DE2632988A1 - Hydroxybetaine und deren verwendung zur antistatik-ausruestung von synthesefasermaterial - Google Patents

Description

Zur Antistatik-Ausrüstung von Synthesefasermaterial werden vielfach Quartärammoniumsalze verwendet. Diese Verbindungen besitzen jedoch häufig keine ausreichende Substantivität gegenüber synthetischem Fasermaterial, insbesondere gegenüber Polyamid-Fasermaterial, weshalb die Ausrüstung aus wässriger Flotte im Ausziehverfahren zu einer mangelhaften Badausnutzung führt. Der Antistatik-Effekt ist ebenfalls nicht immer ausreichend.

Aus der bekanntgemachten JA-PA 26 523/67 sind Sulfonatbetaine, die einen Alkylrest mit 12 - 16 C-Atomen enthalten, als Antistatikmittel für die Einarbeitung in Kunststoffe bekannt. Die antistatische Wirkung dieser Verbindungen ist jedoch nicht besonders hoch. Ferner sind aus der DT-AS 24 09 412 ebenfalls Sulfonatbetaine bekannt, die einen von einem Alpha-Olefin abgeleiteten Hydroxyalkylrest mit 8 - 18 C-Atomen besitzen. Diese Verbindungen besitzen eine relativ geringe Wasserlöslichkeit und werden lediglich als Antistatikmittel für die Einarbeitung in Kunststoffe empfohlen.

Gegenstand der Erfindung sind neue Hydroxybetaine der allgemeinen Formel

worin Y aus 2 - 5 durch -(CH[tief]2)[tief]m- verknüpfte Gruppen der Formel oder oder oder besteht, von denen wenigstens eine B ist, während

R[hoch]1 = Alkylrest

R[hoch]2 = H oder Alkylrest

Epsilon (R[hoch]1 + R[hoch]2) = 9 - 22 C-Atome

R[hoch]3 = H oder Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen oder Hydroxyäthylrest

R[hoch]4, R[hoch]5, R[hoch]6 = Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen oder Hydroxyäthylrest

R[hoch]7 = oder R[hoch]3

X = X[tief]1 = -(CH[tief]2)[tief]n-COO[hoch](-) oder

X[tief]2 = -(CH[tief]2)[tief]n-SO[tief]3[hoch](-) oder

X[tief]3 = -CH[tief]2-CH(OH)-CH[tief]2SO[tief]3[hoch](-)

m = 2 - 6

n = 1 - 4

bedeuten.

[Anion][hoch](-) kann eine beliebige ein- oder mehrwertige anionische Gruppe sein, vorzugsweise Cl[hoch](-), Br[hoch](-), J[hoch](-), CH[tief]3OSO[tief]3[hoch](-), C[tief]2H[tief]5OSO[tief]3[hoch](-).

[Kation][hoch](+) kann eine beliebige ein- oder mehrwertige kationische Gruppe sein, vorzugsweise H[hoch](+), Na[hoch](+), K[hoch](+), NH[tief]4[hoch](+), Amin[hoch](+).

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung dieser Hydroxybetaine in wässriger oder wässrig-alkoholischer Lösung zur Antistatikausrüstung von Synthesefasermaterial.

Die Herstellung der Hydroxybetaine erfolgt in der Weise, dass man 7 bis 24 C-Atome enthaltende Alpha-Olefine oder innenständige Olefine, deren Doppelbindung statistisch entlang der Kohlenwasserstoffkette verteilt sein kann, mit Epoxydierungsmitteln wie Peressigsäure unter Bildung der entsprechenden Olefinepoxyde umsetzt, diese mit Di- oder Polyaminen, die mindestens ein Aminowasserstoffatom im Molekül enthalten, z.B. N,N-Dimethylaminopropylamin oder Bis-(3-Aminopropyl)methylamin, zur Reaktion bringt, das entstandene Hydroxyalkyl-polyamin gegebenenfalls nach üblichen Methoden zum Polytertiäramin peralkyliert, mit anionische Gruppen enthaltenden Quaternierungsmitteln wie Chloressigsäure oder deren Salzen oder mit 1,3-Propansulton oder mit 3-Chlor-2-Hydroxypropan-1-sulfonsäure oder deren Salzen in das betreffende Betain überführt und gegebenenfalls noch mit Quaternierungsmitteln wie Methylchlorid oder Dimethylsulfat umsetzt. Die als Ausgangsstoffe verwendeten Olefine werden durch Dehydrierung von Paraffinen oder durch Oligomerisierung von Äthylen hergestellt.

Die einzelnen Reaktionsschritte zur Herstellung der Betaine sind im Prinzip bekannt.

Die Beispiele für die erfindungsgemäß beanspruchten Verbindungen sind:

worin R[hoch]1 und R[hoch]2 die bereits genannte Bedeutung haben. Beispielsweise ist R[hoch]1 ein Alkylrest mit 47 % C[tief]14, 44,6 % C[tief]15, 8,4 % C[tief]16 und höher, und R[hoch]2 = H, oder es ist Epsilon (R[hoch]1 + R[hoch]2) = 25 % C[tief]13, 30 % C[tief]14, 30 % C[tief]15 und 15 % C[tief]16.

Die beanspruchten Betaine weisen eine überraschend hohe antistatische Wirksamkeit auf und besitzen eine hervorragende Substantivität für Synthesefasermaterial. Sie werden in Form von wässrigen oder wässrig-alkoholischen Lösungen mit einem Gehalt von 0,1 - 3 g/l, vorzugsweise 0,5 - 2 g/l Betain angewendet. Als Alkohole kommen vorzugsweise Äthanol, Propanol oder Isopropanol in Betracht. Wegen der hohen Substantivität kann besonders vorteilhaft im Ausziehverfahren gearbeitet werden, wodurch eine gute Flottenausnutzung erreicht wird. Die auf das Fasermaterial aufgebrachte Menge soll 0,2 - 2 %, vorzugsweise 0,5 - 1 %, bezogen auf das Warengewicht, betragen.

Die Hydroxybetaine eignen sich zur Antistatikausrüstung aller Synthesefasermaterialien wie Polyamid-, Polyester-, Polyacrylnitril-, Polyäthylen-, Polypropylen- oder Polyvinylchloridfasermaterialien. Die Materialien können in Form von Fasern, Fäden, Geweben, Gewirken usw. vorliegen. Durch die Behandlung wird das Auftreten elektrostatischer Aufladungen bei der Verarbeitung oder beim Gebrauch der Fasermaterialien zuverlässig unterdrückt.

Ausrüstungsbeispiele 1 - 20

Polyamid-Charmeuse-Material wird bei einem Flottenverhältnis von 1 : 30 im Ausziehverfahren bei einem Hilfsmitteleinsatz von 0,5 bzw. 1 % Aktivsubstanz (AS), bezogen auf das Warengewicht (WG), ausgerüstet.

Man geht in üblichen Apparaturen bei 40°C mit dem Textilmaterial in die Flotte ein, behandelt 15 Minuten bei 40°C, schleudert das Material ab und trocknet während 3 Minuten bei 120°C.

Der antistatische Effekt wird nach Konditionierung bei Normklimabedingungen (65 % relative Feuchte, 20 °C) mittels Statikvoltmeter bestimmt. Gemessen wird die Feldzerfallhalbwertszeit (FHZ), d.h. die Zeit, in der eine auf dem Material durch Reiben mit Stahl erzeugte Ladung auf die Hälfte ihres Wertes abgesunken ist. Die Hilfsmittelmenge ist in Gewichtsprozent, bezogen auf das Warengewicht, angegeben.

Tabelle 1 enthält die gefundenen Messwerte für die Hydroxybetaine 1 - 20, während Tabelle 2 deren chemische Konstitution angibt.

Tabelle 2

Ausrüstungsbeispiel 21

Polyacrylnitril-Hochbauschgarn wird bei einem Flottenverhältnis von 1 : 50 im Ausziehverfahren mit Hilfsmittel Nr. 5 (0,5 % AS, bezogen auf das Warengewicht) ausgerüstet.

Hierzu geht man in üblichen Apparaturen bei 40°C mit dem Textilmaterial in die Flotte ein, behandelt 15 Minuten lang bei gleicher Temperatur, schleudert das Garn 30 Sekunden ab und trocknet bei 60°C. Das Garn besitzt einen vollen, glatten und weichen Griff. Der elektrische Oberflächenwiderstand, unter Normklimabedingungen gemessen, beträgt 2,1 x 10[hoch]8 Ohm.

Ausrüstungsbeispiel 22

Polyestermaterial (Diolen-loft) wurde mit Hilfsmittel Nr. 4 (1 % AS, bezogen auf das Warengewicht) bei einem Flottenverhältnis von 1 : 30 im Ausziehverfahren ausgerüstet. Die Ausrüstungsbedingungen entsprachen den im Beispiel 1 angegebenen. Auch dieses Material zeigte keine Tendenz zur elektrostatischen Aufladung. Der elektrische Oberflächenwiderstand, gemessen unter Normklimabedingungen, lag bei 5,8 x 10[hoch]8 Ohm.

Claims (2)

1. Hydroxybetaine der allgemeinen Formel worin Y aus 2 - 5 durch -(CH[tief]2)[tief]m- verknüpfte Gruppen der Formel oder oder oder besteht, von denen wenigstens eine B ist, während

R[hoch]1 = Alkylrest

R[hoch]2 = H oder Alkylrest

Epsilon (R[hoch]1 R[hoch]2) = 9 - 22 C-Atome

R[hoch]3 = H oder Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen oder Hydroxyäthylrest

R[hoch]4, R[hoch]5, R[hoch]6 = Alkylrest mit 1 - 5 C-Atomen oder Hydroxyäthylrest

R[hoch]7 = oder R[hoch]3

X = X[tief]1 = -(CH[tief]2)[tief]n-COO[hoch](-) oder

X[tief]2 = -(CH[tief]2)[tief]n-SO[tief]3[hoch](-) oder

X[tief]3 = -CH[tief]2-CH(OH)-CH[tief]2SO[tief]3[hoch](-)

m = 2 - 6

n = 1 - 4

bedeuten.

2. Verwendung von Hydroxybetainen des Anspruches 1 in Form von wässrigen oder wässrig-alkoholischen Lösungen mit einem Gehalt von 0,1 - 3 g/l, vorzugsweise 0,5 - 2 g/l Betain zur Antistatik-Ausrüstung von Synthesefasermaterial.