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1? Verfahren zur Herstellung von Phenol-Aminharzen und ijire Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydroxylgruppenhaltigen
Phenol-Aminbar zen und ihren Säureadditionszalzen sowie quartären Ammoniumsalzen,das
dadurch gekennzeichnet ist, -dass man (A) eine Mannichbase, die durch Kondensation
von (1) 1 Mol mindestens eines Phenols mit jeweils mindestens einem aktiven Wasserstoffatom
am Phenolkern, (2) mindestens 1 Mol, bezogen auf (1), mindestens eines Aldehyds
mit 1 bis 7 C-Atomen und (3) etwa der stöchiometrischen Menge, bezogen'auf (2),
mindestens eines Mono- und/oder Dialkanolamins mit mindestens 2 C-Atomen im Alkylenrest
bei temperaturen von etwa 5 bis 1100C mit der Massgabe', dass pro Grammatom umzusetzende
aktive Wasserstoffatome des Phenole (1) etwa jeweils 1 Mol der Verbindungen (2)
und (3) angewendet werden, hergestellt worden ist,
bei Temperaturen
von etwa 30 bis 2000C mit (B) mindestens 1 Mol, je Mol phenolischer Hydroxylgruppen
der Mannichbase (A), mindestens eines Alkylenoxids mit 2 bis 57 C-Atomen zu den
Phenol-Aminharzen (I) umsetzt und gegebenenfalls die Phenol-Aminharze (I) in bekannter
Weise in ihre Säureadditionssalze oder quartären Ammoniumsalze überführt, oder die
Phenol-Aminharze (I) bei Temperaturen von etwa 25 bis 1600C: mit einem üblichen
Isocyanat-Voraddukt aus einem organischen- Polyisocyanat und einer Polyolkomponente,
mit der Massgabe, dass ein Molverhältnis der Hydroxylgruppen der Phenol-Aminharze
(1) zu den Isocyanatgruppen des Isocyanat-Voraddukts (OH/N00-Verhältnis) von mindestens
1 : 1 angewendet wird, . zu den Phenol-Aminharzen (II) umsetzt und gegebenenfalls
die Phenol-Aminharze (11) in ihre Säureadditions- oder quartären Ammoniumsalze überführt.
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Die erfindungsgemäss hergestellten Phenol-Aminharze sowie ihre Säureadditionssalze
und quartären Ammoniumsalze werden, gegebenenfalls in Verbindung mit üblichen Yerdünnungsmitteln,
Füllstoffen und sonstigen üblichen Zusätzen und Verarbeitungshilfsmitteln, zum Beschichten,
Imprägnieren oder Verkleben von porösen oder nichtporösen Stoffen, vorzugsweise
raserartigen Stoffen, verwendet.
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Bei den Phenol-Aminharzen (I) handelt es sich um hydroxylgruppenhaltige
Stickstoffverbindungen, die durch Alkoxylierung von Mannichbasen entstanden sind.
Die Mannichbason stellen die Reaktionsprodukte von Arylhydroxylverbindungen, wie
Phenolen, mit Aldehyden und Alkanolaminen dar. Die Alkoxylierung dieser Mannichbasen
erfolgt unter derartigen- Bedingungen, dass Jede
phenolische Hydroxylgruppe
mindestens einmal alkoxyliert wird, das heisst, gegebenenfalls können an der phenolischen
Hydroxylgruppe zusätzliche Alkoxygruppen eingeführt werden und auch der Alkanolaminrest,
der mit dem Phenolkern verknüpft ist, kann ein- oder mehrnach alkoxyliert sein.
Bei den Phenol-Aminharzen (I) handelt es sich also um alkoxylierte Phenole, die
mindestens einen Nono- - bzw. Dihydroxyalkylaminoalkylsubstituen ten tragen, der
an den Hydroxylgruppen des Alkanolaminrestsentweder nicht substituiert oder alkoxyliert
ist. Durch die Reaktion mit dem Alkylenoxid wird die phenolische Hydroxylgruppe
der Mannichbase in eine Hydroxyalkoxygruppe umgewandelt. Ist mehr als 1 Mol Alkylenoxid
pro Mol phenolische Hydroxylgruppen im Reaktionssystem vorhanden, so kann das überschüssige
Alkylenoxid sowohl mit den phenolischen Hydroxyalkoxygruppen als auch mit den Hydroxylgruppen
des Alkanolaminrests reagieren.
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Die Hydroxylgruppen der Phenol-Aminharze (I) können also mit einer
Alkylenoxideinheit oder mit einer Alkylenoxidkette verknüpft sein.
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Unter aktiven WassetofttoOen des Phenols werden solche Wasserstoffatome
verstanden, die in der Mannichreaktion mit Aldehyden und Alkanolaminen aktiv sind.
Phenol besitzt z.3. drei aktive Wasserstoffatome. Von diesen können z.B. nur eines
oder zwei oder alle drei an der Mannichreaktion teilnehmen. Der in 2,4-oder 2,6-Stellung
disubstituierte Phenolkern besitzt nur noch ein aktives Wasserstoffatom. Auf der
anderen Seite können die Phenolkerne eines komplexen Phenols, z.B. eines Novolaks,
n aktive Wasserstoffatome aufweisen, wobei n auch wesentlich grösser als 3. sein
kann. Man kann also bei der Durchführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens in dem Phenol 1 bis n aktive Wasserstoffatome zur Reaktion bringen.
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Die Art und Weise, in der das aktive Wasserstoffatom des Phenols zur
Reaktion gebracht wird, kann verschieden sein. Man kann z.B. ein aktives !asserstoffatom'des
Alkanolamins mit dem Aldehyd umsetzen und anschliessend das erhaltene Xeaktionsprodukt
mit dem aktiven Wasserstoffatom des Phenolkerns zur Reaktion bringen. Man kann auch
das aktive Wasserstoffatom-des Phenols zunächst mit dem Aldehyd zu einem Hydroxyalkylphenol
umsetzen und anschliessend dieses Hydroxyalkylphenol mit dem aktiven Wasserstoffatom
des Alkanolamins zur Reaktion bringen.
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Die Reihenfolge bei der Umsetzung wird unter anderem von pra1 tischen
Erwägungen, von den Eigenschaften der Reaktanten und von den gewünschten Eigenschaften
der Mannichbase bestimmt.
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Phenol, Alkanolamin und Aldehyd können auch in einer Einstufenreaktion
zur Umsetzung gebracht werden.
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Die für die Herstellung der Phenol-Aminharze (I) verwendeten aromatischen
Mannichbasen können entweder nach dem hier beschriebenen Verfahren oder nach den
Verfahren der US-PSS 2 033 092, 2 114 122 und 2 220 834 hergestellt werden. Bringt
man z.B. 1 Mol Phenol mit 1 bis 3 Mol Formaldehyd und 1 bis 3 Mol Diäthanolamin
(jeweils stöchiometrische Menge, bezogen auf Formaldehyd) zur Umsetzung, so erhält
man Reaktionsproduk te, die durch die allgemeine Formel (I)
in der n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, wiedergegeben werden.
Verwendet man jeweils 1 Mol Diäthanolamin und Formaldehyd pro Mol Phenol, so erhält
man eine Mannichbase der allgemeinen Formel (I), in der n die Zahl 1 bedeutet. Der
Substituent befindet sich entweder in o- oder in p-Stellung zur Hydroxylgruppe.
Verwendet man jeweils 2 Mol Formaldehyd und Diäthanolamin, so erhält man die 2,4-
oder 2,6-disubstituierte Mannichbase der allgemeinen Formel (I), in der n die Zahl
2 bedeutet. Verwendet man 3 Mol Formaldehyd und 3 Mol Diäthanolamin, so erhält man
die 2,4,6-trisubstituierte Mannichbase der allgemeinen Formel (I), in der n die
Zahl 3 bedeutet.
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Es versteht sich von selbst, dass man bei der Herstellung der Mannichbasen
in der Praxis als Reaktionsprodukt keine reine Verbindung sondern Verbindungsgemische
erhält,inneneine bestimmte Verbindung überwiegt.
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In ähnlicher Weise werden bei Ersatz des Diäthanolamins durch andere
Alkanolamine entsprechende Mannichbasen erhalten. Spezielle Beispiele für geeignete
Alkanolamine sind Monoäthanolamin, N-methylmonoäthanolamin, N-Äthylmonoäthanolamin,
Dipropanolamine, Monopropanolamine, N-Alkylmonopropanolamine, Dibutanolamine, Monobutanolamine,
N-Alkylmonobutanolamine, Monohexanolamine,Monododecanolamine, ihre Isomeren und
höheren Homologen, wie Diisopropanolamin.
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Für die Herstellung der Mannichbase (A) geeignete Aldehyde enthalten-l
bis 7 C-Atome. Anstelle der Aldehyde können auch die entsprechenden, Aldehyd abspaltenden
Verbindungen, z.B. die Acetale , verwendet werden. Formaldehyd kann s.B. in Form
30 bis
40prozentiger wässriger Lösungen oder in Form 30 bis 55prozentiger
alkoholischer Lösungen, z.3. in Methanol, n-Butanol oder Isobutanol, verwendet werden.
Geeignete, Formaldehyd abspaltende Verbindungen des Formaldehyds sind z.B. Paraformaldehyd,
Trioxan oder Hexamethylentetramin. Weitere geeignete Aldehyde sind Acetaldehyd,
Butyraldehyd, Heptaldehyd, Furfural, Chloral, α-Äthyl-ß-propylacrolein oder
Benzaldehyd. Anstelle des Aldehyds kann auch ein Gemisch aus dem Aldehyd und Chlorwasserstoff
verwendet werden, wobei das Phenol ehlormethyliert wird. Das ohlormethylierte Phenol
reagiert dann mit dem Alkanolamin zur Mannichbase.
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Für die Herstellung der Mannichbase (A) geeignete Phenole sind z.B.
Alkylphenole, mehrkernige Phenole, Propylphenylphenole, durch Alkylenbrücken verknüpfte
Phenole (Novolake) oder anellierte Phenole, die mindestens eine freie phenolische
Hydroxylgruppe und mindestens ein reaktives Wasserstoffatom im Phenolkern aufweisen,
Den Mannichbasen der allgemeinen Formel (1) entsprechende Mannichbasen lassen sich
durch Umsetzung von 1 Mol eines 3-Alkylphenols, wie 3-Methylphenol, 3-n-Pentadecylphenol,
ihren Isomeren, Homologen oder Gemischen, mit i bis 3 Mol des Aldehyds und 1 bis
3 Mol des Alkanolamins herstellen.
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Für die Herstellung der Mannichbasen sind z.B. auch 2- und 4-Alkylphenole
sowie 2,4- und 2,6-Dialkylphenole geeignet. Hierbei werden die Monoalkylphenole
mit 1 bis 2 Mol des Aldehyds und 1 bis 2 Mol des Alkanolamins und die I)iatkylphenole
mit 1 Mol des Aldehyds und 1 Not des Alkanolamine umgesetzte Die
Monoalkylphenole
und Dialkylphenole lassen sich durch Alkylierung von Phenol mit Clefinen von 3 bis
30 C-Atomen herstellen.
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Die Alkylreste der Phenole können entweder geradkettig oder verzweigt
sein. Im allgemeinen werden bei der herstellung der Alkylphenole Olefine wegen ihrer
höheren Reaktivität bevorzugt. Lineare Olefine, die bei der Umsetzung von Äthylen
mit Metallalkylen (Zieglersche Aufbaureaktion) erhalten werden, oder solche Olefine,
die beim Wachskracken von Fetten erhalten werden, sind besonders bevorzugt.
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Im allgemeinen erhält man bei der Alkylierurg nn Phenolen Isomerengemische,
z.B. aus 2- und 4-hlkylphenolen oder 2,4- und 2,6-Dialkylphenolen. Diese Alkylphenole
können entweder im Gemisch oder nach der Auftrennung in die einzelnen Isomeren verwendet
werden. Die Dialkylphenole können auch unterschiedliche Alkylsubstituenten aufweisen.
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Spezielle Beispiele für 2- oder 4-Monoalkylphenole sind Methyl-, Äthyl-,
n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, n-Hexyl-, n-Heptyl-, n-Octyl-,
tert.-Octyl-, n-Nonyl-, Isononyl-, n-Decyl-, n-Dodecyl-, n-Tridecyl-, n-2etradecyl-,
-n-Pentadecyl-, n-Hexadecyl-, n-Octadecyl-, n-Nonadecyl-, n-Eicosyl-, n-I)ocosyl-
oder n-lriacontylphenol, Isomere oder Gemische der vorgenannten Phenole. Spezielle
Beispiele für Dialkylphenole mit unterschiedlichen Alkylsubstituenten sind 2-Methyl-4-nonylphenol
oder 2-Octyl-4-methylphenol.
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Weitere geeignete Phenole sind z.B. o- oder p-Phenylphenol, oder Phenole,
die über Alkylenbrücken mit aromatischen Resten verbunden sind, wie t-Methylbenzyl-o-phenol
oder «-Dimethylbenzyl
-o-phenol. Die durch. Alkylierung dieser Phenole
erhaltenen Alkylphenole sind ebenfalls zur Herstellung von erfindungsgemäss verwendbaren
Mannichbasen geeignet. Durch Umsetzung von 1 Mol α-methylbenzyl-o-phenol mit
1 Mol Formaldehyd und 1 Mol Diäthanolamin erhält man die Nannichbase der Formel
(11)
Weitere geeignete Phenole sind z.B. Diphenol, 4,41-Dihydroxydiphenyl-dimethylmethan,
4,4'-Dihydroxy-diphenyl-methylmethan, 4,4'-Dihydroxy-aiFhenyfmethan, 1-Naphthol
oder 2-Naphthol.
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Die Formel (III) zeigt eine Mannichbase, die durch Reaktion zweier
o-Bis-(hydroxyäthyl)-aminomethyl-phenole mit Formaldehyd hergestellt worden ist:
Die Mannichbase der Formel (III) enthält zwei aktive Wasser stoffatome, die durch
weitere Mannichreaktionen substituiert werden können, und ist für die Durchführung
des erfindungsgemassen Verfahrens besonders geeignet.
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Auch Phenole mit zwei freien phenolischen Hydroxylgruppen sind für
die Herstellung der Mannichbasen (A) geeignet, sofern sie mindestens ein aktives
Wasserstoffatom besitzen. Spezielle Beispiele sind Brenzkatechin, Resorcin oder
Hydrochinon.
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Die vorgenannten Mannichbasen können die aktiven Wasserstoffatome
in einem oder mehreren in der Mannichbase enthaltenen phenolischen Resten aufweisen.
Die aktiven Wasserstoffatome befinden sich stets an den nicht-substituierten o-
und p-Stellungen der phenolischen Reste. Besteht das Phenol der Mannichbase aus
einer Vielzahl von phenolischen Resten, so enthält der erste phenolische Rest höchstens
zwei aktive Wasserstoffatome und jeder folgende phenolische Rest höchstens ein aktives
Wasserstoffatom. Die Formel (IV) zeigt eine Mannichbase, in der das Phenol aus drei
phenolischen Resten besteht, die vier aktive Wasserstoffatome in o- und p-Stellung
aufweisen:
Formel (V) zeigt eine Mannichbase, in der das Phenol aus vier phenolischen Resten
besteht und fünf aktive Wasserstoffatome in den o- und p-Stellungen aufweist:
Werden die aktiven Wasserstoffatome durch Hydroxyalkylaminoalkylreste substituiert,
ao wird hierdurchdie Anzahl der a)ttiven Wasserstoffatome wei@t @ @@rringert. Gegebenenfalls
können sämtliche aktiven Wasserstoffatome der Mannichbase durch Hydroxyalkylaminoalkylreste
substituiert werdende Auf der anderen Seite können die aktiven Wasserstoffatome
jedoch auch mit Brückenbildnern, z.B. Aldehyden oder Aldehyd abspaltenden Ver bindungen,
zu dimeren, trimeren oder höheren Polymeren ar Mannichbase umgesetzt werden.
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Die vorgenannten Mannichbasen werden durch Umsetzung der Reaktionsteilnehmer,
nämlich Phenol, Aldehyd und Alkanolamin, bei Temperaturen von etwa 5 bis 110°C hergestellt.
Hierzu wird z.B.
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ein mit Rührwerk, Rückflusskühler sowie Heiz- und Kühlschlangen ausgerüstetes
Reaktionsgefäss mit 1 bis 3 Mol des Alknolamins und einem Lösungsmittel, wie Wasser
oder einem mehrwertigen Alkohol beschickt. Nach dem Abkühlen auf etwa 5 bis 1500
wird die Aminlösung während 1,5 bis 2 Stunden mit etwa-der stöchiometrischen Menge,
das heisst 1 bis 9 Mol, des Aldehyds in Borm einer Lösung in Wasser oder einem mehrwertigen
Alkohol versetzt. Während der Zugabe wird die Temperatur unterbalb von etwa 1500
gehalten. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von etwa
15 bis 4000 während 1,5 bis a mit einer Lösung von 1 Mol des gewünschten Phenols
in einem Lösungsmittel, wie Wasser oder einem mehrwertigen Alkohol, v
setzt
Das erhaltene Reaktionsgemisch wird zusätzlich 15 Minuten bis 2 Stunden bei Temperaturen
von etwa 15 bis 40°C gerührt, dann auf etwa 60 bis 90°C erhitzt und zur Vervollständigung
der Reaktion 1 bis 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Das Reaktionsprodukt
wird zur Sltfernung von Wasser, einwertigen Alkoholen und anderen flüchtigen Bestandteilen
unter vermindertem Druck bis auf etwa 90 bis 100°C erhitzt und solange auf dieser
Temperatur gehalten, bis der Wassergehalt der Mannichbase etwa 0,5 Gewichtsprozent
oder weniger beträgt.
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Die vorgenannten Mannichbasen können auch auf anderem Wege als durch
die Mannichkondensation hergestellt werden, z.B. durch Ohlormethylierung und anechliessende
Umsetzung der chlormethyvierten Phenole mit den Alkanolaminen. Diese Verfahren sind
gleichfalls zur Herstellung der als Ausgangsverbindungen verwendeten Mannichbasen
geeignet und in denjenigen Fällen, wo bestimmte Isomere und Homologe nur schwer
über die Nannichreaktion zugänglich sind, von Vorteil. Die Begriffe "Mannichbase"
und "Mannichkondensation" sind also hier @@@t im Si@@@ einer Beschränkung des erfindungsgemässen
Verfahrens zu zehen, sondern dienen,unabhängig von der Art der Herstellung, zur
Beschreibung von Verbindungen, die mindestens eine phenolische Hydroxylgruppe und
mindestens einen, mit einem aromatischen Kern verknüpften Hydroxyalkylaminoalkylrest
tragen.
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Die Herstellung der Phenol-Aminharze (I) erfolgt durch Umsetzung
der Mannichbase (A) mit mindestens 1 Mol, Je Mol phenolischer Hydroxylgruppen-der
Mannichbase (A), mindestens eines Alkylenoxids mit 2 bis 57 C-Atomen. Die Verbindung
der allgemeinen
Formel (Vn
in der R1 und R2 gleich oder verschieden sind und Alkylenreste mit 2 bis 12 C-Atomen
darstellen und R3 2 bis 57 C-Atome enthält, gibt ein Alkylenoxidaddukt wieder, das
durch Umsetzung von 1 Mol eines Alkylenoxids der allgemeinen Formel R3O, in der
R3 die vorgenannte Bedeutung hat, mit der entsprechenden Mannichbase erhalten worden
ist. Setzt man das Alkylenoxidaddukt der allgemeinen Formel VI mit weiterem Alkylenoxid
der allgemeinen Formel R4O, in der 24 2 bis 57 C-Atome enthält, um, so erhält man
das Alkylenoxidaddukt der allgemeinen Formel (VII)
in der R1, R2, R3 und R4 die vorgenannte Bedeutung haben und m nach Massgabe der
Mol zahl und der Art des verwendeten Alkylenoxids einen Wert von O bis etwa 150
aufweist und keine ganze Zahl sein muss. Ist z.B. m grösser als 1, so leitet sich
R40 von Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Styroloxid ab. Die Alkylenoxidaddukte
der allgemeinen formeln (vi) und (VII) sind nur zwei Beispiele aus einer Vielzahl
von erfindungsgemäss
herstellbaren Phenol-Aminharzen (I).In ähnlicher
Weise lassen sich durch Umsetzung der anderen Mannichbasen der allgemeinen Formel
(I) und'der Mannichbasen der Formeln (II) bis (V) sowie Gemischen dieser Mannichbasen
andere Phenol-Aminharze (I) herstellen.
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Werden bei der Umsetzung der Mannichbase (A) mehr als 1 Mol des Alkylenoxids
pro Mol phenolische Hydroxylgruppen angewendet, so kann das Alkylenoxid mit der
Mannichbase auf verschiedene Weise reagieren. Im Gegensatz zum Alkylenoxidaddukt
der allgemeinen Formel (VII) t dem das Alkylenoxid R40 sowohl mit dem Alkylenoxidrest
RDO und mit den Hydroxylgruppen des Alkanolaminrests reagiert hat, kann das Alkylenoxid
R4 0 auch vollständig an den Alkylenoxidrest R30 oder vollständig an eine oder beide
der Hydroxylgruppen des Alkanolaminrests addiert werden.
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Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass sich das Alkylenoxid R40 gleichmässig
auf alle verfügbaren Hydroxylgruppen verteilt.
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Es ist bekannt, dass die Reaktionsfähigkeit der Alkylenoxide in der
Reihenfolge phenolische Hydroxylgruppen, Hydroxylgruppen primärer Alkanole, Hydroxylgruppen
sekundärer Alkanole abfällt.
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Das Alkylenoxid reagiert deshalb stets zuerst mit den phenolischen
Hydroxylgruppen.
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Die Kondensation der Mannichbasen (A) mit den Alkylenoxiden wird bei
Temperaturen von etwa 30 bis 2000C durchgeführt. Vor der Umsetzung wird die Mannichbase
bis auf einen Wassergehalt von weniger als 0,5 Gewichtsprozent getrocknet. Gegebenenfalls
werden Alkoxylierungskatalysatoren, wie Alkalimetallhydroxde oder andere basische
Katalysatoren, verwendet. Spezielle Beispiele sind Natriumflydroxid, Natriummethylat,
Kaliumhydroxid
oder Bortrifluoridätherat. Diese Katalysatoren werden
vorzugs weise in Konzentrationen von etwa 0,01 bis 1,0 Gewichtsprozent, bezogen
auf das Gewicht der Mannichbase, verwendet. In vielen Fällen besitzen die in der
Mannichbase vorhandenen Amingruppen eine genügende Basizität, um die Kondensation
der phenolischen Hydroxylgruppen mit dem Alkylenoxid zu beschleunigen, so-dass zumindest
in der ersten Phase der Kondensation die Anwendung eines Alkoxylierungskatalysators
nicht notwendig ist. Unabhängig yon der Menge an verwendetem Alkylenoxid erhält
man in jedem Fall ein Alkylenoxidaddukt (Phenol-Aminharz (I)), das pro Holekül mindestens
zwei freie Hydroxylgruppen enthält. Die einzelnen Massnahmen bei der Alkoxylierung
sind dem Fachmann bekannt.
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Typische Verfahren sind in der US-PS 2 213 477 beschrieben.
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Für die Alkoxylierung der Mannichbasen geeignete Alkylenoxide sind
z.B. Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxidq Hexylenoxid, Octylenoxid, Decylenoxid,
Dodecylenoxid, Styroloxid, 2,3-Epoxyl-propanol sowie Isomere oder Gemische der vorgenannten
Alkylenoxide. Weitere geeignete Alkylenoxide sindz.B. Dicyclopentadienioxid, Limonendioxid,
3,4-Epoxy-6-methylocyclohexylmethyl-3,4-epoxy-6-methylcyclohexan-carboxylat, die
Diepoxlde der Diglycidylderivate von 4,4'-Dihydroxydiphenyl-dimethylme- -than, epoxydiertes
Sojabohnenöl, das s.B einen Epoxidgehalt von 7 Gewichtsprozent aufweist Monoglycidyläther,
wie die im handel erhältlichen Epoxide Nr. 7, 8, 44 und 45 der Procter & Gamble
Co., Cincinnati, Ohio, V.St.A., wobei es sich um Monoglycidyläther eines Gemisches
aus C8-10-Alkoholen mit einer s--samtzahl von etwa 11 bis 13 C-Atomen mit einem
Epoxidgehalt von etwa 7 Gewichtsprozent (Nr. 7), Monoglycidyläther eines Gemisches
aus
C12~14-Alkoholen mit einer Gesamtzahl von etwa 15 bis 17 C-Atomen und einem Epoxidgehalt
von etwa 5,6 Gewichtsprozent (Nr. 8), Monoglycidyläther eines Gemisches aus 014-Alkoholen
mit einer Gesamtzahl von 17 C-Atomen und einem Epoxidgehalt von etwa 5,2 Gewichtsprozent
(Nr. 44) und um Monoglycidyläther eines Gemisches aus C16 18-Alkoholen mit einer.Gesamtzahl
von etwa 19 bis 21 C-Atomen und einem Epoxidgehalt von etwa 4,3 Gewichtsprozent
(Nr. 45) handelt. Gegebenenfalls können die Alkylenoxide, wie Äthylenoxid, Propylenoxid,
Butylenoxid oder Styroloxid stufenweise addiert werden. In diesem wird wird die
Mannichbase zunächst mit einem Alkylenoxid zur Reaktion gebracht, anschliessend
erfolgt die Umsetzung mit einem anderen Alkylenoxid. In ähnlicher Weise können die
Hydroxylgruppen zunächst mit mehreren Molen Alkylenoxid je Mol Hydroxylgruppen zu
einem Polyoxyalkylenblock reagieren, der dann mit einer Vielzahl von Molen, je Mol
Hydroxylgruppe,AlkyX oxid wetter umgesetzt wird. Man erhält auf diese Weise eine
Katte, die mindestens zwei verschiedene Polyoxyalkylenblöcke und eine endständige
Hydroxylgruppe aufweist.
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Durch Umsetzung der Phenol-Aminharze (I) mit Isocyanat-Vorad- -dukten
mit endständigen Isocyanatgruppen erhält man die Phenole Aminharze (II).
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Bei den Isocyanat-Voraddukten handelt es sich um übliche Voraddukte
aus Polyolen, Polyätherpolyolen oder Polyesterpolyolen und organischen Polyisocyanaten,
die als einzige reaktive Gruppen im Molekül freie Isocyanatgruppen enthalten.
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Die Herstellung der Isocyanat-Voraddukte erfolg unter wasserfreien
Bedingungen,
indem man eine oder mehrere der Polyolkomponenten, die mindestens jeweils zwei freie
Hydroxylgruppenaufweisen, mit einem stöchiometrischen Überschuss an organischem
Polyisocyanat bei Temperaturen von etwa 50 bis 1000C umsetzt. Ein anderes Verfahren
besteht darin, dass man das Polyisocyanat mit einem stöchiometrischen Überschuss
der Polyolkomponente zur Reaktion bringt und anschliessend das erhaltene Reaktionsprodukt
mit einem Überschuss an Polyisocyanat umsetzt. Die Auswahl der Polyolkomponente
unterliegt keiner Beschränkung, sofern sie mindestens zwei freie Hydroxylgruppen
aufweist. Die Bezeichnung Überschuss an Polyisocyanat" bedeutet, dass mindestens
1,1 Mol Isocyanatgruppen je Mol freie Hydroxylgruppen verwendet werden. Das bevorzugte
NCO/OH-Molverhältnis bei der Herstellung der Voraddukte beträgt etwa 2 : 1. Bezogen
auf das Gewicht, bedeutet dies, dass Voraddukte aus Toluylendiisocyanat und einem
Polyoxyäthylenglykol mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 (3350) einen Isocyanatgehalt
von 14.3 (2.3) Gewichtsprozent aufweisen. Beispiele für handelsübliche Produkte
sind die Voraddukte aus etwa 1 Mol Trimethylolpropan und etwa 3 Mol Toluylendiisocyanat
(NCO/OH-Molverhältnis 2 : 1 ) und das Voraddukt aus oluylendiisocyanat und 1,2,6-Hexantriol
(NCO/OH-Verhältnis 2 : 1). Für die Herstellung der Isocyanat-Voraddukte geeignete
Polyisocyanate sind z.B. 2,4- oder 2,6-Diisocyanat oder die handelsüblichen Isomeren
Gemische aus 65 und 35 Prozent bzw. 80 und 20 Prozent 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat,
1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat,
1,10-Decamethylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, Cumol-2,4-diisocyanat,
4-Methoxy-1,3-phenylendiisocyanat,
4-Chlor-1,3-phenylendiisocyanat, 4-Brom-1,3-phenylendiisocyanat, 4-Äthoxy-1,3-phenylendiisocyanat,
2,4'-Diisocyanatodiphenyläther, Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, 5,6-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat,
2,4-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat, 4-isopropyl-1,3-phenylendiisocyanat, 4,4"-Diisocyanatodiphenyläther,
Benzidindiisocyanat, o-Nitrobenzidindiisocyanat, 4,6-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat,
9,10-Anthracendiisocyanat, 4,4'-Diisocyanatodibenzyl, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethan,
2,6-Dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenyl, 2,4-Diisocyanatostilben, 4,4'-Diphenyldiisocyanat,
3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenyldiisocyanat, 3,3'-Dimethoxy-4,4'-diphenyldiisocyanat,
1,4-Anthracendiisocyanat, esitylendiisocyanat, Duroldiisocyanat, 2,5-Pluorendiisocyanat,
1,8-Naphthylendiisocyanat, 2,6-Diisocyanatobenzifuran, 2,4,6-Toluoltriisocyanat,
Tritolylmethantriisocyanat, 2,4,4'-triisocyanatophenyläther oder das Polyisocyanat
der allgemeinen Formel
in der der Durchschnittswert für n etwa 1 beträgt, sowie Gemische der vorgenannten
Polyisocyanate.
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Für die Herstellung der Isocyanat-Voraddukte geeignete Polyolkomponenten
sind z.B. Polyole, Polyätherpolyole (Polyoxyalkylenpolyole) und Polyesterpolyole.
Geeignete Polyole sind z,B. Äthylenglykol, Trimethylolpropan, Glycerin, Butylenglykole,
Hexylenglykole,
Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit,
Sorbit, Kohlenhydrate, Saccharose oder andere Zucker, Butantriole oder Hexantriole.
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Typische Polyätherpolyole besitzen Molekulargewichte von etwa 136
bis 5000, vorzugsweise 600 bis 4000. Spezielle Beispiele sind Polyoxyäthylenglykole
mit einem Molekulargewicht von etwa 1540, Polyoxypropylenglykole mit einem Molekulargewicht
von etwa 1025, Polyoxytetramethylenglykol, Polyoxyhexametnylenglykol, Polyoxyoctamethylenglykol,
Polyoxynonamethylenglykol, Polyole decamethylenglykol, Polyoxydodecamethylenglykol
oder Gemische der vorgenannten Polyoxyalkylenglykole. Auch gemischte Polyoxyalkylenglykole
der Formel HO( 0H20C2H40 )nH in der n eine ganze Zahl von über 4 bedeutet, können
verwendet werden. Hydroxylgruppenhaltige Polyacetale mit Molekulargewichten von
über etwa 136 lassen sich aus Aldehyden und Alkoholen, z.B. Formaldehyd und Äthylenglykol,
herstellen.
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Weitere geeignete Polyätherpolyole sind Polyoxyalkylenpolyole, die
z.B. durch Umsetzung von 1,2-Alkylenoxiden, wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid
oder deren Gemischen, mit Polyolen, wie Glycerin, hydroxylgruppenhaltigen Glyceriden,
Trimethyloläthan, Trimethylolpropan, 1,2, 6-Hexantriol, Pentaerythrit, Dipentaerythrit,
Tripentaerythrit, Sorbit oder Mannit oder mit Glycosiden, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-,
Butyl- oder 2-Äthylhexylarabinosid, -xylosid, -fructosid, -gluoosid, -rhamnosid
oder -8accharosid, erhalten werden.
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So können z.B. Äthylenoxidaddukte des Glycerins mit einem
mittleren
Molekulargewicht von etwa 2000, Propylenoxidaddukte des Trimethylolpropans mit einem
mittleren Molekulargewicht von etwa 4500, das primäre Hydroxylgruppen enthält, Äthylenoxidaddukte
des Pentaerythrits mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 3000 oder Propylenoxidaddukte
des l,2,6-Hexantriols mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 1000 verwendet
werden. Ferner sind Polyätherpolyole verwendbar, die durch Umsetzung von Alkylenoxiden
mit einkernigen mehrwertigen Phenolen, wie Resorcin, Pyrogallol, Phloroglucin, Hydrochinon,
4,6-Di-tert.-butylbrenscatechin, Brenzcatechin, Methy1brzcatechin oder anderen alkylierten
mehrwertigen Phenolen, hergestellt werden. Ebenfalls geeignet sind Polyoxyalkylenpolyole,
die aus Alkylenoxiden und kondensierten Ringsystemen, wie 5-Hydroxy-2-naphthol,
6,7-Dihydroxy-l-naphthol, 2,5-Dihydroxy-l-naphthol, 9,10-Dihydroxyanthracen, oder
2,3-Dihydroxyphenanthren, hergestellt worden sind0 Weitere geeignete Polyätherpolyole
sind Polyoxyalkylenpolyole, die durch Umsetzung von 1,2-Alkylenoxiden oder deren
Gemischen -mit mehrkernigen Phenolen, wie Di-, Tri-, oder Tetraphenolen,-deren einzelne
Phenolkerne durch einfache Bindungen oder über aliphatische Kohlenwasserstoffreste
miteinander verbunden sind, -hergestellt werden.
-
Weitere Beispiele für geeignete Polyoxyalkylenpolyole sind die Alkylenoxidaddukte
der Novolake. Es wird angenommen, dass es sich hierbei um Gemische mehrkerniger
Phenole handelt, die sich von Diphenylmethanen ableiten. Beispiele hierfür sind
4,4'- und 2,4'-Dihydroxydiphenylmethan, die nach der Baeyer-Reaktion aus
Phenol
und Formaldehyd hergestellt werden. In einer typischen Verfahrensweise werden diese
Novolake durch Kondensation von 1 Mol eines Phenols, wie Phenol, Cresol oder ein
Alkylphenol, mit 0,8 Mol eines Aldehyds, wie Formaldehyd oder Furfural, unter muren
n Bedingungen bei Temperaturen von 160-bis 1700C erhalten. Diese mehrkernigen Phenole
enthalten häufig 4 bis 8 Kerne und können -12 oder mehr Kerne aufweisen. Bei den
Novolaken handelt es sich um nicht härtbare, thermoplastische Harze.
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Weiterhin sind Stickstoffbrücken enthaltende Polyoxyalkylenpolyole
geeignet, die durch Umsetzung mindestens eines der vorgenannten Alkylenoxide mit
Ammoniak oder mit einem acyclischen Polyamin, wie Äthylendiamin, Propylendiamin,
Butylendiamin, Pentylendiamin, Hexylendiamin, Octylendiamin, Nonylendiamin, Decylendiamin
oder einem rolyalkylenpolyamin, wie Diäthylentriamin, Triöthylentriamin oder Tetraäthylenpentamin,
hergestellt werden. Ein typisches Beispiel solcher Polyoxyalkylenpolyole ist das
Propylenoxidaddukt des Diäthylentriamins der allgemei- -nen Formel
in der n eine ganze Zahl ist, die einem Molekulargewicht von 300 oder mehr entspricht.
-
Weitere Beispiele für geeignete Polyoxyalkylenpolyole sind die 1,2-Alkylenoxidaddukte
einkerniger, aromatischer primärer Amine, wie o-, m- oder p-Phenylendiamin, 2,4-
oder 2,6-Diaminctoluol, 2,6-Diamino-p-xylol, 4,6-Diamino-m-xylol, 2,4-Diamino-m-xylol,
3,5-Diamino-o-xylol,
Isohexyl-p-phenylendiamin, 3,5-Diaminotoluol, oder mehrkerniger und kondensierter
aromatischer Polyamine, wie 1,4- 1,5- oder 1,8-Naphthylendiamin, Benzidin, Toluidin
, 4,4'-Methylendianilin, 3,3'-Dimethoxy-4,4'-biphenyldiamin, 3,3'-Dichlor-4,4'-biphenyldiamin,
3,3'-Dimethyl-4,4'-biphenyldiamin, 4,4'-Äthylendianilin, 4,4'-Äthylidendianilin,
l-Fluorenamin, 2,5- oder 2,7-fluorendiamin, 1,4-Anthradiamin, 3,3' -Biphenyldiamin,
3, 4-Biphenyldiamin, 9, lO-Diaminophenanthren oder 4,4'-Diaminobenzol.
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Ein und mehrkernige Polyamine, die mehrere funktionelle Gruppen aufweisen,
können ebenfalls mit 1,2-Alkylenoxiden zu geeigneten Polyoxyalkylenpolyolen umgesetzt
werden. Spezielle Beispiele für solche Amine sind 2,4,6- oder 2,3,5-Triaminotoluol,
5,5-Diaminoacenaphthen, 4,4',4"-methylidintrianilin, 3,5-Diaminobenzoesäure, Triaminodiphenyläther
oder -sulfide, wie 2,4,4'-triaminodiphenyläther, 2,3',4-triamino-4'-methoxydi phenyläther
oder die entsprechenden Sulfide, oder Polyamine, die durch Umsetzung aromatischer
Monoamine mit Aldehyden, wie Formaldehyd,gemäss dem Reaktionsschema
in dem R2 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellt, hergestellt werden.
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Beispiele für Polyoxyalkylenpolyole mit Schwefelbrücken sind die Kondensationsprodukte
von Thioglykol mit sich selbst oder mit anderen mehrwertigen Alkoholen, wie Äthylenglykol,
Diåthylenglykol oder Trimethylolpropan. Diese Polyole können auch.
-
mit den vorgenannten aromatischen Aminen und Phenolen kondensiert
werden. Weitere Beispiele für Polykondensationsprodukte, die Schwefel- und Stickstoffbrücken
enthalten, sind die Umsetzungsprodukte von Thioglykol mit aromatischen Aminen, wie
Xylidin, Xoluidinen oder Umsetzungsprodukten dieser aromatischen Amine mit Alkylenoxiden,
wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Gemischen dieser Alkylenoxide.
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Beispiele für Polyesterpolyole, die anstelle der Polyole oder Polyätherpolyole
oder im Gemisch mit diesen Polyhydroxylverbindungen zur Herstellung der Isocyanat-Voraddukte
verwendet werden können, sind die Umsetzungsprodukte aliphatischert cycloaliphatischer
oder aromatischer Di- oder Polycarbonsäuren oder ihrer zur Esterbildung geeigneten
Derivate, wie Säureanhydride oder Halogenidemit Polyolen. Die Polyesterpolyole können
auch -in bekannter Weise durch Umesterung hergestellt werden. Die-Molekulargewichte
der Polyesterpolyole liegen im gleichen Bereich wie diejenigen der vorgenannten
Polyätherpolyole, das heisst, sie betragen etwa 178 bis 5000, vorzugsweise etwa
600 bis 4000. Für die Herstellung der Polyesterpolyole geeignete Carbonsäuren sind
z.B. Oxal-, Malein-, Azelain-, Itacon-, Citraoon-, Bernstein-, Adipin-, Kork-, Sebacin-,
o-Phthal-, Isophthal-, Terephthal- oder Hexahydroterephthalsäuren, die Anhydride
der vorgenannten Säuren, die entsprechenden durch A1-kenylreste substituierten Säuren,
die entsprechenden halogensubstituierten
Säuren sowie deren Homologe.
Weitere Beispiele für geeignete Carbonsäuren sind Hydroxycarbonsäuren mit 15 biß
20 G-Atomen, wie die Hydroxypalmitinsäuren, Hydroxystearinsäuren oder Ricinolsäure
dimere Carbonsäuren, wie dimerisierte ungesättigte Säuren, zXB. dimerisierte Octadecadiensäuren
oder, vorzugsweise, die zu Dilinolsäuren dimerisierte 9,12-Octadecadiensäure. Die
Dilinolsäuren können nach der Diels-Alder-Reaktion hergestellt werden. Weitere geeignete
Polyesterpolyole sind verschiedene Fette und Öle, wie Ricinusöl oder SoJabohnenöl,
Tricarbonsäuren, wie Propantricarbonsäure, von höheren Alkanen abgeleitete Tricarbonsäuren,
Benzoltricarbonsäuren, andere aromatische Tricarbonsäuren, trimere C18-Carbonsäuren
oder funktionelle Derivate der sorgenannten Säuren, s.B. ihre Anhydride. Für die
Herstellung der vorgenannten Polyesterpoly ole geeignete Polyole sind æ.B. niedermolekulare
Polyole, wie Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthyl englykol, 1,4-Butylenglykol,
1,6-Hexandiol, Gemische der vorgenannten Polyole, Glycerin, Trimethyloläthan, Trimethylolpropan,
1,2,6-Hexantriol, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Sorbit oder Saccharose, sowie
die Umsetzungsprodukte der vorgenannten Polyole mit Alkylenoxiden, wie Äthylenoxid,
Propylenoxid, Butylenoxid oder Gemischen dieser Alkylenoxide.
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Zur Herstellung der gewünschten Polyesterpolyole, die mindestens zwei
freie Hydroxylgruppen enthalten, werden etwa 2 bis 1,02 Mol eines Alkylenglykols,
wie Äthylenglykol, mit 1 Mol einer Dicarbonsäuro, wie Oxalsäure, verestert. Werden
höherfunktionelle g1s difunktionelle Polyole und/oder Polycarbonsäuren bei der Veresterung
verwendet, so erhält man Polyesterpolyole mit mehr als
zwei endständigen
Hydroxylgruppen.
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Durch die Umsetzung der Phenol-Aminharze (I) mit dem Isocyanat-Voraddukt
erhält man die Phenol-Aminharze (II). Es handelt sich hierbei um urethanmodifizierte
Phenol-Aminharze. Die Umsetzung wird unter solchen Bedingungen durchgefuhrt, dass
alle reaktiven Isocyanatgruppen zur Reaktion gebracht werden. Gegebenenfalls kann
ein Teil der Phenol-Aminharze (I) durch einen Alkohol, wie Äthanol oder Isopropanol,
ersetzt werden.
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Im Hinblick auf die Verwendung der Phenol-Aminharze (II) in Form von
Lösungen oder Dispersionen als Überzugs oder Imprägniermittel für faserartige Stoffe
werden die Mengen an Phenol-Aminharz (I) sowie gegebenenfalls der Alkohole und an
Isocyanat-Voraddukt so ausgewählt, dass man Phenol-Aminharze (II) mit vorteilhaften
Eigenschaften hinsichtlich der Löslichkeit bzw der Dispergierfähigkeit, des Viskositätsverhaltens
und der Stabilität erhält. ZWr Vermeidung der Gelierung ist insbesondere das Verhältnis
von Hydroxylgruppen zu Isocyanatgruppen (OH/NCO-Molverhältnis), das mindestens 1
: 1, orzugsweise 2 : 1 beträgt, von Bedeutung. Es kann auch ein grösserer Überschuss
an Hydroxylgruppen verwendet werden, jedoch ist dies für die Durch führung des erfindungsgemässen
Verfahrens nicht wesentlich. Im folgenden werden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemässen Verfahrens die bevorzugten Mindestmolverhältnisse bei der
Umsetzung der Phenol-Aminharze JI I ) mit den Isocyanat-Voraddukten und in Klammern
die dazzgehörigen OH/NCO-Molverhältnisse angegeben. Hierbei bedeutet die Funktionalität
die Anzahl der endständigen (reaktiven Hydroxylgruppen bzv. Isocynatgruppen
pro
Molekül: Trifunktionelles Aminharz (z.B. der allgemeinen Pormeln VI und VII): difunktionelles'
Voraddukt 2 : 1 (3 : 1), trifunktionelles Aminharz (z.B. der Formeln VI und VII)
trifunktionelles Voraddukt 3 : 1 (3 : 1), trifunktionelles Aminharz (z.B. der Formeln
VI und VII) tetrafunktionelles Voraddukt 4 : 1 (3 : 1), pentafunktionelles Aminharz
: difunktionelles Voraddukt 1 : 1 (5 : 2), heptafunktionelles Aminharz : trifunktionelles
Voraddukt 1 : 1 (7 : 3), Fifunktionelles Aminharz : difuktionelles Voraddukt 2 :
1 (2 : 1), difunktionelles Aminharz : trifunktionelles Voraddukt 3 : 1 (2 : 1),
difunktionelles Aminharz : tetrafunktionelles Voraddukt 4 : 1 (2 : 1).
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Selbstverständlich können auch Gemische der vorgenannten Phenol-Aminoharze
(I) mit Gemischen der vorgenannten Isocyanat-Voraddukte umgesetzt werden, wobei
auch hier zweckmässigerweise die vorgenannten OH/NCO-Molverhältnisse eingehalten
werden. Auf Grund der angewendeten OH/NCO-Molverhältnisse enthalten die polyurethanmodifizierten
Phenol-Aminharze (II) weder freie noch reaktive Isocyanatgruppen, sondern ebenso
wie die Phenol-Aminharze (I) freie Hydroxylgruppen.
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Die Umsetzung der Phenol-Aminharze (I) mit den Isocyanat-Voraddukten
erfolgt bei Temperaturen von etwa 25 bis 1600C bei Reaktionszeiten
von
etwa 30 Minuten bis 6 Stunden. Die Umsetzung erfolgt unter wasserfreien Bedingungen
und kann wie folgt durchgeführt werden: Die berechnete Menge des Isocyanat-Voraddukts
wird in einem mit Rührwerk ausgerüsteten Reaktionsge fäss auf Temperaturen von etwa
40 bis 80°C erwärmt. Die berechnete Menge des Phenol-Aminharzes (I) wird in einem
zweiten Reaktionsgefäss ebenfalls aiif emperaturen von etwa 40 bis 800C erwärmt.
Das Phenol-Aminharz (I) wird daim während etwa 15 Minuten bis 2 Stunden allmählich
mit dem vorgewärmten Isocyanat-Voraddukt versetzt, wobei die Temperatur auf dem
vorgenannter Wert von etwa 40 bis 800C gehalten wird. Nach beendeter Zugabe wird
das Reaktionsgemisch auf etwa 80 bis 16006 erhitzt und zur Vervollständigung der
Reaktion etwa 30 Minuten bis 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Anschliessend
wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Gegebenenfalls können das Phenol-Aminharz (I)
und das Isocyanat-Voraddukt bei etwa 250C vorgemischt und anschliessend bei Temperaturen
bis zu etwa 16000 zur Umsetzung gebracht werden. Gegebenenfalls wird die Reaktion
in Gegenwart eines wasserfreien inerten Lösungsmittels durchgeführt.
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Die Herstellung der Phenol-Aminharze (II) kann auch so durchgeführt
werden, dass man die Mannichbase (A) zuerst mit dem Isocyanat-Voraddukt und dann
erst mit dem Alkylenoxid umsetzt.
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Zwangsläufig ist bei dieser Verfahrensweise die Hydroxylgruppenkonzentration
bei der Umsetzung mit dem Alkylenoxid geringer.
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Die Phenol-Aminharze (I) und (II) können mit anorganischen oder organischen
Säuren in die entsprechenden Säureadditionsaalze-und mit QuarternierungsmitteSn
in die entsprechenden quartären
Ammoniumsalze überführt werden.
Hierbei werden die Säure bzw, das Quarternierungsmittel in solchen Mengen angewendet,
dass mindestens ein Stickstoffatom pro Molekül der Amin-Phenolharze reagiert. Gegebenenfalls
können sämtliche Stickstoffatome der Phenol-Aminharze zur Salzbildung herangezogen
werden.
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Für die Bildung von Säureadditionssalzen geeignete anorganische und
organische Säuren sind z.B. Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure
oder Salpetersäure, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure,
Bernsteinsäure oder Maleinsäure. Die Herstellung der Salze erfolgt, indem man das
Phenol-Aminharz mit der Säure auf Temperaturen von etwa 25 bis 150°C erhitzt. Selbstverständlich
muss darauf geachtet werden dass die Temperatur nicht so hoch ist, dass eine Zersetzung
der Reaktionsteilnehmer oder der Salze stattfindet.
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Im allgemeinen wird 1 Mol der Säureauf mindestens 1 Grammatom Stickstoffatome
des Phenol-Aminharzes verwendet. Die Salzbildung kann in wasserfreiem oder wassrge-m
Medium erfolgen, gegebenenfalls können Lösungsmittel verwendet werden. Im Hinblick
auf die Verwendung der erfindungsgemäss hergestellten Phenol-Aminharze in Beschichtungs-
und Imprägniermassen sind insbesondere solche Salze mit organischen Säuren von Vorteil,
die beim.
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Erhitzen dissoziieren.
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Für die Herstellung der quartären Ammoniumsalze der Phenol-Aminharze
sind z.B. Methylchlorid, Methylbromid, Methyljodid, Äthylchlorid, Benzylchlorid,
oder Dimethylsulfat geeignet. Im allgemeinen wird 1 Mol des Quarternierungsmittels
auf mir destens 1 Grammatom Stickstoffatome des Amin-Phenolharzes verwendet.
Die
Quarternierung wird vorzugsweise unter im wesenthohen wasserfreien Bedingungen bei
Temperaturen von etwa 25 bis 100°C über einen Zeitraum von etwa 1 bis 10 Stunden
durchgeführt. Sofern sich Reaktanten und Ammoniumsalz nicht zersetsen, können auch
Temperaturen bis zu etwa 150°C angewendet werden. Bei Temperaturen von Über 10000
undioder bei Verwendung fltichtiger Quarternierungsmittel wird vorzugsweise unter
Druck gearbeitet. Gegebenenfalls kann die Umsetzung in Gegenwart; von inerten Lösungsmitteln
durchgeführt werden.
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Die Herstellung der Phenol-Aminharze (I), der Isocyanat-Voraddukte,
der Phenol-Aminharze (11) und der quartären Ammoniumsalze der Phenol-Aminharze (I)
und (II) werden im allgemeinen unter Atmosphärendruck durchgeführt. Bei aen Reaktionen,
die unter wasserfreien Bedingungen erfolgen. wird gegebenenfalls in Gegenwart eines
Schutzgases, wie Stickstoff, gearbeitet.
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Die erfindungsgemäse herstellabren Phenol-Aminharze werden entweder
als solche oder in Form ihrer Säureadditionsalze oder quartären Ammoniumsalze in
Überzugs- oder Imprägniermitteln, als Klebstoffe oder als Harzgerbstoffe zur Behandlung
der verschiedensten Stoffe, wie Leder, Papier, Glas, Kunststoffe, s.B.
-
Kautschuk, Holz oder Textilien, verwendetz.
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Die Phenol-Aminharze verleihen den hiermit behandelten Stoffen bessere
Eigenschaften und können in den verschiedensten Anwendungsbereichen, z.B. beim Gerben
und Nachgerben, als Träger für Farbstoffe oder Bindemittel für Pigmente, beim Färben
oder Beschichten der vorgenannten Stoffe vcrwendet werden. Die Phenol-Aminharze
und ihre Salze werden
überall dort verwendet, wo es gilt, den Überzugs-
oder Imprägniermlttelnverbeßserte Eigenschaften hinsichtlich Filmbildung, Überzugavermogen,
Färbbarkeit, Dispergierbarkeit, Dehnung, Flexibilität, Haftung, Abriebfestigkeit,
Wascheohtheit, antistatischen Eigenschaften oder Lichtstabilität, eu verleihen.
Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass sich die Eigenschaften der erfindungsgemässen
Phenol-Aminharze nach Massgabe ihrer Herstellungsbedingungen in weitem Rahmen variieren
lassen.
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Insbesondere sind die erflndungsgemäss herstellbaren Phenol-Aminharze
und ihre Salze zur Behandlung von faserartigen Stoffen, wie Textilien, Kunststoffen,
Leder oder Papier, geeignet.
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Hierbei besteht ein besonderer Vorteil dieser Phenol-Aminharze darin,
dass sie gegenüber Wasser unempfindlich sind und in Porm wässriger Lösungen oder
Dispersionen verarbeitet werden können.
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Die Phenol-Aminharze oder ihre Salze- werden allein oder im Gemisch
als solche oder in Verbindung mit üblichen Verdünnungsmitteln, Zusatzstoffen oder
VerarbeitungshilSsmitteln in Überzugs-, Imprägnier- oder Klebemitteln verwendet.
In vielen Fällen werden Verdünnungsmittel und oberflächenaktive Stoffe für spezielle
Anwendungszwecke, wie Klotzen, Bürsten, Tauchen, Sprühen oder Überziehen, verwendet.
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Geeignete Lösungsmittel sind z.B. Wasser, hydrophile Alkohole, wie
Methanol, Äthanol, 2-Methoxyäthanol oder Isopropanol, hydrophobe Alkohole, wie Octanol
oder Decanol, chlorierte Lösungsmittel, wie chlorierte Äthylene oder Chlorbenzole
oder Kohlenwasserstoffe, wie Petroläther, Mineralöldestillate, Benzol,
Toluol,
Xylol oder Gemische dieser Lösungsmittel. Die Beschichtungs- oder Imprägniermittel
können bis zu 99 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Phenol-Aminharze,
Lösungsmittel enthalten. Als grenzflächenaktive Stoffe sind s.B. nichtionogene und
kationaktive grenzflächenaktive Stoffe geeignet. Beispiele für nichtionogene grenzflachenaktive
Stoffe sind die Umsetzungsprodukte von Alkylenoxiden; wie Äthylenoxid, Propylenoxid,
Butylenoxid oder entsprechenden Gemischen, mit Alkylphenolen, Fettsäuren oder Alkoholen.
Beispiele für kationaktive grensw flächenaktive Stoffe sind die Umsetzungsprodukte
von Alkylenoxiden mit Stickstoff enthaltenden hydrophoben Verbindungen oder die
quartären Ammoniumverbindungen Stickstoff enthalt Verbindungen. Beispiele für handelsübliche
grenzflcähenaktive Stoffe sind Polyalkylenglykoläther, die gegebenenfalls Polypropylenoxid-
und Polyätbylenoxidblöcke enthalten und Moleku largewichte von etwa 600 bis 100
000 oder etwa 1000 bis 50 000 besitzen, Sorbitanmonooleat, -monolaurat, -monopalmitat,
-monostearat, -tristearat oder -trioleat, Polyoxyäthylen-sorbitanmonostearat, -sorbitanmonopalmitat
oder -sorbitanmonostearat, oder Gemische der vorgenannten grenzflächenaktiven Stoffe
Die grenzflächenaktiven Stoffe können in einer Menge von bis zu 20 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Gewicht des iheno1-jninharzes, verwendet werden.
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Die erfindungsgemäss herstellbaren Phenol-Aminharze eignen sich insbesondere
zum Behandeln von Textiifasern oder verarbeiteten Textilfasern, z.B. in Form von
Geweben. Es kommen natL-rlich oder synthetische Fasern, z.B. laus Baumwolle, Wolle,
Seidt, Jutz,
Sisal, Hanf, Tierhsaren, Flachs, Kapok, Reyon (Viskosenseids).
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Celluloseacetaten, wie Cellulosetriacetat, Polyamiden, wie Nylon,
Polyestern, wie Polyäthylenterepthalat, Acrylpolymerisaten, wie Polyacrylnitril,
Vinylpolymerisaten,wie Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisaten, Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymerisaten,
Acrylnitril-Vinylchlorid-Copolymerisaten, Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen,
Polyurethanen, Gals, keramischem Material, Asbest oder Proteinfasern, wie Vicara
(Maiseweissfasern) oder Chemische dieser Fasern mit Erdnueseiweisefasern in Frage.
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Die Überzugs-, Imprägnier- oder Klebemittel können nach den üblichen
Verfahren und unter Verwendung üblicher Vorrichtungen zur Behandlung faserartiger
Textilien verwendet werden.
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Beispiele für geeignete Verfahren sind Aufspritzen, Klotzen, Tauchen,
Bürsten, Aufbringen mittels Spachtel, Rakel oder Schlitzdüsen, Aufwalzen, Vorhangbeschichten
oder das Tiefdruckverfahren. Nach Massgabe des Verwendugnszwecks werden die Überzugs-,
Imprägnier- oder Klebemittel in konzentrierter oder verdünnter Form aufgebracht,
z.B. als Lösung oder Emulsion.
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Beim Aufbringen in verdünnter Form wird das behandelte Material bei
Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen bis zu etwa -150°C getrocknet. Die
Überzugs- und Imprägniermittel werden in einer Menge von etwa 0,01 bia 3,0 Gewichtsprozent,
vorzugsweise etwa 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gewicht des
Phenol-Aminharzes und das Gewicht der trockenen Fasern, verwendet. Gegebenenfalls
enthalten die Überzugs-oder I:nprägniermittel Zusatzstoffe' wie Stabilisatoren,
Antioxydationsmittel, Verdickungsmittel, Weichmacher oder Gleitmittel,
sofern
diese Zusatzstoffe mit den kationaktiven Phenol-Aminharzen verträglich sind, das
heisst, nicht zur Gelbildung oder Koagulation dieser Harze führen. Die erfindungsgemäss
herstellbaren Phenol-Aminharze sind insbesondere zur Behandlung von Textilgut zur
Verbesserung der antistatischen Eigenschaften geeignet. Darüba?hinaus sind sie jedoch
auch zur Verbesserung anderer Fasereigenschaften, wie Gleitvermögen, Griff, Fall,
Weichheit, Färbbarkeit, Fülle, Abriebfestigkeit oder Endaussehen, geeignet.
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Die erfindungsgemäs rstellbaren Phenol-Aminharze können auch bei der
Herstellung von Leder aus Tierhäuten, z.B. von Rindern, Kälbern, Ziegen, Pferden
oder Reptilien, verwendet werden. Es können z.B. die Häute frisch geschlachteter
oder erlegter Tiere, gekalkte, gepickelte, gegerbte, teilweise gegerbte, teilweise
entchromte oder entchromte Häute behandelt werden. Die Phenol-Aminharze lassen sich
als Gerbstoffe beim Vorgerben, Gerben und Nachgerben sowie als Imprägniermittel
verwenden. Sie sind insbesondere zum Nachgerben von Chromleder geeignet. Hierbei
erhält man Leder mit guter Reissfestigkeit, ausgezeichneter Festigkeit und geschlossenen
Narben. Beim Nachgerben von Leder werden Blößen verwendet, die chromgegerbt, gespaltet
und gefalztworden sind. Da die Lederhälften nicht gleichmässig sind, und insbesondere
an den Flanken, wo die Haare länger und weniger dicht stehen, weniger feste Stellen
aufweisen1 werden die Lederhälften einer Nachgerbung unterzogen, um ein gleichmässigeres,
qualitativ besseres Leder zu erhalten, dessen ehemals lappige Stellen aufgefüllt
und verfestigt worden sind.
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Die Nachgerbung kann nach dem Ein- oder Zweistufenverfahren erfolgen,
wobei in einem herkömmlichen Zweistufenverfahren das Phenol-Aminharz in Form einer
Lösung so angewendet wird, dass etwa 0,1 bis 15 Gewichtsprozent des Phenol-Aminharzes,
bezogen auf das Gewicht des Leders, von den Lederporen aufgenommen werden. Im allgemeinen
wird chromgegerbtes Leder mit etwa 50 Gewichtsprozent Wassergehalt, bezogen auf
die ausgewrungenen, gespaltenen und gefalzten Leder, verwendet. Anschliessend wird
das Leder mit einer Lösung behandelt, die einen anionaktiven Gerbstoff enthält,
wobei etwa 0,1 bis 15 Gewichtsprozent des anionaktiven Gerbstoffs, bezogen auf das
Ledergewicht, von den Poren des Leders aufgenommen werden. Der anionaktive Gerbstoff
reagiert in den Poren mit dem kationaktiven Phenol-Aminharz, wobei die Lederporen
ausgefüllt werden. Bei einem üblichen Einstufenverfahren wird das Leder mit dem
Reaktionsprodukt aus dem Phenol-Aminharz und dem anionaktiven Gerbstoff so behandelt,
dass etwa 0,1 bis 30 Gewichtsprozent des Reaktionsprodukts, bezogen auf das Ledergewicht,
von den Lederporen aufgenommen werden und diese ausfüllen. Bei der Verwendung der
erfindungsgemäss herstellbaren Phenol-Aminharze als Harzgerbstoffe erhält man nach
beiden Nachgerbungsverfahren auch ausgezeichnete Ergebnisse.
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Für beide Nachgerbungsverfahren geeignete anionaktive Gerbstoffe sind
z.B. Naphthalinsulfonsäure- Formaldehyd-Kondensate, sulfonierte Formaldehyd-Phenol-Kondensate,
Kondensate aus sulfoniertem Phenol und Formaldehyd, sulfoniertes Dihydroxyphenolsulfon,
Sulfonate von Dihydroxydiphenylpropan, vorzugsweise die
# -sulfonierten
Formen, sulfoniertes Dihydroxydiphenylmethan, Phenolderivate, die eine Harnstoff-Pormaldehyd-ondensationsbrücke
oder irgendeinen anderen Harzbestandteil als Brückenglied enthalten, Ligninsulfonate,
pflanzliche Gerbstoffe, wie durch Natriumhydrogensulfit solubilisierte Mimosenrindenextrakte
oder Quebrachoextrakte, oder synthetische Gerbstoffe, die als Gerbmittelextrakte
bezeichnet werden und mindestens einen löslichmachenden Rest, z.B. eine Sulfogruppe,
enthalten.
-
Diese anionaktiven Gerbstoffe umfassen im allgemeinen Austauschgerbstoffe
und Hilfsgerbstoffe. Hierzu 6ehö,E 3.B. die Gerbstoffe, die Sulfogruppen und anionische
Komplexe oder Phenol, Cresol, Xylenol, Naphthol, Brenzcatechin, Resorcin, Naphthalin,
Anthracen oder Benzidin mit einer Methylen-, Sulfonyl-, Propan-oder Sulfonimidbrücke
enthalten. Spezielle Beispiele sind Disulfodinaphtholmethan, Disulfodinaphthylmethan,
Monosulfodihydroxydiphenylmethan, das komplexe Reaktionsprodukt aus Monosulfodihydroxydiphenylmethan
und Formaldehyd der Formel
das #-Sulfonat von Dihydroxydimethyldiphenylsulfon, CO -Sulfonat von dihydroxydiphenylsulfon,
w -Sulfonat von Dihydroxydiphenylpropan, Disulfodihydroxydiphenylpropan, Disulfodihydroxydiphenylsulfon
oder Benzidinreste und Sulfonimidbrücken enthaltende Verbindungen der Formel
Die erfindungsgemäss herstellbaren Phenol-Aminharze oder tbL Salze können auch zur
Lederimprägnierung verwendet werden. Hierbei lassen sich durch Verdünnen mit Alkohol
oder Alkohol-Wasser-Gemischen Imprägniermittel mit einem Festkörpergehalt von etwa
0,1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Ledergewicht, herstellen.
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Diese Imprägniermittel werden zur Imprägnierung von gefettetem Leder
verwendet, wobei das Imprägniermittel ausgezeichnet in das Leder eindringt und nach
dem Trocknen des imprägnierten Leders keine Klebrigkeit festgestellt werden kann.
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Die Imprägniermittel lassen sich aufspritzen oder durch Vorhangbeschichtungaufbringen.
Die Anwendung der Imprägniermittel kann auch im Walkfass erfolgen. Auf diese Weise
lassen sich sowohl chromgegerbte als auch vegetabilisch gegerbte Leder imprägnieren.
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Im allgemeinen wird die Nachgerbung bei Temperaturen von etwa 4 bis
52°C während etwa 30 Minuten bis 8 Stunden durchgeführt.
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Die Lederimprägnierung wird im allgemeinen bei Temperaturen von
etwa
4 bis 380C durchgeführt. Die Trocknung erfolgt nach üblichen Verfahren.
-
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile- und Prozentangaben beziehen
sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.
-
Beispiel 1 (a) Herstellung der Mannichbase Ein Reaktionsansatz aus
315 g (3 Mol) Diäthanolamin und 60 g Methanol, der sich in einem von aussen beheizbaren,
mit Rührer und Rückflusskolben ausgerüsteten Glaskolben befindet, wird auf etwa
10°C abgekühlt und anschliessend unter Rühren während 60 Minuten bei Temperaturen
von etwa 10 bis 15°C langsam mit 244,5 g (3 Mol) wässrigem Formaldehyd (37prozentig)
versetzt.
-
Nach beendeter Zugabe wird unter heftigem Rühren bei etwa 18 bis 220C
während 15 Minuten ein Gemisch aus 282 g Phenol und 25 g Methanol zugegeben. Das
erhaltene Reaktionsgemisch wird 1 Stunde bei etwa 18 bis 22°C gerührt, dann auf
etwa 6500 erhitzt und schliesslich zur Vervollständigung der Reaktion 2 Stunden
bei etwa 650C gerührt.
-
Das erhaltene Reaktionsprodukt wird der Destillation unter vermindertem
Druck bis zum Erreichen einer Badtemperatur von 1000C unterworfen. Anschliessend
hält man noch 15 Minuten bei 1000C unter vermindertem Druck und kühlt dann auf 30°C
abj Gemäss der Analyse beträgt der Wassergehalt in der Mannichbase 0,5 Prozent.
Die Mannichbaæe enthält drei Hydroxylgruppen, das heisst, eine phenolische Hydroxylgruppe
und zwei Alkanolhydroxylgruppen.
-
(b) Herstellung des hydroxylgruppenhaltigen Phenol-Aminharzes (I)
211 g (1 Mol) der Mannichbase von (a) werden in einem von aussen beheizbaren bzw.
kühlbaren, mit Rückflusskühler und Stickstoffeinleitungsrohr ausgerüstetem Glaskolben
unter Rühren und unter Stickstoff-Schutzgas auf 950C erhitzt. Anschliessend wird
unter Stickstoff-Schutzgas Propylenoxid in den Kolben eingeleitet und bei Temperaturen
von etwa 95 bis 1100C mit der Mannichbase zur Reaktion gebracht. Die Propylenoxidzufuhr
wird unter den vorgenannten Bedingungen fortgeführt, bis insgesamt 116 g (2 Mol)
Propylenoxid mit der Mannichbase reagiert haben. Das erhaltene Propylenoxidaddukt
(Phenol-Aminharz (I)) enthält ebenso wie die eingesetzte Mannichbase drei endständige
Hydroxylgruppen, wobei zunächst durch Reaktion von 1 Mol Propylenoxid mit der phenolischen
Hydroxylgruppe der Mannichbase eine Hydroxyalkylphenoxygruppe entstanden ist und
das zweite Mol Propylenoxid sich auf die drei aliphatischen Hydroxylgruppen verteilt
hat.
-
Beispiel 2 (a) Herstellung der Mannichbase Ein auf etwa 8 bis 100C
abgekühltes Gemisch aus 2967 g (28,2 Mol) Diäthanolamin und 1250 g Wasser wird in
einem mit Rührwerk ausgerüsteten Reaktionsgefäss bei etwa 1OOC während 1,5 Stunden
unter .kräftigem Rühren mit einem Gemisch aus 2303 g (28,6 Mol) wässrigem Formaldehyd
(37prozentig) und 1250 g Wasser versetzt.
-
Dieses Reaktionagemisch wird anschliessend bei etwa 1000 während 20
Minuten unter Rühren mit einem Gemisch von 1328 g (14,1 Mol)
Phenol
und 117 g Wasser versetzt. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird 1 Stunde bei etwa
1000 gerührt und dann mit 785 g Methanol versetzt. Das erhaltene Gemisch wird auf
etwa 60 bis 65°C erhitzt, 2 Stunden bei etwa 65QC gerührt und dann der Destillation
unter vermindertem Druck unterworfen. Hierbei wird das Gemisch langsam auf etwa
100 bis 110°C erhitzt, dann 15 Minuten bei vollem Vakuum bei ettra 11000 gehalten
und anschliessend auf Raumtemperatur abgekühlt. Man erhält eine Mannichbase mit
einem Wassergehalt von etwa 0,2 Prozent, die fünf endständige Hydroxylgruppen, nämlich
eine phenolische Hydroxylgruppe und vier Alkanolhydroxylgruppen enthält.
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(b) Herstellung-des Phenol-Aminharzes (I) 328 g (1 Mol) der Mannichbase
von (a) werden in einem von aussen beheizbaren und kühlbaren, mit Rührer, Rückflusskühler
und Stickstoffeinleitungsrohr ausgerüstetem Glaskolben unter Stickstoff-Schutzgas
und unter Rühren auf etwa 950C erhitzt. Dann werden unter Stickstoff 58 g (1 Mol)
Propylenoxid eingeleitet und bei etwa 95 bis 1100C mit der Mannichbase zur Reaktion-gebracht.
Anschliessend werden zusätzlich 87 g (1,5 Mol) Propylenoxid in das Reaktionsgemisch
eingeleitet und bei etwa 105 bis 110°C umgesetzt. Man erhält ein Propylenoxidaddukt,
das ebenso wie die eingesetzte Mannichbase fünf endständige Hydroxylgruppen enthält,
wobei zunächst durch Reaktion von 1 Mol ProzaS noxid mit der phenolischen Hydroxylgruppe
der Mannichbase eine Hydroxyalkylphenoxygruppe entstanden ist und die reatlichen
1,5 Mol Propylenoxid sich auf die fünf aliphatischen Hydroxyl gruppen verteilt haben.
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Beispiel 3 (a) Herstellung der Mannichbase Ein Reaktionsansatz aus
945-g (9 Mol) Diäthanolamin und 390 g destilliertem Wasser, der sich in einem von
aussen beheizbaren bzw. kühlbaren, mit Rührer und Rückflusskühler ausgerüstetem
Glaskolben befindet, wird auf etwa 10°C abgekühlt und während 1 Stunde bei etwa
10 bis 150C unter Rühren langsam mit 733,5 g (9,05 Mol) wässrigem Formaldehyd (37prozentig)
und 398 g Wasser versetzt, wobei die Formaldehydlösung und Wasser vor der Zugabe
mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 8 eingestellt worden sind. Nach beendeter
Umsetzung wird das Reaktionsgemisch während 15 Minuten bei etwa 10 bis 14°C unter
heftigem Rühren mit einem Gemisch aus 423 g (4 5 Mol) und 37,5 g Wasser versetzt.
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Das erhaltene Gemisch wird 1 Stunde bei etwa 10 bis 1400 gerührt und
dann mit 250 g Methanol versetzt. Das erhaltene Gemisch wird unter Rühren allmählich.auS
650C erhitzt und 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Das erhaltene Reaktionsprodukt
wird der Destillation unter vermindertem Druck unterworfen, wobei bis zum Erreichen
einer Badtemperatur von etwa 1000C erhitzt wird. Anschliessend wird die Mannichbase
noch 15 Minuten unter vollem Vakuum auf etwa 1000C gehalten und dann auf 3000 abgekühlt,
Die Analyse ergibt einen Wassergehalt der Mannichbase von 0,17 Prozent. Die Mannichbase
enthält fünf endständige Hydroxylgruppen, nämlich eine phenolische Hydroxylgruppe
und vier Alkanolhydroxylgruppen.
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(b) Herstellung des Phenol-Aminharzes (I) 328 g (1 Mol)der Mannichbase
von (a) werden in einem von aussen
beheizbaren und kühlbaren, mit
Rührer, Rückflusskühler und Stickstoffeinleitungsrohr ausgerüstetem Glaskolben unter
Stickstoff-Schutzgas und unter Rühren auf etwa 950C erhitzt. Anschliessend wird
unter Stickstoff Propylenoxid in den Kolben eingeleitet und bei etwa 95 bis 110°C
mit der Mannichbase zur Reaktion gebracht, bis insgesamt 5 Moi Propylenoxid verbraucht
sind. Man erhält ein Propylenoxidaddukt (Phenol-Aminharz (I)), das ebenso wie die
eingesetzte Mannichbase fünf endständige Hydroxylgruppen enthält, wobei zunächst
durch Reaktion von 1 Mol Propylenoxid mit der phenolischen Hydroxylgruppe der Mannichbase
eine Hydroxyalkylphenoxygruppe entstanden ist und die restlichen 4 Mol Propylenoxid
sich auf die fünf aliphatischen Hydroxylgruppen verteilt haben.
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eispiel. 4 (a) Herstellung der Mannichbase Ein Reaktionsansatz aus
420 g (4 Mol) Diäthanolamin und 180 g destilliertem Wasser, der sich in einem von
aussen beheizbaren und kühlbaren, mit Rührer und Rückflusskühler ausgerüstetem Glaskolben
befindet, wird auf etwa 10°C abgekühlt und während 1 Stunde bei etwa 10 bis 15°C
unter Rühren langsam mit einer lösung aus 326 g (4,02 Mol) wässrigem Formaldehyd
(37prozentig) und 180 g destilliertem Wasser, die mit Natronlauge von 30°B auf einen
p11-Wert von 8,1 eingestellt worden ist, versetzt. Nach beendeter Zugabe der Formaldehydlösung
wird das Reaktionage misch während etwa 15 Minuten bei etwa 10 bis 1600 unter heftigem
Rühren mit 880 g (4 Mol) Nonylphenol versetzt. Das erhaltene Reakticnsgemisch wird
1 Stunde bei etwa 10 bis 1600 gerührt,
nach Zugabe von 933,3 g
Methanol auf etwa 6500 erhitzt und dann 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt.
Das Reaktion produkt wird der Destillation unter vermindertem Druck bis zum Erreichen
einer Badtemperatur von etwa 1000C unterworfen. Anschliessend wird das Reaktionsprodukt
15 Minuten bei vollem Vakuum bei etwa 1000C gehalten und dann auf etwa 3000 abgekühlt.
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Die erhaltene Mannichbase mit einem Wassergehalt von 0,5 Prozent besitzt
drei Hydroxylgruppen-, nämlich eine phenolische Hydroxylgruppe und zwei Alkanolhydroxylgruppen.
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(b) Herstellung des Phenol-Aminharzes (I) 337 g (1 Mol) der Mannichbase
von (a) werden in einem von aussen beheizbaren und kühlbaren, mit Rührer, Rückflusskühler
und Stickstoffeinleitungsrohr ausgerüstetem Glaskolben unter Stickstoff-Schutzgas
und unter Rühren auf etwa 950C erhitzt. Dann wird Propylenoxid unter Stickstoff
in das Reaktionsgemisch eingeleitet und bei etwa 95 bis 110°C mit der Mannichbase
zur Reaktion gebracht. Die Propylenoxidzufuhr wird solange aufrecht erhalten, bis
insgesamt 116 g (2 Mol) Propylenoxid mit der Mannichbase umgesetzt sind. Man erhält
ein Propylenoxidaddukt (Phenol-Aminharz (I)), das ebenso wie die eingesetzte Mannic£ibase
drei Hydroxylgruppen besitzt, wobei zunächst durch Reaktion von 1 Mol Propylenoxid
mit der phenolischen Hydroxylgruppe der Mannichbase eine Hydroxyalkylphenoxygruppe
entstanden ist und das restliche Mol Propylenoxid sich auf die drei aliphatischen
Hydroxylgruppen verteilt hatq
(c) Herstellung des quartären Ammoniumsalzes
453 g (1 Mol) des Propylenoxidaddukts von (b) werden bei etwa 45 bis 550C während
2 Stunden mit 126 g (1 Mol) Dimethylsulfat versetzt. Nach beendeter Zugabe wird
das Reaktionsgemisch noch 3 Stunden bei etwa 50°C gerührt. Man erhält ein quartäres.
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Ammoniumsalze Dieses wird mit 579 g destilliertem Wasser 1 Stunde
bei etwa 50°C gerührt, wobei man eine 50proentige wässrige Lösung des quartären
Ammoniumsilzes erhält.
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B e i s p i e 3 5 Dieses Beispiel beschreibt die Anwendung der Phenol-Aminharze
(I) zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften von synthetischen Garnen.
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Ein Polyäthylenterephtha7atgarn von 220 Denier und 50 Einzel fäden
pro Denier wird mit einem Imprägniermittel behandelte das aus einer 0,53prozentigen
wässrigen Lösung des quartären Agmoniumsalzes von Beispiel 4 c) besteht. Das Imprägniermittel
wird in einseitiger Auftragungsweise unter Verwendung einer Butterworth-Klotzmaschine
mit einem Walzendruck von 9,1 kg bei Raumtemperatur aufgebracht. Das imprägnierte
Garn wird 45 Minuten bei 6600 getrocknet und auf eine konische Spule aufgewikkelt.
Das vorberechnete Aufnahmevermögen, bezogen auf die Lö-Sung, beträgt 38 Prozent,
die Feststoffaufnahme, bezogen, auf die trockene Faser beträgt 0,1 Prozent.
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Die behandelten und nicht behandelter. Garne werden vor der Prufung
auf ihre antistatischen Eigenschaften 24 Stunden bei 220C und 50 Prozent relativer
Luftfeuchte konditioniert. An die Garne
wird jeweils ein Potential
von 180 Volt angelegt, indem das Garn mit dem positiven und negativen Pol einer
Batterie verbunden wird. Die positive und negative Elektrode sind 35 mm voneinander
entfernt. Nach dem Anlegen der Spannung werden die Elektroden abgenommen, das Potential
des Garns wird mit einem Voltmeter bestimmt. Diejenige Zeit in Sekunden, die für
den Abfall der Spannung von 160 Volt auf 80 Volt verstreicht, wird als Halbwertszeit
angegeben. Verleiht das Imprägniermittel dem Garn gute elektrostatische Eigenschaften,
so-fällt die Spannung nach dem Abnehmen der Elektroden rasch ab. Es zeigt sich,
dass das nicht behandelte Garn eine Halbwertszeit von über 200 000 Sekunden besitzt,
während das behandelte Garn eine Halbwertsseit von nur 8 Sekunden aufweist. Dies
verdeutlicht die ausserordentliche Verbesserung in den elektrostatischen Eigenschaften
des Garns durch die Anwendung des Imprägniermittels.
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Beispiel 6 Herstellung von Phenol-Aminharzen (II) (a) Herstellung
des Isocyanat-Voraddukts In einem von aussen beheizbaren und kühlbaren, mit Rührer
und Stiokstoffeinleitungsrohr ausgerüsteten Glaskolben werden 1540 g (1 Mol) eines
Polyäthylenglykols mit einem mittleren Molekulargewicht von 1540 unter Stickstoff-Schutægas
bis &ur Verflüssigung des Glykols erhitzt. Dann wird das Glykol unter Stickstoff
während 15 Minuten unter Rühren mit 348 g (2 Mol) Toluylendiisocyanat versetzt.
Das Reaktionsgemisch wird unter RUhren auf 70°C erhitzt und 45 Minuten bei etwa
70 bis 750C gehalten. Man erhält ein Isocyanat-Voraddukt mit endständigen
Isocyanatgruppen,
das einen Isocyanatgehalt von 4,36 Prozent aufweist.
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(b) Herstellung eines Phenol-Aminharzes (II) 240,8 g (0,128 Mol) des
Isocyanat-Voraddukts von (a) werden in einem Glaskolben bis zum Schmelzpunkt erhitzt.
Nach dem vollständigen Schmelzen wird das Voraddukt mit 82 g (0,252 Mol) des Phenol-Aminharzes
(I) von Beispiel 1 (b) vermischt. Das Reaktionsgemisch wird auf etwa 90 bis 95°C
erhitzt und 90 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Hierbei erhält man~das Phenol-Aminharz
(II)-D. 322,8 g dieses Harzes D weiden mit 307,8 g Wasser und 15 g Eisessig zu einer
soprozentigen Lösung (D) vermischt.
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(c) Herstellung eines Phenol-Aminharzes (II) 240,8 g (0,128 Mol) des
Isocyanat-Voraddukts von (a) werden in einem Glaskolben bis zum Schmelzpunkt erhitzt
und nach dem vollständigen Schmelzen mit 82 g -(0,252 Mol) des Phenol-Aminharzes
(I) von Beispiel 1 (b) vermischt. Das Reaktionsgemisch wird auf etwa 90 bis 95°C
erhitzt und 90 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Hierbei erhält man das Phenol-Aminharz
(II)-E, Durch Vermischen von 322,8 g einer 4Oprozentigen Lösung des Dinatriumsalzes
von Disulfodinaphthylmethan, 322,8 g. des Harzes (E) und 322,8 g Wasser wird die
33,33prozentige Lösung (E) hergestellt.
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Beispiel 7 Verwendung der Lösung (D) von Beispiel 6 (b) bei der Nachgerbung
von Chromleder.
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45,3 kg, bezogen auf das Gewicht der chromgegerbter gefalzten Spaltleder
von gefalztem Chromleder werden bei 3800 30 Minuten in einem Fass mit einer Flotte
(200 Prozent) behandelt. Alle Prozentangaben, einschliesslich der gb die Flotten,
bedeuten Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des gefalzten Chromleders. Der
pH-Wert der Flotte beträgt 3,4. Nach dem Ablaufen der Flotte wird das Chromleder
in Wasser (200 Prozent) gespült. Dann werden 0,375 Prozent Natriumhydrogencarbonat
in zwei Portionen mit 20 Minuten Abstand in das Fass gegeben. Nach der Hydrogencarbonatzugabe
beträgt der p-Wert der Flotte 4,1. Anschliessend werden die Chromleder 10 Minuten
in einer Flotte (200 Prozent) bei 430C gewaschen und abtropfen gelassen.
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Dann wird eine Flotte (50 Prozent), die 5 Prozent der 50 prozentiger
Lösung (D) von Beispiel 6 (b) enthält, zugegeben.
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Die Leder werden 1 Stunde bei 43°C behandelt. Der pH-Wert der Flotte
beträgt 4,4. Nach dem Ablaufen der Flotte wird eine neue Flotte (50 Prozent), die
5 Prozent eines synthetischen Ersatz gerbstoffs, nämlich ein Kondensationsprodukt
aus Harnstoff, Formaldehyd und sulfoniertem Cresol, verwendet. In dieser Flotte
werden die Leder 1 Stunde bei 4300 behandelt. Während dieser Zeit reagiert das kationaktive
Gerbmittel (D) mit dem anionaktiven Ersatzgerbstoff. Nach dem Ablaufen der Flotte
werden die Chromleder 5 Minuten bei 490C in einer Flotte (200 Prozent) gewaschen
Die gewaschenen, nachgegerbten Leder werden dann in einer Flotte (100 Prozent),
die 5 Prozent sulfatierte
pflanzliche und tierische Öle enthält,
45 Minuten bei 490c gefettet. Nach dem Fetten und dem Abtropfen der Leder werden
diese aufgespannt und getrocknet. Die fertigen Leder besitzen einen geschlossenen
Narben und eine ausgezeichnete Festigkeit.
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Beispiel 8 Verwendung der Lösung (E) von Beispiel 6 (c) bei der Nachgerbung
von Chromleder.
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45,3 kg, bezogen auf das Gewicht der chromgegerbten, gefalzten Spaltleder,
vom gefalztem Chromspaltleder werden 30 Minuten bei 38°C in einem Fass mit einer
Flotte (200 Prozent) behandelt.
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Alle Prozentangaben, einschliesslich der für die Plotten" bedeuten
Gewichtsprozent, bezogen auf die gefalzten Chromspaltleder. Der pH-Wert der Flotte
beträgt 4,2. Nach dem Ablaufen der Flotte werden die Chromleder in Wasser (200 Prozent)
gespült. Nach Zugabe von 0,375 Prozent Natriumhydrogencarbonat in einer Portion
werden die Leder 30 Minuten behandelt. Der pH-Wert der Flotte beträgt 4,0. Anschliessend
werden die Leder bei 4300 10 Minuten in einer Flotte (200Prozent) gewaschen und
abtropfen gelassen. Dann wird eine neue Flotte (50 Prozent) die 10 Prozent der 33,33prozentigen
Lösung (E)-von Beispiel 6 (c) enthält, verwendet. In dieser Flotte werden die Leder
1 Stunde bei 430C behandelt. Dann wird die Flotte in einem Guss mit 0,375 Prozent
Ameisensäure versetzt, anschliessend wird die Behandlung 15 Minuten fortgeführt.
Der pH-Wert der Flotte beträgt 3,6. Die behandelten Chromleder werden 5 Minuten
mit Wasser bei 490c gewaschen. Nach Behandeln mit einer Flotte
(100
Prozent), die 5 Prozent sulfatierte pflanzliche und tierische Öle, bezogen auf das
Wassergewicht enthält, werden die nachgegerbten Leder 45 Minuten bei 490C gefettet.
Nach dem Fetten und Abtropfen werden die Leder aufgespannt und getrocknet. Die fertigen
Leder besitzen einen geschlossenen Narben und eine ausgezeichnete Festigkeit.
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Beisrpiel 9 (a) Herstellung der Mannichbase In einem heizbaren und
kühlbaren, mit Rührer und Rückflusskühler ausgerüsteten, mit Glas ausgekleidetem
Reaktionsgefäss wird ein auf etwa 1000 abgekühltes Gemisch aus 34,00 kg (0,324 kMol)
Diäthanolamin und 6,48 kg Methanol während 1 Stunde bei etwa 10 bis 1500 langsam
mit 26,38 kg (0,33kM01) wässrigem Formaldehyd (37prozentig) versetzt. Dieses Reaktionsgemisch
wird bei etwa 20 bis 250C in einem Guss mit einem Gemisch von *30,44 kg (0,324kMb1)
Phenol und 2,70 kg Methanol versetzt. Dann stellt man die Kühlung ab und lässt das
Reaktionsgemisch auf etwa 20 bis 250C erwärmen. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch
während etwa 2 Stunden auf etwa 60 bis 650C erhitzt. Das Reaktionsprodukt wird der
Destillation unter vermindertem Druck unterworfen.-Hierbei wird die Temperatur allmählich
bis auf etwa 1050C gesteigert und dann 15 Minuten bei dieser Temperatur gehalten.
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Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Mannichbase mit einem
Wassergehalt von etwa 0,3 Prozent entnommen. Die Mannichbase enthält drei endständige
Hydroxylgruppen, nämlich eine phenolische Hydroxylgruppe und zwei Alkanolhydroxylgruppen.
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(b) Herstellung des Phenol-Aminharzes (I) 21,1 kg (O,lkMa13 der Mannichbase
von (a) werden in einem von aussen beheizbaren bzw. kühlbaren mit Rührer, Rückflusskühler
und Stickstoffeinleitüngsrohr ausgerüstetem Glaskolben unter Stickstoff-Schutzgas
und unter Rühren auf etwa 950C erhitzt.
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Dann werden unter Stickstoff 14,5 kg (0,25 kMol) Propylenoxid allmählich
in das Reaktionsgemisch eingeleitet und bei etwa 100 bis 120°C mit der Mannichbase
zur Reaktion gebracht. Man erhält ein Propylenoxidaddukt (Phenol-Aminharz (I)),das
ebenso wie die eingesetzte Mannichbase drei endständige Hydroxylgruppen enthält,
wobei zunächst durch Reaktion von 1 Mol Propylenoxid, je Mol phenolische Hydroxylgruppe
der Mannichbase, die phenolische Hydroxylgruppe der Mannichbase in eine Hydroxyalkylphenoxygruppe
umgewandelt worden ist und das restliche Propylenoxid (1,5 Mol Propylenoxid pro
3 Mol Hydroxylgruppen) sich auf die drei aliphatischen Hydroxylgruppen verteilt
hat.
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B e i 5 p i e 1 10 (a) Herstellung des Isocyanat-Voraddukts 1527
g eines Polypropylenglykols mit einem mittleren Molekulargewicht von 1025 und einer
mittleren Hydroxylzahl von 110,2 werden unter Stickstoff-Schutzgas mit 522 g Toluylendiisocyanat
vermischt. Das Reaktionsgemisch wird auf etwa 6500 erhitzte Bei dieser Temperatur
setzt eine exotherme Reaktion ein, die Heizung wird abgeschaltet. Während der exothermen
Reaktion steigt die Temperatur allmählich auf etwa 750C an. Das Reaktionsgemisch
wird unter Rühren 1 Stunde auf etwa 75 bis 80°G erhitzt und nach einer weiteren
Stunde bei etwa 800C auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die Analyse
ergibt einen Gehalt an reaktiven Isocyanatgruppen von 6,0 Prozent.
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(b) Herstellung des Phenol-Aminharzes (II) (quartäres Ammoniumsalz)
538,7 g des Isocyanat-Voraddukts von (a) werden mit 163,5 g des Phenol-Aminharzes
(I) von Beispiel 1 (b) unter Stickstoff-Schutzgas in einem Kolben vermischt und
auf etwa 700C erhitzt.
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Dann wird das Reaktionsgemisch noch 90 Minuten bei etwa 70 bis 750c
gehalten. Hierbei erhält man das polyurethanmodifizierte Phenol-Aminharz. Dieses
wird mit 188 g wasserfreiem Isopropanol zu einer homogenen Lösung verrührt. Diese
Lösung wird nach dem Abkühlen auf etwa 650C während etwa 2 Stunden mit 63 g Dimethylsulfat
versetzt. Während der Zugabe des Dimethylsulfats wird die Temperatur auf etwa 65
bis 7000 gehalten. Man erhält ein wasserlösliches, quartäres Ammoniumsalz des Amin-Phenolharzes
(11), das starke Kationaktivität besitzt.
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B e i 5 p i e 1 11 Herstellung eines Phenol-Aminharzes (11) (Säureadditionssalz).
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Gemäss Beispiel 10 (b) werden 677 g des Isocyanat-Voraddukts von Beispiel
10 (a) mit 327 g des Phenol-Aminharzes (I) von Beispiel 1 (b) zu einem Phenol-Aminharz
(II) umgesetzt. Dieses wird mit 200 g 1,4-Dioxan und dann mit 60 g Eisessig sowie
864 g Wasser versetzt. Hierbei erhält man eine Salzlösung des Phenol-Aminharzes
(II), die mit Wasser mischbar ist und eine starke Kationaktivität besitzt.
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B e i s p i e l 12 (a) Herstellung des Isocyanat-Voraddukts 874,8
g eines Polypropylenglyköls mit einem mittleren Molekulargewicht von 425 und einer
mittleren Hydroxylzahl von 256,4 werden unter Stickstoff-Schutzgas mit 696 g Toluylendiisocyanat
vermischt. Das Reaktionsgemisch wird unter Stickstoff und unter Rühren auf etwa
6500 erhitzt. Wenn die Reaktionstemperatur etwa 650c erreicht, wird die Heizung
abgeschaltet. Bei dieser Temperatur setzt eine exotherme Reaktion ein, so dass die
Temperatur allmählich auf etwa 7,°n ansteigt. Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde
unter Rühren auf eint Temperatur von etwa 75 bis 80°C gehalten. Anschliessend wird
die Heizung abgestellt und das Isocyanat-Voraddukt wird auf Raumtemperatur- abgekühlt.
Die Analyse ergibt einen Gehalt an reaktiven Isocyanatgruppen von etwa 10,4 Prozent.
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(b) Herstellung des Phenol-Aminharzes ( (Säureadditionssalz) 403 g
des Isocyanat-Voraddukts von (a) werden unter Stickstoff-Schutzgas mit 327 g des
Phenol-Aminharzes CI) von Beispiel 1 (b) vermischt. Das Reaktionsgemisch wird auf
etwa 700C erhitzt und unter Stickstoff-Schutzgas und unter Rühren etwa 1 Stunde
auf etwa 70 bis 7500 gehalten. Das Reaktionsprodukt (Phenol-Aminharz (II)) wird
mit 60 g Eisessig versetzt. Hierbei erhält man eine Lösung, die mit 790 g Wasser
verdünnt wird. Das Säureadditionssalz besitzt eine starke Kationaktivität.
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B e i 5 p i e 1 13 Herstellung eines Phenol-Aminharzes (II) (quartäres
Ammoniumsalz) 90,8 g des Isocyanat-Voraddukts von Beispiel 12 (a) werden in einem
Kolben unter Stickstoff-Schutzgas mit 65,4 g des Phenol-Aminharzes CI) von Beispiel
1 (b) vermischt. Das Reaktionsgemisch wird unter Rühren auf etwa 65 bis 700O erhitzt
und etwa 1 Stunde bei dieser Temperatur gerührt. Das erhaltene Phenol-Aminharz (II)
wird mit 150 g wasserfreiem Isopropanol zu einer homogenen, klaren Lösung verrült.
Diese Lösung wird unter Rühren auf etwa 65 bis 700C erhitzt und bei dieser Temperatur
während etwa 1 Stunde mit 25,2 g Dimethylsulfat versetzt. Man erhält das wasserlösliche
quartäre Ammoniumsalz, das eine starke Kationaktivität besitzt.
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B e i s p i e l 14 Verwendung des quartären Ammoniumsalzes von Beispiel
10 (b) zur Nachgerbung von Chromleder.
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45,3 kg, bezogen auf das Gewicht der gefalzten Chromspaltleder,-von
gefalztem Chroml,eder werden 30 Minuten bei 380C in einem Fass mit einer Flotte
(200 Prozent) behandelt. Alle Prozentangaben, einschliesslich der Urdie Flotten,
bedeuten Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der chromgegerbten, gefalzten
Spaltleder. Der pH-Wert der Flotte beträgt 3,5. Nach dem-Ablaufen der Flotte werden
die Leder bei 38°C in Wasser (100 Prozent) gespült. Nach dem Versetzen der Flotte
im Fass mit 1 Prozent Natriumformiat wird die Behandlung der Leder 30 Minuten fortgeführt.
Der pH-Wert der Flotte beträgt 3,9. Nach dem
Ablaufen der Flotte
wird das Fass mit einer Flotte (50 Prozent), die 5 Prozent, bezogen auf das Gewicht
der chromgegerbten Spaltleder, des quartären Ammoniumsalzes von Beispiel 10 (b)
enthält, beschickt. Die Leder werden weitere 30 Minuten bei 43°C behandelt. Dann
wird die Flotte im Fass mit 5 Prozent eines trockenen, synthetischen Ersatzgerbstoffs,
das heisst mit einem Kondensationsprodukt aus Harnstoff, Formaldehyd und sulfoniertem
Cresol, versetzt. Das Fass wird erneut 30 Minuten bei 43°C gedreht. Der pH-Wert
der Flotte beträgt 4,0. Die Flotte wird dann in einem Guss mit 0,5 Prozent Ameisensäure
versetzt, die Behandlung wird weitere 15 Minuten fortgeführt.
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Der pH-Wert der Flotte beträgt 3,4. Nach dem Ablaufen der Flotte werden
die behandelten Leder 5 Minuten bei 490C in einer Flotte (300 Prozent) gewaschen.
Nach dem Ablaufen der Flotte wird das Fass mit einer neuen Flotte (75 Prozent) beschickt.
-
Diese Flotte wird mit 3 Prozent eines fetten Öls, das zu 90 Prozent
aus emulgierbarem Knochenöl urin zu C; Prozent aus "Sterezol S Germicide, Herst.
Wallerstein Co., Staten Island, N.Y., V.St.A., besteht, versetzt. Bei Sterezol S
Germicide handelt es sich um ein Gemisch aus Pine oil, Cresolen, Orthophenylphenol,
Pentachlorphenol und I3-Naphthol.Die nachgegerbten Leder werden 30 Minuten bei 4900
mit dieser Flotte behandelt. Der pH-Wert der Flotte beträgt 3,8. Nach dem Abtropfen
der Leder werden diese aufgespannt und getrocknet. Die fertigen Leder besitzen einen
geschlossenen Narben und eine hervorragende Festigkeit.
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B e i 5 p i e 1 15 Verwendung des quartären Ammoniumsalzes von Beispiel
13 zur Nachgerbung von Chromleder.
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45,3 kg, bezogen auf das Gewicht der chromgegerbten gefalzten Spaltleder,
von gefalztem Chromleder werden in einem Fass 30 Minuten bei 3800 in einer Flotte
(200 Prozent) durchnässt. Alle Prozentangaben, einschliesslich drfUrdie Flotten,
bedeuten Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der chromgegerbten gefalzten Spaltleder.
Der pH-Wert der Flotte beträgt 3,5. Nach dem Ablaufen der Flotte werden die Leder
bei 380C in Wasser (100 Prozent) gespült. Dann wird die Flotte im Fass mit 1 Prozent
Natriumformiat versetzt, die Behandlung der Leder wird 30 Minuten fortgeführt. Der
Wert der Flotte beträgt 3,9. Nach dem Ablaufen der Flotte wird das Fass mit einer
Flotte (50 Prozent) beschick,d 3 Prozent eines fetten Öls enthält, das zu 80 Prozent
aus emulgierbaren synthetischen Triglyceriden besteht, die Behandlung der Leder
wird 30 Minuten bei 45°C fortgeführt.
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Anschliessend lässt man die Flotte ablaufen. Die Leder werden dann
mit einer neuen Flotte (50 Prozent), die 5 Prozent, bezogen auf das Gewicht der
chromgegerbten, gefalzten Spaltleder, des quartären Ammoniumsalzes von Beispiel
13 enthält, versetzt Die Behandlung mit dieser neuen Flotte dauert 30. Minuten bei
(43°C. Dann wird die Flotte mit 5 Prozent eines trockenen, synthetischen RrsatEerbstoffs,
der ein Kondensationsprodukt aus Harnstoff, Formaldehyd und sulfoniertem Oresol
darstellt, versetzt. Mit der erhaltenen Flotte werden die Leder 1 Stunde bei 430C
behandelt. Der pH-Wert der Flotte beträgt 4,0. Diese Flotte wird in einem Guss mit
0,5 Prozent Ameisensäure versetzt,
die Behandlung der Leder wird
15 Minuten fortgeführt. Der Wert der Flotte beträgt 5,3. Nach dem Ablaufen der Flotte
werden die behandelten Leder 5 Minuten bei 490C in einer Flotte (300 Prozent) gewaschen
und dann abtropfen gelassen. Dann wird das Fass mit einer neuen Flotte (75 Prozent)
beschickt, der 3 Prozent eines fetten Öls, das zu 90 Prozent aus emulgierbaZ rem
Knochenöl und zu 0,1 Prozent aus "Sterezol S Germicide'lbebesteht, zugesetzt werden.
Die nachgegerbten Leder werden 30 Minuten bei 49°C in dieser Flotte behandelt. Der
pH-Wert der Flotte beträgt 3,8. Nach dem Abtropfen der Leder werden diese aufgespannt
und getrocknet. Die fertigen Leder besitzen einen geschlossenen Narben und eine
ausgezeichnete Festigkeit.
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B e i s p i e 1 16 Herstellung eines Klebstoffs und seine Verwendung
Ein Gemisch aus 450 g des Phenol-Aminharzes (I) von Beispiel 4 (b) und 680 g des
Isocyanat-Voraddukts von Beispiel 10 (a) werden unter wasserfreien Bedingungen und-unter
Stickstoff-Schutzgas etwa 1 Stunde auf 70 bis 7500 erhitzt. Das Reaktion produkt
wird nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur gründlich mit 136 g des Isocyanat-Voraddukts
zu einem Klebstoff vermischt.
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Dieser Klebstoff wird auf die Oberfläche eines holzblocks aufgebracht.
Nachdem ein zweiter Holzblock auf die präparierte Oberfläche gelegt worden ist,
wird der Verbundkörper 5 Minuten in einem Ofen auf 1630C erhitzt. Hierbei erhält
man eine feste Verbindung der beiden Holzblöcke. Auch für die Verklebung von Metall-auf-I{olz
und Metall-auf-Metall ist der Klebstoff geeignet. Die ausgezeichnete Haftfestigkeit
ist auf die Reaktion
sämtlicher in dem Phenol-Aminharz (1) vorhandener
Hydroxylgruppen mit den reaktiven Isocyanatgruppen des Isocyanat-Yoraddukts zurückzuführen.
Auf diese Weise entstehen hochmolekulare Reaktionsprodukte, die die ausgezeichnete
Haftung und Verbindung der beiden Werkstücke gewährleisten.
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B e i s p i e 1 17 Herstellung eines Uberzugs- und Imprägniermittels
für verschiedene Substrate Eine Lösung von 450 g des Phenol-Aminharzes (I) von Beispiel
4 (b) in 500 g Xylol wird mit 680 g des Isocyanat-Voraddukts von Beispiel 10 (a)
versetzt. Das Reaktionsgemisch wird unter wasserfreien Bedingungen und unter Stickstoff-Schutzgas
etwa 1 Stunde auf etwa 70 bis 75 0C erhitzt. Das Reaktionsprodukt wird auf Raumtemperatur
abgekühlt und als Komponente (A) bezeichnet.
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272 g des Isocyanat-Voraddukts von Beispiel 10 (a) werden in Xylol
zu einer 50proentigen Lösung gelöst. Diese Lösung wird als Komponente (B) bezeichnet.
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Das durch Vermischen der Komponenten (A) und (B) erhaltene Produkt
eignet sich zur Beschichtung von Oberflächen und zur Imprägnierung von Substraten.
Beim Beschichten von Metallen oder Holz und etwa Sminütigem Aushärten bei 16300
in einem Ofen erhält man überzüge mit ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich
Flexibilität, Dauerhaftigkeit, Abriebbeständigkeit, Glanz und Lösungsmittelbeständigkeit.
Beim Imprägnieren von Holz und anderen Faserstoffen oder Fasern erfolgt die Härtung
in
der gleichen Weise, wie bei der Herstellung von Überzügen. Gegebenenfalls kann die
Härtung auch bei niedrigeren Xemperaturen, z.B. 93 0C, erfolgen, wobei die Härtungszeiten
entsprechend, z.B. auf 10 Minuten oder mehr, verlängert sind.
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Die zur Beschichtung oder Imprägnierung dienende Lösung besitzt bei
Raumtemperatur eine Verarbeitungszeit von etwa 7 Stunden.
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Dies ist für praktische Zwecke völlig ausreichend. Gegebenenfalls
können die Lösungen Pigmente und/oder Farbstoffe-enthalten.
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Das hier verwendete ' Uberzugs- und Imprägniermittel ist insbesondere
zur Beschichtung und Imprägnierung von Textilgut, wie Fasern oder Geweben, geeignet.
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3 e i 5 p i e 1 18 Herstellung von Dichtungsmassen und Überzugsmitteln.
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Ein Gemisch aus 340 g der Mannichbase von Beispiel 4 (a) und 300 g
des Diglycidyläthers von 4,4-Dihydroxy-diphenyldimethylmethan'(Shell-Dieoxid 828)
wird unter Rühren etwa 1 Stunde auf etwa 95 bis 100°C dann auf etwa 125 bis 1SOQC
erhitzt und etwa 15 bis 20 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Das erhaltene
Phenol-Aminharz (I) wird auf etwa 800C abgekühlt und mit 500 g Xylol zu einer homogenen,
klaren Lösung verrührt.
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Diese Xylollösung wird mit 670 g des Isocyanat-Voraddukts von Beispiel
10 (a) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde unter wasserfreien Bedingungen
und unter Stickstoff-Schutzgas auf etwa 70 bis 750C erhitzt. Das erhaltene Reaktionsprodukt
wird als Komponente (A) bezeichnet.
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267 g des Isocyanat-Voraddukts von Beispiel 10 (a) werden in 267 g
Xylol gelöst. Diese Lösung wird als Komponente (B) bezeichnet.
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Die Komponenten(A) und (B) werden miteinander vermischt und etwa 3
Stunden bei 180C stehen gelassen. Hierbei erhält man ein ausgehärtetes Produkt.
Wird das Gemisch aus den Komponenten (A) und (B) auf ein Substrat, z.B. Holz, aufgebracht
und anschliessend gehärtet, so erhält man flexible, abriebfeste, gut haftende Überzüge.
Gegebenenfalls können Farbstoffe und/oder Pigmentein dem Überzugsmittel mit verwendet
werden.
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Stellt man die Komponenten (A) und (B) ohne Verwendung von Lösungsmitteln,
wie Xylol, her, so erhält man dicke Pasten. Werden diese Pasten unmittelbar nach
Vermischen bei Raumtemperatur zwischen zwei Holzstücke gebracht und etwa 3 Stunden
bei 180C ausgehärtet, so erhält man eine ausgezeichnete Abdichtung. Die Dichtungsmassen
sind auch für Metall-Holz- und Metall-Metall-verbindungen geeignet. Die Komponenten
(A) und (B) können auch als Klebstoffe zur Verbindung von Metall mit Metall, Faser
mit Faser oder Holz mit Holz verwendet werden. Hierbei erhält man ausgezeichnete
Verklebungen.
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B e i 5 p i e 1 19 Ein Gemisch aus 344,2 g des Isocyanat-Voraddukts
von Beispiel.
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10 (a) und 168,5 g der Mannichbase von Beispiel 4 (a) werden unter
gleichmässigem Rühren etwa 1 Stunde unter wasserfreien Bedingungen und unter Stickstoff-Schutzgas
auf etwa 80 bis 900C erhitzt. Hierbei erhält man ein Phenolkondensats
Ein
Gemisch aus 201 g dieses Phenolkondensats und 76 g des Diglycidyläthers von 4,4'-Dihydroxy-diphenyl-dimethylmethan
(Shell-Diepoxid 828) wird unter gleichmässigem Rühren etwa 1 Stunde auf etwa 95
bis 100°C, dann auf etwa 125 bis 1300C erhitzt und etwa 15 bis 20 Minuten bei dieser
Temperatur gehalten. Das Reaktionsprodukt wird nach dem Abkühlen auf etwa 800C mit
277 g Xylol versetzt'. Hierbei erhält man 544 g einer Lösung.
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Diese Lösung (554 g) wird mit 534 g einer Lösung von 267,2 g des Isocyanat-Voraddukts
von Beispiel 10 (a) tn 267,2 g Xylol versetzt. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird
als Überzugsmittel auf Holzplatten und Stahlbleche aufgebracht. Die Nassfilme werden
etwa 3 Stunden bei etwa 1800 gehärtet. Hierbei erhält man Überzüge mit ausgezeichneten
Eigenschaften hinsichtlich Haftung, Abriebfestigkeit und ~Flexibilität. Gegebenenfalls
können den Beschichtungsmitteln vor ihrer Verwendung Farbstoffe und/oder Pigmente
einverleibt werden.
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Vermischt man die beiden Komponenten in lösungsmittelfreier Form,
so erhält man Dichtungsmassen, die gemäss Beispiel 18 geprüft werden. Hierbei zeigt
sich, dass diese Dichtungsmassen ausgezeichnete Eigenschaften für die Verbindung
von Metall mit Metall, Holz mit Holz und Metall mit Holz aufweisen.