DE3051167C3 - Fluorierte Alkohole - Google Patents

Fluorierte Alkohole

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DE3051167C3
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Kalyanji Ukabhai Patel
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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    • D—TEXTILES; PAPER
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Description

Die Erfindung betrifft fluorierte Alkohole, die zur Herstellung von Estern und Urethanen verwendet werden können, welche wiederum in Mitteln zur schmutz- und fleckenabweisenden Ausrüstung von textilen Bodenbelägen Verwendung finden.
Aus der US-PS 39 27 126 sind Polyfluoralkohole der allgemeinen Formel
bekannt, in der Rf ein perfluorierter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 22 C-Atomen und R ein Wasserstoffatom, eine Methyl- oder Hydroxymethylgruppe ist.
Aus der DE-OS 26 28 705 sind teilweise halogenierte Alkohole der allgemeinen Formel
bekannt, in der x den Wert 0 oder 1 hat, Y ein Wasserstoffatom, einen Phenylrest, einen C1-5-Alkylrest, einen C3-8- Cycloalkylrest oder die Gruppe -CH₂Rf′ bedeutet, wobei Rf und Rf′ gleiche oder verschiedene halogenierte Kohlenwasserstoffreste bedeuten.
Bei der Herstellung textiler Bodenbeläge, wie Teppiche, wird in der Regel der Flor mit einem Mittel behandelt, um dem Teppich öl-, wasser- und schmutzabweisende Eigenschaften zu verleihen. Diese Mittel enthalten Fluorkohlenstoffverbindungen; vgl. US-PS 38 16 167, 39 23 715, 40 43 923 und 40 43 964. Der letztgenannten US-PS entspricht die DE-PS 21 49 292.
Die schmutzabweisende Ausrüstung ist im allgemeinen die letzte Verfahrensstufe bei der Teppichherstellung. Bei zahlreichen der vorhergehenden Verfahrensstufen, z. B. dem Space-Dying-Verfahren und der Flockenfärbung, wird der Teppich mit den verschiedensten Verarbeitungshilfsmitteln behandelt, wie Schmelzmittel, Trennmittel, Verdickungsmittel für Druckpasten und Egalisiermittel. Diese Verarbeitungshilfsmittel werden speziell eingesetzt bei der Herstellung von Teppichen aus Kunstfasern. Häufig verbleiben geringe Mengen der Verarbeitungshilfsmittel auf dem Teppichflor; sie wirken als Schmutz, der bei der Behandlung mit den Ausrüstungsmitteln auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen mehr oder weniger stört. Dies ist insbesondere der Fall bei der Behandlung mit Fluor­ kohlenstoffverbindungen enthaltenden Mitteln, bei denen eine verhältnismäßig milde Wärmeaushärtungsstufe, beispielsweise unterhalb etwa 130°C und manchmal unterhalb 100°C angewendet wird. Höhere Aushärtungstemperaturen führen zwar bisweilen zu einer befriedigenden Ausrüstung, sie sind jedoch kostspielig und deshalb unerwünscht und bisweilen auch schädlich bei bestimmten Teppichkonstruktionen. Zahlreiche der gegenwärtig eingesetzten Ausrüstungsmittel auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen ergeben zwar Teppiche mit flecken- und schmutzabweisenden Eigenschaften, doch kann ein beträchtlicher Teil der gegenwärtig hergestellten Teppiche (etwa 30%) nicht befriedigend ausgerüstet werden, insbesondere was die fleckenabweisenden Eigenschaften anbelangt, z. B. Beständigkeit gegen Feucht- und Ölanschmutzung.
Bei der Teppichherstellung ist es schwierig vorherzusagen, welche Teppichproduktionslinien bei der Behandlung mit Ausrüstungsmitteln auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen befriedigende Ergebnisse liefern werden. Es besteht daher ein Bedarf an Ausrüstungsmitteln, die sich sowohl zur Behandlung sauberer als auch verschmutzter Teppiche eignen und die nicht teurer sind als die gegenwärtig verwendeten Ausrüstungsmittel auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen. Die Erfindung betrifft fluorierte Alkohole, die bei der Herstellung derartiger Ausrüstungsmittel Verwendung finden können. Die Erfindung betrifft somit den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.
Die Ausrüstungsmittel enthalten Ester mit fluoraliphatischen Resten und aliphatisch gebundenem Chlor. Eine Klasse dieser Ester kann durch Umsetzung von den erfindungsgemäßen neuen, Chloratome enthaltenden Alkoholen mit fluoraliphatischen Resten mit Carbonsäuren, beispielsweise Mono- oder Polycarbonsäuren, insbesondere Citronensäure, hergestellt werden. Eine andere Klasse dieser Ester kann durch Umsetzung der vorstehend genannten Alkohole mit Isocyanaten, wie 2,4-Toluylendiisocyanat und/oder Isophorondiisocyanat, unter Bildung der entsprechenden Urethane (Carbaminsäureester) hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Alkohole haben die allgemeine Formel I
in der
Rf einen fluoraliphatischen Rest mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen und mindestens drei vollständig fluorierten Kohlenstoffatomen bedeutet,
Q die Gruppe -CO-, -CONR-, -SO₂NR-, -SO₂-, -CnH₂n-, -C₆H₄-, -C₆H₃Cl- oder -OC₂H₄- oder deren Kombinationen bedeutet, wobei R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, n einen Wert von 1 bis 20 und m den Wert 0 oder 1 hat,
R₁ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und R₂ ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder R₁ und R₂ miteinander unter Bildung einer aromatischen oder cycloaliphatischen Struktur verbunden sind, die das durch R₁ und R₂ substituierte Kohlenstoffatom einschließt, und
p die Werte 1 bis 5 hat,
wobei die Alkohole mindestens 25 Gew.-% an Kohlenstoff gebundenes Fluor in Form des fluoraliphatischen Restes enthalten mit der Maßgabe, daß Alkohole, in denen Rf ein Rest der Formel CaF2a+1 mit a gleich 4 bis 16, Q eine CH₂-Gruppe, R₁ ein Wasserstoffatom, R₂ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und m die Zahl 1 ist, ausgeschlossen sind.
Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Alkohole besteht in der Umsetzung von Epichlorhydrin mit einem einen fluoraliphatischen Rest enthaltenden Alkohol. Leicht zugängliche Alkohole für dieses Verfahren haben die allgemeine Formel II
in der Rf, Q, R₁, R₂ und m die vorstehend angegebene Bedeutung haben.
Die Herstellung dieser Alkohole wird nachstehend anhand von Beispiel 1 erläutert.
Typische Beispiele für fluoraliphatische Verbindungen, die Epoxy-reaktionsfähige Wasserstoffatome enthalten und die zur Herstellung der entsprechenden fluoraliphatischen, aliphatisch gebundenes Chlor enthaltenden Alkohole eingesetzt werden können, sind in den Spalten 3 und 4 der US-PS 40 43 923 aufgeführt.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1
In einem 1 Liter fassenden Dreihalskolben, der mit einem Tropftrichter, Rückflußkühler, Rührwerk, Heizmantel und Thermometer ausgerüstet ist, werden 540 g (1 Mol) C₈F₁₇SO₂N(CH₃)C₂H₄OH vorgelegt. Der Kolben wird auf etwa 90°C erhitzt, bis der Alkohol geschmolzen ist. Sodann wird zur Abtrennung von Feuchtigkeitsspuren das System unter vermindertem Druck an der Wasserstrahlpumpe destilliert. Der Kolbeninhalt wird 10 bis 15 Minuten auf 90 bis 95°C erhitzt und gerührt. Hierauf werden mittels einer Spritze 5 g wasserfreies Zinntetrachlorid als Katalysator eingespritzt, und das Gemisch wird weitere 15 Minuten bei 90°C gerührt. Sodann werden innerhalb 90 Minuten langsam 100 g (1,1 Mol) Epichlorhydrin eingetragen, während die Temperatur des Kolbeninhalts auf etwa 100°C eingestellt wird. Das Gemisch wird weitere 30 Minuten gerührt. Sodann wird zur Vervollständigung der Kondensationsreaktion die Temperatur 30 Minuten auf 115 bis 120°C erhöht. Das Produkt enthält einen Alkohol der Formel (III)
C₈F₁₇SO₂N(CH₃)C₂H₄[OCH₂CH(CH₂Cl)]nOH (III)
in der n den Wert 1 oder 2 hat.
In ähnlicher Weise können weitere Alkohole der allgemeinen Formel I aus den Alkoholen der allgemeinen Formel II hergestellt werden, beispielsweise folgende Verbindungen der Formeln IV und V
C₈F₁₇SO₂N(C₂H₅)C₂H₄[OCH₂CH(CH₂Cl)]nOH (IV)
C₈F₁₇SO₂N(CH₃)C₄H₈[OCH₂CH(CH₂Cl)]nOH (V)
in denen n den Wert 1 oder 2 hat.

Claims (5)

1. Alkohole der allgemeinen Formel I in der
Rf einen fluoraliphatischen Rest mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen und mindestens drei vollständig fluorierten Kohlenstoffatomen bedeutet,
Q die Gruppe -CO-, -CONR-, -SO₂NR-, -SO₂-, -CnH₂n-, -C₆H₄-, -C₆H₃Cl- oder -OC₂H₄- oder deren Kombinationen bedeutet, wobei R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, n einen Wert von 1 bis 20 und m den Wert 0 oder 1 hat,
R₁ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und R₂ ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder R₁ und R₂ miteinander unter Bildung einer aromatischen oder cycloaliphatischen Struktur verbunden sind, die das durch R₁ und R₂ substituierte Kohlenstoffatom einschließt, und
p die Werte 1 bis 5 hat,
wobei die Alkohole mindestens 25 Gew.-% an Kohlenstoff gebundenes Fluor in Form des fluoraliphatischen Restes enthalten, mit der Maßgabe, daß Alkohole, in denen Rf ein Rest der Formel CaF2a+1 mit a gleich 4 bis 16, Q eine CH₂-Gruppe, R₁ ein Wasserstoffatom, R₂ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und m die Zahl 1 ist, aufgeschlossen sind.
2. Alkohole nach Anspruch 1 der Formel III C₈F₁₇-SO₂N(CH₃)C₂H₄[OCH₂-CH(CH₂Cl)]nOH- (III)in der n den Wert 1 oder 2 hat.
3. Alkohole nach Anspruch 1 der Formel IV C₈F₁₇-SO₂N(C₂H₅)C₂H₄[OCH₂-CH(CH₂Cl)]nOH- (IV)in der n den Wert 1 oder 2 hat.
4. Alkohole nach Anspruch 1 der Formel V C₈F₁₇-SO₂N(CH₃)C₄H₈[OCH₂-CH(CH₂Cl)]nOH- (V)in der n den Wert 1 oder 2 hat.
5. Verfahren zur Herstellung der Alkohole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Epichlorhydrin mit einem Alkohol der allgemeinen Formel II in der Rf, Q, R₁, R₂ und m wie in Anspruch 1 definiert sind, umgesetzt wird.
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