DE2658862C3

DE2658862C3 - Verwendung von Phosphorsäureestern als Faserpräparationsmittel

Info

Publication number: DE2658862C3
Application number: DE2658862A
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr. 8262 Neuoetting Ehrl; Rolf Dr. 6078 Neu Isenburg Kleber
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-12-24
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1980-06-12
Also published as: IT1089989B; DE2658862A1; DE2658862B2; BE862341A; BR7708610A; US4173679A; GB1593320A; NL7714055A; JPS5381797A; FR2375381A1

Description

Der Einsatz von organischen Phosphorsäureestern als Präparationsmittel und Antistatika in der faserherstellenden und faserverarbeitenden Industrie ist bekannt (Lindner, Tenside, Textilhilfsmittel, Waschrohstoffe, 1964 Bd. II, S. 1616ff., S. 1607). Diese Ester können erhalten werden durch Reaktion von Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen wie Alkoholen oder Äthylenoxid-Addukten mit Phosphoroxychlorid. In diesen Produkten ist jedoch ein hoher Anteil an Phosphorsäuretriestern enthalten, die die Antistatikeigenschaften deutlich negativ beeinflussen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Phosphorsäureester durch Reaktion mit Diphosphorpcntoxid herzustellen (US-PS 3004056 und US-PS 3004057), wobei im wesentlichen Phosphorsäurcmono- und -diester anfallen. Die so hergestellten Phosphorsäureester weisen zwar deutlich bessere Antistatikeigenschaften auf im Vergleich zu den Estern auf der Basis von Phosphoroxychlorid, doch sind diese Produkte wenig thermostabil, daß heißt, sie sind schon bei Temperturen von über 200° C merklich flüchtig. Darüber hinaus liegen sie in einer schlecht zu handhabenden pastösen Form vor und lassen sich schlecht in Wasser lösen.

Bei den sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten in der heutigen Faserindustrie und den damit verbundenen hohen Temperaturen besteht das Bedürfnis nach thermostabilen Faserpräparationsmittcln, die sich außerdem einfach handhaben lassen.

Es wurde nun gefunden, daß man zu solchen Faserpräparationsmitteln kommt, wenn man oxalkylicrtc Alkancarbonsäuren mit Polyphosphorsäure verestert. Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung von Produkten, die man durch Umsetzung von Polyphosphorsäure mit Oxalkylaten aus C₈ bis C₁₈ Alkyl- oder Alkenylcarbonsäuren und 1—22, vorzugsweise 8-18 Mol Äthylenoxid erhält, als Faserpräparationsmittel. Als Ausgangsprodukt wird handelsübliche Polyphosphorsäure eingesetzt mit einem Gehalt an 80-90%, vorzugsweise 83-85% P₂O₅. Als Oxalkylate kommen solche in Frage, die sich von Alkyl- oder Alkenylcarbonsäuren oder deren Mischungen mit 8-18 C-Atomen ableiten, wobei solche Säuren bevorzugt sind, die technisch zugänglich sind, wie etwa Cocosfettsäure, Talgfettsäure, ölsäure. Diese Säuren werden nach bekannten Verfahren mit 1-22, vorzugsweise 8—18MoI Äthylenoxid oxäthyliert. Diese

"' Oxalkylate sollen einen Gehalt an freiem Polyäthylenglykol von unter 2% haben.

Die Herstellung dieser Produkte erfolgt in der Weise, daß man die oxäthylierte Carbonsäure vorlegt und unter Rühren langsam Polyphosphorsäure zutropft. Die Reaktionstemperatur wird dabei auf unter 100° C gehalten, am besten bei ca. 40-50° C. Die beiden Ausgangskomponenten werden in folgenden Molverhältnissen zueinander eingesetzt: zwischen 3 und 3,5 Mol, vorzugsweise 3,2 Mol an Oxalkylat und > zwischen 2 und 2,5 Mol, vorzugsweise 2,25 Mol Polyphosphorsäure, berechnet als P₂O₅. Nach beendeter Reaktion erhält man eine homogene frei fließende Lösung, die zu ca. 75-80% aus dem entsprechenden Orthophosphorsäuremonoester besteht.

-'" Dieses sauer reagierende Reaktionsprodukt kann leicht mit Wasser verdünnt werden und direkt als Faserpräparationsmittel eingesetzt werden. Vorzugsweise neutralisiert man aber das Reaktionsgemisch zuvor mit Basen, wie Natrium- und Kaliumhydroxid,

-'"' Ammoniak, Alkylolaminen oder Soda. Die so gewonnenen, im wesentlichen aus Phosphorsäuremonoester bestehenden Produkte eignen sich hervorragend als gut antistatisch wirkende Faserpräpas'ationsmittel mit günstigen Gleit- und Reibungseigenschaften bei nati-

iii ven und vorzugsweise bei synthetischen Fasern, wie etwa Polyester, Polyamid, Polyurethan, Celluloseacetat, Polyacrylnitril, insbesondere als Texturierpräparationen bei der Herstellung von Polyesterfasern. Man kann diese Produkte allein oder auch gemeinsam mit

'"· üblichen Faserpräparationsmitteln, wie etwa Gleitmittel auf der Basis Ester- und Mineralöl, Emulgatoren, Fadenschlußmittel u. a. einsetzen. Die Auflage dieser Phosphorsäureester auf den Fasern beträgt zwischen 0,1 und 3 Gew.%, vorzugsweise zwischen

ι» 0,3 und 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Faser. Die Anwendung der Ester erfolgt nach allgemein bekannten Methoden durch Sprühen, Tauchen, Foulardiercn oder über Galettcn mit einer wäßrigen Lösung, die im allgemeinen 5-25 Gew.-% der oben bc-

r> schriebenen Phosphorsäureester in Form ihrer Salze enthält. Man kann diese Ester aber auch in unverdünnter Form aufsprühen.

Der Vorteil der oben beschriebenen Phosphorsäureester auf der Basis von Polyphosphorsäure liegt

■>« darin, daß diese Produkte zum einen sehr hitzestabile und gut antistatisch wirkende Faserpräparationsmittel darstellen und zum anderen selbst in unverdünnter Form niedrig viskose, leicht fließende Flüssigkeiten darstellen, die sich leicht applizieren lassen.

ν-, Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Produkte wird durch die folgenden Vorschriften erläutert:

Herstellungsvorschrift A

mi In einem Kolben mit Rührer werden 2000 g eines gewaschenen Umsetzungsprodukts aus 1 Mol Cocosfettsäure und 10 Mol Äthylenoxid, mit einem Gehalt an Polyäthylenglykol von 0,4% vorgelegt.

Unter Rühren läßt man bei Raumtemperatur in-

h^r> nerhalb von 30 Minuten 320 g Polyphosphorsäure (enthaltend 84% P₂O₅) zulaufen und rührt anschließend 6 Stunden bei 40° C nach. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird zur homogenen Lösung der

freien Estersäuren cine Lösung von 408 g KOH in 203 g H₂O langsam zugetropft. Das Endprodukt hat einen pH-Wert von 7,3 (1 % in H₂O) und einen Feststoffgehalt von 90%.

Herstellungsvorschrift B

Eine Wiederholung des Beispiels 1 mit 2000 g Cocosfettsäure, oxäthyliert mit 8 Molen Äthylenoxid pro Mol Fettsäure (MG 538), gewaschen und getrocknet, mit einem PEG-Gehalt von 1,0%, ergibt nach Umsetzung mit 373 g Polyphosphorsäure (Gehalt an P₂O₅: 84%) ein Reaktionsprodukt, das nach Zugabe von 475 g KOH in 236 g Wasser einen pH-Wert von 7,5 in 1 %iger wäßriger Lösung und einen Feststoff gehalt von 89% aufweist.

Herstellungsvorschrift C

Nachdem Verfahren von Beispiel 1 werden 2000 g Ölsäure 10AeO, gewaschen und getrocknet (PEG-Gehalt 0,1 %, MG 722), mit 276 g Polyphosphorsäure umgesetzt und mit 368 g KOH in 248 g Wasser neutralisiert. Das Endprodukt hat einen pH-Wert von 7,6 in 1 %iger wäßriger Lösung und einen Feststoffgehalt von 91 %. Das Produkt ist flüssig, löst sich bei 25° C klar in Wasser und besitzt eine Thermostabilität von 4%(Vcrdampfungsverlustbei 220° C nach 1 Std. Erhitzen).

Herstellungsvorschrift D

Gemäß Beispiel 1 werden 2000g Ölsäure· 15 AeO, gewaschen und getrocknet (PEG-Gehalt 0,3%, MG 942), mit 219 g Polyphosphorsäure umgesetzt und mit 292 g KOH in 197 g Wasser neutralisiert. Das Endprodukt ist flüssig und weist einen pH-Wert von 7,4 in 1 %iger wäßriger Lösung und einen Feststoff gehalt von 93% auf. Das Produkt löst sich bei 20° C klar in Wasser, seine Thermostabilitiit betriigt 3%.

Die praktische Anwendung der erfindungsgemäß zu verwendenden Produkte wird durch den folgenden Versuch verdeutlicht:

Vcrglcichsvcrsuch

Verglichen werden folgende Produkte:

a) nach Vorschrift A (erfindungsgemäß zu verwendendes Produkt)

b) nach Vorschrift B (erfindungsgemäß zu verwendendes Produkt)

c) Umsetzungsprodukt von P₂O₅ mit Laurylalkohol · 4 AeO, neutralisiert mit KOH (US-PS 3004056) (Vergleich)

d) Umsetzungsprodukt von Laurylalkohol mit P₂O₅ entsprechend c (Vergleich)

e) Umsetzungsprodukt von Nonylpbenol - 2 AeO mit P₂O₅, neutralisiert mit KOH (US-PS 3004056) (Vergleich)

f) Umsetzungsprodukt von P₂O₅ mit i-Tridecylalkohol (nach US-PS 3 004056) als Na-SaIz (Vergleich.

1. Folgende Prüfungen werden durchgeführt:

Äußeres	flüssig	(90%ig)	Thermo	Löslich	I₂O
	flüssig	(89%ig)	stabilität*	in h
	Hartwachs	(75%ig)	%	bei	C
a)	Hartwachs	(75%ig)	3	20°	C
b)	flüssig	(100%ig)	5	20°	C
c)	Hartwachs	(75%ig)	40	80°	C
d)		45	90°	C
e)		19	50°	C
f)		42	90°

*) Verdampfungsverlust bei 220° C nach 1 Stunde Erhitzen;

2. Die Produkte a) bis f) werden mit einer Auflage von 0,7% WS auf ein PA 6 Filament (dtex 200 f 40) aus wäßriger Lösung mittels einer Galette aufgebracht und bei 70° C die Fäden getrocknet. Die Fäden werden auf ihre Gleitreibung in der in der DE-OS 2335675 beschriebenen Apparatur gemessen. Folgende Werte der dynamischen Fadenreibung und Antistatik werden gemessen:

	Reibung	Antistatik*
a)	0,200-0,220	4
l>)	0,190-0,210	3
c)	0,230-0,250	150
d)	0,220-0,240	750
e)	0,300-0,350	100
0	0,290-0,310	1000
*) Antistatikwcrte in Mea-Ohm (22° C/65% rcl. F.);

3. Auf ein ausgesponnenes PES-Filamentbündel werden mit einer Auflage von 0,5% WS die Produkte a) bis f) aufgebracht und auf dtex 167 f 32 verstreckt und gezwirnt. Die nachfolgende Texturierung ergibt folgende Beobachtungen:

Heiztemperatur 220° C

a) kein Qualmen und Tropfen

b) kein Qualmen und Tropfen

c) starkes Rauchen

d) sehr starkes Rauchen

c) Rauchen und Abtropfen
f) starkes Rauchen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von in sauerer Form oder in Form ihrer Alkalisalze vorliegenden Umsetzungsprodukten aus Polyphosphorsäure und Oxalkylaten von C₈ bis C₁₈ Alkyl- oder Alkenylcarbonsäuren mit 1 bis 22 Einheiten Äthylenoxid und einem Gehalt an freiem Polyäthylenglykol unter 2 Gew.-% als Faserpräparationsmittel, wobei die Umsetzungsprodukte entweder allein oder gemeinsam mit anderen, üblichen Faserpräparationsmitteln eingesetzt werden.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisalz eines Umsetzungsprodukts aus Polyphoshorsäure und einem Oxalkylat von Cocos- oder Talgfettsäure mit 8 bis 18 Einheiten Äthylenoxid und einem Gehalt an freiem Polyäthylenglykol unter 2 Gew.-% eingesetzt wird.