DE2455231A1

DE2455231A1 - Folien und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2455231A1
Application number: DE19742455231
Authority: DE
Inventors: Takezo Sano; Masao Sasaki
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1974-11-21
Publication date: 1975-05-28
Also published as: JPS50140384A; NL177321C; FR2252374A1; NL7415107A; US4056456A; DK606274A; DE2455231C2; NL177321B; IT1023348B; FR2252374B1; JPS5731924B2; GB1447000A

Description

SUMITOMO CHEMICAL COMPAlTI, LIMITED
Osaka, Japan

"Folien und Verfahren zu ihrer Herstellung"

Priorität: 22. November 1973, Japan, Nr. I3I 989/73

Es ist "bekannt, daß oberflächenaktive Verbindungen, die auch als Tenside bezeichnet werden, an der Grenzfläche zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, zwischen zwei Flüssigkeiten oder einer
Flüssigkeit und einem Feststoff adsorbiert werden. Dabei bilden sich an den Grenzflächen molekulare Filme., Durch Akkumulation .
vieler solcher molekularer Filme wird ein mehrschichtiger Film
gebildet. Jedoch hängen die Bindungen zwischen den Molekülen der oberflächenaktiven Verbindung, die den Film bilden, in erster Linie von den van der Waalsschen Kräften ab, so daß diese Filme
eine zu geringe mechanische Festigkeit haben, um entnommen werden zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einer oberflächenaktiven Verbindung'unter Ausnützung ihrer Fähigkeit, monomolekulare dünne Filme zu bilden, eine dünne Folie herzustellen, die

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eine so hohe mechanische Festigkeit aufweist, daß sie nicht durch • ihr eigenes Gewicht zerreißt und deren Festigkeit der einer normalen Kunststoffolie vergleichbar ist. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung.betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Als erfindungsgemäß verwendbare oberflächenaktive Verbindungen können anionenaktive oberflächenaktive Verbindungen, wie Fettsäure-Salze, Schwefelsäureester höherer Alkohole, Alkylbenzolsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate, Kondensationsprodukte aus Naphthalinsulf onsäure und Formaldehyd, Sulfobernsteinsäuredialkylester, Phosphorsäurealkylester und Polyoxyäthylensulfate, nichtionogene oberflächenaktive Verbindungen, wie PoIyoxyäthylenalkylather, Polyoxyäthylenalkylphenoläther, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyäthylenfettsäureester, Sorbitanfettsäureester-Äthylenoxid-Addukte, Ithylenoxid-Propylenoxid-Blockpolymerisate und Fettsäuremonoglyceride, kationenaktive oberflächenaktive Verbindungen, wie Alkyl-. aminsalze, quarternäre Ammoniumsalze und Polyoxyäthylenalkylamine, amphotere oberflächenaktive Verbindungen (Amphotenside)$ wie Alkylbetaine, sowie in der Natur vorkommende oder Fluor enthaltende oberflächenaktive Verbindungen (Fluortenside) verwendet werden.. Diese oberflächenaktiven Verbindungen sind bei Raumtemperatur fest oder flüssig, ergeben Jedoch in beiden Fällen Folien ausgezeichneter Qualität.

Spezielle Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare oberflächenaktive Verbindungen sind Natriumoleat, Kaliumoleat, Natriumlauryl-

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sulfat, Natriumlaurylbenzolsulfonat, Natriumpolyoxyäthylenalkylsulfat, Natriumpolyoxyäthylenalkylphenylsulfat, Polyoxyäthylenlaurylather, Polyoxyäthylencetyläther, Polyoxyäthylenstearyläther, PoIyoxyäthylenoleylather, Polyoxyäthylenoctylphenoläther, Poly oxy äthylennonylphenolather, Sorbitanmonolaurat, Sorbitanmonostearat, Sorbitandistearat, Sorbitanmonooleat, Sorbitansesquioleat, Sorbitantrioleat, Polyoxyäthylensorbitanmonolaurat, Polyoxyäthylensorbitanmonostearat, Polyoxyäthylensorbitanmonooleat, PoIyäthylenglykolmonolaurat, Polyäthylenglykolmonostearat, Polyäthylenglykoldistearat, Polyäthylenglykolmonooleat, Laurylaminacetat, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Polyoxyäthylenalkylamin, Laurylbetain und Saponin.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Folien mit einer Dicke von weniger als 300 u sogar weniger als 1 ja leicht hergestellt werden.

Das erfindungsgemäß verwendete Plasma wird durch Glimm- oder Co-

. ronaentladung erzeugt. Die erfindungsgemäß verwendete Strahlung ist eine Elektronen-, Röntgen-, y -, cl -, Neutronen- oder Ionenstrahlung. Bei der Glimmentladung wird das Plasma dadurch erzeugt, daß man ein Gas, wie Helium, Argon, Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Methan, Äthan, Propan, Äthylen, Propylen und Acetylen, Epoxide mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ,wie z.B. Äthylenoxid, Propylenoxid und Isobutylenoxid, Allylamine, wie z.B. Dimethylamin und Triethylamin oder Gemische davon bei einem Druck von 0,01 bis 10 Torr in ein Unterdruckgefäß einleitet und an in das Gefäß 'hineinragende Elektroden eine Wechsel- oder Gleichspannung von 0,5 bis 50 kV anlegt. Bei der Coronaentladung wird das Plasma bei Normaldruck oder in einem inerten Gas, wie Stickstoff, Helium oder Argon erzeugt. Im Falle von Coronaentladung kann die großtechnische Herstellung dünner Folien

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einfacher durchgeführt werden. Das auf diese Weise erzeugte Plasma kann nur sehr wenig in die Substanz eindringen, so daß es bei Anwendung auf eine in dicker Schicht auf einen Träger aufgebrachte oberflächenaktive Verbindung lediglich dessen Oberfläche vernetzt. Durch Auswaschen des nicht vernetzten Teils der oberflächenaktiven Verbindung mit einem Lösungsmittel, wie Wasser, wird eine extrem dünne Folie erhalten. .Die oberflächenaktive Verbindung kann in beliebiger Form vorliegen. Wenn die oberflächenaktive Verbindung in fester Form vorliegt, wird sie vorzugsweise als Platte, Röhrchen, Säule, Garn oder Kugel oder in Form eines Verbundstoffes mit einem Träger der genannten Form, der porös oder flüssig sein kann, verwendet. Die feste oberflächenaktive Verbindung kann dadurch in die Form eines Verbundstoffes mit einem Träger der vorstehend genannten Art gebracht werden, daß man eine Lösung der oberflächenaktiven Verbindung in einem Lösungsmittel, wie Wasser,oder eine Schmelze, die durch Erhitzen der oberflächenaktiven Verbindung auf eine Temperatur Oberhalb des Schmelzpunkts hergestellt worden ist, durch Beschichten auf das Trägermaterial aufbringt. Wenn die oberflächenaktive Verbindung flüssig ist, wird sie vorzugsweise dadurch in die Form eines Verbundstoffes gebracht, daß man die oberflächenaktive Verbindung als solche durch Beschichten auf das vorstehend genannte Trägermaterial aufbringt .

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Folien aus vernetzten Tensiden können als Trennfolien, Schutzfolien, Isolationsfolien oder als Beschichtung zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften des Trägermaterials verwendet werden.

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Da gemäß der Erfindung oberflächenaktive Verbindungen eingesetzt werden, können Folien mit verschiedenen Eigenschaften erhalten werden, da die Moleküle der Folie ausgerichtet sind.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Die wasserlöslichen oberflächenaktiven Verbindungen Polyoxyäthylencetyläther, Polyoxyäthylenoleyläther und Polyoxyäthylennonylphenoläther werden .durch Erhitzen auf 100⁰C geschmolzen. Die Schmelzen werden jeweils dünn auf eine Glasplatte aufgebracht und bei Raumtemperatur stehengelassen. Die oberflächenaktive Verbindung erstarrt und es bildet sich ein dünner Film. Die Filme werden durch 50minütiges Behandeln in einem Plasma vernetzt, das durch Glimmentladung bei einer an die Elektroden angelegten Spannung von 6 kV unter Stickstoff bei einem Druck von unter 0,2 Torr erzeugt worden ist. Danach werden die erhaltenen Folien zusammen mit der Glasplatte in Wasser getaucht. Man erhält wasserunlösliche, dünne Folien einer jeweiligen Dicke von 1,2, 9 und 15 -u.

Beispiel 2

Die in Tetrahydrofuran löslichen oberflächenaktiven Verbindungen Sorbitanmonostearat und -distearat werden durch Erhitzen auf 100⁰C geschmolzen und gemäß Beispiel 1 auf Glasplatten aufgetragen. Die erhaltenen dünnen Filme werden gemäß Beispiel 1 vernetzt. Man erhält in Tetrahydrofuran unlösliche Folien einer Dicke von 0,9/u.

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Beispiel 3

Eine Iprozentige wäßrige Lösung von Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurylbenzolsulfonat, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Polyoxyäthylencetyläther, Polyoxyäthylenoleylather, Polyoxyäthylennonylphenoläther und Poly äthy lenglykolmono st earat wird jeweils auf eine Glasplatte aufgebracht. Die erhaltenen, dünnen Filme werden getrocknet, gemäß Beispiel 1 vernetzt und dann zusammen mit der Glasplatte in Wasser getaucht. Man erhält wasserunlösliche, dünne Folien einer Dicke von 0,5 bis 1,2^u.

Beispiel 4

(R)

Die normalerweise flüssigen Fluortenside Fluorad , FC 176 und FO 430 werden dünn auf Glasplatten aufgebracht und gemäß Beispiel 1 vernetzt. Man erhält auf der flüssigen Oberfläche zähe, dünne Folien einer Dicke von 1,0/α.

Beispiel 5

Eine Iprozentige wäßrige Lösung von Polyäthylenglykolmonostearat wird auf ein Mikrofilter (VSWP) aufgebracht und 10 Stunden an der Luft bei Raumtemperatur getrocknet. Man erhält einen Verbundstoff, der 100 Minuten im Plasma behändeit wird, das durch Glimmentladung bei einer an die Elektroden angelegten Spannung von 6 kV unter Stickstoff bei einem Druck von 0,2 Torr erzeugt worden ist. Anschließend wird der Verbundstoff unter Verwendung einer üblichen Zelle zur umgekehrten Osmose dem Permeationstest unterzogen. Der Versuch ergibt, daß der Verbundstoff zur Membranfiltration verwendet werden kann.

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Die Ergebnisse sind im der Tabelle zusammengefaßt:

Versuchsbedingungen: ·

2 Druck _ä,, - . . . . 50 kg/cm

NaCl-Konzentration. der Lösung 0,50%

Ergebnisse:

Piltratmenge 0,15 ml/cm . min

NaCl-Eonzentration des Filtrats 0,15%.

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Claims

Patentansprüche

1. Folie, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Vernetzen einer oberflächenaktiven Verbindung durch Behandlung in Plasma oder durch Bestrahlung hergestellt worden ist. -

2. Verfahren zur Herstellung von Folien, dadurch gekennzeichnet, daß man eine oberflächenaktive Verbindung im Plasma oder durch Bestrahlung vernetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als oberflächenaktive Verbindung eine anionenaktive oder kationenaktive oder nichtionogene oder amphotere oder eine in der Natur vorkommende oder Fluor .enthaltende oberflächenaktive Verbindung verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als anionenaktive oberflächenaktive Verbindung ein Fettsäuresalz, einen Schwefelsäureester eines höheren Alkohols, ein Alkylbenzolsulfonat, Alkylnaphthalinsulfonat, ein Kondensationsprodukt aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd, einen SuI-fobernsteinsäuredialkylester, Phosphorsaurealky!ester oder Polyoxyäthylensulfat verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 3^ dadurch gekennzeichnet, daß man als kationenaktive oberflächenaktive Verbindung ein Alkylaminsalz, ein quarternäres Ammoniumsais oder ein Polyoxyäthylenalkylamin verwendet.

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6. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß man als nichtionogene oberflächenaktive Verbindung einen Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxyäthylenalkylphenoläther, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyäthylenfettsäureester, Sorbitanfettsäureester-ithylenoxid-Addukt, ein Äthylenoxid-Propylenoxid-Blockpolymerisat oder ein Fettsäuremonoglycerid verwendet.

7· Verfahren nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß man als amphotere oberflächenaktive Verbindung ein Aikylbetain verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als oberflächenaktive Verbindung Natriumoleat, Kaliumoleat, Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurylbenzolsulfonat, Natriumpolyoxyäthylenalkylsulfat, Natriumpolyoxyäthylenalkylphenylsulfat,Po-

. lyoxyäthylenlaurylather, Polyoxyäthylencetyläther, Polyoxyäthylenstearylather, Polyoxyäthylenoleylather, Polyoxyäthylenoctylphenoläther, Polyoxyäthylennonylphenoläther, Sorbitanmonolaurat, Sorbitanmonostearat, Sorbitandistearat, Sorbitanmonooleat, Sorbitansesquioleat, Sorbitantrioleat, Polyoxyäthylensorbitanmonolaurat, Polyoxyäthylensorbitanmonostearat,

. Polyoxyäthylensorbitanmonooleat, Polyäthylenglykolmonolaurat, Polyäthylenglykolmonostearat, Polyäthylenglykoldistearat, Polyäthylenglykolmonooleat, Laurylaminaeetat, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Polyoxyäthylenalkylamin, Laurylbetain und Saponin. ο -

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma durch Glimmentladung oder Coronaentladung erzeugt wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Strahlung eine Elektronen-, Röntgen-, y-, <x-, Neutronen- oder Ionenstrahlung verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung in einem Gas "bei einem Druck von 0,01 bis 10 Torr unter Anlegen einer Wechsel- oder Gleichspannung von 0,5 "bis 50 kV durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Helium, Argon, Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Ammoniak, ain Kohlenwasserstoff mit 1 bis IO Kohlenstoffatomen, ein Epoxid mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, ein Alkylamin oder ein Gemisch davon verwendet wird.

13i,Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen Methan, Äthan, Propan, Äthylen, Propylen oder Acetylen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxid mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen Äthylenoxid, Propylenoxid oder Isobutylenoxid ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylamin Dimethylamin oder Triäthylamin ist.

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16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Coronaentladung bei Normaldruck oder in einem inerten Gas durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Stickstoff, Helium oder Argon verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß.die oberflächenaktive Verbindung in.Form einer Platte, Röhre, Säule, eines Garns oder einer Kugel oder in Form eines Verbundstoffes mit einem Träger.der genannten Form vorliegt.

19. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2 bis 4$ hergestellten Folie als Trennfolie, Schutzfolie, Isolationsfolie oder als Beschichtung zur Verbesserung der Oberflächeneigenschäften des Trägermaterials.

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