DE2843659A1

DE2843659A1 - Verwendung quaternierter etheramine als faserpraeparationsmittel

Info

Publication number: DE2843659A1
Application number: DE19782843659
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Hoffmann; Rolf Dr Kleber; Hans Ludwig Dr Panke
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1978-10-06
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1980-04-10
Also published as: NL7907427A; DE2843659B2; DE2843659C3; GB2033938B; FR2438110B1; IT7926269A0; US4257769A; JPS5551876A; BR7906438A; FR2438110A1; GB2033938A; IT1207248B

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 78/F 212 5.10.?8 OT/Pa

Verwendung quaternierter Etheramine als Faserpräparationsmittel

Die Verwendung quaternierter Ammoniumverbindungen in der Faserpräparation ist ausreichend bekannt. Die Produkte dienen in der Faserherstellung als Antistatika mit gleitender Wirkung. Ihr Chemismus ist in Lindner, Tenside - Textilhilfsmittel- Waschrohstoff, Bd. II, Seite 1616 - 1625, ausführlich beschrieben. Quaternäre Ammoniumverbindungen mit langen Fettresten können außer hinreichender Antistatik der Faser auch einen Weichmachungseffekt bevorzugt von pastösen "Quats" vermittelt wird, während die flüssigen "Quats", wie zum Beispiel Tetramethylaremoniummethosulfat, einen reinen Antistatikeffekt ohne jegliche Weichmachung vermittelt. Die Praxis verlangt aber gerade für die Faserherstellung und auch für die Weiterverarbeitung.in der Spinnerei quaternäre Ammoniumverbindungen mit hoher Antistatik, die gleichzeitig einen guten Weichmachungseffekt zeigen und sich gut handhaben lassen. Dabei ist an gießbare Verbindungen gedacht, die sich leicht in Wasser lösen lassen und in wässriger Verdünnung keine Verdickungen ("Gelphasen") bilden.

Es wurde nun gefunden, daß als Antistatika mit sehr gut weichmachendem Effekt quaternierte Etheramine der Formel I

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K„ - (OCH - CH) 1 ι ι η

XY N ' A (I)

R,

R₁ - (OCH - CH) 1 ι ι η

X Y

für die Faserpräparation eingesetzt werden können, wobei R, einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, X und Y ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest, wobei X und Y jedoch nicht gleichzeitig einen Methylrest bedeuten, η eine Zahl von 1 bis 5, R₉ und R-. einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, A das Methylsulfat-, Chlorid- oder Dimetho-, bzw. Diethophosphat-Anion bedeuten.

Diese Verbindungen der Formel I sind aus der DT-OS 2 628 bekannt. Sie werden hergestellt durch Quaternierung von sekundären Etheraminen der allgemeinen Formel (II)

X Y R¹ - (0 - CH - CH)

' ₁ NH (II)

R - (0 - CH - CH) /

r ■ H X Y

mit üblichen Alkylierungsreagentien wie z. B. Alkylhalogeniden, Alkylschwefelsäureestern oder Alkylphosphaten in Gegenwart von Alkali. Die Reaktionsbedingungen können dabei in weiten Grenzen variieren.

Die Umsetzung wird vorzugsweise bei erhöhter Temperatur von 30 bis 160°C in Lösemitteln wie Wasser, Alkoholen, '35 wie z. B. Ethanol oder Isopropanol, aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Toluol oder Xylol oder in polaren aprotischen Lösungsmitteln, wie z. B. Dimethylformamid und in Anwensenheit von Alkali, wie Natriumhydroxid, Natrium-

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-f-H

carbonat oder Natriumhydroxydrogencarbonat durchgeführt, man kann jedoch auch bei Raumtemperatur oder ohne Lösemittel arbeiten. Zur Herstellung von farblich einwandfreien Produkten ist es vorteilhaft, diese Reaktion unter einer Schutzgasatmosphäre, wie z. B. Stickstoff, auszuführen.

Die sekundären Etheramine der Formel (II) sind aus der DT-OS 2 555 895 bekannt. Sie werden hergestellt, indem man Oxalkylate der Formel III
15

R¹ - (0 - CH - CH) - OH (III)

In welcher R , X, Y und η die für die Formel (I) angegebene Bedeutung besitzen, in flüssiger Phase mit Ammoniak und Wasserstoff in Anwesenheit von Hydrier-Dehydrierungskatalysatoren, insbesondere Nickel- und Kobalt-Kontakten, mit einer Gasgeschwindigkeit von mindestens 10 Ltr./kg Oxalylat χ h bei einer Temperatur von 150 bis 25O°C und im Bereich des Atmosphärendrucks bei 0,5 bis 1,5 atü umsetzt und das Reaktionswasser mit dem Gasstrom abführt.

Bei den gesättigten und ungesättigten Alkoholen, die den Oxyalkylderivaten der Formel III zugrunde liegen und die

ι in den Verbindungen der Formel I den Rest R bilden, kann es sich um solche handeln, die eine primäre, sekundäre oder auch eine tertiäre alkoholische Gruppe im Molekül enthalten. Der Alkylrest kann geradkettig oder verzweigt sein und leitet sich von einem entsprechenden Alkohol ab, wie z.B. Laurylalkohol, isotrxdecylalkohol, Oleylalkohol," Stearylalkohol; ferner kommen in Betracht Gemische dieser Alkohole, insbesondere solche, die bei der Hydrierung natürlicher· Fettsäuren bzw. deren Etser entstehen, wie z.B. Talgfettalkohole, Palmfettalkohole und Cocosfettalkohole, von denen der Reste R abgeleitet werden kann, sind solche, die bei technischen Prozessen anfallen, wie z.B.

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nach dem Ziegler-Verfahren (Ethylen-Aufbau-Verfahren), das gesättigte, primäre Alkohole mit gerader C-Kette bis zu etwa 24 Kohlenstoffatomen liefert, und nach den verschiedenen Oxoprozessen, die mehr oder weniger verzweigte Alkohole erzeugen.

Die Oxalkylengruppe - (0 - CH - CH)

ι I ⁿ

X Y

leitet sich vorzugsweise von Ethylen- oder auch von Propylenoxid ab und wird durch Umsetzung der zuvor genannten Alkohole mit Ethylen- und/oder Propylenoxid eingeführt. Dabei können auch Mischungen von Ethylenoxid und Propylenoxid eingesetzt werden, oder man kann nacheinander mit Ethylenoxid und Propylenoxid reagieren lassen.

Die quaternierten Etheramine sind mit Wasser leicht mischbar. Sie verleihen den damit ausgerüsteten nativen und synthetischen Fasern, wie PA, PES, Polyolefin, aber auch cellulosischen Fasern hervorragende Antistatikeigenschaften neben einem guten Weichmachungseffekt und gutem Gleitverhalten.

Die Produkte v/erden bei der Faserherstellung auf Filamente nach dem Ausspinnen, auf Stapelfasern beim Ausspinnen, Verstrecken oder vor dem Schneiden, bzw. Konvertieren in einer Menge von 0,01 bis 1, vorzugsweise 0,1 bis 0,4 % aufgebracht. Das Aufbringen kann durch Tauchen, Sprühen, Rakeln, Pflatschen oder andere Ausrüstungsprozesse erfolgen. Die quaternierten Etheramine können dabei allein oder in Kombination mit anderen Präparationsmitteln, wie Mineral-, Esteröle, Emulgatoren, wie z.B. oxethylierte Fettalkohole oder oxethylierte Nonylphenole, Fadenschlußmittel wie oxethylierte Gastoröle, Silikonöle u.a. aufgebracht werden.

Die quarternierten Etheramine der Formel I können als reine Produkte mit 100 % Wirksubstanz appliziert werden, was

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günstig sein kann, wenn die Produkte flüssig vorliegen. Meist liegen sie jedoch als 20 bis 30 %ige Einstellungen in Wasser vor, die gießbare Pasten darstellen. Die Applikation Flüssigeinstellung erfolgt dann aus wässrigen Lösungen, die ca. 5 bis 150 g/l Feststoff enthalten.

Beispiel 1

400 Teile eines sekundären Etheramins, Molekulargewicht 787 mit 1,78 % basisch reagierendem Stickstoff, das man durch Aminolyse eines geradkettigen C_?o ,„„-Alkohols mit 2 Mol Ethylenoxid, erhält, werden mit 30,3 Teilen Natriumhydroxid und 40 Teilen Wasser in einem 2-Liter-Laborautoklaven auf 70 - 80 C erwärmt, wobei Methylchlorid bis 2
zu einem Druck von 5 kp/cm aufgedrückt wird. Wenn kein Methylchlorid mehr vom Reaktionsgemisch aufgenommen wird, belüftet man und füllt das Produkt ab, das die folgende Formel hat

R-OCH₂CH₂OCH₂CH₂ CH₃

N Cl

CH.,

R= C₂₀ und C₃₃ Alkyl

Der Quaternisierungsgrad beträgt 98 %, wobei 2 % freies Amin und Ammoniumchlorid vorhanden sind. Das Produkt ist in Wasser emulgierbar. Seine 1 %ige wäßrige Lösung zeigt einen pH-Wert von 4-5.

Beispiel 2

200 Teile eines sekundären Ätheramins, Molekulargewicht 952, hergestellt durch Aminolyse eines geradkettigen C_{2 /22}-Alkohols, der mit je 1 Mol Äthylen- und Propylenoxid umgesetzt wurde, werden wir im Beispiel 1 beschrieben, in 100 Teilen Toluol unter Zusatz von 40 Teilen

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Natriumcarbonat mit zweimal je 14,5 Teilen Dimethylsulfat quaterniert.

Man erhält ein Produkt der Formel

CH₃ R-O-C₉H-O-CH₉-CH CH

Θ/ (TN

N . -CH,SO- ^

/ \ ³

R-O-C₂H₄-O-CH₂-CH CH₃

^CH3 -

■ "" ^{R = C}2O/22 ^H41/45

in 99 % Ausbeute. Der Quaternierungsgrad beträgt 92 %.

Der Gehalt an basisch reagierendem Stickstoff in der Ausgangsverbindung betrug 1,47 %.

Beispiel 3

Wie im Beispiel 1 beschrieben, werden 100 Teile eines sekundären Etheramins, Molekulargewicht 615, das man durch Aminolyse eines mit einem Mol Ethylenoxid umgesetzten Steary!alkohols erhält, in 100 Teilen Toluol unter Zusatz von 40 Teilen Natriumcarbonat mit zweimal je 27,5 Teilen Diethylsulfat quaterniert. Man erhält in 9b % Ausbeute ein Produkt, das keinen basisch reagierenden Stickstoff enthält und der Formel

C₁₈H₃₇-O-CH₂-CH₂ C₃H₄

_N (C₂H₄O)SO₃^

C₁₈H₃₇-O-CH₂-CH₂ C₂H₄

entspricht.

Gehalt an basisch reagierendem Stickstoff in der· Ausgangsverbindung: 2,27 %.

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-s-s

Entsprechend den Beispielen 1 bis 3 wurden folgende Verbindungen synthetisiert:

^R1 -	(OCH	Y^{1 N}	rs ^CH	CH₃	CH₃SO₄
	X		^ N /
		- ^n'
^R1	(OCH	Y²
	X

R₁ X Y¹ Y² η:

^{4) C}2O/22 ^H41/45 ^{H CH}3 ^CH3 ⁴

^{5) C}2O/22 ^H41/45 ^{H H CH}3 ²

Beispiel 5

Die in den Beispielen 1 bis 4 b) erfindungsgeiuäß dargestellten Quats wurden verglichen gegen folgende Quats geprüft:

6) Kondensationsprodukt aus 1 Mol Stearinsäure + 1 Mol Triethylentetramin, perquaterniert mit Dimethylsulfat (50 %ige Paste);

7) Dodecyl-dimethyl-benzylammoniumchlorid (50 %ig in Isopropanol)

I.Die Produkte wurden aus 10 %iger wässriger Lösung durch eine Galette auf PA 6-Fäden (dtex 220 f 40) mit einer Auflage von 0,7 % W.S. aufgebracht und bei 120°C getrocknet.

Die so präparierten Fäden wurden einmal griffmaßig auf ihre Weichheit, zum anderen auf ihre Gleitreibung nach DT-OS 2.416.430 geprüft. Die Haftreibung (Statische Reibung, Faden-Faden-Reibung) wurde ebenfalls (als Maß für die öffnungswilligkeitV bestimmt 1^;DT-0S 2.416.430).

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Beispiel	(Vergleich)	Gleitreibung	Haftreibung	Griff
1	(Vergleich)	0,225 - 0,300	4	sehr weich
2	0,250 - 0,330	_^3^... ■;	weich
3	0,220 - 0,29O		i^&eiir. .weich
4	0,270 - 0,350-	■ '.^Φ "'"''--	"welch
5	0,260 - 0,320	4	weich
6	0,390 - 0,510	6	matschig, weich
7	0,420 - 0,530	20	rauh, harsch

Nur die erfindungsgemäßen Etheramin-Quats zeigen sowohl einen weichen Griff, verbunden mit niederer Gleit- und Haftreibung.

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Claims

^ · HOE 78/ F 212 Patentansprüche;

1. Verwendung quaternierter Etheramine der Formel I

(I)

^R1 - (OCH -
I
X CH)
I
Y η N •
\ ^R2 ^R1 - (OCH -
I CH)
I η ^R3 X Y

wobei R. einen gesättigten oder ungesättigten Alkyrest mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, X und Y ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest, wobei X und Y jedoch nicht gleichzeitig einen Methylrest bedeuten, η eine Zahl von 1 bis 5, R„ und R₃ einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, A das Methosulfat-, Chlorid-, Dimetho- oder Triethophosphat-Anion bedeuten, als Präparationsmittel bei der Her-Stellung und Weiterverarbeitung nativer und synthetischer Fasern.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perquaternierten Etheramine der Formel I in einer Menge von 0,01 bis 1, vorzugsweise 0,1 bis 0,4 % auf die Fasern aufgebracht werden.

3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quaternierten Etheramine rein, oder aus 20 bis 30 %igen Lösungen, die bei Applikation, auf 5 bi.s 150 g/l Feststoff verdünnt werden, eingesetzt werden.

4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quaternierten Etheramine in Kombination mit anderen Präparationsmitteln eingesetzt werden.

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ORIGINAL !NSPEGTED