DE2030571C2 - Verwendung von 2-(β-Alkylaminopropionamido)-alkansulfonsäure-Salzen als anionische Aufbaukomponente bei der Herstellung von emulgatorfreien Polyurethandispersionen - Google Patents
Verwendung von 2-(β-Alkylaminopropionamido)-alkansulfonsäure-Salzen als anionische Aufbaukomponente bei der Herstellung von emulgatorfreien PolyurethandispersionenInfo
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Description
R1 Wasserstoff oder eine durch eine Amino- oder
Alkylaminogruppe substituierte Q-Qg-Alkyl-
oder C5—Cg-Cycloalkylgruppe bedeutet,
Ri R3, Rt und R5 gleich oder verschieden sind und
Wasserstoff oder eine Q-G-Alkylgruppe bedeuten und
ein Triethylammonium- oder ein Ammoniumkation darstellt,
als anionische Aufbaukomponente bei der Herstellung von emulgatorfreien Polyurethandispersionen
nach Patent 1954090, dadurch gekennzeichnet,
daß
Ri eine Ci -Cig-Alkyl- oder Cs-Cg-Cy^alkylgruppe
bedeutet.
Gegenstand des Hauptpatents ist unter anderem die Verwendung von 2-(/?-Aminopropionamido)-alkansulfonsäure-Salzen
der allgemeinen Formel
R1-NH-CH2-CH-CO-
R3 R5
I i
-NH-C — CH-SO3Me
in welcher
Ri Wasserstoff oder eine durch eine Amino- oder Alkylaminogruppe substituierte Q-Qg-Alkyl-
oder C5 - Cg-Cycloalkylgnippe bedeutet,
R2, R3, R4 und R5 gleich oder verschieden sind und
Wasserstoff oder eine Q -G-Alkylgruppe bedeuten und
Me ein Alkali-, Erdalkali-, ein Trimethylammonium-, ein Triethylammonion oder ein Ammoniumkation
darstellt,
als anionische Aufbaukomponente bei der Herstellung
35
40
45 von emulgatorfreien Polyurethandispersionen.
Wie nun gefunden wurde, eignen sich auch solche der vorstehend genannten allgemeinen Formel entsprechenden
Verbindungen ausgezeichnet als anionische Aufbaukomponente bei der Herstellung emulgatorfreier
Polyurethandispersionen, welche lediglich ein an Aminoslickstoff gebundenes Wasserstoffatom aufweisen
und in denen der Rest Ri eine Ci — Cie-Alkyl- oder
eine C5 — Ce-Cycloalkylgruppe ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Abänderung der Verwendung von 2-(0-Aminopropionamido)-alkansulfonsäure-Salzen
der allgemeinen Formel
R3 R5
in welcher
Ri Wasserstoff oder eine durch eine Amino- oder Alkylaminogruppe substituierte Q- Gg-Alkyl-
oder C5 - Cn-Cycloalkylgruppe bedeutet,
R2, R3. R4 und R5 gleich oder verschieden sind und
Wasserstoff oder eine Ci -G-Alkylgruppe bedeuten und
Me ein Alkali·, Erdalkali·, Trimethylamnioniunv, ein
Triethylammonium- oder ein Ammoniumkation darstellt.
als anionische Aufbaukoniponente bei der Herstellung von emulgatorfreien Polyurethandispersionen nach
Patent 19 54 090. dadurch gekennzeichnet, daß
55 bedeutet.
Die Herstellung der emulgatorfreien Polyurethandispersionen kann einerseits, wie im Hauptpatent
beschrieben, unter Verwendung der dort genannten Ausgangskomponenten erfolgen, andererseits liegt ein
besonderer Vorteil der verwendeten 2-(/?-Aminopropionamido)-alkansulfonsäure-Salze
als anionische Aufbaukomponente bei der Herstellung von emulgatorfreien Polyurethandispersionen in der Tatsache begündet,
daß die Herstellung der Dispersionen auch ohne
wird zunächst aus der höhermolekularen Polyhydroxylverbindung, vorzugsweise einem Polyether oder Poly-
ester mit einem Molekulargewicht von 800 bis 6000, Verbindungen mit mindestens 2 Isocyanatgruppen und
gegebenenfalls niedermolekularen Glykolen ein NCO-Prepolymeres hergestellt, welches als Schmelze gut
rührbar ist und ein mittleres Molekulargewicht zwischen 2000 und 10 000 aufweist. Dies wird erreicht,
indem man bei der Prepolymerreaktion ein NCO/OH-Verhältnis zwischen 1,2 und 3 einhält Bevorzugt ist ein
Verhältnis zwischen Iß und 2. Dieses Prepolymere kann
auch mit Verbindungen modifiziert werden, die mindestens eine gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige
Gruppe und mindestens eine acylierte Aminogruppe aufweisen. Derartige Modifizierungskomponenten mit
acylierter Aminogruppe sind z. B. Harnstoff, Thioharnstoff, Sulfamid, Methylhamstoff, Ethylenharnstoff, Acetoguanamin,
Glykolsäureamid und 6-Aminocapronsäureamid. Weitere geeignete acylierte Aminogruppen
aufweisende Verbindungen sind in der BE-PS 7 30 543 beschrieben.
Die Modifizierungsmittel können dem Reaktionsansatz vor, während oder auch im Anschluß an die Bildung
des NCO-Prepolyrreren zugefügt werden.
Anschließend wird das NCO-Prepoiyinere mit dem
Salz der 2-(/>-Aminopropionamido)-alkansuIfonsäure
umgesetzt. Bei der Reaktion wird ein NCO/NH-Ri-Verhältnis
von 0,9 bis 1,1 eingehalten, um Ketterverlängerung und-verzweigung möglichst zurückzudrängen.
Vorzugsweise wird die Umsetzung in Gegenwart geringer Mengen Wasser und/oder Alkoholen durchgeführt,
um eine gute Löslichkeit des Sulfonats und die Mischbarkeit mit dem Prepolymeren zu gewährleisten.
Zur Durchführung der Reaktion kann vorzugsweise die Lösung des 2-(p Aminopropior;uinido)-alkansulfonsäure-Salzes
in die Prepolymerscbtielze eingerührt
werden. Es ist zur Vermeidung von Nebenreaktionen, welche die Viskosität unerwünscht hoch ansteigen
lassen, vorteilhaft, das Salz möglichst rasch in einem Guß zuzugeben und so rasch als möglich einzurühren.
Auch nach der Reaktion sollte eine gut rührbare Schmelze vorliegen, die 2 bis 15% Wasser und nicht
mehr als 10% organisches Lösungsmittel enthält. Vorzugsweise enthält sie überhaupt kein oder nur bis zu
5% organisches Lösungsmittel.
Diese Schmelze kann nun durch Vermischen mit Wasser, vorzugsweise bei 60 bis 1200C, in eine
Polyurethandispersion übergeführt werden. Vorzugsweise führt man der Schmelze das Wasser zu, wobei
Selbstdispergierung eintritt. Bei der umgekehrten Arbeitsweise, wo die Schmelze in überschüssiges
Wasser eingerührt wird, kann zur besseren Homogenisierung der Einsatz eines hochtourigen Rührers oder
Intensivmischers vorteilhaft sein.
Im Anschluß an die Dispergierung wird vorteilhafterweise
eine Nachkondensation des dispergierten Polyurethans durchgeführt. Hierzu werden bevorzugt Formaldehyd
oder Formaldehyd abspaltende bzw. wie Formaldehyd reagierende Verbindungen, z. B. Methylol-(ether)-gruppen
tragende Harnstoff-, Melamin- und Dicyandiamid-Vorkondensate, eingesetzt. Diese Verbindungen
können durchaus schon vor dem Vermischen mit Wasser dem Reaktionsansatz zugegeben werden,
sofern dadurch kein unerwünschter Yiskositätsanstieg hervorgerufen wird. Die Zugabe kann jedoch auch
zusammen mit Wasser bzw. einem Teil der zur Dispergierung erforderlichen Wassermenge oder auch
im Anschluß an die Dispergierung erfolgen. Zusätzlich oder anstelle von Formaldehyd bzw. -derivaten können
auch Polyisocyanate zugegeben werden.
Zur Durchführung der Nachkondensation in der Dispersion wird diese kurzzeitig auf höhere Temperaturen
erhitzt, z, B, 1 Minute auf 130qC oder 2 Stunden auf
800C und/oder auf einen pH-Wert unter 7 eingestellt,
ί Selbstverständlich kann die Nachkondensation nach Auftrocknen der Dispersion auch auf dem Substrat
erfolgen-
Man kann so wäßrige Dispersionen in Gestalt niedrig- bis hochviskoser, nicht sedimentierender
ι" Latices mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 0,02
und 1,0, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,2 μπι und
einem Festkörpergehalt in der Regel von 20 bis 60% erhalten.
ι > Raumtemperatur oder höheren Temperaturen unmittelbar
zu formstabilen Folien und Oberzügen auf. Höhere Terriperaturen sind dabei bevorzugt. Die Dispersionen
können noch anschließend vernetzt werden, z. B. durch
polyfunktionelle, vernetzend wirkende Substanzen, wie Formaldehyd oder Formaldehyd abgebende odev wie
Formaldehyd reagierende Substanzen, wie Hexamethylolmelamin
oder Carbamidharze, ferner durch Phenolharze, verkappte Polyisocyanate oder Polyepoxide.
Dabei werden dann vernetzte Überzüge, Imprägnierun-
2Ί gen und Haftschichten erhalten.
Die unter erfindungsgemäßer Verwendung der 2-(/?-Aminopropionamido)-aIkansulfonsäure-Salze hergestellten
Dispersionen werden vor allem eis Beschichtungen und Imprägnierungen für die unterschiedlichsten
ίο 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 BE-PS 6 73 432 unter Verwendung von z.B. 2,4-Diaminobenzolsulfonsäure hergestellten Produkten
in wünschenswerter Weise als farblos und lichtecht
Die Dispersionen können mit anionischen Polymerisat-
oder Copolymerisat-Dispersionei,, beispielsweise von Vinylchlorid, Ethylen, Styrol, Butadien. Vinylidenchlorid,
Vinylacetat, Acrylat und Acrylnitril, verschnitten werden. Ebenso können auch Füllstoffe, Weichmaeher,
Pigmente, Ruß, Aluminium, Ton-, Asbest- und Teer-Dispersionen in die Dispersionen eingearbeitet
werden.
400 g (0,169 Mol) eines Adipinsäure/Diethylenglykol-Polyesters mit einem Molekulargewicht von etwa 2370
und 41 g 1,6-Hexamethylendiisocyanat werden 2 Stunden
bei 120bis 130°Cgeriihrt Die Prepolymerschmelze wird auf 80°C abgekühlt und 100 g einer 50%igen
wäßrigen Lösung von 2-(0-Cyclohexylaminopropionamido)-isobutansulfonsaurem
Natrium innerhalb von 2 Minuten eingerührt Innerhalb von 4 Minuten erfolgt
eine gewisse Viskositätszunahme, jedoch bleibt die wasserhaltige Schmelze gut rührbar. Innerhalb von 20
wobei ein viskoser Latex gebildet wird. Diesem werden nach Abkühlen 100 g 30% wäßrige Formaldehydlösung
zugefügt.
auf einen pH-Wert von 3 bis 4 eingestellt werden und liefert nach dem Auftrocknen und kurzzeitigem
Nachheizen bei 1200C elastische weiche Filme von guter Festigkeit
Beispie! 2
400 g (0,169 Mol) eines Adipinsäure/Diethylenglykol-Polyesters
mit einem Molekulargewicht von etwa 2370 und 20 cm3 einer 10%igen Lösung von Schwefeldioxid
in Dioxan werden 30 Minuten bei 1200C in Vakuum gerührt, wobei Entwässerung und Entalkalisierung
eintreten. Bei 100" C werden 35,6 g 1,6-Hexamethylendüsocyanat
zugegeben. Man rührt 2 Stunden bei 124 bis 135°C nach, kühlt auf 98°C ab und rührt eine Lösung
von 36 g 2-(0-Cyc!ohexyIaminopropionamido)-isobutansulfonsäurem
Natrium in 40 g 50%igem Isopropanol ein. Die dickflüssige Lösung wird anschließend mit
1050 cm3 Wasser in 30 Minuten bei 77° C und 30 g 30%iger wäßriger Formaldehydlösung bei 76°C verrührt
Es wird ein viskoser stabiler Latex erhalten. Ausbeute 1428 g.
Es wird wie in Beispiel 2 verfahren, jedoch unter
Verwendung von 280 g eines Phth&lsäure/Adipinsäure/
Ethylenglykol-Polyesters mit einem Molekulargewicht von 1750. Dabei wird ein dickflüssiger weißer Latex
erhalten.
Es wird wie in Beispiel 2 verfahren, jedoch unter Verwendung von 29 g 2-(/?-MethyIaminopropionamido)-isobutansaurem
Natrium. Zur Dispergierung werden 1500 cm3 Wasser eingerührt Es wird ein viskoser
stabiler Polyurethanlatex erhalten, der nach Ansäuren mit Phosphorsäure auf pH 3 und Nachheizen bei 1200C
zu einem zugfesten weichen Film auftrocknet
Claims (1)
- Patentanspruch:Abänderung der Verwendung von 2-OJ-Aminopropionamido)-alkansulfonsäure-Salzen der allgemeinen FormelR3Ri-NH- CH2-CH-CO—NH-C —CH-SO3Mein welcher
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