DE3501293A1 - Fluessige antistatische zusammensetzung und waessrige loesung mit quaternaerem ammonium - Google Patents

Description

~ P 19303

Beschreibung

Die Erfindung betrifft verbesserte flüssige Zusammensetzungen mit quaternärem Ammonium, und insbesondere quaternisierte Produkte, die von alkoxylierten Etheraminen und Alkanolaminen stammen. Die Zusammensetzungen mit quaternärem Ammonium sind als antistatische Mittel für verschiedene synthetische Fasern, Garne und Textilerzeugnisse geeignet.

Es ist bekannt, daß es bei verschiedenen Arbeitsgängen zur Verarbeitung synthetischer Fasern notwendig ist eine

Appretur (bzw. Finish) aufzubringen. Derartige Appreturen machen die synthetische Faser gleitfähig und verleihen Ihnen andere günstige Eigenschaften. Beispielsweise werden Appreturen bzw. Finishes verwendet zum Spinnen oder Strangpressen oder für Abzugs bzw. Reckvorgänge bei der Herstellung

von schmelzgesponnenen nicht zellulosischen Fasern, wie Nylon, Polyester und Polypropylen und trockengesponnenen nicht-Zellulosematerialien, wie acrylische und modacrylische Materialien, und enthalten typischerweise ein Gleitmittel um die Faser-Metall-Reibung zu modifizieren sowie ein antistatisches Mittel um den Aufbau statischer Ladungen zu verringern. Emulgatoren und andere Zusätze können in der Appretur ebenfalls enthalten sein.

Es sind verschiedene kationische antistatische Mittel,

einschließlich Morpholinium-, Imidazolinium- und quaternärer Ammonium-ethosulfate zur Formulierung derartiger Faserappreturen geeignet. Die Brauchbarkeit dieser kationischen antistatischen Mittel ist jedoch etwas begrenzt, da die resultierenden Lösungen eine relativ hohe Viskositat aufweisen.

H. Robinette, Jr. beschreibt in der US-PS 3 113 956 quaternäre Trialkylethylammonium-ethosulfate, die durch Reaktion

von etwa stöchiometrischen Mengen eines langkettigen Trialkylamins, wie Dimethylsojaamine und Diethylsulfat in Anwesenheit von etwa 2 bis 15 % Triethanolamin erhalten werden. Die wässrigen Lösungen, die unter Verwendung der quaternären Aminprodukte von Robinette, Jr. hergestellt werden, weisen brauchbare Viskositäten auf, jedoch sind die "Quats" schwer in Lösung zu bekommen. Die quaternären Trialkylethylammonium-ethosulfate von Robinette, Jr. sind hochviskose wachsartige Materialien und sie bedürfen im allgemeinen einer Erwärmung bei 71-76,7 ⁰C (160-170 ⁰F) unter Rühren während längerer Zeiträume, um eine Lösung in Wasser zu erzielen. Es ist auch nicht möglich klare gießbare wässrige Lösungen bei Umgebungsbedingungen zu erhalten, wenn die Konzentration des "Quat" von Robinett, Jr. mehr als etwa 35 % beträgt.

Es wäre daher sehr wünschenswert, wenn quaternäre Ammoniumzusammensetzungen bereitgestellt werden könnten, die bei Umgebungsbedingungen in Wasser gut löslich sind. Es wäre noch günstiger, wenn es möglich wäre diese Verträglichkeit mit Wasser zu erzielen, ohne Einbußen in den antistatischen Eigenschaften der quaternärem Ammoniumverbindungen zu erzielen. Noch vorteilhafter wäre es, wenn klare homogene stabile Lösungen erhalten werden könnten, die eine große Menge, wie 50 % oder mehr, des quaternären Ammoniumprodukts bei Umgebungsbedingungen enthalten und wenn die Produkte hellfarbene gießbare Fluide bzw. Flüssigkeiten wären.

Es wurden nun überraschenderweise neue quaternäre Ammoniumzusammensetzungen gefunden, die alle die vorstehend genannten günstigen Eigenschaften aufweisen. Die verbesserten flüssigen antistatischen Zusammensetzungen mit quaternärem Ammonium gemäß der Erfindung erhält man durch Quaternisieren eines Gemische von Aminen mit im wesentlichen einer stöchiometrischen Menge eines Di(C, .-alkyl)-sulfats, wobei das Amingemisch 80 bis 99,5 Gew.-% eines alkoxylierten Etheramins der Formel

30

R-O-CH₂CH₂CH₂N

(CH-CHR¹O) H

(CH₂CHR¹O) H

enthält, worin R ein aliphatischer KohlenwasserStoffrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, R¹ Wasserstoff oder Methyl ist und χ und y ganze Zahlen von 1 bis 20 sind, und 0,5 bis 20 Gew.-% eines Trialkanolamins der Formel

15

enthält, worin ζ eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist. Quaternäre Ammoniumzusammensetzungen die besonders günstige antistatische Eigenschaften aufweisen und die brauchbar zur Formulierung der Appreturen bzw. Finishes für Fasern, Garne und Textilmaterialien bzw. Stoffe oder Gewebe sind, erhält man durch Quaternisieren von Mischungen von Triethanolamin und ethoxylierten Etheraminen, worin R ein aliphatischer Rest mit 5 bis 19 Kohlenstoffatomen ist, R¹ Wasserstoff ist und χ und y ganze Zahlen sind, derart, daß χ + y = 2-10. Ethoxylierte Etheramine der Formel

CH₂CH₂OH

worin R eine C₁- _ΛΟ Alkylgruppe ist, sind besonders vorteilhaft, insbesondere wenn sie in einer Menge von 88 bis 92 Gew.-% mit 8 bis 12 Gew.-% Triethanolamin und quaternisiert mit bis zu 5 Mol-% Überschuß Diethylsulfat verwendet werden. Wässrige Lösungen, die bis zu etwa 50 Gew.-% der vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen mit quaternärem Ammonium

^ enthalten, werden ebenfalls bereitgestellt.

Erfindungsgemäß werden verbesserte flüssige antistatische Zusammensetzungen mit quaternärem Ammonium bereitgestellt, c die erhalten werden durch Quaternisieren eines alkoxylierten Etheramin/Alkanolamin-Gemischs.

Die erfindungsgemäß verwendeten alkoxylierten Etheramine erhält man durch Alkoxylieren eines Etheramins, entsprechend , Q der allgemeinen Formel

R-O-CH₂CH₂CH₂

(CH-CHR¹O) H

CH₂CHR¹O) H -.,

y

worin R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit etwa 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, R' Wasserstoff oder Methyl ist und χ und y ganze Zahlen von 1 bis 20 sind. In einer besonders brauchbaren Ausführungsform der Erfindung ist

R ein aliphatischer Rest, geradkettig oder verzweigt, mit 5 bis 19 Kohlenstoffatomen, und χ und y sind ganze Zahlen, derart, daß χ + y = 2-10. Ethoxylierte Etheramine, d. h. R¹ = H, ergeben besonders vorteilhafte Ergebnisse.

Die alkoxylierten Etheramine erhält man durch Reaktion des Etheramins mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder Gemischen davon nach üblichen Verfahrensweisen. Der Alkoxylierungsgrad kann zwar variiert werden, jedoch sollte ausreichend Ethylenoxid und/oder Propylenoxid vorhanden sein, um im wesentliehen vollständig mit den beiden Wasserstoffatomen der Amingruppe zu reagieren. Etheramine der vorstehenden Arten, die erfindungsgemäß brauchbar sind, werden im Handel erhalten, wie von AZS Chemical Company, ARMAK Company and Shertex

Chemical Co., Inc.
35

Zur Erzielung der verbesserten erfindungsgemäßen flüssigen antistatischen Zusammensetzungen ist ein Trialkanolamin notwendigerweise mit dem vorstehend beschriebenen alkoxylierten

Etheramin während der Quaternisierung vorhanden. Die Trialkanolamine entsprechen der allgemeinen Formel

(CH₂) OH

■ f f*H \ OH \ 2

^X )_1OH

worin ζ eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist. Triethanolamin (ζ = 2) ist besonders geeignet aufgrund seiner handels-

üblichen Zugänglichkeit und der damit erzielten vorteilhaften Ergebnisse.

Das Verhältnis von alkoxyliertem Etheramin und Trialkanolamin kann variiert werden, jedoch erhält man beste Ergeb-

nisse, wenn das Gemisch 80 bis 99,5 Gew.-% alkoxyliertes Etheramin und 0,5 bis 20 Gew.-% Trialkanolamin enthält. Besonders brauchbare flüssige antistatische Mittel erhält man wenn das alkoxylierte Etheramin in einer Menge von 85 bis Gew.-% vorhanden ist und das Trialkanolamin in einer Menge

von 1 bis 15 Gew.-% vorhanden ist.

Das Gemisch von alkoxyliertem Etheramin/Trialkanolamin wird mit einer im wesentlichen stöchiometrischen Menge eines Di-(niedrig-alkyl)-sulfate nach üblichen Quaternisierungsverfahren quaternisiert. Di(C -alkyl)-sulfats können für diesen Zweck verwendet werden, jedoch ist Diethylsulfat ein besonders geeignetes Quaternisierungsmittel aufgrund seiner guten Verfügbarkeit und der günstigen Ergebnisse die mit den resultierenden quaternärem Ammoniumzusammensetzungen er-

halten werden. Man erhält zwar beste Ergebnisse unter Verwendung von Dialkylsulfaten, jedoch können auch andere übliche Quaternisierungsmittel, wie Methylbromid, Methylchlorid, Ethylbromid, Ehtylchlorid und Benzylchlorid verwendet werden. Unter im wesentlichen stöchiometrisch ist zu verstehen, daß ein molarer Überschuß oder Unterschuß von bis zu etwa 10 % des Quaternisierungsmittels verwendet wird. In den meisten Fällen ist es bevorzugt bis zu etwa 5 Mol-% Überschuß des Quaternisierungsmittels einzusetzen.

Besonders brauchbare flüssige antistatische Zusammensetzungen erhält man durch Quaternisieren unter Verwendung einer im wesentlichen stöchiometrischen Menge von Diethylsulfat, von einem Gemisch, das aus 8 bis 12 % Driethanolamin und 88 bis 92 % eines ethoxylierten Etheramins der Formel

CH₃CH₂OH

besteht, worin R₁ eine C₁- _1O Alkylgruppe ist. Die Herstellung dieser antistatischen Produkte kann dargestellt werden durch die folgende allgemeine Gleichung

^λ 1-12% N(CH₂CH₂OH)₃

C₂H₄OH

88-92%

8-12% HOC₂H₄-N^-C₂H₅ C₂H₅SO₄G¹ C₀H-OH ^{2 4}

C₀H₄OH

C₂H₄OH

worin R₁ wie vorstehend definiert ist.

Produkte des vorstehenden Typs sind relativ dünne klare Flüssigkeiten mit kinematischen Viskositäten bei 25 ⁰C im

_or. Bereich von 500 χ 10~⁶ m²/s bis 4000 χ 1θ"⁶ m²/s (500 bis 4000 Centistokes). Die Produkte sind gut bei Konzentrationen bis zu etwa 50 Gew.-% mit Wasser verträglich und wässrige Lösungen können leicht bei Umgebungsbedingungen (20 ⁰C bis 25 ⁰C) durch lediglich einige Minuten Rühren hergestellt

„_. werden. Die resultierenden wässrigen Lösungen sind typischer-

weise leicht sauer, mit einem pH-Wert im Bereich von 5,5 bis 6,9.

Wenn höhere Temperaturen zur Herstellung der wässrigen Lösungen angewendet werden, so "entspannen" bzw. "flashen" die antistatischen quaternären Zusammensetzungen im allgemeinen in Wasser bei geringem Rühren oder ohne Rühren. Die antistatischen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung sind auch mit anderen Bestandteilen verträglich, die typischerweise für die Formulierung von Appreturen für Fasern, Garne und Textilmaterialien verwendet werden.

Die vorstehend erwähnten günstigen Eigenschaften erhält man ohne Beeinträchtigung antistatischer Eigenschaften. Die erfindungsgemäßen quaternären Ammoniumzusammensetzungen sind besonders leistungsfähig in ihrer antistatischen Wirkung und entsprechen der antistatischen Wirkung anderer üblicherweise verwendeter handelsüblicher kationischer antistatischer Mittel, oder sind besser als diese. Sie können als ein antistatischer Bestandteil in einem formulierten Fasergleitmittel verwendet werden oder als Oberflächenzusatz (Top-Zusatz) der auf Stoff, Garn, Textilmaterialen und Teppiche aufgetragen wird. Sie sind besonders günstig zur Steuerung der statischen Eigenschaften beim Spinnen von Garn in Ringsystemen oder offenendigen Systemen. Die quaternären Ammoniumzusammensetzungen sind mit anderen kationischen Materialien und den meisten amphoteren Materialien und nicht ionischen Materialen verträglich und können verwendet werden um verschiedene synthetische Materialien, einschließlich Nylon, Polyester, Polypropylen, Acry!materialien und Modacry!materialien, zu behandeln.

Produkte, die durch einfaches Vermischen eines quaternisierten Trialkanolamins mit einem quaternisierten alkoxylierten Etheramin in den gleichen Verhältnissen, wie angegeben, erhalten werden, haben nicht die gleichen Charakteristika wie die erfindungsgemäßen Produkte, die durch Quaternisieren eines Gemischs der Aminkomponenten erhalten werden. Die resultierenden physikalischen Gemische zeigen nicht die verbesserte Fließfähigkeit, die mit den erfindungsgemäßen Produkten erhalten wird. Sie sind wesentlich viskoser und haben

auch nicht die Wasserverträglichkeit, die notwendig ist, um wirksame antistatische Appreturen für Fasern, Garne und Textilmaterialien bereitzustellen.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung verschiedener Merkmale der Erfindung, die vorstehend diskutiert wurden. Sie zeigen wie die Erfindung durchgeführt werden kann. Es sind jedoch zahlreiche Modifikationen dieser Beispiele im Rahmen der Erfidnung möglich. Alle Teile und Prozentangaben in den Beispielen beziehen sich, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

Beispiel 1

Ein ethoxyliertes Etheramin wurde hergestellt durch Reaktion von 2 Mol Ethylenoxid (EO) mit einem Mol eines Etheramins, das von gemischten c Alkoholen stammt, mit der Formel

worin R gemischte C.. __..,- Alkylreste bedeutet. Für die Reaktion wurden 1268 g des Etheramins in einen Reaktor aus rostfreiem Stahl mit 0,8 g 30 % H-PO₂ gefüllt. Der Reaktor wurde verschlossen, ein Vakuum wurde an das System angelegt und das System wurde mehrfach mit Stickstoff gespült, wobei auf 100 ⁰C erwärmt wurde. Wenn die Temperatur 100 ⁰C erreichte wurde an den Reaktor mit Ethylenoxid ein Druch von 1,03 - 1,38 bar (überdruck) (15-20 psig) angelegt. Die Reaktionstemperatur wurde bei 95-105 ⁰C gehalten und weiteres Ethylen- oxid wurde je nach Erfordernis zugefügt, um den Druck zu erhalten, bis eine Gesamtmenge von 383 g Ethylenoxid beschickt war. Nachdem die letzte Zugabe von Ethylenoxid im wesentlichen vollständig umgesetzt war, wurde nicht mehr weiter erwärmt, das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt und aus dem Reaktor entnommen. Das Polyoxyethylen-(2 EO)-C₁₂_₁₅-etheramin enthielt etwa 97,5 % tertiäres Amin.

420 gdes POE(2)-Etheramins wurden mit

42 g Triethanolamin vereint und das Gemisch wurde unter einem leichten Stickstoffstrom auf 80-90 ⁰C erwärmt. Diethylsulfat wurde langsam zu dem Amingemisch unter Rühren gefügt, wobei die Temperatur bei 80-90 ⁰C gehalten wurde. 193 g Diethylsulfat wurden während etwa drei Stunden zugesetzt, wonach das Reaktionsgemisch zwei weitere Stunden bei 100 ⁰C gerührt wurde. Das resultierende flüssige Produkt enthielt auf Molbasis etwa 4 Teile des quaternären Ethosulfats von ethoxyliertem (2 EO) ^c-]₂-i5~ Etheramins und 1 Teil quaternäres Etholsufat von Triethanolamin. Das coquaternisierte Produkt hatte folgende Eigenschaften:

Säurezahl 29,0

Aminzahl 9,7

pH (5% Lösung) 6,0

Rauchpunkt 118°C (245⁰F)

Flammpunkt 199°C (390⁰F)

Entflammungspunkt 202⁰C (395°F)

Viskosität: 25°C 3262 · 10~⁶ m²/s (3262 cSt)

50⁰C 597 · 10~⁶ m²/s (597

Um die Brauchbarkeit der vorstehend hergestellten coquaternisierten Etheramin/Triethanolamin-Produkte als antistatische Mittel zu demonstrieren wurden Proben hergestellt durch Verdünnen mit Wasser zur Erzielung von Lösungen mit einer Aktivität von 35 %. Die Lösungen wurden ihrerseits mit Isopropanol verdünnt und auf ein Polyestergarn (150 Denier/36 Einzelfäden) aufgetragen unter Verwendung eines Atlab Finish Applikators.

Alle Testgarne wurden mit Isopropanol gespült um jeglichen noch vorhandenen Spinn-Finish oder jegliches Verarbeitungsgleitmittel zu entfernen, bevor das antistatische Mittel aufgetragen wird. Nach dem Auftrag wurden die Garne auf einen Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt gebracht durch Konditionieren während mindestens 24 Std. bei 21,1 + 1,7 ⁰C (70^3⁰F) und 50+2 % relativer Feuchtigkeit, bevor Test durchgeführt wurden. Die behandelten Garne wurden dann einem Statiktest unterworfen, bei ein oder mehrere Garnstränge an die Eingänge

und Ausgänge einer Elektrode geklammert wurden und an den Eingang eine Spannung von 100 Volt angelegt wurde. Die beiden Pole befanden sich in einem Abstand von 10 cm. Die Zeit (in s)die zur Vernichtung der halben Spannung (50 V) durch das Garn benötigt wurde, wurde gemessen und als Widerstandshalbwert zeit angegeben. Die Tests erfolgten in einer Konditionierkammer bei einer Temperatur und Feuchtigkeit von 21,1 ⁰C (70 ⁰F) bzw. 50 %. Die Widerstandshalbwertzeit (Durchschnitt von 7 Bestimmungen) die für die mit dem coquaternisxerten Etheramin/Triethanolamin behandelten Garne ermittelt wurden, sind im folgenden aufgeführt:

Ein-Strang

0,5% o.w.f. 0,7 s

0,1% o.w.f. 2,3 s

0,5% o.w.f. 3,0 s Zwei-Stränge

0,1% o.w.f 1,0s

0,005% o.w.f. 1,7 s Vier-Stränge

0,05% o.w.f. 1,0 s Kontrolle (unbehandelt)

Ein-Strang >300 s

Zwei-Stränge >300 s

Vier-Stränge > 300 s

Die behandelten Garne wurden einen Monat gelagert und erneut getestet, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:
30

Ein-Strang	o.w.f.	0,8	S
0,5%	o.w.f.	1,4	S
0,1%	o.w.f.	3,6	S
0,05%
Zwei-Sträge	o.w.f.	0,9	S
0,1%	o.w.f.	1,6	S
0,05%
Vier-Stränge	o.w.f.	0,8	S
0,05%

Beispiel 2

Um die Überlegenheit der coquaternisierten Zusammensetzungen gemäß der Erfindung zu zeigen wurde das ethoxylierte Etheramin des Beispiels 1 mit Diethylsulfat quaternisiert, wobei jedoch für diesen Versuch das Triethanolamin nicht verwendet wurde. Für die Quaternisierung wurden 800 g des POE(2) C_{10 K} Etheramins in einen Reaktor beschickt und unter Stickstoff auf 60 ⁰C erwärmt. 302 g Diethylsulfat wurden dann während 15 Min. zugesetzt, wobei die Temperatur bei 60-80 ⁰C gehalten wurde. Bei vollständiger Zugabe wurde das Gemisch eine Stunde bei 80 ⁰C gerührt. Das resultierende quaternäre Ethosulfat des ethoxylierten (2 EO) C_17-1C Etheramins war ein pastenförmiges Gel.

Es wurden wässrigen Lösungen mit einer Aktivität von 35 % hergestellt, wobei das vorstehende Produkt des Beispiels 1 verwendet wurden. Zur Herstellung der Lösungen wurden der aktive Bestandteil und das Wasser getrennt auf 65 ⁰C er-

2Q wärmt und dann unter mäßigem Rühren vereint. Das Produkt von Beispiel 1 "entspannte" sich bei der Vereinigung sofort in dem Wasser unter Bildung einer klaren homogenen Lösung, wohingegen sich mit dem wie vorstehend hergestellten Produkt ein Gel bildete. Es war nötig die Lösung weitere 83 s zu rühren, wobei bei 65 ⁰C erwärmt wurde um das Gel aufzulösen. Wenn außerdem Lösunyen mit einer Aktivität von 50 % hergestellt wurden und die Lösungen über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen wurden so gelierte die 50 %-Lösung die unter Verwendung des vorstehend hergestellten Produkts

QQ erhalten wurde. Die unter Verwendung des coquaternisierten Produkts von Beispiel 1 hergestellt 50 %-Lösung blieb klar und fließfähig.

Beispiel 3

Um die Vielfältigkeit der Erfindung und die Möglichkeit brauchbare coquaternisierte Produkte aus propoxylierten Etheramiden herzustellen, zu zeigen, wurden 825 g Etheramin

lg

(SURFAM P86M) mit 365 g g Propylenoxid umgesetzt und 200,3 g

des resultierenden propoxylierten Etheramins und mit 20,9 g Triethanolamin kombiniert und das Gemisch wurde unter Verwendung von 86,0 g Diethylsulfat quaternisiert. Die Propoxy-

lierung und Quaternisierung erfolgten nach der im Beispiel 1 5

beschriebenen Verfahrensweise. Die physikalischen Eigenschaften des coquaternisierten Produkts und die Testergebnisse die mit einem Polyestergarn erhalten wurden, das damit behandelt wurde, sind im folgenden aufgeführt:

Säurezahl	50	,0	(215	0F)
Aminzahl	14	,0	(380	°F)
pH (5% Lösung)	5	,9	(385	oF)
Rauchpunkt	102	0C	2583 ·	10"6
Flammpunkt	193	0C	46	10~6
Enf lammungspunkti 96	0C	;i ·
Viskosität: 25'
50'
3C
>C

m²/s (2583 cSt) m²/s (461 cSt)

Widerstandshalbwertszeit:

Ein-Strang

0,5% o.w.f. 0,1% o.w.f. 0,05% o.w.f. Zwei-Stränge

²⁵ 0,1% o.w.f.

0,05% o.w.f. Vier-Stränge

0,1% o.w.f.

0,05% o.w.f. 30

Beispiel 4

Um die Möglichkeit höher ethoxylierte Produkte zu bilden, aufzuzeigen, wurden 4 Mol Etheramin (SURFAM®P86M) mit 40 Mol Ethylenoxid bei 95-105 ⁰C nach der vorstehend beschriebenen allgemeinen Verfahrensweise umgesetzt. Als Katalysator für die Kondensation wurde eine geringe Menge an H₃PO₃ verwendet. Wenn die Ethoxylierung vollständig war wurde das Gemisch auf

1,3	S
5,1	S
9,1	S
2,5	S
4,4	S
1,3	S
2,3	S

80 ⁰C gekühlt und 1,92 Mol Triethanolamin wurden unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Das Gemisch wurde 15 Min. gerührt, evakuiert und 5,88 Mol Diethylsulfat wurden langsam eingebracht, wobei die Temperatur bei 80-100 ⁰C gehalten wurde. Wenn die Quaternisierung vollständig war wurde das Produkt gekühlt und entleert. Das resultierende viskose flüssige Produkt enthielt etwa 4 Teile quaternäres Ethoxysulfat vo Polyoxyethylen-(10 EO)-etheramin und 1 Teil quaternäres Ethosulf at von Triethanolamin und wies eine Aminzahl von 1,51, einen pH-Wert (5% Lösung) von 6,6 und Viskosität (25°C) von 825 χ 10~ m²/s (825 cSt) auf und war ein wirksames antistatisches Mittel zur Behandlung von Polyester-, Nylon- und Polyolefinfasern und -filamenten.

Beispiel 5

Ein Gemisch von primären Etheraminen der allgemeinen Formel CBL(CH ) OCH CH-CH NH worin etwa 60 % der Amine χ = 13 haben

ό & X £ 4L £ £»

und der Rest der Amine χ = 11 hat, wurden mit 2 Mol Ethylenoxid pro Mol Etheramin umgesetzt. Zur Ethoxylierung wurden 962,5 g des Etheramins in einen Reaktor eingefüllt und nach dem Spülen und Erwärmen auf 100 ⁰C wurde der Reaktor mit Ethylenoxid unter Druck gesetzt (Überdruck 1,03-1,72 bar bzw. 15-25 psig). Es wurden insgesamt 308 g Ethylenoxid beschickt, wobei die Temperatur bei etwa 95-105 ⁰C ,gehalten wurde. Wenn im wesentlichen das gesamte Ethylenoxid umgesetzt war wurde das Reaktionsgemisch gekühlt und entnommen.

230 g des ethoxylierten Etheramins wurden mit 30 g Triethanolamin kombiniert und das Gemisch wurde auf 80-90 ⁰C erwärmt. Dann wurde langsam Diethylsulfat unter Rühren zugesetzt, wobei die Temperatur aufrechterhalten wurde, bis insgesamt 106 g zugesetzt waren. Wenn die Zugabe vollständig war wurde das Gemisch 2 Std. bei 100 ⁰C gerührt. Das resultierende coquaternisierte Produkt wies folgende Eigenschaften auf:

Säurezahl 28,4

Aminzahl 16,5

pH (5% Lösung) 6,6

Rauchpunkt 93⁰C (200⁰F)

Flammpunkt 191⁰C (375⁰F)

Entflammungspuntk 202⁰C (395⁰F)

Viskosität: 25°C 2442 · 10~⁶ m²/s (2442 cSt)

50⁰C 477 · 10~⁶ m²/s (477 cSt)

Die Widerstandshalbwertszeit für ein Polyestergarn, das mit verschiedenen Mengen des coquaternisierten Produkts und einem handelsüblichen antistatischen Mittel behandelt war wurden nach der vorstehend beschriebenen Testverfahrensweise ermittelt. Das handelsübliche antistatische Mittel war ein Dimethylsojaamin/Triethanolamidiethylsulfat-Antisatisches Mittel des Typs, beschrieben in der US-PS 3 113 956. Die Ergebnisse sind im folgenden aufgeführt.

Widerstandshalbwertszeit

20 Ein-Strang:	Co-quaternär	Handelsübliches antistatisches Mittel
0,5% o.w.f.	0,7	0,6
0,1% o.w.f.	1,9	1,6
0,05% o.w.f. nc Zwei-Stränge:	3,9	3,2
0,1% o.w.f.	0,8	0,9
0,05% o.w.f.	1,8	1,9
Vier-Stränge:
0,05 o.w.f.	0,8	1,0

Aus den vorstehenden Daten ist ersichtlich, daß die antistatische Wirksamkeit des erfindungsgemäß hergestellten coquaternisierten Produkts vergleichbar mit der ist, die mit dem handelsüblichen antistatischen Mittel erzielt wird. Jedoch weisen die erfindungsgemäßen Produkte eine wesentlich verbesserte Löslichkeit auf. Das coquaternisierte Etheramid/Triethanolamin-Produkt war bei Raumtemperatur in Wasser leicht löslich und man erhielt stabile homogene

wässrige Lösungen in allen Konzentrationen. Die mit den erfindungsgemäßen Produkten hergestellten wässrigen Lösungen wiesen eine ausgezeichnete Lagerbeständigkeit auf und verblieben homogen, ohne daß sich eine Gelbildung zeigte, wenn sie längere Zeit unter Umgebungsbedingungen gelagert wurden. Andererseits war das handelsübliche antistatische Mittel sehr schlecht löslich. Typischerweise wird, wenn das handelsübliche antistatische Mittel mit Wasser vereint wird, ein zähes Gel gebildet, das an dem Rührer klebt und schwer auf-

^O zulösen ist. Es war notwendig die Lösungen die das handelsübliche antistatische Mittel enthielten sieben Stunden bei 65 ⁰C zu erwärmen um eine klare homogene 35 %-wässrige Lösung zu erzeilen. Es ist noch schwieriger eine Lösung zu erzielen, wenn höhere Konzentrationen der antistatischen Mittel der US-PS 3 113 956 verwendet werden.

Um die Brauchbarkeit der erfindungsgemäßen verbesserten Produkte zu demonstrieren wurde ein Polyestergarn, das mit verschiedenen Mengen des vorstehend hergestellten coquaterni-

2Q sierten Produkts behandelt worden war, auf die antistatische Wirkung nach einer dynamischen Testmethode bewertet. Dabei wurde ein Rothschild F-Meter zusammen mit einem Rothschild Static Volt-Meter verwendet und es wurde die Menge des Aufbaus statischer Ladung (in V) gemessen, wenn ein einziger Garnstrang mit konstanter Geschwindigkeit über einen Metalldorn bewegt wurde. Für diese bekannte und vielfach verwendete Testverfahrensweise wurde die statische Ladung zu fünf festgesetzten Zeitpunkten gemessen und entfernt. Die Bedingungen und die Ausrüstung für den Test sind im folgenden aufgeführt:

₃Q Relative Feuchtigkeit 48 %; Temperatur 20 ⁰C (68 ⁰F); Eingangsspannung (T₂) 10 g; Kontaktwinkel (0) 180° auf einem polierten Chromdorn. Spannung gemessen in Intervallen von 12 s bei Garngeschwindigkeiten von 100, 200 und 300 m/min.

Claims (13)

GRÜNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER NATIONAL DISTILLERS AND CHEMICAL CORPORATION 99 Park Avenue New York, New York USA PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS A GRÜNECKER, oipl ing DR H. KINKELDEY. DiPi. ins DR W. STOCKMAIR. dcpl incXae £ κχ,τεο DR K. SCHUMANN, dipl phvs P H JAKOB, dipl ing DR G BEZOLD. dipl chem W MEISTER, dipl -ing H. HILGERS. dipl -ing DR H. MEYER-PLÄTH. dipl ing P 19303 8000 MÜNCHEN 22 MAXIMILIANSTRASSE 58 Flüssige antistatische Zusammensetzung und wässrige Lösung mit quaternärem Ammonium Patentansprüche

1. Flüssige antistatische Zusammensetzung mit quaternärem Ammonium, erhalten durch Quaternisieren eines Gemischs von Aminen, bestehend aus 80 bis 99,5 Gew.-% (a)
alkoxyliertem Etheramin der Formel

(CH₂CHR¹O) H

CH₂CHR¹O) H

worin R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, R' Wasserstoff oder Methyl ist und χ und y ganze Zahlen von 1 bis 20 sind, und
0,5 bis 20 % (b) Trialkanolamin der Formel

■*■■ y

OH

- ²

_0H

(CH₂) OH

worin ζ eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist, mit einer im wesentlichen stöchiometrischen Menge eines Di(C₁ ,-alkyl)-sulfats.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine kinematische Viskosität bei 25 ⁰C im Bereich von 500 χ 10 bis 4000 χ 10 m²/s bzw. 500 bis 4000 cSt hat.

3. Zusammenstzung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Trialkanol-

amin (b) Triethanolamin ist.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin

in dem alkoxyliertem Etheramin (a) R ein aliphatischer

Rest mit 5 bis 19 Kohlenstoffatomen ist und χ und y ganze Zahlen sind, derart, daß χ + y = 2-10.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin (b) in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-% vorhanden ist und (a) ein ethoxyliertes Etheramin in einer Menge von 85 bis 99 Gew.-% ist.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 4 oder 5, worin (a) ein

ethoxyliertes Etheramin der Formel 30

CH₂CH₂OH

g₅ ist, worin R₁ eine C₁₂_ _ Alkylgruppe ist, wobei das Etheramin in einer Menge von 88 bis 92 Gew.-% vorhanden ist und (b) in einer Menge von 8 bis 12 Gew.-% vorhanden ist.

7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die mit Diethylsulfat quaternisiert ist.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, in der ein Überschuß von bis zu etwa 5 fcfc>3..-% Diethylsulf at zur Quaternisierung verwendet wurde.

9. Wässrige Lösung, enthaltend eine Zusammensetzung mit quaternärem Ammonium, erhalten durch Quaternisieren eines Gemischs von Aminen mit einer im wesentlichen stöchiometrischen Menge eines Di(C_1- -alkyl)-sulfats, wobei das Amingemisch 80 bis 99,5 Gew.-% alkoxyliertes Etheramin der Formel

(CH CHR¹O) H

(CH₂CHR¹O) y~^H

enthält, worin R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest 2Q mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, R¹ Wasserstoff oder Methyl ist, und χ und y ganze Zahlen von 1 bis 20 sind, und 0,5 bis 20 Gew.-% Trialkanolamin der Formel

N Γ (CH-) OH

\ ^{2 z}

^(CH₂)-£-0H worin ζ eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist.

10. Wässrige Lösung nach Anspruch 9 mit einem pH-Wert von 5,5 bis 6,9.

11. Wässrige Lösung nach Anspruch 9 oder 10, worin die quaternäre Ammoniumzusammensetzung quaternisiert ist mit einem Überschuß von bis zu 5 Mol.-% Diethylsulfat und das Amingemisch aus 85 bis 99 Gew.-% ethoxyliertem Etheramin der Formel

R₁-O-CH₀CH-CH₀N

CH₂CH₂OH

worin R₁ eine C,„ .,_ Alkylgruppe ist, und 1 bis 15 Gew.-%

I Ί Δ— I ö

Triethanolamin besteht.

12. Wässrige Lösung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die bis zu 50 Gew.-% der quaternären Anunoniumzusammensetzung enthält.

13. Wässrige Lösung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 zur Verwendung als antistatisches Mittel.