DE2124874C3 - Tertiäre Aminoester als Antistatika - Google Patents

Description

R,

R₁-COO-C₂H₄-N

J \

(D

worin Ri-COO den Ftest einer aliphatischen gesättigten oder einfacR uitigesättigten Carbonsäure mit 8 bisl8 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls durch Hydroxylgruppen ajler Alkoxygruppen mit 1 bis 18 C-Atomen substituiert sein kann, oder den Rest einer Alkoxyessigsäure oder -propionsäure mit 4 bis 15 Kohlenstoffatomen im Alkoxyrest, R2 einen Hydroxyalkylrest mit 2 Kohlenstoffatomen und Rj einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder R2 bedeutet, in Mengen von 0,01 bis 5%, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, als Antistatika für polymere Stoffe, insbesondere Polyolefine.

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40

Es ist bekannt, daß Formlinge, Fasern und Folien aus vielen Kunststoffen, wie Polyolefinen, Polystyrol, Polyamiden, Polyestern, Polyacrylnitril oder Polyvinylchlorid, die Eigenschaft haben, sich mehr oder weniger stark elektrostatisch aufzuladen.

Um diese elektrostatische Aufladung zu verhindern oder wenigstens zu vermindern, sind zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden. So ist z. B. bekannt di«: Oberfläche von Faserkörpern mit Hilfe antistatisch wirkender Agenzien so zu verändern, daß eine statische Aufladung verhindert wird. Der auf diese Weise erzielte Schutz hält jedoch nur so lange, bis die aufgebrachte Schicht durch die Verwendung der Gegenstände abgewischt oder gelöst ist Zu dauerhaften Wirkungen gelangt man jedoch nur, wenn in die Kunststoffe antistatisch wirksame Produkte eingearbeitet werden, welche langsam an die Oberfläche auswandern und für lange Zeit eine antistatische Wirkung entfalten. Für die praktischen Belange ist es notwendig, daß ein solches antistatisches Mittel, in niederen Mengen eingesetzt, eine ausreichende Wirkung entfaltet und die Eigenschaften des Substrates nicht nachteilig beeinflußt Insbesondere soll es auch eine gute Hitzestabilität aufweisen und die Zersetzungsgeschwindigkeit des Substrates bei hoher Temperatur nicht beschleunigen.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von tertiären Aminoestern der Formel

R₁-COO-C₂H₄-N

(I)

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worin Ri-COO den Rest einer aliphatischen gesättigten oder einfach ungesättigten Carbonsäure mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls durch Hydroxylgruppen oder Alkoxygruppen mit 1 bis 18 C-Atomen substituiert sein kann, oder den Rest einer Alkoxyessigsäure oder -propionsäure mit 4 bis 15 Kohlenstoffatomen im Alkoxyrest, R2 einen Hydroxyalkylrest mit 2 Kohlenstoffatomen und R3 einen Alkylrest mit 1 bis 4 Bereits Zusätze von 0,1% der Aminoester der obigen Formel, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, ergeben sehr gute antistatische Effekte. Durch den Zusatz dieser Antistatika werden Farbe und Transparenz der Polymeren sowie deren mechanische Eigen- > schäften praktisch nicht vermindert

Eine überraschende Eigenschaft dieser Antistatika ist deren außergewöhnlich gute thermische Stabilität, wie sie sich insbesondere bei der Verarbeitung und dar Wärmealterung von Kunststoffen zeigt und im Gegensatz z. B. zu den in den deutschen Auslegeschriften 12 47 008 oder 12 48 932 angeführten Aminen, die nmr zusammen mit Amin-Stabilisatoren eine genügend«; Hitzestabilität aufweisen, auch ohne irgendwelche: Zusätze ohne Beeinträchtigung des Aussehens der Kunststoffe bei thermischer Belastung eingesetzt werden können.

Gegenüber den aus der belgischen Patentschrift 6 41 491 bekannten tertiären Aminoestern können die neuen Antistatika bei wesentlich geringeren Konzentrationen angewendet werden. Die bekannten Antistatika sind bei diesen Konzentrationen noch völlig unwirksam. Gegenüber den tertiären Aminoestern der DT-OS 14 69 848 zeigen die neuen Verbindungen eine wesentlich verbesserte antistatische Wirkung (s. dazu auch die den Beispielen folgenden Vergleichsversuche).

Der Rest Ri-COO leitet sich z. B. von einer Alkan- oder Alkencarbonsäure mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen ab, wie Caprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Undecansäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, ölsäure, Elaidinsäure, Ricinolsäure, sowie von derartigen Alkan- oder Alkencarbonsäuren, die mit Hydroxylgruppen oder Alkoxygruppen mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen substituiert sind. Als Alkoxygruppen sind z. B. zu nennen die Methoxy-, Äthoxy-, n-Butoxy-, n-Amyloxy-, n-Octyloxy-, 2-Äthylhexyloxy-, n-Decyloxy-, Cetyloxy- oder Oleyloxygruppe. Zweifach oder dreifach ungesättigte Carbonsäuren, wie Sorbinsäure, Linolsäure oder Linolensäure, kommen wegen ihrer Sauerstoffempfindlichkeit (trocknende Eigenschaften) nicht in Betracht

Der Rest R2 ist der 2-Hydroxyäthylrest und der Rest R3 z. B. Methyl, Äthyl, n- oder iso-Propyl, n-, iso-, sek. oder tert Butyl oder der2-Hydroxyäthylrest

Bevorzugte Verbindungen der Formel (I) sind solche, in denen Ri ein gegebenenfalls entsprechend der obigen Definition substituierter Alkylrest eines Gemisches von Fettsäuren mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt

Die erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen lassen sich nach bekannten Verfahren herstellen, z. B. durch Erhitzen von molaren Mengen Triäthanolamin und Carbonsäuren, z. B. Fettsäuren oder Fettsäuregemischen während mehrerer Stunden auf Temperaturen von 140 bis 19O⁰C unter Abspaltung von Wasser. An Stelle der freien Carbonsäuren oder deren Gemischen können auch deren Ester, Anhydride oder auch Carbonsäurehalogenide eingesetzt werden. Aus diesem Herstellungsverfahren folgt auch, daß die wirksamen Verbindungen nicht durchweg als chemische Individuen erhalten werden, sondern oft als Cremische anfallen. Die antistatisch wirkenden Zusätze können in die Thermoplaste wie Polyamide, Polystyrol oder insbesondere Polyolefine, wie sie durch Hoch- und Niederdruckpolymerisation von Äthylen, Propylen, Buten-(l) oder

Penten-(1) erhalten werden, durch Vermengen in der V^ärme und unter Druck eingearbeitet werden. Eine gute Vermischung der Thermoplaste mit dem antistatischen Mittel kann man z. B. mit einer mechanischen Mischvorrichtung erreichen, oder man kann das antistatische Mittel in einem geeigneten organischen Lösungsmittel lösen, dispergieren, suspendieren oder emulgieren und die Lösung, Dispersion, Suspension öder Emulsion dem Polymerpulver zufügen und gründlich verrühren. Die antistatisch ausgerüsteten Massen können wie üblich weiterverarbeitet werden und noch übliche Zusatzstoffe enthalten.

In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente, und die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben. Die Polymeren werden mit dem Antistatikum während 20

"5 Minuten homogen vermischt und das Gemisch hierauf auf <ier Spritzgußmaschine zu 1 mm dicken Platten verarbeitet Nach 48 Stunden Lagerung bei 22° und 65% relativer Feuchtigkeit wird der Oberflächenwiderstand ermitteL An einer anderen Probe wird die Kitzestabilität geprüft

Die Beurteilung des antielektrostatischen Verhaltens der erfindungsgemäßen Formmassen erfolgi durch Messung des Öberfiächenwiderstandes bei 65% relativer Luftfeuchtigkeit und 22° gemäß DIN 53 482.

Die Prüfung der Hitzestabilität der mit den antistatischen Mitteln ausgerüsteten Thermoplasten wird durch Auslegen der Prüflinge in einem Umluftwärmeschrark bei 100 bis 130° vorgenommen unter visueller Beurteilung der Verfärbung nach bestimmter Hitzeeinwirkungsdauer.

Antistatikum Bezeichnung Zusatz

i%

Beispiel Polymere Verbindung

Hochdruck-Polyäthylen — Schmelzindex 1,2 bis 1,7 (ohne Zusatz)

1 Polyäthylen, wie oben Triäthanolamin-

monolaurat

Polypropylen —

Schmelzindex 5,0
(ohne Zusatz)

2 Polypropylen, wie oben Triäthanolamin-

monostearat

3 Polyäthylen, wie oben Kokosfettsäure-

(C8-Cio)-triäthanolaminester

Polyamid 6 (ohne Zusatz) —

4 Polyamid 6 Triäthanolamin-

monolaurat

Vergleichsversuche

Als Substrat diente ein handelsübliches Niederdruck-Polyäthylen. Die Klimabedingungen für die Messung des antistatischen Effektes lauten:

50% relative Feuchtigkeit, 23°.

Eingearbeitete Menge an Antistatikum 0,5%.

Obti flächen- Beurteilung der Vergilbung

widerstand

0,1

0,5 0,1

0,5 10»
10·³

ΙΟ«.* ΙΟ»

10" 109

Nach 16 Stunden bei 100° : ganz leicht gelblich

Nach 16 Stunden bei 100° : ganz leicht gelblich Nach 16 Stunden bei 130° : ganz leicht gelblich

Nach 16 Stunden bei 130° : keine Vergilbung Nach 16 Stunden bei 130° : keine Vergilbung

Nr. Antistatikum

Oberflächen- Relative hUlbwerts- Temperatur

widerstand Feuchtigkeit zeit

(Ohm) (%) (Sek.) (C)

1. C₁₇H₃₅-COOCH₂CH₂N(CH₃I₂

(gemäß Beispiel 2 der DT-OS 1469 848)

CH,

C₁₇H^-COOCH₂CH₂-N

K)"

1 · 10"

60

20

gemäß Erfindung

3. C₁₇H₃₅COOCH₂CH₂-N

CH₂CH₂OH CH₂CH₂OH

CH₇CH₁OH

2 · ur

23

gemäß Erfindung

Aus der Zusammenstellung ist ersichtlich, -laß die erfindungsgemäßen Produkte 2 und 3 gegenüber dem Stand der Technik eine wesentlich bessere antistatische Wirkung aufweisen.

Aus der Zusammenstellung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Produkte 2 und 3 gegenüber dem Stand der Technik eine wesentlich bessere antistatische Wirkung aufweisen.

Weiterhin wurde ein erfindungsgeir.äßes Antistatikum und ein solches gemäß Beispiel 1 der belgischen Patentschrift 641491 in einer Menge von 0,25% in Niederdruck-Polyäthylen eingearbeitet und dabei folgende Ergebnisse erhalten:

Proben	1	Oberflächen-	Halbwertzeit
		Widerstand in	in Sek.
	1	Ohm
1. Unbehandelt		3-10*2	>60
2. Gemäß Beispiel	5-109	<1
P 21 24 874.8
3. Gemäß Beispiel	MO«	>60
BE-PS 6 41 491

Daraus ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Produkt überraschenderweise auch bei niedriger Anwendungskonzentration noch eine sehi gute antistatische Wirkung aufweist, während das Produkt gemäß dem belgischen Patent 6 41 491 bei dieser Anwendungsmenge noch völlig unwirksam ist

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung
   Formel

   von tertiären Aminoestern der ne.

   Kohlenstoffatomen oder R2 bedeutet, in Mengen von 0,01 bis 5%, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, als Antistatika für polymere Stoffe, insbesondere PolyolefiV