CH490434A - Masse aus Homopolymerisaten oder Copolymerisaten von Olefinen oder Vinylchlorid mit verbesserter Beständigkeit gegen Verschlechterung beim Erhitzen und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Masse aus Homopolymerisaten oder Copolymerisaten von Olefinen oder Vinylchlorid mit verbesserter Beständigkeit gegen Verschlechterung beim Erhitzen und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
Masse aus Homopolymerisaten oder Copolymerisaten von Olefinen oder Yinylchlorid mit verbesserter Bestandigkeit gegen Verschlechterung beim Erhitzen und Verfahren zur Herstellung derselben Die vorliegende Erfindung betrifft eine Masse aus Homopolymerisation oder Copolymerisation von Olefinen oder Vinylchlorid mit verbesserter Beständigkeit gegen Verschlechterung beim Erhitzen sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Viele organische Phosphite wurden als Stabilisatoren für Polyvinylchloridharze vorgeschlagen und werden entweder allein oder zusammen mit anderen stabilisierenden Verbindungen, wie beispielsweise Salzen von mehrwertigen Metallen mit Fettsäuren und Alkylphenolen, verwendet. Solche Phosphitstabilisatoren enthalten nor malenveise einen Alkyl-oder Arylrest in zur Absätti- gung der drei Valenzen des Phosphits ausreichender Anzahl. Typische Phosphite sind in der Patentliteratur, beispielsweise den US-Patentschriften Nnn. 2 564 646, 2 716 092 und 2 997 454, beschrieben. Phosphite werden auch zusammen mit Plastifizierungsmitteln verwendet, die gewöhnlich Ester der Phos phorsäure oder eines mehrwertigen Alkohols und einer langkettigen Fettsäure, die zweckmässig auch Epoxygruppen enthält, wie beispielsweise epoxydiertes Soja- bohnenöl, sind. Viele Phosphite und insbesondere diejenigen mit Aryl-, Alkaryl-oder Aralkylgruppen sind jedoch mit Polyvinylchloridharzen, die mit Fettsäure- ester plastifiziert sind, nicht sehr verträglich, und es ist schwierig, Harzmassen, die beide Komponenten in besonders gewlinschten Mengenanteilen enthalten, zuzubereiten. Die Masse aus Homopolymerisaten oder Copolymerisaten von Olefinen oder Vinylchlorid gemäss der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem organischen Phosphorigsäureester, der im Mole kül mindestens eine Alkylenglykolmonocarbonsäure- estergruppe mit 4 bis 44 Kohlenstoffatomen je Phosphorigsäuregruppe enthält, wobei der Monocarbonsäurerest der Glykolestergruppe frei von a, ss-Athylen- doppelbindungen ist. Die Phosphorigsäureester sind flüssig und lassen sich leicht in Stabilisavoren zur Zugabe zu dem Harz einbringen, da sie mit Polyolefin-und Polyvinylchloridharzen in den zur Stabilisier mg erforderlichen Mengenanteilen vollständig verträglich sind. Die Phosphorigsäureester entsprechen vorzugsweise der Formel : EMI1.1 worin R einen stickstofffreien gesättigten oder ungesät- tigten gerad-oder verzweigtkettigen oder cyclischen organischen Rest mit 1 bis 23 Kohlenstoffatomen, der frei von a, ss-Äthylendoppelbindungen ist, Y einen geradoder verzweigtkettigen Alkylenrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen und R' und R"Wasserstoff und/oder organische Reste, die Gruppen der Formel R-COO-Y-enthalten können, bedeuten oder R'und R"zusammen einen zweiwertigen organischen Rest bilden. RCOO stammt von einer Monocarbonsäure und sollte keine Stickstoffatome im Molekül enthalten. Aliphatische, aromatische, alicyclische und sauerstoffhaltige heterocyclische Monocarbonsäuregruppen RCOO sind als eine Klasse brauchbar. Die Gruppen können ge wünschtenfalls mit Gruppen, wie beispielsweise Halogen, Schwefel und Hydroxyl, substituiert sein. Die sauver- stoffhaltigen heterocyclischen Säuregruppen enthalten Sauerstoff und Kohlenstoff in der Ringstruktur, fUr welche alkylsubstituierte Furoylgruppen ein Beispiel sind. Als Beispiele fiir die Säuregruppen RCOO können die folgenden erwähnt werden : Acetyl, Caproyl, 2-Athylhexanoyl, Lauroyl, Chlorcaproyl, Hydroxycaproyl, Stearoyl, Hydroxystearoyl, Palmitoyl, Oleoyl, Myristoyl, Dodecyltioätherpropionyl C12H25-S-(CH2)2-COO, Hexahydrobenzoyl, Benzol, Phenylacetyl, Isobutylbenzol, Athylbenzoyl, Isopropylbenzoyl, Ricinoleoyl, p-tert.-Butylbenzoyl, n-Hexylbenzoyl, Salicyl, Naphthoyl, 1-Naphtalinacetyl, o-Benzoylbenzoyln Naphthenoyl aus Erdöl, Abietyl, Dihydroabietyl und Methylfuroyl. Auch sind RCOO-Gruppen wirksam, die zumindest eine Epoxygruppe enthalten. Der Rest der Gruppe kann aliphatischen oder cycloaliphatischen Charakter haben, doch können auch aromatische und heterocyclische Gruppen vorliegen. Typische epoxyhaltige RCOO-Gruppen sind beispielsweise Epoxystearoyl und Epoxyoleoyl, Diepoxytearoyl und Epoxyhexahydrobenzoyl. Y bedeutet eine zweiwertige, von einem Glykol stammende Gruppe. Zu typischen Gruppen Y gehören Athylen, 1, 3-Propylen, 1, 2-Propylen, 1, 4-Butylen, 1, 5 Pentylen, 2, 4-Dimthylpentylen-(1,3), 2, 3-Butylen, 1, 3 Butylen, 2-Athylhexylen- (1, 3), 1, 8-Octylen, 1, 10-Decy- len, 1,12-Dodecylen, 2, 4-Hexylen, 2, 2, 4-Trimethylpen tylen- (1, 3) und 9-Octadecen-1, 12-diyl. Rt und R"in der obigen Forrnel haben in einem monomeren Phosphit im allgemeinen 1 bis 24 Kohlen sfoffatome. R'und R"können z. B. zwei einwertige Reste sein, wii--beispielsweise ein oder zwei Wasserstoffatome, ein oder zwei aliphatische Kohlenwasserstoffreste, wie beispielsweise Methyl, Äthyl, Propyl, Isopro pyl, Butyl, Isobutyl, sek.-Butyl, tert.-Butyl, Amyl, Isoamyl, Hexyl, Isohexyl, sek.-Hexyl, Heptyl, Octyl, Iso octyl, 2-Athylhexyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tetradecyl, Tridecyl, Octadecyl, Behenyl und 9-Octadecenyl, ein oder zwei einwertige Arylreste, wie beispielsweise Phenyl, Benzyl, Phenäthyl, Xylyl, Tolyl und Naphthyl, ein oder zwei einwertige cycloaliphatische Reste, wie beispielsweise Cyclohexyl, Cyclopentyl, Cycloheptyl, Bornyl, Abietyl und Cyclohexen-3-carbonyl, und ein oder zwei heterocyclische Reste, wie beispielsweise Thienyl, Tetrahydrofurfuryl und Furyl. R' und R'' können auch einen einzigen Rest darstellen, der mit der Gruppe EMI2.1 einen heterocyclischen Ring bildet, wie beispielsweise ein zweiwertiger aliphatischer Kohlenwasserstoffrest, z. B. Äthylen, 1, 2-Propylen, 1, 3-Propylen, 1, 2-Butylen, 1, 3 Butylen, 1, 4-Butylen, Neopentylen und 1, 3-Pentylen, oder ein solcher Rest, wie Pentaerythriten ; ein zweiwer tiger Arylen-oder gemischter Alkylenarylenrest, wie beispielsweise 2-Phenäthylen, 1, 4-Phenylen, Biphenylen, m-Xylylen, o-Xylylen und p-Xylylen ; ein zweiwertiger Cycloalkylenrest, wie beispielsweise Cyclohexylen und Cyclopentylen ; und ein zweiwertiger heterocyclischer Rest, wie beispielsweise Tetrahydrofuran-2, 5-dicarbinyl. R'und R"konen natiirlich auch Estergruppen des Typs RCOOY-enthalten. Die folgenden Verbindungen sind Beispiele finir in den Bereich der Erfindung fallende Glykolesterphosphitverbindungen : EMI2.2 2) Iso-C8H17-O-P[O-CH2CH2CH2CH2-O-OCC17H35]2 EMI2.3 6) [C12H25-O]2-P-O-CH2CH2CH2-OOCC5H11 EMI3.1 P[O-CH2CH2-OOCC11H23]3 EMI3.2 C18H37-O-P[O-(CH2)10-OOCCH3]2 C12H25COOCH2CH2O-P[OCH2CH2OOCC17H33]2 EMI3.3 18) #-O-P[O-CH2CH2-OOCC4H9]2 EMI4.1 21) CH3-O-P[O-CH2CH2CH2CH2CH2-OOCC17H35]2 EMI4.2 23) HO-P[O-CH2CH2CH2-OOCC11H23]2 24) [HO]2P-OCH2CH2-O-OCC17H35 EMI4.3 28) #-COO(CH2)10-O-P-(OH)2 Die erfindungsgemässen Verbindungen lassen sich leicht durch Umesterung eines Aryl-oder Alkylphosphits mit einem Monoester eines aliphatischen Glykols herstellen. Im Verlaufe der Reaktion werden die Alkyloder Arylreste des phosphites durch Glykolesterreste ersetzt. Im Fable von gemischten Alkarylphosphiten werden die Arylreste zuerst ersetzt. Das Ausmass der Substitution der Gruppen durch Glykolmonoestergruppen hängt von den Mengenanteilen der Bestandteile ab. Glykolmonoesterphosphite werden gebildet, selbst wenn weniger als 1 Moläquivalent Glykolmonoester verwendet wird. Wird 1 Mol Glykolmonoester je Mol Phosphit verwendet, so wird eine Glykolestergruppe je Phosphitgruppe ein, gefiihrt. Werden 2 Mol Glykolester verwendet, so wird Bisglykolesterphosphit erhalten, und wenn 3 Mol verwendet werden, so können alle Alkyl-oder Arylreste des Phosphits durch Glykolesterreste ersetzt werden. Die Reaktion verläuft in Abwesenheit eines Katalysators, doch wird eine schnellere und vollständigere Reaktion erzielt, wenn ein Katalysator verwendet wird. Der üblicherweise verwendete Katalysator ist ein Alkalioder Erdalkalimetall, das in Form des Metalls oder in Form eines alkalischen Salzes, wie beispielsweise eines Alkalioxyds, oder als Alkoholat zugegeben werden kann. Allgemein ist jede Verbindung des Alkali-oder Erdalkalimetalls mit einem pH-Wert in einer 1 /oigen wässrigen Lösung von zumindest 10 zufriedenstellend. Natriummetall ist recht zufriedenstellend, und ebenso sind es Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, die Oxyde und Hydroxyde von Calcium, Strontium und Barium und die Alkoholate, gewöhnlich die Methyl-, Athyl-oder Isopropylalkoholate oder die Phenolate aller dieser Metalle. Zu anderen geeigneten Katalysatoren gehören Trinatriumphosphat, Kaliumcarbonat, Natriumsulfid, Natriumamid, Lithiumhydrid, Butyllithium, Natriumborhydrid und Natriumnaphthalin. Es braucht nur eine kleine Menge Katalysator verwendet zu werden, beispielsweise nur 0, 01 bis 2, 0 Gew.- /o des Phosphits. Es ist gewöhnlich zweckmässig, dass die Reaktionskomponenten wasserfrei sind, doch können sehr kleine Mengen Wasser in dem System zulässig sein. Wenn Natrium oder Kalium oder die Oxyde von Calcium, Barium und Strontium zugegeben werden, so reagieren sie mit dem vorhandenen Wasser oder Alkohol unter Bildung des entsprechenden Hydroxyds oder Alkoholats, und die letztere Verbindung dient : dann als Katalysator. Als Lö- sungsmittel kann ein fluchtiger Alkohol, wie beispielsweise Athanol, Methanol oder Isopropylalkohol, zugegeben werden, wenn die Reaktionskomponenten nicht mischbar sind. Die Reaktionskomponenten, d. h. Glykolmonoester, Phosphit, gegebenenfalls wasserfreier Alkohol und Ka talysator, werden gemischt, und das Reaktionsgemisch wird dann auf erhöhte Temperatur, gewöhnlich unter Rückfluss, erhitzt. Eine Temperatur im Bereich von etwa 40 bis 150 C kann angewendet werden. Das der Alkyl-oder Arylgruppe des zu substituierenden Phosphits entsprechende Alkanol oder Phenol wird im Verlaufe der Reaktion freigesetzt. Die Reaktion kann wäh- rend mehrerer Stunden durchgeführt werden und der Alkohol oder das Phenol dann abdestilliert werden oder gewünschtenfalls das freigesetzte Alkanol oder Phenol kontinuierlich abdestilliert werden. Wenn das Phenol oder der Alkohol einen hohen Siedepunkt besitzt, kann eine Vakuumdestillation angewendet werden. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Beispiel 1 In einen 1-1-Dreihalsrundkolben wurden 310 g (1 Mol) Triphenylphosphit (9, 7 /o Phosphor) und 238 g (1, 1 Mol) 2, 2, 4-Trimethylpentandiolmonoisobutyrat ein gebracht. Als Katalysator wurden 1, 9 g einer 50 /Oigen wassrigen Natriumhydroxydlosung zugegeben. Das Gemisch wurde unter Rühren 3 Stunden bei 120 bis 130 C erhitzt. Nach dieser Zeitspanne wurde das Reaktionsgemisch im Vakuum abgestreift, um Phenol, das durch die Umsetzung freigesetzt worden war, zu entfernen. 82 g Phenol wurden gewonnen. Die theoretische Menge fiir die Substitution von 1 Mol des Monoisobutyrats betrug 94 g, was zeigt, dass das Produkt ein Gemisch von Triphenylphosphit und Diphenyl-mono- (2, 2, 4-trimethylpentandiolmonoisobutyrat)-phosphit war. Zur Vervollständigung der Umesterung wurde das Reaktionsgemisch im Vakuum wieder erhitzt, wobei das Phenol im Masse seiner Bildung abdestillierte, und das Erhitzen wurde bis zu einer Gefässtemperatur von 150 C fortgesetzt, die aufrechterhalten wurde, bis die Temperatur oberhalb des Reaktionsgmischs auf unter 85 C abgefallen war, was zeigt, dass kein Phenol mehr abdestilliert wurde. Dies erforderte weitere 2 Stunden. Nach dieser Zeit betrug die Gesamtmenge des gewonnenen Phenols 112 g, was zeigt, dass die Reaktion zur Bildung des Diphenyl-mono- (2, 2, 4-trimethylpentandiolmonoisobutyrat)-phosphits vollständig war. Eine Polyvinylchloridhomopolymerisat-Zubercitung der folgenden Zusammensetzung wurde unter Verwen dung dieses Phosphits hergestellt : Kunststoffzusammensetzung Gewichtsteile Dow 100-4 (Polyvinylchloridhomo- polymerisat) 100 Bariumoctylphenolat 1, 0 Cadmium-2-älhylhexoat 1, 5 Diphenyl-mono- (2, 2, 4-trimethylpentan diolmonoisobutyrat)-phosphit 50 Bariumoctylphenolat, Cadmium-2-äthylhexoat und Phosphit wurden zusammen vermischt und dann mit dem Polyvinylchlorid vermischt. Das Gemisch wurde auf einem Zweiwalzenmischer bis zu 121 C (250 F) erhitzt und als Fell abgenommen. Proben wurden dann in einem Ofen bei 177 C (350 F) 3/2 Stunden erhitzt, um die Wärmestabilität zu prüfen. Die Verfärbung wurde in Abständen von 15 bis 30 Minuten festgestellt. Die Zusammensetzung blieb die 1 Stunde des Erhitzens farblos, dann entwickelte sich eine schwachgelbe Far- bung, die sich allmählich bis zu 3 Stunden intensivierte, wonach sie orange wurde und nach 31/2 Stunden schwarz geworden war. Das erfindungsgemässe Phosphit verlieh daher dieser Zusammensetzung eine ausgezeichnete Stabilisierung. Zusa, zlich wurde die Harzzusammensetzung durch das Phosphit plastifiziert, so dass kein zu sätzlicher Weichmacher erforderlich war. Beispiel 2 In einen 1-1-Dreihalsrundkolben wurden 155 g (0, 5 Mol) Triphenylphosphit und 324 g (1, 5 Mol) 2, 2, 4-Tri- methylpentandiolmonoisobutyrat zusammen mit 2, 6 g einer wässrigen Natriumhydroxydlösung als Katalysator eingebracht. Das Gemisch wurde unter Riihren 3 Stun den bei 120 bis 130 C erhitzt, und ein Vakuum wurde dann angelegt, um das Phenol abzustreifen. Das Erhitzen wurde im Vakuum fortgesetzt, bis die Gefässtempe- ratur 150 C erreicht hatte und die Temperatur oberhalb des Reaktionsgemischs auf unter 85 C abgefallen war. Insgesamt wurden I35 g Phenol gewonnen, was die vollständige Umesterung unter Bildung von Tri-(2, 2, 4-trimethylpentandiolmonoisobutyrat)-phosphit zeigt. Dieses Phosphit wurde zur Stabilisierung und Plasti fiz-eruna einer Polyvinylchloridhomopolymerisat-Zube- reitung der folgenden Zusammensetzung verwendet : Kunststoffiusammensetzung Gewichtsteile Docv I00-4 (Polyvinylchloridhomo- polymerisat) 100 Bariumoctylphenolat 1, 0 Cadmium-2-äthylhexoat 1, 5 Tri-2, 2, 4-trimethylpentandiolmono isobutyrat-phosphit 50 Bar. umoetylphenolat, Cadmium-2-dthylhexoat und Phosphit wurden zusammen vermischt und dann mit dem Polvvinylchlorid gemischt. Die Mischung wurde auf einern Zweiwalzenmischer bis zu 121 C (250 F) erhitzt uns ales Fell abgellommen. Proben wurden dann in einem Ofen 31/2 Stunden bei 177 C (350 F) erhitzt, um die Wärmestalbilität zu prüfen. Die Verfärbung wurde in Abständen von 15 bis 30 Minuten festgestellt. Die Zusammensetzung blieb die 1 Stunde des Erhitzens farblos, dann entwickelte sich eine schwachgelbe Färbung, die sich allmahlicli bis zu 3 Stunden intensivierte, wonach sie organge wurde und nach 31/2 Stunden zu Schwarz nachgedunkelt war. Das erfindungsgemässe Phosphit ergab daher bei dieser Zusammensetzung eine ausgezeichnete Stabilisierung. Zusätzlich wurde die Harzzusammensetzung durch das Phophit plastifiziert, so dass kein zusatzliches Plastifizierungsmittel erforder- lich star. Der ausdruck Polyvinylchlorid , wie er hier verwendet wird, schliesst jedes Polymerisat ein, das zumindest teilweise aus der sich wiederholenden Gruppe EMI6.1 gebildet ist und einen Chlorgehalt von über 40 % auf whist. In dieser Gruppe l, önnen die Reste X jeweils Was serstoff oder Chlor bedeuten. Bei Polyvinylchloridhomopolymerisaten bedeutet jeter der Reste X Wasserstoff. Dalier umfasst der Ausdruck nicht nur Polyvinylchlordhomopolymerisate, sondern auch nachchlorierte Poly vinylcllloride als eine Klasse, also beispielsweise die in der britischen Patentschrift 893 288 beschriebenen, sowie auch Copolymerisate von Vinylchlorid in einem grosseren Mengenanteil und anderen copolymerisierbaren Monomeren in einem kleineren Mengenanteil, wie beispielsweise Copolymerisate von Vinylchlorid und Vinylacetat, Copolymerisate von Vinylchlorid mit Ma- lein-und Fumarsäure oder-estern und Copylymerisate von Vinylchlorid mit Styrol. Die Erfindung ist auch auf Gemische von Poyvinylchlorid in einem grösseren Mengenanteil mit einem kleineren Mengenanteil anderer synthetischer Harze, wie cllloriertem Polyäthylen oder einem Copolymerisat von Acrylnitril, Butadien und Styrol, anwendbar. Die erfinddungsgemässen Phosphite komien zur Stabilisierung von starren bzw. festen Polyvingylchloridharzmassen, d. ll. Harzrnassen, die so zubereitet sind, dass sie liohe Verarbeitungstemperaturen in der Grössenord- nung von 190 C (375 F) und dariiber aushalten, und plastifizierten Polyvinylchloridharzmassen der üblichen Zubereitung verwendet werden, bei welchen die Be ständigkeit gegen eine Verschlechterung durch Wärme keine Notwendigkeìt ist. Üblicvhe bekannte Weichmacher können verwendet werden, wie beispielsweise Dioctylphthalat, Octyldiphe nylphosphat und epoxydiertes Sojabohnenöl. Besonders brauchbare Plastifizierungsmittel sind die höheren Epoxycarbonsäureester mit 20 bis 150 Kohlenstoffatommen. Solche Ester haben ursprünglich eine Ungesättigtheit in dem Alkohol- oder Säureteil des Moleküls oder in beiden, die durch die bildung der Epoxygruppe oder -guppen dann aufgehoben wird. Typische ungesättigte Säuren sind Acrylsäure, Ölsäure, Linol säure, Linolensäure, Erucasäure, Ricinolsäure, Brassi dinosaure und Tetrahydrophthalsäure, und diese Säuren können mit organischen einwertigen oder mehrwertigen Alkoholen verestert sein, wobei die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome der saure und des Alkohols in dem angegebenen Bereich liegt. Zu typischen einwertigen Alkoholen gehören Butylalkoho, 2-Ä-thylhexylakohol, Laurylalkohol, Isooctylalkohol, Stearylalkohol und Oleylalkohol. Octylalkohole sind bevorzugt. Zu typischen mehrwertigen Alkoholen gehören Pentaerythrit, Glycerin, Athylenglykol, 1, 2-Propylengly lol, 1, 4-buylenlyko, Neopentylglykol, Ricinoleylalkohol, Erythrit, Mannit und Sorbit. Glycerin ist bevorzugt. Die Alkohole können vollständig oder eilweise mit der epoxydierten Saure verestert sein. Ebenso sind die epoxydierten Gemische von höheren Fettsäureestern, die sich in natürlich vorkommenden ölen finden, wie beispielsweise epoxydiertes Sojabohnenöl, epoxydiertes Olivenöl, epoxydiertes Baumwollsamenöl, epoxydierte Tallölfettsäureester, epoxydiertes Kokosnussöl und epoxydierter Talg, brauchbar. Von diesen ist das epoxydierte Sojabohnenöl bevorzugt. Der Alkohol kann die Epoxygruppe enthalten und eine lange oder kurze Kette besitzen, und die Saure kan eine lange oder kurze Kette aufweisen, wile beispielsweise bei Epoxystearylacetat, Epoxystearylstearat, Glycidylstearat und polymerisiertem Gylcidylmethacrylat. Die erfindungsgemdssen or,-anischen Phosphitver- bindungen konnen gewiinschtenialls zusammen mit anderen Stabilisatoren fiir Polyvinylehloridharze verwendet werden, doch ist in den meisten Fällen die durch das organische Phosphit verlihene Stabilisierung ausreichend. In einigen Fällen können jedoch f1r besondere Endzwecke spezielle Stabilisiei-ungswirkungen erwunscht sein. Als zusätzliche Stabilisatoren können Metallsalzstabilisatoren des in den US-Patentschriften Nrn. 2 564 646 und 2 716 092 und anderen Patentschriften auf diesem Gebiet beschriebenen Typs verwendet werden. Der Metallsalzstabilisator ist ein Salz eines mehrwertigen Metalls mit einer organischen Säure mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen. Die Saure sollte eine Monocarbonsäure sein und Leine Stickstoffatome im Molekül enthalten. Aliphatische, aromatische, alicyclische und sauerstoffhaltige heterocyclische Monocarbonsäuren sind als eine Klasse brauchbar. Die Sauren konnen gewünschtenfalls mit Gruppen, wie beispielsweise Halogen, Schwefel und Hydroxyl, substituiert sein. Die sauerstoff haltigen heterocyclischen Säuren enthalten Sauerstoff und Kohlenstoff in der Ringstruktur. Für diese säuren sind alkylsubstituierte Furancarbonsäuren Eleispiele. Als Beispiele fiir die Säuren können die folgenden erwähnt werden : Capronsäure, Caprinsäure, 2-Athylhexansäure, Laurinsäure, chlorcapronsäre, Hydroxycaprinsäure, Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, Palmitinsäure, bl- säure, Myristinsäure, Dodecylthioätherpropionsäure C12H25-S-(CH202-COOH, Hexahydrobenzoesäure, Benzoesäure, Phenylessigsäure, Isobutylbenzoesäure, Phthalsäuremonoäthylester, Athylbenzoesäure, Isopro pylbenzoesaure, Ricinolsaure, p-tert.-Butylbenzoesaure, n-Hexylbenzoesäure, Salicylsäure, Naphthoesäure, 1 Naphthalinessigsäure, o-Benzoylbenzoesäure, von Erdöl stammende naphthenische Säuren, Abietinsäure, Dihy droabietinsäure und Methylfurancarbonsäure. Diese Säuren werden in Form ihrer Metallsalze, insbesondere der Erdalkalisalze, wie beispielsweise der Magnesium-, Barium-, Strontium-und Calciumsalze, und der Zink-, Cadmium-, Blei-und Zinnsalze verwendet. Wenn diese Salze nicht bekannt sind, so werden sie nach den oubli- chen Reaktionsarten, beispielsweise durch Mischen der Saure, des Säurechlorids oder des Säurehydrids mit dem entsprechenden Oxyd oder Hydroxyd des Metalls in einem flüssigen Lösungsmittel und erforderlichenfalls Erhitzen bis zur vollständigen Salzbildung, hergestellt. Die Barium-, Cadmium-und Zinkverbindungen sind bevorzugt. Auch organiselie Verbindungen mit zumindest einer Epoxygruppe sind wirksame Zusatzstabilisatoren. Sie können in Mengen von 0-100 Gew.-Teilen je 100 Teile Harz, je nach der gewiinschten Wirkung, verwendet werden, da viele Epoxyverbindungen, wie oben angegeben, auch Weichmacher fur Polyvinylchloridharze sied. Jede beliebige Epoxyverbindung von ausreichend niedriger Flüchtigkeit kann verwendet werden. Die Verbindungen können aliphatischen oder cycloaliphatischen Charakter besitzen, doch können auch aromatische und heterocyclische Gruppen vorhanden sein. Die Verbindungen haben 8 bis 150 Kohlenstoffatome. Epoxyverbindungen mit weniger als 8 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen zu flüchtig. Die längerkettigen aliphatischen Verbindungen von 20 Kohlenstoffatomen und mehr sind auch Plastifizierungsmittel. Typische Epoxyverbindungen, die keine Weichmacher sind, sind Epoxycarbonsäuren, wie Epoxystearinsaure, Glycidylather von mehrwertigen Alkoholen und Phenolen, wie Triglycidylglycerin, Diglycidyläther von Diathylenglykol, Glycidylepoxy stearyläther, 1, 4-Bis-(2, 3-epoxypropoxy)-benzol, 4, 4' Bis-(2,3-empoxypropoxy)-diphenyläther, 1,8-Bis-(2,3epoxypropoxy)-octan, 1,4-Bis-(2,3-epoxypropoxy)-cyclohexan und 1, 3-Bis-(4,5-empoxypentoxy)-5-chlorbenzol, die Epoxypolyäther von mehrwertigen Phenolen, die durch Umsetzung eines mehrwertigen Phenols mit einem halogenhaltigen Epoxyd oder Dihalogenhydrin erhalten sind, wie beispielsweise die Reaktionsprodukte von Resorcin, Brenzkatechin, Hydrochinon, Methylresorcin oder mehrkernigen Phenolen, wie beispielsweise 2, 2' Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenyl A), 2,2-Bis (4-hydroxyphenyl)-butan, 4,4'-Dihydroxybenzophenon und 1, 5-Dihydroxynaphthalin, mit halogenhaltigen Epoxyden, wie beispielsweise 3-Chlor-1, 2-epoxybutan, 3-Chlor-1, 2-epoxyoctan und Epichlorhydrin. Typische Epoxyverbindungen, die eine Stabilisierungswirkung mit einer Plastifizierungswirkung vereinigen, sind oben unter den Plastifizierungsmitteln angegeben. Es können insgesamt 0, 5 bis 10 Gewichtsteile Stabilisatoren je 100 Gewichtsteile Harz verwendet werden. Es kann mehr an Stabilisatorzusammensetzung verwendet werden, doch werden im allgemeinen damit keine besseren Ergebnisse erhalten, und solche Mengen sind daher unwirtschaftlich und stellen eine Verschwendung dar. Eine kleine Menge eines Trenn-bzw. Gleitmittels, gewöhnlich nicht mehr als 1, 5 /o, kann ebenfalls einbezogen werden. Typische Trennmittel sind die höheren aliphatischen Säuren mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Stearinsäure, Laurinsäure, Palmitinsaure und Myristinsäure, mineralische Schmieröle, Polyvinylstearat, Polyäthylen und Paraffinwachs. Die Herstellung der stabilisierten Massen lässt sich leicht nach iiblichen Verfahren durchfuhren. Die ge wählte Stabilisatorkombination wird gewöhnlich mit dem Weichmacher gemischt, und diese Mischung wird dann mit dem Polyvinylchloridharz unter Verwendung von beispielsweise Kunststoffwalzenmischern bei einer Temperatur, bei der das Gemisch fliessfähig ist und gründliches Mischen erleichtert ist, vermischt, wobei der Weichmacher und der Stabilisator mit dem Harz auf einem Zweiwalzenmischer bei 121 bis 177 C (250 bis 350 F) fur eine zur Bildung eines homogenen Fells ausreichende Zeitspanne, gewöhnlich 5 Minuten, gemischt werden. Wenn die Masse gleichförmig ist, wird sie in üblicher Weise als Fell abgenommen. Die erfindungsgemässen organischen Phosphite sind auch wirksame Stabilisatoren fUr Olefinpolymerisate, wie beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen und höhere Polyolefine. Olefinpolymerisate erleiden beim Erhitzen und beim Behandeln an der Luft einen Abbau, was einen Verlust an Schmelzviskosität ergibt. Dieses Problem ist bei Polypropylen besonders schwerwiegend. Die erfindungsgemasse organischen Phosphite schalten diese Herabsetzung der Schmelzviskosität wirksam aus und stellen in dieser Hinsicht eine Weiterentwicklung des US-Patentes Nr. 3 015 644 dar. Die organischen Phosphite können bei jedem beliebigen Olefinpolymerisat verwendet werden, einschliesslich Polyäthylen mit niedriger Dichte, Polyäthy- len mit hoher Dichte, Polyäthylenen, die nach dem Ziegler-Verfahren hergestellt sind, Polypropylenen, die nach dem Ziegler-Verfahren oder einem anderen Polymerisationsverfahren aus Polypropylen hergestellt sind, Poly- (buten-1), Poly- (penten-1), Poly- (3-methylbuten-1), Poly-(4-methylpenten-1), Polystyrol und Gemischen von Polyathylen und Polypropylen mit anderen verträglichen Polymeren, wie beispielsweise Gemischen von Polyäthy- len und Polypropylen, und Copolymerisaten solcher Olefine, wie beispielsweise Copolymerisaten von Athylen, Propylen und Buten miteinander und mit anderen copolymerisierbaren Monomeren, die ein Instabilitätspro- blem aufweisen, das durch die oben definierten Phosphite gelöst wird. Der Ausdruck Olefinpolymerisat umfasst sowohl Homopolymerisate als auch Copolymerisate. Das Phosphit kann in das Olefinpolymerisat allein oder zusammen mit anderen Stabilisatoren fur Olefinpolymerisate eingebracht werden. Das Phosphit kann zu einem Olefinpolymerisat, wie beispielsweise Polypropylen oder Polyäthylen, das nicht in merklichem Masse abgebaut ist, zugesetzt werden, und wenn es in diesem Zustand zugegeben wird, vermag es den Grad der Herabsetzung der Schmelzviskositat auf einem sehr niedrigen Wert zu halten. Wenn der Stabilisator oder die Stabilisatorkombination zu dem Olefinpolymerisat in einem Stadium des teilweisen Abbaus zugesetzt wird, vermag er bzw. sie jeden weiteren Abbau praktisch zu verhin ders, d. h. die anschliessende Herabsetzung der Schmelzviskosität nach der Zugabe wird auf ein Minimum herabgesetzt. Es wird eine ausreichende Menge Stabilisator verwendet, um die Anderung in der Schmelzviskosität mit der Zeit bei der Heissverarbeitungstemperatur auf der zur Bearbeitung mit der jeweiligen Vorrichtung erforderlichen Grenze zu halten. Im allgemeinen sind sehr kleine Mengen ausreichend. Mengen im Bereich von etva 0, 005 bis etwa 5 Gew.-% des Olefinpolymerisats sind zufriedenstellend. Vorzugsweise werden 0, 1 bis 1 /o fur optimale Stabilisierung verwendet. Es existiert keine wirkliche obere Grenze finir trie Menge an Stabilisator, doch ist es im allgemeinen zweckmässig, die zur Erzielung der erforderlichen Stabilisierung erforderliche mi nimale Menge zu verwenden, da diese Verbindungen teuer sind. Nachdem das Polypropylen so bearbeitet wurde, dass seine Schmelzviskosität auf den gewünschten Bereich herabgesetzt ist, wird der Stabilisator in das Polymerisat in veiner geeigneten Mischvorrichtung, wie beispielsweise einem Walzwerk oder einem Banbury-Mischer, eingebracht. Das Bearbeiten und Mischen wird fortgesetzt, bis das Gemisch praktisch einheitlich ist. Die erhaltene Zusammensetzung wird dann aus der Misch- vorrichtung entfernt und auf die gewünschte Grösse und Form zum Verkauf oder zum Gebrauch zerkleinert. Die folgenden Beispiele erlautern erfindungsgemass mit Phosphiten stabilisierten Polypropylen. Beispiel 3 Eine stabilisierte Polypropylenmasse wurde unter Verwendung des Phosphits von Beispiel 1 als Phosphitstabiliator zusammen mit einem Metallsalz, Zink-2- äthylhexoat und einem Phenol, 4, 4'-Thiobis- (2-tert.butyl-5-methylphenol) hergestellt. Phosphit, Phenol und Metallsalz wurden zusammen unter Bildung vines Stabilisators der folgenden Zusammensetzung vermischt : Stabilisatorzusammensetzung Gewichtsteile Zink-2-äthylhexoat 125 Diphenyl-mono- (2, 2, 4-trimethylpentan- diolmonoisobutyrat)-phosphit 300 4, 4'-Thiobis- (2-tert.-butyl-5-methylphenol) 150 Die Stabilisatormischung wurde durch Rühren von Hand in o, ertes, zuvor nicht stabilisiertes Polypropylen (Pro-Fax 6501, reduzierte spezifische Viskosi tint [RSV] 3, 0, Schmelzindex 0, 4, ASTM D 1238-57 T bei 190 C) in einer Menge von 0, 5 /o Stabilisator, be zogen auf das Gewicht des Harzes, eingemischt. Die Mi- schung wurde auf einen Zweiwalzenmischer gebracht und 5 Minuten bei 1702 C weichgemacht. Aus der gewalzten Folie geschnittene Stocke wurden in den im nachfolgenden beschriebenen, genormten Prüfungen verwendet. Die bei der Prüfung verwendete Normprobe betrug 200 g mit Ausnahme bei der Prüfung im Brabender-Plastograph, bei dem sie 35 g betrug. Die Stabilisatoren wurden, wie in dem Verarbeitungsbeispiel beschrieben, eingebracht und zu einem Fell gewalzt. Die aus dem gewalzten Fell geschnittenen Stüclçe wurden dann in den Prüfverfahren verwendet. Brabender-Plastograph (Herabsetzung der Schmelzviskosität) Dieses Instrument ist im wesentlichen ein Pfleiderer Mischer, in welchem das auf die Schaufeln bei 60 U/ min angewendete Drehmoment kontinuierlich gemessen und auf ein Diagramm in 1,-gXcm Drehmoment aufgetragen wird. Die Schale wird hei 193 C gehalten. Die Beschickung betrab 35 g Polypropylen. Die Temperatur des Kunststo±fs beträgt 205 bis 215 C auf Grund der Ansammlung von Reibungswärme. Of enprüfung, 205 C (Wärmestabilität) Kleine, aus einer gewalzten Folie geschnittene Quadrate werden auf einem Aluminiumblech flchliegend in einen Umluftofen eingebracht. Proben werden in Abständen von 15 Minuten entfernt und auf Formverlust, Ausfliessen oder Schmelzen, was ein Versagen darstellt, geprüft. Die Farbe beim Versagen wird festgestellt. Formpressen, 190 C (Beständigkeit gegen Verspröden und Verlust an Plastizität) Aus veiner gewalzten Folie geschnittene Stocke werden bei 190 C S Minuten zu 15, 24X15, 24 mm (6"X 6") Platten mit einer Dicke von etwa 0, 5 mm (20 mils) oder 1, 9 mm (75 mils) formgepresst. Dann werden Pla stizität und Farbe festgestellt. Wärmealterung, 150 C im Of en (Wärmestabilität von geformten Proben) Geformte Proben werden wie oben hergestellt und flach auf Aluminiumblech in einem Umluftofen bei 150 C erhitzt. Proben werden täglich entfernt und auf Sprünge oder Pulverbildung geprüft, welche beide ein Versagen darstellen. Die Farte wird nach 2 Tagen, wenn die Probe noch nicht versagt hat, festgestellt. Priifung in einer Prüfvorrichtung von der Bauart Weatherometer (Beständigkeit gegen Verschlechterung durch Licht) Die geformten Proben werden in einem Weatherometer bei 51 C Schwarzglattentemperatur gehalten und alle 162/3 Studen auf die Bildung von Rissen geprüft, die ein Versagen darstellen. Die Farbe wird nach 50 Stunden festgestellt. Formpressen bei hoher Temperatur, 287 C (550 F) (Festigkeit gegen Verspröden und Verlust an Plasti zität bei hohen Temperaturen) Formkörper wurden wie oben hergestellt, 30 Minuten bei 287 C (550 F) in der Form gehalten, abgekühlt und bezuglich Farbe und Plastizität geprüft. Un stabilisierte sowie uberstabilisierte Zusammensetzungen brechen und verfärben sich unter diesen Bedingungen. Brabender-Plastograph, 193 C, 60 Ulmin Stabilisatorsystem (kg X cm Drehmoment) nach 5minütigem Betrieb 1300 nach 15minütigem Betrieb 1260 nach 25minütigem Betrieb 1160 Farbe, 25 Minuten hellgrau Ofenprufung, 205 C Stabilisatorsystem Zeit bis zum Versagen 2 Stunden anfängliche Farbe farblos Farbe beim Versagen hellgrau Formpressen, 15, 24 X 15, 24 cm (6 X 6 inch) Platte, 0, 5 und 1, 9 mm (20 und 75 mils) Dicke Stabilisatorsystem Zustand gut Farbe farblos Wärmealterung, geformte 0, 5-mm- (20-mil)-Proben, 150 OC Stabilisatorsystem Tage bis zum Versagen 6112 Farbe, 2 Tage hellgrau Behandlung in Weatherometer, 0, 5-mm- (20-mil)-Proben, 51 C Schwarzplattentemperatur Stabilisatorsystem Stunden bis zum Versagen 120 Farbe, 50 Stunden farblos Hochtemperatur-Formpressen, 287 OC Stabilisatorsystem Zustand gut Farbe farblos Beispiel 4 Zwei stabilisierte Polypropylenmassen wurden unter Verwendung des Phosphitstabilisators von Beispiel 3 zusammen mit einem Metallsalz und einem Phenol, die zu einem Stabilisator der folgenden Zusammensetzung ge- mischt waren, hergestellt : Stabilisatorzusammensetzung Gewichtsteile Zink-2-athylhexoat 125 Diphenyl-mono- (2, 2, 4-trimethylpentan diolmonoisobutyrat)-phosphit 250 1, 1, 3-Tris- (2-methyl-4-hydroxy-5-tert. butylphenyl)-butan 125 Diese Zusammensetzung wurde mit Polypropylen (Pro-Fax 6501) in der in der folgenden Tabelle angegebenen Menue gemischt und dann nach der genormten Wärmealterungsprüfung im Vergleich zu einer entsprechenden, das Gemisch enthaltenden Zusammensetzung unter Zugabe von Ditlaurylthiodipropionat geprüft. Tabelle Stabilisator-Stabilisator-Dilaurylthio-Warmealterung, ge system zusammen-dipropionat formte 0, 5-mm- setzung (20-mil)-Proben, 150 C Tage bis zum Farbe, Versagen 2 Tage A 0 0 1 farblos B 0, 25 0 3 farblos c 0, 50 0 6 farblos D 1, 00 0 8 farblos E 0 0, 3 3 farblos F 0 1 3 farblos G 0, 10 0, 3 4 farblos H 0, 25 0, 3 3 farblos I 0, 45 0, 1 15 farblos J 0, 45 0, 2 26 farblos K 0, 45 0, 3 34 farblos L 0, 35 0, 5 40 farblos M 0, 55 0, 3 37 farblos N 0, 75 0, 3 34 farblos Die durch das Dilaurylthiodipropionat bedingte sehr beträchtliche Verbesserung der Bestandigkeit gegen Alterung bei 150 C ist aus den Daten ersichtlich. Die Herabsetzung der Schmelzviskosität war in 45 Minuten klein, und die Wärmestabilität, die Beständigkeit gegen Versprödung und Verlust an Plastizität bei niedrigen und hohen Temperaturen und die Beständigkeit gegen Verschlechterung durch Licht sind alle als ausgezeichnet bewertet. Beispiel 5 346 g 2-Athylhexyldiphenylphosphit und 360 g Athylenglykolmonophenylacetat wurden nach dem Verfahren von Beispiel 2 umgesetzt. Insgesamt wurden 175 g Phenol gewonnen, was die praktisch vollständige Bildung von 2-Athylhexyl- (athylenglykolmonophenyl- acetat)-phosphit zeigt. Dieses Phosphit wurde zur Herstellung einer Stabilisatorzubereitung der folgenden Zusammensetzung verwendet. Stabilisatorzusammensetzung Gewichtsteile 4, 4'-n-Butyliden-bis-2-tert.-butyl- 5-methylphenol 100 2-Athylhexyl- (athylenglykolmono phenylacetat)-phosphit 275 Zink-2-dthylhexoat 125 Diese Zusammensetzung wurde mit Polypropylen (Pro-Fax 6501) in einer Menge von 0, 6 /o vermischt. Dann wurde eine Prüfung durch die genormte Arme- alterungsprüfung im Vergleich mit einer entsprechenden Zusammensetzung, die das Gemisch in einer Menge von 0, 6 /e enthielt, unter Zugabe von 0, 3 O/o Dilaurylthiodipropionat vorgenommen. Die Zusammensetzung ohne das Dilaurylthiodipropionat war 6 Tage lang stabil, und die Zusammensetzung mit dem Thiodipropionat war 24 Tage stabil. Beide Zusammensetzungen waren nach 2 Tagen farblos. Die Verminderung der Viskosität war in 45 Minu- ten gering, und die Wärmestabilität, Beständigkeit gegen Versprödung und Verlust an Plastizität bei niedrigen und hohen Temperaturen und die Beständigung gogen Verschlechterung durch Licht waren alle nach der Bewertung ausgezeichnet.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH I Masse aus Homopolymerisaten oder Copolymerisaten von Olefinen oder Vinylchlorid mit verbesserter Be ständigkeit gegen Verschlechterung beim Erhitzen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem organischen Phosphorigsäureester, der im Molekül mindestens eine Alkylenglykolmonocarbonsaureestergruppe mit 4 bis 44 Kohlenstoffatomen je Phosphorigsäuregruppe enthält, wober der Monocarbonsäurerest der Glykolestergruppe frei von α,ss-Äthylendoppelbindungen ist.UNTERANSPRUCHE 1. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vinylchloridhomopolymerisat- masse ist.2. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Masse aus einem Copolymerisat von Vinylchlorid und Vinylacetat ist.3. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem eine Epoxyverbindung mit 8 bis 150 Kohlenstoffatomen enthält.4. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekenn- zeichnet, dass sie ausserdem ein Salz eines Mehrwertige Metalls mit einer organischen Saure mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen enthält.5. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorigsäureester ausserdem eine AlLylgruppe an jede Phosphorigsauregruppe gebunden enthält.6. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorigäureester ausserdem eine Arylgruppe an jede Phosphorigsäuregruppe gebunden enthält.7. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorigsäureester ausserdem eine Alkylarylgruppe an jede Phosphorigsäuregruppe gebunden enthält.8. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorigsäureester ausserdem eine heterocyclische Gruppe an jede Phosphorigsäuregruppe gebunden enthät.9. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekenn- zeichnet, dass sie einen organischen Phosphorigsaureester der Formel : EMI10.1 enthält, worin R einen stickstofffreien gesättigten oder ungesättigten gerad-oder verzweigtkettigen oder cycle schen organischen Rest mit 1 bis 23 Kohlenstoffatomen, der frei von a,/3-Athylendoppelbindungen ist, Y einen gerad- oder verzweigtkettigen Alkylenrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen und R'und R"Wasserstoff und/oder organi. sche Reste, die Gruppen der Formel R-COO-Y- enthalten können, bedeuten oder R'und R"zusammen einen zweiwertigen organischen Rest bilden.10. Masse nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass R ein aliphatischer Rest ist.11. Masse nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass R' und/oder R'' eine alkylgruppe bedeuten.12. Masse nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass R'und/oder R"eine Arylgruppe bedeuten.13. Masse nach Tnteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass R' und/oder R'' einen Alkarylrest bedeuten.PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung der Masse aus Homopolymerisaten oder Copolymerisaten von Olefinen oder Vinylchlorid nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Homopolymerisat oder Copolymerisat einen organischen Phosphorigsäureester einverleibt, der im Molekül mindestens eine Alkylenglykolmonocarbonsäureestergruppe mit 4 bis 44 Kohlenstoffatomen je Phosphorigsäuregruppe enthält, wobei der Monocarbonsäurerest der Glykolestergruppe frei von α,ss-Äthylendoppelbindungen ist.UNTERANSPRUCHE 14. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Vinylchloridhomopolymerisat verwendent.15. Verfahren nach Patentanspruch II. dadurch gekennzeichnet, dass man als Copolymerisat ein Vinyl chlord-Vinylacetat-Copolymerisat verwendet.
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