CH643562A5 - Sulfonato-organosilanol-verbindungen sowie waessrige loesungen von sulfonato-organosilanolverbindungen. - Google Patents

Sulfonato-organosilanol-verbindungen sowie waessrige loesungen von sulfonato-organosilanolverbindungen. Download PDF

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CH643562A5
CH643562A5 CH341879A CH341879A CH643562A5 CH 643562 A5 CH643562 A5 CH 643562A5 CH 341879 A CH341879 A CH 341879A CH 341879 A CH341879 A CH 341879A CH 643562 A5 CH643562 A5 CH 643562A5
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organosilanol
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Boyd R Beck
Frank T Sher
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue Sulfo-nato-Organosilanol-Verbindungen, auf wässrige Lösungen, die neben neuen Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen auch bekannte Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen enthalten sowie auf ein Verfahren zur Verleihung dauerhafter hydrophiler Eigenschaften an eine kieselsäurehaltige Oberfläche, wobei man die Oberfläche mit einer wässrigen Lösung einer Sulfonato-Organosilanol-Verbindung behandelt.
Es wurde bereits die Verwendung verschiedener Stoffe vorgeschlagen, um unterschiedlichen Substraten hydrophilen Charakter zu verleihen. Diese Stoffe sind jedoch aus dem einen oder anderen Grund nicht befriedigend. Beispielsweise sind bekannte anionische oder nicht-ionische grenzflächenaktive Stoffe, wieTriäthylammoniumoleat, Natriumlauryl-sulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat oder Polyoxyalkylen-sorbitol nicht befriedigend, da sie die behandelten Oberflächen nicht dauerhaft hydrophil und anlaufsicher machen. Infolgedessen müssen diese Stoffe in kurzen Intervallen erneut auf die Oberflächen aufgebracht werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Eine weitere Art von grenzflächenaktiven Stoffen, die zur Verleihung hydrophiler Eigenschaften vorgeschlagen wurde, ist ein Terpolymerisat von Dimethylsilikon, Polyäthylenoxid und Polypropylenoxid. Auch dieses Material, das in der US-PS 3 337 351 beschrieben ist, vermag den Substraten keinen dauerhaften hydrophilen Charakter zu verleihen.
Es sind auch noch andere Arten von oberflächenaktiven Mitteln bekannt. So ist beispielsweise in der US-PS 3 187 033 ein Material beschrieben, das S-C-gebundene Sulfogruppen enthält und physikalische und chemische Eigenschaften aufweist, die denjenigen von Seifen ähnlich sind. Diese Stoffe besitzen also erhebliche oberflächenspannungserniedrigende Eigenschaften.
In der US-PS 3 507 897 sind oberflächenaktive Mittel auf Siloxanbasis in wässrigem Medium beschrieben. Diese Lösungen haben vorzugsweise einen pH-Wert von 5 bis 8, so dass die Siloxane nicht abgebaut werden. Die Siloxane sollen hervorragende Oberflächenspannungserniedrigende Eigenschaften aufweisen.
Aus der US-PS 3 328 449 sind sulfopropylierte, organo-funktionelle Silan- und Siloxanverbindungen bekannt, die sich als Detergentien, Ionenaustauscherharze, Netzmittel, antistatische Mittel und Polymerisationskatalysatoren für Siloxane eignen. Sie können in Form von Lösungen bereitgestellt werden. Zu den geeigneten Lösungsmitteln zählt auch Wasser. Jedoch dürfen die Lösungsmittel nicht mit dem gelösten Stoff reagieren. Stabile wässrige Lösungen von Sulfo-nato-Organosilanolen oder die Behandlung von kieselhaltigen Oberflächen mit diesen Lösungen zur Verleihung hydrophiler Eigenschaften sind nicht beschrieben.
In der US-PS 3 455 877 sind Organosilicium-Epoxide beschrieben, in denen die Epoxidgruppe (oder der die Epo-xidgruppe enthaltende Rest) an das Siliciumatom durch eine Si-C-Bindung gebunden ist. Diese Stoffe eignen sich als Emulgiermittel, Weichmacher, Schmiermittel oder dergleichen. Sie eignen sich ferner zur Herstellung von Hydroxy-Natriumsulfonaten durch Umsetzung der Epoxide mit Natriumsulfit. Die Herstellung von stabilen wässrigen Lösungen solcher Verbindungen oder die Behandlung kieselhaltiger
Oberflächen mit diesen Lösungen, um ihnen dauerhafte hydrophile Eigenschaften zu verleihen, sind auch in dieser Patentschrift nicht erwähnt.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, neue Ver-5 bindungen, die die weiter oben genannten Eigenschaften aufweisen zu finden, wässrige Lösungen bereitzustellen, die sich dazu eignen, kieselsäurehaltige Oberflächen dauerhaft zu hydrophilisieren, sowie ein Verfahren zur Behandlung derartiger Oberflächen zu schaffen.
io Neue Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen weisen die folgende Formel auf
HO>
15 Qn"
ìSÌ-(XCH2SOI>-nH2/n
(II)
in der
Q die Hydroxylgruppe, einen Ci-4-Alkyl- oder einen Ci-4-Alkoxyrest bedeutet,
20 X ein organischer Kettenrest ist und n 1 oder 2 bedeutet,
wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt höchstens 15 Gewichtsprozent betragen, bezogen auf die wasserfreie, saure 25 Form der Verbindung.
Weitere neue Verbindungen besitzen die Formel
30
ZO^
^>Si-(XCH2SOJ)3-n Qn^
[Z]27„r
(III)
worin
Q, X und n weiter oben definiert sind und Z ein Alkalimetallkation oder ein Kation einer starken orga-35 nischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und einem pKa-Wert von mindestens 11 darstellt und r gleich der Valenz von Z ist,
wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 4o Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt höchstens 15
Gewichtsprozent betragen, bezogen auf die wasserfreie, saure Form der Verbindung.
Die wässrige Lösung einer Sulfonato-Organosilanol-Ver-bindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sulfonato-45 Organosilanol-Verbindung mindestens einen Sulfonato-organischen Substituenten aufweist, wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt höchstens 15 Gewichtsprozent betragen, bezogen auf die wasserfreie, saure Form der Verbindung, so Die erfindungsgemässen Lösungen eignen sich insbesondere für Verfahren, bei denen die leichte Entfernung von Fett oder Wachs von kieselsäurehaltigen Oberflächen erwünscht oder erforderlich ist. Somit können die beschriebenen Verbindungen und Lösungen eingesetzt werden, um eine grosse 55 Anzahl verschiedener Substrate mit kieselsäurehaltigen Oberflächen, die nahe benachbarte SiOH-Gruppen aufweisen, dauerhaft hydrophil zu machen. Beispiele für Stoffe mit derartigen Oberflächen sind Fensterglas, Spiegelglas, Borsilikatglas, Bleiglas, geschmolzenes Siliciumdioxid, 60 Natronglas, glasierte Keramik und Keramikfliesen, elektrische Isolierteile aus Keramik, dekorative Keramik, Porzellan, feines Steingut und Porzellan, natürlicher Quarz, Granit, Feldspat, Beryl, Obsidian, emailliertes Eisen und Achat. Ferner können polymere und nicht-polymere Ober-65 flächen, die mit einem Siliciumoxid der-allgemeinen Formel (SiOx), in der x einen Wert von 1 bis 2 hat (häufig als Silici-ummonoxid bezeichnet), dampfbeschichtet wurden, mit den erfindungsgemässen Lösungen hydrophil gemacht werden.
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Beispiele für Polymerisate, deren Oberfläche mit Siliciumoxid behandelt werden kann und die danach mit den erfindungsgemässen Lösungen hydrophil gemacht werden können, sind Polyester, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polyimid, Phenolharze, Polyäthylen, Nylon, Polystyrol, Polypropylen, Cellu-loseacetatbutyrat und Polymethylmethacrylat. Beispiele für nicht-polymere Oberflächen, die mit dem erwähnten Siliciumoxid behandelt und danach mit der erfindungsgemässen Lösung hydrophil gemacht werden können, sind Glimmer, Aluminium, Stahl und mit Anstrichen versehene Oberflächen.
Kieselsäurehaltige Oberflächen werden durch die Behandlung mit den erfindungsgemässen Lösungen nicht fett- oder wachsabweisend, d.h., sie werden nicht oleophob. Infolgedessen können Fette oder Wachse an den behandelten Oberflächen haften. Die behandelten Oberflächen sind jedoch gut zu reinigen, so dass Fett und Wachs allein durch Spülen mit Wasser von ihnen entfernt werden können. Sehr leichtes Reiben kann jedoch in einzelnen Fällen hilfreich sein.
Da die Behandlung mit den erfindungsgemässen Lösungen den kieselsäurehaltigen Oberflächen dauerhaften hydrophilen Charakter verleiht, können diese Oberflächen auch dann gut gereinigt werden, wenn sie vorher wiederholt mit Fett oder Wachs verschmutzt oder markiert und danach gereinigt wurden. Erfindungsgemäss behandelte Oberflächen sind erheblich leichter zu reinigen als Oberflächen, die nicht derart behandelt wurden.
Beispiele für Fette und Wachse, die von mit den erfindungsgemässen Lösungen behandelten Oberflächen gut entfernbar sind, sind Butter, Margarine, Schweinefett, natürlicher Talg (Hautöl), künstlicher Talg, Motoröle, Motorfette, Paraffinwachs und Wachsstift-Markierungen. Weitere Stoffe, wie Klebstoffe auf der Basis von Elastomeren, druckempfindliche Klebstoffe, thermoplastische (lösungsmittellösliche) Klebstoffe, wärmehärtbare Klebstoffe, Epoxid-Klebstoffe und Klebstoffe auf Siliconbasis können ebenfalls gut von solchen Oberflächen entfernt werden.
Die Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen werden als wässrige Lösungen bereitgestellt. Solche Lösungen sind überraschenderweise lange Zeit stabil, und zwar sogar bei verhältnismässig hohen Konzentrationen der Sulfonato-Organosi-lanol-Verbindungen, d.h. bis zu 10 bis 15 Gewichtsprozent. Dies bedeutet, dass die für die Behandlung erforderliche Aktivität der Lösungen auch bei verlängerter Lagerhaltung erhalten bleibt und sich kein Niederschlag bildet. Diese Lösungen können ausserdem mit verschiedenen Konzentrationen der Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen bereitgestellt werden. Folglich können die Lösungen zur Lagerhaltung oder zum Versand in konzentrierter Form bereitet werden, die später zur Verwendung verdünnt werden kann.
Die erfindungsgemässen wässrigen Lösungen ergeben dünne, dauerhafte, anlaufsichere Beschickungen auf kieselsäurehaltigen Oberflächen. Dies bedeutet, dass sich auf den auf diese Weise behandelten Oberflächen keine einzelnen Wassertröpfchen bilden und dort bleiben, auch wenn sie wiederholt starker Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Die behandelten Oberflächen laufen also nicht an.
Die vorstehend beschriebenen Ergebnisse werden überraschenderweise erhalten, obwohl die Sulfonato-Organosi-lanol-Verbindungen nicht die typischen Eigenschaften grenzflächenaktiver Stoffe aufweisen. So haben diese Verbindungen keinen nennenswerten Einfluss auf die Oberflächenspannung wässriger Medien.
Durch die vorliegende Erfindung werden neue Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen (nachstehend zum Teil als Sul-fonatosilanole bezeichnet) zur Verfügung gestellt, die zumindest einen sulfonato-organischen Substituenten aufweisen,
wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt der Verbindung höchstens 15 Gewichtsprozent beträgt, bezogen auf die wasserfreie, saure Form der Verbindung.
Als saure Form der Silanolverbindung ist hierbei eine Verbindung zu verstehen, die einen Sulfonato-Substituenten der Formel -SOïH+ aufweist. Sämtliche Gehaltsangaben von Sauerstoff und Silicium sind in bezug auf diese Form berechnet, unabhängig davon, ob diebetreffende Verbindung selbst in der sauren Form oder in wässriger Lösung und/oder als Salz der Säure vorliegt.
Die erfindungsgemässen Verbindungen sind Organosi-lanol-Sulfonsäuren und Salze von Organosilanolat-Sulfon-säuren. Beide Verbindungsklassen werden nachstehend im einzelnen beschrieben.
Die neuen wässrigen Lösungen von Sulfonato-Organosi-lanol-Verbindungen sind Lösungen der neuen Organosi-lanol-Sulfonsäuren und Salze von Organosilanolat-Sulfon-säuren zusätzlich zu den Lösungen der bekannten Salze von Organosilanol-Sulfonsäuren. Die Bezeichnung «wässrige Lösung» bezieht sich dabei auf Lösungen, die Wasser enthalten. Diese Lösungen und Gemische können Wasser als das einzige Lösungsmittel enthalten, oder sie können Gemische von Wasser und organischen Lösungsmitteln, wie Alkohol und Aceton, aufweisen. Es können auch nennenswerte Mengen der organischen Lösungsmittel in den Gemischen enthalten sein.
Vorzugsweise enthalten solche Lösungen zusätzlich ein Schleifmittel. Diese Gemische reinigen, aktivieren und machen die kieselsäurehaltige Oberfläche in einer Stufe dauerhaft hydrophil.
Durch die erfindungsgemässe Behandlung mit den beschriebenen Lösungen werden Gegenstände mit kieselsäurehaltiger Oberfläche erhalten, die eine dauerhaft hydrophile organische Schicht aufweist.
Die erfindungsgemässen Sulfonato-Organosilanol-Verbin-dungen können durch Umwandlung der entsprechenden organischen Silan-Vorstufe entweder in das Organosilanolat oder das Salz der Organosilanol-Sulfonsäure und anschliessende Umsetzung zu dem gewünschten Produkt hergestellt werden.
Silan-Vorstufen, die sich bevorzugt zur Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungen und Lösungen eignen, weisen eine reaktive funktionelle Gruppe am organischen Rest und ein bis drei hydrolysierbare Gruppen am Silicium-atom auf. Ein Beispiel für eine geeignete Art von Silan-Vor-stufen sind Verbindungen, die am organischen Rest eine Epoxidgruppe tragen. Solche Verbindungen können durch Umsetzung ihrer alkoholischen oder wässrigen Lösung mit einer wässrigen Alkalisulfitlösung in das Salz der Organosila-nolat-Sulfonsäure umgewandelt werden. Das erhaltene Sila-nolatsalz kann durch Behandlung der Silanolatlösung mit einem sauren lonenaustauscherharz (beispielsweise Amber-lite IR-120 in der sauren Form) in die Organosilanol-Sulfonsäure umgewandelt werden. Sowohl das Silanolatsalz als auch die Sulfonsäure können beispielsweise durch Neutralisieren mit der sauren Form in das pH-neutrale Salz der Organosilanol-Sulfonsäure umgewandelt werden.
Ein Beispiel für eine weitere bevorzugte Art von Ausgangsverbindungen sind Verbindungen mit einer olefinisch ungesättigten Bindung im organischen Rest. Diese Verbindungen können durch Umsetzung ihrer alkoholischen Lösung mit einer wässrigen Alkalibisulfitlösung in das Salz der Organosilanol-Sulfonsäure umgewandelt werden. Das erhaltene Salz der Sulfonsäure kann in die entsprechende Organosilanol-Sulfonsäure umgewandelt werden, indem man die Lösung des Salzes der Silanol-Sulfonsäure durch ein saures Ionenaustauscherharz schickt. Ebenfalls kann die Umwandlung des
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Salzes der Organosilanol-Sulfonsäure in das Salz der Orga-nosilanolat-Sulfonsäure durch Behandeln einer Lösung des Salzes der Organosilanol-Sulfonsäure mit einer entsprechenden Base erreicht werden.
Ein weiteres Beispiel für bevorzugte Ausgangsverbin- s düngen sind solche, die am organischen Rest eine Thiol-(mercapto)-gruppe tragen. Diese Verbindungen können durch Oxidieren einer Lösung der Silan-Vorstufe in Aceton mit einer wässrigen Kaliumpermanganatlösung in das entsprechende Salz der Organosilanol-Sulfonsäure umgewan- 10 delt werden. Das erhaltene Salz der Silanol-Sulfonsäure kann dann in die entsprechende Organosilanol-Sulfonsäure umgewandelt werden, indem eine Lösung des Salzes durch ein saures Ionenaustauscherharz geschickt wird. Ebenso kann das Salz der Silanol-Sulfonsäure durch Umsetzung mit einer is entsprechenden Base in das Salz der entsprechenden Organo-silanolat-Sulfonsäure umgewandelt werden.
Die in bevorzugten erfindungsgemässen Lösungen verwendeten Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen besitzen die allgemeine Formel I 20
meinen Formel I. Sie besitzen die allgemeine Formel II
HO^
Q„-
>Si-(XCH2SOJH+)3-n
(II)
in der Q, X und n die vorstehend angegebene Bedeutung haben. Spezielle Beispiele für Organosilanol-Sulfonsäuren der allgemeinen Formel II sind die nachstehend angegebenen Verbindungen der allgemeinen Formel IIA bis HC:
(H0)3-Si-X-CH2-S03H+
Q'
H0-Si-X-CH2S03H+
I
Q'
„XCH2SOÏH+
MO.
Si-(XCH2S03>„
(HO)z-Si
[Y]2/nr'
(I)
V^XCH2SOÏH+
(IIA)
(IIB)
(HC)
25
in der Q eine Hydroxylgruppe, einen Ci-4-Alkyl- oder einen Ci-4-Alkoxyrest bedeutet, M ein Wasserstoff- oder Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und einem pKa-Wert von mindestens 11 30 darstellt, X einen organischen Kettenrest bedeutet, Y ein Wasserstoff- oder Erdalkalimetallkation, wie ein Magnesium- oder Calciumion, ein organisches Kation einer protonierten schwachen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 200 und einem pKa-Wert von 35 höchstens 11, wie 4-Aminopyridin, 2-Methoxyäthylamin, Benzylamin, 2,4-Dimethylimidazol oder 3-[2-Äthoxy-(2-äthoxyäthoxy)]-propylamin, ein Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und 40 einem pKa-Wert von mindestens 11, wie +N(CH3)4 oder +N(CH2CH3)4, darstellt, mit der Massgabe, dass M ein Wasserstoffion bedeutet, wenn Y ein Wasserstoff- oder Erdalkalimetallkation oder ein organisches Kation einer protonierten schwachen Base darstellt, r' gleich der Valenz von Y ist und n 45 den Wert 1 oder 2 hat.
Der Sauerstoffgehalt dieser Verbindungen beträgt wenigstens 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise wenigstens 40 Gewichtsprozent. Besonders bevorzugt ist ein Bereich von 45 bis 55 Gewichtsprozent. Der Siliciumgehalt dieser Verbin- so düngen beträgt höchstens 15 Gewichtsprozent. All diese Gehaltsangaben beziehen sich auf die Gesamtmasse der Verbindung in der wasserfreien, sauren Form.
Der organische Kettenrest X ist vorzugsweise ein Alkylen-, Cycloalkylen-, alkylsubstituierter Cycloalkylen-, hydroxy- ss substituierter Alkylen- oder ein hydroxysubstituierter Monooxaalkylenrest, ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit Monooxa-Substitution im Gerüst, ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit Monothia-Substitution im Gerüst, ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit Monooxo-Thia 60 Substitution im Gerüst, ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit Dioxo-thia-Substitution im Gerüst, oder ein Arylen-, Arylalkylen-, Alkylarylen- oder substituierter Alkylarylen-rest. Besonders bevorzugt ist der Rest X ein Alkylen-, hydroxysubstituierter Alkylen- oder hydroxysubstituierter 6s Monooxa-Alkylenrest.
Die neuen Organosilanol-Sulfonsäuren bilden eine Klasse von Verbindungen innerhalb der Verbindungen der allge-
In den Formeln IIA bis HC hat X die vorstehend angegebene Bedeutung und Q' stellt einen Ci-4-Alkylrest dar.
Spezielle Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formeln IIA, IIB und HC sind nachstehend unter (a) bis (i) aufgeführt:
OH
I
(a) (H0)3SiCH2CH2CH2-0-CH2-CH-CH2S03H+
OH
I
(b) (H0)3SiCH2CH-CH2S03H+
(c) (H0)3Si-CH2CH2S03H+
(d) (H0)3Si-CH2-CH2CH2S03H+
(e) (H0)3Si-^Öy>-CH2S03H+
(0 (HO)3Si-^Q^—CH2-CH2SQ3H+
(g) (H0)3SiCH2CH2CH2-S-CH2CH2CH2S03H+
CH3
I
(h) HO-Si-CH2-CH2SOïH+
CH3
(i) (HO>Si;
,CH2CH2SOffl+ •CH2CH2SOÏH+
Unter den vorstehenden Verbindungen sind diejenigen der Formeln (a), (c), (d) und (i) bevorzugt. Besonders bevorzugt ist die Verbindung der Formel (d).
Geeignete Ausgangsverbindungen zur Herstellung der Verbindungen (a) bis (i) sind nachstehend aufgeführt:
643562
6
A
(a') (CH30)aSiCH2CH2CH2-0-CH-CH2
A
(b') (CH3CH20)3SiCH2-CH-CH2
(c') (CH3CH20)3Si-CH=CH2 oder (CH3CH20)3-Si-CH2CH2SH
(d') (R'0)3SiCH2CH2CH2SH oder
(R'0)3SiCH2CH=CH2, wobei R' eine Methyl- oder Äthylgruppe bedeutet
(e') (R'OsSi-/ Q > CH2C1
(f') (R'0)3Si—( )—CH=CH2
(g') (R'0)3SiCH2CH2CH2-SCH2CH=CH2, oder (R' 0)3SiCH2CH2CH2SH, und
7\
„1/
o
CHi
I
(h') R'O-Si-CH—CH2
I
cm x:h=ch2
(i') (R'0)2-Sk
-ch=ch2
HO-
zo-
:Sir
,XCH2SOïZ+ -XCH2S05Z+
(HIB)
10
s Spezieile Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formeln IIIA und HIB sind nachstehend unter (a) und (b) aufgeführt:
OH
(a) NaO. I
J^Si-CH3CH2CH2OCH2CHCH2SOïNa+
(HO)2
(b) (CH3CH2)4N+0;
IS
-Si'
HO'
'CH2CH2SOj+N(CH2CH3)4 ■ CH2CH2S03+N(CH2CH3)4
Die wässrigen Lösungen der Salze der Organosilanolat-Sulfonsäuren reagieren basisch. Sie weisen einen pH-Wert 20 von mindestens 9, vorzugsweise mindestens 10 und besonders bevorzugt im Bereich von 11 bis 13 auf.
Die bekannten Salze von Organosilanol-Sulfonsäuren stellen eine weitere Gruppe von Verbindungen innerhalb der Verbindungen der allgemeinen Formel I dar, die in den erfin-25 dungsgemässen wässrigen Lösungen enthalten sein können. Sie besitzen die allgemeine Formel IV
30
HO>
^Si-(XCH2SOï)3-n Q"n-^
[A]£
(IV)
Die wässrigen Lösungen der Organosilanol-Sulfonsäuren reagieren sauer. Sie weisen einen pH-Wert von höchstens 5, vorzugsweise weniger als 3 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2,5 auf.
Die neuen Salze von Organosilanolat-Sulfonsäuren bilden eine weitere Gruppe von Verbindungen innerhalb der Verbindungen der allgemeinen Formel I. Sie besitzen die allgemeine Formel III
in der X, n, und r die vorstehend angegebene Bedeutung haben, Q" eine Hydroxylgruppe oder einen Ci 4-Alkylrest und A ein Erdalkalimetallkation, ein organisches Kation 35 einer protonierten schwachen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höcshtens 200 und einem pKa von höchstens 11, ein Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und 40 einem pKa-Wert von mindestens 11 darstellen.
Beispiele für Salze von Organosilanol-Sulfonsäuren der allgemeinen Formel IV sind die nachstehend aufgeführten Verbindungen der allgemeinen Formel IVA und IVB:
45 (H0)3-Si-XCH2S05A ' (H0)2-Si-(XCH2S0îA+)2
(IVA) (IVB)
ZO.
Qn'
sSi-(XCH2SOJ)3-n
[Z]2+/nr
(HI)
Spezielle Beispiele für Verbindungen der allgemeinen For-50 mein IVA und IVB sind nachstehend unter (a) und (b) aufgeführt:
(a) (H0)3-Si-CH2CH2S03K+
in der Q, X, n und r die vorstehend angegebene Bedeutung haben und Z ein Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und einem pKa-Wert von mindestens 11 darstellt.
Beispiele für Salze von Organosilanolat-Sulfonsäuren der allgemeinen Formel III sind die nachstehend aufgeführten Verbindungen der allgemeinen Formeln IIIA und HIB:
OZ
I
HO-Si-XC H2S05Z+ (IIIA)
Q
ss (b) (H0)2-Si-(CH2CH2S03Na+)2
Die wässrigen Lösungen der Salze der Organosilanol-Sulfonsäuren reagieren neutral. Diese Lösungen besitzen einen pH-Wert im Bereich von 5 bis 9, vorzugsweise im Bereich von 60 6 bis 8.
Die erfindungsgemässen Lösungen weisen zur Behandlung der kieselsäurehaltigen Oberflächen vorzugsweise eine Konzentration der Sulfonato-Silanol-Verbindungen von 1 bis 3 Gewichtsprozent auf. Gewünschtenfalls können auch gerin-65 gere oder höhere Konzentrationen der Sulfonato-Silanole eingesetzt werden, beispielsweise von 0,1 bis 30 oder mehr Gewichtsprozent.
Kieselsäurehaltige Oberflächen werden durch Behandlung
mit den erfindungsgemässen Lösungen leicht dauerhaft hydrophil gemacht werden. Dazu kann eine wässrige Lösung einer Sulfonato-Organosilanol-Verbindung unter milden Bedingungen (10 bis 60°C bei Atmosphärendruck) auf die Oberfläche aufgebracht und anschliessend einfach bei Raumtemperatur (23°C) getrocknet werden. Dabei werden die gewünschten hydrophilen Eigenschaften erhalten. Es wird weder ein Katalysator noch ein Härter benötigt, um diese Eigenschaften zu erhalten.
Die erfindungsgemässen Lösungen können direkt auf die kieselsäurehaltigen Oberflächen, insbesondere auf mit Siliciumoxid behandelte Polymerisat- und nicht-polymere Oberflächen aufgebracht werden. Vorzugsweise werden jedoch Glas und glasierte Keramikoberflächen zur Behandlung frisch gesäubert und aktiviert, und zwar entweder unmittelbar vor oder gleichzeitig mit dem Aufbringen der wässrigen Lösung. Es wurde festgestellt, dass die Menge an Sulfo-nato-Organosilanol-Verbindung, die an gereinigten und aktivierten Substraten haftet, mit zunehmender Zeit zwischen der Reinigungs- und Aktivierungsstufe und der Behandlungsstufe abnimmt. Ausserdem ergibt sich bei einer solchen Verzögerung auch eine Neigung zur Verminderung der Dauerhaftigkeit der hydrophilen Oberfläche.
Die zu behandelnde Oberfläche kann auf verschiedene Weise gereinigt und aktiviert werden. Beispielsweise kann ein Schleifmittel, das manchmal auch als Poliermittel bezeichnet werden kann, verwendet werden, wobei die Oberfläche anschliessend gespült und gewöhnlich getrocknet wird. Beispiele für Schleifmittel, die sich zur Reinigung und Aktivierung von kieselhaltigen Oberflächen eignen, sind Silicium-dioxid, Aluminiumoxid, Talkum, Quarz, Ceroxid und Zirkoniumoxid. Weitere Beispiele für geeignete Schleifmittel sind Calciumcarbonat, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid.
Die Reinigung und Aktivierung der Oberfläche kann auch dadurch bewirkt werden, dass sie mit Stoffen, wie Fluorwasserstoffsäure- oder Chromschwefelsäurelösungen oder Natronlauge in Berührung gebracht und anschliessend wieder gespült und gewöhnlich getrocknet wird.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Schleif- oder Poliermittel auch in die wässrige Lösung eingebracht werden. Dadurch wird ein Einkomponenten-Mittel erhalten, das die zu behandelnde Oberfläche in einer Stufe säubert, aktiviert und dauerhaft hydrophil macht. In diesem Falle kann die Oberfläche mit einem weichen, trockenen Tuch abgewischt oder mit Wasser gespült werden, um das Schleifmittel nach dem Aufbringen der wässrigen Lösung und dem Konditio-nieren zu entfernen.
Das weiter oben beschriebene, bevorzugte Einkomponenten-Mittel besitzt verschiedene Vorteile. Wie bereits erwähnt, vermindert sich die Menge an Sulfonato-Organosi-lanol-Verbindung, die an die kieselsäurehaltige Oberfläche gebunden wird und die Dauerhaftigkeit der hydrophilen Behandlung mit zunehmender Zeitdauer zwischen der Reinigung und der Behandlung mit der Sulfonato-Silanol-Verbin-dung. Wird dagegen ein Einkomponenten-Mittel geschaffen, mit dem Säuberung, Aktivierung und Behandlung gleichzeitig durchgeführt werden, so wird dieser Nachteil ausgeschaltet.
Das in dem bevorzugten Einkomponenten-Mittel enthaltene Schleifmittel umfasst gewöhnlich mindestens etwa 1 Gewichtsprozent des Mittels. Vorzugsweise stellt es etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent des Mittels dar; gewünschtenfalls können jedoch auch grössere Mengen, beispielsweise 60%, verwendet werden. Geeignete Schleifmittel können unterschiedliche Teilchengrösse aufweisen. Vorzugsweise sind die Teilchen jedoch nicht so gross, dass sie die zu behandelnde Oberfläche sichtbar abschleifen.
Das im Einzelfall zur Reinigung und Aktivierung der
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Oberfläche zu verwendende Schleifmittel hängt in gewissem Grad von der Art der verwendeten Behandlungslösung ab. So wird z.B. ein saueres Schleifmittel eingesetzt, wenn eine Organosilanol-Sulfonsäure benutzt wird, um eine Oberfläche dauerhaft hydrophil zu machen. Ein basisches Schleifmittel wird gewöhnlich verwendet, wenn ein Organosilanolat benutzt wird. Sauere oder basische Schleifmittel können eingesetzt werden, wenn Salze von Organosilanol-Sulfonsäuren verwendet werden.
Vorzugsweise wird die behandelte Oberfläche eine bestimmte Zeit trocken gelassen, bevor sie verschmutzt oder gespült wird/Während dieser Zeit reagiert die Sulfonato-Organosilanol-Verbindung mit der kieselsäurehaltigen Oberfläche und bildet darauf eine dauerhafte hydrophile Schicht aus. An diesem Punkt kann die behandelte Oberfläche als «konditioniert» bezeichnet werden. Es wird angenommen, dass die hydrophile Organosiliciumschicht entsteht, wenn der Rest der Formel
MO
\sì-Q„-""
des Sulfonato-Silanols mit den verfügbaren SiOH-Gruppen der kieselhaltigen Oberfläche zu Si-O-Si-Bindungen reagiert.
Die behandelten Oberflächen werden wirksam innerhalb verhältnismässig kurzer Zeit, nachdem Trocknung erreicht ist, dauerhaft hydrophil gemacht. Beispielsweise kann bei der Verwendung von Organosilanol-Sulfonsäuren die Oberfläche bereits nach einer Konditionierung von nur 1 Minute dauerhaft hydrophil gemacht werden. Es ist jedoch normalerweise eine Konditionierdauer von etwa 15 Minuten bevorzugt. Bei der Verwendung von Salzen von Organosilanolat-Sulfonsäuren kann ein dauerhafter hydrophiler Charakter der Oberfläche des behandelten Substrates nach etwa 24 Stunden Konditionierung erreicht werden. Im Verlauf der ersten Tage nach der Behandlung wird eine ständige Verbesserung des Ausmasses des hydrophilen Charakters der mit den erfindungsgemässen Lösungen behandelten Oberflächen festgestellt. Bei der Verwendung der Salze von Organosi-lanol-Sülfonsäuren ergibt sich dauerhafter hydrophiler Charakter der behandelten Oberfläche gewöhnlich nach etwa 2 Stunden Konditionierung. Dabei wird im Verlauf der ersten Stunden nach der Behandlung eine dauernde Verbesserung des Ausmasses der hydrophilen Eigenschaften festgestellt.
Obwohl die erfindungsgemässen Lösungen dazu verwendet werden, eine Oberfläche in hohem Mass hydrophil zu machen, ist es auch möglich, die erhaltene hydrophile Oberfläche mittels lonenaustausch in eine hydrophobe Oberfläche umzuwandeln. Hierzu kann die hydrophile Oberfläche mit bestimmten kationischen grenzflächenaktiven Verbindungen, wie quaternären Fettsäureaminen, gespült oder in anderer Weise in Berührung gebracht werden, so dass die an der Oberfläche des Substrats gebundene Sulfonato-Organosi-lanol-Verbindung in ein Salz eines organischen Kations umgewandelt wird, das einen hydrophoben Rest trägt. Dieser Vorgang ist vollständig umkehrbar und die Oberfläche kann dementsprechend nach Wunsch in einen sehr hydrophilen Zustand zurück umgewandelt werden, beispielsweise durch Behandlung mit einer wässrigen Alkalimetallsalzlösung.
Die erfindungsgemässen wässrigen Lösungen können in einem breiten Viskositätsbereich bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Viskosität von wasserartiger Dünnflüssigkeit bis zu pastenartiger Konsistenz reichen. Sie können ebenfalls in Form von Gelen hergestellt werden. Ferner können sie verschiedene weitere Zusätze enthalten. Es können beispielsweise Schleifmittel, wie bereits erwähnt, anionische grenzflächenaktive Mittel und Detergentien und
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Suspendierhilfen oder Verdickungsmittel zugesetzt werden.
Die anionischen grenzflächenaktiven Mittel und Detergen-tien werden den erfindungsgemässen wässrigen Lösungen und Gemischen normalerweise in einer Menge bis zu 5 Gewichtsprozent der Lösung zugesetzt. Vorzugsweise machen sie 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der Lösung aus. Gewünschtenfalls kann jedoch auch eine grössere oder kleinere Menge verwendet werden. Spezielle Beispiele für geeignete grenzflächenaktive Mittel und Detergentien sind Natri-umdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecyldiphenyloxiddi-sulfonat, Natriumdodecylsulfat, CsFnSCbH, Natriumdioc-tylsulfosuccinat und Natriumheptadecylsulfat.
Die Suspendier- oder Verdickungshilfen, die verwendet werden können, müssen mit den erfindungsgemässen wässrigen Lösungen verträglich sein. So muss die Verdickungs-hilfe das gegebenenfalls verwendete Schleifmittel längere Zeit, beispielsweise 12 Monate oder mehr, in leicht redisper-gierbarem Zustand erhalten. Geeignete Verdickungshilfen verhindern somit die Entstehung eines harten Kuchens des Schleifmittels. Ferner sind die Suspendier- oder Verdickungshilfen in der wässrigen Lösung chemisch stabil. Dies bedeutet, dass sie darin nicht abgebaut werden oder die Eigenschaften der Lösung ungünstig beeinflussen.
Die Suspendier- oder Verdickungshilfen stellen normalerweise bis zu 5 Gewichtsprozent der Lösung dar. Bevorzugt machen sie 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der Lösung aus,
obwohl gewünschtenfalls auch grössere oder kleinere Mengen dieser Hilfsstoffe eingesestzt werden können. Spezielle Beispiele für geeignete Verdicker oder Suspendierhilfen sind Magnesiumaluminiumsilikat, verdampftes Silicium-dioxid und Xanthangummi.
Die erfindungsgemässen Lösungen können auch Lösungsmittel zur Verbesserung ihrer Gefrier-Auftau-Stabilität enthalten. Gewöhnlich enthalten sie Lösungsmittel in einer Menge bis zu 40 Gewichtsprozent der Lösung, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 10 Gewichtsprozent. Spezielle Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind niedere Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol und 2-Propanol. Daneben können auch verschiedene andere Lösungsmittel eingesetzt werden.
Die durch die erfindungsgemässe Behandlung erhaltene hydrophile Schicht ist transparent, frei von Trübungen, dünn und dauerhaft. So besitzt beispielsweise eine gereinigte und aktivierte Glasoberfläche, die mit einer erfindungsgemässen wässrigen Lösung behandelt wurde, optische Eigenschaften, die mit denen einer nicht behandelten aber gereinigten Glasoberfläche vergleichbar sind. Das heisst, sowohl der Reflexionskoeffizient als auch die Durchlässigkeit der behandelten Glasoberfläche sind im wesentlichen identisch mit den entsprechenden Eigenschaften der unbehandelten Glasoberfläche.
Ferner sind diese hydrophilen Schichten extrem dünn; sie weisen eine Dicke von höchstens 100 nm auf. Die Dicke dieser Schichten kann durch verschiedene Untersuchungsmethoden nachgewiesen werden, beispielsweise durch Photo-elektronenspektrometrie (ESCA), Xonenbeugungsspektro-skopie [Ion Scattering Spectroskopy (ISS)], Sekundärionen-Massen-Spektrometrie (SIMS), Radioisotopentest mit35S und Ellipsometrie. Diese Untersuchungsverfahren zeigen, dass die hydrophile Schicht höchstens 100 nm dick ist. Sie zeigen ferner, dass die Schicht einer Dicke entspricht, wie sie für einen Bereich von 1 bis 2 Molekülschichten der verwendeten Sulfonato-Organosilanol-Verbindung berechnet wird.
Zum Nachweis der Dauerhaftigkeit der hydrophilen Behandlung können verschiedene Untersuchungsverfahren verwendet werden. Hierzu gehören die Verwendung des Radioisotopentests mit 3SS, ein kationischer Farbstoffaustauschtest und ein «Wassertropfen-Ausbreitungstest». Diese
Untersuchungsverfahren werden üblicherweise in Verbindung mit einem «cyclischen Abriebstest» verwendet. Die Untersuchungsverfahren werden nachstehend im einzelnen beschrieben.
Radioisotopentest mit 35S
Zur Herstellung einer wässrigen Lösung der gewünschten Sulfonato-Organosilanol-Verbindung wird radioaktives 35S in einem Alkalisulfit verwendet. Diese Lösung wird sodann auf eine frisch gereinigte und aktivierte kieselhaltige Oberfläche aufgebracht und darauf konditionieren gelassen. Sodann wird die behandelte Oberfläche mit entionisiertem Wasser gespült, um nicht gebundene radiomarkierte Sulfo-nato-Organosilanol-Verbindungen vollständig zu entfernen. Die Radioaktivität der behandelten Oberfläche wird sodann mit einem Durchflusszählrohr-Gasionisationssystem bestimmt.
Kationischer Farbstoff-Austauschtest
Ein Bereich einer kieselhaltigen Oberfläche wird mit einem Überschuss einer 0,01 molaren Lösung eines kationischen Farbstoffs [U.S.P. Methylenblau (Chlorid) Farbstoff] in entionisiertem Wasser (pH-Wert: 4) in Berührung gebracht. Sodann wird die Farbstofflösung trocknen und mit dem Bereich der Oberfläche abbinden gelassen. Hierauf wird dieser Bereich mit entionisiertem Wasser gespült, um nicht gebundenen Farbstoff vollständig zu entfernen. Anschliessend wird der verbliebene gebundene Farbstoff durch sorgfältiges Spülen mit 3 ml einer 0,5gewichtsprozentigen Lösung des Kaliumsalzes von Perfluor(äthylcyclohexan)-sulfonsäure in wasserfreiem Äthanol von der Oberfläche entfernt. Die Spüllösung wird gesammelt und die darin enthaltene Farbstoffkonzentration durch spektrophotometrische Bestimmung der Absorption bei einer Wellenlänge von 655 nm in einer 10 mm Zelle gemessen. Eine hohe Absorption in der Spüllösung zeigt, dass sich ein hohes Mass an Sulfonato-Organosilicium-Verbindung auf der Oberfläche des Bereiches befindet. Direkte Densitometrie kann ebenfalls zur Bestimmung der Farbstoffbindung benutzt werden.
Kieselsäurehaltige Oberflächen, die mit den erfindungsgemässen Lösungen behandelt wurden, binden mindestens 50, vorzugsweise mindestens 100 Gewichtsprozent mehr Methylenblau-Farbstoff, ausgedrückt als das Chlorid, als die entsprechenden normalen kieselhaltigen Oberflächen. «Normale kieselsäurehaltige Oberflächen» sind dabei solche, die gereinigt und ins Gleichgewicht gebracht, frei von hydrophiler Behandlung und anderen Fremdstoffen sind. Normale Oberflächen werden durch Reinigungen und Aktivieren der Oberfläche'erhalten, wobei diese anschliessend 24 Stunden lang bei Zimmertemperatur und Normaldruck ins Gelichgewicht kommen gelassen wird. Das Reinigen und Aktivieren kann abschleifendes Polieren, Behandeln mit sauren oder basischen Lösungen oder Behandeln mit einer Flamme (Hitze), gefolgt von Spülen mit entionisiertem Wasser und sorgfältigem Trocknen bei Raumtemperatur (23°C) umfassen. So kann die Normalisierung beispielsweise durch folgende Schritte erreicht werden:
(i) Die behandelte Oberfläche wird 16 Stunden bei etwa 23°C in eine Chromschwefelsäure-Reinigungslösung eingetaucht;
(ii) danach wird sie mit entionisiertem Wasser gespült;
(iii) sodann wird sie 24 Stunden bei etwa 12°C an der Luft getrocknet.
Diese letztere Behandlung eignet sich besonders zur Entfernung von bereits vorhandenen hydrophilen organischen Schichten, um Vergleichsmessungen mit normalisierten kieselsäurehaltigen Substraten zu ermöglichen.
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Wassertropfen-Ausbreitungstest
Ein Bereich der zu untersuchenden kieselsäurehaltigen Oberfläche wird entweder mit einer wässrigen Aufschläm-mung eines Schleifmittels gereinigt und aktiviert oder erfin-dungsgemäss gereinigt, aktiviert und hydrophil gemacht. Sodann wird die hydrophil behandelte Oberfläche die gewünschte Zeit konditionieren gelassen. Hierauf wird ein Tropfen von 1 Mikroliter (1,0 (j.1) entionisiertes Wasser auf die in geeigneter Weise horizontal eingerichtete kieselhaltige Oberfläche aufgebracht. Anschliessend wird die durch den Wassertropfen bedeckte Fläche bestimmt. Eine bedeckte Fläche von weniger als etwa 10 mm2 weist auf eine nicht hydrophile Oberfläche hin, während eine bedeckte Fläche von mehr als 10 mm2 eine hydrophile Oberfläche anzeigt, d.h. eine Oberfläche, von der Fett und Wachs entfernt werden können. Mit dem Ansteigen des Ausmases an hydrophilem Charakter der behandelten Oberfläche vergrössert sich auch die von dem Wassertropfen bedeckte Fläche. So weist eine Fläche von mindestens 12 mm2 auf eine hydrophile Oberfläche hin, die Fett und Wachs leicht abgibt, während eine Fläche von mindestens 15 mm2 eine Oberfläche mit guten anlaufsicheren Eigenschaften anzeigt.
Cyclischer Abriebstest
Die zu untersuchende Oberfläche wird in eine Gardner geradlinige Wasch- und Abrieb-Maschine gebracht. Sodann wird ein Stück feuchtes, durchsichtiges Gewebe (Mull) unter einem Druck von etwa 4 Kilopascal auf die Oberfläche aufgebracht und wiederholt auf ihr hin- und herbewegt. Jeder Cyclus entspricht dabei einer Hin- und Herbewegung des Gewebestücks.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Es wird das Organosilanolat-Sulfonsäuresalz der Formel ONa OH
I I
H0-Si-CH2CH2CH20CH2CHCH2S05Na+
I
OH
hergestellt. Hierzu wird eine Lösung von 0,27 g Natriumsulfit (Na2S03) in 5 g Wasser langsam mit einer Lösung von 0,5 g y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan in 2,5 g Methanol versetzt. Hierauf wird das Reaktionsgemisch 16 Stunden bei 50°C gerührt und danach mit Wasser auf 3 Gewichtsprozent Feststoffgehalt verdünnt. Anschliessend wird das verdünnte Reaktionsgemisch mit 0,5 Gewichtsprozent Natriumdodecyl-benzolsulfonat als grenzflächenaktiver Stoff versetzt und bis zur gleichmässigen Verteilung geschüttelt. Es wird eine basische Lösung zur hydrophilen Behandlung mit einem pH-Wert von 12,8 erhalten.
Beispiel 2
Es wird die Organosilanol-Sulfonsäure der Formel OH
(H0)3SiCH2CH2CH20CH2CHCH2S0ïH+
hergestellt. Hierzu wird eine 8gewichtsprozentige Lösung des gemäss Beispiel 1 hergestellten Säuresalzes in einem Gemisch von Methanol und Wasser im Volumenverhältnis 2:1 verwendet. Die Lösung wird durch überschüssiges saures Ionenaustauscherharz (Amberlite IR-120) geführt. Dabei wird eine Lösung mit einem pH-Wert von 1,6 erhalten. Sodann wird die erhaltene Lösung mit entionisiertem Wasser auf einen
Feststoffgehalt von 2 Gewichtsprozent verdünnt und mit 0,5 Gewichtsprozent Natriumdodecylbenzolsulfonat versetzt. Es wird die fertige Lösung zur hydrophilen Behandlung erhalten.
Beispiel 3
Es wird die Organosilanol-Sulfonsäure der Formel (H0)3SiCH2CH2S03H+
hergestellt. Hierzu wird eine Lösung von 100 g Natriumbi-sulfit, 10 g Natriumnitrat, 10 g Natriumnitrit und 2200 ml Wasser langsam mit einer Lösung von 83,6 g Triäthoxyvinyl-silan in 1400 ml wasserfreiem Äthanol versetzt. Sodann wird das Reaktionsgemisch 3 Tage bei etwa 23°C gerührt und danach durch etwa 800 g saures Ionenaustauscherharz (Amberlite IR-120) geführt. Die erhaltene Lösung weist einen pH-Wert von etwa 1 auf. Sie wird mit 0,5 Gewichtsprozent Dodecylbenzolsulfonsäure versetzt, wobei eine saure Lösung zur hydrophilen Behandlung erhalten wird.
Beispiel 4
Es wird das Organosilanol-Sulfonsäuresalz der Formel (HO)3SiCH2CH2SOIK+
hergestellt. Hierzu wird eine Lösung von 1,26 g (8 mMol) Kaliumpermanganat in 8 ml destilliertem Wasser, die im Eisbad gekühlt wird, unter Rühren innerhalb von 5 Minuten mit einer Lösung von 0,51 g (2 mMol) 2-Mercaptoäthyltriäth-oxysilan in 4 ml Aceton versetzt. Danach wird das Eisbad entfernt und das Gemisch weitere 2 Stunden gerührt. Hierauf werden 0,3 Gewichtsprozent Natriumdodecylbenzolsulfonat im Reaktionsgemisch gelöst. Dieses wird sodann filtriert, wobei eine blassgelbe, neutrale Lösung zur hydrophilen Behandlung mit einem pH-Wert von 8 erhalten wird.
Ein Teil der Lösung wird zur Gewinnung des Salzes eingedampft. Die Struktur des Salzes wird durch NMR-Spektro-skopie bestätigt.
Beispiel 5
Es wird die Organosilanol-Sulfonsäure der Formel (H0)3SiCH2CH2CH2S03H+
hergestellt. Hierzu wird eine Lösung von 3,16 g (0,02 Mol) Kaliumpermanganat in 60 ml Wasser rasch mit einer Lösung von 1,96 g (0,01 Mol) y-Mercaptopropyltrimethoxysilan in 20 ml Aceton versetzt. Das erhaltene Gemisch wechselt die Farbe nach braun, erwärmt sich sofort und der pH-Wert steigt auf etwa 9. Danach wird das Gemisch filtriert und das ausgefallene Mn02 mit 300 ml entionisiertem Wasser gewaschen. Es werden etwa 2 g trockenes Mn02 erhalten. Sodann wird das Filtrat gemäss Beispiel 2 mit dem Ionenaustauscher behandelt, wobei eine saure Lösung zur hydrophilen Behandlung erhalten wird.
Ein Teil des Produkts wird isoliert und zur Bestimmung des Sulfonsäuregehalts titriert. Es wird eine Ausbeute von 86,8% auf der Basis der Titration berechnet.
Beispiel 6
Es wird die Organosilanol-Sulfonsäure der Formel
(HO)3SiCH2CH2CH2SCH2CH2CH2SOïH+
hergestellt. Hierzu wird gemäss Beispiel 1 der US-PS 3 508 959 das feste Natriumsalz der Formel
(CH30)3SiCH2CH2CH2SCH2CH2CH2S03Na
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hergestellt. Diese Verbindung wird mit Wasser umgesetzt und gelöst. Das erhaltene Produkt wird sodann gemäss Beispiel 2 mit dem Ionenaustauscher behandelt, wobei eine saure Behandlungslösung erhalten wird.
Beispiel 7
Es wird die Organosilanol-Sulfonsäure der Formel (HO)2Si(CH2CH2SC>3H+)2
hergestellt. Dazu wird eine Lösung von 15,6 g (0,15 Mol) Natriumbisulfit, 1,56 g (18,4 mMol) Natriumnitrat, 1,56 g (22,6 mMol) Natriumnitrit und 300 ml destilliertem Wasser unter Rühren langsam tropfenweise mit einer Lösung von 8,6 g (0,05 Mol) Divinyldiäthoxysilan in 200 ml wasserfreiem Äthanol versetzt. Hierauf wird das Gemisch weitere 72 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und anschliessend gemäss Beispiel 2 mit dem Ionenaustauscher behandelt, wobei eine saure Lösung zur hydrophilen Behandlung erhalten wird. Diese Lösung wird mit 0,5 Gewichtsprozent Natriumdodecylbenzolsulfonat versetzt.
Vordem lonenaustausch wird ein Teil der Natriumsalzlösung mit NMR- und IR-Spektroskopie analysiert. Beide Untersuchungsverfahren bestätigen die Struktur des Salzes.
Beispiel 8
Es wird die Organsilanol-Sulfonsäure der Formel CHa
I
HO-SiCHa CH2SOM+
I
CHi hergestellt. Dazu wird eine Lösung von 4,54 g (43,6 mMol) Natriumbisulfit, 0,45 g (5,3 mMol) Natriumnitrat und 0,45 g (6,5 mMol) Natriumnitrit in 100 ml destilliertem Wasser unter Rühren tropfenweise mit einer Lösung von 2,6 g (20 mMol) Dimethylvinyläthoxysilan in 66 ml wasserfreiem Äthanol versetzt. Das erhaltene Gemisch wird weitere 96 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, wobei das Natriumsalz der Sulfonsäure entsteht. Anschliessend wird die Lösung des Salzes gemäss Beispiel 2 mit dem Ionenaustauscher behandelt. Es wird eine saure Lösung zur hydrophilen Behandlung erhalten, in der 0,5 Gewichtsprozent Natriumdodecylbenzolsulfonat gelöst werden.
Vor dem Ionenaustausch wird ein Teil der Lösung durch NMR- und IR-Spektroskopie analysiert. Die Untersuchungsverfahren bestätigen die vorstehend angegebene Struktur des Salzes. Die Berechnungen zeigen ferner, dass die wasserfreie saure Form der Organosilanol-Sulfonsäure einen Gehalt von 15,2 Gewichtsprozent Silicium und 34,7% Sauerstoff aufweist.
Beispiel 9
Es wird die Organosilanol-Sulfonsäure der Formel hergestellt. Dazu wird eine Lösung von 1,26 g (10 mMol) Natriumsulfit in 30 ml destilliertem Wasser unter Rühren langsam tropfenweise mit einer Lösung von 2,5 g (10 mMol) p-Chlormethylphenyltrimethoxysilan in 25 ml wasserfreiem Äthanol versetzt. Sodann wird das Gemisch 2 Stunden in einem Ölbad von 75°C und danach etwa 15 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Dabei wird das Natriumsalz erhalten. Anschliessend wird die Lösung gemäss Beispiel 2 mit dem Ionenaustauscher behandelt, wobei eine saure Behandlungslösung erhalten wird, in der 0,5 Gewichtsprozent Natriumdodecylbenzolsulfonat gelöst werden. Die Struktur der sauren Form des Produkts wird durch NMR-und IR-Untersuchung bestätigt.
Beispiel 10
Auf getrennte Glas- und glasierte Keramiksubstrate, die vorher durch Reinigen mit einer Aufschlämmung eines Silici-umdioxid-Schleifmittels in Wasser, anschliessendes Spülen mit Wasser und Trocknen mit einem trockenen, weichen Textillappen gereinigt und aktiviert wurden, werden dünne Schichten der Behandlungslösungen gemäss Beispiel 1 bis 9 aufgebracht. Ein sauberer Cellulosebausch wird zum sofortigen Aufbringen der Behandlungslösungen als dünner, sichtbarer Dunstfilm verwendet. Sodann werden die erhaltenen Beschichtungen unterschiedliche Zeit von 3 Minuten bis 3 Tage bei Raumtemperatur konditioniert und danach auf ihren hydrophilen Charakter geprüft. Dies geschieht durch Bestimmung der Leichtigkeit, mit welcher Stoffe, wie Butter, Talg (Hautöl), künstlicher Talg, Wachskreidemarkierungen und Paraffinwachs von den behandelten Oberflächen zu entfernen sind.
Jede der Behandlungslösungen ergibt dauerhafte hydrophile Oberflächen sowohl auf dem Glas als auch auf den glasierten Keramikoberflächen, die eine leichte Entfernung der vorstehend erwähnten Stoffe durch einfaches Spülen der behandelten Oberfläche mit kaltem Wasser ermöglichen. Dagegen werden die vorstehend genannten Stoffe durch einfaches Spülen mit kaltem Wasser von unbehandelten Glasoder glasierten Keramikoberflächen nicht entfernt.
Beispiel 11
Glas- und glasierte Keramikoberflächen werden gemäss Beispiel 10 gereinigt und aktiviert und danach sofort mit der Organosilanolat-Sulfonsäure-Lösung gemäss Beispiel 1 behandelt. Dabei werden Bereiche der Oberflächen unbehandelt gelassen. Die behandelten Oberflächen werden sodann 3 Tage konditioniert. Im Wassertropfen-Ausbreitungstest bedeckt der Tropfen eine Fläche von 18 mm2 auf den behandelten Glasoberflächen, jedoch nur eine Fläche von 8 mm2 auf den nicht behandelten Glasoberflächen.
Die hydrophilen Oberflächen werden mit einer Wachskreide markiert, mit einem leichten Wasserstrom gespült und mit einem trockenen weichen Tuch getrocknet. Dieser Vorgang wird neunmal wiederholt. Dabei ergibt der Wachsstift jedesmal eine genaue und deutliche Markierung auf dertrok-kenen Oberfläche, die dann leicht mit Wasser abgespült wird. Es wird keine merkliche Änderung der Fähigkeit des Wachstiftes, die Oberfläche zu markieren, oder der Fähigkeit des Wassers, die Markierung wieder abzuwaschen, im Laufe der Prüfung festgestellt.
Die behandelten Oberflächen sind auch anlaufsicher. Sie werden lOmal einer Anlaufprüfung unterzogen, wobei jedesmal die behandelte Glasoberfläche angehaucht wird, und geprüft wird, ob die Oberfläche angelaufen ist oder nicht und die Oberflächen dann durch leichtes Reiben mit trok-kener Cellulosewatte getrocknet werden. Dabei wird bei keinem der Durchgänge ein Anlaufen beobachtet.
Beispiel 12
Beispiel 2 wird mit der Änderung wiederholt, dass anstelle des nicht-radioaktiven Natriumsulfits radioaktiv markiertes 35S Natriumsulfit verwendet wird. Die erhaltene wässrige Behandlungslösung mit radiomarkierter Organosilanol-Sul-fonsäure wird auf einzelne gläserne Mikroskop-Objektträger aufgebracht, die gemäss Beispiel 10 gereinigt und aktiviert
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
11
643562
worden sind. Sodann werden die Objektträger 15 Minuten bei 23 °C konditioniert, hierauf 5mal dem cyclischen Abriebtest unterzogen, mit entionisiertem Wasser gespült und danach bei 23 °C an der Luft getrocknet.
Die Radioaktivität des dünnen, dauerhaften, transparenten, hydrophilen Überzugs auf der Oberfläche wird quantitativ mit einem Durchflusszähler-Gasionisierungssystem bestimmt. Aus den erhaltenen Werten ergibt sich, dass sich auf dem behandelten Bereich des gläsernen Objektträgers pro nm2 der Oberfläche im Durchschnitt 10,3 Moleküle der Orga-nosilanol-Sulfonsäure befunden haben.
Beispiel 13
Dieses Beispiel zeigt den reversiblen hydrophilen Charakter der mit den erfindungsgemässen Lösungen behandelten kieselsäurehaltigen Substrate.
Eine Glasoberfläche wird gemäss Beispiel 10 gereinigt und aktiviert und danach durch Aufbringen einer dünnen Schicht der Behandlungslösung von Beispiel 2 hydrophil gemacht. Hierauf wird die Oberfläche 15 Minuten bei 23°C konditioniert. Anschliessend wird die hydrophile Oberfläche durch Ionenaustausch hydrophob gemacht, indem sie mit entionisiertem Wasser und dann mit einer 0,1 gewichtsprozentigen Lösung von Hexadecyltrimethylammoniumchlorid in entionisiertem Wasser gespült wird. Die hydrophobe Oberfläche wird sodann durch Spülen mit einer 0,1 gewichtsprozentigen Kochsalzlösung in entionisiertem Wasser, um die quater-nären Ammoniumkationen durch Natriumkationen zu ersetzen, erneuert hydrophil gemacht. Der Charakter der Oberfläche kann wiederholt von hydrophil nach hydrophob und wieder nach hydrophil geändert werden, ohne dass eine bemerkbare Wirkung auf den jeweiligen hydrophilen oder hydrophoben Charakter festzustellen ist.
Der hydrophile und hydrophobe Charakter der Oberfläche nach jeder Umwandlung wird durch den Wassertropfen-Aus-breitungstest gezeigt. Nachdem die Oberfläche hydrophil gemacht wurde, bedeckt der Wassertropfen eine Fläche von mindestens 18 mm2. Nachdem die Oberfläche hydrophob gemacht wurde, bedeckt der Wassertropfen eine Fläche von weniger als 3 mm2.
Beispiel 14
Durch Titration der gemäss Beispiel 1 hergestellten Lösung des Organosilanolat-Sulfonsäuresalzes mit der Organosi-lanol-Sulfonsäure-Lösung von Beispiel 2 wird eine Behandlungslösung mit einem pH-Wert von 7 hergestellt. Sodann werden gläserne Objektträger gemäss Beispiel 10 gereinigt und aktiviert und hierauf sofort mit der vorstehend erhaltenen neutralen Behandlungslösung beschichtet. Die Objektträger werden hierauf etwa 45 Minuten bei 23 °C konditioniert. Anschliessend werden die behandelten Oberflächen gemäss Beipsiel 11 auf Wachs- und Fettentfernbarkeit und
Anlaufbeständigkeit geprüft. Es wird festgestellt, dass die Oberflächen dauerhaft anlaufsicher und wiederholt durch Spülen mit Wasser leicht zu reinigen sind, nachdem sie mit einem Wachsstift markiert wurden.
s ' Die nach den vorstehenden Angaben gereinigten, aktivierten und behandelten Objektträger zeigen nach mindestens 2 Stunden Konditionierung bei 23°C auch hydrophile Eigenschaften, wie durch den Wassertropfen-Ausbreitungs-test bewiesen wird. So bedeckt ein 1,0 jxl Tropfen entioni-10 siertes Wasser auf einer behandelten, horizontal gehaltenen Oberfläche einen Bereich von 21,2 mm2, während die gleiche Wassermenge auf einer unbehandelten, horizontalen Oberfläche weniger als etwa 8 mm2 bedeckt.
ls Beispiele 15 bis 33
Durch Titration oder Neutralisation einzelner Chargen der gemäss Beispiel 2 und 3 hergestellten Behandlungslösungen in Wasser mit Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Rubidiumhydroxid, Caesiumhydroxid, Magnesi-20 umcarbonat, Calciumcarbonat, Bariumhydroxid, Tetraäthyl-ammoniumhydroxid, N-Benzyltrimethylammoniumhy-droxid, Tetramethylguanidin und 3-[2-Äthoxy-(2-äthoxyäth-oxy)]-propylamin werden neutrale und basische Behandlungslösungen hergestellt. Die erhaltenen Lösungen werden 25 auf eine Anzahl einzelner gläserner Objektträger aufgebracht, die gemäss Beispiel 10 gereinigt und aktiviert wurden. Dabei werden Substrate mit einer dauerhaften hydrophilen Oberfläche erhalten. Der hydrophile Charakter der behandelten Oberflächen wird durch die Entfernbarkeit von Wachs 30 und ihre anlaufhemmenden Eigenschaften nachgewiesen. Die Entfernbarkeit von Wachs wird durch Markieren der Oberfläche mit einem Wachsstift und anschliessendem Abspülen der Markierung mit einem Wasserstrom aus einer Wasserflasche gemessen. Sie wird anhand einer Skala von 0 35 bis 5 bewertet, wobei 0 keine nennenswerte Entfernbarkeit und 5 vollständige Entfernbarkeit bedeutet.
Zur Bestimmung der Anlaufsicherheit wird auf die behandelte Oberfläche gehaucht und das Auftreten eines Beschlages auf dieser festgestellt. Der Grad der Anlaufsicher-40 heit wird als «schwach», «befriedigend», «gut» oder «ausgezeichnet» bewertet. Die Bewertung «schwach» bezeichnet einen sehr geringen Unterschied in den anlaufhemmenden Eigenschaften zwischen den behandelten und den nicht behandelten Bereichen des Objektträgers. «Befriedigend» 45 bedeutet kleinere Bereiche mit Beschlag auf dem behandelten Bereich des Objektträgers. «Gut» bedeutet kein Anlaufen im behandelten Bereich des Objektträgers. «Ausgezeichnet» bedeutet kein Anlaufen auf dem behandelten Bereich und ferner die Sichtbarkeit Newton'scher Ringe nach dem so Trocknen der Feuchtigkeit nach dem Anhauchen des behandelten Bereiches. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in nachstehender Tabelle I zusammengefasst.
Tabelle I
Beispiel
Behandlungslösung
Konditionierungsdauer
Hydrophiler Charakter nach Beispiel
Kation pH-Wert
Wachsentfernbarkeit
Anlaufsicherheit
15
2
Li+
12,9
3 Tage
5
hervorragend
16
2
Ät4N+
12,9
3 Tage
5
gut
17
2
TMG+
12,7
3 Tage
4
befriedigend
18
2
Cs*
7,0
2 Stunden
5
hervorragend
19
2
Ät4N+
7,0
2 Stunden
4 -
befriedigend
20
2
TMG+
7,0
16 Stunden
4
schwach
21
2
MG+2
7,6
16 Stunden
5
hervorragend
22
2*
Ca+2
6,8
16 Stunden
5
befriedigend
23
2*
Ba+2
6,9
3 Stunden
4
schwach
24
2
NBTM+
12,5
3 Tage
4
befriedigend
643562
12
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Beispiel
Behandlungslösung
Konditionierungsdauer
Hydrophiler Charakter
nach Beispiel
Kation pH-Wert
Wachsentfernbarkeit
Anlaufsicherheit
25
2
ETOP+
10,2
3 Tage
4
schwach
26
3
Rb+
12,7
3 Tage
5
hervorragend
27
3
Li+
11,9
3 Tage
5
hervorragend
28
3
TMG+.
12,4
3 Tage
5
befriedigend
29
3
Rb+
7,0
2 Stunden
5
hervorragend
30
3
Cs+
7,0
2 Stunden
4
hervorragend
31
3
TMG+
7,0
2 Stunden
4
schwach
32
3
Mg+2
7,8
16 Stunden
5
hervorragend
33
3
Ca+2
6,8
16 Stunden
5
befriedigend
Ät4N+ = Tetraäthylammonium
TMG+ = Tetramethylguanidinium
NBTM+ = N-Benzyltrimethylammonium
ETOP+ = 3-[2-Äthoxy-(2-äthoxyäthoxy)]-propylammonium
* Kein grenzflächenaktives Mittel in der Behandlungslösung.
Beispiele 34 bis 36
Es werden getrennte Bereiche von einfachem Fensterglas (7,6x7,6 cm) hydrophil gemacht. Der in Beispiel 34 verwendete Bereich wird gemäss Beispiel 10 gereinigt und aktiviert. Danach wird die Organosilanol-Sulfonsäure-Behandlungslö-sung von Beispiel 2 aufgebracht. Die in den Beispielen 35 und 36 (doppelte Beispiele) verwendeten Bereiche werden gereinigt, aktiviert und hydrophil gemacht mit einer Einkompo-nenten-Reinigungs- und Behandlungslösung, die 2 Gewichtsprozent der Organosilanol-Sulfonsäure gemäss Beispiel 2,10 Gewichtsprozent amorphes Siliciumdioxid als Schleifmittel, 4 Gewichtsprozent Magnesium-Aluminium als Verdicker und 84 Gewichtsprozent Lösungsmittel (74% Wasser und 10% Äthanol) enthält.
Die behandelten Oberflächenbereiche werden 15 Minuten bei 23 °C konditioniert und dann dem Farbstoff-Austausch-test und dem Wassertropfen-Ausbreitungstest unterzogen. Die Prüfungen werden jeweils anfänglich, d.h. vorder Normalisierung der Oberfläche, und zum Schluss, d.h. nach der Normalisierung der behandelten Oberfläche, durchgeführt. Die Normalisierung wird durch Behandlung mit Chromschwefelsäure, wie vorstehend beschrieben, bewirkt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefasst.
Tabelle II
Beispiel
Absorption
Wassertropfen-Aus
breitungstest
vorher nachher*
Verhältnis vorher,
nachher*
vorher/nachher*
mm2
mm2
34
0,64
0,23
2,78
18,1
6,6
35
0,48
0,20
2,40
13,2
4,9
36
0,38
0,22
1,73
13,2
4,9
* nachher = Normalisiert
Beispiel 37
Auf eine Polyesterfolie (Polyäthylenterephthalat) wird eine Grundierbeschichtung aus Siliciummonoxid aufgebracht. Hierzu wird eine übliche Dampfbeschichtungsglocke mit einem Vakuum von 10~3 bis 10~4 Torr verwendet. Zwischen der Vakuumpumpe und der Glocke befindet sich eine mit flüssigem Stickstoff gekühlte Falle, um Rückdiffusion von organischen Dämpfen in die Glocke vollständig auszu-schliessen. In einem Tiegel werden Siliciummonoxid-klumpen (d.h. -SiO*-, wobei x ^1 <2 ist) unter einem vermindertem Druck von höchstens 10-3 Torr in der Glocke auf 1400 bis 1700°C erhitzt. Dabei verdampft das Siliciummonoxid und scheidet sich auf der Oberfläche des Polyesters mit einer 25 Geschwindigkeit von 0,5 bis 2,5 nm/Sek. ab. Die Beschich-tungsdicke wird anschliessend unter Verwendung eines Inficon Kristall-Abscheidungs-Detektors auf etwa 50 nm geschätzt. Nach 2 Monaten wird mit Hilfe eines sauberen Cellulosebausches auf die mit Siliciummonoxid beschichtete 30 Polyesterfolie (7,62x7,62 cm) ein dünner, sichtbarer Film einer Behandlungslösung aufgebracht, die 3 Gewichtsprozent der Organosilanol-Sulfonsäure gemäss Beispiel 2,0,3 Gewichtsprozent Natriumdodecylbenzolsulfonat und 96,7 Gewichtsprozent eines Gemsiches von Wasser und Äthanol 35 im Volumen Verhältnis 4:1 enthält. Sodann wird der hydrophile Film 3 Stunden bei 23 °C konditioniert. Hierauf wird die Oberfläche dreimal mit einem feuchten Cellulosebausch abgerieben und danach mit einem trockenen Cellulosebausch getrocknet. Der Wassertropfenausbreitungstest ergibt eine 40 bedeckte Fläche von 18 mm2. Im kationischen Farbstoffaustauschtest wird in einem Bereich von 7,6 x7,6 cm eine Farbstoffabsorption von 1,39 gemessen. Die Farbstoffabsorption einer unbehandelten, mit Siliciummonoxid dampfbeschichteten Polyesterfolie der gleichen Grösse beträgt 0,14. Von der 45 behandelten Folie werden sowohl Hautöl als auch Markierungen von Wachsstiften durch einfaches Spülen mit Wasser entfernt. Ferner kann die behandelte Folie gemäss Beispiel 22 reversibel hydrophil und hydrophob gemacht werden.
50 Beispiele 38 bis 53
Es werden weitere polymere Substrate mit Siliciummonoxid grundiert und gemäss Beispiel 37 dauerhaft hydrophil gemacht. Dabei variiert jedoch die Zeit zwischen der Dampf-beschichtung und der hydrophilen Behandlung von 5 55 Minuten bis 2 Tage, wodurch gezeigt wird, dass die mit Siliciummonoxid beschichteten Substrate über längere Zeit genügend aktiviert bleiben. Die geschätzte Dicke der Silicium-monoxidschicht und die Ergebnisse des Wassertropfen-Ausbreitungstests sind in Tabelle III zusammengefasst.
60 Tabelle III
Beispiel Substrat (SiOx) Wasserstropfen-
Dicke, Ausbreitungstest nm bedeckte Fläche
38 Polymethylmethacrylat 25 18,1
39 Polyvinylchlorid 25 18,1
13
643562
Tabelle III (Fortsetzung)
Beispiel
Substrat
(SiOx)
Wasserstropfen-
Dicke,
Ausbreiiungstest
nm bedeckte Fläche mm*
40
Polyvinylidenfluorid
15
15,2
41
Polyetrafluoräthylen
15
15,2
42
Polyimid
25
18,1
43
PhenoI-formaldehyd-Harz
25
12,3
44
Polyäthylen
15
13,2
45
Mica
15
15,2-18,1
46
Polycarbonat
5,8
12,3
47
Acrylnitril-Butadien-
Styrol-Copolymerisat
6,5
13,2
48
Melaminharz
6,5
15,2
49
Aluminiumfolie
6,5
15,2
50
Nylon
6,5
9,1-13,2
51
Polystyrol
12
12,3
52
Celluloseacetatbutyrat
12
12,3
53
Polypropylen
12
15,2
Die Werte des Wassertropfen-Ausbreitungstests zeigen, dass die behandelten Oberflächen hydrophil sind. Dieser hydrophile Charakter wird ferner dadurch nachgewiesen, dass Markierungen mit einem Wachsstift auf jeder der Ober-i flächen angebracht werden. Diese Markierungen werden von allen Oberflächen durch einfaches Spülen mit einem Wasserstrom aus einer Waschflasche sofort entfernt.
10
Beispiele 54 bis 61 Durch Vermischen der nachstehend in Tabelle IV angegebenen Bestandteile werden Einkomponenten-Reinigungsund Behandlungsgemsiche hergestellt. Diese werden is anschliessend zur Reinigung und Behandlung einzelner Stücke von einfachem Fensterglas verwendet. Das Aufbringen erfolgt mit einem Mullgewebe unter leichtem Druck und etwa 30 Sekunden kreisförmigem Reiben. Danach werden die Probestücke mit einem sauberen trockenen Mull-20 bausch trockengerieben und 20 Minuten bei etwa 23 °C konditioniert.
Tabelle IV
Bestandteil
Beispiel 54
55
56
57
58
59
60
61
(H0>CH2CH2CH20CH2CHCH2S03-H+
1
2
2
2
-
-
- .
-
-
1
OH
.
(H0)3SiCH2CH20CH2CHCH2S03-H+
-
-
-
2
2
-
-
-
OH
(H0)2SiCH2CH2CH20CH2CHCH2S0iNa+
-
-
-
-
-
2
2
2
ONa OH
Amorphes Siliciumdioxid
10
10
10
10
_
_
_
_
a-Quarz
-
-
-
-
10
-
-
-
Siliciumcarbid - 600 grit
-
-
-
-
-
10
-
-
Calciumcarbonat
-
-
-
-
-
_
10
_
AI2O3
-
-
-
-
-
-
_
10
Xanthangummi
1
1
1
1
1
-
-
-
Magnesiumaluminiumsilicat
-
-
-
-
-
4
4
4
Natriumdodecylbenzolsulfonat
0,2
1
5
-
-
-
-
-
2-Propanol
5
5
5
5
5
74
74
74
Entionisiertes Wasser
81,8
81
77
82
82
10
10
10
Die mit den Gemischen der Beispiele 54 bis 56 behandelten Probestücke werden dem Wassertropfen-Ausbreitungstest unterzogen. Die Wassertropfen bedecken eine Fläche von 13,4,14,7 bzw. 20,6 mm2. Sodann werden diese Probestücke jeweils 500mal nach dem cyclischen Abriebstest behandelt, ss worauf der Wassertropfen-Ausbreitungstest erneut durchgeführt wurde. Die Wasserstropfen bedecken nun eine Fläche von 10,3,13,4 bzw. 14,7 mm2 auf den mit den Gemischen der Beispiele 54 bis 56 behandelten Probestücken. Ebenfalls nach dem cyclischen Abriebstest wird auf jedem der Probestücke «o eine Wachsmarkierung angebracht. Diese Markierungen werden von allen Probestücken leicht mit einem Wasserstrom aus einer Waschflasche entfernt. Dagegen ist bei einer unbehandelten Probe Spülen mit einem Wasserstrom und starkes Reiben zur Entfernung der Wachsmarkierung erforderlich. 65
Die mit den Gemischen gemäss Beispiel 57 und 58 behandelten Probestücke werden 500mal dem cyclischen Abriebtest unterworfen. Sodann wird die Menge des auf den Oberflächen verbliebenen Behandlungsgemisches nach dem Farbstoff* Austauschtest bestimmt. Nach 500 Abrieben weist das mit dem Gemisch nach Beispiel 57 behandelte Probestück eine Absorption von 63% und das mit dem Gemisch nach Beispiel 58 eine Absorption von 45% im Vergleich zu der ursprünglichen Behandlung auf. Dies zeigt, dass die hydrophile Schicht sehr dauerhaft ist. Wachsmarkierungen auf den Probestücken werden nach 500 Cyclen des Abriebtests leicht durch einen Wasserstrom aus einer Waschflasche entfernt.
Beispiel 62
Es wird eine Einkomponenten-Reinigungs- und hydrophile Behandlungslösung hergestellt, die 2 Gewichtsprozent der Verbindung der Formel
(H0)3-Si-CH2CH2CH20CH2CHCH2S05H+
OH
643562
14
10 Gewichtsprozent amorphes Siliciumdioxid als Schleifmittel, 4 Gewichtsprozent Magnesiumaluminiumsilikat als Verdickungshilfeund 84 Gewichtsprozent Lösungsmittel (74 Gewichtsprozent entionisiertes Wasser und 10 Gewichtsprozent 2-Propanol) enthält. Die erhaltene Lösung besitzt einen pH-Wertvon 1,6.
Chargen dieser Lösung werden mit 1 n Natronlauge auf verschiedene pH-Werte titriert. Die pH-Werte der erhaltenen Lösung sind 4,6,7,8 und 10. Die titrierten Lösungen werden sodann gemäss Beispiele 54 bis 61 auf einzelne Probestücke von einfachem Fensterglas aufgebracht. Ein Satz Probestücke wird sofort nach der Herstellung der Behandlungslösungen beschichtet und 1 Tag bei 23°C konditioniert. Ein weiterer Satz Probestücke wird etwa 12 Tage später mit den Lösungen behandelt und dann 1 Tag bei 23°C konditioniert.
Der hydrophile Charakter aller behandelten Oberflächen wird durch Markieren der Oberflächen mit einer Wachsmar-s kierung nachgewiesen. Die Wachsmarkierungen werden von den behandelten Probestücken sowohl unmittelbar nach der Behandlung als auch nach dem Konditionieren durch einfaches Spülen der Probestücke mit einem Wasserstrom aus einer Waschflasche leicht entfernt. Dabei wird kein merk-lo licher Unterschied in der Leichtigkeit der Entfernung der Wachsmarkierung zwischen den Probestücken, die unmittelbar nach der Herstellung der Gemische und denen, die 12 Tage später beschichtet wurden, festgestellt.
B

Claims (10)

    643562
  1. (1)5»
    55
    60
    65
    worin
    Q die Hydroxylgruppe, einen Ci-4-Alkyl- oder einen Ci-4-Alkoxyrest bedeutet,
    M ein Wasserstoff- oder Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von höchstens 150 und einem pKa-Wert von mindestens 11 darstellt,
    X einen organischen Kettenrest bedeutet,
    Y Wasserstoff, oder ein Erdalkalimetall, ein Kation proto-nierter schwacher Basen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 200 und einem pKa-Wert von höchstens 11, ein Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und einem pKa-Wert von mindestens 11 darstellt, mit der Massgabe, dass M Wasserstoffatom bedeutet, wenn Y ein Wasserstoff- oder ein Erdalkalimetall oder ein organisches Kation einer protonierten schwachen Base darstellt,
    r gleich der Valenz von Y ist und
  2. 2/nr
    (I)
    2. Salz einer Sulfonato-Qrganosilanol-Verbindung der Formel stoff- oder ein Erdalkalimetall oder ein organisches Kation einer protonierten schwachen Base darstellt,
    r' gleich der Valenz von Y ist und n den Wert 1 oder 2 hat.
    2
    PATENTANSPRÜCHE 1. Sulfonato-Organosilanol-Verbindungen der Formel
    Si-fXCH2S05)3-nH2/n (II)
    in der
    Q die Hydroxylgruppe, einen Ci-4-Alkyl- oder einen Ci-4-Alkoxyrest bedeutet, io
    X ein organischer Kettenrest ist und n 1 oder 2 bedeutet,
    wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt höchstens 15 Gewichtsprozent betragen, bezogen auf die wasserfreie, saure is Form der Verbindung.
  3. 3
    643562
    n den Wert 1 oder 2 hat,
    verwendet.
    3. Wässrige Lösung einer Sulfonato-Organosilanol-Ver-bindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Sulfonato-Orga-nosilanol-Verbindung mindestens einen Sulfonato-organi- 40 sehen Substituenten aufweist, wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt höchstens 15 Gewichtsprozent betragen, bezogen auf die wasserfreie, saure Form der Verbindung.
  4. 4. Lösung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass 45 die Sulfonato-Organosilanol-Verbindung die allgemeine Formel in der Q, X und n die in Anspruch 4 angegebene Bedeutung haben.
  5. ; 5. Lösung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sulfonato-Organosilanol-Verbindung eine Organosi-lanol-Sulfonsäure der allgemeinen Formel II ist,
    Si-(XCH2SQ5)3-„
    [Z]2+/nr
    (III)
    MO
    "^>SÌH
    i-(XCH2SOi)3-n
    [YìlL-
    aufweist, worin
    Q die Hydroxylgruppe, einen Ci-4-Alkyl- oder einen Ci-4-Alkoxyrest bedeutet,
    M ein Wasserstoff- oder Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von höchstens 150 und einem pKa-Wert von mindestens 11 darstellt,
    X einen organischen Kettenrest bedeutet,
    Y Wasserstoff, oder ein Erdalkalimetall, ein Kation proto-nierter schwacher Basen.mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 200 und einem pKa-Wert von höchstens 11, ein Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und einem pKa-Wert von mindestens 11 darstellt, mit der Massgabe, dass M Wasserstoffatom bedeutet, wenn Y ein Wasser-
    HO
    Qn
    Si-(XCH:S05)3-„H?„.
    (II)
    20
    worin
    Q die Hydroxylgruppe, einen Ci-4-Alkyl- oder einen 25
    Ci-4-Alkoxyrest bedeutet,
    X ein organischer Kettenrest ist,
    Z ein Alkalimetallkation oder ein Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von höchstens 150 und einem pKa-Wert von minde- 30 stens 11 darstellt,
    r gleich der Valenz von Z ist und n 1 oder 2 bedeutet,
    wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt höchstens 15 35
    "Gewichtsprozent betragen, bezogen auf die wasserfreie, saure Form der Verbindung.
  6. 6. Lösung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sulfonato-Organosilanol-Verbindung ein Salz einer Organosilanolat-Sulfonsäure umfasst, in der M und Y jeweils ein Alkalimetallkation oder ein organisches Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von weniger als 150 und einem pKa-Wert von mehr als 11 darstellen.
  7. 7. Lösung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sulfonato-Organosilanol-Verbindung ein Salz einer Organosilanol-Sulfonsäure umfasst, in der M ein Wasserstoffatom und Q die Hydroxylgruppe oder einen Ci-4-Alkylrest bedeuten und Y ein Erdalkalimetall, ein Kation einer protonierten schwachen Base mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von weniger als 200 und einem pKa-Wert von weniger als 11, ein Alkalimetall oder ein Kation einer starken organischen Base mit einem durchschnitlichen Molekulargewicht von weniger als 150 und einem pKa-Wert von mehr als
    11 darstellt.
  8. 8. Verfahren zur Verleihung dauerhafter hydrophiler Eigenschaften an eine kieselsäurehaltige Oberfläche,
    dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung einer Sulfonato-Organosilanol-Verbindung verwendet, die mindestens einen Sulfonato-organischen Substituenten aufweist, wobei der Sauerstoffgehalt der Verbindung wenigstens 30 Gewichtsprozent und der Siliciumgehalt höchstens 15 Gewichtsprozent betragen, bezogen auf die wasserfreie, saure Form der Verbindung.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung einer Sulfonato-Organosi-lanol-Verbindung der Formel I
    MO
    -(XCH2S03>-n
    [Y]i
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung der Sulfonato-Organosilanol-Ver-bindung zusätzlich ein Schleifmittel enthält.
CH341879A 1978-04-11 1979-04-10 Sulfonato-organosilanol-verbindungen sowie waessrige loesungen von sulfonato-organosilanolverbindungen. CH643562A5 (de)

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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4548733A (en) * 1984-10-05 1985-10-22 Dow Corning Corporation Anionic siliconates of silylorganocarboxylates, sulfonates and phosphonates to reduce viscosities of particulate slurries
DE4142129C1 (de) * 1991-12-20 1993-07-01 Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De
DE4237921A1 (de) * 1992-10-23 1994-04-28 Flachglas Ag Verfahren und Vorrichtung zum Modifizieren der Oberflächenaktivität eines Silikatglassubstrates
DE4330059C1 (de) * 1993-09-06 1994-10-20 Goldschmidt Ag Th Silane mit hydrophilen Gruppen, deren Herstellung und Verwendung als Tenside in wäßrigen Medien
US5585186A (en) * 1994-12-12 1996-12-17 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coating composition having anti-reflective, and anti-fogging properties
DE19702385A1 (de) * 1997-01-23 1998-07-30 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Hydrophilierung von Glassubstraten und deren Verwendung
DE10019926A1 (de) * 2000-04-20 2001-10-31 Isimat Gmbh Siebdruckmaschinen Verfahren zum Modifizieren einer Oberfläche eines kompakten Substrates
JP5608421B2 (ja) * 2010-05-14 2014-10-15 株式会社Kri イオウ含有ケイ素系化合物、その製造方法、その縮合物、表面処理剤及びコーティング物
JP2012097171A (ja) * 2010-11-01 2012-05-24 Lixil Corp 親水剤、基材の親水化方法及び親水性製品
CN105829517B (zh) * 2013-12-16 2020-01-17 3M创新有限公司 洗涤剂和漂洗助剂组合物以及方法
US20190338141A1 (en) * 2016-12-19 2019-11-07 3M Innovative Properties Company Article with hardcoat

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB834326A (en) * 1956-10-29 1960-05-04 Midland Silicones Ltd Organosilicon compounds
US3328449A (en) * 1963-12-05 1967-06-27 Dow Corning Sulfopropylated, organofunctional silanes and siloxanes
DE1273123B (de) * 1964-07-18 1968-07-18 Hoechst Ag Verwendung von mit organischen Siliciumverbindungen modifiziertem Polyaethylenglycolterephthalat zur Herstellung von Faeden und Fasern
GB1149415A (en) * 1966-06-20 1969-04-23 Dow Corning A device for use in contact with blood
FR1531276A (fr) * 1966-07-18 1968-06-28 Union Carbide Corp Nouvelles compositions de sulfonates de composés organiques du silicium et leurs procédés de préparation

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