POLYCARBONAT- UND/ODER POLYURETHAN-POLYORGANOSILOXAN-VERBINDUNGEN
Die Erfindung betrifft neue Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung, ihre Verwendung, Vorstufen zu ihrer Herstellung sowie reaktive Zusammensetzungen, die die Vorstufen enthalten.
Quaternäre Ammoniumstrukturen enthaltende Siloxanblockcopolymere sind umfänglich bekannt. Es kann sich dabei einerseits um Diblockcopolymere von Typ Siloxan/quaternäre Ammoniumeinheit handeln (DE 33 40 708, EP 282720, US 6240929, US 6730766). Andererseits sind Triblockcopolymere entwickelt worden, die auf der Kombination Siloxan/quaternäre Ammoniumeinheit/Polyetherblock beruhen (WO 02/10256, WO 02/10257, WO 02/10259, WO 2004/090007, WO 03/078504, WO 2004/041912, WO 2004/042136). Wesentlicher Vorteil dieser Triblockcopolymeren ist, dass deren Struktur flexibel und in sehr weiten Grenzen den konkreten Produktanforderungen angepasst werden können.
Es ist weiterhin bekannt, mit Aminogruppen terminierte Siloxane mit kohlenwasserstoffbasierten Diisocyanaten zu Harnstoffgruppen enthaltenden Diblockcopolymeren umzusetzen (US 2006/036055). Analoge Urethanderivate sind ebenfalls beschrieben worden (US 2004/087752).
Aus GB 1128642 sind Harnstoff- und Urethangruppierungen enthaltende quaternäre Ammoniumverbindungen bekannt. Die Umsetzung von amino- oder hydroxy- terminierten Siloxanen mit Diisocyanaten führt zu isocyanat-termimerten Zwischenstufen, welche dann beispielsweise mit primären-tertiären Di- oder Triaminen reagieren, woraufhin die tertiäre Aminogruppe quaterniert wird. Es ist möglich, z.B. Oligoethylenglykole als Kettenverlängerer einzusetzen, was jedoch durch Verbrauch von Isocyanatgruppen führt, die dann nicht mehr für die Reaktion mit primär-tertiären Diaminen zur Verfügung stehen. In der Konsequenz sinkt die Menge an einführbaren quaternären Ammoniumgruppen. Nachteil dieser Lösung ist somit, dass eine flexible, weite Grenzen umfassende Anpassung der Struktur an die konkreten Produktanforderungen nicht erfolgen kann.
Weiterhin ist es bekannt, carbonatfunktionalisierte Siloxane mit primäre und sekundäre Aminogruppen bzw. Hydroxylgruppen enthaltenden Kohlenwasserstoffen zu Urethangruppen enthaltenden Siliconen bzw. entsprechenden Estern umzusetzen (US 5672338, US 5686547, DE 195 05 892).
Es ist ebenfalls vorgeschlagen worden, eine unsymmetrisch substituiertes Carbonat als Linkergruppe zur Synthese von siloxanmodifϊzierten diquaternären Verbindungen zu verwenden, welche Urethangruppen enthalten (WO 2005/058863).
Schließlich ist beschrieben worden, diesen unsymmetrisch substituierten Carbonat- 'Linker' bei der Synthese von Siloxaneinheiten enthaltenden Polyurethan- Blockcopolymeren mit eingebauten Aminsalzeinheiten zu verwenden (C. Novi, A. Mourran, H. Keul, M. Möller, Macromol. Chem. Phys. 2006, 207, 273-286). Nachteil dieser Verbindungen ist es, dass sie lediglich über pH-sensible Ladungen in Form von Aminsalzen verfügen, was eine reduzierte Substantivität zur Folge hat.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, quaternäre Ammoniumgruppen und Siloxaneinheiten enthaltende Polyurethan-Blockcopolymere enthaltende Siloxan- blockcopolymere zu finden, die einerseits eine flexible, weite Grenzen umfassende Anpassung der Struktur an die konkreten Produktanforderungen erlauben und bei denen andererseits unter dem Einfluß von Donor-Akzeptor Wechselwirkungen durch die Urethangruppen Einfluß auf wesentliche Produkteigenschaften genommen werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe, geeignete siloxanhaltige Vorstufen aufzufinden.
Die vorliegende Erfindung stellt neue Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan-Verbindungen zur Verfügung, die aus stabilen Vorstufen gezielt im Anwendungsfall zu den gewünschten Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan-Verbindungen reagieren können. Die neuen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan-Verbindungen lassen sich einfach, sicher und gezielt herstellen und verfügen über neue interessante Eigenschaften.
Die Erfindung betrifft neue Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen, enthaltend mindestens ein Strukturelement der Formel (1):
(1) worin
Y1 und Y2 unabhängig voneinander ausgewählt werden aus -O-, -S- und -NR2-, worin
R2=Wasserstoff oder ein geradkettiger, cyclischer oder verzweigter, gesättigter, ungesättigter oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 40 Kohlenstoffatomen ist, der eine oder mehrere Gruppen, ausgewählt aus -O-, -C(O)-, -NH- und -NR3- enthalten kann, worin R3 wie oben definiert ist, und
ST1 und ST2 unabhängig voneinander ausgewählt werden aus zwei- bis mehrwertigen, bevorzugt vierwertigen, geradkettigen, cyclischen oder verzweigten, gesättigten, ungesättigten oder aromatischen, substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffresten mit bis zu 1000 Kohlenstoffatomen, die eine oder mehrere
Gruppen, ausgewählt aus -O-, -C(O)-, -NH-, -NR -,
und einer
Polyorganosiloxaneinheit mit 2 bis 1000 Siliciumatomen enthalten können, worin
R3 ein geradkettiger, cyclischer oder verzweigter, gesättigter, ungesättigter oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 40 Kohlenstoffatomen ist, der eine oder mehrere Gruppen, ausgewählt aus -O-, -C(O)- und -NH- enthalten kann, und,
R5 ein geradkettiger, cyclischer oder verzweigter, gesättigter, ungesättigter oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 100 Kohlenstoffatomen ist, der eine oder mehrere Gruppen, ausgewählt aus -O-, -C(O)- und -NH- enthalten kann, oder R5
- A -
ein zweiwertiger Rest ist, der cyclische Strukturen innerhalb der Reste ST und/oder
2
ST ausbildet,
oder einer oder beide zu ST nachbarständige Reste Y1 mit ST1 und/oder einer oder beide zu ST1 nachbarständige Reste Y2 mit ST2 jeweils einen stickstoffhaltigen heterocyclischen Rest bilden können, und
wobei, wenn eine Mehrzahl von Resten ST1 vorliegt, diese gleich oder verschieden sseeiinn kköönnnneenn,, uunndd wweennnn < eine Mehrzahl von Resten ST2 vorliegt, diese gleich oder verschieden sein können,
ST5 ein gegebenenfalls substituierter, zweiwertiger, geradkettiger, cyclischer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist,
ST ein gegebenenfalls substituierter, zweiwertiger, geradkettiger, cyclischer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist,
mit der Maßgabe, dass wenigstens einer der Reste ST1 und/oder ST2 einen Polyorganosiloxanrest umfasst,
oder Säureadditionsverbindungen und oder Salze davon.
Der Begriff Säureadditionsverbindungen meint erfϊndungsgemäß insbesondere salzartige Verbindungen, die durch Protonierung von basischen Gruppen im Molekül, wie insbesondere gegebenenfalls vorhandenen Aminogruppen, beispielsweise durch Umsetzung mit anorganischen oder organischen Säuren erhalten werden.
Salze der erfϊndungsgemäßen Verbindungen resultieren insbesondere aus der Bildung quaternäre Ammoniumgruppen-aufweisender Verbindungen, die insbesondere Reste
aufweisen.
Der Fall, worin einer oder beide zu ST1 nachbarständige Reste Y1 mit ST1 und/oder einer oder beide zu ST nachbarständige Reste Y2 mit ST2 jeweils einen stickstoffhaltigen heterocyclischen Rest bilden können, schließt beispielsweise den Fall ein, der insbesondere aus der Verwendung von cyclischen Diaminen, wie Piperazin resultiert, so dass das Strukturelement -Y-ST-Y- (mit Y = Y oder Y2 und ST = ST1 oder ST2) beispielsweise die folgende Struktur aufweist:
— N N—
. Diese Variante schließt auch den Fall ein, dass die heterocyclische Struktur nur einen Rest Y umfasst, so dass -Y-ST-Y- beispielsweise die folgende Struktur, d.h. Piperidin-Derivate, aufweist:
Substituenten der Kohlenwasserstoffreste für ST1 und ST2 schließen ein oder mehrere, bevorzugt ein bis drei Substituenten ein, die bevorzugt ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus: Hydroxy, Halogen, wie Fluor oder Chlor und Cyano.
Das in den erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorgano- siloxan-Verbindungen obligatorisch vorliegende Polyorganosiloxan-Strukturelement weist bevorzugt die Formel (2) auf:
(2), worin
R i 4 ein geradkettiger, cyclischer oder verzweigter, gesättigter, ungesättigter oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 20 Kohlenstofffatomen ist, und
s =1 bis 999 ist.
Bevorzugt sind:
R i 4 Ci bis C20, bevorzugt Ci bis C9, geradkettiger oder cyclischer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest, besonders bevorzugt Methyl und Phenyl und
s ist bevorzugt 1 bis 199, speziell 1 bis 99.
In einem besonders bevorzugten Fall hat die Siloxaneinheit die Stuktur
mit s wie oben angegeben.
In den erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen sind ST und ST jeweils -CH2-, so dass die Formel (1) folgende
Struktur der Formel (3) aufweist:
(3) worin Y τ \ , Λ YΛ2 , O S TT T und ST wie oben definiert sind.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen sind sowohl ST als auch ST jeweils zweiwertige Reste, so dass sich lineare Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen bilden. Derartige lineare Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen der Erfindung werden bevorzugt in solchen Anwendungen verwendet, in denen eine gute Mischbarkeit bzw. Dispergierbarkeit in wässrigen Medien benötigt wird. Derartige Anwendungen schließen insbesondere die Anwendung als Weichmacher für Fasern insbesondere in Waschmitteln, Textilpflegemittel, Textilausrüstungsmitteln, Modifϊzierungsmitteln für thermoplastische Kunststoffe ein.
Erfindungsgemäß sind aber auch verzweigte Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindung umfasst, worin wenigstens einer der Reste ST oder ST drei- oder mehrwertig, bevorzugt vierwertig ist, so dass sich verzweigte Strukturen mit lineare Wiederholungsstrukturen aus Strukturelementen der Formel (1) ausbilden. Derartige verzweigte Strukturelemente aufweisenden Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen der Erfindung werden insbesondere für solche Anwendungen benötigt, in denen duroplastische Beschichtungen oder Elastomere aus den Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen der Erfindung hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen weisen im Mittel bevorzugt mindestens zwei, bevorzugter mindestens drei Strukturelemente der Formel (1) auf.
Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen im Mittel mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei Polyorganosiloxan- Strukturelemente der Formel (2) auf.
Die bevorzugten erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan-Verbindungen weisen weiterhin bevorzugt mindestens eine,
bevorzugter mindestens zwei, noch bevorzugter mindestens drei Wiederholungseinheiten der Formel (3) auf:
worin Y , Y , ST und ST wie oben definiert sind. Die Anzahl der in den erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen vorliegenden Wiederholungseinheiten der Formel (1) bzw. (3) lässt sich über die Wahl der Stöchiometrie der Ausgangsverbindungen in an sich bekannter Weise in weiten Grenzen steuern.
Abhängig von der Bedeutung der Reste Y und Y umfassen die erfindungsgemäßen Verbindungen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindung: Polyurethan- Verbindungen, wie beispielsweise (für ST und ST = -CH2-):
(4) worin R2 bevorzugt H ist, und die übrigen Variablen wie oben definiert sind;
Polycarbonat- Verbindungen, wie beispielsweise (für ST5 und ST6 = -CH2-):
(5) oder
(6) worin R , ST und ST wie oben definiert sind.
Bevorzugt sind erfindungsgemäß Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorgano- siloxan- Verbindungen, worin Y -NR - ist, worin R wie oben definiert, bevorzugt Wasserstoff ist.
Bevorzugt sind weiterhin erfindungsgemäße Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen, worin Y1 und Y2 -NR2- sind, worin R2 wie oben definiert, bevorzugt Wasserstoff ist.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen, worin Y1 und Y2 -NH- sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindung weisen diese Amino- gruppen, protonierte Aminogruppen und/oder quaternäre Ammoniumgruppen auf. Besonders bevorzugt ist die Anwesenheit quaternärer Ammoniumgruppen, welche insbesondere zur Einstellung hydrophiler Eigenschaften dient, wie sie insbesondere bei Anwendung in wässrigen Zusammensetzungen vorteilhaft sind. In den erfindungsgemäßen Verbindungen können die Aminogruppen insbesondere auch terminale Gruppen sein.
Bevorzugt sind erfindungsgemäß lineare Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen worin die Reste ST und ST gleich und jeweils zweiwertig sind.
In einer bevorzugten Ausführungform der vorliegenden Erfindung können die Reste ST1 und ST2 jeweils zweiwertig und gleich sein und auch die Reste Y1 und Y2 gleich sein. Dann resultiert beispielsweise die Verbindung der Formel (7):
(7) so dass sich die Verbindung auf Wiederholungseinheiten der Formel (8)
.1 vereinfacht, wobei erfindungsgemäß dann wenigstens ein Rest ST eine Polyorgano- siloxangruppe aufweisen muß.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Reste ST und ST2 in den Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen jedoch verschieden (ST ≠ ST ). Dies erlaubt über die Auswahl der Reste ST1 und ST2 eine größere Flexibilität der Eigenschaftssteuerung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen mindestens einen Rest ST1 der folgenden Formel (9) auf:
(9) worin s wie oben definiert ist, r von 1 bis 12, bevorzugt 1 oder 3 ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen mindestens einen Rest ST2 einen Rest der Formel (10) mit quaternären Gruppen auf:
-ST3-N+(R5)2-ST4-N+(R5)2-ST3- (10)
worin R wie oben definiert ist,
ST3 ein geradkettiger oder cyclischer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter oder aromatischer, substituierter oder unsubstituierter Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 100 Kohlenstoffatomen ist, der durch -O-, -C(O)-, -NH-, -NR3- substituiert sein kann, worin R3 wie oben definiert ist, und
ST4 geradkettiger oder cyclischer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter oder aromatischer, substituierter oder unsubstituierter Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 100 Kohlenstoffatomen, der durch -O-, -C(O)-, -NH-, -NR3- und durch eine Polyorganosiloxaneinheit mit 2 bis 200 Siliciumatomen substituiert sein kann, worin R3 wie oben definiert ist.
Substituenten der Kohlenwasserstoffreste für ST3 und ST4 schließen ein oder mehrere, bevorzugt ein bis drei Substituenten ein, die bevorzugt ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus: Hydroxy, Halogen, wie Fluor oder Chlor und Cyano. Dabei ist Hydroxy besonders bevorzugt, insbesondere bei ST4.
Dementsprechend stellt die Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindung der folgenden Wiederholungseinheiten eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar:
(H) worin
ST1 , ST3, ST4, R2 und R5 wie oben definiert sind, und
A" ein organisches oder organisches Anion ist,
1 3 4 mit der Maßgabe, dass wenigstens einer der Reste ST , ST und ST eine Polyorganosiloxaneinheit enthält. Bei den Kohlenwasserstoffresten ST1 handelt es sich insbesondere um Strukturen, die sich direkt von di- und höherfunktionellen primären und sekundären Aminen oder Alkoholen ableiten.
Besonders bevorzugt bei den difunktionellen Strukturen ST1 sind:
zweiwertige, geradkettige Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Hexamethylen,
zweiwertige, cyclische Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise auf Basis von Bis-cyclohexylmethan-Strukturen
oder Piperazin oder kommerziell verfügbare bis-sekundäre Amine, wie Jeffiink 754 (Huntsman Corp.)
zweiwertige, verzweigte Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise auf Basis von Methylcyclohexyl- oder Isophoron-Strukturen
zweiwertige, aromatische Kohlenwasserstoffteste mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise auf Basis von 2,4-Toluyl, 2,6-Toluyl, Bis-phenylmethan- und Naphthylen- Strukturen
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, auch höherfunktionelle primäre und sekundäre Amine oder Alkohole zur Formierung des Kohlenwasserstoffrestes ST einzusetzen. Beispiel ist N(CH2CH2NH2)S.
Weitere Beispiele von Polyaminen oder Polyolen, die den Rest ST beisteuern können, schließen beispielweise ein: Hexamethylendiamin, Phenylendiamine, Toluen- diamine, Cyclohexandiamin, Ethylendiamin und Oligomere davon, Trimethylol- propan, Glykol, Glycerin, Pentaerythitol, Zucker, oder polyalkoxylierte Derivate vom Polyaminen oder Polyolen.
Bei den Kohlenwasserstoffresten ST1 handelt es sich in einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform um komplexere Strukturen, die sich von primär und sekundär aminofünktionalisierten oder hydroxyfunktionalisierten Präpolymeren ableiten, welche ebenfalls höherfunktionalisiert sein können.
Beispiele sind
- primär oder sekundär aminoterminierte oder hydroxyterminierte Polyether, bevorzugt ethylenoxid- und propylenoxidbasierte Polyether, beispielsweise primär und sekundär aminoterminierte Polyether vom Typ Jeffamine , beispielsweise der ED und T Serie (Huntsman Corp.). NH2- oder OH-terminierte Polyamide, NH2- oder OH-terminierte Polyharnstoffe.
Die erfindungsgemäße Einführung von Siloxanb locken in ST1 erfolgt bevorzugt über α,ω-primär oder sekundär aminofunktionalisierte Polyorganosiloxane.
Die Herstellung der entsprechenden α,ω-primär oder sekundär aminoalkyl-terminier- ten Polyorganosiloxane ist Stand der Technik (Silicone, Chemie und Technologie, Vulkan Verlag Essen 1989, S. 85-90).
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, höherfünktionelle primäre oder sekundäre Aminogruppen tragende Polyorganosiloxane zur Formierung des Kohlenwasserstoffrestes ST1 einzusetzen. Diese kammartig und gegebenenfalls α,ω-ammofunktionalisierten Siloxane sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen werden bevorzugt durch ein Verfahren hergestellt, welches die Umsetzung einer Verbindung der Formel (12)
(12) worin ST =ST oder ST ist, welche wie oben definiert sind, und Y = Y oder Y ist, welche wie oben definiert sind, und ST5 und ST6 wie oben definiert sind, mit einer Verbindung der Formel
HY S T YH
1 2 worin ST=ST oder ST ist, und Y wie oben definiert ist, umfasst, mit der Maßgabe, dass wenigstens einer der Reste ST und/oder ST einen Polyorganosiloxanrest umfasst.
In einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist Y = NR , worin R wie oben definiert, bevorzugt Wasserstoff ist, und ST5 und ST6 sind jeweils -CH2-.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen können weiterhin durch ein Verfahren hergestellt werden, welches die Umsetzung einer Verbindung der Formel
(13) worin, ST , ST , Y und ST wie oben definiert sind,
mit einer Verbindung der Formel
HY2-ST3-NR5 2,
worin ST , Y und R wie oben definiert sind.
Bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante sind bevorzugt ST5 und ST6 jeweils -CH2-, Y und Y sind unabhängig voneinander -NR -, wobei R wie oben definiert, bevorzugt Wasserstoff ist.
und einer Verbindung der Formel
Q-ST4V-Q,
In dieser weiteren Ausführungsform weisen die Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
PPoollyyssiillooxxaann--VVeerrbbiinndduuingen mindestens einen Rest ST2 der Formel (10) mit quaternären Gruppen:
-ST3-N+(R5)2-ST4-N+(R5)2-ST3- (10)
auf, worin ST3, ST4 und R5 wie oben definiert sind.
worin Q ein zur Alkylierung einer Aminogruppe befähigter Rest ist, und ST gemeinsam mit dem aus Q nach der Quaternierungsreaktion hervorgehenden Molekülteil den Rest ST4 bildet,
mit der Maßgabe, dass wenigstens einer der Reste ST1 , ST3 und/oder ST4 einen zwei-
4' 4V oder höherwertigen Polyorganosiloxanrest umfasst. und ST = ST oder ein nach der Reaktion gegebenenfalls veränderter Rest ST ist, wie beispielsweise ein Halogenalkylrest nach Reaktion.
Die zur Quaternierung respektive Alkylierung der Aminogruppen befähigten Reste Q werden bevorzugt ausgewählt aus Epoxygruppen und Halogenalkylgruppen. Zur Illustrierung des Restes ST4V folgendes Beispiel:
R0 O O R
\
ST-N / \ N ST-
R5 tf/
Q Q
ST wird also aus ST bzw. ST nach Reaktion der alkylierenden Gruppe Q, z.B. der aus den Halogenalkyl- oder Epoxygruppen resultierenden Molekülteilen gebildet. Nach diesem Verfahren werden bevorzugt die Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen hergestellt, die somit mindestens einen Rest ST der Formel (10):
-ST3-N+(R5)2-ST4-N+(R5)2-ST3- (10)
aufweisen, worin ST , ST und R wie oben definiert sind.
Zur Herstellung der Verbindungen der Formel (12)
(12) worin Y, ST, ST5 und ST6 wie oben definiert sind,
werden in einer Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Schritt die vorstehend behandelten amino- oder hydroxyterminierten ST- Ausgangsstoffe
HY-ST-YH, worin Y und ST wie oben definiert sind,
mit Kohlensäurephenylestern der Struktur
wie beispielsweise
und
zur Reaktion gebracht (s. z.B. WO 2005/058863).
Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung möglich, den amino- oder hydroxyterminierten, den ST-Rest beisteuernden Ausgangsstoff mit einem Überschuß an COCl2 in die entsprechenden Chlorameisensäurederivate zu überführen, welche anschließend mit
bevorzugt
HO-CH2-' '
zu den carbonat-terminierten Zwischenprodukten reagieren.
Es ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung möglich, zunächst die Carbonatvorläufer
bevorzugt
mit einem Überschuß an COCI2 in Chlorameisensäureesterderivate zu überfuhren, welche abschließend mit den amino- oder hydroxyterminierten, den Rest ST, insbesondere ST , beisteuernden Ausgangsstoffen zu den carbonat-terminierten Zwischenstufen reagieren.
Vorteil dieses Reaktionskonzeptes ist die Vermeidung von Phenol als Abgangsgruppe.
Im Ergebnis dieser Reaktionen werden also ST, insbesondere ST , enthaltende cyclische Carbonat-terminierte Intermediate gebildet.
Diese Intermediate können mit geeigneten ST, insbesondere ST2 enthaltenden Partnern zur Reaktion gebracht werden. Bei diesen Reaktionspartnern handelt es sich um Substanzen, die über zwei reaktive Amino- oder Hydroxyeinheiten verfügen. Reaktive Aminogruppen sind dabei sehr bevorzugt, da sie eine relativ hohe Reaktivität gegenüber den cyclischen Carbonaten aufweisen, wohingegen die Hydroxygruppen nur wenig reaktiv sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich dabei um primär-tertiäre oder sekundär-tertiäre Diaminostrukturen, wie beispielsweise N,N-Dimethylpropylen- diamin. Die Verwendung derartiger Diaminostrukturen setzt die gleichzeitige Verwendung von poly-, insbesondere difunktionellen Quaternierungsmitteln voraus, da sonst keine Kettenbildung möglich ist. Auf diese Weise erfolgt die Bildung der ST -Strukturelemente der Formel (10):
-ST3-N+(R5)2-ST4-N+(R5)2-ST3- (10)
Die Verwendung von z.B. N-Methylpiperazin beinhaltet die Möglichkeit, dass sich cyclische ST-, insbesondere ST2-Strukturen bilden können.
Auch die Verwendung von primär-sekundären Diaminen ist möglich.
Verbliebene Aminogruppen können im Anschluss an den Kettenaufbau gegebenenfalls alkyliert werden.
Beispiele für höherfunktionelle Aminostrukturen zur Erzeugung verzweigter Verbindungen sind:
N,N,N',N'-Tetramethyldipropylentriamin (Jeffcat ZR50B Huntsman) N,N,N ' ,N ' -Tetramethyldiethylentriamin.
Die Reaktionen von
mit den aminofunktionellen oder hydroxyfunktionellen ST2 Precursoren werden bevorzugt im Bereich von Raumtemperatur bis 160 0C, bevorzugt bis 140 0C ausgeführt. Die Reaktionszeiten betragen wenige Minuten bis einige Stunden. Die aminofunktionellen die ST2-Einheit bildendenden Vorstufen sind dabei im Allgemeinen reaktiver als die oder hydroxyfunktionellen ST2-Precursoren.
Reaktionszeiten, Reaktionstemperaturen und der erzielte Umsatz hängen in besonderer Weise vom Typ der Aminogruppen an den die ST2-Einheit bildendenden Vorstufen ab. Generell gilt, dass primäre Aminogruppen leichter reagieren als sekundäre Aminogruppen.
Bei Herstellung der ST und ST enthaltenden Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen braucht man die Quaternierungsverbindung, um
eine Polymerisation unter Kettenbildung zu ermöglichen. Bei den ST4 enthaltenden Partnern handelt es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um kohlenwasserstoffbasierte α,ω-epoxy- und/oder halogenfunktionalisierte Substanzen.
Bevorzugt handelt es sich bei den kohlenwasserstoffbasierten Epoxidderivaten um
Kohlenwasserstoffdiepoxide, beispielsweise Vinylcyclohexendiepoxid
Epichlorhydrin, epoxyterminierte Polyether, bevorzugt ethylenoxid- und propylenoxidbasierte
Polyether, beispielsweise glycidyltermininierte Polyether epoxyterminierte Polyester, epoxyterminierte Polycarbonate.
Bei den halogenfunktionalisierten Kohlenwasserstoffderivaten, bevorzugt Chloriden und Bromiden, handelt es sich vorzugsweise um
Kohlenwasserstoffdihalogenide halogenterminierte Polyether, bevorzugt ethylenoxid- und propylenoxidbasierte Polyether
Halogencarbonsäureester von Kohlenwasserstoffdiolen und Polyethern, bevorzugt ethylenoxid- und propylenoxidbasierten Polyethern, speziell
Chloressig-säureester, Chlorpropionsäureester und Chlorbutansäureester von
Kohlenwasserstoffdiolen und Polyethern.
Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, difunktionelle Säurealkoxylate in entsprechende Glycidyl-, Halogen oder Halogencarbonsäureesterderivate zu überführen und erfindungsgemäß einzusetzen. Diese leiten sich zum Beispiel von Bernsteinsäure ab.
Die Synthese der besonders bevorzugten Chlorcarbonsäureester erfolgt in bekannter Weise (Organikum, Organisch-Chemisches Grundpraktikum, 17. Auflage, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1988, S. 402-408) durch Reaktion der Diolkomponente mit den entsprechenden Halogencarbonsäureanhydriden oder Halogencarbonsäurechloriden.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei den Kohlenwasserstoffresten ST4 um komplexere α,ω-epoxy- oder halogen-terminierte Strukturen, die sich von α,ω-hydroxyfunktionalisierten Präpolymeren ableiten.
Bevorzugt handelt es sich bei diesen α,ω-hydroxyfunktionalisierten Präpolymeren um die Umsetzungsprodukte von
Diolen mit Diisocyanaten
OH terminierten Polyethern, bevorzugt ethylenoxid- und propylenoxidbasierten Polyethern mit Diisocyanaten,
OH terminierte Polyester
OH terminierte Polycarbonate
Diese α,ω-hydroxyfunktionalisierten Präpolymeren werden in einer bevorzugten Ausfuhrungsform in die entsprechenden α,ω-Halogencarbonsäureester, speziell Chloressigsäureester, Chlorpropionsäureester und Chlorbutansäureester überführt.
Die erfindungsgemäße Einführung von Siloxanblöcken in ST4 erfolgt bevorzugt über α,ω-epoxy-terminierte Siloxane, bevorzugt α,co-glycidyl- und epoxycyclo- hexyl-terminierte Siloxane α,ω-halogenalkyl-terminierte Siloxane, bevorzugt chlorpropyl- und chlorpro- penyl-terminierte Siloxane α,ω-halogencarbonsäureester-terminierte Siloxane, bevorzugt Ester der Chloressigsäure, Chlorpropionsäure und Chlorbutansäure, α,ω-halogencarbonsäureester-terminierte Polyethersiloxane, bevorzugt Ester der Chloressigsäure, Chlorpropionsäure und Chlorbutansäure.
Die Herstellung der in ST4 eingehenden α,ω-epoxyterminierten Siloxane und α,ω- halogenalkyl-terminierten Siloxane ist im Stand der Technik beschrieben (Silicone, Chemie und Technologie, Vulkan Verlag Essen 1989, S. 85-90 und 120). Die Herstellung von α,ω-halogencarbonsäureester-terminierten Siloxanen kann in Analogie zur Vorgehensweise gemäß WO 02/10256, Beispiel 1, erfolgen. Hierbei werden SiH-Siloxane mit Halogencarbonsäureestern von olefmisch oder acetylenisch ungesättigten Alkoholen umgesetzt.
Die Herstellung α,ω-halogencarbonsäureester-terminierter Polyethersiloxanen kann in Analogie zu WO 02/10257, Beispiel 1, erfolgen. Hierbei werden SiH-Siloxane mit Halogencarbonsäureestern olefmisch oder acetylenisch ungesättigter Polyethern umgesetzt. Alternativ ist es möglich, Polyethersiloxane mit Halogencarbonsäuren, deren Anhydriden oder Säurechloriden umzusetzen (US 5153294, US 5166297).
In einem besonders bevorzugten Fall hat die Siloxaneinheit in den ST-Einheiten die Stuktur
s mit s wie oben angegeben.
In einer weiteren Ausfürhrungsform erfolgt die Einführung von Siloxanblöcken in die ST-Strukturen über α,ω-epoxy- oder halogenfunktionalisierte Siloxanpräpolymere, welche bevorzugt aus den entsprechenden α,ω-hydroxyalkyl oder α,ω-hydroxpoly- ether-terminierten Siloxanpräpolymeren gewonnen werden können.
Diese OH terminierten siloxanhaltigen Präpolymeren werden bevorzugt durch Reaktion von α,ω-hydroxyalkylterminierten Siloxanen mit Diisocyanaten, α,ω-polyetherterminierten Siloxanen mit Diisocyanaten hergestellt und anschließend in die Epoxy- und Halogenderivate überführt. Eine bevorzugte Ausführungsform stellen die α,ω-halogencarbonsäure-funktionalisierten Siloxanpräpolymere dar, welche durch Veresterung mit z.B. den Anhydriden und Säurechloriden zugänglich sind.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, höherfunktionelle kohlenwasserstoffbasierte oder siloxanbasierte Substanzen zur Formierung des Restes ST2 einzusetzen. Diese Materialien enthalten mehr als zwei der vorstehend behandelten Epoxy-oder Halogenfunktionen.
Beispiele für höherfunktionelle kohlenwasserstoffbasierte Substanzen sind die Glycidyl- oder Chloressigsäureesterderivate von Glycerol, Pentaerythrol, Sorbitol, und deren Ethoxylate und/oder Propoxylate. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, höherfunktionelle Säurealkoxylate in entsprechende Glycidyl- oder Chloressigsäureesterderivate zu überfuhren und erfindungsgemäß einzusetzen. Diese leiten sich zum Beispiel von Trimellithsäure oder Pyromellithsäure ab.
Geeignete höherfunktionelle siloxanbasierte Substanzen mit α,ω- und/oder kammartiger Epoxy- oder Halogen, bevorzugt Halogencarbonsäureester-Substitution können beispielsweise aus hydroxyfunktionellen Vorstufen gewonnen werden, welche durch Addition von Allylakohol, Butindiol und den Alkoxylaten von Allylakohol oder Butindiol an entsprechende SiH-Siloxane zugänglich werden. Alternativ können beispielsweise ungesättigte epoxy- oder halogencarbonsäureester-funktionelle Precursoren an entsprechende SiH-Siloxane addiert werden.
Wesentlich ist, dass die Funktionalität dieser höherfunktionellen kohlenwasserstoffbasierten oder siloxanbasierten Substanzen größer als zwei ist. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, monofunktionelle kohlenwasserstoffbasierte oder siloxanbasierte Substanzen zur Formierung terminaler Reste ST einzusetzen. Diese Materialien enthalten bevorzugt eine der vorstehend behandelten Epoxy-oder Halogenfunktionen.
Beispiele für monofunktionelle kohlenwasserstoffbasierte Substanzen sind die Glycidyl- oder Chloressigsäureesterderivate von Alkanolen, beispielsweise Ethanol, 2-Propanol, Dodecanol und Octadecanol, Alkenolen, beispielsweise Allylalkohol, Hexenol, Oleylalkohol und Alkinolen , beispielsweise Propinol, und die Alkoxylate, speziell Ethoxylate und/oder Propoxylate der genannten monofunktionellen Alkohole. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, Fettsäurealkoxylate in entsprechende Glycidyl- oder Chloressigsäureesterderivate zu überfuhren und erfindungsgemäß einzusetzen.
Geeignete monofunktionelle siloxanbasierte Substanzen mit Epoxy- oder Halogen-, bevorzugt Halogencarbonsäureestersubstitution sind z.B. aus WO 02/10256 bekannt. Sie können beispielsweise aus ungesättigten epoxy- oder halogencarbonsäureester- funktionellen Precursoren gewonnen werden, welche an entsprechende SiH-Siloxane addiert werden.
Dem Wesen nach werden diese monofunktionellen kohlenwasserstoffbasierten oder siloxanbasierten ST2"Precursoren zugesetzt, um das Molekulargewicht der gebildeten Polymeren zu regulieren und gegebenenfalls in Kooperation mit den höherfunktionellen ST2-Vorläufern den Verzweigungsgrad der Polymerketten zu steuern. Bei Verwendung von epoxyhaltigen Substanzen zur Einführung von ST2 wird in aus dem Stand der Technik bekannter Weise in stöchiometrischen Mengen Säure zugesetzt. Bei den Säureanionen handelt es sich um anorganische Anionen, wie
Halogenid, speziell Chlorid und organische Anionen, wie Carboxylat, speziell C2 bis Cj8-Carboxylat, Alkylpolyethercarboxylat, Alkylsulfat, speziell Methosulfat, Sulfonat, speziell Alkylsulfonat und Alkylarylsulfonat, ganz speziell Toluylsulfonat. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die gesamte Reaktionssequenz oder einzelne Teilschritte ohne Lösungsmittel oder aber in Gegenwart von Lösungsmitteln auszuführen. Bevorzugte Lösungsmittel sind typische Lacklösungsmittel, wie Methoxypropylacetat, Butylacetat, Toluen.
Im Ergebnis der dargestellten Gesamtreaktionssequenz unter Verwendung der Quaternierungsreagenzien werden quaternierte Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen erhalten, die mindestens in einem der Strukturelemente ST, einschließlich ST bis ST über Polyorganosiloxaneinheiten verfügen.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen zur Herstellung von Beschichtungen, Mitteln zur Oberflächenmodifizierung, Elastomeren, Duromeren, Klebstoffen, Primern für Metall- und Kunststoffoberflächen, Polymeradditiven, Waschmitteladditiven, Theologischen Mitteln, kosmetischen Mitteln, Fasermodifizierungsmitteln.
In kosmetischen Formulierungen für Haare können die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen dabei insbesondere die Funktion von sogenannten Konditionierungsmitteln („conditioner") ausüben, d.h. insbesondere die Haareigenschaften, wie Weichheit, Glanz, Fülle, Kämmbarkeit etc. günstig beeinflussen, wobei sie insbesondere auch in Kombination mit anderen üblichen Konditionierungsmitteln, wie z.B. Poly-alpha-olefine, fluorierte Öle, fluorierte Wachse, fluorierten Kautschuke, Carbonsäureestern mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen, kationische Polymeren, in dem Medium der Formulierung unlösliche oder lösliche Silicone, Mineralöle, pflanzliche Ölen und tierische Ölen und deren Gemische wie beispielsweise in WO 99/009939 beschrieben verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft weiterhin bevorzugt die Verwendung der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindung zur Herstellung
von Beschichtungen oder Mitteln zur Oberflächenmodifizierung von harten Oberflächen, wie beispielsweise Glas, Keramik, Kacheln, Beton und Stahlteilen, wie Autokarosserien und Schiffskörper.
Weiterhin betrifft die Erfindung bevorzugt die Verwendung der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen zur Herstellung von Primern zur Verbindung von Siliconelastomeren mit anderen Substraten, wie Stahl, Aluminium, Glas, Kunststoffen, wie Epoxidharzen, Polyamiden, Polyphenylensulfϊden, Polyestern, wie Polyterephthalaten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrifft diese die Verwendung die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen zur Herstellung von Modifizierungsmitteln für thermoplastische Kunststoffe, wie Polyolefine, Polyamide, Polyurethane, PoIy- (meth)acrylate, Polycarbonate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrifft diese die Verwendung der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Poly- organosiloxan- Verbindungen zur Herstellung von Tieftemperatur-Schlagzähmodi- fϊkatoren.
Der Ausdruck „zur Herstellung von", wie er vorstehend verwendet wird, schließt dabei auch den Fall ein, dass die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen allein für die genannte Anwendung verwendet werden. D.h., das beispielsweise die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen selbst unmittelbar als Tief- temperatur-Schlagzähmodifϊkatoren verwendet werden können. Sie können aber auch vorher geeignet etwa durch Mischen, Compoundierung, Masterbatch-Herstellung geeignet bereitgestellt werden.
Weiterhin kann man die Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen bevorzugt als Bestandteil in Kleb-und Dichtstoffen, als Basismaterial für thermoplastische Elastomere wie beispielsweise Kabelumhüllungen, Schläuche,
Dichtungen, Tastaturmatten, für Membranen, wie selektiv gasdurchlässige Membranen verwenden. Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Copolymere sind Beschichtungen, wie Antifouling-, Antihaftbeschichtungen, gewebeverträgliche Überzüge, flammgehemmte Überzügen und biokompatible Materialien.
Diese können als Überzugsmittel für Kosmetika, Körperpflegemittel, Lackadditive, Hüfsstoff in Waschmitteln, Entschäumerformulierungen und Textilbearbeitung, zum Modifizieren von Harzen oder zur Bitumenmodifizierung dienen.
Weitere Verwendungen umfassen Verpackungsmaterial für elektronische Bauteile, Isolations- oder Abschirmungsmaterialien, Dichtungsmaterial in Hohlräumen mit Kondensatwasserbildung, wie Flugzeuge, Flugzeugzellen, Schiffe, Automobil, Anti- fogging-Beschichtungen für Scheinwerferscheiben (Innenseite), Scheiben für Wohngebäude, Fahrzeuge oder medizinische Geräte sowie Additive für Putz-, Reinigungs- oder Pflegemittel, als Additiv für Körperpfiegemittel, als Beschichtungsmaterial für Holz, Papier und Pappe, als Formentrennmittel, als biokompatibles Material in medizinischen Anwendungen wie Kontaktlinsen, als Beschichtungsmaterial für Textilfasern oder textile Gewebe, als Beschichtungsmaterial für Naturstoffe wie z.B. Leder und Pelze, als Material für Membranen und als Material für photoaktive Systeme z. B. für lithographische Verfahren, optische Datensicherung oder optische Datenübertragung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrifft diese die Verwendung der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Poly- organosiloxan- Verbindungen zur Herstellung von Viskositätsreglern, antistatischen Mitteln, von Mischungskomponenten für Silikonkautschuke, die peroxidisch oder durch Hydrosilylierung (Platin Katalyse) zu Elastomeren vernetzt werden können, und dort zur Modifizierung von Oberflächeneigenschaften, zur Modifizierung der Diffusion von Gasen, Flüssigkeiten etc. führen, bzw. das Quellverhalten der Silikonelastomere modifizieren, von Weichmachern für Textilfasern zur Behandlung der Textifasern vor, während und nach der Wäsche, von Mitteln zur Modifizierung von natürlichen und synthetischen Fasern, wie beispielsweise Haaren, Baumwollfasern und Synthesefasern, wie Polyesterfasern und Polyamidfasern sowie Misch-
geweben, von Textilausrüstungsmitteln, sowie von detergenzienhaltigen Formulierungen, wie Waschmitteln, Reinigungsmitteln.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin neue Waschmittelformulierungen, kosmetische Formulierungen, Faserbehandlungsformulierungen, die die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen enthalten.
So können die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen beispielsweise in festen oder flüssigen Waschmittelformulierungen in Anteilen von etwa 0,1 bis 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Fornulierung vorliegen, in kosmetischen Formulierungen und Formulierungen zur Faserbehandlung, wie Textilpflegemitteln vor, während und nach der Wäsche, in Anteilen von etwa 0,1 bis 50 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Fornulierung vorliegen.
Bevorzugt können die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen zur Behandlung und Ausrüstung von harten Oberflächen, wie Glas, Keramik, Kacheln, Kunststoffoberflächen, Metalloberflächen, Lackoberflächen, speziell Schiffskörpern und Automobilkarosserien, ganz speziell auch in Trocknerformulierungen für die maschinelle Autowäsche, als Kleber bzw. Primer, bevorzugt zur Verbindung von Siliconenelastomeren mit anderen Substraten, wie Stahl, Aluminium, Glas, Epoxidharz, Polyamid, als Modifikatoren, z.B. Tieftemperatur-Schlagzähmodifikatoren und Polaritätsmodifikatoren, für kohlenwasserstoffbasierte Polymere und siliconbasierte Elastomersysteme, die auf peroxidischer und Pt-katalysierter Vernetzung beruhen, eingesetzt werden.
Sie können weiterhin zur Behandlung von natürlichen und synthetischen Fasern, beispielsweise Baumwolle, Wolle, polyester- und polyamidbasierten Synthesefasern, speziell in Form von Textilien, in speziellen Mitteln zur Faserbehandlung, insbesondere in anionische, nichtionische und kationische Tenside enthaltenden Waschmittelformulierungen verwendet werden, wobei die erfindungsgemäßen Verbindungen in das Waschmittel direkt eingebaut sein können, separat in den laufenden
Waschprozeß oder nach dem Waschprozeß dosiert werden können, und den behandelten Substraten Weichheit, verbesserte Elastizität und verringerte Knitterneigung bei Erhalt einer akzeptablen Hydrophilie verliehen wird.
Sie können ebenfalls als Bestandteil separater Weichmachersysteme, speziell auf Basis kationischer Tenside, nach der Wäsche von Fasern und Textilien, als Bügelhilfe und Mittel zur Verhinderung bzw. Rückgängigmachung von Textilverknitterungen, dienen.
Sie können weiterhin zur Faserausrüstung, speziell zur Erstausrüstung und Behandlung von beispielsweise Baumwolle, Wolle, polyester- und polyamidbasierten Synthesefasern, speziell in Form von Textilien, Papier und Holz genutzt werden.
Sie können weiterhin, wie bereits dargelegt, vorteilhaft in kosmetischen Systemen zur Behandlung von Haaren und Haut eingesetzt werden.
Besonders bevorzugte Anwendungsgebiete für die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen sind auch, bevorzugt wäss- rige, Lösungen, Mischungen, Emulsionen und Mikroemulsionen insbesondere als Basis für kosmetische Formulierungen.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen können als Reinsubstanz, Lösung, Mischung, Emulsion oder Mikroemulsion in Form von Flüssigkeiten, Cremes oder Pasten als Einsatzstoff für die Herstellung geeigneter, erfindungsgemäßer kosmetischer Formulierungen unterschiedlicher Viskositäten verwendet werden.
Das Verfahren zur Herstellung von Formulierungen der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen, wie beispielsweise zur Behandlung von Substraten, wie harte oder weiche Substrate, kann beispielsweise aus den folgenden Schritten bestehen:
a) Herstellen einer Vormischung in Form von Lösungen, Mischungen oder Emulsionen mit den erfϊndungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen und b) Herstellung einer weiteren Mischung unter Verwendung der Vormischung a) sowie Zusatz gegebenenfalls weiterer Tenside, Hilfsstoffe und anderer Additive oder c) Zusammenfassen der Schritte a) und b), in dem man das Vermischen der Bestandteile mit Rührern, Dissolvern, Knetern, Pumpen, Mischschnecken, Mischdüsen, Nieder- und Hochdruck-Emulgiergeräten durchführt.
Die Verfahren werden mit den in der Technik (Ullmann's Enzyklopädie) bekannten Maschinen und Apparaten, wie z. B. jeder Form von Rührern in geeigneten Behältern, Apparaten bzw. Mischgeräten, wie zuvor beschrieben, verwirklicht. Die direkte Vermischung aller Bestandteile ist möglich. Es wird jedoch die Herstellung einer Vormischung bevorzugt, da sie zur schnelleren und besseren Verteilung führt und zum Teil unumgänglich ist, da die unterschiedlichen Stoffgruppen andernfalls nicht in geeigneter Weise oder nur unter hohem Aufwand miteinander vermischt bzw. emulgiert bzw. dispergiert werden können. Geeignete Vor- bzw. Zwischenmischungen können bevorzugt Mischungen in Form von Lösungen, Pasten, Cremes oder sonstige Formen von Emulsionen oder Dispersionen sein. Besonders bevorzugt ist die Herstellung und Verwendung von Mikroemulsionen mit 10 bis 200 nm mittlerem Partikeldurchmesser in kosmetischen Formulierungen.
Die Formulierungen, die die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen enthalten, können beispielsweise in verschiedenen Darreichungsformen wie für die Haarbehandlung hergestellt werden. Bevorzugt werden die die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorgano- siloxan- Verbindungen enthaltenden Zusammensetzungen als kosmetische Formulierungen zur Behandlung keratinhaltiger Substrate wie z. B. menschliche und tierische Haare oder Haut als alkoholische oder polyalkoholische Lösung oder als Emulsion zur Anwendung gebracht. Abhängig von den verwendeten Rohstoffen, Hüfsstoffen sowie des Mischverfahrens bei der Herstellung, werden klare, trübe und weiße Formulierungen erhalten.
Zur Herstellung von Lösungen und Mischungen, die die erfϊndungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen enthalten, eignen sich bevorzugt alkoholische und polyalkoholische Lösemittel sowie deren Mischungen mit Wasser, ölartigen Substanzen und übliche Silikone (u.a Polydimethylsiloxane) sowie binäre und ternäre Mischungen von Lösemitteln und/oder ölartigen Substanzen und/oder Silikonen. Besonders bevorzugte Lösemittel sind hierbei Ethanol, Isopropanol, Ethylenglykol und Ethylenglykolether, Polyethylenglykole und deren Ether, Propylenglykol und Propylenglykolether, Polypropylenglykole und deren Ether und Glycerin und deren Mischungen. Besonders bevorzugte ölartige Substanzen sind Mineralölprodukte sowie Öle pflanzlichen, tierischen und synthetischen Ursprungs und deren Mischungen. Besonders bevorzugte Silikone, die von den erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen verschieden sind, wie cyclische und lineare Polydimethylsiloxane und deren Mischungen wie z. B. (nach INCI) Cyclomethicone, Cyclotetrasiloxane, Cyclopentasiloxane, Cyclohexasiloxane, Dimethicone mit einem Viskositätsbereich von 0,65 bis 60.000.000 mPa.s bei 25 0C und Dimethiconol mit einem Viskositätsbereich von 10 bis 60.000.000 mPa.s bei 25 0C.
Bevorzugte Lösungen und Mischungen, die die erfϊndungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan-Verbindungen enthalten, weisen die folgende Zusammensetzung in Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, auf:
Lösungen bzw. Mischungen:
0.1 - 99,9 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen
0.1 - 99,9 % Lösemittel und/oder Öl und/oder Silikone, und/oder
Wasser
Zusammensetzungen der Emulsionen der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen:
Zur Herstellung der Emulsionen werden allgemein Wasser und nichtionische, kat- ionische und amphotere Tenside sowie Tensidmischungen verwendet. Außerdem können Emulsionen Hilfsstoffe wie z. B. anorganische und organische Säuren, Basen und Puffer, Salze, Verdicker, Stabilisatoren für Emulsionen wie z. B. 'Xanthan Gum', Konservierungsmittel, Schaumstabilisatoren, Entschäumer und Lösemittel wie z. B. Alkohole (Ethanol, Isopropanol, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Polypropylenglykol, Glykolether und Glycerin und deren Mischungen) enthalten.
Die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen, die in den Emulsionen verwendet werden, können bei der Herstellung von Emulsionen auch selbst als Emulgator dienen.
Eine bevorzugte Emulsion, die bevorzugt zur Herstellung von kosmetischen Formulierungen verwendet werden kann, besteht beispielsweise aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung:
10 - 50 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen, 1 - 35 % Tenside,
0 - 10 % Hilfsstoffe,
0 - 20 % Lösungsmittel, auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Mikroemulsionen für kosmetische Formulierungen, die Ausrüstung von Textilien und anderen faserförmigen Substraten oder die Beschichtung harter Oberflächen:
Besonders bevorzugt ist die Herstellung von Mikroemulsionen mit einem hohen Aktivgehalt an erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Poly- organosiloxan- Verbindungen, da diese neben der Möglichkeit zur Herstellung klarer kosmetischer Formulierungen zusätzlich den Vorteil der prozesstechnisch einfachen Einarbeitung („Cold Process") in wässerige Formulierungen bieten. Es besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Poly- organosiloxan- Verbindungen bei der Herstellung von Mikroemulsionen in Form der
weiter oben beschriebenen Lösungen und Mischungen einzusetzen. Ein bevorzugter Aktivgehalt der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Poly- organosiloxan- Verbindungen in der Emulsion liegt zwischen 5 und 60 Gew.-%, besonders bevorzugt sind 10-50 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung.
Eine ganz speziell bevorzugte Mikroemulsion besteht aus folgenden, die Erfindung jedoch nicht limitierenden Bestandteilen in Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Mikroemulsion:
20 - 80 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen 0 - 35 % Tenside
0 - 10 % Hüfsstoffe
0 - 20 % Lösungsmittel auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der mit den erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen hergestellten Lösungen, Mischungen bzw. Emulsionen in einer kosmetischen Formulierung.
Diese kosmetischen Formulierungen werden unter Verwendung der zuvor hergestellten Lösungen oder Emulsionen hergestellt, sie können aber auch direkt aus den Einzelbestandteilen erzeugt werden.
Kosmetische Formulierungen:
Kosmetische Formulierungen schließen beispielsweise ein:
Sogenannte „Rinse-off Produkte wie z.B. „2-in-l" Shampoos, „Body Wash" und
Haarspülungen zur Behandlung von Haar während und nach der Reinigung oder nach dem Färben oder der Behandlung von Haar vor der Bleichung, der Lockung oder
Entkräuselung, sowie sogenannte „Leave-in" Produkte wie Haarkuren, Pflegecremes,
Frisiercremes, Haargele, Haarstylingprodukte, Haarfestiger, Haarsprays, Pumpsprays,
Fönwellmittel und Fönfestiger. Darüber hinaus umfassen die Formulierungen ebenfalls Haarfärbemittel, die je nach Waschbeständigkeit des erzielten Farber- gebnisses in 3 Typen - permanente, semipermanente und temporäre Haarfärbemittel - unterschieden werden können. Der Begriff Haare beinhaltet hierbei alle keratinhaltigen Fasern, inbesondere aber menschliches Haar. Die Haarfärbemittel enthalten beispielsweise neben den erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen übliche Silikone, Tenside, Hilfsstoffe und Färbemittel. Jeder dieser Inhaltsstoffe kann entweder allein oder in Kombination mit weiteren Inhaltsstoffen verwendet werden und steht für zusätzliche Funktionen in den Formulierungen, die zur Erhöhung des Volumens, der Kämmbarkeit und des Glanzes sowie der Verminderung des Auswaschens der Farbe von und aus gefärbten keratinhaltigen Substraten wie z.B. menschlichem und tierischem Haar dienen und mindestens eine Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen enthalten.
Die im Zusammenhang mit den kosmetischen Formulierungen erwähnten Abkürzungen werden im INCI (The Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association Washington DC ) erklärt.
Die neben den erfϊndungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen hierbei umfaßten Silikone, schließen beispielsweise ein: Cyclische, lineare und verzweigte Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität von 0,65 - 200.000.000 mPa.s bei 25 0C sowie deren Mischungen wie z.B. Octaorgano- cyclotetrasiloxane, Octamethylcyclotetrasiloxane, Decaorganocyclopentasiloxane, Dodecaorganocyclohexasiloxane, wobei der organische Rest bevorzugt Methyl bedeutet, wie SF 1173, SF 1202, SF 1217, SF 1204 und SF 1258 von Momentive Performance Materials ehemals GE Bayer Silicones, Dimethicone wie die Baysilone M Öle (M3 bis M 2.000.000), SE 30, SF 1214, SF 1236, SF 1276 und CF 1251 von GE Bayer Silicones/Momentive Performance Materials und Dimethiconole wie Baysilone, SiOH-endgestopte Gums' von GE Bayer Silicones/Momentive Performance Materials und DC 1501 und DC 1503 von Dow Corning. Der Einsatz der oben beschriebenen Polydimethylsiloxane in Form von nicht-ionischen, anionischen und kationischen Emulsionen wie z.B. SM 2169, SM 2785, SM
555, SM 2167 und SM 2112 von GE Bayer Silicones/Momentive Performance Materials in Kombination mit Emulsionen der erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen und/oder der Einsatz von Mischungen und Lösungen der oben beschriebenen Polydimethylsiloxane mit den erfindungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen ist hierbei besonders bevorzugt, da sich aus diesen Kombinationen besondere Eigenschaften von Haarpflegeprodukten ableiten lassen, wie das für bisher bekannte amino-funktionelle Silikone bereits umfangreich in der Literatur beschrieben wurde (WO 99/44565, WO 99/44567, WO 99/49836, WO 99/53889, WO 97/12594, US 6,028,031, EP 0811371, WO 98/18443, WO 98/43599 und US 2002- 0182161).
Ebenfalls geeignet sind feste Silikone, sogenannte MQ-Harze, wie z.B. SR 1000 von GE Bayer Silicones /Momentive Performance Materials und deren Lösungen in Lösungsmitteln wie den oben genannten Silikonen und aliphatischen Lösungsmitteln wie z.B. Isododekan.
Ebenfalls geeignet sind organofunktionelle Silikone, wie Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl-, Phenyl-, Fluoralkyl-, und Polyether-modifizierte Silikone wie die Typen SF 1632, SF 1642, SF 1555, Baysilone CF 1301, Baysilone PK 20, FF 157, SF 1188A, SF 1288 und SF 1388 von GE Bayer Silicones/Momentive Performance Materials.
Tenside:
Tenside als Inhaltstoffe kosmetischer Formulierungen werden beschrieben in A. Domsch: Die kosmetischen Präparate, Verlag für Chem. Industrie, 4. Auflage, 1992, im Kosmetikjahrbuch 1995, Verlag für chemische Industrie, 1995, und H. Stäche, Tensidtaschenbuch, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, 1981.
Anionische Tenside:
Exemplarisch jedoch nicht limitierend sind folgende anionische Tenside als
Bestandteil der Formulierungen geeignet:
Alkylsulfate, Alkylethersulfate, Alkarylsulfate, Olefmsulfonate, Alkyl-amidether- sulfate, Acylisethionate, Acylglutamate, Alkylethercarboxylate, Methyltauride und
Tauride, Sarkoside, Sulfosuccinate, Eiweiß-fettsäurekondensate, Alkylphosphate und
Alkyletherphosphate. Hierbei können die freien Säuren sowie deren Alkalimetall-
salze, Magnesium-, Ammonium- und Mono-, Di- und Triethanolaminsalze verwendet werden.
Die Alkyl- und Acylgruppen enthalten typischerweise 8-18 C-Atome und können ungesättigt sein. Die Alkylthersulfate, Alkylamidethersulfate, Alkylethercarboxylate und Alkyletherphosphate können 1-10 Ethylenoxid- oder Propylenoxid- oder eine
Kombination aus Ethylenoxid- und Propylenoxideinheiten enthalten.
Amphotere Tenside:
Exemplarisch jedoch nicht limitierend sind folgende amphotere Tenside als
Bestandteil der Formulierungen geeignet:
Alkylbetaine, Alkylamidobetaine, Sulfobetaine, Acetate und Diacetate, Imidazoline,
Propionate und Alkylaminoxide.
Die Alkyl- und Acylgruppen enthalten hierbei 8-19 C-Atome.
Nichtionische Tenside:
Exemplarisch jedoch nicht limitierend sind folgende nichtionische Tenside als
Bestandteil der Formulierungen geeignet:
Alkylethoxylate, Arylethoxylate, ethoxylierte Ester, Polyglykolamide, Polysorbate,
Glycerinfettsäure-Ethoxylate, Alkylphenolpolyglykolether und Zuckertenside wie z.B. Alkylglycoside.
Kationische Tenside:
Bei kationischen Tensiden wird unterschieden zwischen reinen kationischen Tensiden und kationischen Polymeren.
Reine kationische Tenside:
Exemplarisch jedoch nicht limitierend sind folgende nichtionische Tenside als
Bestandteil der Formulierungen geeignet:
Monoalkylquats, Dialkylquats, Trialkylquats, Tetraalkylquats, Benzylammonium- salze, Pyridinsalze, Alkanolammoniumsalze, Imidazolinsalze, Oxazolinsalze, Thiazo- linsalze, Salze von Aminoxiden, Sulfonsalze, wobei der Begriff „quat" das Vorliegen mindestens einer quaternären Ammoniumgruppe impliziert.
Kationische Polymere:
Insbesondere für „2-in-l" Shampoos werden neben den reinen kationischen Tensiden auch kationisch modifizierte Polymere eingesetzt. Eine umfassende Beschreibung dieser Polymere liefern US 5,977,038 und WO 01-41720 Al . Bevorzugt sind hierbei kationische Polyacrylamide, kationische Eiweißderivate, Hydroxyalkylcelluloseether und kationische Guar Derivate. Besonders bevorzugt sind kationische Guar Derivate mit dem CTFA Namen Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride. Diese Typen sind erhältlich unter den Handelsnamen Cosmedia Guar C 261 (Henkel), Diagum P 5070 (Diamalt), Jaguar C-Typen und Jaguar EXCEL von Rhodia.
Hilfsstoffe:
Hilfsstoffe als Inhaltstoffe insbesondere von kosmetischen Formulierungen werden beschrieben in: A. Domsch, Die kosmetischen Präparate, Verlag für Chem. Industrie,
4. Auflage, 1992; und in: Kosmetikjahrbuch 1995, Verlag für Chemische Industrie,
1995.
Exemplarisch jedoch nicht limitierend sind folgende Hilfsstoffe als Bestandteil der
Formulierungen geeignet:
Anorganische und organische Säuren, Basen und Puffer, Salze, Alkohole wie z.B.
Ethanol, Isopropanol, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Polypropy- lenglykol, Glykolether und Glycerin, Verdicker, Stabilisatoren für Emulsionen wie z.
B. Xanthan Gum, Rückfetter, Konservierungsmittel, Schaumstabilisatoren,
Entschäumer, Perlglanz und Trübungsmittel wie z.B. Glykoldistearate und
Titandioxid, Kollagenhydrolysat, Keratinhydrolysat, Seidenhydrolysat, Anti- schuppenwirkstoffe wie z.B. Zinkpyrithion, Salicylsäure, Selendisulfid, Schwefel und
Teerpräparate, polymere Emulgatoren, Vitamine, Farbstoffe, UV Filter, Bentonite,
Parfümöle, Duftstoffe, Styling Polymere, Feuchtigkeitsspender, Pflanzenextrakte und weitere natürliche oder naturidentische Rohstoffe.
Es ist bekannt, dass durch den Zusatz von öl- und wasserlöslichen UV-Filtern oder
Kombinationen von UV-Filtern in kosmetischen Formulierungen zur Pflege und
Behandlung von keratinhaltigen Substraten wie menschliches und tierisches Haar der
Abbau von Farbstoffen und somit das Ausbleichen und Verblassen von gefärbten keratinhaltigen Substraten durch UV-Strahlung entscheidend vermindert oder sogar gänzlich verhindert werden kann.
Inhaltsstoffe für Haarfärbemittel:
Farbstoffe und andere Inhaltsstoffe von Haarfärbemitteln werden beschrieben in: A. Domsch, Die kosmetischen Präparate, Verlag für Chem. Industrie, 4. Auflage, 1992. Farbstoffe werden beschrieben in: Verordnung über Kosmetische Mittel (Kosmetik Verordnung), Bundesgesetzblatt 1997, Teil I S. 2412, § 3 und Anlage 3 und in European Community (EC) Directive, 76/68/EEC, Annex IV.
Im Folgenden werden Haarfärbemittel unterschieden in permanente, semipermanente und temporäre Haarfärbemittel.
Permanente Haarfärbemittel:
Dauerhafte Färbungen die auch durch mehrere Haarwäschen (mehr als 10) nicht ausgewaschen werden entstehen durch chemische Reaktion zwischen Farbstoffvorprodukten unter oxidative Bedingungen durch Wasserstoffperoxid. Hierbei bestimmt die Mischung der entsprechenden Komponenten das erzielbare Farber- gebnis. Man unterscheidet bei den Vorprodukten zwischen Oxidationsbasen (Entwickler) und Kupplungskomponenten (Modifizierer).
Oxidationsbasen:
Exemplarisch jedoch nicht limitierend sind folgende Oxidationsbasen als Bestandteil der Formulierungen geeignet: m- und p-Phenylendiamine (Diaminobenzole), deren N-substituierte Derivate und
Salze, N-substituierte Derivate des o-Phenylendiamins, o-, m- und p-Toluylendiamine
(Methyl-diaminobenzole), deren N-substituierte Derivate und Salze, p-Amino- diphenylamin, -hydrochlorid und -sulfat, o-, m- und p-Aminophenol und -hydro- chlorid, 2,4-Diaminoisosulfat (4-Methoxy-m-phenylendiaminsulfat), o-Chlor-p- phenylendiaminsulfat, Pikraminsäure (2,4-Dinitro-6-aminophenol) und 2,4-Dinitro-l- naphtol-sulfonsäure sowie deren Natriumsalz.
Kupplungskomponenten:
Exemplarisch jedoch nicht limitierend sind folgende Kupplungskomponenten als
Bestandteil der Formulierungen geeignet:
Hydrochinon (1,4-Dihydroxybenzol), Resorcin (1,3-Dihydroxybenzol), Brenzcatechin (1,2-Dihydroxybenzol), α-Naphtol (1-Hydroxynaphtalin), Pyrogallol (1,2,3-Trihy- droxybenzol) und 2,6-Diaminopyridin.
Üblicherweise werden Oxidationsbasen und Kupplungskomponenten mit Tensiden in Öl-in-Wasser Emulsionen eingearbeitet, jedoch sind auch einfache Lösungen oder Shampoos als Formulierungen bekannt. Die Formulierungen enthalten darüber hinaus Antioxidantien wie z.B. Natriumsulfϊt, Natriumdithionit, Ascorbinsäure oder Thioglykolsäure zur Stabilisierung der Vorstufen und werden mit alkalischen Substanzen wie z.B. Ammoniak auf einen pH-Wert zwischen 8 und 12 (bevorzugt 9- 11) eingestellt. Außerdem werden Tenside als Netzmittel, Komplexbildner für Schwermetalle, Duftstoffe zum Überdecken des Ammoniakgeruchs, Conditioner zum Verbessern des Haargefühls und zum Schutz des Haares und Lösungsmittel wie Ethanol, Ethylenglykol, Glycerin oder Benzylalkohol zugesetzt.
Typischerweise werden permanente Haarfärbemittel als 2-Komponentensyteme angeboten bestehend aus Farblösung, -creme oder -Shampoo die oben beschrieben ist und aus der Entwickler lösung. Die Entwicklerlösung enthält hierbei zwischen 6-12 % Wasserstoffperoxid und kann optional auch mit Bestandteilen der die Farbkomponenten enthaltenden Formulierung versetzt werden. Die Peroxidlösung muß hierbei jedoch sorgfältig stabilisiert sein.
Semipermanente Haarfärbemittel:
Semipermanente Färbungen wurden entwickelt, um die Färbung für 6-10-malige Wäsche mit Shampoo aufrecht zu erhalten. Hierbei werden sogenannte direktziehende Farbstoffe verwendet, die im Wesentlichen der Gruppe der Nitro-, Azo- und Anthrachinonfarbstoffe gehören. Diese Farbstoffe sind klein genug, um in das Haar zu penetrieren. Typischerweise eingesetzte Formulierungen sind Lösungen, Cremes, Shampoos oder auch Aerosolschäume. Die Zusammensetzung ist vergleichbar mit den die Farbkomponente enthaltenden Formulierungen die als permanente Haarfärbungen werden.
Temporäre Haarfärbemittel:
Temporäre Färbungen, auch Tönungen genannt, enthalten im Unterschied zu den semipermanenten Haarfärbemitteln größere Farbstoffmoleküle, die nicht in der Lage sind in das Haar einzudringen. Sie wurden entwickelt, um die Färbung für 1-6 Wäschen aufrecht zu erhalten. Typischerweise werden hier Azo- und basische Farbstoffe sowie, Azin- und Thiazinderivate eingesetzt. Für die Zusammensetzung der Formulierungen gilt das bei den semipermanenten und permanenten Haarfärbemitteln gesagte. Farbstoffe und andere Inhaltsstoffe von Haarfärbemitteln werden beschrieben in: A. Domsch, Die kosmetischen Präparate, Verlag für Chem. Industrie, 4. Auflage, 1992. Farbstoffe werden beschrieben in: Verordnung über Kosmetische Mittel (Kosmetik Verordnung), Bundesgesetzblatt 1997, Teil I S. 2412, § 3 und Anlage 3 und in European Community (EC) Directive, 76/68/EEC, Annex IV.
Als besonders vorteilhaft für die Verwendung von die erfϊndungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan-Verbindungen enthaltenden Mischungen in kosmetischen Formulierungen wurden die folgenden, die Erfindung jedoch nicht limitierenden Rezepturen gefunden, in denen jeder funktionelle Wirkstoff als einzelne Verbindung oder als Gemisch mehrerer Verbindungen dieser Kategorie auftreten kann.
Eine typische, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende Shampoo- Formulierung zur Pflege und Konditionierung von Haaren besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtformulierung:
0,01 - 10 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen
2 - 15 % Anionisches Tensid
0 - 10 % Amphoteres Tensid
0 - 15 % Nichtionisches Tensid
0 - 10 % Kationisches Tensid
0 - 10 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0 - 10 % Hilfsstoffe auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Eine spezielle, die Erfindung jedoch nicht limitierende Shampoo-Formulierung besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.1 - 12 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen 1 - 35 % Natrium oder Ammonium Lauryl- bzw.
Laurethsulfat (20 - 30%)
1-6 % Cocoamidopropylbetain (25 - 35%)
0-3 % Guar Hydroxypropyltrimonium Chlorid
0- 5 % Polyquaternium-10
0- 12 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0.01 - 1 % Dinatrium EDTA
0.01-1% Phenoxyethynol (und) Methylparaben (und)
Butylparaben (und) Ethylparaben (und)
Propylparaben
0-1 % Parfüm (Duftstoff)
0-1 % Farbstoffe
0-1 % Zitronensäure
0-2 % Natriumchlorid auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Eine typische, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende Haarspülung zur Pflege und Konditionierung von Haaren besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.1 - 15 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen
0-10 % Amphoteres Tensid
0.1 - 15 % Nichtionisches Tensid
0-10 % Kationisches Tensid
0-15 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0-20 % Hilfsstoffe
auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Eine spezielle, die Erfindung jedoch nicht limitierende Zusammensetzung einer Haarspülung besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.5 - 15% erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen (als 43.5 %-ige Emulsion in Wasser mit nichtionischen Emulgatoren) 0 - 15 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien) 0 - 10 % Cetrimonium Chlorid (25 - 35%) 0 - 3 % Guar Hydroxypropyltrimonium Chlorid 1 - 10 % Cetearyl Alkohol 0 - 10 % Glycerin 0.01 - 1% Phenoxyethynol (und) Methylparaben (und)
Butylparaben (und) Ethylparaben (und)
Propylparaben
0 - 1 % Parfüm (Duftstoff)
0 - 1 % Farbstoffe
0 - 1 % Zitronensäure auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Eine typische, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende Haarpflege-Kur zur Pflege und Konditionierung von Haaren besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0,4 - 20 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen
0 - 15 % Nichtionisches Tensid
0 - 10 % Kationisches Tensid
0 - 20 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0 - 20 % Hilfsstoffe auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Eine spezielle, die Erfindung jedoch nicht limitierende Haarpflege-Kur, besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
1-20 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen (als 43.5 %-ige Emulsion in
Wasser mit nichtionischen Emulgatoren)
0,5-10 % Stearyl Alcohol (und) Steareth-7 (und)
Steareth-10
0- 20 % Silikone Konditiom'ermittel (Co-Adjuvantien)
0-10 % Cetrimonium Chlorid (25 - 35%)
0-3 % Guar Hydroxypropyltrimonium Chlorid
0-5 % Dimethicone
0-5 % Paraffϊnöl
1-10 % Stearyl Alkohol
0-10 % Glycerin
0.01-1 % Phenoxyethynol (und) Methylparaben (und) Butylparaben
(und) Ethylparaben (und) Propylparaben
0-1 % Parfüm (Duftstoff)
0-1 % Farbstoffe
0-1 % Zitronensäure
0-2 % Natriumchlorid auf 100 i % ergänzt durch Wasser.
Eine ganz spezielle, die Erfindung jedoch nicht limitierende Haarpflege Kur, besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
2-5 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen (als 43.5%-ige Emulsion in Wasser mit nichtionischen Emulgatoren)
0-5 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0-2 % Cetrimonium Chlorid (25 - 35%)
0.5 - 5 % Glycerin
0.25 - 2.5% Propylenglykol
0.05 - 0.2% Parfüm
0.1 - 0.5 % Polysorbat 20 auf 100 % ergänzt durch Wasser.
Eine typische, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende die Farbstoffe enthaltende Formulierung zur temporären, semi-permanenten oder permanenten Haarfärbung Pflege und Konditionierung der Haare besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.1 - 10 % erfϊndungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen
1 - 10 % HaarfarbstoffVorstufen oder Farbstoffe je nach gewünschter Haarfarbe
0 - 15 % Anionisches Tensid
0 - 10 % Amphoteres Tensid
0 - 10 % Nichtionisches Tensid
0 - 10 % Kationisches Tensid
0 - 1 % Natriumsulfit
0 - 5 % Puffer
0 - 10 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0 - 10 % Hilfsstoffe auf 100 % Wasser.
Eine spezielle, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende Farbcreme für die permanente Haarfärbung besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.1 - 10 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen (als 20%-ige Emulsion in Wasser mit nichtionischen Emulgatoren)
1 - 5 % Haarfarbvorstufen oder Farbstoffe je nach gewünschter Haarfarbe
2 - 15 % Anionisches Tensid 0 - 10 % Amphoteres Tensid
0 - 10 % Nichtionisches Tensid
0 - 10 % Kationisches Tensid
0.1 - 1 % Natriumsulfit
0.1 - 5 % Puffer für pH = 8 - 12
0 - 10 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0 - 10 % Hilfsstoffe auf 100 % Wasser.
Eine spezielle, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende Farblösung für die permanente Haarfärbung besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.1 - 10 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindungen (als 20%-ige Emulsion in Wasser mit nichtionischen Emulgatoren)
1 - 5 % Haarfarbvorstufen oder Farbstoffe je nachgewünschter
Haarfarbe
0.1 - 1 % Natriumsulfit
5 - 15 % Propylenglykol
5 - 15 % Ammoniak (28%)
10 - 30 % Ölsäure
5 - 15 % Isopropanol
10 - 30 % Alkanolamid
0 - 10 % Silikone Konditioniermittel (Co-Adjuvantien) auf 100 % Wasser.
Eine typische, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende Entwicklerformulierung für die permanente Haarfärbung besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.1 - 10 % erfmdungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-
Polyorganosiloxan- Verbindungen 10 - 30 % Wasserstoffperoxid (30%) 0 - 15 % Anionisches Tensid
0 - 10 % Amphoteres Tensid
0 - 10 % Nichtionisches Tensid
0 - 10 % Kationisches Tensid
0 - 5 % Puffer bzw. Säure für pH = 2 - 6
0 - 10 % Silikone-Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
0 - 10 % Hilfsstoffe auf 100 % Wasser
Eine spezielle, erfindungsgemäße, die Erfindung jedoch nicht limitierende Entwickler Creme für eine permanente Haarfärbung besteht aus folgenden Bestandteilen in Gew.-%:
0.1 - 5 % erfindungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan-Verbindungen (als 20%-ige Emulsion in Wasser mit nichtionischen Emulgatoren) 10 - 30 % Wasserstoffperoxid (30%)
0 - 5 % Silikon-Konditioniermittel (Co-Adjuvantien)
1 - 10 % Cetearyl Alkohol
0.5 - 5 % Trideceth-2 Carboxamid MEA
0.5 - 5 % Ceteareth-30
0.5 - 5 % Glycerin
0.05 - 2 % Pentasodium Pentetate (Pentanatrium Diethylentriamin- pentaacetat
0.05 - 2 % Natriumstannat
0.05 - 2 % Tetranatriumpyrophosphat auf 100 % Wasser.
Es wurde hierbei erkannt, dass sich die erfϊndungsmäßen Lösungen oder Mischungen vorzugsweise zur Herstellung von kosmetischen Formulierungen eignen, wie für die Behandlung, Konditionierung, Reinigung und/oder Pflege gefärbter oder zu färbender Substrate.
D.h. die mindestens eine erfmdungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan- Polyorganosiloxan- Verbindung enthaltenden Formulierungen können insbesondere für die Reinigung, Pflege und Konditionierung von faserartigen oder flächigen Substraten eingesetzt werden und wenn diese gefärbt sind und deren Farbeindruck weitestgehend erhalten bleiben soll.
Die mindestens eine erfmdungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Poly- organosiloxan- Verbindung enthaltenden Formulierungen können weiterhin für die Reinigung, Pflege und die Behandlung und die Konditionierung keratinhaltiger Substrate dienen, da sie als Reinigungsmittel für Wolle, zur Wäsche und/oder Erhöhung des Volumens und/oder der Kämmbarkeit und/oder des Glanzes und/oder zur Verminderung des Auswaschens der Farbe von und aus gefärbten oder von gleichzeitig zu färbenden keratinhaltigen Substraten wie z.B. menschlichem und tierischem Haar geeignet sind.
Weiterhin können die mindestens eine erfmdungsgemäße Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindung enthaltenden Formulierungen insbesondere für die Reinigung, Pflege und die Behandlung, Reinigung und Pflege keratinhaltiger Fasern bzw. Haare vor, während und/oder nach dem Färbevorgang verwendet werden, da die hiermit formulierten Haarfärbemittel gleichzeitig zur Verbesserung der Weichheit und/oder zur Verminderung der Nass- und Trockenkämmkräfte und/oder zur Erhöhung des Glanzes und/oder zur Erhöhung des Haarvolumens und/oder zur Verminderung des Auswaschens von Farbstoffen von und aus getönten und gefärbten Haaren führen.
Weichspülerformulierungen
Hinsichtlich der Darreichungsform ist es einerseits möglich, die erfϊndungsgemäßen Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindungen in nicht transparente Weichspülerdispersionen oder Weichspüleremulsionen bzw. transparente Microemulsionen oder Lösungen einzuarbeiten.
Typische weitere Komponenten für derartige nicht transparente oder transparente Formulierungen sind: quaternäre Ammoniumverbindungen, bevorzugt Alkansäureestereinheiten
enthaltende quaternäre Ammoniumverbindungen als Weichmacher, organische Lösungsmittel, bevorzugt ein und mehrwertige Alkohole,
wie Ethanol, 2-Propanol, Ethylenglykol, 1.2-Propylenglykol, Hexylenglykol, Dipropylenglykol, Ester und Ether von Glykolen und Oligoglykolen, wie Dipropylenglykolmonobutylether, Tripropylenmonomethylether, Diethylen- glykoldiacetat, zur Verbesserung der Löslichkeit und Transparenz der Formulierung,
Diole und höhere Alkohole längerkettiger Kohlenwasserstoffe, beispielsweise 2,2,4-Trimethyl-l,3-Pentandiol, zur Steigerung der Solubilisierbarkeit der Weichmacherkomponenten, nichtionogene Tenside, bevorzugt Alkoxylate von verzweigten bzw. unverzweigten Cs bis C/io-Alkoholen und Fettsäureester von Alkylenoxiden zur Emulsionsstabilisierung bzw. Microemulsionsherstellung Parfüms
Viscositätsregler Farbstoffe Konservierungsmittel.
Die aufgeführten zusätzlichen Funktionalkomponenten und bevorzugte Vertreter sind beispielsweise aus US 6376455 bekannt.
Andererseits ist es möglich, die erfϊndungsgemäßen Polycarbonat- und/oder PoIy- urethan-Polyorganosiloxan- Verbindung im Kontext von Wäscheauffrischer-systemen auf feste Träger aufzubringen und diese dann im Wäschetrockner in Kontakt mit aufzufrischenden und/oder weich zu machenden Textilien zu bringen. Geträgerte Wäscheauffrischersysteme und deren Funktionalkomponenten sind beispielsweise aus US 4824582, US 4808086, US 4756850, US 4749596, US 3686025 bekannt. Typische Komponenten für deratige geträgerte Wäscheauffrischersysteme sind:
Fettamine bzw. deren Komplexe mit anionischen Tensiden als Konditionier- mittel quaternäre Ammoniumverbindungen, bevorzugt Alkansäureestereinheiten enthaltende quaternäre Ammoniumverbindungen als Weichmacher
nichtionogene Weichmacher, beispielsweise auf Basis von Sorbitanestern,
Fettalkohlalkoxylaten
„soil release agents", beispielsweise auf Basis von Celluloseethern, Guar
Gum, Terephthalsäureblockcopolymeren.
Das Trägermaterial ist ein schwammartiges oder poröses blattartiges Material, welches eine hinreichende Kapazität zur Aufnahme der Wäscheauffrischer-Formu- lierung aufweist. Es kommen „woven"- und „nonwoven"- Materialien zum Einsatz. Es handelt sich um Materialien auf Basis natürlicher oder synthetischer Polymerer, wie Wolle, Baumwolle, Sisal, Leinen, Celluloseestern, Polyvinyl- Verbindungen, Polyolefmen, Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern.
Die Erfindung betrifft weiterhin reaktive Zusammensetzung, enthaltend mindestens eine Verbindung der Formel (10)
(10) worin ST ST 1 oder ST2 ist, welche wie oben definiert sind, und Y Y 1 oder Y 2 ist, welche wie oben definiert sind und ST und ST wie oben definiert sind,
sowie mindestens eine Verbindung der Formel
H-Y-ST-Y-H,
1 2 . worin ST = ST oder ST ist, welche wie oben definiert sind, und Y wie oben definiert ist,
mit der Maßgabe, dass wenigstens einer der Reste ST einen Polyorganosiloxanrest umfasst.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der reaktive Zusammensetzung der Erfindung, worin Y= NR2 ist, worin R2 wie oben definiert, bevorzugt Wasserstoff ist, und ST und ST jeweils -CH2- sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin reaktive Zusammensetzung, enthaltend mindestens eine Verbindung der Formel (13)
( 13) worin, ST , ST , Y und ST wie oben definiert sind,
mindestens eine Verbindung der Formel
HY2-ST3-NR52,
worin ST , Y und R wie oben definiert sind, und
mindestens eine Verbindung der Formel
Q-ST4V-Q,
worin Q ein zur Alkylierung einer Aminogruppe befähigter Rest ist und ST gemeinsam mit dem aus Q nach der Quaternierungsreaktion hervorgehenden
A ,
Molekülteil den Rest ST bildet,
1 3 4 mit der Maßgabe, dass wenigstens einer der Reste ST , ST und/oder ST einen
Polyorganosiloxanrest umfasst.
In der vorstehend erwähnten reaktiven Zusammensetzung sind ST5 und ST6 jeweils bevorzugt -CH2-, Y1 und Y2 sind bevorzugt unabhängig voneinander NR2, wobei R2 wie oben definiert, bevorzugt Wasserstoff ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine gehärtete Zusammensetzung, die durch Härten der vorstehend beschriebenen reaktiven Zusammensetzungen erhalten werden. Dabei können insbesondere Beschichtung und elastomere Formkörper gebildet werden.
Die genannten gehärteten Zusammensetzungen können insbesondere durch Erwärmen und/oder Katalysatorzusatz zu härten. Die reaktiven Zusammensetzungen können dabei insbesondere als lK-(Komponenten)-Zusammensetzung oder weniger bevorzugt als 2K-(Komponenten)-Zusammensetzung zum Einsatz gelangen.
Weiterhin betrifft die Erfindung die in den reaktiven Zusammensetzungen anwendbare neue Verbindung der Formel (12)
(12) worin ST ST1 oder ST2 ist, welche wie oben definiert sind, und Y Y1 oder Y2 ist, welche wie oben definiert sind, und ST und ST wie oben definiert sind,
mit der Maßgabe, dass der Rest ST mindestens einen Polyorganosiloxanrest umfasst.
In der besagten Verbindung ist ST bevorzugt ST1 ist, welches wie oben definiert ist, ST5 und ST6 sind jeweils bevorzugt -CH2-, Y ist bevorzugt Y1, welches bevorzugt NR ist, worin R wie oben definiert, bevorzugt Wasserstoff ist.
Durch den Einsatz derartiger höherfunktionalisierter Verbindungen, in denen ST insbesondere ein drei- oder vierwertiger Rest ist, erfolgt eine Verzweigung/Vernetzung der Polycarbonat- und/oder Polyurethan-Polyorganosiloxan- Verbindung. Auf diesem Weg können insbesondere verschiedene anwendungstechnische Parameter, wie z.B. Härte und Elastizität eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht.
BEISPIELE
Beispiel 1
In einem Kolben werden unter N2- Atmosphäre 5,2 g (0,022 mol) eines Phenolesters der Struktur
49 g eines Aminosiloxans der Struktur
und 15 g 1-Butanol vermischt, für 9 Stunden auf 120 0C erhitzt und reagieren dabei unter Phenolabspaltung zu einer Reaktionsmischung, die die Verbindung der Formel:
enthält. Anschließend werden 2,04 g (0,02 mol) H2NCH2CH2CH2N(CH3)2 zugesetzt und die Mischung für weitere 9 Stunden auf 120 0C erhitzt.
Abschließend werden 2,59 g (0,01 mol) eines Esters der Struktur
zugetropft und die Mischung für weitere 18 Stunden bei 120 0C gerührt.
Im Ergebnis der Reaktion wird neben dem Abspaltprodukt Phenol ein Polymer erhalten, welches folgendes Strukturelement aufweist:
mit
ST =
ST4 =
ST = CH2CH2CH2
Beispiel 2
In einem Kolben werden unter N2-Atmosphäre 7,36 g (8,04 mmol) eines carbonat- terminierten Polyalkylenoxidderivats der Struktur
mit a+c = 3,6 und b = 9,
hergestellt aus
COCl2 und Jeffamin ED 600 (Huntsman Corp.),
1,69 g (16,1 mmol) H2NCH2CH2CH2N(CHs)2 und 61 g Propylenglykolmono- methylether vorgelegt und unter Rührung für 15 Stunden auf 116-118 0C erhitzt.
Anschließend wird eine Mischung, bestehend aus 50 g (8,04 mmol) eines Epoxysiloxans der Struktur
Ig deionisierten Wassers und 0,97 g (16,1 mmol) Essigsäure, zugegeben. Die Gesamtmischung wird für 10 Stunden auf 116-120 0C erhitzt.
Im Ergebnis der Reaktion wird ein Polymer erhalten, welches folgendes Strukturelement aufweist:
mit
Ac" = CH3COO"
ST1 =
a+c = 3,6 und b = 9
ST4 =
ST = CH2CH2CH2
Die Polymeren gemäß Beispielen 1 und 2 können in einer Menge von 0,5-3 % in pulverförmige und flüssige Waschmittel auf Basis anionischer und/oder nicht- ionogener Tenside eingearbeitet werden, und üben dort insbesondere ihre weichmachende Wirkung auf die zu reinigenden Fasermaterialien aus.