DE2802392C2 - - Google Patents
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Description
Bei der Herstellung öl- und wasserabweisender Beschichtungen auf verschiedenen Substraten,
vorwiegend Textilien, haben fluorhaltige Polymere weitreichende Anwendung
gefunden.
Sowohl Polyadditionspolymere als auch Polykondensate wurden für diesen Zweck hergestellt.
Die Perfluoralkylgruppen dieser Polymeren verleihen den beschichteten Oberflächen
so niedrige freie Oberflächenenergien, daß nicht nur Wasser, sondern auch
organische Flüssigkeiten diese nicht benetzen können. Beispielsweise wird Heptan mit
einer Oberflächenspannung von 17 dyn/cm eine Beschichtung mit einer noch niedrigeren
Oberflächenenergie nicht benetzen; aus mehr oder weniger dichtgepackten Perfluoralkylgruppen
bestehende Oberflächen besitzen freie Oberflächenenergien zwischen 10 und
15 dyn/cm. Zur Erzeugung solcher Oberflächen sind nur sehr geringe Mengen Fluor erforderlich.
Deshalb haben perfluoralkylgruppenhaltige Textilausrüstungen trotz ihrer höheren
Materialkosten die wasserabweisenden Mittel auf Silikongrundlage bei Textilanwendungen
weitgehend verdrängt.
Bis zum Erscheinen der Fluorchemikalien wurde der Markt für wasserabweisende Mittel
für Textilien von solchen auf Silikongrundlage beherrscht. Diese finden noch Verwendung,
wo es nur auf Wasserabweisung und nicht Ölabweisung ankommt und wo der von
ihnen verliehende außerordentlich glatte Griff wünschenswert ist.
Versuche, die beiden Ausrüstungstypen in einer Anwendung zu vereinigen, mit dem Ziel,
hohe Öl- und Wasserabweisung zusammen mit weichem, glattem Griff zu erreichen, sind
wegen der naturgemäßen Unverträglichkeit mit Perfluoralkylgruppen substituierter
Polymerer mit Polysilikonen in Textilausrüstungskombinationen fehlgeschlagen. In
solchen Kombinationen des Standes der Technik ging die Ölabweisung des Fluorpolymeren
verloren oder wurde durch die Kombination mit Polysilikonen stark vermindert.
Die Kombination von Siloxaneinheiten mit Fluor in einem Molekül für Textilanwendungen
ist in der US-PS 33 31 813 beschrieben, wobei die Konstitution
worin X für Halogen, R für Wasserstoff oder einen Alkylrest, m für 2 oder 3 und n für eine
ganze Zahl von 10 bis 50 steht, vorliegt.
Ähnliche Konstitutionen sind in der DE-PS 20 62 816
und der US-PS 39 03 128
beschrieben. In diesen Fällen liegen Si und F gemeinsam in einer Monomereinheit vor,
und die Fluoralkylgruppen sind direkt an das Polysiloxanskelett gebunden, so daß die
Si-Atome im Endeffekt zugedeckt werden. Deshalb sind weder die Ölabweisung noch die
Wasserabweisung optimal.
Es wurde nun gefunden, daß man bei einer Kombination von bestimmten perfluoralkylgruppenhaltigen
Einheiten und Polysiloxaneinheiten, wie nachstehend gezeigt, als
getrennte Segmente in ein und derselben Polymerkette eine Ausrüstung erhält, die sowohl
die Ölabweisung des Perfluoralkylgruppen aufweisenden Segements (Rf-Segments) als
auch die Wasserabweisung und Weichheit des Siloxansegments besitzt. Zusätzlich wurde
ganz überraschend gefunden, daß Polysiloxanverbindungen im Hinblich auf Löslichkeit
und Dispergierbarkeit des Polymeren in Wasser zur inneren Verlängerung und somit
Modifikation von aus (Rf)-Diolen und Diisocyanaten hergestellten Rf-Polyurethanen ideal
sind.
Die erfindungsgemäßen Polyurethane besitzen eine lineare Kombination aus Rf- und
Siloxansegmenten einschließlich von aus einem Diisocyanat gebildeten Bis-urethanverknüpfungsgruppen
der Konstitution
worin D ein organisches Brückenglied aus der Gruppe der Niederalkylen-, Cycloalkylen-,
Phenylen- oder Naphthylenreste ist, sowie einem als hydrophiles Segment zu bezeichnenden
Segment, das sich von einem eine tertiäre Aminogruppe enthaltenden Niederalkylen
eines Diols oder Diamins ableitet.
Die erfindungsgemäßen Polyurethane bestehen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Segmente
des Polyurethans, aus 20 bis 40 Gew.-% eines perfluoralkylhaltigen Segments, 50
bis 70 Gew.-% eines siloxanhaltigen Segments und 1 bis 10 Gew.-% eines hydrophilen
Segments, wobei das perfluoralkylhaltige Segment der allgemeinen Formel (I)
das siloxanhaltige Segmente der allgemeinen Formel (IIa)
oder der allgemeinen Formel (IIb)
und das hydrophile Segment der allgemeinen Formel (III)
entspricht, worin D einen Niederalkylen-, Cycloalkylen-, Phenylen- oder Naphthylenrest,
X Sauerstoff, Schwefel oder -NH- bedeuten, n 1 bis 5, x₁, x₂, x₃ und x₄ unabhängig voneinander
je 1 bis 40 mit x₁+x₂+x₃+x₄=5 bis 75, z gleich 0 oder 1 ist, R¹ einen
Alkylenrest mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Polyalkoxykette von 1 bis 15 Alkoxyeinheiten
mit je 2 oder 3 Kohlenstoffatomen oder eine
Niederalkylen-NH-niederalkylengruppe darstellen sowie x 5 bis 50 ist, Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Perfluoralkoxyperfluoralkylgruppe
mit 4 bis 24 Kohlenstoffatomen, R⁴ einen verzweigten oder geradkettigen Alkylenrest mit
1 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen Alkylenthioalkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen,
einen Alkylenoxyalkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkyleniminoalkylenrest
mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wobei das Stickstoffatom als dritten
Substituenten Wasserstoff oder einen Alkylenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen trägt, und
R⁵ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt,
R³ H oder Rf-R⁴-S- ist, X¹ Sauerstoff oder -NH- und R² einen zweiwertigen Rest eines eine tertiäre Aminogruppe enthaltenden Niederalkylens, eines Diols oder Diamins bedeuten.
R⁵ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt,
R³ H oder Rf-R⁴-S- ist, X¹ Sauerstoff oder -NH- und R² einen zweiwertigen Rest eines eine tertiäre Aminogruppe enthaltenden Niederalkylens, eines Diols oder Diamins bedeuten.
In den bevorzugten Polyurethanen ist Rf ein Perfluoralkylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Vorzugsweise besteht der Rest D aus der Gruppe Alkylenreste mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen,
1,3-Phenylen, 1,4-Phenylen und Cyclohexylen, oder einem Rest mit der Konstitution
Das Rf-Segment (I) synthetisiert man aus einem Rf-Diol der allgemeinen Formel
oder
In den allgemeinen Formeln bedeutet Rf eine lineare oder verzweigte Perfluoralkylgruppe
mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Perfluoralkoxyperfluoralkylgruppe mit 4 bis
24 Kohlenstoffatomen, R⁴ einen verzweigten oder geradkettigen Alkylenrest mit 1 bis
12 Kohlenstoffatomen, einen Alkylenthioalkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen,
einen Alkylenoxyalkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkyleniminoalkylenrest
mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wobei das Stickstoffatom als dritten
Substituenten Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen trägt, und
R⁵ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
R⁵ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Eine besonders bevorzugte Klasse von perfluoralkylsubstituierten Verbindungen sind die
Diole der Formel
Dabei bedeutet R⁶ H oder Rf-CH₂-CH₂-S und Rf einen Perfluoralkylrest mit 6 bis
12 Kohlenstoffatomen.
Diese Diole werden dadurch synthetisiert, daß man 2 Mol RfR⁴SH in Gegenwart eines
Radikalkatalysators vom Azotyp, wie Azobisisobutylnitril, bei einer Temperatur von 60
bis 80°C in der Masse oder in Gegenwart eines C₆-C₁₀-Alkanlösungsmittels an 1 Mol
Butindiol anlagert.
Eine bevorzugte Klasse Merkaptane (RfR⁴SH) wird in US-PS 35 44 663 offenbart und ist
durch Umsetzung eines Perfluoralkylalkyljodids mit Thioharnstoff und nachfolgende
Hydrolyse erhältlich.
Bevorzugt werden solche erfindungsgemäßen Verbindungen, welche den Rest eines
Rf-Diols enthalten, in dem Rf ein Perfluoralkylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, R⁴ ein
Ethylen- und R⁵ ein Methylenrest ist und das durch Anlagerung von Perfluoralkylethylmerkaptan
an 2-Butin-1,4-diol erhalten wird.
Zur Herstellung des Rf-Segments wird das Rf-Diol unter Bildung eines perfluoralkylsubstituierten
Polyurethanpräpolymeren mit einem organischen Diisocyanat umgesetzt;
als Diisocyanante eignen sich 1,2-Ethylendiisocyanat, 1,6-Hexylendiisocyanat,
1,4-Cyclohexylendiisocyanat, Methylcyclohexylendiisocyanat, 2,2,4-(bzw. 2,4,4-)-
Trimethyl-1,6-hexylendiisocyanat, 1,3-Diisocyanatobenzol, 1,4-Diisocyanatobenzol,
1,2-Naphthylendiisocyanat, 1,3-Naphthylendiisocyanat, 1,4-Naphthylendiisocyanat,
1,5-Naphthylendiisocyanat, 1,6-Naphthylendiisocyanat, 1,7-Naphthylendiisocyanat,
1,8-Naphthylendiisocyanat, 2,3-Naphthylendiisocyanat, 2,7-Naphthylendiisocyanat, und
3-Isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanat.
Bevorzugt sind Alkylendiisocyanate mit 2 bis 9 Kohlenstoffatomen im Alkylenteil, 1,3-
und 1,4-Benzoldiisocyanat, 1,6-Hexylendiisocyanat und 3-Isocyanatomethyl-3,5,5-
trimethylcyclohexylisocyanat.
Das Siloxansegment (II) wird dadurch synthetisiert, daß man ein Diisocyanat aus den
vorstehend aufgezählten mit einem Polysiloxandiol, -triol, -dithiol oder -polyamin
umsetzt, welches zwei verschiedene Konstitutionen besitzen kann, nämlich:
oder
worin R¹ eine Polyalkoxykette von 1 bis 15 Alkoxyeinheiten mit je 2 oder 3 Kohlenstoffatomen
ist, x₁+x₂+x₃+x₄=5 bis 75 und z gleich 0 oder 1 ist.
Der reaktionsfähige Teil wird über eine nicht-hydrolysierbare Si-C-Bindung mit dem
Silikonpolymeren verknüpft.
y+y′ = 26
x = 10
x = 10
x₁ + x₂ + x₃ + x₄ = 65 bis 75
z = 1
x₁ + x₂ + x₃ + x₄ = 6 bis 8
z = 0
z = 1
x₁ + x₂ + x₃ + x₄ = 6 bis 8
z = 0
x₁ + x₂ + x₃ + x₄ = 6 bis 8
z = 1
z = 1
In Frage kommende hydrophile Segmente (III) leiten sich von Diolen oder Diaminen ab,
die mindestens eine tertiäre Aminogruppe eines Niederalkylens im Molekül enthalten.
Typische Beispiele sind unter anderem N-Methyldiethanolamin und N-Methyl-di-(3-
aminopropyl)-amin.
In jedem Fall wird das hydrophile Segment durch Umsetzung des gewählten Diols oder
Diamins mit einem vorstehend als zur Herstellung der Perfluoralkylsegemente und
Polysiloxansegmente geeignet bezeichneten Diisocyanat synthetisiert.
Die Synthese der neuartigen Rf-Polysiloxan/Polyurethane wird zweckmäßigerweise in
einem aprotischen Lösungsmittel durchgeführt, das höchstens Spuren Wasser enthält. Als
Lösungsmittel eignen sich unter anderen: Ether, wie Diethylether, Ethylenglykoldimethylether,
Diethylenglykolmethylether, Tetrahydrofuran, Dioxan und Diethylcarbitol;
Ketone, wie Acetone, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Ester, wie Ethylacetat
und Methylcellosolveacetat; Amide, wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid und
N-Methylpyrrolidon; Kohlenwasserstoffe wie Toluol; chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie
Tetrachlorethylen, Trichlorethylen und 1,1,1-Trichlorethan; Sulfolan; sowie Dimethylsulfoxid.
Lösungsmittelgemische sind ebenfalls verwendbar. Soll das Endprodukt eine
wäßrige Emulsion oder Lösung sein, so ist das gewählte Lösungsmittel vorzugsweise
zumindest teilweise wasserlöslich.
Die Umetzung kann einstufig ausgeführt werden, indem man die Reaktionspartner, d. h.
das Rf-Diol, das Polysiloxan, die wasserlöslichmachenden Diole oder Diamine und das
Diisocyanat, in entsprechenden Verhältnissen mit dem Lösungsmittel vermischt, zur
Beschleunigung der Reaktion eine geringe Menge Katalysator zusetzt und den Ansatz bei
25 bis 100°C rührt, bis die Infrarotanalyse auf Isocyanat zeigt, daß keine freien
-NCO-Gruppen mehr nachweisbar sind. Das Verhältnis aktiven Wasserstoff enthaltender
Gruppen (-OH, -NH₂ und -SH) zu Isocyanatgruppen kann im Bereich von 1 : 2 zu 1,2 : 1
liegen. Es liegt natürlich im Rahmen dieser Erfindung, die Reaktioon so zu lenken, daß
entweder Hydroxyl-, Amino- oder Isocyanatendgruppen entstehen, die ihrerseits mit
Kettenverlängerungsmitteln umgesetzt werden können, was in der Polyurethanchemie
wohlbekannt ist. Im Fall der Verwendung von überschüssigem Diisocyanat, um
Isocyanatgruppen zu erhalten, sind solche Kettenverlängerungsmittel Verbindungen mit
zwei bis vier aktiven Wasserstoffen. Höchstens zwei aktive Wasserstoffe können an ein
einziges Atom gebunden sein. Aktive Wasserstoffe enthaltende Gruppe umfassen -OH,
=NH, -NH₂, -CO₂H, -CO₂NH₂, -SO₂NH₂ und -SH. Typische Kettenverlängerungsmittel
sind daher Wasser, Schwefelwasserstoff, Ethylenglykol, Ethylendiamin, 1,2-Ethandithiol,
Triethanolamin, 2,4-Toluoldiamin und Adipinsäure. Diamine werden bevorzugt. Die
Kettenverlängerungsmittel werden dazu verwendet, das Molekulargewicht eines
isocyanathaltigen Polyurethans dadurch zu erhöhen, daß man es mit mindestens einer
weiteren Polyurethankette kuppelt. Üblicherweise setzt man mindestens 0,5 Mol pro Mol
isocyanathaltiges Polyurethan ein.
Die so erhaltenen höhermolekularen Polyurethane können immer noch nichtumgesetzte
Isoxyanatgruppen enthalten, die sich mit Isocyanatblockierungsmittel oder einem
Vernetzungsmittel umsetzen lassen. Ferner kann man ein Polymeres mit Aminoendgruppen
mit 2 Mol eines Triisocyanats umsetzen und das so erhaltene Tetraisocyanatpräpolymer
wie beschrieben behandeln.
Überschüssige Isocyanatgruppen können durch Umsetzung mit gewissen Blockierungsmitteln
blockiert werden, welche beim Erhitzen, beispielsweise während der Härtung,
abgespalten werden und die Isocyanatgruppe für die Vernetzungsreaktion freisetzen. Das
Isocyanatblockierungsmittel kann irgendeines der normalerweise in der Urethantechnik zur
Blockierung von Isocyanaten verwendeten sein, beispielsweise Arylalkohole, wie Phenol,
Kresol, o- und p-Nitrophenol, o- und p-Chlorphenol, Naphthol und 4-Hydroxybiphenyl;
Oxime, wie Acetonoxim und Butanonoxim; Arylmerkaptane wie Thiophenol: sonstige
organische aktive Wasserstoffverbindungen, wie Diethylmalonat, Acetylaceton, Ethylacetessigester, Ethylcyanacetat und ε-Caprolactam; sowie anorganische Verbindungen,
wie Natriumbisulfit und Hydroxylamin.
Ein durch Verwendung von überschüssigem Diisocyanat erhaltenes Präpolymer mit
Isocyanatendgruppen kann auch mit Ammoniak umgesetzt werden, was Harnstoffgruppen
ergibt, die ihrerseits methylolierbar sind, entweder vor oder während der Härtungsreaktion,
wobei aus methylolierten vernetzenden Harzen Formaldehyd freigesetzt wird.
Präpolymere mit Hydroxyl- oder Aminoendgruppen können mit cyclischen Anhydriden
weiter umgesetzt werden und auf diese Weise Polymere mit Carboxylendgruppen ergeben:
als Anhydride eignen sich Maleinsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid,
Norbornananhydrid, Alkylbernsteinsäureanhydrid, Methylnorbornananhydrid,
2,2,4,4-Benzophenon-tetracarbonsäuredianhydrid, Tetrahydrofuran-tetracarbonsäuredianhydrid,
Pyromellithsäureanhydrid sowie Benzol-tetracarbonsäuredianhydrid.
Die Polykondensation wird vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators ausgeführt.
Bevorzugt Katalysatoren umfassen tertiäre Amine, wie Pyridin oder Triethylamin, sowie
Organozinnkatalysatoren, wie Dibutylzinndilaurat. Gemische aus tertiärem Amin und
Organozinnkatalysatoren sind ebenfalls verwendbar.
Die Polykondensation läßt sich auch in zwei oder mehr getrennten Stufen ausführen,
wobei man zuerst den fluorierten Block (I) synthetisiert und danach die Kette mit dem
siloxanhaltigen Block (II) und dem hydrophilen Block (III) verlängert.
Die Bewertung im AATCC-Wassersprühtest wurde gemäß Normtestmethode 22-1966 der
American Association of Textile Chemists and Colorists, XXXVII, 1961, 1952 (auch als
ASTM-D-583-58 bezeichnet) bestimmt. Die Bewertungen sind auf einer Skala von 0
(Minimum) bis 100 (Maximum) angegeben.
Die AATCC-Ölbewertung wurde gemäß Normtestmethode kk8-1966T der American
Association of Textile Chemists and Colorists bestimmt. Die Bewertungen sind auf einer
Skala von 0 (Minimum) bis 8 (Maximum) angegeben. Die Ölabweisungsstufe 4 wird in
den USA bei schmutzabweisenden Geweben allgemein akzeptiert.
Die Haushaltwäschen wurden bei 50°C in einer Kenmore Waschmaschine Modell 500
unter Verwendung von 45 g des Waschmittels "Tide XK" pro Waschladung ausgeführt.
Sämtliche erwähnten AATCC-Prüfungen sind im Technical Manual of the American
Association of Textile Chemists and Colorists, Band 46, Ausgabe 1970, angeführt.
Die neuartigen Polymeren wurden auf Baumwollgewebe oder Polyester/Baumwollköper
(65/35) mit einer Auflage von 0,04, 0,08 und 0,12% Fluor auf dem Gewebe aufgebracht.
In einem nicht-wäßrigen Medium gelöste Polymere wurden nach einem Klotzverfahren
auf Baumwolle aufgebracht und nach Lufttrocknen und danach 3 Minuten Härtung bei
150°C im Heißlufttrockenschrank beurteilt.
In Wasser oder einem Wasser/Lösungsmittelgemisch präparierte Polymere wurden auf
Polyester/Baumwollköper durch Klotzen aus einem wäßrigen Klotzbad aufgebracht, das
20 Gramm/Liter Isopropanol, 240 Gramm/Liter Dimethylol-dihydroxyethylen-harnstoff,
40 Gramm/Liter Zinknitratkatalysator und 0,16% F/Liter fluorchemische Verbindung; pH
mit Essigsäure auf 4,5 gestellt - Flottenaufnahme 50%.
Nach dem Klotzen wird das Gewebe 2 Minuten bei 100°C getrocknet und 5 Minuten bei
163°C gehärtet.
Die nachfolgenden Beispiele und Tabellen veranschaulichen die Synthese und typische
Rezepturen der neuartigen Polyurethane.
In diesen Beispielen bedeutet Rf eine lineare Perfluoralkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
und der folgenden Kettenlängenverteilung:
C₆F₁₃ - 35%
C₈F₁₇ - 37%
C₁₀F₂₁ - 25%
C₁₂F₂₅ - 5%
C₈F₁₇ - 37%
C₁₀F₂₁ - 25%
C₁₂F₂₅ - 5%
(Rf)₂-Diol bedeutet ein Diol der Formel
30 g 2,3-Di-perfluoralkylethylthiolbutan-1,4-diol (0,03 Mol) werden in 35 g
Methylethylketon gelöst und in einen Dreihalskolben gegeben, der mit Kühler, Rührer,
Heizung und Stickstoffeinlaßrohr zur Aufrechterhaltung einer Stickstoffatmosphäre
während der ganzen Reaktionsfolge ausgerüstet ist. Man versetzt mit 4,4 g 2,2,3-Trimethylhexan-
1,6-diisocyanat (TMDI) (0,02 Mol) und danach mit 0,05 g Triethylamin und
0,05 g Dibutylzinndilaurat. Man rührt 4 Stunden unter Rückfluß, wonach durch Infrarotanalyse
keine NCO-Gruppen mehr nachweisbar waren. Man gibt 8,8 g (0,04 Mol) TMDI
dazu und danach 50 g (0,01 Mol) Siloxantriol der Formel
x₁ + x₂ + x₃ + x₄ = 65 bis 75,
z =1
sowie 2,4 g (0,020 Mol) in 70 g Methylethylketon gelöstes N-Methyldiethanolamin. Die Lösung wird 4 Stunden unter Rückfluß gerührt, wonach die Infrarotanalyse wenig oder gar keine verbleibende, nichtumgesetzte NCO-Gruppen aufzeigt. Man kühlt auf 30°C, versetzt mit 20 g Essigsäure und gibt unter kräftigem Rühren 75 g Wasser in dünnem Strahl langsam dazu. So erhält man eine gelbliche, halb-durchscheinende viskose, in Wasser leicht lösliche Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 35%.
z =1
sowie 2,4 g (0,020 Mol) in 70 g Methylethylketon gelöstes N-Methyldiethanolamin. Die Lösung wird 4 Stunden unter Rückfluß gerührt, wonach die Infrarotanalyse wenig oder gar keine verbleibende, nichtumgesetzte NCO-Gruppen aufzeigt. Man kühlt auf 30°C, versetzt mit 20 g Essigsäure und gibt unter kräftigem Rühren 75 g Wasser in dünnem Strahl langsam dazu. So erhält man eine gelbliche, halb-durchscheinende viskose, in Wasser leicht lösliche Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 35%.
Aus den nachstehend angegebenen molaren Mengen (Rf)₂-Diol, TMDI,
Polysiloxandiol und NMDA werden Polyurethane als 50%ige Lösung in MEK hergestellt.
Dabei wird zunächst das (Rf)₂-Diol in Methylethylketon (MEK) gelöst und in einem
Dreihalskolben, der mit Kühler, Rührer, Temperaturregler und Stickstoffeinlaßrohr
ausgerüstet ist, gegeben. Man versetzt mit 0,01 Mol TMDI und danach mit 0,05 g
Triethylamin und 0,05 g Dibutylzinndilaurat. Man rührt 4 Stunden unter Rückfluß, dann
gibt man 0,085 Mol TMDI dazu und danach das Polysiloxandiol sowie das in Methylethylketon
gelöste NMDA. Die Lösung wird 4 Stunden unter Rückfluß gerührt. Man
kühlt auf 30°C, versetzt mit 15 g Essigsäure und gibt 75 g Wasser in dünnen Strahl
langsam zur gerührten Lösung. So erhält man eine wäßrige Emulsion.
Die Rf-Polysiloxanemulsionen aus Beispielen 1 und 2 werden gemäß der
vorstehend im Behandlungs- und Prüfungsabschnitt angegebenen Arbeitsweise auf
Polyester/Baumwolle- (P/B) und Nylon-geweben (N) aufgebracht.
Claims (9)
1. Polyurethane, bestehend, bezogen auf das Gesamtgewicht der Segmente des
Polyurethans, aus 20 bis 40 Gew.-% eines perfluoralkylhaltigen Segments, 50 bis 70
Gew.-% eines siloxanhaltigen Segments und 1 bis 10 Gew.-% eines hydrophilen
Segments, wobei das perfluoralkylhaltige Segment der allgemeinen Formel (I)
das siloxanhaltige Segment der allgemeinen Formel (IIa)
oder der allgemeinen Formel (IIb)
und das hydrophile Segment der allgemeinen Formel (III)
entspricht, worin D einen Niederalkylen-, Cycloalkylen-, Phenyl- oder Naphthylenrest,
X Sauerstoff, Schwefel oder NH bedeuten, n 1 bis 5, x₁, x₂, x₃ und x₄ unabhängig
voneinander je 1 bis 40 mit x₁+x₂+x₃+x₄=5 bis 75, z gleich 0 oder 1 ist, R¹ einen
Alkylenrest mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Polyalkoxykette von 1 bis 15
Alkoxyeinheiten mit je 2 oder 3 Kohlenstoffatomen oder eine
Niederalkylen-NH-niederalkylengruppe darstellen sowie x 5 bis 50 ist, Rf eine
Perfluoralkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine
Perfluoralkoxyperfluoralkylgruppe mit 4 bis 24 Kohlenstoffatomen, R⁴ einen verzweigten
oder geradkettigen Alkylenrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen
Alkylenthioalkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen Alkylenoxyalkylenrest mit
2 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Alkyleniminoalkylenrest mit 2 bis 12
Kohlenstoffatomen, wobei das Stickstoffatom als dritten Substituenten Wasserstoff oder
einen Alkylenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen trägt, und R⁵ einen geradkettigen oder
verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt,
R³ H oder Rf-R⁴ -S- ist, X¹ Sauerstoff oder NH und R² einen zweiwertigen Rest eines
eine tertiäre Aminogruppe enthaltenden Niederalkylens eines Diols oder Diamins
bedeuten.
2. Polyurethane nach Anspruch 1, in denen Rf einen Perfluoralkylrest mit 6 bis 12
Kohlenstoffatomen darstellt.
3. Polyurethane nach Anspruch 1, in denen das perfluoralkylhaltige Segment (I) aus
einem Diol der allgemeinen Formel
worin R⁶ H oder Rf-CH₂-CH₂-S und Rf einen Perfluoralkylrest mit 6 bis 12
Kohlenstoffatomen ist, erhalten worden ist.
4. Polyurethane nach Anspruch 1, in denen das siloxanhaltige Segment (IIb) aus einem
Siloxan der allgemeinen Formel
worin R¹ eine Polyalkoxykette von 1 bis 15 Alkoxyeinheiten mit je 2 oder 3 Kohlenstoffatomen
ist, x₁+x₂+x₃+x₄=5 bis 75 und z gleich 0 oder 1 ist, erhalten worden ist.
5. Polyurethane nach Anspruch 4, in denen im Siloxan x₁+x₂+x₃+x₄=65 bis 75 und z
gleich 1 ist.
6. Polyurethane nach Anspruch 5, in denen im Siloxan R¹ gleich
ist.
7. Polyurethane nach Anspruch 1, die 20 bis 40 Gew.-% des perfluoralkylhaltigen
Segments, hergestellt aus dem Diol der Formel
worin Rf ein Perfluoralkylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, 50 bis 70 Gew.-% des
silxanhaltigen Segements, hergestellt aus einem Siloxan der Formel
mit x₁+x₂+x₃+x₄=65 bis 75 und z gleich 1 sowie 1 bis 10 Gew.-% des hydrophilen
Segments der Formel
enthalten und bei denen das perfluoralkylhaltige Segment und siloxanhaltige Segment
durch Umsetzung mit 2,2,4-(bzw. 2,4,4-)-Trimethyl-1,6-hexylendiisocyanat hergestellt
worden ist.
8. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man zunächst das perfluoralkylhaltige Segment (I) aus dem Diol der
allgemeinen Formel
und einem organischen Diisocyanat synthetisiert, anschließend das siloxanhaltige
Segment (IIa) oder (IIb) aus einem Polysiloxandiol, -triol, -dithiol oder -polyamin und
einem organischen Diisocyanat erzeugt und zusätzlich das hydrophile Segment (III) mit
anionischen, kationischen oder nicht-ionogenen Diolen oder Diaminen der allgemeinen
Formel HX¹-R²-XH und einem organischen Diisocyanat herstellt. in denen Rf, R², R³,
R⁴, R⁵, X¹ und X die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat.
9. Verwendung der Polyurethane nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur öl- und
wasserabweisenden Beschichtung von Glas, Keramik, Mauerwerk, Holz, Papier, Metall,
Leder und Textilmaterialien.
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