EP2094889A2 - Verfahren zur herstellung von fasern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von fasern

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Publication number
EP2094889A2
EP2094889A2 EP07822669A EP07822669A EP2094889A2 EP 2094889 A2 EP2094889 A2 EP 2094889A2 EP 07822669 A EP07822669 A EP 07822669A EP 07822669 A EP07822669 A EP 07822669A EP 2094889 A2 EP2094889 A2 EP 2094889A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
methyl
polyurethane
ethyl
solution
fiber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07822669A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus SCHÜTTE
Hauke Malz
Laszlo Szarvas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP07822669A priority Critical patent/EP2094889A2/de
Publication of EP2094889A2 publication Critical patent/EP2094889A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/70—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • C08J3/091—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids characterised by the chemical constitution of the organic liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to processes for the production of fibers, preferably spandex fibers, preferably by the wet-spinning process, wherein a solution (I) containing polyurethane is spun into a coagulation bath, wherein as solution (I) polyurethane dissolved in ionic liquid starts. Furthermore, the invention relates to fibers obtainable in this way, preferably spandex fibers. In addition, the invention relates to methods for dissolving polyurethane and mixtures containing ionic liquid and polyurethane dissolved therein. Furthermore, the invention relates to the recycling of spandex fibers and antistatic spandex fibers containing ionic liquid.
  • Elastic fibers made of polyurethane have been known for more than 20 years under the name Spandex. These fibers are made from a polyol, most often a polytetrahydrofuran, MDI and a chain extender, e.g. As ethylenediamine, propylenediamine or mixtures thereof. Spandex fibers are mainly produced by the wet-spinning process or the dry-spinning process. Both production methods are generally known to the person skilled in the art and variously described. Usually, elastic fibers are produced in a titer range from 10 dtex to 3000 dtex.
  • a polyurethane prepolymer of polyol and MDI is usually reacted with the chain extender in solution.
  • the solution is then spun into a liquid coagulation bath.
  • the solidification then takes place by coagulation due to phase separation.
  • the non-solvent and the solvent should be chosen so that they are miscible with each other over the entire concentration range.
  • Currently used in the art z. B. the liquid pair DMF / water, d. H. that a polyurethane-containing DMF solution is spun into a water bath.
  • the product of this process is commonly referred to as wet-spun spandex.
  • a polyurethane prepolymer of polyol and MDI is reacted with the chain extender in solution.
  • a solvent used z. DMF or DMAC.
  • the solution is spun into a hot gas. The gas temperature is higher than the boiling point of the solvent. During the spinning process, the solvent evaporates and the fiber solidifies.
  • the object of the present invention was therefore to develop a process for the production of fibers in which toxicologically harmless as possible, easy and economically manageable starting materials, in particular solvents can be used.
  • the process should enable the recycling of non-specification fibers.
  • the process should be as simple and economical as possible.
  • the preparation of the solution (I) according to the invention can preferably be carried out in such a way that the polyurethane is prepared in the ionic liquid.
  • the polyurethane is prepared in the ionic liquid.
  • This prepolymer may then preferably be reacted, preferably spun, with amines generally known for this purpose, preferably aliphatic diamines, in particular ethylenediamine and / or propylenediamine, to give the spandex fibers.
  • the prepolymer can then preferably with generally known for this purpose amines, preferably aliphatic Diamines, especially ethylenediamine and / or propylenediamine are converted to spandex fibers, preferably spun.
  • amines preferably aliphatic Diamines, especially ethylenediamine and / or propylenediamine are converted to spandex fibers, preferably spun.
  • spandex preferably spandex fibers in the ionic liquid.
  • solution (I) can be produced by dissolving polyurethane, preferably thermoplastic polyurethane, in ionic liquids.
  • the polyurethane that is dissolved in the ionic liquid can thus be any polyurethane that is dissolved in the ionic liquid.
  • chain extenders preferably with amines, more preferably aliphatic diamines, in particular ethylenediamine and / or propylenediamine,
  • spandex preferably spandex fibers or else
  • thermoplastic polyurethane thermoplastic polyurethane
  • auxiliaries (e) can be added to the mixture of prepolymer and ionic liquid.
  • polyurethane is therefore understood to mean in particular a polymer which is prepared from an (a) isocyanate, (b) isocyanate-reactive compounds and chain extender (c).
  • the weight ratio of polyurethane and ionic liquid in the solution (I) can be selected in a wide range, and is determined mainly by processing properties such as viscosity.
  • the ratio of ionic liquid to polyurethane is usually between 20: 1 and 1:10, preferably between 10: 1 and 1: 1, particularly preferably between 4: 1 and 2: 1.
  • polyurethane by reacting (a) isocyanates with (b) isocyanate-reactive compounds, preferably having a number average molecular weight of 500 to 10,000 g / mol, (c) chain extenders having a molecular weight of 50 to 499 g / mol, optionally in The presence of (d) catalysts and / or (e) adjuvants is well known and widely described to one skilled in the art.
  • wet spun spandex is characterized in that the solution (I) is spun in a coagulation bath.
  • organic isocyanates it is possible to use generally known aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic isocyanates, preferably diisocyanates, for example tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and / or octamethylene diisocyanate, 2 -Methyl-pentamethylene-diisocyanate-1, 5, 2-ethyl-butylene-diisocyanate-1, 4, pentamethylene-diisocyanate-1, 5, butylene-diisocyanate-1, 4, 1-isocyanato-3,3,5 trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1,4- and / or 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (HXDI), 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2, 4-
  • isocyanate-reactive compounds (b) it is possible to use the generally known isocyanate-reactive compounds, for example polyesterols, polyetherols and / or polycarbonatediols, which are also commonly grouped under the term "polyols", with molecular weights between 500 and 4000 g / mol, preferably between 1000 and 3000 g / mol, in particular between 1500 and 2000 g / mol and preferably an average functionality between 1, 8 and 2.3, preferably 1, 9 to 2.2, in particular 2.
  • polyesterols polyetherols and / or polycarbonatediols
  • polyols polyols
  • polytetrahydrofurans having a molecular weight between 1000 g / mol and 3000 g / mol, preferably between 1700 g / mol and 2200 g / mol.
  • chain extenders (c) it is possible to use generally known aliphatic, araliphatic, aromatic and / or cycloaliphatic compounds having a molecular weight of 50 to 499, preferably 2-functional compounds, for example diamines and / or alkanediols having 2 to 10 carbon atoms in the alkylene radical, in particular especially butanediol-1, 4, hexanediol-1, 6 and / or di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- and / or decaalkylene with 3 to 8 carbon atoms, preferably corresponding Oligo- and / or polypropylene glycols, wherein mixtures of the Ketten tenvermiller can be used.
  • Particularly preferred chain extenders are aliphatic diamines, in particular ethylenediamine or propylenediamine, or mixtures comprising ethylenediamine and prop
  • Suitable catalysts (d) which in particular accelerate the reaction between the NCO groups of the diisocyanates (a) and the hydroxyl and / or amino groups of the constituent components (b) and (c) are known from the prior art customary tertiary amines, such as.
  • triethylamine dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine, N, N'-dimethylpiperazine, 2- (dimethylaminoethoxy) ethanol, diazabicyclo- (2,2,2) octane and the like and in particular organic metal compounds such as titanic acid esters, iron compounds such , For example, iron (I M) - acetylacetonate, Zinnver- compounds, z.
  • tin diacetate As tin diacetate, tin dioctoate, tin dilaurate or Zinndialkylsalze aliphatic carboxylic acids such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate or the like.
  • the catalysts are usually used in amounts of 0.0001 to 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of polyhydroxyl compound (b).
  • Additives and / or additives (s) are added. Examples include blowing agents, surface-active substances, fillers, flame retardants, nucleating agents, oxidation stabilizers, lubricants and mold release agents, dyes and pigments, optionally in addition to the Stabilisatorengemi- invention further stabilizers, eg. As against hydrolysis, light, heat or discoloration, inorganic and / or organic fillers, reinforcing agents and plasticizers.
  • component (e) also includes hydrolysis protectants such as, for example, polymeric and low molecular weight carbodiimides.
  • the polyurethane may contain a phosphorus compound.
  • organophosphorus compounds of the trivalent phosphorus such as phosphites and phosphonites
  • suitable phosphorus compounds are triphenylphosphite, diphenylalkylphosphite, phenyldialkylphosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, trilaurylphosphite, trioctadecylphosphite, di-stearyl-pentaerythritol diphosphite, tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, diisodecylpentaerythritol diphosphite, di- (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, tristearyl sorbitol triphosphite, tetrakis (2,4-d
  • chain regulators usually having a molecular weight of from 31 to 499.
  • Such chain regulators are compounds which only have a counterpart have isocyanate-reactive functional group, such as.
  • monofunctional alcohols monofunctional amines and / or monofunctional polyols.
  • chain regulators can generally be used in an amount of 0 to 5, preferably 0.1 to 1, parts by weight, based on 100 parts by weight of component b), and fall by definition under component (c).
  • the polyurethane is preferably based on the reaction of (a) isocyanate, preferably 4,4'-MDI, with (b) isocyanate-reactive compounds having a molecular weight between 500 g / mol and 10,000 g / mol, and (c) chain extenders are preferably preferred a molecular weight between 50 and 499 g / mol, preferably aliphatic diamines, more preferably ethylenediamine and / or propylenediamine, if appropriate in the presence of (d) catalysts and / or (e) auxiliaries.
  • the structural components (b) and (c) can be varied in relatively wide molar ratios.
  • Molar ratios of component (b) to total chain extenders (c) to be used have proven to be from 10: 1 to 1:10, in particular from 1: 1 to 1: 4, the hardness of the polyurethanes increasing with increasing content of (c) increases.
  • the reaction can be carried out under customary ratios, preferably from 900 to 1100, more preferably from 950 to 1050.
  • the ratio is defined by the ratio of the total of the isocyanate groups used in the reaction of component (a) to the opposite Isocyanate-reactive groups, d. H. the active hydrogens, components (b) and (c).
  • an isocyanate group of component (a) has an active hydrogen atom, i. H. an isocyanate-reactive function, the components (b) and (c).
  • more isocyanate groups exist than OH groups.
  • Ionic liquids are well known and widely described.
  • the term "ionic liquids" preferably means compounds, preferably organic compounds, which contain at least one cation and at least one anion, and where at least one cation and / or at least one anion contains an organic radical.
  • the ionic liquids have a melting point of less than 180 0 C.
  • the melting point in a range of -50 0 C to 150 0 C, in particular in the range of - 20 0 C to 120 0 C, particularly preferably below 100 0 C.
  • Ionic liquids in the context of the present invention are preferably salts of the general formula
  • n 1, 2, 3 or 4
  • [A] + is a quaternary ammonium cation, an oxonium cation, a sulfonium cation or a phosphonium cation
  • [Y] n 'is a is a bi-, tri- or tetravalent anion, or
  • Compounds suitable for forming the cation [A] + of ionic liquids are e.g. B. from DE 102 02 838 A1.
  • such compounds can be erstoff-, phosphorus, sulfur or in particular nitrogen atoms, for example at least one nitrogen atom, preferably 1-10 nitrogen atoms, more preferably 1-5, most preferably 1-3 and especially 1-2 nitrogen atoms.
  • further heteroatoms such as oxygen, sulfur or phosphorus atoms may be included.
  • the nitrogen atom is a suitable carrier of the positive charge in the cation of the ionic liquid from which, in equilibrium, a proton or an alkyl radical can then be transferred to the anion to produce an electrically neutral molecule.
  • a cation can first be generated by quaternization on the nitrogen atom of, for example, an amine or nitrogen heterocycle.
  • the quaternization can be carried out by alkylation of the nitrogen atom.
  • salts with different anions are obtained.
  • this can be done in a further synthesis step.
  • the halide can be reacted with a Lewis acid to form a complex anion from halide and Lewis acid.
  • replacement of a halide ion with the desired anion is possible. This can be done by adding a metal salt to precipitate the metal halide formed, via an ion exchanger, or by displacing the halide ion with a strong acid (to release the hydrohalic acid). Suitable methods are, for example, in Angew. Chem. 2000, 112, p. 3926-3945 and the literature cited therein.
  • Suitable alkyl radicals with which the nitrogen atom in the amines or nitrogen heterocycles can be quaternized are C 1 -C 6 -alkyl, preferably C 1 -C 10 -alkyl, particularly preferably C 1 -C 6 -alkyl and very particularly preferably methyl.
  • the alkyl group may be unsubstituted or have one or more identical or different substituents.
  • those compounds which contain at least one five- to six-membered heterocycle in particular a five-membered heterocycle, which has at least one nitrogen atom and optionally an oxygen or sulfur atom; particularly preferred are those compounds which contain at least one five- to six-membered heterocycle containing one, two or three nitrogen atoms and a sulfur or an oxygen atom, most preferably those having two nitrogen atoms.
  • aromatic heterocycles are particularly preferred.
  • Particularly preferred compounds are those which have a molecular weight below 1000 g / mol, very particularly preferably below 500 g / mol. Furthermore, preference is given to those cations which are selected from the compounds of the formulas (IVa) to (IVw)
  • R is hydrogen, a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or suitable functional groups radical or 1 to 20 carbon atoms;
  • radicals R 1 to R 9 independently of one another are hydrogen, a sulfo group or a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or suitable functional groups Radical having 1 to 20 carbon atoms, where the radicals R 1 to R 9 , which in the abovementioned formulas (IV) are bonded to a carbon atom (and not to a heteroatom), may additionally be halogen or a functional group; or
  • the carbon-containing group contains heteroatoms, oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus and silicon are preferable.
  • the radicals R 1 to R 9 are, in the cases in which those in the above formulas (IV) to a carbon atom (and not to a heteroatom) bound also be bound directly via the heteroatom.
  • Suitable functional groups are in principle all functional groups which may be bonded to a carbon atom or a heteroatom. Suitable examples include -NR 2 ', and -CN (cyano). Functional groups and heteroatoms may also be directly adjacent, so that combinations of several adjacent atoms, such as -O- (ether), -S- (thioether), -COO- (ester), or -CONR'- ( tertiary amide), are included, for example, di- (Ci-C4-alkyl) amino, d- C4-alkyloxycarbonyl or Ci-C4-alkyloxy.
  • the radicals R ' are the remaining part of the carbon-containing radical.
  • Halogens are fluorine, chlorine, bromine and iodine.
  • the radical R preferably stands for
  • Ci-Cis-alkyl having a total of 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2- Butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, 3-methyl 1-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methyl-1-pentyl , 3-
  • Glycols, butylene glycols and their oligomers having from 1 to 100 units and a terminal C 1 -C 6 -alkyl, such as, for example, R A O- (CHR B -CH 2 -O) n -CHR B -CH 2 - or R A O- ( CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O- with R A and R B preferably methyl or ethyl and n preferably 0 to 3, in particular 3-oxabutyl, 3-oxapentyl, 3, 6-dioxaheptyl, 3,6-dioxaoctyl, 3,6,9-trioxadecyl, 3,6,9-trioxaundecyl, 3,6,9,12-tetraoxatridecyl and 3,6,9,12-tetraoxatetradecyl;
  • N-di-C 1 -C 6 -alkyl-amino such as N, N-dimethylamino and N, N-diethylamino.
  • the radical R particularly preferably represents unbranched and unsubstituted C 1 -C 18 -alkyl, such as, for example, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, 1-decyl, 1-dodecyl, 1-tetradecyl, 1-hexadecyl, 1-octadecyl, especially for methyl, ethyl, 1-butyl and 1-octyl and for CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 - where n is 0 to 3.
  • C 1 -C 18 -alkyl such as, for example, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-
  • radicals R 1 to R 9 are preferably each independently
  • C6-Ci2-aryl substituted by suitable functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles;
  • an unsaturated, saturated or aromatic optionally substituted by suitable functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally substituted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring.
  • Ci-cis-alkyl is preferably methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2 Butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, 3 Methyl-1-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methyl-1 pentyl, 3-methyl-1-pentyl, 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-pentyl, 4-methyl-2-pentyl, 2-methyl-3-pentyl, 3-
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles C6-Ci2-aryl is preferably phenyl, ToIyI, XyIyI, ⁇ -naphthyl, ß-naphthyl, 4th -Diphenylyl, chlorophenyl, dichlorophenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, diethylphenyl, isopropylphenyl, tert-butylphenyl, dodecylphenyl, methoxyphenyl, dimethoxyphenyl, ethoxyphenyl, hexyloxyphenyl, methylnaphthyl, isopropylnaphthyl, Chloron
  • C 5 -C 12 -cycloalkyl which is optionally substituted by suitable functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles is preferably cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl , Dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, methoxycyclohexyl, dimethoxycyclohexyl, diethoxycyclohexyl, butylthiocyclohexyl, chlorocyclohexyl, dichlorocyclohexyl, dichlorocyclopentyl, Cn F2 ( n ) - (ib) H2a-b with n ⁇ 30, 0 ⁇ a ⁇
  • C5-Ci2-cycloalkenyl is preferably 3-cyclopentenyl, 2-cyclohexenyl, 3-cyclohexenyl, 2.5 - cyclohexadienyl or C n F2 (n-a) -3 (ib) H2a-3b where n ⁇ n 30, 0 ⁇ a ⁇ b and 0 or 1st
  • An optionally substituted by suitable functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur-containing heterocycle is preferably furyl, thiophenyl , Pyrryl, pyridyl, indolyl, benzoxazolyl, dioxolyl, dioxyl, benzimidazolyl, benzthiazolyl, dimethyl pyridyl, methylquinolyl, dimethylpyrryl, methoxyfuryl, dimethoxypyridyl or difluoropyridyl.
  • Two adjacent radicals together form an unsaturated, saturated or aromatic, optionally substituted by suitable functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or or a plurality of substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring, it is preferably 1, 3-propylene, 1, 4-butylene, 1, 5-pentylene, 2-oxa-1, 3-propylene, 1-oxa-1, 3 -propylene, 2-oxa-1, 3-propylene, 1-oxa-1,3-propenylene, 3-oxa-1, 5-pentylene, 1-aza-1, 3-propenylene, 1-Ci-C4-alkyl 1-aza-1, 3-propenylene, 1, 4-buta-1, 3-dienylene, 1-aza-1, 4-buta-1, 3-dienylene or 2-aza-1, 4-buta-1 3-dienylene.
  • radicals contain oxygen and / or sulfur atoms and / or substituted or unsubstituted imino groups
  • the number of oxygen and / or sulfur atoms and / or imino groups is not restricted. As a rule, it is not more than 5 in the radical, preferably not more than 4, and very particularly preferably not more than 3.
  • radicals R 1 to R 9 are each independently
  • Ci-Cis-alkyl having a total of 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, 1-propyl, 2- Propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl 1-butyl, 3-methyl-1-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3
  • Glycols, butylene glycols and their oligomers having 1 to 100 units and a terminal Cr to Cs-alkyl such as R A O- (CH R B -CH 2 -O) n-CH R B -CH 2 - or R A O - (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O-
  • R A and R B are preferably methyl or ethyl and n is preferably 0 to 3, in particular 3-oxabutyl, 3-oxapentyl, 3,6-
  • N, N-di-C 1 -C 6 -alkylamino such as, for example, N, N-dimethylamino and N, N-diethylamino,
  • the radicals R 1 to R 9 are each independently hydrogen or Ci-Cis-alkyl, such as methyl, ethyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, phenyl , for 2-cyanoethyl, for 2- (methoxycarbonyl) ethyl, for 2- (ethoxycarbonyl) ethyl, for 2- (n-butoxycarbonyl) ethyl, for N, N-dimethylamino, for N, N- Diethylamino, for chlorine and for CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 - with n equal to O to 3,
  • R 1 to R 5 is methyl, ethyl or chlorine and the remaining R 1 to R 5 are hydrogen;
  • R 3 is dimethylamino and the remaining radicals R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen;
  • R 1 and R 2 or R 2 and R 3 is 1, 4-buta-1, 3-dienylene and the remaining R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen;
  • R 1 to R 5 are hydrogen;
  • one of the radicals R 1 to R 5 is methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to R 5 are hydrogen.
  • Very particularly preferred pyridinium ions (IVa) include 1-methylpyridinium, 1-ethylpyridinium, 1- (1-butyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) pyridinium, 1- (1-octyl) pyridinium, 1 - (1-Hexyl) -pyridinium, 1- (1-octyl) -pyridinium, 1- (1-dodecyl) -pyridinium, 1- (1-tetradecyl) -pyridinium, 1- (1-hexadecyl) -pyridinium, 1 , 2-Dimethylpyridinium, 1-ethyl-2-methylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-hexyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-octyl) -2-methylpyridinium, 1 - (1-Dodecyl) -2-methylpyridinium
  • Very particularly preferred pyridazinium ions (IVb) are those in which R 1 to R 4 are hydrogen; or
  • one of the radicals R 1 to R 4 is methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to R 4 are hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl; or
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl
  • R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl;
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl, R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen;
  • R 1 to R 4 are methyl
  • R 1 to R 4 are hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-octyl or 2-cyanoethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl.
  • imidazolium ions which may be mentioned are 1-methylimidazolium, 1-ethylimidazolium, 1- (1-butyl) -imidazolium, 1- (1-octyl) -imidazolium, 1- (1-dodecyl) - imidazolium, 1- (1-tetradecyl) -imidazolium, 1- (1-hexadecyl) -imidazolium, 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1- (1-butyl) -3-methylimidazolium, 1 - (1-Butyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 6 are hydrogen or methyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • Very particularly preferred imidazolinium ions are those in which R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl, 1-butyl or phenyl, R 3 and R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl and R 5 and R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl or ethyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • Imidazoliniumionen (IVn) or
  • R 1 to R 3 are independently hydrogen, methyl or ethyl and R 4 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 is hydrogen, methyl or phenyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 and R 3 are independently hydrogen or methyl, or R 2 and R 3 together are 1, 4-buta-1,3-dienylene.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 9 are independently of one another hydrogen or methyl.
  • IVt imidazolidinium ions
  • R 1 and R 4 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 and R 5 to R 8 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 3 are independently d- to cis-alkyl
  • R 1 and R 2 together are 1, 5-pentylene or 3-oxa-1, 5-pentylene and R 3 is C 1 -C 18 alkyl or 2-cyanoethyl.
  • ammonium ions may be mentioned methyl tri (1-butyl) -ammonium, N, N-dimethylpiperidinium and N, N-dimethylmorpholinium.
  • Examples of the tertiary amines of which the quaternary ammonium ions of the general formula (IVu) are derived by quaternization with the abovementioned radicals R are diethyl-n-butylamine, diethyl-tert-butylamine, diethyl-n-pentylamine, diethyl-hexyl amine, diethyloctylamine, diethyl (2-ethylhexyl) amine, di-n-propylbutylamine, di-n-propyl-n-pentylamine, di-n-propylhexylamine, di-n-propyloctylamine, di-n-propyl (2 ethylhexyl) amine, di-isopropylethylamine, di-isopropyl-n-propylamine, di-isopropyl-butylamine, diisopropylpentylamine, di
  • Preferred quaternary ammonium salts of the general formula (IVu) are those which can be derived from the following tertiary amines by quaternization with the abovementioned radicals R, such as diisopropylethylamine, diethyl-tert-butylamine, di-iso-propylbutylamine, di -n-butyl-n-pentylamine, N, N-di-n-butylcyclohexylamine and tertiary amines of pentyl isomers.
  • Particularly preferred tertiary amines are di-n-butyl-n-pentylamine and tertiary amines of pentyl isomers.
  • Another preferred tertiary amine having three identical residues is triallylamine.
  • R 1 to R 5 are methyl.
  • guanidinium ion may be mentioned N, N, N ', N', N ", N" - hexamethylguanidinium.
  • R 1 and R 2 are independently methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl and R 3 is methyl or ethyl, 2 ;
  • R 1 is methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl
  • R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group and R 3 and R 4 are independently methyl or ethyl; or
  • R 1 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group
  • R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 5 group
  • R 3 to R 5 are independently methyl or ethyl.
  • Particularly preferred cholinium ions are those in which R 3 is selected from methyl, ethyl, 5-methoxy-3-oxa-pentyl, 8-methoxy-3,6-dioxa-octyl, 1 1-methoxy-3,6 , 9-trioxa-undecyl, 7-methoxy-4-oxa-heptyl, 1-methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-methoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-methoxy-5- oxa-nonyl, 14-methoxy-5,10-oxotetradecyl, 5-ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 1-ethoxy-3,6,9-trioxa - undecyl, 7-ethoxy-4-oxa-hepty
  • R 1 to R 3 independently of one another are C 1 -C 6 -alkyl, in particular butyl, isobutyl, 1-hexyl or 1-octyl.
  • the pyridinium ions, pyrazolinium, pyrazolium ions and imidazolinium and imidazolium ions are preferable. Furthermore, ammonium ions are preferred.
  • the anion [Y] n "of the ionic liquid is for example selected from
  • silicates and silicic acid esters of the general formula: SiO 4 4 -, HSiO 4 3 -, H 2 SiO 4 2 -, H 3 SiO 4 -, R 3 SiO 4 3 " , R 3 R b Si0 4 2" , R 3 R b R c Si0 4 -, HR 3 SiO 4 2 " ,
  • R 3 , R b , R c and R d are each independently hydrogen, C 3 -C 30 -alkyl, optionally interrupted by one or more non-adjacent oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted imino groups 2 -Ci8-alkyl, C6-C 4 aryl, C5-Ci2-cycloalkyl or a five- to six-membered, oxygen-, nitrogen- and / or sulfur-comprising heterocycle, where two of them together form an unsaturated, saturated or aromatic, optionally interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more unsubstituted or substituted imino groups interrupted ring, said radicals each additionally by suitable functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkoxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles may be substituted.
  • radicals can be used together, for example, as fused building block 1, 3-propylene, 1,4-butylene, 2-oxa-1,3-propylene, 1-oxa-1,3-propylene, 2 -Oxa-1, 3-propenylene, 1-aza-1, 3-propenylene, 1-Ci-C4-alkyl-1-aza-1, 3-propenylene, 1, 4-buta-1, 3-dienylene, 1 -Aza-1, 4-buta-1, 3-dienylene or 2-aza-1, 4-buta-1, 3-dienylene mean.
  • the number of non-adjacent oxygen and / or sulfur atoms and / or imino groups is basically not limited, or is automatically limited by the size of the remainder or the ring building block. As a rule, it is not more than 5 in the respective radical, preferably not more than 4 or very particularly preferably not more than 3. Furthermore, at least one, preferably at least two, carbon atoms (e) are generally present between two heteroatoms.
  • Substituted and unsubstituted imino groups may be, for example, imino, methylimino, iso-propylimino, n-butylimino or tert-butylimino.
  • the term "functional groups" is to be understood as meaning, for example, the following: di (C 1 -C 4 -alkyl) amino, C 1 -C 4 -alkyloxycarbonyl, cyano or C 1 -C 4 -alkoxy, where C 1 to C 4 -alkyl is methyl, ethyl , Propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl or tert-butyl.
  • C6-C4-aryl substituted by suitable functional groups are, for example, phenyl, ToIyI, XyIyI, ⁇ -naphthyl, ⁇ -naphthyl, 4-diphenylyl, chlorophenyl, dichloro phenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, diethylphenyl, isopropylphenyl, tert-butylphenyl, dodecylphenyl, methoxyphenyl, dimethoxyphenyl, ethoxyphenyl, hexyloxyphenyl, methylnaphthyl, isopropylphenyl, chloronaphthyl
  • C5-C12-cycloalkyl which is substituted by suitable functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles are, for example, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, methoxycyclohexyl , Dimethoxycyclohexyl, diethoxycyclohexyl, butylthiocyclohexyl, chlorocyclohexyl, dichlorocyclohexyl, dichlorocyclopentyl and a saturated or unsaturated bicyclic system such as norbornyl or norbornenyl.
  • a five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur-containing heterocycle is, for example, furyl, thiophenyl, pyryl, pyridyl, indolyl, benzoxazolyl, dioxolyl, dioxyl, benzimidazolyl, benzthiazolyl, dimethylpyridyl, methylquinol, dimethylpyryl , Methoxyfuryl, dimethoxypyridyl, difluoropyridyl, methylthiophenyl, isopropylthiophenyl or tert-butylthiophenyl.
  • the ionic liquids used are preferably 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazolium methanesulfonate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium methanesulfonate, methyltri-n- butylammonium methylsulfate, 1, 2,4-trimethylpyrazolium methylsulfate, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium ethylsulfate, 1,2,3-trimethylimidazolium methylsulfate, methylimidazolium chlorides, methylimidazolium bisulfate, 1-ethyl-3 methylimidazolium hydrogen sulfate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate, 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1-butyl
  • 1-ethyl-3-methylimidazolium methanesulfonate 1-ethyl-2,3-di-methylimidazolium ethylsulfate, 1-ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphat and / or 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride.
  • the spinning of the solution (I) containing the polyurethane dissolved in ionic liquid can be carried out by generally customary and known processes, in particular the wet-spun process.
  • the solution (I) is passed through a nozzle, stretched and passed into a coagulation bath, in which the fiber is formed by coagulation. By stretching, the fiber receives the desired titer.
  • the solution (I) at temperatures between 40 0 C and 140 0 C, preferably between 60 0 C and 100 0 C, in particular between 70 0 C and 90 0 C spun.
  • the solution (I) has a viscosity (spinning viscosity) of between 0.1 Pa * s and 1000 Pa * s, preferably between 1 Pa * s and 100 Pa * s.
  • the fiber By spinning the solution (I) into a coagulation bath, the fiber is obtained.
  • the coagulation bath contains a non-solvent which coagulates the polyurethane in solution (I), preferably water.
  • a non-solvent which coagulates the polyurethane in solution (I)
  • water preferably water
  • a mixture (II) of various non-solvents it is also possible to use a mixture (II) of various non-solvents.
  • the mixture (II) preferably contains water.
  • the mixture contains an ionic liquid.
  • the weight ratio of water to ionic liquid in the mixture (II) can be set in a wide range. The ratio is determined by the coagulation properties of water in the mixture and the ability to separate from the ionic liquid after exiting the coagulation bath.
  • the maximum concentration of ionic liquid in water in the mixture (II) depends on the coagulation properties of water in the ionic liquid.
  • the minimum concentration of ionic liquid in water depends on the separation possibilities of water and ionic liquid. The minimum possible concentration of ionic liquid in water is 0% by weight.
  • the preferred spinning speed is between 1 and 1000 m / min, more preferably between 3 and 200 m / min, in particular between 3 and 100 m / min.
  • spin finishes prevent z. B. the bonding of the fibers on the coil.
  • spin finishes are silicone oils.
  • the present invention also relates to the available fibers, preferably spandex fibers.
  • the fibers preferably the spandex fibers
  • the fibers usually still contain a residual content of ionic liquids.
  • residual contents of ionic liquids in the fiber of less than 10 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, particularly preferably less than 3 wt .-%, each based on the total weight of the fiber containing the ionic liquid .
  • no adverse properties can be detected for the fibers.
  • the fibers often have antistatic properties. This prevents the fibers from charging during further processing.
  • the present invention thus also antistatic spandex fibers containing ionic liquid.
  • fibers containing ionic liquid wherein the content of ionic liquid in the fiber is preferably less than 10 wt .-%, based on the total weight of the fiber containing the ionic liquid.
  • the fibers preferably have a hardness between 60 Shore A and 95 Shore A. Also preferred are spandex fibers having a hardness of 60 Shore A to 95 Shore A, preferably 65 Shore A to 90 Shore A, in particular 70 Shore A to 80 Shore A.
  • the fibers are preferably produced in a titer range between 10 dtex to 3000 dtex, more preferably 80 dtex to 2000 dtex, in particular 160 dtex to 1500 dtex.
  • Dtex is a measure of the weight of a fiber 10 km long. At a titer of 1 dtex, a fiber 10 km in length weighs 1 g.
  • the solution (I) can also be prepared by dissolving a spandex fiber in an ionic liquid.
  • the procedure is to give the spandex fibers in the ionic liquid and at a temperature between 50 and 150 0 C, preferably 70 and 130 0 C dissolves. It has proved to be advantageous that due to the ionic nature of the ionic liquid spin finishes such as silicone oils are washed off the spandex fiber and can be easily separated from the solution (I).
  • the mixture of substances produced in this way can be spun as described above.
  • the present invention thus also provides processes for dissolving polyurethane, preferably spandex fibers, by dissolving polyurethane, preferably spandex fibers, in ionic liquids.
  • the invention therefore also relates to mixtures comprising ionic liquid and polyurethane dissolved therein, preferably spandex fibers.
  • a prepolymer is prepared by reaction of PTHF 2000 (BASF Aktiengesellschaft) (2000 g), 4,4 'MDI (722.4 g) and 1, 4-butanediol (40 g) with continuous stirring at 75 0 C in 15650 g of 1- Ethyl 3-methylimidazolium methanesulfonate produced. Subsequently, will the prepolymer cooled to 30 0 C. To the solution is now slowly added a mixture of 79.82 g of ethylenediamine and 4.92 g of diethyleneamine in 5000 g of 1-ethyl-3-methylimidazolium methanesulfonate. Subsequently, the mixture is allowed to react until the viscosity of the solution is 5000-5500 mPa s. Thereafter, the solution is spun in water.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Fasern, wobei man eine Lösung (I) enthaltend Polyurethan in ein Koagulationsbad spinnt, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösung (I) Polyurethan gelöst in ionischer Flüssigkeit einsetzt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Fasern
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Fasern, bevorzugt Spandex-Fasern, bevorzugt nach dem Wet-Spinning-Prozess, wobei man eine Lösung (I) enthaltend Polyurethan in ein Koagulationsbad spinnt, wobei man als Lösung (I) Polyurethan gelöst in ionischer Flüssigkeit einsetzt. Des Weiteren betrifft die Erfindung derart erhältliche Fasern, bevorzugt Spandex-Fasern. Außerdem bezieht sich die Er- findung auf Verfahren zum Auflösen von Polyurethan und Mischungen enthaltend ionische Flüssigkeit sowie darin gelöst Polyurethan. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf das Recycling von Spandexfasern sowie antistatische Spandex-Fasern enthaltend ionische Flüssigkeit.
Elastische Fasern aus Polyurethan sind seit mehr als 20 Jahren bekannt unter dem Namen Spandex. Hergestellt werden diese Fasern aus einem Polyol, meistens einem Polytetrahydrofuran, MDI und einem Kettenverlängerer, z. B. Ethylendiamin, Propylen- diamin oder Mischungen daraus. Spandexfasern werden hauptsächlich nach dem Wet- Spinning-Prozess oder dem Dry-Spinning-Prozess hergestellt. Beide Herstellverfahren sind dem Fachmann allgemein bekannt und vielfältig beschrieben. Üblicherweise werden elastische Fasern in einem Titerbereich von 10 dtex bis 3000 dtex hergestellt.
Beim Wet-Spinning-Prozess wird üblicherweise ein Polyurethanprepolymer aus Polyol und MDI mit dem Kettenverlängerer in Lösung umgesetzt. Die Lösung wird dann in ein flüssiges Koagulationsbad gesponnen. Die Verfestigung erfolgt dann durch Koagulation aufgrund von Phasenseparation. Das Nichtlösemittel und das Lösemittel sollten so gewählt sein, dass sie über den gesamten Konzentrationsbereich miteinander mischbar sind. Zur Zeit verwendet man in der Technik z. B. das Flüssigkeitspaar DMF/Was- ser, d. h. dass eine polyurethanhaltige DMF-Lösung in ein Wasserbad versponnen wird. Das Produkt dieses Prozesses wird gemeinhin auch als Wet-Spun Spandex bezeichnet.
Beim Dry-Spun-Verfahren wird ein Polyurethanprepolymer aus Polyol und MDI mit dem Kettenverlängerer in Lösung umgesetzt. Als Lösemittel verwendet man z. B. DMF oder DMAC. Anschließend wird die Lösung in ein heißes Gas versponnen. Die Gastemperatur ist hierbei höher als die Siedetemperatur der Lösemittels. Während des Spinnvorgangs verdampft das Lösemittel und die Faser verfestigt sich.
Problematisch bei beiden Verfahren ist die Verwendung von toxischen Lösemitteln wie DMF, DMAC, NMP usw. So fallen beim Wet-Spun-Verfahren große Mengen kontaminierte Abwässer an. Um die Menge an Abwasser zu reduzieren und den Lösemittelverbrauch einzuschränken, werden die Lösemittel/Wassergemische aus den Koagula- tionsbädern durch Destillation aufbereitet. Da es aber häufig zur Azeotropbildung bei den Lösemittel/Wassergemischen kommt, ist die Rückgewinnung des Lösemittels aufwändig.
Ein Nachteil beider Verfahren ist der Anfall von nichtspezifikationsgerechten Faserspulen, z. B. Kurzrollen oder Fasern mit ungleichmäßigen Titern oder mechanischen Eigenschaften. Da sich Spandexfasern nach dem Verspinnen aufgrund der Stabilität der Harnstoffbindung nicht mehr lösen, entsteht so Ausschuss der zum Teil nur noch thermisch verwertbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren zur Herstellung von Fasern zu entwickeln, bei dem toxikologisch möglichst unbedenkliche, leicht und wirtschaftlich handhabbare Ausgangsstoffe, insbesondere Lösungsmittel eingesetzt werden können. Zudem sollte mit dem Verfahren das Recycling von nicht spezifikationsgerechten Fasern ermöglicht werden. Dabei sollte das Verfahren möglichst einfach und wirtschaftlich betrieben werden können.
Die Aufgabe konnte durch die eingangs dargestellten Verfahren, Fasern und Mischungen gelöst werden.
Die Vorteile bestehen insbesondere in der Verwendung von nichttoxischen Lösemitteln, der leichten Auftrennung des Gemisches aus Lösemittel (IL) und Fällungsmittel (Wasser), da sich kein Azeotrop bildet und der Möglichkeit des Recyclings von Produkten durch Auflösen von Spandexfasern und erneutes Verspinnen. Unter dem Begriff „Spandex" werden insbesondere Spandex-Fasern, insbesondere die Definition nach „Römpp Lexikon Chemie", 10. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, verstanden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Lösung (I) kann bevorzugt derart erfolgen, dass man das Polyurethan in der ionischen Flüssigkeit herstellt. Dabei kann man ins- besondere durch Umsetzung von (a) Isocyanat mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen in der ionischen Flüssigkeit gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von (c) Kettenverlängerer bevorzugt ein Prepolymer herstellen. Dieses Prepolymer kann anschließend bevorzugt mit allgemein für diesen Zweck bekannten Aminen, bevorzugt aliphatischen Diaminen, insbesondere Ethylendiamin und/oder Propylendiamin zur Spandex-Fasern umgesetzt werden, bevorzugt versponnen werden.
Alternativ und ebenfalls bevorzugt ist es möglich, das Prepolymer mit (a) Isocyanat und (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von (c) in Substanz, d. h. ohne Lösungsmittel herstellen und dann mit der ionischen Flüssigkeit zu vermischen. Auch in diesem Falle kann das Prepolymer anschließend bevorzugt mit allgemein für diesen Zweck bekannten Aminen, bevorzugt aliphatischen Diaminen, insbesondere Ethylendiamin und/oder Propylendiamin zu Spandex-Fasern umgesetzt werden, bevorzugt versponnen werden.
Es ist des Weiteren möglich, Spandex, bevorzugt Spandex-Fasern in der ionischen Flüssigkeit zu lösen.
Außerdem kann man die Lösung (I) dadurch erzeugt, indem man Polyurethan, bevorzugt thermoplastisches Polyurethan, in ionischen Flüssigkeiten auflöst.
Bei dem Polyurethan, dass in der ionischen Flüssigkeit gelöst wird, kann es sich somit um
ein Prepolymer handeln, dass anschließend mit Kettenverlängerungsmitteln (c), bevorzugt mit Aminen, besonders bevorzugt aliphatischen Diaminen, insbeson- dere Ethylendiamin und/oder Propylendiamin zum Spandex umgesetzt wird,
um Spandex, bevorzugt Spandex-Fasern oder auch
um thermoplastisches Polyurethan.
Bevorzugt wird zunächst mit (a) Isocyanat, (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen und gegebenenfalls (c) ein Isocyanatgruppen aufweisendes Prepolymer hergestellt, das anschließend, bevorzugt in Gegenwart von ionischer Flüssigkeit, zum verspinnbaren Produkt umgesetzt wird.
Dabei können der Mischung von Prepolymer und ionischer Flüssigkeit Hilfsstoffe (e) zugegeben werden.
Bevorzugt wird der Mischung von Prepolymer, ionischer Flüssigkeit und gegebenen- falls (e) Hilfsstoffen Kettenverlängerer (c) zugegeben. Durch Reaktion des Kettenver- längerers (c) mit dem Prepolymer entsteht das verspinnbare Produkt.
Unter Polyurethan im Sinne dieser Erfindung versteht man daher insbesondere ein Polymer, welches aus einem (a) Isocyanat, (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Ver- bindungen und Kettenverlängerer (c) hergestellt wird.
Das Gewichtsverhältnis von Polyurethan und ionischer Flüssigkeit in der Lösung (I) ist in einem breiten Bereich wählbar und wird hauptsächlich durch die Verarbeitungseigenschaften wie die Viskosität bestimmt. Üblicherweise beträgt das Verhältnis von io- nischer Flüssigkeit zu Polyurethan zwischen 20:1 und 1 :10, bevorzugt zwischen 10 :1 und 1 :1 , insbesondere bevorzugt zwischen 4:1 und 2:1. Die Herstellung von Polyurethan durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, bevorzugt mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 10000 g/mol, (c) Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht von 50 bis 499 g/mol, gegebenenfalls in Gegenwart von (d) Katalysatoren und/oder (e) Hilfsstoffen ist dem Fachmann allgemein bekannt und vielfältig beschrieben.
Die Herstellung von Wet-Spun-Spandex zeichnet sich dadurch aus, dass man die Lösung (I) in einem Koagulationsbad verspinnt.
Die bei der Herstellung der Polyurethane üblicherweise verwendeten Komponenten (a), (b), (c) sowie gegebenenfalls (d) und/oder (e) sollen im Folgenden beispielhaft beschrieben werden:
Als organische Isocyanate (a) können allgemein bekannte aliphatische, cycloaliphati- sche, araliphatische und/oder aromatische Isocyanate, bevorzugt Diisocyanate eingesetzt werden, beispielsweise Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta- und/oder Oktamethy- lendiisocyanat, 2-Methyl-pentamethylen-diisocyanat-1 ,5, 2-Ethyl-butylen-diisocy- anat-1 ,4, Pentamethylen-diisocyanat-1 ,5, Butylen-diisocyanat-1 ,4, 1-lsocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron-diisocyanat, IPDI), 1 ,4- und/oder 1 ,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (HXDI), 1 ,4-Cyclohexan-diisocyanat, 1-Methyl-2,4- und/oder -2, 6-cyclohexan-diisocyanat und/oder 4,4'-, 2,4'- und 2,2'- Dicyclohexylmethan-diisocyanat, 2,2'-, 2,4'- und/oder 4, 4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2, 6-Toluylendiisocyanat (TDI), Diphenylmethandiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-diphenyl-diisocyanat, 1 ,2-Diphenylethandi- isocyanat und/oder Phenylendiisocyanat. Bevorzugt wird 4, 4'MDI verwendet.
Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) können die allgemein bekannten gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Polyesterole, Polyetherole und/oder Polycarbonatdiole, die üblicherweise auch unter dem Begriff "Polyole" zusammengefasst werden, mit Molekulargewichten zwischen 500 und 4000 g/mol, bevorzugt zwischen 1000 und 3000 g/mol, insbesondere zwischen 1500 und 2000 g/mol und bevorzugt einer mittleren Funktionalität zwischen 1 ,8 und 2,3, bevorzugt 1 ,9 bis 2,2, insbesondere 2.
Insbesondere bevorzugt werden Polytetrahydrofurane mit einem Molgewicht zwischen 1000 g/mol und 3000 g/mol, bevorzugt zwischen 1700 g/mol und 2200 g/mol.
Als Kettenverlängerungsmittel (c) können allgemein bekannte aliphatische, araliphati- sehe, aromatische und/oder cycloaliphatische Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 50 bis 499, bevorzugt 2-funktionelle Verbindungen, eingesetzt werden, beispielsweise Diamine und/oder Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, insbe- sondere Butandiol-1 ,4, Hexandiol-1 ,6 und/oder Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Okta-, Nona- und/oder Dekaalkylenglykole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt entsprechende Oligo- und/oder Polypropylenglykole, wobei auch Mischungen der Ket- tenverlängerer eingesetzt werden können. Besonders bevorzugt werden als Kettenver- längerungsmittel aliphatische Diamine, insbesondere Ethylendiamin oder Propylendia- min oder Mischungen enthaltend Ethylendiamin und Propylendiamin.
Geeignete Katalysatoren (d), welche insbesondere die Reaktion zwischen den NCO- Gruppen der Diisocyanate (a) und den Hydroxyl- und/oder Aminogruppen der Aufbau- komponenten (b) und (c) beschleunigen, sind die nach dem Stand der Technik bekannten und üblichen tertiären Amine, wie z. B. Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N- Methylmorpholin, N,N'-Dimethylpiperazin, 2-(Dimethylaminoethoxy)-ethanol, Diazabi- cyclo-(2,2,2)-octan und ähnliche sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen wie z. B. Eisen— (I M)- acetylacetonat, Zinnver- bindungen, z. B. Zinndiacetat, Zinndioctoat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze ali- phatischer Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat oder ähnliche. Die Katalysatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,0001 bis 0,1 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Polyhydroxylverbindung (b) eingesetzt.
Neben Katalysatoren (d) können den Aufbaukomponenten (a) bis (c) auch übliche
Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe (e) hinzugefügt werden. Genannt seien beispielsweise Treibmittel, oberflächenaktive Substanzen, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Oxidationsstabilisatoren, Gleit- und Entformungshilfen, Farbstoffe und Pigmente, gegebenenfalls zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Stabilisatorengemi- sehen weitere Stabilisatoren, z. B. gegen Hydrolyse, Licht, Hitze oder Verfärbung, anorganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher. In einer bevorzugten Ausführungsform fallen unter die Komponente (e) auch Hydrolyseschutzmittel wie beispielsweise polymere und niedermolekulare Carbodiimide. In einer weiteren Ausführungsform kann das Polyurethan eine Phosphorverbindung enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Phosphorverbindungen Organophosphorverbindungen des trivalenten Phosphors, wie beispielsweise Phosphite und Phosphonite, verwendet. Beispiele für geeignete Phosphorverbindungen sind, Triphe- nylphosphit, Diphenylalkylphosphit, Phenyldialkylphosphit, Tris-(nonylphenyl) phosphit, Trilaurylphosphit, Trioctadecylphosphit, Di-stearyl-pentaerythritol diphosphit, Tris-(2,4- di-tert-butylphenyl) phosphit, Di-isodecylpentaerythritol diphosphit, Di-(2,4-di-tert-butyl- phenyl)pentaerythritol diphosphit, Tristearyl-sorbitol triphosphit, Tetrakis-(2,4-di-tert- butylphenyl) 4,4'-diphenylylenediphosphonit, Trisisodecylphosphit, Diisodecylphe- nylphosphit und Diphenylisodecylphosphit oder Gemische daraus.
Neben den genannten Komponenten (a), (b) und (c) sowie gegebenenfalls (d) und (e) können auch Kettenregler, üblicherweise mit einem Molekulargewicht von 31 bis 499, eingesetzt werden. Solche Kettenregler sind Verbindungen, die lediglich eine gegen- über Isocyanaten reaktive funktionelle Gruppe aufweisen, wie z. B. monofunktionelle Alkohole, monofunktionelle Amine und/oder monofunktionelle Polyole. Durch solche Kettenregler kann ein Fließverhalten, insbesondere bei TPUs, gezielt eingestellt werden. Kettenregler können im allgemeinen in einer Menge von 0 bis 5, bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente b) eingesetzt werden und fallen definitionsgemäß unter die Komponente (c).
Alle in dieser Schrift genannten Molekulargewichte weisen die Einheit [g/mol] auf.
Bevorzugt basiert das Polyurethan auf der Umsetzung von (a) Isocyanat, bevorzugt 4,4'-MDI, mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen mit einem Molekulargewicht zwischen 500 g/mol und 10000 g/mol, sowie (c) Kettenverlängerungsmitteln bevorzugt mit einem Molekulargewicht zwischen 50 und 499 g/mol, bevorzugt aliphati- sche Diamine, besonders bevorzugt Ethylendiamin und/oder Propylendiamin, gegebe- nenfalls in Gegenwart von (d) Katalysatoren und/oder (e) Hilfsstoffen.
Zur Einstellung von Härte der Faser können die Aufbaukomponenten (b) und (c) in relativ breiten molaren Verhältnissen variiert werden. Bewährt haben sich molare Verhältnisse von Komponente (b) zu insgesamt einzusetzenden Kettenverlängerungsmit- teln (c) von 10 : 1 bis 1 : 10, insbesondere von 1 : 1 bis 1 : 4, wobei die Härte der Polyurethane mit zunehmendem Gehalt an (c) ansteigt.
Die Umsetzung kann bei üblichen Kennzahlen erfolgen, bevorzugt bei einer Kennzahl von 900 bis 1 100, besonders bevorzugt bei einer Kennzahl von 950 bis 1050. Die Kennzahl ist definiert durch das Verhältnis der insgesamt bei der Umsetzung eingesetzten Isocyanatgruppen der Komponente (a) zu den gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, d. h. den aktiven Wasserstoffen, der Komponenten (b) und (c). Bei einer Kennzahl von 100 kommt auf eine Isocyanatgruppe der Komponente (a) ein aktives Wasserstoffatom, d. h. eine gegenüber Isocyanaten reaktive Funktion, der Komponen- ten (b) und (c). Bei Kennzahlen über 1000 liegen mehr Isocyanatgruppen als OH- Gruppen vor.
Ionische Flüssigkeiten sind allgemein bekannt und vielfältig beschrieben. Bevorzugt werden unter dem Ausdruck „ionische Flüssigkeiten" Verbindungen, bevorzugt organi- sehe Verbindungen verstanden, die mindestens ein Kation und mindestens ein Anion enthalten, und wobei mindestens ein Kation und/oder mindestens ein Anion einen organischen Rest enthält.
Vorzugsweise besitzen die ionischen Flüssigkeiten einen Schmelzpunkt von weniger als 180 0C. Besonders bevorzugt liegt der Schmelzpunkt in einem Bereich von -50 0C bis 150 0C, insbesondere im Bereich von - 20 0C bis 120 0C, insbesondere bevorzugt unter 100 0C. Ionische Flüssigkeiten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise Salze der allgemeinen Formel
(A) Salze der allgemeinen Formel (I)
[A]; [Y]n- (i),
in der n für 1 , 2, 3 oder 4 steht, [A]+ für ein quartäres Ammonium-Kation, ein Oxo- nium-Kation, ein Sulfonium-Kation oder ein Phosphonium-Kation und [Y]n" für ein ein-, zwei-, drei- oder vierwertiges Anion steht; oder
(B) gemischte Salze der allgemeinen Formeln (II)
[A1J+[A2J+ [Y]"- (IIa), wobei n = 2;
[A1]+[A2]+[A3]+ [Y]"- (IIb), wobei n = 3; oder [A1]+[A2]+[A3]+[A4]+ [Y]"- (Nc), wobei n = 4 und
wobei [A1J+, [A2]+, [A3]+ und [A4]+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ ge- nannten Gruppen ausgewählt sind und [Y]"- die unter (A) genannte Bedeutung besitzt; oder
(C) gemischte Salze der allgemeinen Formeln (III)
[A1]+[A2]+[A3]+[M1]+ [Y]"- (lila), wobei n = 4;
[A1]+[A2]+[M1]+[M2]+ [Y]"- (NIb), wobei n = 4;
[A1]+[M1]+[M2]+[M3]+ [Y]"- (Nie), wobei n = 4;
[A1]+[A2]+[M1]+ [Y]"- (NId), wobei n = 3;
[A1]+[M1]+[M2]+ [Y]"- (Nie), wobei n = 3; [A1]+[M1]+ [Y]"- (Nif), wobei n = 2;
[A1]+[A2]+[M4]2+ [Y]"- (NIg), wobei n = 4;
[A1]+[M1]+[M4]2+ [Y]"- (NIh), wobei n = 4;
[A1]+[M5]3+ [Y]"- (MIi), wobei n = 4; oder
[A1J+[M4J2+ [Y]"- (NIj), wobei n = 3 und
wobei [A1]+, [A2J+ und [A3J+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ genannten
Gruppen ausgewählt sind, [Y]"- die unter (A) genannte Bedeutung besitzt und
[M1J+, [M2J+, [M3J+ einwertige Metallkationen, [M4J2+ zweiwertige Metallkationen und [M5J3+ dreiwertige Metallkationen bedeuten.
Verbindungen, die sich zur Bildung des Kations [A]+ von ionischen Flüssigkeiten eignen, sind z. B. aus DE 102 02 838 A1 bekannt. So können solche Verbindungen Sau- erstoff-, Phosphor-, Schwefel- oder insbesondere Stickstoffatome enthalten, beispielsweise mindestens ein Stickstoffatom, bevorzugt 1-10 Stickstoffatome, besonders bevorzugt 1-5, ganz besonders bevorzugt 1-3 und insbesondere 1-2 Stickstoffatome. Gegebenenfalls können auch weitere Heteroatome wie Sauerstoff-, Schwefel- oder Phos- phoratome enthalten sein. Das Stickstoffatom ist ein geeigneter Träger der positiven Ladung im Kation der ionischen Flüssigkeit, von dem im Gleichgewicht dann ein Proton bzw. ein Alkylrest auf das Anion übergehen kann, um ein elektrisch neutrales Molekül zu erzeugen.
Für den Fall, dass das Stickstoffatom der Träger der positiven Ladung im Kation der ionischen Flüssigkeit ist, kann bei der Synthese der ionischen Flüssigkeiten zunächst durch Quaternisierung am Stickstoffatom etwa eines Amins oder Stickstoff-Hetero- cyclus' ein Kation erzeugt werden. Die Quaternisierung kann durch Alkylierung des Stickstoffatoms erfolgen. Je nach verwendetem Alkylierungsreagens werden Salze mit unterschiedlichen Anionen erhalten. In Fällen, in denen es nicht möglich ist, das gewünschte Anion bereits bei der Quaternisierung zu bilden, kann dies in einem weiteren Syntheseschritt erfolgen. Ausgehend beispielsweise von einem Ammoniumhalogenid kann das Halogenid mit einer Lewissäure umgesetzt werden, wobei aus Halogenid und Lewissäure ein komplexes Anion gebildet wird. Alternativ dazu ist der Austausch eines Halogenidions gegen das gewünschte Anion möglich. Dies kann durch Zugabe eines Metallsalzes unter Ausfällung des gebildeten Metallhalogenids, über einen Ionenaustauscher oder durch Verdrängung des Halogenidions durch eine starke Säure (unter Freisetzung der Halogenwasserstoffsäure) geschehen. Geeignete Verfahren sind beispielsweise in Angew. Chem. 2000, 112, S. 3926 - 3945 und der darin zitierten Litera- tur beschrieben.
Geeignete Alkylreste, mit denen das Stickstoffatom in den Aminen oder Stickstoff- Heterocyclen beispielsweise quaternisiert sein kann, sind Ci-Cis-Alkyl, bevorzugt d- Cio-Alkyl, besonders bevorzugt d-Cε-Alkyl und ganz besonders bevorzugt Methyl. Die Alkylgruppe kann unsubstituiert sein oder einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten aufweisen.
Bevorzugt sind solche Verbindungen, die mindestens einen fünf- bis sechsgliedrigen Heterocyclus, insbesondere einen fünfgliedrigen Heterocyclus, enthalten, der mindes- tens ein Stickstoffatom sowie gegebenenfalls ein Sauerstoff- oder Schwefelatom aufweist, besonders bevorzugt sind solche Verbindungen, die mindestens einen fünf- bis sechsgliedrigen Heterocyclus enthalten, der ein, zwei oder drei Stickstoffatome und ein Schwefel- oder ein Sauerstoffatom aufweist, ganz besonders bevorzugt solche mit zwei Stickstoffatomen. Weiterhin bevorzugt sind aromatische Heterocyclen.
Besonders bevorzugte Verbindungen sind solche, die ein Molgewicht unter 1000 g/mol aufweisen, ganz besonders bevorzugt unter 500 g/mol. Weiterhin sind solche Kationen bevorzugt, die ausgewählt sind aus den Verbindungen der Formeln (IVa) bis (IVw),
(IVa) (IVb) (IVc)
(IVd) (IVe) (IVf)
(IVg) (IVg') (IVh)
(IVi) (IVj) (IVj')
(IVk) (IVk') (IVI)
(IVm) (IVm') (IVn)
(IVn') (IVo) (IVo')
(IVp) (IVq) (IVq')
R
(IVq") (IVr) (IVr')
(IVr") (IVs) (IVt)
(IVu) (IVv) (IVw)
sowie Oligomere, die diese Strukturen enthalten.
Weitere geeignete Kationen sind Verbindungen der allgemeinen Formel (IVx) und (IVy)
Rz
3 ' + 1 l + 1
R— P-R1 S-R1 R R
(IVx) (IVy)
sowie Oligomere, die diese Struktur enthalten.
In den oben genannten Formeln (IVa) bis (IVy) stehen
der Rest R für Wasserstoff, einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder geeignete funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen; und
die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine Sulfo-Gruppe oder einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder geeignete funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste R1 bis R9, welche in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, zusätzlich auch für Halogen oder eine funktionelle Gruppe stehen können; oder
zwei benachbarte Reste aus der Reihe R1 bis R9 zusammen auch für einen zwei- bindigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder geeignete funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Als Heteroatome kommen bei der Definition der Reste R und R1 bis R9 prinzipiell alle Heteroatome in Frage, welche in der Lage sind, formell eine -CH2-, eine -CH=, eine -C≡ oder eine =C= -Gruppe zu ersetzen. Enthält der Kohlenstoff enthaltende Rest Heteroatome, so sind Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und Silizium bevorzugt. Als bevorzugte Gruppen seien insbesondere -O-, -S-, -SO-, -SO2-, -NR'-, -N=, -PR'-, -PR'2 und -SiRV genannt, wobei es sich bei den Resten R' um den verbleibenden Teil des Kohlenstoff enthaltenden Rests handelt. Die Reste R1 bis R9 können dabei in den Fällen, in denen diese in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, auch direkt über das Heteroatom ge- bunden sein.
Als funktionelle Gruppen kommen prinzipiell alle funktionellen Gruppen in Frage, welche an ein Kohlenstoffatom oder ein Heteroatom gebunden sein können. Als geeignete Beispiele seien -NR2', und -CN (Cyano) genannt. Funktionelle Gruppen und Hetero- atome können auch direkt benachbart sein, so dass auch Kombinationen aus mehreren benachbarten Atomen, wie etwa -O- (Ether), -S- (Thioether), -COO- (Ester), oder - CONR'- (tertiäres Amid), mit umfasst sind, beispielsweise Di-(Ci-C4-Alkyl)-amino, d- C4-Alkyloxycarbonyl oder Ci-C4-Alkyloxy. Bei den Resten R' handelt es sich um den verbleibenden Teil des Kohlenstoff enthaltenden Restes.
Als Halogene seien Fluor, Chlor, Brom und lod genannt.
Bevorzugt steht der Rest R für
- unverzweigtes oder verzweigtes, unsubstituiertes oder ein bis mehrfach mit Halogen, Phenyl, Cyano, substituiertes Ci-Cis-Alkyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2- Butyl, 2-Methyl-1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2- Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2- butyl, 2,2-Dimethyl-1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-
Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4- Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1 -butyl, 2,3- Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3- Dimethyl-2-butyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1- Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, Benzyl, 3-Phenylpropyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxy-carbonyl)-ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluorethyl, Heptafluorpropyl, Hep- tafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl und Unde- cylfluorisopentyl;
Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Ci-Cβ-Alkyl als Endgruppe, wie beispielsweise RAO-(CHRB-CH2-O)n-CHRB-CH2- oder RAO-(CH2CH2CH2CH2O)n-CH2CH2CH2CH2O- mit RA und RB bevorzugt Methyl oder Ethyl und n bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxaundecyl, 3,6,9,12- Tetraoxatridecyl und 3,6,9, 12-Tetraoxatetradecyl;
Vinyl;
1-Propen-1-yl, 1-Propen-2-yl und 1-Propen-3-yl; und
- N,N-Di-Ci-C6-alkyl-amino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N, N- Diethylamino.
Besonders bevorzugt steht der Rest R für unverzweigtes und unsubstituiertes C1-C18- Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Decyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, insbesondere für Methyl, Ethyl, 1-Butyl und 1-Octyl sowie für CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2- und CH3CH2O-(CH2CH2O)n-CH2CH2- mit n gleich 0 bis 3.
Bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für
Wasserstoff;
Halogen;
- eine geeignete funktionelle Gruppe;
gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehre- re substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes Ci-Ciβ-Alkyl; gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-C18- Alkenyl;
gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-Ci2-Aryl;
- gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-C12-CVCI0- alkyl;
gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-C12-CVCI0- alkenyl; oder
einen gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden
Heterocyclus bedeuten; oder
zwei benachbarte Reste zusammen mit den Atomen, an welchen sie gebunden sind, für
einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substi- tuierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring.
Bei gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertem Ci-Cis-Alkyl handelt es sich bevorzugt um Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1- propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl- 1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl-1 -propyl, 1- Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2- Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3- pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethyl- pentyl, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tridecyl, 1-Tetradecyl, 1-Pentadecyl, 1-Hexadecyl, 1-Heptadecyl, 1-Octadecyl, Cyclopentyl- methyl, 2-Cyclopentylethyl, 3-Cyclopentylpropyl, Cyclohexylmethyl, 2-Cyclohexylethyl, 3-Cyclohexylpropyl, Benzyl (Phenylmethyl), Diphenylmethyl (Benzhydryl), Triphenyl- methyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, 3-Phenylpropyl, α,α-Dimethylbenzyl, p-Tolyl- methyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonylethyl, 2-Ethoxycar- bonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1 ,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, Methoxy, Ethoxy, 1 ,3-Dioxolan-2-yl, 1 ,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl-1 ,3-dioxolan-2- yl, 2-Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethylaminopropyl, 4-Dimethyl- aminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypro- pyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxy- propyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypro- pyl, 4-Ethoxybutyl, 6-Ethoxyhexyl, CnF2(n-a)+(i-b)H2a+b mit n gleich 1 bis 30, 0 < a < n und b = 0 oder 1 (beispielsweise CF3, C2F5, C6F13, CsFi7, C10F21, Ci2F25), Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, 1 ,1-Dimethyl-2-chlorethyl, Methoxy- methyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 2-lsopropoxyethyl, 2-Butoxy- propyl, 2-Octyloxyethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-(Methoxycarbonyl)-methyl, 2-(Ethoxy- carbonyl)-methyl, 2-(n-Butoxycarbonyl)-methyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2- Phenylthioethyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa-octyl, 1 1-Methoxy-3,6,9- trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 1 1-Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Methoxy- 4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5- Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 1 1-Ethoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7- Ethoxy-4-oxa-heptyl, 1 1-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.
Bei gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-Ci8-Alkenyl handelt es sich bevorzugt um Vinyl, 2-Propenyl, 3-Butenyl, cis-2-Butenyl, trans-2-Butenyl oder CnF2(n-a)-(i-b)H2a-b mit n < 30, 0 < a < n und b = 0 oder 1.
Bei gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-Ci2-Aryl handelt es sich bevorzugt um Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, ß-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlor- phenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dode- cylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methyl- naphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlornaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6- Trimethylphenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2-Nitro- phenyl, 4-Nitrophenyl, 2,4-Dinitrophenyl, 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4- Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl, Ethoxymethylphenyl, Methylthiophenyl, Isopropyl- thiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl oder C6F(5-a)Ha mit 0 < a < 5. Bei gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkyl handelt es sich bevorzugt um Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Me- thylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcy- clohexyl, Butylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohe- xyl, Butylthiocyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl, CnF2(n-a)-(i-b)H2a-b mit n < 30, 0 < a < n und b = 0 oder 1 sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie z. B. Norbornyl oder Norbornenyl.
Bei gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyl- oxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkenyl handelt es sich bevorzugt um 3-Cyclopentenyl, 2-Cyclohexenyl, 3-Cyclohexenyl, 2,5- Cyclohexadienyl oder CnF2(n-a)-3(i-b)H2a-3b mit n < 30, 0 < a < n und b = 0 oder 1.
Bei einen gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechs- gliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus handelt es sich bevorzugt um Furyl, Thiophenyl, Pyrryl, Pyridyl, Indolyl, Benzoxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Di methyl pyridyl, Methylchinolyl, Di- methylpyrryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl oder Difluorpyridyl.
Bilden zwei benachbarte Reste gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring, so handelt es sich bevorzugt um 1 ,3-Propylen, 1 ,4-Butylen, 1 ,5-Pentylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propenylen, 3-Oxa-1 ,5-pentylen, 1- Aza-1 ,3-propenylen, 1-Ci-C4-Alkyl-1-aza-1 ,3-propenylen, 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen, 1-Aza- 1 ,4-buta-1 ,3-dienylen oder 2-Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen.
Enthalten die oben genannten Reste Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen, so ist die Anzahl der Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Iminogruppen nicht beschränkt. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3.
Enthalten die oben genannten Reste Heteroatome, so befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein Kohlenstoffatom, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für
Wasserstoff;
- unverzweigtes oder verzweigtes, unsubstituiertes oder ein bis mehrfach mit Halogen, Phenyl, Cyano, Ci-Cβ-Alkoxycarbonyl und/oder substituiertes Ci-Cis-Alkyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1- Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2- Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl-1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-
Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2- Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3- Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1- Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, Benzyl, 3-Phenyl- propyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n- Butoxy-carbonyl)-ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluor- ethyl, Heptafluorpropyl, Heptafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl und Undecylfluorisopentyl;
Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Cr bis Cs-Alkyl als Endgruppe, wie beispielsweise RAO-(CH RB-CH2-O)n-CH RB-CH2- oder RAO-(CH2CH2CH2CH2O)n-CH2CH2CH2CH2O- mit RA und RB bevorzugt Methyl oder Ethyl und n bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-
Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxaundecyl, 3,6,9,12- Tetraoxatridecyl und 3,6,9, 12-Tetraoxatetradecyl;
Vinyl;
1-Propen-1yl, 1-Propen-2-yl und 1-Propen-3yl; und
N,N-Di-Ci-C6-alkyl-amino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N, N- Diethylamino,
wobei wenn INw für III steht, dann steht R3 nicht für Wasserstoff.
Ganz besonders bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Ci-Cis-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1- Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, für Phenyl, für 2-Cyanoethyl, für 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, für 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, für 2-(n-Butoxycarbonyl)ethyl, für N,N-Dimethylamino, für N, N- Diethylamino, für Chlor sowie für CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2- und CH3CH2O- (CH2CH2O)n-CH2CH2- mit n gleich O bis 3,
wobei wenn INw für III steht, dann steht R3 nicht für Wasserstoff.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyridiniumionen (IVa) solche ein, bei denen
einer der Reste R1 bis R5 Methyl, Ethyl oder Chlor ist und die verbleibenden Reste R1 bis R5 Wasserstoff sind;
R3 Dimethylamino ist und die verbleibenden Reste R1, R2, R4 und R5 Wasserstoff sind;
alle Reste R1 bis R5 Wasserstoff sind;
R1 und R2 oder R2 und R3 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen ist und die verbleibenden Reste R1, R2, R4 und R5 Wasserstoff sind;
und insbesondere solche, bei denen
R1 bis R5 Wasserstoff sind; oder
einer der Reste R1 bis R5 Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R1 bis R5 Wasserstoff sind.
Als ganz besonders bevorzugte Pyridiniumionen (IVa) seien genannt 1-Methylpyridini- um, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-0ctyl)pyridini- um, 1-(1-Hexyl)-pyridinium, 1-(1-0ctyl)-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-pyridinium, 1-(1- Tetradecyl)-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-pyridinium, 1 ,2-Dimethylpyridinium, 1 -Ethyl-2- methylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methylpyridinium, 1-(1- Octyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Dodecyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Tetradecyl)-2- methylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-methylpyridinium, 1-Methyl-2-ethylpyridinium, 1 ,2- Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1- Octyl)-2-ethylpyridinium, 1 -(1 -Dodecyl)-2-ethylpyridinium, 1 -(1 -Tetradecyl)-2-ethyl- pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-ethylpyridinium, 1 ,2-Dimethyl-5-ethyl-pyridinium, 1 ,5-Di- ethyl-2-methyl-pyridinium, 1 -(1 -Butyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Hexyl)-2-me- thyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-Octyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2- methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-Hexa- decyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyridaziniumionen (IVb) solche ein, bei denen R1 bis R4 Wasserstoff sind; oder
einer der Reste R1 bis R4 Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R1 bis R4 Wasserstoff sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrimidiniumionen (IVc) solche ein, bei denen
- R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind; oder
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R2 und R4 Methyl sind und R3 Wasserstoff ist.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyraziniumionen (IVd) solche ein, bei denen
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind;
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R2 und R4 Methyl sind und R3 Wasserstoff ist;
R1 bis R4 Methyl sind; oder
R1 bis R4 Wasserstoff sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliumionen (IVe) solche ein, bei denen
- R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Octyloder 2- Cyanoethyl und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder E- thyl sind.
Als ganz besonders bevorzugte Imidazoliumionen (IVe) seien genannt 1-Methylimida- zolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-Octyl)-imidazolium, 1-(1-Do- decyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-imidazolium, 1 ,3-Di- methylimidazolium, 1 -Ethyl-3-methylimidazolium, 1 -(1 -Butyl)-3-methylimidazolium, 1 -(1 -Butyl)-3-ethylimidazolium, 1 -(1 -Hexyl)-3-methyl-imidazolium, 1 -(1 -Hexyl)-3-ethyl- imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-butyl-imidazolium, 1-(1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1- Octyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Octyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-methylimida- zolium, 1-(1-Dodecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Do- decyl)-3-octylimidazolium, 1 -(1 -Tetradecyl)-3-methylimidazolium, 1 -(1 -Tetradecyl)-3- ethylimidazolium, 1 -(1 -Tetradecyl)-3-butylimidazolium, 1 -(1 -Tetradecyl)-3-octylimidazo- lium, 1-(1-Hexadecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1- Hexadecyl)-3-butylimidazolium, i-^-HexadecyO-S-octylimidazolium, 1 ,2-Dimethylimi- dazolium, 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-2,3- dimethylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-2,3-dimethyl-imidazolium, 1-(1-Octyl)-2,3-dimethylimi- dazolium, 1 ,4-Dimethylimidazolium, 1 ,3,4-Trimethylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3-ethyl- imidazolium, 3-butylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3-octylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethylimi- dazolium, 1 ,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3-ethylimidazolium, 1 ,4,5- Trimethyl-3-butylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3-octylimidazolium und 1-(Prop-1-en-3- yl)-3-methylimidazolium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrazoliumionen (IVf), (IVg) beziehungsweise (IVg') solche ein, bei denen
- R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrazoliumionen (IVh) solche ein, bei denen
- R1 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1-Pyrazoliniumionen (IVi) solche ein, bei denen
- unabhängig voneinander R1 bis R6 Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 2-Pyrazoliniumionen (IVj) beziehungsweise (IVj') solche ein, bei denen
- R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 3-Pyrazoliniumionen (IVk) beziehungsweise
(IVk') solche ein, bei denen
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R3 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVI) solche ein, bei de- nen R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder Phe- nyl sind, R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R5 und R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVm) beziehungsweise (IVm') solche ein, bei denen
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R3 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVn) beziehungsweise
(IVn') solche ein, bei denen
R1 bis R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R4 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Thiazoliumionen (IVo) beziehungsweise (IVo') sowie als Oxazoliumionen (IVp) solche ein, bei denen
- R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1 ,2,4-Triazoliumionen (IVq), (IVq') beziehungsweise (IVq") solche ein, bei denen
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R3 Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1 ,2,3-Triazoliumionen (IVr), (IVr') bezie- hungsweise (IVr") solche ein, bei denen
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind, oder R2 und R3 zusammen 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen ist.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrrolidiniumionen (IVs) solche ein, bei denen
R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 bis R9 unabhängig vonein- ander Wasserstoff oder Methyl sind. Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazolidiniumionen (IVt) solche ein, bei denen
R1 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R2 und R3 sowie R5 bis R8 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Ammoniumionen (IVu) solche ein, bei denen
- R1 bis R3 unabhängig voneinander d- bis Cis-Alkyl sind; oder
R1 und R2 zusammen 1 ,5-Pentylen oder 3-Oxa-1 ,5-pentylen sind und R3 C1-C18- Alkyl oder 2-Cyanoethyl ist.
Als ganz besonders bevorzugte Ammoniumionen (IVu) seien genannt Methyl-tri-(1- butyl)-ammonium, N,N-Dimethylpiperidinium und N,N-Dimethylmorpholinium.
Beispiele für die tertiären Amine, von denen sich die quatären Ammoniumionen der allgemeinen Formel (IVu) durch Quaternisierung mit den genannten Resten R ableiten, sind Diethyl-n-butylamin, Diethyl-tert-butylamin, Diethyl-n-pentylamin, Diethyl-hexyl- amin, Diethyloctylamin, Diethyl-(2-ethylhexyl)-amin, Di-n-propylbutylamin, Di-n-propyl- n-pentylamin, Di-n-propylhexylamin, Di-n-propyloctylamin, Di-n-propyl-(2-ethylhexyl)- amin, Di-isopropylethylamin, Di-iso-propyl-n-propylamin, Di-isopropyl-butylamin, Di- isopropylpentylamin, Di-iso-propylhexylamin, Di-isopropyloctylamin, Di-iso-propyl-(2- ethylhexyl)-amin, Di-n-butylethylamin, Di-n-butyl-n-propylamin, Di-n-butyl-n-pentylamin, Di-n-butylhexylamin, Di-n-butyloctylamin, Di-n-butyl-(2-ethylhexyl)-amin, N-n-Butyl- pyrrolidin, N-sek-Butylpyrrodidin, N-tert-Butylpyrrolidin, N-n-Pentylpyrrolidin, N, N- Dimethylcyclohexylamin, N,N-Diethylcyclohexylamin, N,N-Di-n-butylcyclohexylamin, N- n-Propylpiperidin, N-iso-Propylpiperidin, N-n-Butyl-piperidin, N-sek-Butylpiperidin, N- tert-Butylpiperidin, N-n-Pentylpiperidin, N-n-Butylmorpholin, N-sek-Butylmorpholin, N- tert-Butylmorpholin, N-n-Pentylmorpholin, N-Benzyl-N-ethylanilin, N-Benzyl-N-n-propyl- anilin, N-Benzyl-N-iso-propylanilin, N-Benzyl-N-n-butylanilin, N,N-Dimethyl-p-toluidin, N,N-Diethyl-p-toluidin, N,N-Di-n-butyl-p-toluidin, Diethylbenzylamin, Di-n-propylbenzyl- amin, Di-n-butylbenzylamin, Diethylphenylamin, Di-n-Propylphenylamin und Di-n-Butyl- phenylamin.
Bevorzugte quartäre Ammoniumsalze der allgemeinen Formel (IVu) sind solche, die sich von folgenden tertiären Aminen durch Quarternisierung mit den genannten Resten R ableiten lassen, wie Di-iso-propylethylamin, Diethyl-tert-butylamin, Di-iso-propylbutyl- amin, Di-n-butyl-n-pentylamin, N,N-Di-n-butylcyclohexylamin sowie tertiäre Amine aus Pentylisomeren. Besonders bevorzugte tertiäre Amine sind Di-n-butyl-n-pentylamin und tertiäre Amine aus Pentylisomeren. Ein weiteres bevorzugtes tertiäres Amin, das drei identische Reste aufweist, ist Triallylamin.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Guanidiniumionen (IVv) solche ein, bei denen
R1 bis R5 Methyl sind.
Als ganz besonders bevorzugtes Guanidiniumion (IVv) sei genannt N, N, N', N', N", N"- Hexamethylguanidinium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Choliniumionen (IVw) solche ein, bei denen
R1 und R2 unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder 1-Octyl sind und R3 Methyl oder Ethyl, 2 ist;
R1 Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder 1-Octyl ist, R2 eine -CH2-CH2-OR4-Gruppe ist und R3 und R4 unabhängig voneinander Methyl oder Ethyl, sind; oder
- R1 eine -CH2-CH2-OR4-Gruppe ist, R2 eine -CH2-CH2-OR5-Gruppe ist und R3 bis R5 unabhängig voneinander Methyl oder Ethyl, sind.
Besonders bevorzugte Choliniumionen (IVw) sind solche, bei denen R3 ausgewählt ist aus Methyl, Ethyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa-octyl, 1 1-Methoxy- 3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 1 1-Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15- Methoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy-5,10-oxa- tetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 1 1-Ethoxy-3,6,9-trioxa- undecyl, 7-Ethoxy-4-oxa-heptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa- pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Phosphoniumionen (IVx) solche ein, bei denen
R1 bis R3 unabhängig voneinander Ci-Cis-Alkyl, insbesondere Butyl, Isobutyl, 1-Hexyl oder 1-Octyl sind.
Unter den vorstehend genannten heterocyclischen Kationen sind die Pyridiniumionen, Pyrazolinium-, Pyrazoliumionen und die Imidazolinium- sowie die Imidazoliumionen bevorzugt. Weiterhin sind Ammoniumionen bevorzugt.
Insbesondere bevorzugt sind 1-Methylpyridinium, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyridini- um, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-Octyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)-pyridinium, 1-(1-0ctyl)- pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)- pyridinium, 1 ,2-Dimethylpyridinium, 1-Ethyl-2-methylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methyl- pyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-0ctyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Do- decyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Tetradecyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl)-2- methylpyridinium, 1-Methyl-2-ethylpyridinium, 1 ,2-Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-ethyl- pyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-0ctyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)- 2-ethylpyridinium, 1 -(1 -Tetradecyl)-2-ethylpyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl)-2-ethylpyridini- um, 1 ,2-Dimethyl-5-ethyl-pyridinium, 1 ,5-Diethyl-2-methyl-pyridinium, 1-(1-Butyl)-2- methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Hexyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Octyl)-2- methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)- 2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -Methylimi- dazolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-Octyl)-imidazolium, 1-(1- Dodecyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-imidazolium, 1 ,3- Dimethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3-methylimidazolium, 1- (1-Hexyl)-3-methyl-imidazolium, 1-(1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3- methylimidazolium, 1 -(1 -Tetradecy^-S-methylimidazolium, 1 -(1 -Hexadecyl)-3-methyl- imidazolium, 1 ,2-Dimethylimidazolium, 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1-Ethyl-2,3-dime- thylimidazolium, 1 -(1 -Butyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1 -(1 -Hexyl)-2,3-dimethyl-imidazo- lium und 1-(1-Octyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1 ,4-Dimethylimidazolium, 1 ,3,4-Trime- thylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3-ethylimidazolium, 3-Butylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3- octylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethylimidazolium, 1 ,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1 ,4,5- Trimethyl-3-ethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3-butylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3- octylimidazolium und 1-(Prop-1-en-3-yl)-3-metyl-imidazolium.
Als Anionen sind prinzipiell alle Anionen einsetzbar.
Das Anion [Y]n" der ionischen Flüssigkeit ist beispielsweise ausgewählt aus
der Gruppe der Halogenide und halogenhaltigen Verbindungen der Formel: F-, Cl-, Br, |-, BF4 ", PF6 ", AICI4-, AI2CI7 ", AI3CII0-, AIBr4 ", FeCI4 ", BCI4 ", SbF6 ", AsF6,"
ZnCI3 ", SnCI3 ", CuCI2-, CF3SO3-, CF3CO2-, CCI3CO2-, CN-, SCN", OCN"
der Gruppe der Sulfate, Sulfite und Sulfonate der allgemeinen Formel: SO4 2", HSO4-, SO3 2", HSO3-, R3OSO3-, R3SO3-
der Gruppe der Phosphate der allgemeinen Formel PO4 3", HPO4 2", H2PO4-, R3PO4 2", HR3PO4-, R3RbPO4-
der Gruppe der Phosphonate und Phosphinate der allgemeinen Formel: R3H PO3-, R3RbPO2-, R3RbPO3-
der Gruppe der Phosphite der allgemeinen Formel: PO3 3", HPO3 2", H2PO3-, R3PO3 2", R3HPO3-, R3RbPO3 "
der Gruppe der Phosphonite und Phosphinite der allgemeinen Formel: R3RbPO2-, R3HPO2-, R3RbP0-, R3HPO"
der Gruppe der Carbonsäuren der allgemeinen Formel: R3COO-
der Gruppe der Borate der allgemeinen Formel: BO3 3", HBO3 2", H2BO3-, R3RbBO3-, R3HBO3-, R3BO3 2", B(0R3)(0Rb)(0Rc)(0Rd)",
B(HSO4)", B(R3SO4)"
der Gruppe der Boronate der allgemeinen Formel: R3BO2 2-, R3RbB0-
der Gruppe der Carbonate und Kohlensäureester der allgemeinen Formel: HCO3-, CO3 2-, R3CO3-
der Gruppe der Silikate und Kieselsäuresäureester der allgemeinen Formel: SiO4 4-, HSiO4 3-, H2SiO4 2-, H3SiO4-, R3SiO4 3", R3RbSi04 2", R3RbRcSi04-, HR3SiO4 2",
H2R3SiO4 ", HR3RbSi04-
der Gruppe der Halometallate der allgemeinen Formel [MqHaL]5", wobei M für ein Metall und HaI für Fluor, Chlor, Brom oder lod steht, q und r ganze positive Zah- len sind und die Stöchiometrie des Komplexes angeben und s eine ganze positive Zahl ist und die Ladung des Komplexes angibt;
Darin bedeuten R3, Rb, Rc und Rd unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff, Ci- C3o-Alkyl, gegebenenfalls durch ein oder mehrere nicht-benachbarte Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-Ci8-Alkyl, C6-Ci4-Aryl, C5-Ci2-Cycloalkyl oder einen fünf- bis sechsglied- rigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus, wobei zwei von ihnen gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere unsubstituierte oder substituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring bilden können, wobei die genannten Reste jeweils zusätzlich durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Hetero- cyclen substituiert sein können.
Darin sind gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes Ci-Cis-Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, He- xyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, He- xadecyl, Octadecyl, 1 ,1-Dimethylpropyl, 1 ,1-Dimethylbutyl, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, α,α-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butyl- phenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2- Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonylethyl, 2-Ethoxycarbonylethyl, 2-Butoxy- carbonylpropyl, 1 ,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, 2-Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Bu- toxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 1 ,3-Dioxolan-2-yl, 1 ,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl- 1 ,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 2-lsopropoxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2- Octyloxyethyl, Chlormethyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl, 1 ,1-Dimethyl-2-chlorethyl, 2- Methoxyisopropyl, 2-Ethoxyethyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenlythio- ethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, 2-Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethyl- aminopropyl, 4-Dimethylaminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phen- oxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Me- thoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2- Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl oder θ-Ethoxyhexyl.
Gegebenenfalls durch ein oder mehrere nicht-benachbarte Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Imino- gruppen unterbrochenes C2-Ci8-Alkyl sind beispielsweise 5-Methoxy-3-oxapentyl, 8- Methoxy-3,6-dioxa-octyl, 1 1-Methoxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-Methoxy-4-oxaheptyl, 1 1- Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Methoxy-5-oxano- nyl, 14-Methoxy-5,10-oxatetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxapentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxaoctyl, 11- Ethoxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-Ethoxy-4-oxaheptyl, 1 1-Ethoxy-4,8-dioxaundecyl, 15- Ethoxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxanonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxatetra- decyl.
Bilden zwei Reste einen Ring, so können diese Reste gemeinsam beispielsweise als anellierter Baustein 1 ,3-Propylen, 1 ,4-Butylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propy- len, 2-Oxa-1 ,3-propenylen, 1-Aza-1 ,3-propenylen, 1-Ci-C4-Alkyl-1-aza-1 ,3-propenylen, 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen, 1 -Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen oder 2-Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen bedeuten.
Die Anzahl der nicht-benachbarten Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Imi- nogruppen ist grundsätzlich nicht beschränkt, bzw. beschränkt sich automatisch durch die Größe des Rests oder des Ringbausteins. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem jeweiligen Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 oder ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3. Weiterhin befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatom(e).
Substituierte und unsubstituierte Iminogruppen können beispielsweise Imino-, Methyl- imino-, iso-Propylimino, n-Butylimino oder tert-Butylimino sein. Unter dem Begriff „funktionelle Gruppen" sind beispielsweise die folgenden zu verstehen: Di-(Ci-C4-Alkyl)-amino, Ci-C4-Alkyloxycarbonyl, Cyano oder CrC4-AIkOXy. Dabei ist Ci bis C4-AIkVl Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl oder tert.-Butyl.
Gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-Ci4-Aryl sind beispielsweise Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, ß-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlor- phenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Meth- oxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopro- pylnaphthyl, Chlornaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphe- nyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2- oder 4-Nitrophenyl, 2,4- oder 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl oder Ethoxymethylphenyl.
Gegebenenfalls durch geeignete funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkyl sind beispielsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcy- clopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie Norbornyl oder Norbornenyl.
Ein fünf- bis sechsgliedriger, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufwei- sender Heterocyclus ist beispielsweise Furyl, Thiophenyl, Pyryl, Pyridyl, Indolyl, Benz- oxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchino- IyI, Dimethylpyryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl, Diflourpyridyl, Methylthiophenyl, Iso- propylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl.
Bevorzugt setzt man als ionische Flüssigkeiten 1-Ethyl-3-methylimidazolium chlorid, 1- Ethyl-3-methylimidazolium methansulfonat, 1-Butyl-3-methylimidazolium chlorid, 1-Bu- tyl-3-methylimidazolium methansulfonat, Methyl-tri-n-butylammonium methylsulfat, 1 ,2,4-Trimethylpyrazolium methylsulfat, 1-Ethyl-2,3-di-methylimidazolium ethylsulfat, 1 ,2,3-Trimethyl-imidazolium methylsulfat, Methylimidazolium Chloride, Methylimidazoli- um hydrogensulfat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium hydrogensulfat, 1-Ethyl-3- methylimidazolium tetrachloroaluminat, 1-Butyl-3-methylimidazolium hydrogensulfat, 1-Butyl-3- methylimidazolium tetrachloroaluminat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-Butyl-3- methylimidazolium acetate, 1-Ethyl-3- methylimidazolium ethylsulfat, 1-Butyl-3-methyl- imidazolium methylsulfat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium thiocyanat, 1-Butyl-3-methylimi- dazolium thiocyanat, Choline acetate, Choline salicylat, Tris-(2-hydroxyethyl)-methyl- ammonium methylsulfat und/oder 1-Ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphat ein. Insbesondere bevorzugt sind 1-Ethyl-3-methylimidazolium methansulfonat, 1-Ethyl-2,3- di-methylimidazolium ethylsulfat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphat und/oder 1-Ethyl-3-methylimidazolium chlorid.
Das Verspinnen der Lösung (I) enthaltend das Polyurethan gelöst in ionischer Flüssigkeit kann nach allgemein üblichen und bekannten Verfahren, insbesondere dem Wet- Spun-Verfahren erfolgen. Dabei wird die Lösung (I) durch eine Düse geleitet, verstreckt und in ein Koagulationsbad geleitet, in dem die Faser durch Koagulation geformt wird. Durch das Verstrecken erhält die Faser den gewünschten Titer. Üblicherweise wird die Lösung (I) bei Temperaturen zwischen 40 0C und 140 0C, bevorzugt zwischen 60 0C und 100 0C, insbesondere zwischen 70 0C und 90 0C versponnen.
Bevorzugt weist die Lösung (I) bei der Verarbeitung, d. h. beim Verspinnen eine Viskosität (Spinnviskosität) zwischen 0,1 Pa*s und 1000 Pa*s, bevorzugt zwischen 1 Pa*s und 100 Pa*s auf.
Durch Verspinnen der Lösung (I) in ein Koagulationsbad wird die Faser erhalten. Das Koagulationsbad enthält ein Nichtlösemittel, welches das Polyurethan in Lösung (I) zur Koagulation bringt, bevorzugt Wasser. Als Koagulant kann auch eine Mischung (II) ver- schiedener Nichtlösemittel verwendet werden . Die Mischung (II) enthält bevorzugt Wasser. Gegebenenfalls enthält die Mischung eine ionische Flüssigkeit.
Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu ionischer Flüssigkeit in der Mischung (II) kann in einem breiten Bereich gewählt werden. Bestimmt wird das Verhältnis durch die Koa- gulationseigenschaften von Wasser in der Mischung und von der Trennmöglichkeit von der ionischen Flüssigkeit nach Verlassen des Koagulationsbades. Die maximale Konzentration von ionischer Flüssigkeit in Wasser in der Mischung (II) richtet sich hierbei nach den Koagulationseigenschaften von Wasser in der ionischen Flüssigkeit. Die minimale Konzentration von ionischer Flüssigkeit in Wasser richtet sich nach den Trenn- möglichkeiten von Wasser und ionischer Flüssigkeit. Die minimal mögliche Konzentration von ionischer Flüssigkeit in Wasser ist 0 Gew.-%.
Die bevorzugte Spinngeschwindigkeit liegt zwischen 1 und 1000 m/min, besonders bevorzugt zwischen 3 und 200 m/min, insbesondere zwischen 3 und 100 m/min.
Bevor die gesponnenen Fasern auf Spulen gewickelt werden, werden sie üblicherweise mit Spinnpräparationen behandelt. Diese Spinnpräparationen verhindern z. B. das Verkleben der Fasern auf der Spule. Beispiele für derartige Spinnpräparationen sind Silikonöle.
Bevorzugt wird man somit die Faser mit Spinnpräparationen, bevorzugt Silikonöl behandeln und anschließend aufwickeln. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind zudem die erhältlichen Fasern, bevorzugt Spandex-Fasern.
Nach der Koagulation enthalten die Fasern, bevorzugt die Spandex-Fasern zumeist noch einen Restgehalt von ionischen Flüssigkeiten. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei Restgehalten von ionischen Flüssigkeiten in der Faser von kleiner 10 Gew.-%, bevorzugt kleiner 5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt kleiner 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Faser enthaltend die ionische Flüssigkeit, keine nachteiligen Eigenschaften für die Fasern festgestellt werden können. Im Gegenteil aufgrund der ionischen Eigenschaften der ionischen Flüssigkeiten besitzen die Fasern häufig antistatische Eigenschaften. Dies verhindert, dass sich die Fasern bei der Weiterverarbeitung auflädt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit auch antistatische Spandex-Fasern enthaltend ionische Flüssigkeit.
Bevorzugt sind somit auch Fasern enthaltend ionische Flüssigkeit, wobei der Gehalt an ionischer Flüssigkeit in der Faser bevorzugt kleiner 10 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Faser enthaltend die ionische Flüssigkeit.
Die Fasern weisen bevorzugt eine Härte zwischen 60 Shore A und 95 Shore A auf. Bevorzugt sind somit auch Spandex-Fasern mit einer Härte von 60 Shore A bis 95 Shore A, bevorzugt 65 Shore A bis 90 Shore A, insbesondere 70 Shore A bis 80 Shore A.
Die Fasern werden bevorzugt in einem Titerbereich zwischen 10 dtex bis 3000 dtex, besonders bevorzugt 80 dtex bis 2000 dtex, insbesondere 160 dtex bis 1500 dtex hergestellt. Dtex ist ein Maß für das Gewicht einer Faser von 10 km Länge. Bei einem Titer von 1 dtex wiegt eine Faser von 10 km Länge 1 g.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ionische Flüssigkeiten so gute Löseeigen- Schäften haben, dass schon versponnene Spandex-Fasern, sowohl nach dem Wet- Spun-Verfahren als auch nach dem Dry-Spun-Verfahren hergestellt, sich in den ionischen Flüssigkeiten wieder lösen lassen. Dementsprechend kann die Lösung (I) auch hergestellt werden durch Lösung einer Spandex-Faser in einer ionischen Flüssigkeit. Hierbei geht man so vor, dass man die Spandex-Fasern in die ionische Flüssigkeit gibt und bei einer Temperatur zwischen 50 und 150 0C, bevorzugt 70 und 130 0C löst. Als vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, dass aufgrund des ionischen Charakters der ionischen Flüssigkeit Spinnpräparationen wie Silikonöle von der Spandex-Faser abgewaschen werden und sich leicht von der Lösung (I) abtrennen lässt.
Die so hergestellte Stoffmischung lässt sich wie oben beschrieben verspinnen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit auch Verfahren zum Auflösen von Polyurethan, bevorzugt Spandex-Fasern, wobei man Polyurethan, bevorzugt Spandex- Fasern in ionischen Flüssigkeiten löst. Dabei kann man das Polyurethan, bevorzugt die Spandex-Faser bei einer Temperatur zwischen 50 und 150 0C lösen. Dabei kann man aus der Lösung Spinnpräparationen, bevorzugt Silikonöle abtrennen. Gegenstand sind somit ferner Mischungen enthaltend ionische Flüssigkeit sowie darin gelöst Polyurethan, bevorzugt Spandex-Fasern.
Beispiel 1 :
2500 g eines Polytetrahydrofuran mit einer Molmasse von 2000 g/mol werden in 13972 g 1-Ethyl-3-methylimidazolium methansulfonat gelöst. Anschließend gibt man 574,1 g 4, 4'MDI zur Lösung und rührt 40 min bei 80 0C
Beispiel 2:
2000 g der Präpolymerlösung aus Beispiel 1 wird bei 50 0C vorsichtig zu einer Mischung aus 6,66 g Ethylendiamin und 0,41 g Diethylamin in 4000 g 1-Ethyl-3-methyl- imidazolium methansulfonat gegeben und 30 min gerührt. Anschließend verspinnt man die Lösung bei 80 0C in ein wässriges Koagulationsbad.
Beispiel 3:
20 g einer Spandexfaser (Lycra®, Invista) wird bei 80 0C in 100 g 1-Ethyl-3-methylimi- dazolium methansulfonat gelöst. Anschließend wird die Lösung auf 30 0C abgekühlt. Danach wird die Viskosität der Lösung durch Zugabe von Lösemittel so angepasst, dass sie bei 30 0C ca. 5000 - 5500 mPas beträgt. Anschließend verspinnt man die Faser in ein wässriges Koagulationsbad.
Beispiel 4:
20 g TPU des Types Elastollan® 2180 A 10 (Elastogran GmbH) werden bei 80 0C in 100 g 1-Ethyl-3-methylimidazolium methansulfonat gelöst. Anschließend wird die Lösung auf 30 0C abgekühlt. Danach wird die Viskosität der Lösung durch Zugabe von Lösemittel so angepasst, dass sie bei 30 0C ca. 5000 - 5500 mPas beträgt. Anschließend verspinnt man die Faser in ein wässriges Koagulationsbad.
Beispiel 5:
Ein Prepolymer wird durch Reaktion von PTHF 2000 (BASF Aktiengesellschaft) (2000 g), 4,4'MDI (722,4 g) und 1 ,4- Butandiol (40 g) unter kontinuierlichem Rühren bei 75 0C in 15650 g 1-Ethyl-3-methylimidazolium methansulfonat hergestellt. Anschließend wird das Prepolymer auf 30 0C gekühlt. Zu der Lösung wird jetzt langsam eine Mischung aus 79,82 g Etylendiamin und 4,92 g Diethylenamin in 5000 g 1-Ethyl-3-methylimida- zolium methansulfonat gegeben. Anschließend lässt man die Mischung solange reagieren, bis die Viskosität der Lösung bei 5000 - 5500 mPa s liegt. Danach wird die Lösung in Wasser versponnen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Fasern, wobei man eine Lösung (I) enthaltend Polyurethan in ein Koagulationsbad spinnt, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösung (I) Polyurethan gelöst in ionischer Flüssigkeit einsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung (I) erzeugt, indem man das Polyurethan in der ionischen Flüssigkeit herstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung (I) erzeugt, indem man durch Umsetzung von (a) Isocyanat mit (b) gegenüber Iso- cyanaten reaktiven Verbindungen in der ionischen Flüssigkeit ein Prepolymer herstellt, das Prepolymer in dieser Lösung (I) anschließend mit Aminen umsetzt und verspinnt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung (I) dadurch erzeugt, indem man Polyurethan in ionischen Flüssigkeiten auflöst.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung (I) dadurch erzeugt, indem man thermoplastisches Polyurethan in ionischen Flüssigkeiten auflöst.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung (I) dadurch erzeugt, indem man Spandex in ionischen Flüssigkeiten auflöst.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan basiert auf der Umsetzung von (a) Isocyanat mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen mit einem Molekulargewicht zwischen 500 g/mol und 10000 g/mol sowie (c) Kettenverlängerungsmitteln gegebenenfalls in Gegenwart von (d) Katalysatoren und/oder (e) Hilfsstoffen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als (c) Kettenverlängerungsmittel aliphatische Diamine einsetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man als ionische Flüssigkeiten 1-Ethyl-3-methylimidazolium methansulfonat, 1-Ethyl-2,3-di- methylimidazolium ethylsulfat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphat und/oder 1-Ethyl-3-methylimidazolium chlorid einsetzt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung (I) enthaltend Polyurethan bei einer Temperatur zwischen 40 und 140 0C verspinnt.
1 1. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Lösung (I) enthaltend Polyurethan beim Verspinnen eine Viskosität zwischen 0,1 Pa*s und 1000 Pa*s aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Koagulationsbad Wasser enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spinngeschwindigkeit zwischen 1 m/min und 1000 m/min beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Faser mit Spinnpräparationen, bevorzugt Silikonöl behandelt und anschließend aufwickelt.
15. Faser erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Faser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Spandex- Faser handelt.
17. Faser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser ionische Flüs- sigkeit enthält.
18. Faser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser eine Härte zwischen 60 Shore A und 95 Shore A aufweist.
19. Faser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser einen Titer zwischen 10 dtex und 3000 dtex aufweist.
20. Antistatische Spandex-Faser enthaltend ionische Flüssigkeit.
21. Verfahren zum Auflösen von Polyurethan, dadurch gekennzeichnet, dass man Polyurethan in ionischer Flüssigkeit löst.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass man das Polyurethan bei einer Temperatur zwischen 50 und 150 0C löst.
23. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass man Spandex- Fasern auflöst.
24. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass man aus der Lö- sung Spinnpräparationen, bevorzugt Silikonöle abtrennt.
25. Mischung enthaltend ionische Flüssigkeit sowie darin gelöst Polyurethan.
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