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Weichmachungsmittel für Kunststoffe, insbesondere für solche mit höherem Halogengehalt
Die Verträglichkeit halogenhaltiger Kunststoffe mit Weichmachern wird mit zunehmendem Halogengehalt-dies gilt vor allem für Einstoffpolymerisate-immer ungünstiger ; so lässt sich Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von 56-8% mit den meisten handelsüblichen Weichmachern, wie z. B. Phosphorsäure-oder Phthalsäureestern sehr gut verarbeiten, während Polyvinylidenchlorid (polymerisiertes asymmetrisches Dichloräthylen) mit einem Chlorgehalt von 73'2% in diesen Estern weder Löslichkeit noch Quellbarkeit zeigt.
Es ist vielmehr notwendig, zur Weichmachung von Polyvinylidenchlorid und dergleichen Kunststoffen mit hohem Halogengehalt hochchlorierte, aromatische, gegebenenfalls auch aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Hexachlordiphenyl, Hexachlordiphenyloxyd, Polychlomaphthaline usw. zu verwenden. Diese Verbindungen sind jedoch bei Raumtemperatur sehr zähflüssig oder fest, so dass sie für manche Verwendungszwecke, z. B. zur Herstellung von Pasten, nicht gebraucht werden können. Ausserdem besitzen sie bei der
Wärmeverarbeitung eine zu hohe Flüchtigkeit und beginnen zu rauchen, wodurch sich infolge ihrer physiologischen Wirksamkeit unangenehme Belästigungen ergeben.
Weiters sind die zur
Weichmachung notwendigen Zusätze verhältnis- mässig gross, schon, weil es sich um spezifisch sehr schwere Stoffe mit einem hohen Molekular- gewicht handelt und die Weichmachungswirkung der molaren Konzentration ungefähr proportional gesetzt werden kann. Es wurde nun festgestellt, dass asymmetrische bis- (Halogenaryl)-alkyle als
Weichmachungsmittel, vor allem für Kunststoffe mit hohem Halogengehalt, wie halogenierte Di- olefinkohlenwasserstoffe, Polyvinylchlorid, nach- chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinyliden- chlond und Mischpolymerisate desselben mit
Polyvinylchlorid, Polyvinylidenbromid und ge- mischthalogenierten OlcnnkohlenwasserstaSen wesentlich besser geeignet sind.
Als Beispiele der erfindungsgemäss als Weichmachungsmittel verwendbaren asymmetrischen bis- (Halogenaryl)- alkyle seien genannt : bis- (Chlomaphthyl)-methan, asymmetrisches bis- (l. 2. 4.-Trichlorphenyl)-äthan, asymmetrisches bis- (Dichlordiphenvi) -äthan, asymmetrisches bis- (Chlornaphthyl)-propan. Es können auch Mischungen dieser Verbindungen untereinander als auch mit bekannten Weich- machem für den Zweck der Erfindung benützt werden, wobei man planmässig bestimmte bevorzugte Eigenschaften, z. B. besonders grosse Kaltfestigkeit, erzielen kann.
Die Halogensubstitution der verwendeten aro- matischen Kohlenwasserstoffe kann mit Ausnahme des Benzols nicht genau angegeben werden, da bei der Chlorierung von mehrkernigen Kohlenwasserstoffen, z. B. von Naphthalin etwa nach den Verfahren der amerikanischen Patentschriften 1111289 oder 1784267, sowie von Diphenyl nach dem Verfahren der englischen Patentschriften 358703 oder 360840 Gemische aus verschieden substituierten Kohlenwasserstoffen entstehen, welche gegenüber den Stoffen mit definierter Substitution jedoch erhebliche Vorteile, z. B. einen wesentlich tieferen Schmelzpunkt besitzen.
Die Herstellung dieser asymmetrischen bis- (Halogenaryl)-alkyle kann in einfacher Weise durch Umsetzung der betreffenden chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoffe mit Dihalogenparaffinen oder Monohalogenolefinen, wie z. B. mit Methylenchlorid, 1. l-Dichloräthan, Vinylchlorid, 1. l-Dichlorpropan, Allylchlorid usw., etwa nach folgendem Beispiel erfolgen :
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bis- (Chlornaphthyl)-methan
Zur Gewinnung der Äthyliden-Verbindungen ist es oft auch möglich, vom Acetylen auszugehen und beispielsweise folgende Anlagerung durchzuführen :
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asymmetrisches bis- (Trichlorphenyl)-äthan
Die genannten Verbindungen sind sehr beständig, da das Halogen rein aromatisch gebunden ist, und lassen sich auch bei normalem Druck mit Siedepunkten von durchwegs über 400"C destillieren.
Sie stellen ölige, hellgelbe und nahezu geruchlose Flüssigkeiten dar, welche
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in Wasser vollkommen unlöslich sind. Besonders hervorzuheben sind die günstigen elektrischen
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konstante, je nach Lage und Verteilung der Halogenatome, zwischen 4 und 20. Die genannten Weichmacher eignen sich daher besonders für die Herstellung solcher Kunststoffe, die in der Elektrotechnik verwendet werden.
Die Verwendung der genannten Stoffe als Weichmacher empfiehlt sich besonders für die weiter oben angeführten Polymerisate ; sie lassen sich aber auch ohne Schwierigkeiten mit fast allen übrigen Kunststoffen verarbeiten. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber den hochchlorierten Aromaten, wie z. B. Hexachlordiphenyl, bietet sich auch hinsichtlich ihrer Ergiebigkeit.
Um Polyvinylidenchlorid eines bestimmten Weichheitsgrades herzustellen, beträgt bei Verwendung von asymmetrischen bis- (Chlor-- naphthyl)-äthan die erforderliche Menge Weichmacher nur die Hälfte der Menge, die bei Verwendung von Hexachlordiphenyl aufgewendet werden muss. Daraus ergibt sich nicht nur eine Ersparnis an Weichmachern, sondern auch eine erhöhte mechanische Festigkeit des weichgemachten Kunststoffes. Zufolge der Anwesenheit von zwei aromatischen Kernen im Molekül eines Weichmachers gemäss der Erfindung ist sozusagen eine Zweiwertigkeit anzunehmen und dadurch die stärkere Wirkung bei ungefähr gleichen Molekulargewichten zu erklären.
Cyclohexylderivate des asymmetrischen Diphenyläthans, wie sie aus der amerikanischen Patentschrift Nr. 2246988 bekanntgeworden sind, erweisen sich für den beschriebenen Zweck als nicht geeignet.
Die Verarbeitung der erfindungsgemässen Weichmacher mit den Kunststoffen erfolgt in der üblichen Weise, zunächst durch Vormischen des Weichmachers mit dem Kunststoffpulver in einer geeigneten Misch- oder Knetvorrichtung, sodann durch Warmbearbeitung auf der Mischwalze und schliesslich Fertigverarbeitung durch Kalandrieren oder Spritzen.