 40.5% dries to a waxy film.

Claims (1)

Patente nspruch:Patents claim: Verfahren zur Herstellung von wäßrigen, emulgatorfreien, anionischen Polyurethan-Dispersionen von nach dem Isocyanat-Poiyadditionsverfahren erhaltenen Polyurethanen mit einem Gehalt von 0,05—8 Gewichtsprozent an SOf-Gruppen (bezogen auf das trockene Polyurethan) durch Umsetzung von höhermolekularen Polyhydroxyverbindungen mit einem Molekulargewicht von 300—20000, Polyisocyanaten, gegebenenfalls mitzuverwendenden Kettenverlängerungsmitteln mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und Alkali- oder Ammoniumsalzen von Diaminosulfonsäuren, und überführung in an sich bekannter Weise in wäßrige Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, daß als Salze von Diaminosulfonsäuren solche der allgemeinen FormelProcess for the production of aqueous, emulsifier-free, anionic polyurethane dispersions by the isocyanate polyaddition process obtained polyurethanes with a content of 0.05-8 percent by weight of SOf groups (based on the dry polyurethane) by reacting higher molecular weight polyhydroxy compounds with a molecular weight of 300-20,000, polyisocyanates, optionally chain extenders to be used with reactive hydrogen atoms and alkali or ammonium salts of diaminosulfonic acids, and conversion to an known manner in aqueous dispersions, characterized in that as salts of diaminosulfonic acids those of the general formula NH2-Z-X-Z--NH2 NH 2 -ZXZ - -NH 2 (V)1n
SO3Me
(V) 1n
SO 3 Me
in der Z, Z' gleich oder verschieden sind und Alkylenreste undin which Z, Z 'are identical or different and are alkylene radicals and Geeignete Diaminosulfonsäuren sind beispielsweise die aus der Farbstoffchemie her bekannten Verbindungen wie 2,4-Diaminobenzolsulfonsäure u. a. Ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Dispersionen auf dieser Basis wird in der belgischen Patentschrift 6 73 432 beschrieben.Suitable diaminosulfonic acids are, for example, those known from dye chemistry Compounds such as 2,4-diaminobenzenesulfonic acid and others. A process for the production of polyurethane dispersions on this basis is in the Belgian Patent 6 73 432 described. Diese an sich gut zugänglichen aromatischen Diaminosulfonsäuren sind meistens technische Produkte, die in den üblicherweise verwendeten Lösungsmitteln in der Regel nur mäßige Löslichkei* besitzen und besonders den aus ihnen hergestellten Polyurethanen eine hohe Lichtempfindlichkeit und starke Vergilbungstendenz verleihen. Aus ihnen hergestellte Polyurethan-Dispersionen verfärben am Licht und liefern lichtunechte Überzüge, Beschichtungen und Folien.These aromatic diaminosulfonic acids, which are readily available in themselves, are mostly technical products, which usually have only moderate solubility in the solvents commonly used and especially the polyurethanes made from them are highly photosensitive and strong Give a tendency to yellowing. Polyurethane dispersions made from them discolor in light and provide non-light-resistant coatings, coatings and foils. Aus diesen Gründen bestand das Problem, gut reproduzierbare und lichtechte Polyurethan-Dispersionen aus Diaminosulfonsäuren, die wirtschaftlich tragbar, technisch in hoher Reinheit zugänglich und physiologisch einwandfrei sind, herzustellen.For these reasons, there was the problem of easily reproducible and lightfast polyurethane dispersions from diaminosulfonic acids, which are economically viable, technically accessible and in high purity are physiologically flawless. Es wurde nun gefunden, daß gut reproduzierbare und lichtechte, emulgatorfreie Polyurethan-Dispersionen hergestellt werden können, indem als anionische Kettenverlängerungsmittel die leicht zugänglichen Salze von Diaminosulfonsäuren der allgemeinen Formel verwendet werdenIt has now been found that easily reproducible and lightfast, emulsifier-free polyurethane dispersions Can be prepared by using the readily available anionic chain extenders Salts of diaminosulfonic acids of the general formula can be used
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