DE60215370T2

DE60215370T2 - Zusammensetzungen aus Polysiloxanen und quaternisierten Fettsäureamiden

Info

Publication number: DE60215370T2
Application number: DE60215370T
Authority: DE
Inventors: Harald Chrobaczek; Gabriele Lindmair; Günther Tschida
Original assignee: Huntsman Textile Effects Germany GmbH
Current assignee: Huntsman Textile Effects Germany GmbH
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: DE60215370D1; EP1432765A1; EP1432765B1; ATE342310T1; ES2274105T3; WO2003029351A1

Description

Die Erfindung betrifft wäßrige Lösungen oder Dispersionen, welche Polydiorganosiloxane und quaternisierte Fettsäureamide enthalten. Sie betrifft ferner die Verwendung solcher Lösungen oder Dispersionen für die Behandlung von Fasermaterialien, insbesondere von textilen Flächengebilden.
Es ist aus einer Vielzahl von Dokumenten bekannt, textile Flächengebilde wie Gewebe oder Flächengebilde aus Maschenware mit wäßrigen Dispersionen von Polydiorganosiloxanen zu behandeln. Den Textilien lassen sich hierdurch wasserabweisende Eigenschaften und/oder angenehm weicher Griff verleihen.
Auch Polysiloxane, welche in Seitenketten quaternisierte Stickstoffatome enthalten, wurden zum Zweck der Textilausrüstung bereits verwendet. Dies geht unter anderem aus der DE-A 196 52 524 hervor. Die Mitverwendung von (quaternisierten) Fettsäureamiden wird in dieser Schrift nicht erwähnt.
Quaternisierte Fettsäureamide als solche sind bekannt, z.B. aus der US 4 977 204 . Dort sind Zusammensetzungen beschrieben, welche quaternisierte Fettsäurealkanolamide enthalten und durch welche die Anfärbetiefe von Textilien erhöht werden kann. Zusammensetzungen, welche neben den quaternisierten Fettsäurealkanolamiden auch Silikone enthalten, werden nicht erwähnt.
Es hat sich gezeigt, daß die gleichzeitige Verwendung von sowohl Polysiloxanen als auch von Fettsäureamiden Vorteile bezüglich der Eigenschaften ausgerüsteter Textilien bringt gegenüber der Ausrüstung nur mit einer dieser beiden Komponenten. Es wurden daher bereits wäßrige Dispersionen, welche Polysiloxane und nicht-quaternisierte Fettsäurealkanolamide enthalten, zur Behandlung von textilen Flächengebilden verwendet. Dies ist beschrieben in der EP-A 578 144 und in der US 2 956 350 .
Diese aus dem Stand der Technik bekannte Kombination von Polysiloxanen mit nicht-quaternisierten Fettsäurealkanolamiden bietet den Vorteil, daß sich hierdurch Zusammensetzungen erhalten lassen, welche die Vorteile beider Produktklassen aufweisen. So gelingt es, Textilien mit sehr angenehm weichem Griff und einem bauschigen Charakter zu versehen, wenn sie mit wäßrigen Dispersionen dieser Produktkombination behandelt werden. Darüber hinaus besitzen solche wäßrigen Dispersionen den Vorteil, daß sie nur geringe Tendenz zu unerwünschter Schaumbildung aufweisen.
Wäßrige Dispersionen, welche Polysiloxane und nicht-quaternisierte Fettsäureamide enthalten, weisen jedoch auch Nachteile auf. So ist beispielsweise ihre Lager- und/oder Temperaturstabilität nicht immer optimal. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Polysiloxane quaternisierte, positiv geladene Stickstoffatome enthalten. Der genannte Nachteil tritt umso ausgeprägter in Erscheinung, je höher der Stickstoffgehalt des Polysiloxans bzw. je höher der Gewichtsanteil an stickstoffhaltigem Polysiloxan in der Dispersion ist. Andererseits ist jedoch vielfach die Verwendung Stickstoff enthaltender Polysiloxane wegen ihrer positiven Eigenschaften erwünscht. Diese positiven Eigenschaften bestehen zum einen vor allem darin, ausgerüsteten Textilien einen angenehm weichen Griff zu vermitteln. Zum anderen werden Polysiloxane, welche quaternisierte Stickstoffatome enthalten, dann bevorzugt, wenn die ausgerüsteten textilen Flächengebilde eine ausgeprägte Hydrophilie aufweisen sollen.
Ein weiterer Nachteil wäßriger Dispersionen, welche Polysiloxane und nicht-quaternisierte Fettsäureamide enthaften, besteht darin, daß die Hydrophilie von mit diesen Dispersionen ausgerüsteten Textilien für manche Einsatzgebiete nicht ausreicht.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, welche sich ausgezeichnet zur Behandlung textiler Flächengebilde eignen, welche die Vorteile bekannter wäßriger Polysiloxan/Fettsäureamid-Zusammensetzungen aufweisen, jedoch frei von den oben genannten Nachteilen sind.
Die Aufgabe wurde gelöst durch eine Zusammensetzung in Form einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion, welche folgende Komponenten enthält

A) ein Polydiorganosiloxan
B) ein quaternisiertes Fettsäureamid, das sich von einem Fettsäureamid der Formel (Ia) oder der Formel (Ib) oder der Formel (Ic), durch Quaternisierung eines oder mehrerer Stickstoffatome ableitet, R-CO-NR¹ (CH₂ ) _a-NR¹ (CHR²-CHR³-O) _b-H (Ia) R-CO-NH(CH₂ ) _a-NH(CH₂ ) _a-NH-R^k (Ib) R^k-NH(CH₂ ) _a-N(R^k)(CH₂ ) _a-NH₂ (Ic) oder ein Gemisch solcher quaternisierter Fettsäreamide, wobei die den quaternisierten Stickstoffatomen zugeordneten Anionen ausgewählt sind aus Chloridanionen, Methylsulfatanionen, Benzolsulfonatanionen oder Toluolsulfonatanionen, vorzugsweise Toluolsulfonatanionen oder Benzolsulfonatanionen, wobei R für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen steht, alle Reste R^k unabhängig voneinander für H oder -CO-R stehen, wobei jedoch in Formel (Ic) mindestens einer der Reste R^k für -CO-R steht, alle Reste R¹ unabhängig voneinander für Wasserstoff, einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder für einen Rest der Formel (CHR²-CHR³-O)_b-H stehen, in jeder Einheit (CHR²-CHR³-O) einer der Reste R² und R³ für Wasserstoff und der andere für Wasserstoff oder CH₃ steht a für eine Zahl von 2 bis 6 und b für eine Zahl von 1 bis 24 steht.

Gegenstand der Erfindung sind demnach wäßrige Lösungen oder Dispersionen, welche neben Wasser mindestens je eine der oben genannten Komponenten A) und B) enthalten, ferner die Verwendung dieser Lösungen oder Dispersionen zur Behandlung von Fasermaterialien.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung, welche Komponente A, Komponente B und gegebenenfalls weitere Komponenten enthält, kann in Form einer wäßrigen Lösung vorliegen, nämlich dann, wenn dieses Gemisch wasserlöslich ist (dies ist z.B. dann möglich, wenn Komponente A) polare Gruppen wie Polyoxyalkylengruppen oder Gruppen mit quaternisierten Stickstoffatomen enthält). Im Normalfall liegt sie jedoch in Form einer wäßrigen Dispersion, z.B. einer Emulsion, vor und enthält in diesem Fall zusätzlich als Komponente C) einen Dispergator oder ein Gemisch von Dispergatoren.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen eignen sich ausgezeichnet zur Behandlung von Fasermaterialien, insbesondere von textilen Flächengebilden wie Geweben oder Maschenware, und weisen folgende Vorteile auf:

1. Sie besitzen ausgezeichnete Stabilität auch nach längerer Lagerung und zwar auch dann, wenn Komponente A) (Polysiloxan) quaternisierte Stickstoffatome in Form von positiv geladenen Ammoniumgruppen enthält. Diese Stabilität liegt auch dann noch vor, wenn die Konzentration einer solchen Komponente A) in der Zusammensetzung so hoch ist, daß sie in Kombination mit ausschließlich nicht-quaternisierten Fettsäureamiden zur Instabilität der Lösung oder Dispersion führen würde.
2. Sie zeigen keine oder nur gering ausgeprägte störende Tendenz zur Schaumbildung. Dies spielt eine wichtige Rolle bei der Behandlung von Fasermaterialien im Rahmen der Textilausrüstung, wo Schaumbildungstendenz unerwünscht ist.
3. Sie besitzen aufgrund des Gehalts an polaren, d.h. ionischen Komponenten eine für normale Anforderungen ausreichende Hydrophilie, die somit auch ausgerüsteten Textilien vermittelt werden kann. Eine weitere Steigerung der Hydrophilie läßt sich durch bevorzugte Ausführungsformen erzielen, wonach auch das Polydiorganosiloxan (Komponente A) polare Gruppen enthält, wie z.B. Polyoxyalkylengruppen und/oder Gruppen mit quaternisierten Stickstoffatomen. Für manche Verwendungszwecke werden andererseits Polysiloxane gefordert, welche keine reaktiven Seitenketten aufweisen, aber Hydroxygruppen an den Kettenenden. Solche Polysiloxane sind also beispielsweise lineare stickstofffreie Polymere, welche an beiden Kettenenden Einheiten der Formel HO(CH₃)₂Si-O und innerhalb der Kette nur Einheiten der Formel -Si(CH₃)₂-O aufweisen. In diesem Fall läßt sich Hydrophilie also nicht durch stickstoffhaltige Reste in den Polysiloxanen vermitteln. Werden solche Polysiloxane mit quaternisierten Fettsäureamiden kombiniert, so erhält man erfindungsgemäße Zusammensetzungen, welche Textilien die vielfach gewünschte Hydrophilie verleihen, die in diesem Fall durch das Polysiloxan alleine nicht erreicht werden könnte.
4. Für den Fall, daß Komponente A) ebenfalls quaternisierte Stickstoffatome enthalten soll, besteht ein ökonomischer Weg zur Herstellung erfindungsgemäßer Zusammensetzungen darin, daß man in einer wäßrigen Dispersion eine Quaternisierungsreaktion durchführt. Diese Dispersion enthält nicht-quaternisiertes aminofunktionelles Polydiorganosiloxan und nicht-quaternisiertes Fettsäureamid, in dem außer dem Amidstickstoff noch mindestens eine quaternisierbare Aminogruppe vorliegt. Durch Zugabe eines quaternisierenden Agens, z.B. eines Alkylierungsmittels,, läßt sich gleichzeitig die Quaternisierung des Polysiloxans und des Fettsäureamids in einem einfachen Arbeitsgang erreichen.
5. Mit erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ausgerüstete Textilien besitzen einen angenehm weichen, nicht zu trockenen Griff.

Erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind wäßrige Lösungen oder Dispersionen. Diese müssen ein quaternisiertes Fettsäureamid (Komponente B) enthalten. Diese Komponente B) ist ein Produkt, welches sich von einem Fettsäurealkanolamid der Formel (Ia) oder von einem Fettsäureamid der Formel (Ib) oder der Formel (Ic) R-CO-NR¹ (CH₂ ) _a-NR¹ (CHR²-CHR³-O) _b-H (Ia) R-CO-NH(CH₂ ) _a-NH(CH₂ ) _a-NH-R^k (Ib) R^k-NH(CH₂ ) _a-N(R^k)(CH₂ ) _a-NH₂ (Ic)durch Quaternisierung eines oder mehrerer Stickstoffatome ableitet, so daß dieses Stickstoffatom (bzw. diese Stickstoffatome) vier chemische Bindungen aufweist und positiv elektrisch geladen ist. Demzufolge besteht ein Weg zur Herstellung einer Komponente B) darin, ein Fettsäureamid der Formel (Ia), (Ib) oder (Ic) oder ein Gemisch solcher Amide der Formeln (Ia), (Ib) oder (Ic) mit einem quaternisierenden Agens umzusetzen, z.B. mit einem Alkylierungsmittel. Komponente B) kann eine einheitliche chemische Verbindung sein. Im Normalfall ist sie jedoch ein Gemisch von Verbindungen, dessen einzelne Vertreter sich beispielsweise in der Kettenlänge des Restes R unterscheiden. Ferner kann ein Gemisch quaternisierter Verbindungen vorliegen, das sowohl quaternisierte Verbindungen enthält, die sich von Formel (Ia) ableiten als auch quaternisierte Verbindungen, die sich von Formel (Ib) und/oder (Ic) ableiten.
Die genannte Umsetzung (Quaternisierung) kann nach allgemein bekannten Methoden der organischen Chemie erfolgen.
Fettsäureamide der Formeln (Ia), (Ib) und (Ic) sind auf dem Markt erhältlich, gegebenenfalls in Form ihrer Salze. Ein Beispiel ist das Produkt BELFASIN 2597 der Firma Cognis, DE.
Besonders gut geeignet als Komponente B) erfindungsgemäßer Zusammensetzungen sind Produkte bzw. Produktgemische, welche sich durch Quaternisierung von Fettsäurealkanolamiden der Formel (Ia), insbesondere von Verbindungen der Formel (IX) R-CO-NH-CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂OH (IX)erhalten lassen. R besitzt hierbei die in Anspruch 1 genannte Bedeutung. Verbindungen der Formel (IX) lassen sich erhalten durch Umsetzung von
RCOOH mit H₂NCH₂CH₂NHCH₂CH₂OH
oder mit Ethylendiamin und anschließender Umsetzung mit Ethylenoxid.
In den Formeln (Ia), (Ib) und (Ic), von denen sich Komponente B) durch Quaternisierung mindestens eines Stickstoffatoms ableitet, stehen alle Reste R¹ unabhängig voneinander für Wasserstoff, einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder für einen Rest der Formel -(CHR²-CHR³-O-)_bH
Einer der Reste R² und R³ steht hierbei für Wasserstoff, der andere ebenfalls für Wasserstoff oder für CH₃. b ist eine Zahl von 1 bis 24, vorzugsweise hat b in Formel (Ia) den Wert 1.
In den Formeln (Ib) und (Ic) stehen alle anwesenden Reste R^k unabhängig voneinander für H oder für -CO-R. In Formel (Ic) jedoch muß mindestens einer der Reste R^k für -CO-R stehen. In den Formeln (Ia) und (Ib) stehen die Reste R jeweils für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen.
Wie Formel (Ia) zeigt, müssen Verbindungen der Formel (Ia) immer mindestens eine Gruppierung -(CHR²-CHR³-O-)_bH enthalten, unabhängig davon, ob zusätzlich einer oder mehrere der Reste R¹ für diese Gruppierung stehen. Die oben gemachten Aussagen bezüglich R², R³ und b gelten auch für diese Gruppierung, welche immer anwesend sein muß, wenn Komponente B) ein quaternisiertes Fettsäurealkanolamid ist, das sich von einer Verbindung der Formel (Ia) ableitet.
In den Formeln (Ia) und (Ib) steht a für eine Zahl von 2 bis 6. Vorzugsweise besitzt a den Wert 2.
Der Rest R in den Formeln (Ia) und (Ib) steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 24, vorzugsweise einen gesättigten, unverzweigten Alkylrest mit 8 bis 18, Kohlenstoffatomen. Die gleiche Aussage gilt für die Reste R in allen denjenigen Resten R^k in den Formeln (Ib) und (Ic), die für -CO-R stehen.
Auch wenn erfindungsgemäße Zusammensetzungen eine Komponente B) enthalten sollen, welche sich nur von einer der Formeln (Ia), (Ib) oder (Ic) ableitet, wird aus ökonomischen Gründen vorzugsweise für die Quaternisierungsreaktion nicht eine chemisch einheitliche Verbindung der Formel (Ia), (Ib) oder (Ic) eingesetzt, sondern ein Gemisch von Verbindungen, welche einer dieser Formeln entsprechen und dessen einzelne Vertreter sich in der Kettenlänge des Restes R unterscheiden. Ein Beispiel hierfür ist ein Gemisch, das durch Umsetzung von hydrierten Talgfettsäuren mit H₂N-CH₂-CH₂-NH-CH₂CH₂OH entsteht.
Zum Zweck der Quaternisierung können die Verbindungen der Formeln (Ia) bis (Ic) entweder als solche eingesetzt werden oder in Form von Salzen, z.B. solchen, welche durch Reaktion einer Verbindung der Formel (Ia), (Ib) oder (Ic) mit Essigsäure gebildet werden. Gegebenenfalls muß, wenn solche Salze verwendet werden, der pH-Wert des Reaktionsgemischs optimiert werden.
Verbindungen der Formel (Ia), (Ib) und (Ic) sind auf dem Markt erhältlich.
Daneben können Verbindungen dieser Formeln nach bekannten Methoden hergestellt werden durch Umsetzung der entsprechenden Fettsäure RCOOH oder einem Gemisch solcher Fettsäuren mit den entsprechenden Aminen. Ein Beispiel für die Herstellung von Verbindungen der Formeln (Ib) und (Ic) ist die Umsetzung von technischer Stearinsäure (d.h. einem Gemisch von Fettsäuren, dessen einzelne Verbindungen sich in der Kettenlänge des Alkylrestes unterscheiden) mit Diethylentriamin (N-(2-aminoethyl)ethylendiamin).
Bei der Herstellung der Amide der Formeln (Ia), (Ib) und (Ic) können als Nebenprodukte auch Ester entstehen (z.B. aus Fettsäure und H₂N-CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂-NHCH₂CH₂OH durch Reaktion der Carboxyl- mit der Hydroxygruppe). Daneben können sich cyclische Verbindungen bilden, z.B. Imidazolinderivate durch intramolekulare Reaktion, bei der die Carbonylgruppe des Amids der Formel (Ia) mit einem Stickstoffatom dieses Amids reagiert und anschließend Wasser abgespalten wird. Bei der nachfolgenden Quaternisierung des Amids wird auch das entsprechende Imidazolin teilweise oder vollständig quaternisiert.
Die genannten, aus der Amidsynthese stammenden Nebenprodukte müssen nicht abgetrennt werden. Erfindungsgemäße Zusammensetzungen können auch zur Behandlung von Textilien verwendet werden, wenn sie diese Nebenprodukte enthalten. In einigen Fällen hat es sich sogar als vorteilhaft erwiesen, wenn die genannten quaternisierten Imidazolinderivate in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zusätzlich enthalten waren. Dadurch konnte die Stabilität wässriger Dispersionen erfindungsgemäßer Zusammensetzungen weiter verbessert werden.
Die Quaternisierung von Verbindungen der Formel (Ia), (Ib) oder (Ic), welche zur Komponente B) erfindungsgemäßer Zusammensetzungen führt, wird so durchgeführt, daß in Komponente B) die den quaternisierten Stickstoffatomen zugeordneten Anionen ausgewählt sind aus Chloridanionen, Methylsulfatanionen, Benzolsulfonatanionen und Toluolsulfonatanionen. Methylsulfatanionen, Benzolsulfonatanionen und Toluolsulfonatanionen sind bevorzugt; die Toluolsulfonatanionen können chemisch einheitliche Anionen sein oder Isomerengemische.
Bereits an dieser Stelle sei erwähnt, daß auch für den Fall, daß als Komponente A) Polysiloxane mit quaternisierten Stickstoffatomen verwendet werden, die entsprechenden Anionen vorzugsweise ebenfalls aus den genannten Klassen von Anionen ausgewählt sind, wobei auch hier die Anionen vorzugsweise Methylsulfatanionen, Benzolsulfonatanionen oder Toluolsulfonatanionen sind.
Aufgrund der Aussagen über die Anionen kommen für die Quaternisierungsreaktion unter anderem folgende Verbindungen in Frage:
Alkylchloride, Dimethylsulfat, Benzolsulfonsäurealkylester, Toluolsulfonsäurealkylester.
Unter quaternisierten Fettsäureamiden im Sinne der Erfindung werden nur Verbindungen verstanden, welche mindestens ein elektrisch positiv geladenes Stickstoffatom enthalten, das 4 Bindungen zu je einem Kohlenstoffatom besitzt.
Wenn Komponente B) durch Quaternisierung von solchen Verbindungen der Formel (Ia), (Ib) und/oder (Ic) hergestellt wird, bei denen an das Stickstoffatom, das quaternisiert werden soll, noch ein oder zwei Wasserstoffatome gebunden sind, so ist darauf zu achten, daß genügend Quaternisierungsmittel eingesetzt wird, damit an dieses Stickstoffatom nach der Quaternisierung kein Wasserstoffatom mehr gebunden ist, sondern alle an N gebundenen Wasserstoffatome durch einen entsprechenden organischen Rest substituiert worden sind, so daß an mindestens ein Stickstoffatom 4 Kohlenstoffatome direkt gebunden sind.
Ferner können erfindungsgemäße Zusammensetzungen noch zusätzlich weitere quaternisierte Fettsäureamide enthalten. Ein Beispiel ist
R-CO-NH-CH₂-CH₂-NH-CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂NH-CH₂CH₂-NH₂ in Form von quaternisierten Derivaten. R besitzt hierbei die oben und in Anspruch 1 genannte Bedeutung.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen müssen neben der oben beschriebenen Komponente B) (quaternisiertes Fettsäureamid) noch mindestens eine Komponente A) enthalten. Komponente A) ist ein Polydiorganosiloxan.
Polydiorganosiloxane (Silikone) sind bekannte Polymere, z.B. solche der allgemeinen Formel R'₃Si-O-(SiR'₂O-)_tSiR'₃
Bei diesen Polyorganosiloxanen, welche als Komponente A) erfindungsgemäßer Zusammensetzungen verwendet werden können, ist t im Normalfall eine Zahl im Bereich von 10 bis 2000. Alle Reste R' stehen unabhängig voneinander für organische Reste, gegebenenfalls können einer oder mehrere der Reste R' auch für -OH oder -OR⁴ stehen, wobei R⁴ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder für den Phenylrest steht.
Es ist jedoch an kein Siliciumatom mehr als ein Rest -OH oder -OR⁴ gebunden. Vorzugsweise befinden sich OH- oder OR⁴-Gruppen, wenn sie überhaupt anwesend sind, ausschließlich an einem der beiden Kettenenden der Polysiloxane.
Im Normalfall ist Komponente A) nicht eine chemisch einheitliche Verbindung, sondern ein Gemisch von Verbindungen, wie dies bei Polymeren üblich ist. Die einzelnen Vertreter dieses Gemischs unterscheiden sich z.B. durch die Kettenlänge, d.h. durch den Wert von t. Es ist aber, analog wie im Fall von Komponente B), auch möglich, als Komponente A) ein Gemisch von Polysiloxanen zu verwenden, dessen einzelne Vertreter sich nicht nur in der Kettenlänge unterscheiden, sondern z.B. in der Art der einzelnen Reste R'. So kann z.B. als Komponente A) ein Gemisch von 2 Polysiloxanen eingesetzt werden, von denen das eine Einheiten der unten näher erläuterten Formel (III) enthält, bei denen X für einen Rest der Formel (IV) steht und von denen das andere Einheiten der Formel (III) enthält, bei denen X für einen Rest der Formel (V) steht.
Als Komponente A) können auch Polysiloxane der oben genannten allgemeinen Formel R'₃Si-O-(SiR'₂O-)_tSiR'₃ verwendet werden, bei denen innerhalb der Polydiorganosiloxankette zusätzlich auch noch Einheiten vorliegen, welche nicht die Struktur -SiR'₂O aufweisen, sondern Einheiten der Formel (M) (CH₂ ) _e-OCH₂-CH(OH)-CH₂ [N^⊕(R⁸)₂ (CH₂ ) _e]_fN^⊕(R⁸)₂CH₂-CH(OH)-CH₂-O(CH₂ ) _e (M)sind.
In Formel (M) bedeuten
e eine Zahl von 2 bis 6
f die Zahl 1 oder 2
R⁸ einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise CH₃.
Eine besonders vorteilhafte und deshalb bevorzugte Ausführungsform erfindungsgemäßer Zusammensetzungen ist dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A) ein Polydiorganosiloxan ist, dessen beide Endgruppen durch Einheiten der Formel R⁵R⁴ ₂Si-O- gebildet werden und das in der Polysiloxankette Einheiten der Formel (II) -Si(R⁴)₂-O- (II)und Einheiten der Formel (III) -Si(R⁴)(X)-O- (III)enthält, wobei
R⁴ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder den Phenylrest und R⁵ für R⁴ oder für X oder für OR⁴ oder für OH steht oder für einen Rest der Formel (W) steht, R⁹-N^⊕-(R¹⁰)₂ (CH₂ ) _g [N^⊕(R¹⁰)₂(CH₂)] _u-CH(OH)-CH₂-O(CH₂ ) _g (W) worin
R⁹ für Wasserstoff oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen steht,
R¹⁰ für einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise für CH₃, steht,
g für eine Zahl von 2 bis 6 steht,
t den Wert 0 oder 1 besitzt,
alle Reste X unabhängig voneinander für einen Rest der Formel (IV) -R⁶ (CHR²-CHR³-O) _b-R⁷ (IV)oder der Formel (V) -R⁶ [NR¹-R⁶ ] _c-NR¹ ₂ (V)stehen, wobei R¹, R², R³ und b die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen und c den Wert 0, 1 oder 2 besitzt,
alle Reste R⁶ unabhängig voneinander jeweils für einen verzweigten oder unverzweigten zweiwertigen Alkylenrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen und
R⁷ für H oder CH₃ steht,
oder wobei einer oder mehrere der Reste X für einen Rest stehen, der sich von einem Rest der Formel (V) dadurch ableitet, daß ein oder mehrere der anwesenden Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen.
Vorzugsweise enthalten Polysiloxane, welche als Komponente A) verwendet werden, innerhalb der Polymerkette keine anderen Einheiten als solche der Formeln (II) und (III) und keine anderen Endgruppen als R⁵R₂ ⁴Si-O-
Die Endgruppen dieser bevorzugten Polysiloxane werden durch Einheiten der Formel R⁵R₂ ⁴Si-O- gebildet, wobei R⁵ und R⁴ die oben genannten Bedeutungen besitzen. Bevorzugt als Endgruppen sind HO(CH₃)₂Si-O und (CH₃)₃Si-O-
Weitere geeignete Endgruppen sind (CH₃O)(CH₃)₂Si-O- und (C₂H₅O)(CH₃)₂Si-O-.
Innerhalb der Polysiloxankette dieser als Komponente A) bevorzugten Polysiloxane sind Einheiten der Formel (II) -Si(R⁴)₂-O- (II)und der Formel (III) -Si(R⁴)(X)-O- (III)anwesend. Die Reste R⁴ stehen hierbei für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder den Phenylrest, vorzugsweise sind 80 bis 100% der anwesenden Reste R⁴ Methylgruppen. Ferner stehen in diesen als Komponente A) besonders gut geeigneten Polysiloxanen alle anwesenden Reste X unabhängig voneinander für einen Rest der Formel (IV) -R⁶ (CHR²-CHR³-O) _b-R⁷ (IV)oder der Formel (V) -R⁶ [NR¹-R⁶ ] _c-NR¹ ₂ (V)
Einer oder mehrere der Reste X können auch jeweils für einen Rest stehen, der sich von einem Rest der Formel (V) dadurch ableitet, daß ein oder mehrere der anwesenden Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen. Wenn Reste X anwesend sind, in welchen ein oder mehrere quaternisierte Stickstoffatome vorliegen, so sind die entsprechenden Anionen vorzugsweise aus den gleichen Anionen ausgewählt wie oben und in Anspruch 1 beschrieben.
Die Verteilung der einzelnen Einheiten der Formeln (II) und (III) über die Polysiloxankette kann beliebig sein.
In allen Resten der Formel (IV) steht mindestens einer der Reste R² und R³ für Wasserstoff. Der andere kann für eine Methylgruppe stehen, vorzugsweise stehen aber in 50 bis 100% aller Einheiten der Formel (IV) sowohl R² als auch R³ für Wasserstoff. In diesem Fall enthalten die als Komponente A) verwendeten Polyorganosiloxane Polyoxyethyleneinheiten, durch deren Anzahl die Hydrophilie von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und von damit behandelten Textilien gezielt gesteuert werden kann.
In Formel (IV) besitzt b einen Wert von 1 bis 24, vorzugsweise von 6 bis 24, R⁶ steht für einen verzweigten oder unverzweigten zweiwertigen Alkylenrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und R⁷ für H oder CH₃.
In Formel (V) besitzen R⁶ und R¹ die bereits oben angegebenen Bedeutungen. c besitzt den Wert 0, 1 oder 2. Somit enthalten gut als Komponente A) geeignete Polysiloxane eine oder mehrere Seitenketten, in denen jeweils 1, 2 oder 3 Stickstoffatome vorliegen. Besonders bevorzugt ist es, wenn in Formel (V) R⁶ 2 oder 3 Kohlenstoffatome enthält und alle Reste R¹ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere für eine Methylgruppe stehen. Diese Aussagen gelten auch dann, wenn Reste X anwesend sind, welche quaternisierte Stickstoffatome enthalten, also von einem Rest (V) durch dessen Quaternisierung abgeleitet sind. Bevorzugt liegen also in Resten (V) bzw. deren quaternisierten Derivaten keine N-H-Bindungen vor.
Besonders gut geeignet als Komponente A) erfindungsgemäßer Zusammensetzungen ist ein Polysiloxan, dessen Endgruppen durch Einheiten der Formel (CH₃)₃Si-O- gebildet werden und das in der Polysiloxankette Einheiten der Formel -Si(CH₃)₂-O und der Formel (VI) -Si(CH₃)(X¹)-O- (VI)aufweist, worin alle Reste X¹ unabhängig voneinander für einen Rest der Formel (VII) (CH₂ ) _a (CHR²-CHR³-O) _d-H (VII)wobei d eine Zahl von 6 bis 24 ist und R² und R³ die in Anspruch 1 genannte Bedeutung besitzen,
oder für einen Rest der Formel (VIII) (CH₂ ) _a [NR¹ (CH₂ ) _a ] _c-NR¹ ₂ (VIII)stehen, wobei a eine Zahl von 2 bis 6 ist und c den Wert 0, 1 oder 2 besitzt, oder für einen Rest, der sich von einem Rest der Formel (VIII) dadurch ableitet, daß ein oder mehrere Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäßer Zusammensetzungen enthält das Polydiorganosiloxan sowohl Seitenketten mit Polyoxyethyleneinheiten einerseits und Seitenketten mit Aminogruppen oder quaternisierten Stickstoffatomen andererseits. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A) sowohl Reste der Formel (VI) enthält, bei denen X¹ für einen Rest der Formel (VII) steht, als auch Reste der Formel (VI), bei denen X¹ für einen Rest der Formel (VIII) steht oder für einen Rest der Formel (VIII), in dem ein oder mehrere Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen.
Solche Polydiorganosiloxane und ihre Herstellung sind in der US 5 612 409 beschrieben. Die Herstellung kann erfolgen durch Umsetzung von linearen oder cyclischen Poly- oder Oligodialkylsiloxanen mit Bisalkoxy-alkylsilanen, welche zusätzlich einen Rest mit einer Aminogruppe enthalten und mit Trisiloxanen der Formel (CH₃)₃Si-O-Si(CH₃)(X¹)-O-Si(CH₃)₃, wobei X¹ ein Rest der Formel (VII) ist; solche Trisiloxane sind von der Firma Goldschmidt, DE, erhältlich. Die genannten Bisalkoxy-alkyl-silane sind monomere Verbindungen der allgemeinen Formel (RO)₂Si(R)(R''), wobei R für einen Alkylrest und R'' für einen Rest steht, der eine oder mehrere Aminogruppen enthält.
In analoger Weise zu den Angaben in der genannten US-Schrift können auch Polysiloxane hergestellt werden, welche nur Reste mit Aminogruppen, aber keine Polyoxyethyleneinheiten enthalten oder Polyoxyethylengruppen enthaltende Polysiloxane, welche keine Aminogruppen enthalten. Hierzu wird bei der Synthese entweder nur das oben genannte Bisalkoxy-alkylsilan oder nur das genannte Trisiloxan eingesetzt. Auch die so erhaltenen Polysiloxane sind als Komponente A) erfindungsgemäßer Zusammensetzungen geeignet. Polysiloxane, welche Aminogruppen in Seitenketten aufweisen, können daneben nach bekannten Methoden hergestellt werden, z.B. indem man an ein Polysiloxan, das Si-H-Bindungen enthält, entsprechende Allylamine addiert. Ferner sind aminofunktionelle Polysiloxane, welche sich als Komponente A) eignen, übliche auf dem Markt erhältliche Produkte, z.B. von den Firmen Dow Corning und Wacker.
Polydiorganosiloxane, welche sowohl Polyoxyethylengruppen als auch Aminogruppen enthalten, sind deshalb besonders bevorzugt, weil sie den damit ausgerüsteten Textilien einen angenehm weichen Griff und eine gezielt steuerbare Hydrophilie verleihen.
In Polysiloxanen, welche sich als Komponente A) eignen, können auch andere Aminogruppen enthaltende Reste vorliegen als die oben genannten. Beispiele hierfür sind die in der US 5 310 783 genannten Aminogruppen enthaltenden, an ein Siliciumatom gebundenen Reste, insbesondere Reste der Formeln (II), (III), (IV) (Spalte 4, Zeilen 50 bis 60 dieser US-Schrift), ferner die in Anspruch 4 der EP-A 1 076 078 genannten stickstoffhaltigen Reste.
Es hat sich gezeigt, daß es für manche Einsatzzwecke von Vorteil ist, wenn Polysiloxane, welche Aminogruppen enthalten und als Komponente A) erfindungsgemäßer Zusammensetzungen verwendet werden sollen, nur tertiäre, also keine primären oder sekundären, Aminogruppen enthalten. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn nicht die aminofunktionellen Polysiloxane als solche die Komponente A) bilden sollen, sondern Polysiloxane die sich aus den aminofunktionellen dadurch ableiten, daß ein oder mehrere Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen. Dies ist durchführbar, indem man die zugrundeliegenden aminofunktionellen Polysiloxane mit einem quaternisierenden Agens umsetzt. Das quaternisierende Agens kann hierbei ein Alkylchlorid, Dimethylsulfat oder ein Alkylester der Benzolsulfonsäure oder Toluolsulfonsäure sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man die Quaternisierung des aminofunktionellen Polysiloxans gleichzeitig in einem einzigen Arbeitsgang mit der Quaternisierung des Fettsäureamids, also mit der Herstellung der Komponente B) durchführt. Diese Quaternisierung kann nach bekannten Methoden in einer wäßrigen Dispersion oder Lösung erfolgen, welche das aminofunktionelle Polysiloxan und das nicht-quaternisierte Fettsäureamid enthält. Aber auch dann, wenn die Quaternisierung von Fettsäureamid und Polysiloxan nicht gleichzeitig durchgeführt wird, sind alle Anionen, welche den quaternisierten Stickstoffatomen von Komponente B) in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zugeordnet sind, ausgewählt aus Chloridanionen, Methylsulfatanionen, Benzolsulfonatanionen und Toluolsulfonatanionen. Vorzugsweise sind die Anionen, die quaternierten Stickstoffatomen in Komponente A) zugeordnet sind, ebenfalls aus den hier genannten Anionen ausgewählt.
Komponente A) kann auch ein Gemisch unterschiedlicher Polysiloxane sein, wobei jedoch dieses Gemisch vorzugsweise nur aus Polysiloxanen besteht, welche in der Kette keine anderen Einheiten als solche der Formeln (II) und/oder (III) -Si(R⁴)₂-O- (II) -Si(R⁴)(X)-O- (III)enthalten. Diese Formeln wurden oben erläutert. Vorzugsweise sind in allen Polysiloxanen, welche als Komponente A) verwendet werden, Einheiten der Formel (II) anwesend. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zu Einheiten der Formel (II) auch Einheiten der Formel (III) vorliegen. Die Verteilung der einzelnen Einheiten der Formeln (II) und (III) über die Polysiloxankette kann beliebig sein.
Es ist günstig, wenn das Verhältnis der Anzahl der Einheiten der Formel (II) zur Anzahl der Einheiten der Formel (III) größer ist als 1; vorzugsweise beträgt dieses Verhältnis 10:1 bis 200:1.
Falls das Gemisch aus den Komponenten A) und B), das in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorliegt, nicht in Wasser löslich oder selbstdispergierend ist, so liegen erfindungsgemäße Zusammensetzungen als wäßrige Dispersionen vor und enthalten neben den Komponenten A) und B) zusätzlich noch eine Komponente C).
Komponente C) ist ein Dispergator oder ein Gemisch von Dispergatoren. Als Dispergator geeignet sind die bekannten oberflächenaktiven Produkte, wie sie z.B. für die Herstellung von Silikonemulsionen dem Fachmann bekannt sind. Vorzugsweise enthalten erfindungsgemäße Zusammensetzungen, welche als wäßrige Dispersionen vorliegen, als Dispergatoren nur nichtionische und/oder kationische oberflächenaktive Produkte jedoch keine anionischen. Unter den nichtionischen Tensiden sind insbesondere ethoxilierte Fettalkohole oder ethoxilierte Fettsäuren bevorzugt. Daneben sind als Dispergatoren geeignet bekannte Tenside wie Alkylpolyglykoside und ethoxilierte, verzweigte Diole mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Diolkomponente. Unter den kationischen Tensiden sind quaternäre Ammoniumsalze mit mindestens einem langkettigen, an Stickstoff gebundenen, organischen Rest, z.B. einem Alkyl- oder Alkenylrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, bevorzugt.
Vorzugsweise enthalten erfindungsgemäße Zusammensetzungen
20 bis 95 Gew.-% Wasser
und
3 bis 70 Gew.-% Komponente A), vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%
2 bis 30 Gew.-% Komponente B), vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%
und
0 bis 30 Gew.-% Komponente C)
Die Summe der Mengen an Wasser und an Komponenten A), B) und C) die im Einzelfall vorliegen, muß nicht 100 Gew.-% der erfindungsgemäßen Zusammensetzung betragen. Vielmehr können die Zusammensetzungen weitere Produkte enthalten, wie sie für Textilausrüstung bekannt und üblich sind. Hierzu gehören beispielsweise Cellulosevernetzer, Flammschutzmittel und Polymere, die Fluor enthalten.
Die Herstellung erfindungsgemäßer Zusammensetzungen kann im Normalfall durch allgemein bekannte Methoden erfolgen wie z.B. einfaches Mischen von Komponente A), Komponente B), Wasser und ggf. weiteren Komponenten und mechanisches Homogenisieren bei Raumtemperatur. In Einzelfällen ist es möglich, daß bei erhöhter Temperatur gearbeitet werden muß oder daß eine bestimmte Reihenfolge des Mischens oder Dispergierens eingehalten werden muß. So kann z.B. eine vorgefertigte wäßrige Dispersion eines Polydiorganosiloxans mit einer wäßrigen Lösung oder Dispersion eines Fettsäureamids vereinigt werden. Hierbei ist es möglich, daß das Fettsäureamid in der zweiten Dispersion bereits in quaternisierter Form, also als Komponente B), vorliegt. Es kann aber in der zweiten Dispersion auch in noch nicht quaternisierter Form vorliegen, so daß die Quaternisierung erst nach Vereinigung der beiden Dispersionen durchgeführt wird. Diese letztere Arbeitsweise ist dann bevorzugt, wenn in fertigen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch in Komponente A) (Polysiloxan) quaternisierte Stickstoffatome anwesend sein sollen. In diesem Fall läßt sich die Quaternisierung des Polysiloxans und des Fettsäureamids bequem in einem einzigen Arbeitsgang erreichen.
Die Quaternisierung des Fettsäureamids erst in einem Gemisch vorzunehmen, das bereits Polydiorganosiloxan enthält, ist aber auch möglich, wenn als Komponente A) ein stickstofffreies Polysiloxan verwendet werden soll, z.B. ein α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan. Ferner ist es in bestimmten Fällen möglich und oft sogar von Vorteil, die Herstellung von Komponente A) in Gegenwart eines Fettsäureamids vorzunehmen, wobei dieses entweder bereits in quaternisierter Form als Komponente B) vorliegen kann oder zu einem späteren Zeitpunkt quaternisiert wird. Ein Beispiel ist die in wäßrigen Systemen durchgeführte Emulsionspolymerisation einer Polysiloxan-Vorstufe zwecks Herstellung eines α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxans. Es hat sich als günstig erwiesen, diese Emulsionspolymerisation in Gegenwart eines Fettsäureamids durchzuführen, das entweder unter eine der in Anspruch 1 angegebenen Formeln (Ia), (Ib) oder (Ic) fällt und nach der Emulsionspolymerisation quaternisiert wird, wodurch Komponente B) entsteht, oder das bereits als Komponente B) vorliegt. Im Normalfall enthält das Gemisch, in dem die Emulsionspolymerisation vorgenommen wird, bereits einen geeigneten Dispergator oder ein Gemisch von Dispergatoren, so daß nach der Polymerisation eine stabile erfindungsgemäße Zusammensetzung erhalten wird.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen eignen sich ausgezeichnet zur Behandlung von Fasermaterialien, denen hierdurch ein angenehm weicher Griff vermittelt werden kann. Die Fasermaterialien sind vorzugsweise textile Flächengebilde in Form von Geweben oder Maschenware. Sie können aus den unterschiedlichsten Materialien wie z.B. Cellulosefasern, regenerierte Cellulosefasern, Synthesefasern oder Mischungen dieser Faserarten bestehen.
Das Aufbringen erfindungsgemäßer Zusammensetzungen auf textile Flächengebilde erfolgt vorzugsweise im Rahmen der Textilveredlung bzw. Textilausrüstung, also noch vor dem Konfektionieren und nach dem Färben. Die Applikation kann über ein bekanntes Foulardverfahren durchgeführt werden, wobei die Konzentration der Foulardflotte im üblichen, dem Fachmann bekannten Rahmen liegen kann. Im Normalfall werden hierzu etwa 20 bis 150 g erfindungsgemäßer Zusammensetzung pro Liter Foulardflotte eingesetzt. Die Weiterverarbeitung der ausgerüsteten Textilien kann ebenfalls nach bekannten Methoden durchgeführt werden. Auf diese Weise können unter anderem Bekleidungsartikel hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Beispiel 1 (nicht-erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel)
Gemäß diesem Beispiel wurde eine wässrige Dispersion hergestellt, welche ein Polydiorganosiloxan und ein Fettsäurealkanolamid enthielt. Der Unterschied zwischen dieser Dispersion und einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bestand darin, dass das Fettsäurealkanolamid nicht in quaternisierter Form vorlag, also keine Komponente B) anwesend war.

a) Herstellung einer wässrigen Dispersion eines aminofunktionellen Polysiloxans: 48 g eines linearen Polydimethylsiloxans (Silikonöl AK 2000, Fa. Wacker) 0,83 g (C₂H₅O)₂Si(CH₃)CH₂CH₂CH₂NH₂ 0,13 g 45%ige wässrige Kaliumhydroxidlösung 5,5 g (CH₃)₃Si-O-Si(CH₃)(X)-O-Si(CH₃)₃ (Trisiloxan der Fa. Goldschmidt, Essen, DE) X = ein einwertiger Rest, der Polyoxyethylengruppen und Polyoxypropylengruppen enthält und 0,28 g Wasser wurden miteinander vermischt und 3 Stunden auf etwa 115°C erhitzt. Anschließend wurde das Gemisch auf 90°C abgekühlt, 34 g Wasser 6,4 g eines Gemischs ethoxilierter Alkohole und 2,4 g Dipropylenglykol zugegeben. Es wurde auf 50°C abgekühlt, dann 2 g 60%ige wässrige Essigsäurelösung zugegeben und mechanisch homogenisiert. Es wurde eine stabile Silikon-Mikroemulsion erhalten. Das Silikon wies Seitenketten mit Aminogruppen und Seitenketten mit Polyoxyalkylengruppen auf.
b) Herstellung einer wässrigen Dispersion von aminofunktionellem Polysiloxan und Fettsäurealkanolamid In einem Reaktionsgefäß wurden 5 g 60%iger wässriger Essigsäurelösung 498 g auf 60°C erwärmtes Wasser 50 g eines Fettsäurealkanolamids in Salzform (BELFASIN 2597 conc PI, Firma Cognis, DE), es handelte sich hierbei um ein Salz aus einem Gemisch von Verbindungen der Formel (Ia) gemäß Anspruch 1 und Essigsäure und 20 g quaternäres Ammoniumsalz (Kation ist ein Ammoniumion mit einer Methylgruppe, einer -CH₂CH₂OH-Gruppe und 2 längerkettigen Gruppen am N-Atom; Anion = CH₃SO₄) wurden miteinander vermischt und unter Rühren 30 Minuten bei 80°C gehalten. Anschließend wurde auf 45°C abgekühlt und zuerst 197 g Wasser, dann 230 g der wie oben unter Punkt a) erhaltenen Silikon-Mikroemulsion hinzugefügt. Nach einer 30 minütigen mechanischen Homogenisierung erhielt man eine dünnflüssige, leicht gelb gefärbte Emulsion eines pH-Werts von etwa 3,8 bei 20°C. Diese wässrige Emulsion, die ein nicht-quaternisiertes aminofunktionelles Polysiloxan und ein nicht-quaternisiertes Fettsäurealkanolamid enthielt, wird nachfolgend als „Vergleichsdispersion 1" bezeichnet. Die Vergleichsdispersion 1 war eine flüssige, opale Dispersion, welche auch nach 10-tägiger Lagerung noch stabil war.

Beispiel 2 (nicht-erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel)
Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Vergleichsdispersion 1 verlieh zwar den damit ausgerüsteten Textilien ein gewisses Maß an hydrophilen Eigenschaften. Dieses Maß wurde aber nicht für alle Einsatzzwecke als ausreichend angesehen. Daher wurde gemäß diesem Beispiel 2 eine wässrige Dispersion hergestellt (= „Vergleichsdispersion 2") durch Vereinigen von 30 Gew.Teilen Vergleichsdispersion 1 und 70 Gew.Teilen einer wässrigen Dispersion eines Polysiloxans mit quaternisierten Stickstoffatomen. Zur Herstellung dieses Polysiloxans, welches in Seitenketten Reste mit quaternierten Stickstoffatomen enthielt, wurde mittels einer bekannten Äquilibrierungsreaktion aus
90 g Octamethyl-cyclotetrasiloxan
5,2 g (CH₃O)₂Si(CH₃)CH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂
2 g des in Beispiel 1 genannten Trisiloxans der Firma Goldschmidt
1,5 g Wasser
und
0,22 g 45%iger wässriger KOH-Lösung
zunächst ein aminofunktionelles Polysiloxan hergestellt.
15 g dieses aminofunktionellen Polysiloxans wurden unter Verwendung von 10 g eines Gemischs ethoxilierter Isotridecylalkohole in 70 g Wasser dispergiert. Anschließend wurde mittels 3,6 g p-Toluolsulfonsäuremethylester quaternisiert.
Die Vergleichsdispersion 2 enthielt kein quaternisiertes Fettsäureamid und zeigte nach 10-tägiger Lagerung bei Raumtemperatur brockige, sandige Ablagerungen, wies also keine genügende Stabilität für eine Eignung zur Textilbehandlung auf. Andererseits wiesen Textilien, welche mit Vergleichsdispersion 2 behandelt worden waren, eine verbesserte Hydrophilie gegenüber Textilien auf, die mit Vergleichsdispersion 1 behandelt waren.
Beispiel 3 (erfindungsgemäß)
Um die hydrophilen Eigenschaften gegenüber denjenigen beizubehalten, welche sich mit Vergleichsdispersion 2 erzielen lassen und die Stabilität der Dispersion zu verbessern, wurde eine erfindungsgemäße Dispersion (= „Dispersion 3") hergestellt, welche im Gegensatz zur Vergleichsdispersion 2 ein quaternisiertes Fettsäurealkanolamid enthielt.
Die Dispersion 3 wurde hergestellt durch Vereinigen von 70 Gewichtsteilen der wäßrigen Dispersion eines Polysiloxans mit quaternierten Stickstoffatomen (wie in Beispiel 2 beschrieben), mit 30 Gewichtsteilen einer wässrigen Polysiloxandispersion, welche ein quaternisiertes Fettsäurealkanolamid enthielt. Diese Dispersion, welche das quaternisierte Fettsäurealkanolamid enthielt, bestand aus 35 Gew.-% der Polysiloxandispersion, die gemäß Schritt a) von Beispiel 1 erhalten wurde und 65 Gew.-% eines Gemischs, das quaternisiertes Fettsäurelkanolamid enthielt. Dieses Gemisch ist herstellbar durch Umsetzung von 40 g Fettsäurealkanolamid (BELFASIN wie in Beispiel 1 beschrieben) mit 3,5 g p-Toluolsulfonsäuremethylester in Gegenwart von 450 g Wasser und 8 g Propylenglykol bei Raumtemperatur und anschließendem Erhitzen auf 60°C.
Mit der erfindungsgemäßen Dispersion 3 kann Textilien ein angenehm weicher Griff und eine ausgeprägte Hydrophilie verliehen werden. Diese Hydrophilie ist höher als im Fall der Behandlung der Textilien mit Vergleichsdispersion 1. Die Stabilität der Dispersion 3 ist wesentlich besser als die der Vergleichsdispersion 2. Auch nach 10-tägiger Lagerung bei Raumtemperatur war Dispersion 3 noch homogen.
In Beispiel 3 wurde eine Dispersion eines Polysiloxans mit quaternierten Stickstoffatomen mit einer getrennt davon hergestellten Polysiloxandispersion, welche ein quaternisiertes Fettsäurealkanolamid enthielt, vereinigt, um zur erfindungsgemäßen Dispersion 3 zu gelangen.
Beispiel 4 (erfindungsgemäß)
In einem weiteren Versuch wurde vor Durchführung der Quaternisierung die wässrige Dispersion eines aminofunktionellen (nicht-quaternisierten) Polysiloxans mit einer wäßrigen Dispersion, welche ein (nicht-quaternisiertes) Fettsäurealkanolamid enthielt, vereinigt. Die Quaternisierung erfolgte also direkt an einem Gemisch, das nicht-quaternisiertes Polysiloxan und nicht quaternisiertes Fettsäurealkanolamid enthielt. Nach der gleichzeitig durchgeführten Quaternisierung von Fettsäurealkanolamid und aminofunktionellem Polysiloxan wurde noch eine wässrige Dispersion eines aminofunktionellen Polysiloxans hinzugefügt.
Die Mengen an eingesetzten Produkten waren bei diesem Beispiel 4 so bemessen, dass nach der gleichzeitigen Quaternisierung von Fettsäurealkanolamid und aminofunktionellem Polysiloxan und anschließender Zugabe von weiterem aminofunktionellem Polysiloxan eine wässrige Dispersion erhalten wurde, welche die gleiche chemische Zusammensetzung besaß wie die erfindungsgemäße Dispersion 3. Der Unterschied der gemäß den Beispielen 3 und 4 erhaltenen Dispersionen bestand also nur darin, dass in Beispiel 3 das Polysiloxan und das Fettsäurealkanolamid getrennt voneinander quaternisiert wurden, in Beispiel 4 dagegen gemeinsam.
Die so erhaltene erfindungsgemäße Dispersion wies ebenfalls gute Stabilität bei Lagerung auf und besaß die gleichen Eigenschaften bezüglich Hydrophilie und Griff der ausgerüsteten Textilien wie Dispersion 3.
Alle Gewebeproben, welche mit einer der Dispersionen gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 nach üblichen Methoden (Foulardierung) ausgerüstet worden waren, wiesen einen angenehm weichen Griff auf.
An den Dispersionen der Beispiele 1 bis 3 wurden Hydrophilie und Schaumverhalten geprüft. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 1.
Tabelle 1
Die Hydrophilie wurde über die Benetzung von Gewebeproben durch die 3 Dispersionen bestimmt. Hierzu wurden Gewebeproben aus Baumwolle/Polyester (50:50) mittels Foulardierung mit den Dispersionen behandelt und anschließend 10 Minuten bei 110°C getrocknet. Dann wurde über eine Tropfvorrichtung je 1 Tropfen Wasser auf verschiedene Stellen der Gewebeoberfläche aufgebracht. Gemessen wurde die Zeit in Sekunden zwischen dem Aufbringen des Tropfens und dem Zeitpunkt, zu dem der Tropfen vollständig vom Gewebe aufgenommen war; der letztere Zeitpunkt ist am Verschwinden der zu Anfang durch den Tropfen auf dem Gewebe gebildeten Kalotte erkennbar.
Diese Zeit in Sekunden ist in Tabelle 1 bei „Hydrophilie" angegeben (Mittelwert der Einzelergebnisse an unterschiedlichen Stellen der Gewebeoberfläche). Ein niedrigerer Wert bedeutet demnach schnellere Benetzung und höhere Hydrophilie.
Zur Ermittlung des Schaumverhaltens wurden von den Dispersionen 1 bis 3 jeweils 0,6 g mit 100 ml Wasser gemischt und diese Mischungen in je einen Messzylinder von 250 ml gegeben. Nach mehrmaligem mechanischem Umwälzen des mit einem Stopfen verschlossenen Zylinders wurde der Zylinder aufrecht gestellt und unmittelbar danach die Schaumhöhe in ml abgelesen. Ferner wurde die Zeit (in Sekunden) ermittelt, nach welcher der Schaum völlig zerfallen war.
In Tabelle 1 ist unter „Schaumverhalten" in der Spalte „H" die Schaumhöhe in ml angegeben und in der Spalte „Z" die Zerfallszeit in Sekunden (jeweils Mittelwerte von 10 Bestimmungen).

Claims

Zusammensetzung in Form einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion, welche folgende Komponenten enthält A) ein Polydiorganosiloxan B) ein quaternisiertes Fettsäureamid, das sich von einem Fettsäureamid der Formel (Ia) oder der Formel (Ib) oder der Formel (Ic), durch Quaternisierung eines oder mehrerer Stickstoffatome ableitet, R-CO-NR¹ (CH₂ ) _a-NR¹ (CHR²-CHR³-O) _b-H (Ia) R-CO-NH(CH₂ ) _a-NH(CH₂ ) _a-NH-R^k (Ib) R^k-NH(CH₂ ) _a-N(R^k)(CH₂ ) _a-NH₂ (Ic)oder ein Gemisch solcher quaternisierter Fettsäureamide, wobei die den quaternisierten Stickstoffatomen zugeordneten Anionen ausgewählt sind aus Chloridanionen, Methylsulfatanionen, Benzolsulfonatanionen oder Toluolsulfonatanionen, vorzugsweise Toluolsulfonatanionen oder Benzolsulfonatanionen, wobei R für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen steht, alle Reste R^k unabhängig voneinander für H oder -CO-R stehen, wobei jedoch in Formel (Ic) mindestens einer der Reste R^k für -CO-R steht, alle Reste R¹ unabhängig voneinander für Wasserstoff, einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder für einen Rest (CHR²-CHR³-O)_b-H stehen, in jeder Einheit (CHR²-CHR³-O) einer der Reste R² und R³ für Wasserstoff und der andere für Wasserstoff oder CH₃ steht a für eine Zahl von 2 bis 6 und b für eine Zahl von 1 bis 24 steht.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wäßrige Dispersion ist, die zusätzlich als Komponente C) einen Dispergator oder ein Gemisch von Dispergatoren enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A) ein Polydiorganosiloxan ist, dessen beide Endgruppen durch Einheiten der Formel R⁵R⁴ ₂Si-O- gebildet werden und das in der Polysiloxankette Einheiten der Formel (II) -Si(R⁴)₂-O- (II)und Einheiten der Formel (III) -Si(R⁴)(X)-O- (III)enthält, wobei R⁴ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder den Phenylrest und R⁵ für R⁴ oder für OR⁴ oder für OH steht, alle Reste X unabhängig voneinander für einen Rest der Formel (IV) -R⁶ (CHR²-CHR³-O) _b-R⁷ (IV)oder der Formel (V) -R⁶ [NR¹-R⁶ ] _c-NR¹ ₂ (V)stehen, wobei R¹, R², R³ und b die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen und c den Wert 0, 1 oder 2 besitzt, alle Reste R⁶ unabhängig voneinander jeweils für einen verzweigten oder unverzweigten zweiwertigen Alkylenrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen und R⁷ für H oder CH₃ steht, oder wobei einer oder mehrere der Reste X für einen Rest stehen, der sich von einem Rest der Formel (V) dadurch ableitet, daß ein oder mehrere der anwesenden Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 80 bis 100% aller anwesenden Reste R⁴ Methylreste sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A) ein Polydiorganosiloxan ist, dessen Endgruppen durch Einheiten der Formel (CH₃)₃Si-O gebildet werden und das in der Polysiloxankette Einheiten der Formel -Si(CH₃)₂-O und der Formel (VI) -Si(CH₃)(X¹)-O- (VI)aufweist, worin alle Reste X¹ unabhängig voneinander für einen Rest der Formel (VII) (CH₂ ) _a (CHR²-CHR³-O) _d-H (VII)wobei d eine Zahl von 6 bis 24 ist und R² und R³ die in Anspruch 1 genannte Bedeutung besitzen oder für einen Rest der Formel (VIII) (CH₂ ) _a [NR¹ (CH₂ ) _a ] _c-NR¹ ₂ (VIII)stehen, wobei a eine Zahl von 2 bis 6 ist und c den Wert 0, 1 oder 2 besitzt, oder für einen Rest, der sich von einem Rest der Formel (VIII) dadurch ableitet, daß ein oder mehrere Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente A) sowohl Reste der Formel (VI) enthält, bei denen X¹ für einen Rest der Formel (VII) steht, als auch Reste der Formel (VI), bei denen X¹ für einen Rest der Formel (VIII) steht oder für einen Rest der Formel (VIII), in dem ein oder mehrere Stickstoffatome in quaternisierter Form vorliegen.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Komponente B) ein quaternisiertes Fettsäurealkanolamid ist, das sich von einem Fettsäurealkanolamid der Formel (IX) R-CO-NH-CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂OH (IX),wobei R die in Anspruch 1 genannte Bedeutung besitzt, dadurch ableitet, daß ein Stickstoffatom in quaternisierter Form vorliegt.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 3 bis 70 Gew.-% Komponente A) 2 bis 30 Gew.-% Komponente B) 0 bis 30 Gew.-% Komponente C) und 20 bis 95 Gew.-% Wasser enthält.
Verwendung einer Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zur Behandlung von Fasermaterialien.
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermaterialien textile Flächengebilde in Form von Geweben oder Maschenware sind und daß die Behandlung mit der Zusammensetzung im Rahmen der Textilausrüstung im nicht konfektionierten Zustand erfolgt.