|
(11) | EP 0 000 746 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
| (54) | Neue Organozinnverbindungen, ihre Herstellung und ihre Verwendung |
| (57) Gemische von drganozinnverbindungen, hergestellt durch Umsetzen von Organozinnhalogeniden
mit Mercaptanen, Mercaptocarbonsäure- estern, Carbonsauren oder Partialestem von Polycarbonsauren,
sind Stabilisatoren für halogenhaltige Polymere. |
[0001] Die Erfindung betrifft neue Organozinnverbindungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Stabilisatoren für halogenhaltige Polymere.
[0002] Bei der Verarbeitung halogenhaltiger Polymerer, insbesondere Polymerer und Copolymerer des Vinylchlorids und Vinylidenchlorids, müssen diesen Wärmestabilisatoren zugesetzt werden, um Zersetzungen, die zu Verfärbungen, zu Versprödungen und zur Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen, zu verhindern oder weitgehend zu verzögern.
[0003] Als Wärmestabilisatoren werden im allgemeinen Bleisalze von organischen und/oder anorganischen Säuren, Barium-, Cadmium-, Calcium-, Strontium-, Zink- und andere Metallsalze organischer Säuren oder anderer H-acider Verbindungen, wie z.B. Phenole und saure Ester, sowie Organozinnverbindungen verwendet. Zu den wirksamsten Wärmestabilisatoren zählen Organozinnverbindungen wie Organozinnmercaptide, -thioglykolate und -carboxylate.
[0004] Es wurde gefunden, daß sich Gemische bisher nicht bekannter ist und der Alkylrest gegebenenfalls noch -0-, -S- oder -CO2-Gruppen und OH-Substituenten enthalten kann,
und die sich in den beiden Gemischkomponenten I und II entsprechenden Reste R1 bis R5 stets gleich sind.
[0005] 2. Gemisch von Organozinnverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Komponenten der Rest R1 für eine O-Alkylgruppe mit 1 bis 30 C-Atomen, der Rest R2 für
mit der für R1 vorstehend angegebenen Bedeutung, die Reste R3 und R4 für Wasserstoff stehen und der Rest R5 die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat.
[0006] 3. Gemisch von Organozinnverbindungen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Komponente I zur Komponente II etwa 1 : 0,01 bis 1 : 4 beträgt.
[0007] 4. Verfahren zur Herstellung der Gemische von Organo- zinnverbindungen nach den Ansprüchen 1 bis 3 durch Umsetzen von Organozinnhalogeniden mit Mercaptanen, Thiocarbonsäureestern, Carbonsäuren oder Carbonsäurepartialestern in Gegenwart von Halogenwasserstoffakzeptoren und gegebenenfalls von inerten Lösungsmitteln in an sich bekannter Weise, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen von Organozinnhalogeniden der allgemeinen Formeln . -O2C-CH=CH-CO2-Alkyl, wobei m die Zahl 1 oder 2 ist und der Alkylrest gegebenenfalls noch -O-, -S- oder -CO2-Gruppen und OH-Substituenten enthalten kann.
[0008] Die sich in den beiden Gemischkomponenten I und II entsprechenden Reste R1 bis R5 sind stets gleich.
[0009] Beispiele für R1 sind OH, NH2, Alkyl- und Arylaminoreste wie -NH(CH3),
0-Alkylreste wie -OCH3, -OC2H5, -OC8H17,
-O-CH2-CH2-O-C4H9,
O-CH2-CH2-O2C-C8H17
und O-Arylreste wie
[0010] Beispiele für R2 bis R4 sind mindestens ein Rest:
mit R1 wie vorstehend genannt, daneben: H, Methyl, Äthyl, Propyl, Hexyl, Dodecyl, Octadecyl usf.
[0011] Beispiele für R5 sind an sich bekannte, in der Zinnstabilisatoren-Chemie stets verwendete Reste.
[0012] Genannt seien z.B. aus der Mercaptid-Reihe -S-C8H17, -S-C12H25, -S-C18H25, aus der Alkylthiocarboxylat-Reihe z.B. -S-(CH2)n-CO2-Alkyl (n = 1 und 2; Alkyl = Octyl, Lauryl, Octadecyl, 2-Hydroxy-octadecyl usf.), aus der Carboxylatreihe z.B.
(Alkyl = Heptyl, Undecyl, Heptadecyl usf.) und aus der Partialesterreihe z.B.
-Alkyl (Alkyl = Methyl, Butyl, Octyl, Dodecyl usf.)
[0013] Weitere bekannte Beispiele für Reste R5 sind in den DT-OSS 1 418 001, 1 418 017, 1 418 019, 1 494 332, 1 544 729, 1 569 070, 1 569 136, 1 569 170, 1 694 936, 1 801 274 und 2 006 711, der GB-PS 1 439 752 sowie der US-PS 3 925 309 beschrieben.
[0014] Die neuen Organozinnverbindungen werden nach aus der Organo-Zinnchemie bekannten Verfahren erhalten. Man geht von Organozinnhalogenidgemischen der Formeln
aus- die Bedeutung der Symbole R1 bis R4 ist oben angegeben; Hal ist Cl, Br, J - die nach den Angaben der deutschen Patentanmeldung P 27 357 57 durch Umsetzen von bestimmten, substituierten Olefinen mit metallischem Zinn und Chlorwasserstoff zugänglich sind und setzt diese bei Temperaturen zwischen etwa O und 150, vorzugsweise 15 bis 80°C mit Mercaptanen, Thiocarbonsäuren, Carbonsäuren und Partialestern wie Maleinsäuremonoestemin Gegenwart von Halogenwasserstoffakzeptoren wie NaOH, NaHCO3, KHCO3 oder Aminen, wie Triäthylamin, Pyridin usf. und gegebenenfalls in inerten Lösungsmitteln, wie Äthern, Ketonen, Estern, aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen um. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man die Organozinnhalogenide zu Organozinnoxiden hydrolysiert und letztere mit den -SH- oder -C02H-Verbindungen unter Abspaltung von Wasser zur Reaktion bringt.
[0015] Bevorzugt eingesetzte Organozinnhalogenide sind solche gemäß vorstehender Formel, bei denen R O-Alkyl mit 1 bis 30, vorzugsweise 1 bis 20 und insbesondere 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R3 und R4 Wasserstoff und R2
mit den für R1angegebenen, bevorzugten Bedeutungen ist. Bevorzugte Reaktionskomponenten, die in den Verfahrensprodukten den Rest R5 darstellen, sind Ester der Thioglykolsäure, Ester der Thiopro- pionsäure, Alkylmercaptane mit bevorzugt 8 bis 18 C-Atomen wie Octyl-, Dodecyl- oder Stearylmercaptan, Fettsäuren mit 8 bis 34 C-Atomen, beispielsweise Laurinsäure, 2-Äthylhexansäure, Stearinsäure, Montansäure sowie Maleinsäuremonoester.
[0016] Da die eingesetzten Organozinnhalogenide Gemische aus Tri- und Dihalogenidendarstellen (Verhältnis Organozinndichlorid/Organozinntrichlorid je nach Herstellverfahren zwischen 1 : 0,01 bis 1 : 4), sind die Organozinnverbindungen gemäß der Erfindung ebenfalls Gemische, was für den beanspruchten Verwendungszweck jedoch nicht von Nachteil ist, denn aus der Organozinnstabilisatoren-Praxis ist bekannt, daß Gemische aus Diaalkyl- und Monoalkylzinnstabilisatoren in chlorhaltigen Polymeren wie Polyvinylchlorid einen synergistischen stabilisierenden Effekt aufweisen. Falls gewünscht, kann man selbstverständlich auch die reinen Di- und Monoorganozinnstabilisatoren der allgemeinen Formeln I und II herstellen, muß jedoch dann von reinen Di- bzw. Trihalogeniden, die aus den Mischungen nach bekannten Methoden (z.B. fraktionierte Kristallisation) isolierbar sind, ausgehen.
[0017] Einige typische Vertreter der erfindungsgemäßen Organozinn-Verbindungen seien im folgenden aufgezählt; die Erfindung soll jedoch nicht auf die genannten Substanzen beschränkt werden.
[0018] Gemische aus Di- und Mono-(bis-2,3-carbomethoxy-)-propyl-zinn-di- und -trioctylthioglykölat
und
[0019] Gemisch aus Di- und Mono-(bis-2,4-carbobutoxy-)butyl- zinn-di- und tri-n-dodecylmercaptid
und
[0021] Gemisch aus Di- und Mono-(bis-2,3-carbo-2-hydroxy- tetradecoxy-)'propyl-zinn-di- und -trimonobutylmaleinat
[0022] Gemisch aus Di- und Mono-(bis-2,3-anilino-carbonyl-) propyl-zinn-di- und -tributylthiopropionat
[0023] Die erfindungsgemäßen Organozinnstabilisatoren zeigen in halogenhaltigen Polymerisaten, beispielsweise Chlorpolyäthylen, Hart- und Weich-Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchloracetat und Vinylchlorid-α-Olefin-Copolymerisaten eine sehr gute stabilisierende Wirkung, die der von bekannten Verbindungen, beispielsweise von Dibutylzinnstabilisatoren entspricht. Darüber hinaus wird beobachtet, daß mit den neuen Verbindungen stabilisierte-thermoplastische Massen eine verbesserte Transparenz aufweisen.
[0024] Die neuen Stabilisatoren werden im allgemeinen zusammen mit anderen bekannten Stabilisatoren, wie Calciumstearat oder anderen stabilisierenden Metallsalzen, stabilisierenden Hilfsmitteln (Epoxide, Organophosphite), Antioxidanten wie Phenole, UV-stabilisierenden Verbindungen, Gleitmitteln, Weichmachern, Pigmenten, Füll- und Hilfsstoffen u. ä. verwendet. Man setzt sie in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 5 und insbesondere 0,5 bis 3 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Polymeres, ein.
[0025] Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern. Die Beispiele 1 bis 10 beschreiben die Herstellung der neuen Organozinnverbindungen, die Beispiele 11 bis 32 zeigen die Polyvinylchloridstabilisierende Wirkung im Vergleich zu bekannten Organozinnverbindungen.
Beispiel 1
[0026] In einem mit Rühreinrichtung, Innenthermometer und Tropftrichter ausgestatteten 500-ml-Dreihalskolben wurden 40,8 g (O,2 Mol) Thioglykolsäure-2-äthyl- hexylester, 36,0 g (0,2 Äquivalent Chlor) eines Gemisches aus ca. 59 Gew.-% Di-(bis-2,3-carbomethoxy-)propyl- zinndichlorid und ca. 41 Gew.-% Mono-(bis-2,3-carbo- methoxy-)propyl-zinntrichlorid (Chlorgehalt des Gemisches: 19,7 %, Zinngehalt: 21,8 %) und 300 ml Toluol vorgelegt. Bei 20°C wurde eine Lösung von 20,2 g (0,2 Mol) Triäthylamin in 50 ml Toluol zugetropft. Sodann wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur weitergerührt. Anschließend wurde der entstandene Niederschlag (27,5 g Triäthylammoniumchlorid) abgesaugt. Aus dem Filtrat wurde nach Abdestillieren des Toluols der Organozinnstabilisator in Form einer gelblichen Flüssigkeit als Rückstand isoliert.
Beispiele 2 bis 10
[0029] Nach der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde unter Einsatz der in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengestellten Reaktionspartner eine Anzahl weiterer Organozinnstabilisatoren hergestellt.. Es wurden stets 0,2 Äquivalent des Organozinnhalogenids, 0,2 Mol der Reaktionskomponente, 0,2 Mol Triäthylamin als Chlorwasserstoff-Akzeptor und als Lösungsmittel insgesamt 350 ml Toluol eingesetzt. In allen Fällen wurden ca. 27,5 g Triäthylamin-Hydrochlorid als Niederschlag isoliert. Die erhaltenen Organozinnverbindungen enthielten wie in Beispiel 1 praktisch kein Chlor. In Tabelle 2 sind die Ergebnisse im einzelnen aufgeführt, Tabelle 1 nennt die Ausgangsmaterialien und ihre Einsatzmengen.
Beispiele 11 bis 32 .
[0030] Diese Beispiele zeigen die stabilisierende Wirkung der neuen Organozinnstabilisatoren bei der Verarbeitung von PVC. Die angegebenen Teile sind stets Gewichtsteile.
[0031] Jeweils 100 Teile eines Suspensions-Polyvinylchlorids vom K-Wert 68 wurden mit 0,4 Teilen Calciumstearat, 0,4 Teilen Kohlenwasserstoffwachs vom Tropfpunkt ca. 90°C und dem zu prüfenden Organozinnstabilisator in einer solchen Menge, daß stets.in etwa der gleiche Zinngehalt im Ansatz vorhanden war, vermischt. Zu Vergleichszwecken wurden bekannte Zinnstabilisatoren in die Prüfungen einbezogen.
[0032] Zur Bestimmung der dynamischen Wärmestabilität werden die Mischungen auf ein 180°C beheiztes Labor-Zweiwalzwerk aufgetragen und bei einer Tourenzahl von 20 UpM innerhalb von einer Minute zu einem Fell verwalzt. Von diesem werden in Abständen von 5 Minuten Proben entnommen, deren Farben mit denen einer internen Farbskala verglichen werden. Die einzelnen Versuche laufen jeweils so lange, bis das Walzfell eine dunkelbraune bis schwarze Farbe annimmt.
[0033] Um die statische Wärmestabilität zu ermitteln, wird - wie oben beschrieben - zunächst aus den Mischungen ein Walzfell hergestellt und dieses noch 10 Minuten bei 180°C auf dem Walzwerk gewalzt. Aus dem von der Walze gezogenen Fell werden sodann ca. 0,5 mm starke Plättchen mit einem Durchmesser von 30 mm gestanzt. Die Plättchen werden mit einer Aluminiumfolie umwickelt und bei 180°C in einem Wärmeschrank mit Luftumwälzung getempert. Im Abstand von 10 Minuten wird dann jeweils ein Plättchen entnommen und dessen Farbe mit der Farbskala verglichen.
[0034] In der verwendeten Farbskala bedeuten die Wertzahlen
1 = wasserhell
2 = geringer Gelbstich
3 = starke Gelbfärbung
4 = tiefe, gelbbraune Farbe
5 = dunkelbraun bis schwarz.
[0035] Die Versuchsbedingungen sowie die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 zusammengestellt. Wie ersichtlich, besitzen die neuen Stabilisatoren im Vergleich zu den bekannten Dibutylzinn-stabilisatoren (Beispiele 21 bis 24 und 32) bei gleichen Mengen Zinn in der Rezeptur und entsprechenden Resten eine vergleichbare PVC-stabilisierende Wirkung, beeinflussen jedoch die Transparenz der Prüfkörper weniger.
1. Gemisch von Organozinnverbindungen, die d die Formeln
charakterisiert werden, in denen bedeutet:
charakterisiert werden, in denen bedeutet:
R OH, -NH2, einen Alkylaminorest, einen Arylaminorest, einen O-Alkylrest oder einen O-Arylrest, wobei die beiden letztgenannten Reste auch aryl- bzw. alkylsubstituiert sein können und sowohl als solche als auch in der aryl- bzw. alkylsubstituierten Form als Substituenten gegebenenfalls noch Halogen oder eine Hydroxyl-, Thioäther-, Äther- und/oder Carboxylgruppe tragen,
R2 bis R4 gleiche oder verschiedene Substituenten und zwar
a) 0 bis zwei Wasserstoffatome sowie
b) Alkylreste mit 1 bis 30 C-Atomen sind, mit der Bedingung, daß mindestens einer
dieser Reste eine Gruppe
ist, wobei R die oben angegebene Bedeutung hat, und n für eine Zahl von 1 bis 15 steht,
R5 -S-(CH2)m-CO2-Alkyl, -S-Alkyl, -O2C-Alkyl und -O2C-CH=CH-CO2-Alkyl, wobei m die Zahl 1 oder 2 Organozinnverbindungen der allgemeinen Formeln
wobei die verwendeten Symbole die nachstehende Bedeutung haben, hervorragend als Wärmestabilisatoren
für halogenhaltige Polymere eignen.
In den Formeln bedeutet:
R OH, -NH2, einen Alkylaminorest, einen Arylaminorest, einen O-Alkylrest oder einen O-Arylrest, wobei die beiden letztgenannten Reste auch aryl- bzw. alkylsubstituiert sein können und sowohl als solche als auch in der aryl- bzw. alkylsubstituierten Form als Substituenten gegebenenfalls noch Halogen oder eine Hydroxyl-, Thioäther-, Äther- und/oder Carboxylgruppe tragen,
R bis gleiche oder verschiedene Substituenten, und zwar
R4 a) O bis zwei Wasserstoffatome sowie
b) Alkylreste mit ein bis 30 C-Atomen sind mit der Bedingung, daß mindestens einer
dieser Reste eine Gruppe
ist, wobei R1 die oben angegebene Bedeutung hat und n für eine Zahl von 1 bis 15 steht,
R5 -S-(CH2)m-CO2-Alkyl, -S-Alkyl-, -O2C-Alkyl und
in denen die Reste R bis R4 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben, und Hal Chlor, Brom oder Jod ist, einsetzt.
5. Verwendung der Organozinnverbindungen nach den Ansprüchen 1 bis 3 als Stabilisatoren
für halogenhaltige polymere in Mengen von 0,1 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile
Polymer.
6. Kunststoff-Formmassen auf Basis chlorhaltiger Polymerer, in denen als Stabilisatoren
Organozinnverbindungen nach den Ansprüchen 1 bis 3 enthalten sind.