DE2939549A1 - Wasser- und oelabstossendes material hoher wasch-, buegel- und reinigungsbestaendigkeit - Google Patents
Wasser- und oelabstossendes material hoher wasch-, buegel- und reinigungsbestaendigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein wasser- und ölabstoßendes Material
bzw. Wasser- und olrepellents, das im wesentlichen enthält ein Copolymer, enthaltend Einheiten von (a) mindestens
einer Fluoralkylgruppen enthaltenden polymerislerbaren Verbindung und (b) mindestens einer der Verbindungen
2-Hydroxy-3-chlorpropylacrylat und -methacrylat der Formel:
worin R Wasserstoff oder Methyl bedeutet. Das Material 1st extrem wasch-, bügel- und reinigungsbeständig.
Die Erfindung betrifft ein wasser- und ölabstoßendes Material
bzw. Wasser- und olrepellents mit hoher Beständigkeit gegenüber dem Waschen, dem Bügeln und der chemischen
Reinigung.
Es 1st bekannt, daß Polymere von Fluoralkylgruppen enthaltenden polymerisierbaren Verbindungen mit oder ohne andere
polymerisierbar Verbindungen, wie Acrylsäureester, Methacrylsäureester,
Chloropren, Vinylchlorid, Maleinsäureester und Vinylather, nützlich sind als wasser- und ölabstoßende
Mittel. Es ist weiterhin bekannt, daß die Wahl der Hydroxylgruppen enthaltenden Acrylsäure- oder Methacrylsäureester
als Verbindungen, die mit den Fluoralkylgruppen enthaltenden polymerisierbaren Verbindungen copolymerisiert
werden, die Beständigkeit der entstehenden Polymeren gegenüber dem Waschen, dem Bügeln und dem chemischen Reinigen
verstärken kann (vgl. JA-AS 3793/1975). Die Verbesserung der Beständigkeit gegenüber dem Waschen, dem Bügeln und
O 3 O O Ί |: / O U 7 3
dem chemiechen Reinigen im letzteren Fall ist jedoch nicht
ausreichend hoch. Obgleich die Verwendung anderer polymerislerbarer Verbindungen anstelle der Hydroxylgruppen enthaltenden
Acrylsäure- oder Methacrylsäureester vorgeschlagen wurde, ist die Verbesserung noch ungenügend.
Als Folge einer ausgedehnten Untersuchung wurde nun gefunden,
daß Copolymere, die Einheiten von mindestens einer Fluoralkylgruppen enthaltenden polymerisierbaren Verbindung
und mindestens einem 2-Hydroxy-3-chlorpropylacrylat oder -methacrylat der Formel:
worin R Wasserstoff oder Methyl bedeutet, enthalten, eine ausgezeichnete Wasser- und Olabstoßung zeigen und eine hohe
Beständigkeit gegenüber dem Waschen, Bügeln und dem chemischen Reinigen. Vorteilhafterweise zeigen sie eine höhere
Stabilität in Wasser und eine gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln.
Der Grund, weshalb diese Copolymere eine hohe Beständigkeit gegenüber dem Waschen, dem Bügeln und der chemischen Reinigung
zeigen, ist nicht vollständig sicher. Da jedoch ihr Einfluß auf Cellulosefaser^ mit vielen aktiven Wasserstoffen
bemerkenswerter ist als auf Polyesterfasern, Polyamidfasern usw., nimmt man an, daß eine chemische Bindung zwischen
den Hydroxylgruppen oder den endständigen Chloratomen und den zu behandelnden Materlallen stattfindet.
Gegenstand der Erfindung ist ein wasser- und ölabstoßendes Material, das im wesentlichen enthält ein Copolymer, das
mindestens eine Fluoralkylgruppen enthaltende polymerisier-
0 3 0 C ι :',/-:■; 7 3
bare Verbindung und mindestens eine der Verbindungen 2-Hydroxy-3-chlorpropylacrylat
und 2-Hy^OXy-S-ChIOrPrOPyIBethacrylat
enthält. Der Gehalt der Einheiten an 2-Hydroxy-3-chlorpropylacrylat
und/oder 2-HyUrOXy-S-ChIOrPrOPyIaIethacrylat
in dem Copolymer kann normalerweise von 0,1 bis 10 Gew.-#, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-96, betragen. Venn der
Gehalt unter 0,1 Gew.-Ji liegt, kann eine ausreichende Wirkung
zur Verbesserung der Wasch-, Bügel- und Chemiechreinigungsbeständigkeit
nicht erhalten werden. Wenn der Gehalt Über 10 Gew.-Ji liegt, wird die Wasser- und ölabstoßbarkeit
verschlechtert.
Beispiele für Fluoralkylgruppen enthaltende polymerisierbar
Verbindungen sind C3"c-iO vorzugsweise Cc-C1 Q-Perfluoralkylgruppen
enthaltende Acrylate und Methacrylate der Formelt
R^BOCOCR-CH2
worin Rf Cj-C1--Perfluoralkyl bedeutet, B für (CHg)n (worin
OH OCOR*
m für eine ganze Zahl von 2 bis 11 steht), CHgCHCHg, CHgCHCHg
(worin R* Methyl, Äthyl oder Propyl bedeutet) oder SO2N(R"J(CHg)1 (worin R" für Methyl, Äthyl oder Propyl steht
und 1 eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeutet) steht und R die oben gegebene Bedeutung besitzt. Spezifische Beispiele sind
wie folgti CFj(CFg)7(CHg)11OCOCH-CH2, CFj(CFg)6CHgOCOC(CHj)-CHg,
(CFj)2CF(CFg)8(CHg)2OCOCH-CH2, CFj(CFg)6(CHg)2OCOC(CHj)-CHg,
CFj(CFg)6(CHg)2OCOCH-CH2, CFj(CFg)7SOgN(CHj) (CHg)2OCOCH-CHg,
CFj(CF2 J7SO2N(CgH5)(CH2)gOCOC(CHj)-CHg,
(CFjJgCF(CF2)6CHgCH(OCOCHj )CHgOCOC(CHj )-CHg und
(CFj)2CF(CFg)6CHgCH(OH)CH2OCOCH-CHg. Diese Fluoralkylgruppen
enthaltenden Acrylate und/oder Methacrylate werden norma-
030 Ü Ί ;. / ri .''
lerweiee βο verwendet, daß sie in einer Menge von nicht weniger
als 25 Gew.-J(t bezogen auf das Gewicht des Copolymeren,
vorhanden sind.
Zusätzlich zu den zwei wesentlichen Komponenten können die Copolymere gegebenenfalls Einheiten irgendwelcher anderer
polymerisierbarer Verbindungen enthalten, die keine Fluoralkylgruppen
aufweisen, wovon Beispiele sind Äthylen, Vinylchlorid, Vinylidenhalogenid, Styrol, Acrylsäure und ihre Alkylester,
Methacrylsäure und ihre Alkylester, Benzylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Vinylalkylketon, Vinylalkyläther,
Butadien, Isopren, Chloropren, Maleinsäure usw. Diese Verbindungen werden verwendet, damit die entstehenden
Copolymeren verbesserte physikalische Eigenschaften, wie hohe Löslichkeit und gute Wasserbeständigkeit, aufweisen.
Beispielsweise wird durch die Verwendung von Stearylacrylat oder -methacrylat als solche anderen polymerisierbaren Verbindungen,
die keine Fluoralkylgruppen enthalten, die Wasserabstoßfähigkeit, die Elastizität verbessert, die Gummiaufnahme
fähigke it bei Walzen wird inhibiert und die Löslichkeit in
organischen Lösungsmitteln wird verbessert. Am meisten bevorzugt 1st das Copolymer, das Einheiten von Fluoralkylgruppen
enthaltenden polymerisierbaren Verbindungen, 2-Hydroxy-3-chlorpropylacrylat
oder -methacrylat und Stearylacrylat oder -methacrylat in Gehalten von nicht weniger als
25 Gew.-#, von 0,1 bis 10 Gew.-# (bevorzugt von 0,2 bis 5
Gew.-56) und von 5 bis 74,9 Gew.-Ji enthält.
Für die Herstellung der erfindungsgemäBen Copolymeren können
verschiedene an sich bekannte Polymerisationsverfahren und -bedingungen verwendet werden. Man kann eine Massepolymerisation,
eine Lösungspolymerisation, eine Emulsionspolymerisation, eine Bestrahlungspolymerisation usw. durchführen.
030015/0 \\ 7 3
Eines der typischen Polymerisationsverfahren besteht darin,
daß man ein Gemisch der monomeren Komponenten, die copolymerisiert
werden sollen, in Anwesenheit eines oberflächenaktiven Mittels emulglert und die entstehende Emulsion der
Polymerisation unter Rühren unterwirft. Zu dem Reaktionssystem
wird ein Polymerisationeinitiator, wie Peroxide, Azoverbindungen und Persulfate, zugegeben. Als oberflächenaktives
Mittel kann man Irgendeines, ausgewählt unter anionischen, kationischen und nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln,
verwenden. Bevorzugt wird ein Gemisch aus kationischem oberflächenaktiven Mittel und einem nicht-ionischen oberflächenaktiven
Mittel verwendet.
Bei einem anderen typischen Polymerisationsverfahren werden die monomeren Komponenten, die copolymerlslert werden sollen,
in einem geeigneten organischen Lösungsmittel gelöst und die entstehende Lösung wird in Anwesenheit einer PoIymerisationslnltiatlonsquelle,
wie einem Peroxid oder einer Azoverbindung, die in dem organischen Lösungsmittel löslich
sind, oder ionisierende Strahlung der Polymerisation unterworfen.
Die so hergestellten Copolymeren können als wasser- und Ölabstoßende
Stoffe in irgendeiner an sich üblichen Form, wie als Emulsion, Lösung oder Aerosol, verwendet werden.
Das Wasserabstoßvermögen wird durch die Wasserabstoßnummer (vgl. Tabelle I) angegeben, die entsprechend dem Sprühverfahren
bestimmt wird, wie es in JIS (Japanese Industrial Standard) L-1005 beschrieben wird. Das ölabstoßvermögen
wird durch die ölabstoßnummer(vgl. Tabelle II) angegeben,
die bestimmt wird, indem man ein Gemisch aus n-Heptan und NuJoI auf die Oberfläche eines Tuches, auf die das Test-
03OtM
material zuvor angewendet wurde, tropft und die Retention
des Tropfens während einer Zelt von 3 min beobachtet.
Zustand
100 90 80 70 50 0
auf der Oberfläche nicht naß auf der Oberfläche teilweise naß auf der Oberfläche etwas naß
auf der Oberfläche naß naß auf der ganzen Oberfläche
vollständig naß durch die Oberfläche bis zur anderen Seite
ölabstoßzeit
Zusammensetzung des Gemisches (Vol. n-Heptan NuJoI
150
140
130
120
110
100
100 90 80 70 60 50 AO 30 20 10 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
100* NuJoI bleibt nicht zurück
Die Beständigkeit gegenüber dem Waschen und Bügeln wird bestimmt, Indem man einen Stoff, der zuvor mit dem Test
3 0 Π 1 b / 0 rt 7
material behandelt wurde, mit Wasser, das ein Waschmittel
enthält ("Zabu Koeo XK", ein Waschmittel, das als Hauptbestandteil
ein Gemisch aus einem höheren Alkoholnatrlumsulfat
und Natrlumdodecylbenzolsulfonat enthält, hergestellt
von Kao Soap Co., Ltd.), in einer Konzentration von 0,3
Gew.-tf bei 400C in einem Badverhältnis von 1 t AO (Stoff t
Reinigungsmittel enthaltendem Wasser, ausgedrückt durch das Gewicht) im Verlauf von 5 min in einer Haushaltewaschmaschine
wäscht, den Stoff mit Wasser während 15 min spült
und den gespülten Stoff bei 80°C während 3 Bin trocknet. Die obigen Vorgänge werden als Zyklus dreimal wiederholt
und die WasserabstoBfähigkeit und die OlabstoBfählgkeit,
die danach gemessen werden, werden als Beständigkeit gegenüber dem Waschen und Bügeln angegeben.
Die Beständigkeit gegenüber der chemischen Reinigung wird durchgeführt, indem man einen Stoff, auf den man zuvor das
Testmaterial angewendet hat, in Perchloräthylen, das Kalium· oleat enthält, bei 300C während 1 h in einer Reinigungsvorrichtung
rührt und den Stoff dann in der Atmosphäre und dann bei 800C während 3 min trocknet. Die obigen Verfahren
werden als Zyklus dreimal wiederholt und die Wasserabstoßfähigkeit
und die ulabstoBfähigkeit werden anschließend bestimmt
und als NaB für die Beständigkeit gegenüber der chemischen Reinigung genommen.
Eine Verbindung der Formel (CF3J2CF(CF2CF2 JnCH2CH2OOCCH-CH2
(ein Gemisch von η - 3, η - A und η « 5 in einem Gewichtsverhältnis von 5 t 3 t 1) (60 g), C18H37OOCCH-CH2 (38 g),
CH2-CHCOOCH2CH(OH)CH2Ci (2 g), deoxygenlertes und deionlsiertea
Wasser (250 g), Aceton (50 g), n-Dodecy!mercaptan
0 3 0 ü 1 5 / 0 3 7 3
(0,2 g), Olmethylalkylamlnacetat (3 g) und Polyoxyäthylenalkylphenol
(3 g) werden in einen Kolben gegeben und bei 60°C 1 h unter Stickstoffstrom gerührt. Nach der Zugabe
von Azobiaiaobutylamldlnhydrochlorld (1 g) in Wasser (10 g)
rührt man weiter bei 600C während 5 h unter Stickstoffstrom,
wobei die Polymerisation abläuft. Durch Gaschromatographie wird bestätigt, daß die Umwandlung mehr als 99$
beträgt. Die erhaltene Emulsion enthält das Copolymer in
einer Menge von 25 Gew.-96.
Eine Verbindung der Formel (CF^)2CF(CF2CF2JnCH2CH2OOCCH-CH2
(ein Gemisch aus η ■ 3, η » 4 und η - 5 in einem Gewichtsverhältnis von 5 J 3 J 1) (60g), C18H37OOCCH-CH2 (38 g),
CH2-CHCOOCH2CH(OH)Ch2CI (2 g) und 1,1,1-TrIchloräthan (550 g)
werden in einen Kolben gegeben und bei 6O0C während 30 min
unter Stickstoffstrom gerührt. Nach Zugabe von Azobisisobutyronltril
(1 g) rührt man weiter während 12 h unter Stickstoff strom, wobei die Polymerisation abläuft. Durch Gaschromatographie
wird bestätigt« daß die Umwandlung mehr als 99# beträgt. Die erhaltene Lösung enthält das Copolymer in
einer Menge von 15 Gew.-^.
Auf die gleiche Weise wie beim Referenzbeispiel 1 wird das Copolymer der in Jedem Beispiel oder Vergleichsbeispiel beschriebenen
Zusammensetzung in Form einer Emulsion hergestellt. Die gebildete Emulsion wird mit Wasser bis zu einer
Verdünnung mit einem Feststoffgehalt von 0,5 Gew.-Ji verdünnt.
In die Lösung taucht man einen Stoff, der Baumwollfasern und Polyesterfasern in einem Gewichtsverhältnls von
0 3 0 CJ 1 5 / υ S 7 3
35 χ 65 enthält, ein. Der eingetauchte Stoff wird mit Hilfe
einer Walze abgequetscht und bei 80°C während 3 min und dann bei 1500C während 3 min getrocknet.
Der so behandelte Stoff wird den Tests für die Bestimmung
der WasserabstoBungsfählgkelt und Olabstoßungsfählgkeit
unterworfen. Er wird weiterhin den Tests für die Bestimmung der Beständigkeit gegenüber dem Waschen und Bügeln und
der chemischen Reinigung unterworfen. Öle Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt.
(CF,J2CF(CF2CF2)nCH2CH200CCH=CH2 60
(ein Gemisch aus η - 3» η - 4 und η - 5
im Gewichtsverhältnis 5:3:1)
C18H37OOCCH-CH2 39
im Gewichtsverhältnis 5:3:1)
C18H37OOCCH-CH2 39
(CF,J2CF(CF2CF2)nCH2CH2OOCCH»CH2 60
(ein Gemisch aus η ■ 3, η « U und η - 5
im Gewichtsverhältnis 5:3:1)
C18H37OOCCH-CH2 38
im Gewichtsverhältnis 5:3:1)
C18H37OOCCH-CH2 38
(CF3 J2CF(CF2CF2 JnCH2CH2OOCCH-CH2 60
(ein Gemisch aus η « 3, η - A und η - 5
im Oewlchtdverhältnls 5 ι 3 1 1)
im Oewlchtdverhältnls 5 ι 3 1 1)
C18H37OOCCH-CH2 36
Π 3 0 ί1 7 ' τ. - 7 3
(CF3)2CF(CF2CF2 ^CH2CH2OOCC(CH3)-CH2 60
(ein Gemisch aus η ■ 3. η - 4 und η « 5
in Gewichtsverhältnis 5 1 3 » 1)
C18H37OOCCH-CH2 38
(CFj)2CF(CF2CF2JnCH2CH2OOCCH-CH2 60
(ein Gemisch aus η - 3» η - 4 und η - 5
im Gewichteverhältnis 5:3:1)
(CF3)2CF(CF2CF2 JnCH2CH2OOCCH-CH2 60
(ein Gemisch aus η - 3, η - 4 und η - 5
im Gewichtsverhältnis 5:3:1)
C18H37COCCH-CH2 38
(ein Gemisch aus η · 3» η - 4 und η - 5
im Gewichtsverhältni· 5 » 3 : 1)
C18H37OOCCH-CH2 38
0 3 0 0 1 Γ W 0 8 7 3
0OCCH3
(CFj)2CF(CFgCF2 JnCHgCHCHgOOCC(CH3)-CHg 60
(ein Gemisch aus η - 3, η - 4 und η ■ 5
im Gevichtsverhältnle 3x3:1)
im Gevichtsverhältnle 3x3:1)
C18H37OOCCH-CH2 38
CHg-C(CH3)COOCHgCH(OH)CH2Cl 2
(CFj)2CF(CFgCFg)nCHgCHgOOCCH-CH2 60
(ein Gemisch aus η - 3, η « 4 und η im
Gewichteverhältnis 5 ι 3 1 1)
C18H37OOCCH-CH2 40
(CFj)2CF(CF2CFg)nCHgCHgOOCCH-CH2 60
(ein Gemisch aus η - 3» η - 4 und η im
Gewichtsverhältnis 5 : 3 : 1)
C18H37OOCCH-CH2 38
0 3 0 Q If- / ?j Ü 7
(CFj)2CF(CFgCFg)nCHgCHgOOCCH-CH2 60
(ein Gemisch aus η - 3, η - 4 und η im Gewichteverhältnis 5 : 3 : 1)
3 60
(ein Gemisch aus η - 3» η » 4 und η »
im Gewichtsverhältnis 5x3:1)
C18H37OOCCH-CH2 38
(CFj)2CF(CFgCFg)nCHgCHgOOCCH-CH2 60
(ein Gemisch aus η - 3» η - 4 und η »
im Gewichtsverhältnis 5:3:1)
C18H37OOCCH-CH2 38
(CF3J2CF(CFgCFg)nCHgCHgOOCCH-CHg 60
(ein Gemisch aus η - 3, η - 4 und η «
im Gewichtsverhältnis 5:3:1)
C18H37OOCCH-CH2 38
030015/0873
Vergleichsbeitpiel 1
2
3
4
5
6
3
4
5
6
zn Beginn VasserabstoBffthigkeit
100 100 90 100 100 100 100 100 100
80 90 90 90 80 90
gewaschen
Olabetoß- Wasserabfähigkeit
stoßfähig-
keit
120
120
120
120
120
120
120
100
130
120
120
120
120
120
120
100
130
100
110
110
110
100
100
110
110
110
100
100
90 100
80 100 100 100 100
80
90
70 80 80 80 70 80
gebügelt Habstoßfähigkeit
100
100
100
100
100
100
100
90
110
100
100
100
100
100
100
90
110
chemisch gereinigt Wasserab- ölabetoßstoßfShigflhigkeit
keit
90
100
100
90
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
50
70
70
80
50
70
70
70
80
50
70
90 100
90 100 100 100 100
80
90
70 80 80 80 70 70
Claims (9)
- KRAUS & WEISERTPATENTANWÄLTEDR WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER DR. ING. ANNEKATE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 D-BOOO MÜNCHEN 71 TELEFON ΟΘ9/79 7077-797078 TELEX O5-212156 kpatdTELEGRAMM KRAUSPATENT2319 AW/rmDAIKIN KOGYO CO., LTD. Osaka / JapanWasser- und ölabstoßendes Material hoher Wasch-, BUgel- und ReinigungsbeständigkeitPatentansprücheX< Wasser- und ölabstoßendes Material, dadurch g e · kennzeichnet, daß es im wesentlichen ein Co· polymer enthält, das Einheiten von (a) mindestens einer Fluoralkylgruppen enthaltenden polymerisierbaren Verbindung und (b) mindestens einer der Verbindungen 2-Hydroxy-3-chlorpropylacrylat und -methacrylat der Formel:CH2-CRCOOCH2CH(OH)CH2Ci030015/0873 ORIGINAL INSPECTEDworin R Wasserstoff oder Methyl bedeutet, enthält.
- 2. Wasser- und ölabstoßendes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer die Komponente (a) in einer Menge von mindestens 25 Gew.-# und die Komponente (b) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-tf enthält.
- 3. Wasser- und ölabstoßendes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer zusätzlich zu den Komponenten (a) und (b) Einheiten von(c) mindestens einer der Verbindungen Stearylacrylat und Stearylmethacrylat enthält.
- 4. Wasser- und Slabstoßendes Material nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Copolymer die Komponente (a) in einer Menge von mindestens 25 Gew.-56, die Komponente (b) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-tf und die Komponente (c) in einer Menge von 5 bis 74,9 Gew.-# enthält.
- 5. Wasser- und ölabstoßende Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Copolymer enthält, das Einheiten von (a) mindestens einer Fluoralkylgruppen enthaltenden polymerlsierbaren Verbindung und (b) mindestens einer der Verbindungen 2-Hydroxy-3-chlorpropylacrylat und -methacrylat der FormeltCH2-CRCOOCh2CH(OH)CH2CI worin R Wasserstoff oder Methyl bedeutet, enthält.0 3 0 0 1 5 / υ U 7 3
- 6. Wasser- und ölabetoßende Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichn et, daß das Copolymer zusätzlich Einheiten von (c) mindestens einer anderen polymerislerbaren Verbindung, die keine Fluoralkylgruppen enthält, aufweist.
- 7. Wasser- und ölabstoßende Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer die Komponente (a) in einer Menge von mindestens 25 Gew.-96 und die Komponente (b) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-tf enthält.
- Θ. Wasser- und ölabetoßende Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer zusätzlich zu den Komponenten (a) und (b) Einheiten von (c) mindestens einem Stearylacrylat und Stearylmethacrylat enthält.
- 9. Wasser- und ölabstoßende Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer die Komponente (a) in einer Menge von mindestens 25 Gew.-56, die Komponente (b) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-96 und die Komponente (c) in einer Menge von 5 bis 74,9 Gew.-96 enthält.
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