CN109196034A - 包含环烷基烷基二羧酸二酯作为增塑剂的聚合物组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含环烷基烷基二羧酸二酯作为增塑剂的聚合物组合物,在每种情况下包含该聚合物组合物的模塑配混物和增塑溶胶,以及所述聚合物组合物的用途。
Description
发明背景
本发明涉及一种包含环烷基烷基二羧酸二酯作为增塑剂的聚合物组合物,各自包含该聚合物组合物的模塑组合物和增塑溶胶,以及这些聚合物组合物的用途。
现有技术
通过添加称为增塑剂的物质以使得塑料更软、更柔韧和/或更具延展性而在许多塑料中获得所需的加工性质或所需的性能。增塑剂的使用通常用于使塑料的热塑性区域偏移至较低温度,从而在较低加工温度和较低使用温度下获得所需的弹性性能。
聚氯乙烯(PVC)的产量是任何塑料中最高的。由于该材料用途广泛,因此其现在可见于日常生活中所用的宽范围的产品中。因此,PVC具有极大的经济重要性。PVC本质上为在至多约80℃下坚硬且脆性的塑料,且通过添加热稳定剂和其他添加剂而以硬质PVC(PVC-U)的形式使用。柔性PVC(PVC-P)仅通过添加适合的增塑剂而获得,且可用于硬质PVC不适用的许多应用。
任何物质用作特定聚合物的增塑剂的适合性基本上取决于待增塑聚合物的性质。所需的增塑剂通常为具有与待增塑聚合物的高相容性、赋予其以良好的热塑性且对由蒸发和/或渗出引起的损失仅具有低敏感性(具有高耐久性)的增塑剂。
存在许多不同的用于增塑PVC和其他塑料的市售化合物。在过去,通常使用与不同化学结构的醇形成的邻苯二甲酸二酯作为增塑剂,这是因为其具有与PVC的良好相容性和有利性能,实例为邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)和邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)。还使用短链邻苯二甲酸酯如邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸苄基丁基酯(BBP)或邻苯二甲酸二异庚酯(DIHP)作为快速融合剂,例如用于制备所谓的增塑溶胶。除短链邻苯二甲酸酯之外,还可使用二苯甲酸酯如二丙二醇二苯甲酸酯来用于相同目的。烷基磺酸的苯基和甲苯基酯是具有良好胶凝性质的另一类增塑剂的实例,并且可以以商标获得。
增塑溶胶最初是处于液体增塑剂中的细粉状塑料的悬浮液。此处,在环境温度下,聚合物在增塑剂中的溶剂化速率非常低。只有在加热至较高温度时,聚合物才明显溶剂化在增塑剂中。此时,各分立的聚合物聚集体溶胀并融合,从而得到三维高粘度凝胶。该程序称为胶凝,并且在称为凝胶点或溶剂化温度的特定最低温度下开始。胶凝步骤是不可逆的。
由于增塑溶胶呈液体形式,因此它们经常用于极宽范围材料(例如纺织品、玻璃无纺布等)的涂层。这种涂层通常由多个子层组成。
因此,在通常用于工业加工增塑溶胶产品的程序中,施加增塑溶胶层,随后直接使塑料(特别是PVC)与增塑剂在溶剂化温度以上进行初胶凝,由此产生由胶凝、部分胶凝和未胶凝的聚合物颗粒的混合物组成的固体层。然后将下一子层施加至该初胶凝层上,且一旦施加最后层,则通过加热至较高温度而将整个结构整体加工,从而得到完全胶凝的塑料产品。
除制备增塑溶胶外,另一种可能性是制备增塑剂和塑料的干粉状混合物。然后,可将这些干混物(特别是基于PVC)在升高的温度下进一步加工,例如通过挤出成粒,或通过常规成型方法如注射成型、挤出或压延来加工,从而得到完全胶凝的塑料产品。
由于对热塑性聚合物和弹性体加工的技术和经济要求越来越高,因此额外需要具有良好胶凝性质的增塑剂。
特别是在PVC增塑溶胶的制备和加工中(例如制备PVC涂料),尤其希望提供具有低胶凝点的增塑剂作为快速融合剂。此外,增塑溶胶的高储存稳定性也是希望的,即意欲使未凝胶增塑溶胶在环境温度下随时间变化不显示出或仅显示出轻微的粘度增大。尽可能地,意欲通过添加具有快速胶凝性质的合适增塑剂来实现这些性质,而不需要使用其他降低粘度的添加剂和/或溶剂。
然而,一般而言,快速融合剂与所添加的聚合物的相容性通常不令人满意。此外,它们通常在加工和最终产品的使用时显示出高挥发性。此外,在许多情况下,添加快速融合剂对最终产品的机械性质具有不利的影响。因此,另一种用于获得所需的增塑剂性质的已知方法是使用增塑剂混合物,例如将至少一种提供良好热塑性性质,然而提供较差胶凝的增塑剂与至少一种快速融合剂组合。
为了实现所需增塑剂性质,现有技术公开了对各种塑料,尤其对于PVC具有不同性质的各种替代增塑剂。此外,已知的实践是使用增塑剂的混合物,例如将至少一种赋予良好热塑性性质但不很好胶凝的增塑剂与至少一种赋予良好胶凝性质的增塑剂组合。
EP 2631267 A1公开了塑料用,特别是PVC用增塑剂的琥珀酸烷基酯混合物。其使用基于两种不同的单官能的直链或支化醇的至少两种琥珀酸烷基二酯的混合物。
EP 432124 B1公开了己二酸二环己酯在聚乙烯醇缩丁醛的混合物中的用途。其中更特别是通过与纯二酯如己二酸二环己酯比较而公开了己二酸的混合酯与聚乙烯醇缩丁醛的组合的优点。这些混合物用作安全玻璃中的中间层,并且具有改善UV稳定性、降低在玻璃/聚合物复合材料边缘处的分层倾向和改善冲击吸收的优点。
本发明的目的是提供一种用于热塑性聚合物和弹性体的聚合物组合物。所述聚合物组合物一方面赋予模塑组合物、增塑溶胶和PVC组合物以良好的热塑性性质,另一方面赋予良好的胶凝性质,即尽可能低的胶凝温度。因此,意欲使所述聚合物组合物特别适用于提供增塑溶胶。所述聚合物组合物应显示出与待增塑聚合物的高相容性,高耐久性,此外在加工时和最终产品的使用期间应显示出低挥发性。对于特别是在毒理学上无可指摘的增塑剂也存在需求。这尤其适用于敏感的应用领域,例如儿童玩具、食品包装或医疗制品。
发明简述
本发明的一个主题为聚合物组合物,其包含:
A)一种或多种选自PVC均聚物和共聚物的聚合物,
条件是所述聚合物组合物包含50-100重量%至少一种选自PVC均聚物和共聚物的聚合物,基于聚合物组合物中聚合物的总量,
和
B1)一种或多种式(I)的化合物:
其中:
Z为非支化或支化C2-C8亚烷基或包含至少一个双键的非支化或支化C2-C8亚链烯基,且
R1为饱和的非支化或支化C4-C12烷基结构部分,且
R2为饱和的C3-C8环烷基结构部分,其中所述环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代。
本发明的另一主题为聚合物组合物,其包含:
A)一种或多种选自热塑性聚合物和弹性体及其混合物的聚合物组分,
B1)一种或多种式(I)的化合物:
B2)任选地一种或多种式(II.a)的化合物:
B3)任选地一种或多种式(II.b)的化合物:
其中:
Z为非支化或支化C2-C8亚烷基或包含至少一个双键的非支化或支化C2-C8亚链烯基,且
R1为饱和的非支化或支化C4-C12烷基结构部分,且
R2为饱和的C3-C8环烷基结构部分,其中所述环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代,
和
C)一种或多种其他增塑剂,其选自:
-1,2-环己烷二甲酸二酯类,
-邻苯二甲酸二酯类,
-对苯二甲酸二酯类。
本发明的另一主题为模塑组合物,其由如本文所定义的聚合物组合物组成或包含如本文所定义的聚合物组合物。
本发明的另一主题为增塑溶胶,其由如本文所定义的聚合物组合物组成或包含如本文所定义的聚合物组合物。
本发明的另一主题为如本文所定义的聚合物组合物作为热塑性聚合物和弹性体用增塑剂的用途。
本发明的另一主题为如本文所定义的聚合物组合物在增塑溶胶中的用途。
本发明的另一主题为如本文所定义的聚合物组合物在模塑组合物中的用途。
本发明的另一主题为如本文所定义的聚合物组合物在制备模塑品和箔中的用途。
发明描述
本发明的聚合物组合物具有以下优点:
-本发明的聚合物组合物的特征为与待增塑聚合物,特别是PVC的高相容性。
-本发明的聚合物组合物具有高耐久性。因此,本发明的聚合物组合物在加工时和在最终产品的使用期间显示出低挥发性。
-本发明的聚合物组合物有利地适用于实现塑料的多种非常不同且复杂的加工性质和使用性能。
-本发明的聚合物组合物有利地适用于制备增塑溶胶。
-本发明的聚合物组合物适用于制备用于敏感应用领域的模塑品和箔,例如医疗产品、食品和饮料包装、室内领域的产品(例如在住宅中和在交通工具中);其他实例为玩具、儿童护理品等。
-包含于本发明的聚合物组合物中的化合物可使用容易获得的起始物质制备。
-本发明所用的化合物的制备方法简单且有效,从而使得它们易于以大的工业规模提供。
就本发明而言,除非另有说明,PVC代表聚氯乙烯,包括聚氯乙烯均聚物和聚氯乙烯共聚物。
就本发明而言,表述快速融合剂意指具有低于120℃的根据DIN 53408:1967-06的溶剂化温度的增塑剂。特别地,这些快速融合剂用于制备增塑溶胶。
就本发明而言,上文或下文所用的缩写phr(份/100份树脂)表示每100重量份聚合物的增塑剂重量份数。
就本发明而言,前缀Cn-Cm表示由此识别的分子或基团可具有的碳原子数。
就本发明而言,表述“C4-C12烷基”包括具有4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的非支化或支化烷基。实例包括正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、2-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、1-丙基丁基、1-乙基-2-甲基丙基、正辛基、异辛基、2-乙基己基、正壬基、异壬基、2-丙基己基、正癸基、异癸基、2-丙基庚基、正十一烷基、异十一烷基、正十二烷基、异十二烷基及其结构异构体。
在一个实施方案中优选的C4-C12烷基包括支化或非支化C7-C12烷基,例如正庚基、1-甲基己基、2-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、1-丙基丁基、1-乙基-2-甲基丙基、正辛基、异辛基、2-乙基己基、正壬基、异壬基、2-丙基己基、正癸基、异癸基、2-丙基庚基、正十一烷基、异十一烷基、正十二烷基、异十二烷基等。
就本发明而言,表述“C1-C10烷基”包括直链和支化C1-C10烷基,实例为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基及其结构异构体。
就本发明而言,表述“C3-C8环烷基”包括具有3、4、5、6、7或8个碳原子的饱和环状烃。这些包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。
在一个实施方案中优选的C3-C8环烷基为C5-C7环烷基,例如环戊基、环己基和环庚基。
所述环烷基可为未取代或取代的。
取决于其环尺寸,取代的环烷基可具有一个或多个(例如1、2、3、4或5个)C1-C10烷基取代基。在每种情况下,这些C1-C10烷基彼此独立地选自直链和支化C1-C10烷基,实例为乙基、甲基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基及其结构异构体。
取代的C5-C7环烷基的实例为2-甲基环戊基、3-甲基环戊基、2-甲基环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2-甲基环庚基、3-甲基环庚基、4-甲基环庚基、2-乙基环戊基、3-乙基环戊基、2-乙基环己基、3-乙基环己基、4-乙基环己基、2-乙基环庚基、3-乙基环庚基、4-乙基环庚基。优选2-甲基环戊基、2-甲基环己基和2-甲基环庚基。
就本发明而言,表述“非支化或支化C2-C8亚烷基”包括具有2、3、4、5、6、7或8个碳原子的非支化或支化二价烃基。实例包括如1,2-亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基、1,3-亚丁基、1,4-亚丁基、2-甲基-1,3-亚丙基、1,1-二甲基-1,2-亚乙基、1,4-亚戊基、1,5-亚戊基、2-甲基-1,4-亚丁基、2,2-二甲基-1,3-亚丙基、1,6-亚己基、2-甲基-1,5-亚戊基、3-甲基-1,5-亚戊基、2,3-二甲基-1,4-亚丁基、1,7-亚庚基、2-甲基-1,6-亚己基、3-甲基-1,6-亚己基、2-乙基-1,5-亚戊基、3-乙基-1,5-亚戊基、2,3-二甲基-1,5-亚戊基、2,4-二甲基-1,5-亚戊基、1,8-亚辛基、2-甲基-1,7-亚庚基、3-甲基-1,7-亚庚基、4-甲基-1,7-亚庚基、2-乙基-1,6-亚己基、3-乙基-1,6-亚己基、2,3-二甲基-1,6-亚己基、2,4-二甲基-1,6-亚己基等。
在一个实施方案中优选的C2-C8亚烷基为C3-C8亚烷基。
就本发明而言,表述“非支化或支化C2-C8亚链烯基”包括具有2、3、4、5、6、7或8个碳原子的非支化或支化二价烃基,其中主链具有至少一个双键。实例包括亚乙烯基、亚丙烯基、1-甲基亚乙烯基、1-亚丁烯基、2-亚丁烯基、1-甲基亚丙烯基、2-甲基亚丙烯基、1-亚戊烯基、2-亚戊烯基、1-甲基-1-亚丁烯基、1-甲基-2-亚丁烯基、1-亚己烯基、2-亚己烯基、3-亚己烯基、1-甲基-1-亚戊烯基、1-甲基-2-亚戊烯基、1-甲基-3-亚戊烯基、1,4-二甲基-1-亚丁烯基、1,4-二甲基-2-亚丁烯基等。
在一个实施方案中优选的C2-C8亚链烯基为具有一个双键的C2-C4亚链烯基。
亚链烯基中的双键可彼此独立地以E-或Z-构型存在或作为两种构型的混合物存在。
在单支化或多支化亚烷基和亚链烯基的情况下,在支化点处的碳原子或在各支化点处的碳原子可彼此独立地具有R或S构型或相等或不同比例的两种构型。
组分B1、B2和B3
组分B)包含B1)和任选地B2)和任选地B3)。
因此,增塑剂组分B)包含:
B1)一种或多种式(I)的化合物,和任选地
B2)一种或多种式(II.a)的化合物,和任选地
B3)一种或多种式(II.b)的化合物,
其中式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物如本文所定义。
在根据本发明的式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物中,
Z为非支化或支化C2-C8亚烷基或包含至少一个双键的非支化或支化C2-C8亚链烯基,
R1为饱和的非支化或支化C4-C12烷基结构部分,且
R2为饱和的C3-C8环烷基结构部分,其中所述环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代。
Z优选为非支化或支化C2-C8亚烷基,更优选非支化或支化C3-C8亚烷基。在每种情况下此处优选非支化基团。
Z更优选为1,3-亚丙基、1,4-亚丁基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基、1,7-亚庚基或1,8-亚辛基。尤其优选1,4-亚丁基。
R1优选为饱和的非支化或支化C7-C12烷基。
R1更优选为正辛基、正壬基、异壬基、2-乙基己基、异癸基、2-丙基庚基、正十一烷基或异十一烷基。尤其优选2-乙基己基、异壬基或2-丙基庚基,特别是2-乙基己基或异壬基。
R2优选为饱和的C5-C7环烷基,其中所述环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代。
R2更优选为环戊基、环己基、环庚基、2-甲基环戊基、2-甲基环己基或2-甲基环庚基,尤其优选环戊基、环己基、环庚基或2-甲基环己基,特别是环己基或2-甲基环己基。
在第一实施方案中,所述聚合物组合物仅包含式(I)的化合物作为增塑剂。
在第二实施方案中,所述聚合物组合物包含式(I)、(II.a)和/或(II.b)的化合物作为增塑剂。所述组合物优选包含式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物作为增塑剂。
在优选实施方案中,所述增塑剂组分B)包含:
B1)一种或多种式(I)的化合物,
B2)一种或多种式(II.a)的化合物,和
B3)一种或多种式(II.b)的化合物,
其中式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物如本文所定义。
在式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物中,在每种情况下基团Z、R1和R2彼此相同或不同。优选基团Z相同。更优选基团Z和R2各自相同。在每种情况下尤其优选基团Z、R1和R2相同。
在一个实施方案中,所述聚合物组合物包含恰好一种式(I)的化合物、恰好一种式(II.a)的化合物和恰好一种式(II.b)的化合物。在这种情况下,Z、R1和R2在每种情况下可以彼此相同或不同。优选基团Z相同。更优选基团Z和R2各自相同。在每种情况下尤其优选基团Z、R1和R2相同。
通过改变聚合物组合物中式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物的比例,可使增塑剂的性质适应相应的最终用途。
当聚合物组合物除至少一种式(I)的化合物之外还包括至少一种式(II.a)和/或(II.b)的化合物时,聚合物组合物中通式(I)的化合物的量优选为10-75重量%,更优选20-65重量%,更特别是30-60重量%,基于聚合物组合物中式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物的总量。
当聚合物组合物除至少一种式(I)的化合物之外还包括至少一种式(II.a)或(II.b)的化合物时,聚合物组合物中通式(II.a)和(II.b)的化合物的量优选为25-90重量%,更优选35-80重量%,更特别是40-70重量%,基于聚合物组合物中式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物的总量。
当聚合物组合物除至少一种式(I)的化合物之外还包括至少一种式(II.a)或(II.b)的化合物时,式(I)的化合物与式(II.a)和(II.b)的化合物的重量比优选为10:90-75:25,更优选20:80-65:35,更特别是30:70-60:40。
组分(C)
为了用于特定的应用领域,可任选有用地向本发明聚合物组合物中添加不同于组分B,换言之不同于式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物的其他增塑剂。出于该原因,本发明的聚合物组合物可任选包含增塑剂组分(C),其包含一种或多种其他增塑剂,其选自:
C1)1,2-环己烷二甲酸二烷基酯类,
C2)邻苯二甲酸二烷基酯类,和
C3)对苯二甲酸二烷基酯类。
合适的化合物C1)、C2)和C3)为下文所述的那些。
合适的1,2-环己烷二甲酸二酯类为通式(III.a)的化合物:
其中R11和R12彼此独立地选自支化和非支化C7-C12烷基结构部分。
在式(III.a)的化合物中,R11和R12结构部分优选彼此独立地为正辛基、正壬基、异壬基、2-乙基己基、异癸基、2-丙基庚基、正十一烷基或异十一烷基。
在式(III.a)的化合物中,R11和R12结构部分更优选相同。在式(III.a)的化合物中,R11和R12结构部分尤其优选均为2-乙基己基、均为异壬基或均为2-丙基庚基。
一种尤其优选的式(III.a)的化合物为1,2-环己烷二甲酸二异壬酯。
合适的邻苯二甲酸二酯类为通式(III.b)的化合物:
其中R21和R22彼此独立地选自支化和非支化C9-C12烷基结构部分。
在式(III.b)的化合物中,R21和R22结构部分优选彼此独立地为正壬基、异壬基、正癸基、异癸基、2-丙基庚基、2-丙基-4-甲基己基、2-丙基-5-甲基己基、2-异丙基庚基、2-异丙基-4-甲基己基、2-异丙基-5-甲基己基、2-丙基-4,4-二甲基戊基、正十一烷基、异十一烷基、正十二烷基或异十二烷基,更优选2-丙基庚基、2-丙基-4-甲基己基、2-丙基-5-甲基己基、2-异丙基庚基、2-异丙基-4-甲基己基、2-异丙基-5-甲基己基或2-丙基-4,4-二甲基戊基,更特别是2-丙基庚基。
在式(III.b)的化合物中,R21和R22结构部分特别优选相同。在式(III.b)的化合物中,R21和R22结构部分尤其优选均为2-丙基庚基、均为2-丙基-4-甲基己基、均为2-丙基-5-甲基己基、均为2-异丙基庚基、均为2-异丙基-4-甲基己基、均为2-异丙基-5-甲基己基或均为2-丙基-4,4-二甲基戊基。
一种尤其优选的式(III.b)的化合物为邻苯二甲酸二(2-丙基庚基)酯。
合适的对苯二甲酸二酯类为通式(III.c)的化合物:
其中R31和R32彼此独立地选自支化和非支化C4-C12烷基结构部分。
在式(III.c)的化合物中,R31和R32结构部分优选彼此独立地为C7-C12烷基,更特别是正庚基、正辛基、正壬基、异壬基、2-乙基己基、异癸基、2-丙基庚基、正十一烷基或异十一烷基。
在式(III.c)的化合物中,R31和R32结构部分更优选均为C7-C12烷基。在式(III.c)的化合物中,R31和R32结构部分尤其优选均为2-乙基己基、均为异壬基或均为2-丙基庚基。
一种尤其优选的式(III.c)的化合物为对苯二甲酸二(2-乙基己基)酯。
在一个实施方案中,所述聚合物组合物不含增塑剂组分C)。因此,其不含选自1,2-环己烷二甲酸二酯类、邻苯二甲酸二酯类和对苯二甲酸二酯类的增塑剂。
在另一实施方案中,所述聚合物组合物包含增塑剂组分C),其包含一种或多种选自1,2-环己烷二甲酸二酯类、邻苯二甲酸二酯类和对苯二甲酸二酯类的增塑剂。
当聚合物组合物包括增塑剂组分C)时,聚合物组合物中增塑剂组分C)的量优选为1-90重量%,更优选10-80重量%,更特别是20-70重量%,基于聚合物组合物中组分B)和C)的总量。
在一个实施方案中,所述增塑剂组分C)包含1,2-环己烷二甲酸二酯类、邻苯二甲酸二酯类和对苯二甲酸二酯类的混合物。
在另一实施方案中,所述增塑剂组分C)仅包含1,2-环己烷二甲酸二酯类,更特别是上文所述的优选的式(III.a)的化合物。
在另一实施方案中,所述增塑剂组分C)仅包含邻苯二甲酸二酯类,更特别是上文所述的优选的式(III.b)的化合物。
在另一实施方案中,所述增塑剂组分C)仅包含对苯二甲酸二酯类,更特别是上文所述的优选的式(III.c)的化合物。
其他增塑剂
通过改变增塑剂组分的比例,可使增塑剂的性质适应相应的最终用途。这可通过常规试验完成。
为了用于特定的应用领域,可任选有用地向本发明聚合物组合物中添加不同于增塑剂组分B)和C)的其他增塑剂。出于该原因,本发明的聚合物组合物可任选包含至少一种不同于增塑剂组分B)和C)的其他增塑剂D)。
不同于化合物(I)、(II.a)和(II.b)的额外组分D)的增塑剂选自:
-邻苯二甲酸烷基芳烷基酯,
-偏苯三酸三烷基酯,
-苯甲酸烷基酯,
-二醇的二苯甲酸酯,
-羟基苯甲酸酯,
-饱和单羧酸的酯,
-不饱和单羧酸的酯,
-羟基单羧酸的酯,
-饱和羟基二羧酸的酯,
-芳族磺酸的酰胺和酯,
-烷基磺酸酯,
-甘油酯,
-异山梨醇酯,
-磷酸酯,
-柠檬酸二酯和柠檬酸三酯,
-烷基吡咯烷酮衍生物,
-2,5-呋喃二甲酸酯,
-2,5-四氢呋喃二甲酸酯,
-环氧化植物油和环氧化脂肪酸单烷基酯,
-1,3-环己烷二甲酸二烷基酯,
-1,4-环己烷二甲酸二烷基酯,
-脂族和/或芳族多元羧酸与至少二元醇的聚酯,
-其他增塑剂。
合适的邻苯二甲酸烷基芳烷基酯例如为邻苯二甲酸苄基丁基酯。
合适的偏苯三酸三烷基酯优选在每种情况下彼此独立地在烷基中具有4-13个C原子,尤其是7-11个C原子。
合适的苯甲酸烷基酯优选在每种情况下彼此独立地在烷基中具有7-13个C原子,尤其是9-13个C原子。
合适的苯甲酸烷基酯例如为苯甲酸异壬酯、苯甲酸异癸酯或苯甲酸2-丙基庚酯。
合适的二醇的二苯甲酸酯为二甘醇二苯甲酸酯和二丁二醇二苯甲酸酯。
合适的饱和单羧酸的酯例如为乙酸、丁酸和戊酸的酯。
合适的饱和羟基单羧酸的酯例如为乳酸的酯。
合适的二羧酸的酯例如为壬二酸和癸二酸的酯。
合适的羟基二羧酸的酯例如为丙醇二酸的酯。
合适的烷基磺酸酯优选具有含8-22个C原子的烷基结构部分。它们包括例如十五烷基磺酸的苯基或甲苯基酯。
合适的异山梨糖醇酯为异山梨糖醇二酯,其优选被C8-C13羧酸酯化。
合适的磷酸酯为磷酸三-2-乙基己酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、磷酸异癸基二苯基酯、磷酸双(2-乙基己基)苯基酯和磷酸2-乙基己基二苯基酯。
在合适的柠檬酸二酯和柠檬酸三酯中,OH基团可以呈游离或羧化或乙酰化的形式。OH基团优选为酰化的。乙酰化柠檬酸三酯的烷基结构部分优选彼此独立地具有4-8个C原子,尤其是4-6个C原子。
具有含4-18个C原子的烷基结构部分的烷基吡咯烷酮衍生物是合适的。
合适的2,5-呋喃二甲酸二烷基酯在每种情况下彼此独立地在烷基链中具有7-13个C原子,优选8-12个C原子。
合适的2,5-四氢呋喃二甲酸二烷基酯在每种情况下彼此独立地在烷基链中具有7-13个C原子,优选8-12个C原子。
合适的环氧化植物油例如为环氧化大豆油,其可例如获自德国Lampertheim的Galata-Chemicals。
合适的环氧化脂肪酸单烷基酯例如以商品名reFIexTM获自美国PolyOne。
合适的1,3-环己烷二甲酸二烷基酯和1,4-环己烷二甲酸二烷基酯优选彼此独立地具有含4-12个C原子的烷基。
脂族和芳族多元羧酸的聚酯优选为己二酸与多元醇的聚酯,更特别为亚烷基结构部分中具有2-6个碳原子的二亚烷基二醇聚己二酸酯。
在上文所述的所有情况下,烷基在每种情况下可为直链或支化的且在每种情况下彼此相同或不同。参考开头就合适和优选的烷基所给出的一般说明。
当本发明聚合物组合物包含增塑剂组分D)时,本发明聚合物组合物中增塑剂组分D)的量优选为0-50重量%,优选为0-40重量%,更优选为0-30重量%,更特别为0-25重量%,基于所述聚合物组合物中组分B)、D)和任选地C)的总量。
如果存在其他增塑剂D),则其浓度优选为至少0.01重量%,更优选为至少0.1重量%,更优选为至少1重量%,基于所述聚合物组合物中组分B)、D)和任选地C)的总量。
在一个优选实施方案中,本发明的聚合物组合物不含不同于增塑剂组分B)和C)的其他增塑剂。
比例
根据本发明,所述聚合物组合物包含增塑剂组分B1)。所述聚合物组合物任选地进一步包含增塑剂组分B2)、B3)、C)和D)。
所述聚合物组合物优选包含:
0.5-99重量%的组分B1),
1-90重量%的组分B2)和B3),
0-90重量%的组分C),
0-50重量%的组分D),
基于组分B1)以及任选地B2)、B3)、C)和D)的总量。
所述聚合物组合物更优选包含:
0.5-99重量%的组分B1),
1-90重量%的组分B2)和B3),
1-90重量%的组分C),
0-50重量%的组分D),
基于组分B1)以及任选地B2)、B3)、C)和D)的总量。
所述聚合物组合物甚至更优选包含:
2-80重量%的组分B1),
2.5-80重量%的组分B2)和B3),
10-80重量%的组分C),
0-40重量%的组分D),
基于组分B1)以及任选地B2)、B3)、C)和D)的总量。
在所述聚合物组合物中,组分B1)以及任选地B2)、B3)、C)和D)的总量通常为0.5-300phr(份/100份树脂=重量份/100重量份聚合物),优选0.5-130phr,更优选1-100phr。
聚合物组分A)
在聚合物组合物的第一实施方案中,组分A)包含一种或多种选自PVC均聚物和共聚物的聚合物,条件是所述聚合物组合物包含50-100重量%至少一种选自PVC均聚物和共聚物的聚合物,基于聚合物组合物中聚合物的总量。
聚氯乙烯(PVC)均聚物通过氯乙烯的均聚获得。本发明所用的PVC可例如通过悬浮聚合、微悬浮聚合、乳液聚合或本体聚合制备。通过氯乙烯的聚合制备PVC均聚物以及增塑PVC的制备和组成描述于例如“Becker/Braun,Kunststoff-Handbuch[塑料手册],第2/1卷:聚氯乙烯”,第2版,Carl Hanser Verlag,Munich中。
聚氯乙烯(PVC)共聚物由氯乙烯和不同于氯乙烯的其他共聚单体合成。氯乙烯的比例通常为至少20重量%,优选至少50重量%,更优选至少80重量%,基于单体的总重量。原则上,PVC共聚物可类似于PVC均聚物制备。
合适共聚单体的实例为具有C-C双键的单体,例如乙烯或丙烯、1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、乙烯醇及其C2-C10烷基酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、具有选自支化和非支化C1-C10醇的醇组分的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、乙烯基芳族化合物(如苯乙烯)、丙烯腈、甲基丙烯腈、α,β-烯属不饱和单羧酸和二羧酸,以及马来酸酐。
常规其他单体例如为乙酸乙烯酯。常规PVC共聚物例如为聚氯乙烯乙酸乙烯酯(PVCA),氯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。
PVC均聚物和共聚物的常规制备方法以及PVC共聚物的可能共聚单体也是熟练技术人员已知的。
在第一变型中,增塑剂组分A)仅包含选自PVC均聚物和共聚物的聚合物组分。
在另一变型中,增塑剂组分A)可包含一种或多种选自热塑性聚合物和弹性体及其混合物的其他聚合物组分。优选的热塑性聚合物和弹性体为本文描述的那些。
选自PVC均聚物和共聚物的聚合物组分的比例优选大于20重量%,更优选大于50重量%,更特别是大于80重量%,基于增塑剂组分A)的总量。
在聚合物组合物的另一实施方案中,增塑剂组分A)包含一种或多种选自热塑性聚合物和弹性体及其混合物的聚合物组分。
热塑性聚合物优选选自:
-包含呈共聚形式的至少一种选自具有C-C双键的单体的均聚物或共聚物,
-乙烯基缩醛的均聚物和共聚物,
-聚乙烯基酯,
-聚碳酸酯(PC),
-聚酯,
-聚醚,
-聚醚酮,
-热塑性聚氨酯(TPU),
-聚硫化物,
-聚砜,
-聚醚砜,
-纤维素烷基酯,
及其共聚物和混合物。
合适的具有C-C双键的单体例如为乙烯、丙烯、1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、乙烯醇及其C2-C10烷基酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、具有选自支化和非支化C1-C10醇的醇组分的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、乙烯基芳族化合物(如苯乙烯)、丙烯腈、甲基丙烯腈、α,β-烯属不饱和单羧酸和二羧酸,以及马来酸酐。
包含呈共聚形式的至少一种选自具有C-C双键的单体的均聚物或共聚物例如为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁二烯、聚乙烯醇(PVAL)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚氯乙烯(PVC)均聚物和共聚物、具有选自C4-C8醇的相同或不同醇结构部分的聚丙烯酸酯、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯腈及其共聚物,以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(SBMMA)、苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物(SMA)。
乙烯基缩醛的均聚物和共聚物例如为聚乙烯醇缩甲醛(PVFO)、聚乙烯醇缩乙醛和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
聚碳酸酯(PC)例如为碳酸和脂族或芳族二羟基化合物的聚合物。
聚酯例如为聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基丁酸(PHB)、聚羟基戊酸(PHV)和聚乳酸(PLA)。
聚醚例如为聚甲醛(POM)、聚苯醚、聚乙二醇和聚丙二醇。
聚醚酮例如为聚芳醚酮。
纤维素烷基酯例如为乙基纤维素(EC)、乙酸纤维素(CA)、丙酸纤维素(CP)或乙酸/丁酸纤维素(CAB)。
弹性体优选选自天然橡胶(NR)或合成制备的橡胶或其混合物。
优选的合成制备的橡胶例如为
-聚异戊二烯橡胶(IR),
-苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),
-丁二烯橡胶(BR),
-腈-丁二烯橡胶(NBR),
-氯丁二烯橡胶(CR)。
进一步优选可用硫硫化的橡胶或橡胶混合物。
模塑组合物
本发明的另一主题为模塑组合物,其由如本文所定义的聚合物组合物组成或包含如本文所定义的聚合物组合物。
所述模塑组合物可进一步包含至少一种其他聚合物。所述其他聚合物可为热塑性聚合物或弹性体或其混合物。在一个优选实施方案中,所述模塑组合物中存在的聚合物为热塑性聚合物。
所述模塑组合物中组分B)以及存在的话C)和D)增塑剂的总量通常为0.5-300phr(份/100份树脂=重量份/100重量份聚合物),优选0.5-130phr,更优选1-100phr。
在一个优选实施方案中,所述模塑组合物基本上由PVC均聚物和共聚物组成。它们通常也称为PVC模塑组合物。
在本发明上下文中,基本上意指基于组合物中聚合物的总量为至少20重量%由PVC均聚物和共聚物组成。基本上意指基于组合物中聚合物的总量优选为至少50重量%,更优选至少80重量%,更优选至少90重量%,更优选至少95重量%,更优选至少98重量%。
进一步优选地,基本上意指组合物中PVC均聚物和共聚物的量为20-95重量%,优选30-90重量%,更优选40-85重量%,基于组合物的总量。
一种特别形式为包含PVC均聚物和共聚物作为其唯一聚合物组分的模塑组合物。
对根据本发明增塑的PVC而言,表征PVC的摩尔质量且根据DIN EN ISO 1628-2(1999年11月)测得的K值通常为57-90,优选61-85,更特别是64-80。
当所述模塑组合物包含PVC均聚物和共聚物时,所述模塑组合物中组分B)以及存在的话C)和D)的总量为1-300phr,优选5-150phr,更优选10-130phr,更特别是15-120phr。
在另一优选实施方案中,所述模塑组合物中的聚合物为弹性体。优选的弹性体为本文所述的那些。
当所述模塑组合物包含不同于PVC均聚物和共聚物的弹性体时,本发明模塑组合物中弹性体的量为20-95重量%,优选45-90重量%,更特别是50-85重量%,基于组合物的总重量。
在本发明上下文中,除上述成分之外,包含至少一种弹性体的模塑组合物可包含其他合适的添加剂。例如,可存在增强填料如炭黑或二氧化硅,其他填料,亚甲基给体如六亚甲基四胺(HMT),亚甲基受体如用腰果酚(从腰果中提取)改性的酚醛树脂,硫化剂或交联剂,硫化或交联促进剂,活化剂,各种类型的油,老化抑制剂以及例如掺入轮胎组合物和其他橡胶组合物中的其他不同添加剂。
当所述模塑组合物包括橡胶时,所述模塑组合物中组分B)以及任选地C)和任选地D)的总量为1-60phr,优选为1-40phr,更优选为2-30phr。
模塑组合物添加剂
就本发明而言,所述模塑组合物可包含其他合适的添加剂。例如,所述材料可包含稳定剂、润滑剂、填料、颜料、阻燃剂、光稳定剂、发泡剂、聚合物加工助剂、抗冲击改性剂、荧光增白剂、抗静电剂或生物稳定剂。
一些合适添加剂更详细地描述于下文中。然而,所列举的实例不表示对本发明模塑组合物的任何限制,而是仅用于说明。所有与含量有关的数据均为以全部模塑组合物计的重量%。
可使用的稳定剂为任何呈固体和液体形式的常规PVC稳定剂,例如常规Ca/Zn、Ba/Zn、Pb或Sn稳定剂,以及酸结合的层状硅酸盐如水滑石。
本发明的模塑组合物可具有0.05-7%,优选0.1-5%,尤其优选0.2-4%,尤其是0.5-3%含量的稳定剂。
润滑剂降低待加工的塑料与金属表面之间的粘着,且用以抵消在混合、增塑和变形期间的摩擦力。
本发明的模塑组合物可包含任何通常用于塑料加工的润滑剂作为润滑剂。可使用的润滑剂的实例为烃(例如油、石蜡和PE蜡)、具有6-20个碳原子的脂肪醇、酮、羧酸(例如脂肪酸和褐煤酸)、氧化PE蜡、羧酸的金属盐、羧酰胺以及羧酸酯,例如由以下醇形成的酯:乙醇、脂肪醇、甘油、乙二醇和季戊四醇,以及由作为酸组分的长链羧酸形成的酯。
本发明的模塑组合物可具有0.01-10%,优选0.05-5%,尤其优选0.1-3%,尤其是0.2-2%的润滑剂含量。
填料主要对增塑PVC的压缩强度、拉伸强度和弯曲强度以及硬度和耐热变形性具有有利的影响。
就本发明而言,所述模塑组合物还可包含填料(例如碳黑)和其他无机填料,例如天然碳酸钙(例如白垩、石灰石和大理石)、合成碳酸钙、白云石、硅酸盐、二氧化硅、砂、硅藻土、硅酸铝(例如高岭土、云母和长石)。优选地,使用以下作为填料:碳酸钙、白垩、白云石、高岭土、硅酸盐、滑石粉或碳黑。
本发明的模塑组合物可具有0.01-80%,优选0.1-60%,尤其优选0.5-50%,尤其是1-40%含量的填料。
本发明的模塑组合物还可包含颜料以使所得产品适于各种可能的用途。
就本发明而言,不仅可使用无机颜料,而且可使用有机颜料。可使用的无机颜料的实例为钴颜料,例如CoO/Al2O3,和铬颜料,例如Cr2O3。可使用的有机颜料的实例为单偶氮颜料、缩合偶氮颜料、甲亚胺颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮、酞菁颜料、二嗪颜料和二酮基吡咯并吡咯颜料。
本发明的模塑组合物可具有0.01-10%,优选0.05-5%,尤其优选0.1-3%,尤其是0.5-2%含量的颜料。
为了降低可燃性且为了降低燃烧期间的烟雾产生,本发明的模塑组合物还可包含阻燃剂。
可使用的阻燃剂的实例为二氧化二锑、磷酸酯、氯化石蜡、氢氧化铝和硼化合物。
本发明的模塑组合物可具有0.01-10%,优选0.1-8%,尤其优选0.2-5%,尤其是0.5-2%含量的阻燃剂。
所述模塑组合物还可包含光稳定剂,例如UV吸收剂,以便保护由本发明模塑组合物制得的物品免受由光作用引起的表面损害。
就本发明而言,可使用的光稳定剂的实例为羟基二苯甲酮类、羟基苯基苯并三唑类、氰基丙烯酸酯类和所谓的受阻胺光稳定剂(HALS)(例如2,2,6,6-四甲基哌啶的衍生物)。
本发明的模塑组合物可具有0.01-7%,优选0.1-5%,尤其优选0.2-4%,尤其是0.5-3%含量的光稳定剂,例如UV吸收剂。
增塑溶胶
本发明的另一主题涉及增塑溶胶,其由如本文所定义的聚合物组合物组成或包含如本文所定义的聚合物组合物。
就本发明而言,增塑溶胶包含细粉状聚合物在本发明聚合物组合物中的悬浮液。合适的聚合物为上文所述的聚合物,更特别是热塑性聚合物。关于合适的和优选的聚合物,此处完全参考在模塑组合物下所述的那些。
增塑溶胶通常以液体形式存在。在特定条件下,增塑溶胶不可逆地胶凝。
在一个优选实施方案中,增塑溶胶基本上由PVC均聚物和共聚物组成。这些通常也称为PVC增塑溶胶。
就本发明而言,“基本上”意指基于组合物中聚合物的总量为至少20重量%由PVC均聚物和共聚物组成。基本上意指基于组合物中聚合物的总量优选为至少50重量%,更优选至少80重量%,更优选至少90重量%,更优选至少95重量%,更优选至少98重量%。
一种特别形式为包含PVC作为唯一聚合物组分的增塑溶胶。
增塑溶胶中组分B)以及任选地C)和任选地D)的总量为5-300phr,优选为30-200phr。
增塑溶胶通常在环境温度下经由各种方法转化为成品形式,所述方法例如为铺展法、丝网印刷法、流延法,例如中空模塑法或旋转模塑法、浸涂法、喷涂法等。随后通过加热进行胶凝,冷却时得到具有较高或较低柔性的均一产物。
使用和应用
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶优选用于制备模塑品和箔。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于电气装置(例如厨房器具)的外壳和计算机外壳;工具;设备;管道;缆线;软管,例如塑料软管、水软管和灌溉软管、工业弹性体软管或化学软管;电线护套;窗户型材;车辆构造组件,例如车身组件、汽车内饰装饰、发动机振动阻尼器;轮胎;家具,例如椅子、桌子或架子;衬垫泡沫体和床垫泡沫体;防水帆布(例如卡车防水帆布或帐篷防水帆布);垫片;复合箔,例如用于层压安全玻璃,尤其是车辆窗和窗户窗格的箔;人造皮革;包装容器;发泡或未发泡墙壁覆盖物;胶带箔和涂料。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶额外地适用于制备与人或食品直接接触的模塑品和箔。
这些主要为医疗产品、卫生产品、食品和饮料包装、室内领域产品、玩具和儿童护理品、运动和休闲产品、服装、织物纤维等。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于医疗产品,例如用于肠内营养或血液渗析的管道、呼吸管、导液管、输液管、输液袋、血液袋、导管、气管、一次性注射器、手套和呼吸面罩。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于箔,例如防水帆布,例如卡车防水帆布,屋面防水帆布,土工膜,体育场屋面或帐篷防水帆布,密封件,自粘箔,层压箔,冷缩配合箔,室外地板覆盖物,桌布,胶带箔,涂料,泳池箔,池塘箔和人造皮革。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于食品或饮料的包装,例如保鲜箔、食品或饮品软管、饮水软管、用于储存或冷冻食品和饮料的容器、盖板密封件、密封盖、用于酒类的冠状瓶塞或合成瓶塞。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于室内领域的产品,例如地面覆盖物,其可具有均质结构或可包含多个层,由至少一个发泡层构成,实例为地板覆盖物、运动地板或豪华乙烯基瓷砖(LVT)、合成皮革、墙壁覆盖物或建筑物中的发泡或未发泡墙壁覆盖物或车辆中的装饰和控制台覆盖物。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于婴儿和儿童产品、儿童护理品和玩具,例如玩偶、可充气玩具、球、建模粘土、防滑袜、游泳助件、婴儿车覆盖物、婴儿更换衬垫、暖床器、磨牙环和瓶子。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于运动和休闲产品,例如体操球和其他球、运动垫、坐垫、振动器、按摩球和按摩辊、鞋和鞋底、气垫、安全眼镜、手套和饮料瓶。
本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶例如用于服装,例如乳胶服装、防护服和防雨夹克和橡胶靴。
此外,本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶适用于制备无缝中空体、手套,以及用于纺织领域中,用于纺织品涂料。
此外,本发明的聚合物组合物、模塑组合物和增塑溶胶,尤其是PVC增塑溶胶适用于制备合成皮革,机动车辆底部防护,接缝密封,地毯背衬涂料,高重量涂料,传送带,浸渍涂料,以及通过浸渍工艺制得的制品,和玩具,教育用解剖模型,地板覆盖物,墙壁覆盖物,涂覆的纺织品,防水帆布,帐篷,带涂料,屋面膜,封闭用密封组合物,呼吸面罩和手套。
合成皮革例如为用于汽车构造或手袋的合成皮革。
玩具例如为玩偶、球或玩具动物。
纺织品例如为乳胶服装、防护服或防水衣如防雨夹克。
本发明的另一主题为本文的聚合物组合物作为选自如下的助剂和/或在其中的用途:压延助剂、流变助剂、表面活性剂组合物、润滑剂、用于化学反应的猝灭剂、钝感剂、医药产品、粘合剂或密封剂中的增塑剂、抗冲击改性剂和抗流动添加剂。
所述表面活性剂组合物例如为助流剂、成膜助剂、去泡剂、消泡剂、润湿剂、聚结剂和乳化剂。
所述润滑剂例如为润滑油、润滑脂和润滑膏。
式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物的制备
通式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物通常通过酯化或酯交换制备。
酯化
可使用本领域技术人员已知的常规方法通过用相应的脂族醇酯化相应的脂族二羧酸来制备式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物。它们包括至少一种选自选自醇R1-OH和R1-OH的醇组分与通式HO-C(=O)-Z-C(=O)-OH的二羧酸或其合适的衍生物的反应。合适衍生物的实例为酰卤和酸酐。优选的酰卤为酰氯。可用的酯化催化剂为通常用于该目的的催化剂,例如无机酸,例如硫酸和磷酸;有机磺酸,例如甲磺酸和对甲苯磺酸;两性催化剂,特别为钛、锡(IV)化合物或锆化合物,例如四烷氧基钛化合物如四丁氧基钛,和氧化锡(IV)。反应期间产生的水可通过常规措施例如通过蒸馏移除。WO 02/38531描述了一种制备多元羧酸的酯的方法,其中a)在酯化催化剂的存在下,在反应区中将基本上由酸组分或其酸酐以及醇组分组成的混合物加热至沸点,b)将含有醇和水的蒸气分馏得到富含醇的级分和富含水的级分,c)将富含醇的级分返回至反应区,并将富含水的级分从该工艺中排出。WO 02/38531中描述的方法以及其中公开的催化剂同样适用于酯化反应。
酯化催化剂以有效量使用,通常为0.05-10重量%,优选为0.1-5重量%,基于酸组分(或酸酐)和醇组分的总和。
通过酯化制备式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物的其他合适的方法例如描述于US6,310,235、US 5,324,853、DE 2612355(德温特摘要编号DW 77-72638 Y)或DE-A 1945359(德温特摘要编号DW 73-27151 U)中。所提及的文件在此全文引用。
二羧酸HO-C(=O)-Z-C(=O)-OH的酯化通常借助有机酸或无机酸,特别是浓硫酸在上述醇组分R1-OH和/或R2-OH存在下酯化而进行。此处,醇组分的用量有利地为化学计算量的至少两倍,基于在反应混合物中二羧酸HO-C(=O)-Z-C(=O)-OH或其合适衍生物的量。
酯化通常可在环境压力下或在降低或升高的压力下进行。酯化优选在环境压力或降低的压力下进行。
酯化可在不存在任何添加溶剂下或在有机溶剂存在下进行。
如果酯化在溶剂存在下进行,则所述溶剂优选为在反应条件下呈惰性的有机溶剂。该类溶剂为例如脂族烃、卤代脂族烃或芳族烃和取代的芳族烃或醚。所述溶剂优选为选自戊烷、己烷、庚烷、轻石油、石油醚、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、二丁基醚、THF、二烷及其混合物的溶剂。
酯化通常在50-250℃的温度下进行。如果酯化催化剂选自有机酸或无机酸,酯化通常在50-160℃的温度下进行。如果酯化催化剂选自两性催化剂,酯化通常在100-250℃的温度下进行。
酯化可在不存在或存在惰性气体下进行。一般而言,表述惰性气体为在盛行反应条件下不会与参与反应的起始物质、试剂或与溶剂或与所得的产物有任何反应的气体。
酯交换
可使用本领域技术人员已知的常规方法来通过与式(I)、(II.a)和(II.b)的酯不同的酯与相应脂族醇的酯交换来制备式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物。它们包括二羧酸HO-C(=O)-Z-C(=O)-OH的二(C1-C2)烷基酯与至少一种醇R1-OH和/或R2-OH或其混合物在合适酯交换催化剂存在下的反应。
可用的酯交换催化剂为通常用于酯交换反应的常规催化剂,并且大部分也用于酯化反应。这些例如为无机酸如硫酸和磷酸;有机磺酸如甲磺酸和对甲苯磺酸;和选自锡(IV)催化剂的特定金属催化剂,例如二羧酸二烷基锡如二乙酸二丁基锡,三烷基锡醇盐,单烷基锡化合物如单丁基二氧化锡,锡盐如乙酸锡,或氧化锡;钛催化剂:单体和聚合物型钛酸酯和钛螯合物,例如原钛酸四乙酯、原钛酸四丙酯、原钛酸四丁酯、钛酸三乙醇胺;锆催化剂:锆酸酯和锆螯合物,例如锆酸四丙酯、锆酸四丁酯、锆酸三乙醇胺;以及锂催化剂,例如锂盐、锂醇盐;和乙酰丙酮铝(III)、乙酰丙酮铬(III)、乙酰丙酮铁(III)、乙酰丙酮钴(II)、乙酰丙酮镍(II)和乙酰丙酮锌(II)。
酯交换催化剂的用量为0.05-5重量%,优选为0.1-1重量%。优选将反应混合物加热至反应混合物的沸点,因此取决于反应物,反应温度为20-200℃。
酯交换可在环境压力下或在降低或升高的压力下进行。酯交换优选在0.001-200巴,特别优选0.01-5巴的压力下进行。在酯交换期间消去的较低沸点的醇优选通过蒸馏连续移除以使酯交换反应的平衡偏移。为此所需的蒸馏塔通常直接与酯交换反应器连接,并且优选所述塔与其直接连接。如果使用串联连接的多个酯交换反应器,则所述反应器各自可具有蒸馏塔,或者可优选将蒸发的醇混合物从酯交换反应器级联的最终罐通过一个或多个收集管线引入蒸馏塔中。优选将所述蒸馏中回收的较高沸点的醇返回至酯交换中。
如果使用两性催化剂,则其通常通过水解,随后将得到的金属氧化物移除,例如通过过滤。优选地,在反应结束后,通过用水洗涤使催化剂水解,且通过过滤移除沉淀的金属氧化物。如果需要的话,可将滤液进一步后处理以分离和/或纯化产物。优选通过蒸馏分离产物。
二羧酸HO-C(=O)-Z-C(=O)-OH的二(C1-C2)烷基酯与至少一种醇R1-OH和/或R2-OH或其混合物的酯交换优选在至少一种钛(IV)醇盐存在下进行。优选的钛(IV)醇盐为四丙氧基钛、四丁氧基钛及其混合物。醇组分的用量优选为化学计量量的至少两,基于所用的二(C1-C2烷基)酯。
酯交换可在不存在或存在添加的有机溶剂下进行。优选地,酯交换反应在惰性有机溶剂存在下进行。合适的有机溶剂为上文对酯化所述的那些。这些中尤其为甲苯和THF。
酯交换优选在50-200℃的温度下进行。
酯交换可在不存在或存在惰性气体下进行。表述惰性气体通常意指在主导反应条件下不会与参与反应的起始物质、试剂或溶剂或与所得产物有任何反应的气体。酯交换优选在不添加任何惰性气体下进行。
用于制备式(I)、(II.a)和(II.b)的化合物的脂族二羧酸和醇可商购获得或者通过文献已知的合成路线制备。
Michael Tuttle Musser在“Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry”(2011)(DOI:10.1002/14356007.a08_217.pub2)的“Cyclohexanol andcyclohexanone”中公开了用于工业回收环己醇的技术合成路线。环己醇原则上可通过苯酚在气相中氢化的路线或通过借助过渡金属催化剂在液相中借助大气氧催化氧化环己烷而回收。环己醇可通过在液相中使用硼酸且再次用大气氧进行氧化而以更高的选择性和更高的产率获得。该后一种方法经由环己醇的过氧化硼酸酯中间体进行。同样以工业规模实施的是从苯出发的方法。在该方法中,将苯逐步氢化,且从次级组分(例如未反应的苯和环己烷)中分离环己烯。然后,在催化步骤中,环己烯以非常高的选择性和高产率(在所有步骤中高达95%)反应,从而得到环己醇。
Michael Tuttle Musser在“Ullmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry”(2000)(DOI:10.1002/14356007.a01_269)的“Adipic acid”中公开了用于工业回收己二酸的技术合成路线。目前,几乎全世界对己二酸的需求均由用硝酸氧化环己醇或环己酮或其混合物的路线满足。
链烷醇
在本专利申请上下文中,关于下文所述的链烷醇,除非另有说明,术语“异醇”是指结构异构体的混合物。
庚醇
用于制备酯化合物的庚醇可为直链或支化的,或可包含直链和支化庚醇的混合物。优选使用支化庚醇(也称为异庚醇)的混合物,其通过丙烯二聚体的铑或优选钴催化的加氢甲酰化制备,所述丙烯二聚体可例如通过方法且随后将所得异庚醛氢化以得到异庚醇混合物而获得。由于用于其制备的方法,获得的异庚醇混合物包含多种异构体。基本直链的庚醇可通过1-己烯的铑或优选钴催化的加氢甲酰化且随后将所得正庚醛氢化得到正庚醇而获得。1-己烯或丙烯二聚体的加氢甲酰化可通过本身已知的方法实现:在用均匀溶解于反应介质中的铑催化剂加氢甲酰化中用作催化剂的化合物不仅可为未络合的铑羰基化合物(其在暴露于合成气时在加氢甲酰化反应混合物中的加氢甲酰化反应条件下例如由铑盐原位形成),而且可为络合的铑羰基化合物,特别是与有机膦(例如三苯基膦)或与有机磷酸酯,优选螯合二亚磷酸酯的络合物(例如如US-A 5288918所述)。在这些烯烃的钴催化加氢甲酰化中使用的催化剂通常为钴羰基化合物,其可均匀溶于反应混合物中且在暴露于合成气时在加氢甲酰化反应的条件下由钴盐原位形成。如果钴催化加氢甲酰化在三烷基膦或三芳基膦存在下进行,所需的庚醇直接作为加氢甲酰化产物形成,则由此不需要进一步氢化醛官能团。
用于1-己烯或己烯异构体混合物的钴催化加氢甲酰化的合适方法的实例为Falbe,New Syntheses with Carbon Monoxide,Springer,Berlin,1980第162-168页所述的那些经工业认可的方法,实例为Ruhrchemie方法、BASF方法、Kuhlmann方法或Shell方法。Ruhrchemie、BASF和Kuhlmann方法使用未经配体改性的钴羰基化合物作为催化剂进行操作,且由此得到己醛混合物,而Shell方法(DE-A 1593368)使用膦或亚磷酸酯配体改性的钴羰基化合物作为催化剂,由于其具有高氢化活性而直接得到己醇混合物。DE-A 2139630、DE-A 2244373、DE-A 2404855和WO 01014297提供使用未经配体改性的钴羰基络合物实施加氢甲酰化的有利实施方案的详细描述。
1-己烯或己烯异构体混合物的铑催化加氢甲酰化可使用经认可的使用三苯膦配体改性的铑羰基化合物(其为US-A 4148830的主题)的工业低压铑加氢甲酰化方法。未经配体改性的铑羰基化合物可有利地用作长链烯烃(例如通过上述方法获得的己烯异构体混合物)的铑催化加氢甲酰化的催化剂;这与低压方法的不同之处在于需要80-400巴的较高压力。该类高压铑加氢甲酰化方法的实施描述于例如EP-A 695734、EP-880494和EP-B1047655中。
在己烯异构体混合物的加氢甲酰化之后获得的异庚醛混合物以本身为常规的方式催化氢化,从而得到异庚醇混合物。为此,优选使用非均相催化剂,其包含元素周期表第VI族至第VIII族或过渡族I的金属和/或金属氧化物作为催化活性组分,特别是铬、钼、锰、铼、铁、钴、镍和/或铜,其任选沉积在载体材料如Al2O3、SiO2和/或TiO2上。该类催化剂描述于例如DE-A 3228881、DE-A 2628987和DE-A 2445303中。特别有利的是使用比异庚醛氢化所需氢的化学计量量高1.5-20%的过量氢气,在50-200℃的温度下且在25-350巴的氢气压力下实施异庚醛的氢化,且为了避免副反应,根据DE-A 2628987,在氢化期间添加少量水;根据WO 01087809的教导,有利地以碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐的水溶液形式添加。
辛醇
多年来,2-乙基己醇是产量最大的增塑剂醇,其可通过将正丁醛羟醛缩合以得到2-乙基己醛,随后将其氢化以得到2-乙基己醇而获得(参见Ullmann's Encyclopedia ofIndustrial Chemistry;第5版,第A 10卷,第137-140页,VCH Verlagsgesellschaft GmbH,Weinheim 1987)。
基本上直链的辛醇可通过1-庚烯的铑或优选钴催化的加氢甲酰化且随后将所得正辛醛氢化以得到正辛醇而获得。为此所需的1-庚烯可由烃的费-托合成获得。
由于用于醇—异辛醇的制备路线,与2-乙基己醇或正辛醇相反,其不为单一化合物,而是各种支化C8醇(例如2,3-二甲基-1-己醇、3,5-二甲基-1-己醇、4,5-二甲基-1-己醇、3-甲基-1-庚醇和5-甲基-1-庚醇;取决于所用的制备条件和制备方法,这些醇可以以不同定量比例存在于异辛醇中)的异构体混合物。异辛醇通常通过共二聚丙烯和丁烯(优选正丁烯),且随后将所得的庚烯异构体混合物加氢甲酰化而制备。随后,可将在加氢甲酰化中获得的辛醛异构体混合物以本身为常规的方式氢化,从而得到异辛醇。
丙烯与丁烯的得到异构庚烯的共二聚可有利地借助均相催化的方法(Chauvin等;Chem.Ind.;1974年5月,第375-378页)获得,其在乙基铝氯化合物(例如二氯化乙基铝)存在下使用可溶性镍膦络合物作为催化剂。可用于镍络合物催化剂的膦配体的实例为三丁基膦、三异丙基膦、三环己基膦和/或三苄基膦。所述反应在0-80℃的温度下进行,此时有利地将压力设定为使得烯烃以液体反应混合物形式存在于溶液中(Cornils;Hermann:Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds;第2版,第1卷;第254-259页,Wiley-VCH,Weinheim 2002)。
在使用均匀溶解于反应介质中的镍催化剂操作的方法的替代方案中,丙烯与丁烯的共二聚也可使用沉积在载体上的非均相NiO催化剂进行;此时获得的庚烯异构体分布与在均相催化方法中获得的相似。该类催化剂例如用于所谓的方法(Hydrocarbon Processing,1986年2月,第31-33页)中,且具有用于烯烃二聚或烯烃共二聚的良好适合性的特定非均相镍催化剂公开于例如WO 9514647中。
代替基于镍的催化剂,丙烯与丁烯的共二聚也可使用非均相布朗斯台德酸催化剂;此时获得的庚烯与镍催化方法相比通常支化度更高。适用于该目的的催化剂的实例为固体磷酸催化剂,例如磷酸浸渍的硅藻石或硅藻土,这些在方法中用于烯烃二聚或烯烃低聚(Chitnis等;Hydrocarbon Engineering 10,第6期,2005年6月)。对丙烯与丁烯产生庚烯的共二聚具有极好适合性的布朗斯台德酸催化剂为沸石,其用于基于方法而进一步发展的方法中。
借助铑或钴催化的加氢甲酰化,优选钴催化的加氢甲酰化,通过上文就正庚醛和庚醛异构体混合物的制备所述的已知方法,将1-庚烯和庚烯异构体混合物分别转化成正辛醛和辛醛异构体混合物。随后,将这些氢化以得到相应的辛醇,例如借助上文就正庚醇和异庚醇的制备所述的催化剂之一。
壬醇
基本上直链的壬醇可经由1-辛烯的铑或优选钴催化的加氢甲酰化且随后氢化所得的正壬醛而获得。起始烯烃1-辛烯可例如借助可均匀溶解于反应介质(1,4-丁二醇)中且具有作为配体的例如二苯基膦基乙酸或2-二苯基膦基苯甲酸的镍络合物催化剂的乙烯低聚而获得。该方法也称为Shell高级烯烃法或SHOP方法(参见Weisermel,Arpe:Industrielle Organische Chemie[工业有机化学];第5版,第96页;Wiley-VCH,Weinheim1998)。
用于合成本发明组合物中所含的二异壬酯的异壬醇不是单一化合物,而是不同支化的异构C9醇的混合物,取决于其制备方式,特别是还取决于所用的起始物质,其可具有不同的支化度。异壬醇通常通过丁烯二聚以得到异辛烯混合物,随后将异辛烯混合物加氢甲酰化且将所得异辛醛混合物氢化以得到异壬醇混合物而制备,如Ullmann's Encyclopediaof Industrial Chemistry,第5版,第A1卷,第291-292页,VCH Verlagsge- sellschaftGmbH,Weinheim 1995所述。
异丁烯(顺-2-丁烯和反-2-丁烯)以及1-丁烯或这些丁烯异构体的混合物可用作用于制备异壬醇的起始物质。纯异丁烯的二聚(主要借助液态酸(例如硫酸或磷酸)或借助固态酸(例如施加至作为载体材料的硅藻石、SiO2或Al2O3上的磷酸)或沸石或布朗斯台德酸催化)主要得到高度支化的化合物2,4,4-三甲基戊烯,也称为二异丁烯,其在加氢甲酰化且将醛氢化后得到高度支化的异壬醇。
优选为具有低支化度的异壬醇。该类具有极少支化的异壬醇混合物通过上文所述的路线由直链丁烯1-丁烯、顺-2-丁烯和/或反-2-丁烯制备(其还可任选包含较少量的异丁烯)制备,包括丁烯二聚、加氢甲酰化异辛烯,且氢化所得的异辛醛混合物。优选的原料为所谓的萃余物II,其在以下步骤之后由裂化器,例如蒸汽裂化器的C4馏分获得:经由其部分氢化而除去丙二烯、乙炔和二烯(尤其是1,3-丁二烯)以得到直链丁烯,或经由萃取蒸馏将其移除,例如借助N-甲基吡咯烷酮,且随后经由其与甲醇或异丁醇的反应(通过经认可的大规模工业方法,其中形成燃料添加剂甲基叔丁基醚(MTBE),或用于获得纯异丁烯的异丁基叔丁基醚)实施其中所含的异丁烯的布朗斯台德酸催化移除。
除1-丁烯以及顺-2-丁烯和反-2-丁烯之外,萃余物II还包含正丁烷和异丁烷以及至多5重量%的残余量的异丁烯。
萃余物II中所含的直链丁烯或丁烯混合物的二聚可借助大工业规模上使用的熟知方法进行,例如上文就异庚烯混合物的制备所述的方法,例如借助非均相布朗斯台德酸催化剂,例如方法或方法中所用的那些,借助使用均匀溶解于反应介质中的镍络合物催化剂的方法,或借助非均相的含氧化镍(II)的催化剂通过方法或通过WO 9514647的方法。借助铑或钴催化加氢甲酰化,优选钴催化加氢甲酰化,通过上文就庚醛异构体混合物的制备所述的已知方法,将所得异辛烯混合物转化成异辛醛混合物。随后,将这些氢化以得到合适的异壬醇混合物,例如借助上文就异庚醇的制备所述的催化剂之一。
所得异壬醇异构体混合物可由其异构指数(iso-index)表征,异构指数可由异壬醇混合物中的单个异构异壬醇组分的支化度乘以这些在该异壬醇混合物中的百分比而计算:例如,正壬醇对异壬醇混合物的异构指数贡献值为0,甲基辛醇(单支化)的贡献值为1,二甲基庚醇(双重支化)的贡献值为2。线性度越高,则相关异壬醇混合物的异构指数就越低。因此,异壬醇混合物的异构指数可通过将异壬醇混合物气相色谱分离成其单个异构体,且同时通过气相色谱分析的标准方法附随定量确定这些异构体在异壬醇混合物中的定量百分比例而测定。为了提高异构壬醇的挥发性且改善这些物质的气相色谱分离,有利地在气相色谱分析之前借助标准方法将其三甲基硅烷化,例如通过与N-甲基-N-三甲基甲硅烷基三氟乙酰胺反应。为了在气相色谱分析期间获得单个组分的最大分离质量,优选使用具有聚二甲基硅氧烷作为固定相的毛细管。该类毛细管可商购获得,且本领域技术人员仅需进行极少的常规实验便可由多种不同市售产品选择具有用于该分离任务的理想适合性的毛细管。
本发明组合物中所用的二异壬酯通常由具有0.8-2,优选1.0-1.8,特别优选1.1-1.5的异构指数的异壬醇(其可通过上述方法制备)酯化。
下文仅借助实例描述可用于制备根据本发明所用的酯化合物的异壬醇混合物的可能组成,此处应注意的是,异壬醇混合物中单独列出的异构体的比例可根据起始物质(例如萃余物II,其中的丁烯组成可随制备方法变化)的组成及所用制备条件的变化(例如所用催化剂的寿命和必须根据其适当调整的温度和压力条件)而变化。
例如,经由钴催化的加氢甲酰化和随后的氢化由异辛烯混合物(使用萃余物II作为原料借助WO 9514647的催化剂和方法制备)制备的异壬醇混合物可具有如下组成:
-1.73-3.73重量%,优选1.93-3.53重量%,特别优选2.23-3.23重量%的3-乙基-6-甲基己醇;
-0.38-1.38重量%,优选0.48-1.28重量%,特别优选0.58-1.18重量%的2,6-二甲基庚醇;
-2.78-4.78重量%,优选2.98-4.58重量%,特别优选3.28-4.28重量%的3,5-二甲基庚醇;
-6.30-16.30重量%,优选7.30-15.30重量%,特别优选8.30-14.30重量%的3,6-二甲基庚醇;
-5.74-11.74重量%,优选6.24-11.24重量%,特别优选6.74-10.74重量%的4,6-二甲基庚醇;
-1.64-3.64重量%,优选1.84-3.44重量%,特别优选2.14-3.14重量%的3,4,5-三甲基己醇;
-1.47-5.47重量%,优选1.97-4.97重量%,特别优选2.47-4.47重量%的3,4,5-三甲基己醇、3-甲基-4-乙基己醇和3-乙基-4-甲基己醇;
-4.00-10.00重量%,优选4.50-9.50重量%,特别优选5.00-9.00重量%的3,4-二甲基庚醇;
-0.99-2.99重量%,优选1.19-2.79重量%,特别优选1.49-2.49重量%的4-乙基-5-甲基己醇和3-乙基庚醇;
-2.45-8.45重量%,优选2.95-7.95重量%,特别优选3.45-7.45重量%的4,5-二甲基庚醇和3-甲基辛醇;
-1.21-5.21重量%,优选1.71-4.71重量%,特别优选2.21-4.21重量%的4,5-二甲基庚醇;
-1.55-5.55重量%,优选2.05-5.05重量%,特别优选2.55-4.55重量%的5,6-二甲基庚醇;
-1.63-3.63重量%,优选1.83-3.43重量%,特别优选2.13-3.13重量%的4-甲基辛醇;
-0.98-2.98重量%,优选1.18-2.78重量%,特别优选1.48-2.48重量%的5-甲基辛醇;
-0.70-2.70重量%,优选0.90-2.50重量%,特别优选1.20-2.20重量%的3,6,6-三甲基己醇;
-1.96-3.96重量%,优选2.16-3.76重量%,特别优选2.46-3.46重量%的7-甲基辛醇;
-1.24-3.24重量%,优选1.44-3.04重量%,特别优选1.74-2.74重量%的6-甲基辛醇;
-0.1-3重量%,优选0.2-2重量%,特别优选0.3-1重量%的正壬醇;
-25-35重量%,优选28-33重量%,特别优选29-32重量%的具有9和10个碳原子的其他醇;
条件是所述组分总共为100重量%。
根据上述内容,取决于原料的组成和所用反应条件的变化,经由钴催化加氢甲酰化且随后氢化(使用借助用含有乙烯的丁烯混合物作为原料的方法或方法制得的异辛烯混合物)而制得的异壬醇混合物可在如下组成范围内变化:
-6.0-16.0重量%,优选7.0-15.0重量%,特别优选8.0-14.0重量%的正壬醇;
-12.8-28.8重量%,优选14.8-26.8重量%,特别优选15.8-25.8重量%的6-甲基辛醇;
-12.5-28.8重量%,优选14.5-26.5重量%,特别优选15.5-25.5重量%的4-甲基辛醇;
-3.3-7.3重量%,优选3.8-6.8重量%,特别优选4.3-6.3重量%的2-甲基辛醇;
-5.7-11.7重量%,优选6.3-11.3重量%,特别优选6.7-10.7重量%的3-乙基庚醇;
-1.9-3.9重量%,优选2.1-3.7重量%,特别优选2.4-3.4重量%的2-乙基庚醇;
-1.7-3.7重量%,优选1.9-3.5重量%,特别优选2.2-3.2重量%的2-丙基己醇;
-3.2-9.2重量%,优选3.7-8.7重量%,特别优选4.2-8.2重量%的3,5-二甲基庚醇;
-6.0-16.0重量%,优选7.0-15.0重量%,特别优选8.0-14.0重量%的2,5-二甲基庚醇;
-1.8-3.8重量%,优选2.0-3.6重量%,特别优选2.3-3.3重量%的2,3-二甲基庚醇;
-0.6-2.6重量%,优选0.8-2.4重量%,特别优选1.1-2.1重量%的3-乙基-4-甲基己醇;
-2.0-4.0重量%,优选2.2-3.8重量%,特别优选2.5-3.5重量%的2-乙基-4-甲基己醇;
-0.5-6.5重量%,优选1.5-6重量%,特别优选1.5-5.5重量%的具有9个碳原子的其他醇;
条件是所述组分总共为100重量%。
癸醇
用于合成本发明组合物中所含的二异癸酯的异癸醇不是单一化合物,而是不同支化的异构癸醇的复杂混合物。
这些通常经由如下方式制备:镍或布朗斯台德酸催化的丙烯三聚,例如通过上文所述的或方法,随后借助均相铑或羰基钴催化剂,优选借助羰基钴催化剂将所得异壬烯异构体混合物加氢甲酰化,且将所得异癸醛异构体混合物氢化,例如借助上文就C7-C9醇制备所述的催化剂和方法(Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry;第5版,第A1卷,第293页,VCH Verlagsgesellschaft GmbH,Weinheim 1985)。所得异癸醇通常具有高支化度。
用于合成本发明组合物中所含的二(2-丙基庚基)酯的2-丙基庚醇可为纯2-丙基庚醇或可为通常在2-丙基庚醇的工业制备期间形成类型的丙基庚醇异构体混合物且同样通常称为2-丙基庚醇。
纯2-丙基庚醇可经由正戊醛的羟醛缩合且随后将所得2-丙基庚醛氢化而获得,例如根据US-A 2921089。借助该制备方法,除主要组分2-丙基庚醇之外,商业上可获得的2-丙基庚醇通常包含以下2-丙基庚醇异构体中的一种或多种:2-丙基-4-甲基己醇、2-丙基-5-甲基己醇、2-异丙基庚醇、2-异丙基-4-甲基己醇、2-异丙基-5-甲基己醇和/或2-丙基-4,4-二甲基戊醇。2-丙基庚醇中可能存在2-丙基庚醇的其他异构体,例如2-乙基-2,4-二甲基己醇、2-乙基-2-甲基庚醇和/或2-乙基-2,5-二甲基己醇,然而由于这些异构体的醛前体在醇醛缩合中的形成速率低,因此这些仅以痕量(若存在的话)存在于2-丙基庚醇中,且其实际上在决定由这些2-丙基庚醇异构体混合物制得的化合物的增塑剂性能中不起作用。
可使用各种烃源作为用于制备2-丙基庚醇的起始物质,例如1-丁烯、2-丁烯、萃余物I(烷烃/烯烃混合物,其在移除丙二烯、乙炔和二烯之后由裂化器的C4馏分获得且除1-丁烯和2-丁烯之外还包含大量异丁烯),或萃余物II(其由萃余物I通过移除异丁烯获得且因此除1-丁烯及2-丁烯之外仅包含少量异丁烯作为烯烃组分)。当然还可使用萃余物I和萃余物II的混合物作为用于制备2-丙基庚醇的原料。这些烯烃或烯烃混合物可用钴或铑催化剂通过本身为常规的方法加氢甲酰化,此时1-丁烯得到正戊醛与异戊醛的混合物—术语异戊醛表示化合物2-甲基丁醛,其正/异之比可取决于所用的催化剂和加氢甲酰化条件而在较宽限度内变化。例如,当使用三苯膦改性的均相铑催化剂(Rh/TPP)时,通常由1-丁烯以10:1-20:1的正/异之比形成正戊醛和异戊醛,而当使用亚磷酸酯配体改性的铑加氢甲酰化催化剂(例如根据US-A 5288918或WO05028407)时,或者当使用氨基磷酸酯配体改性的铑加氢甲酰化催化剂(例如根据WO0283695)时,几乎只形成正戊醛。尽管Rh/TPP催化剂体系在加氢甲酰化中仅极缓慢地转化2-丁烯,且因此可由加氢甲酰化混合物回收大部分2-丁烯,然而2-丁烯被所述的亚磷酸酯配体或磷酰胺配体改性的铑催化剂成功地加氢甲酰化,所形成的主要产物为正戊醛。相反,烯烃原料中所含的异丁烯通过实际上所有催化剂体系以不同的速率加氢甲酰化成3-甲基丁醛,在一些催化剂的情况下,以较低的程度加氢甲酰化成新戊醛。
需要的话,可在醇醛缩合之前完全或在一定程度上通过蒸馏将根据所用的起始物质和催化剂而获得的C5醛(即任选与异戊醛、3-甲基丁醛和/或新戊醛混合的正戊醛)分离成单个组分,因此此处同样可能影响和控制本发明方法中所用的酯混合物的C10醇组分的异构体组成。同样,可在不事先分离单个异构体的情况下将加氢甲酰化期间形成的C5醛混合物引入醇醛缩合中。如果将正戊醛用于醇醛缩合中且其可借助碱性催化剂,例如氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液进行(例如通过EP-A 366089、US-A 4426524或US-A 5434313所述的方法),则制得作为唯一缩合物的2-丙基庚醛,而如果使用异构C5醛的混合物,则产物包含相同醛分子的均醇醛缩合产物和不同戊醛异构体的交叉醇醛缩合产物的异构体混合物。当然,醇醛缩合可通过单个异构体的靶向反应以使得主要或完全形成单一醇醛缩合异构体的方式控制。随后可用常规氢化催化剂(例如上文对醛的氢化所述的那些)将相关的醇醛缩合物氢化,从而得到相应的醇或醇混合物,通常在先前,优选从反应混合物中蒸馏分离且如果需要,蒸馏纯化之后。
如上文所述,本发明组合物中所含的酯化合物可用纯2-丙基庚醇酯化。然而,所述酯的制备通常使用所述的2-丙基-庚醇与丙基庚醇异构体的混合物,其中2-丙基庚醇的含量为至少50重量%,优选为60-98重量%,特别优选为80-95重量%,特别为85-95重量%。
2-丙基庚醇与丙基庚醇异构体的合适混合物包括例如具有60-98重量%的2-丙基庚醇、1-15重量%的2-丙基-4-甲基己醇和0.01-20重量%的2-丙基-5-甲基己醇和0.01-24重量%的2-异丙基庚醇的那些混合物,其中各成分比例之和不超过100重量%。优选地,各成分比例总共为100重量%。
2-丙基庚醇与丙基庚醇异构体的其他合适的混合物包括例如具有75-95重量%的2-丙基庚醇、2-15重量%的2-丙基-4-甲基己醇、1-20重量%的2-丙基-5-甲基己醇、0.1-4重量%的2-异丙基庚醇、0.1-2重量%的2-异丙基-4-甲基己醇和0.1-2重量%的2-异丙基-5-甲基己醇的那些混合物,其中各成分比例之和不超过100重量%。优选地,各成分比例总共为100重量%。
2-丙基庚醇与丙基庚醇异构体的优选混合物包括具有85-95重量%的2-丙基庚醇、5-12重量%的2-丙基-4-甲基己醇和0.1-2重量%的2-丙基-5-甲基己醇和0.01-1重量%的2-异丙基庚醇的那些混合物,其中各成分比例之和不超过100重量%。优选地,各成分比例总共为100重量%。
当使用所述的2-丙基庚醇异构体混合物代替纯2-丙基庚醇来制备通式(I)和/或(II)的化合物时,烷基酯基团和分别地,烷基醚基团的异构体组成在实际意义上对应于用于酯化的丙基庚醇异构体混合物的组成。
十一烷醇
用于制备本发明组合物中所含的酯化合物的十一烷醇可为直链或支化的,或可由直链和支化十一烷醇的混合物构成。优选使用支化十一烷醇(也称为异十一烷醇)的混合物作为醇组分。
基本上直链的十一烷醇可通过1-癸烯的铑或优选钴催化的加氢甲酰化且随后将所得正十一醛氢化而获得。起始烯烃1-癸烯通过前文对制备1-辛烯所述的SHOP方法制备。
对支化异十一烷醇的制备而言,可对SHOP方法中获得的1-癸烯进行骨架异构化,例如借助酸性沸石分子筛,如WO 9823566所述,在形成异构癸烯的混合物时,将其铑或优选钴催化加氢甲酰化,随后将所得的异十一醛混合物氢化,从而得到用于本发明所用的酯化合物的制备中的异十一烷醇。1-癸烯或异癸烯混合物的借助铑或钴催化的加氢甲酰化可如前文就C7-C10醇合成所述那样实现。类似的考虑适用于正十一醛或异十一醛混合物的氢化,从而分别得到正十一烷醇和异十一烷醇。
在氢化产物的蒸馏纯化之后,所得的C7-C11烷醇或其混合物可如上文所述用于制备本发明所用的酯化合物。
十二烷醇
基本上直链的十二烷醇可有利地借助方法或方法获得。这些方法包括直链三烷基铝化合物的氧化和水解,该直链三烷基铝化合物从三乙基铝出发,通过使用Ziegler-Natta催化剂借助多个乙基化反应逐步构建。所需的正十二烷醇可由所得的不同链长的基本直链烷醇的混合物在蒸馏排出C12烷醇级分之后获得。
或者,正十二烷醇也可通过天然脂肪酸甲酯(例如来自椰子油)的氢化制备。
支化异十二烷醇可类似地通过烯烃共二聚和/或低聚(例如如WO 0063151所述),随后将异十一碳烯混合物加氢甲酰化和氢化(例如如DE-A 4339713所述)的已知方法获得。在氢化产物的蒸馏纯化之后,所得的异十二烷醇或这些的混合物可如上文所述用于制备本发明所用的酯化合物。
附图说明
图1
图1显示了包含具有2-乙基己醇和环己醇作为醇组分的己二酸酯混合物作为其增塑剂组分的PVC增塑溶胶的胶凝行为,以及包含 或N的对比PVC增塑溶胶的胶凝行为。
图2
图2显示了包含Hexamoll和具有2-乙基己醇和环己醇作为醇组分的己二酸酯混合物的各种混合物作为其增塑剂组分的PVC增塑溶胶的胶凝行为,以及包含或N的对比PVC增塑溶胶的胶凝行为。
图3
图3显示了包含具有异丙醇和环己醇作为醇组分的己二酸酯混合物作为其增塑剂组分的PVC增塑溶胶的胶凝行为,以及包含 或N的对比PVC增塑溶胶的胶凝行为。
图4
图4显示了包含Hexamoll和具有异丙醇和环己醇作为醇组分的己二酸酯混合物的各种混合物作为其增塑剂组分的PVC增塑溶胶的胶凝行为,以及包含或N的对比PVC增塑溶胶的胶凝行为。
图5
图5显示了在每种情况下包含和己二酸酯混合物的不同混合物作为其增塑剂组分的PVC增塑溶胶的加工挥发性,以及包含N、和Vestinol INB的混合物或和Jayflex MB10的混合物的对比PVC增塑溶胶的加工挥发性。
图6
图6显示了由包含Hexamoll和己二酸酯混合物的不同混合物作为其增塑剂组分的增塑溶胶制备的PVC箔的箔挥发性,以及由包含N、和Vestinol INB的混合物或和Jayflex MB10的混合物的增塑溶胶制备的对比PVC箔的箔挥发性。
图7
图7显示了由包含己二酸酯混合物作为其增塑剂组分的增塑溶胶制备的PVC箔的肖氏A硬度,以及由包含N、己二酸二环己酯、Plastomoll DOA、和Vestinol INB的混合物或和Jayflex MB10的混合物的增塑溶胶制备的对比PVC箔的肖氏A硬度。
图8
图8显示了由包含Hexamoll和己二酸酯混合物的各种混合物作为其增塑剂组分的增塑溶胶制备的PVC箔的肖氏A硬度,以及由包含N、和Vestinol INB的混合物或和Jayflex MB10的混合物的增塑溶胶制备的对比PVC箔的肖氏A硬度。
图9
图9显示了由包含Hexamoll和己二酸酯混合物的各种混合物作为其增塑剂组分的增塑溶胶制备的PVC箔的相容性行为,以及由包含N、和Vestinol INB的混合物或和Jayflex MB10的混合物的增塑溶胶制备的对比PVC箔的相容性行为。
实施例
所用缩写
2-EH 2-乙基己醇
ASEG 代表己二酸酯混合物
DCHA 代表己二酸二环己酯
CHOA 代表己二酸环己基2-乙基己基酯
DOA 代表己二酸二(2-乙基己基)酯
所用起始物质
实施例使用如下起始物质:
A)分析方法
A.i)分析酯混合物组合物
通过气相色谱法研究所得酯混合物组合物。为了量化,将GC曲线的相应面积相对于彼此而排列。来自Agilent的仪器(Agilent 7890B)用于GC分析,具有DB1柱(30m长x0.25mm内径,具有1μm涂层)。
A.ii)测定熔点
通过差示扫描量热法(DSC)测定熔点。这通过在铝坩埚中称出少量样品(约5mg),并以2K/min的加热速率进行测量而进行。所用仪器为来自TA Instruments的DSC Q2000。
A.iii)测定粘度
根据ASTM D7042-14使用来自Anton-Paar的Stabinger粘度计在20℃下测定动态粘度。
A.iv)测定密度
根据ASTM D7042-14使用来自Anton-Paar的Stabinger粘度计在20℃下测定密度。
A.v)测定折射率
根据DIN 51423-1(2010年2月)测定折射率。
A.vi)测定色数
根据DIN EN ISO 6271-1(2005年3月)测定Pt/Co色数。
A.vii)测定酸值
根据DIN EN ISO 2114:2002-06(2002年6月)测定酸值。
A.viii)测定水含量
根据DIN 51777第1部分(1983年3月)测定根据卡尔费歇尔的水含量。
B)合成己二酸混合酯
B.i)实施例B1
在氮气气氛下在带有气体导入管、三级交叉臂搅拌器、顶部安装柱(5Montz填料A3-1000,材料2.4610,尺寸41x 50mm;理论板数约20-25个/米)、冷凝器、用于排除空气的充油发酵管和水分离器的1.6L油加热夹套式玻璃反应器中装入己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(757g,7.56mol)和2-乙基己醇(109g,0.84mol)。将所得混合物在大气压下加热至沸腾(开始于约160℃,结束于200℃),然后与催化量的Tyzor TPT 20 B(80%钛酸异丙酯和20%钛酸丁酯的混合物;0.63g,2.22mmol)混合。所形成的水在分离器中与醇分离,通过柱返回到反应器中。
通过称重分离出的水,通过气相色谱测量和通过定期测定反应混合物的酸值来监测反应的进展。用甲醇四丁基氢氧化铵溶液自动滴定反应混合物以测定酸值,用电位法测定终点。
6小时后,气相色谱既未显示己二酸,也未显示其单酯,反应混合物的酸值<0.05mgKOH/g,因此反应结束。
为了除去催化剂,在80℃下加入2重量%的氢氧化钠水溶液(5.70g),搅拌混合物10分钟。此外,加入另外45mL水,并将混合物再搅拌10分钟。加入的水通过蒸馏(100℃,170毫巴)除去,粗产品冷却到室温,然后用Seitz K100滤板在压力式吸滤器上过滤(最大3巴)。
过量的醇在氮气气氛下通过蒸汽蒸馏(1巴蒸汽,140-200℃)除去。用活性炭(1g)处理粗产物,重复过滤得到己二酸二环己酯(DCHA)、己二酸环己基2-乙基己基酯(CHOA)和己二酸二(2-乙基己基)酯(DOA)的混合物。
该组合物含有69.5%DCHA、27.1%CHOA和2.6%DOA。
该组合物也称为“己二酸酯混合物90:10”。
该组合物的性质如下:
-酸值:0.05mg KOH/g
-色数:65
-熔点:30℃
-结晶:在室温下在几天之后
-密度:1.0114g/cm3
-折射率:1.4681
-水含量:0.077g/100g
对已经事先熔化且随后冷却到20℃的样品测定密度、折射率和色数。
B.ii)实施例B2
以与实施例1中相同的方式,由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(673g,6.72mol)和2-乙基己醇(219g,1.68mol)制备己二酸的另一酯混合物。
该组合物含有51%DCHA、40.7%CHOA和7.4%DOA。
该组合物也称为“己二酸酯混合物80:20”。
该组合物的性质如下:
-酸值:0.08mg KOH/g
-色数:45
-熔点:26℃
-结晶:在室温下在几周之后
-动态粘度:32.07mPas
-密度:0.9969g/cm3
-折射率:1.4648
-水含量:0.074g/100g
B.iii)实施例B3
以与实施例1中相同的方式,由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(588g,5.88mol)和2-乙基己醇(328g,2.52mol)制备己二酸的另一酯混合物。
该组合物含有34.1%DCHA、49.9%CHOA和16%DOA。
该组合物也称为“己二酸酯混合物70:30”。
该组合物的性质如下:
-酸值:0.14mg KOH/g
-色数:40
-熔点:20℃
-结晶:在标准条件下甚至在几个月之后不结晶;而仅通过加入DCHA晶种或在冷却到-50℃时
-动态粘度:26.5mPas
-密度:0.9851g/cm3
-折射率:1.4618
-水含量:0.0344g/100g
B.iv)实施例B4
以与实施例1中相同的方式,由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(567g,5.67mol)和2-乙基己醇(355g,2.73mol)制备己二酸的另一酯混合物。
该组合物含有23.5%DCHA、50.7%CHOA和25.8%DOA。
该组合物也称为“己二酸酯混合物67.5:32.5”。
该组合物的性质如下:
-动态粘度:22.7mPas
-密度:0.9727g/cm3
-折射率:1.4588
-色数:60
-酸值:0.035mg KOH/g
-水含量:0.012g/100g
B.v)实施例B5
以与实施例1中相同的方式,由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(551g,5.5mol)和2-乙基己醇(383g,2.94mol)制备己二酸的另一酯混合物。
该组合物含有22.2%DCHA、50.1%CHOA和27.7%DOA。
该组合物也称为“己二酸酯混合物65:35”。
该组合物的性质如下:
-动态粘度:22.1mPas
-密度:0.971g/cm3
-折射率:1.4582
-色数:43
-酸值:0.137mg KOH/g
-水含量:0.0987g/100g
B.vi)实施例B6
以与实施例1中相同的方式,由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(525g,5.25mol)和2-乙基己醇(410g,3.15mol)制备己二酸的另一酯混合物。
该组合物含有20.6%DCHA、50%CHOA和29.4%DOA。
该组合物也称为“己二酸酯混合物62.5:37.5”。
该组合物的性质如下:
-动态粘度:21.6mPas
-密度:0.9688g/cm3
-折射率:1.4578
-色数:34
-酸值:0.022mg KOH/g
-水含量:0.054g/100g
B.vii)实施例B7
由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(505g,5.04mol)和2-乙基己醇(438g,3.36mol)制备己二酸的另一酯混合物。该程序大致上如实施例1那样,不同之处在于在加入氢氧化钠溶液之前,在减压下(200℃,420毫巴)除去过量醇的三分之一。
该组合物含有15.6%DCHA、48.4%CHOA和35.8%DOA。
该组合物也称为“己二酸酯混合物60:40”。
该组合物的性质如下:
-酸值:0.02mg KOH/g
-色数:40
-熔点:不可测
-结晶:在标准条件下在几个月之后不结晶;通过加入DCHA晶种或在冷却到-50℃时不结晶
-动态粘度:20.5mPas
-密度:0.9649g/cm3
-折射率:1.4558
-水含量:0.071g/100g
B.viii)实施例B8
以与实施例1中相同的方式,由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(673g,6.72mol)和异壬醇(242g,1.68mol)制备己二酸的另一酯混合物。
该组合物含有46%DCHA、43.9%己二酸环己基异壬基酯和10.1%己二酸二异壬酯。
该组合物也称为“己二酸酯混合物70:30”。
该组合物的性质如下:
-动态粘度:33.2mPas
-密度:0.9898g/cm3
-折射率:1.4641
-色数:66
-酸值:0.068mg KOH/g
-水含量:0.121g/100g
B.ix)实施例B9
以与实施例1中相同的方式,由己二酸(409g,2.8mol)、环己醇(588g,5.88mol)和异壬醇(363g,2.52mol)制备己二酸的另一酯混合物。
该组合物含有26.8%DCHA、45.6%己二酸环己基异壬基酯和27.6%己二酸二异壬酯。该组合物也称为“己二酸酯混合物70:30”。
该组合物的性质如下:
-动态粘度:28.2mPas
-密度:0.9715g/cm3
-折射率:1.4604
-色数:36
-酸值:0.033mg KOH/g
-水含量:0.0611g/100g
B.x)己二酸酯混合物的汇总
己二酸酯混合物的汇总(面积%,根据GC)
C)性能测试
C.i)增塑剂组合物
所用增塑剂组合物和对比增塑剂组合物如下:
a对比例
此外,使用如下对比增塑剂:
C21<sup>a</sup> | 100%Palatinol N |
C22<sup>a</sup> | 100%Hexamoll DINCH |
C23<sup>a</sup> | 100%Plastomoll DOA |
C24<sup>a</sup> | 100%dicyclohexyl adipate |
a对比例
在下文中,除非另有说明,增塑剂组合物共同地涉及所述增塑剂组合物和所述1-组分增塑剂两者。
C.ii)测定PVC增塑溶胶的胶凝行为
通过制备各自包含上述增塑剂组合物之一的增塑溶胶来研究PVC增塑溶胶的胶凝行为。此处所用配方如下:
通过在PE(聚乙烯)烧杯中一起称量两种类型PVC来制备增塑溶胶。称量液体组分至第二个PE烧杯中。在400rpm下使用溶解器(Jahnke&Kunkel,IKA-Werk,型号RE-166A,60-6000 1/分钟,溶解器盘直径=40mm)来将PVC搅拌至液体组分中。当形成增塑溶胶时,将转速增至2500 1/分钟并均化混合物150s。将增塑溶胶从PE烧杯转移至钢盘中,将其在干燥器中暴露于10毫巴的压力。该操作移除增塑溶胶中的空气。取决于空气含量,增塑溶胶或大或小地进行膨胀。在该阶段,将干燥器振摇以破坏增塑溶胶的表面并导致其塌陷。从此时开始,将增塑溶胶在10毫巴的压力下再置于干燥器中15分钟。然后关闭真空泵,使干燥器通气,并且将增塑溶胶转移回PE烧杯中。将所得的增塑溶胶用于流变学测量。对于所有增塑溶胶,在均化后30分钟开始测量。
为了胶凝液态PVC增塑溶胶并将PVC颗粒处于增塑剂中的均一分散体条件转化成均一的固态软质PVC基体,必须以热形式提供所需的能量。在加工操作中,为此目的可使用温度和停留时间参数。胶凝越快(此处通过溶剂化温度指示,即所述温度越低,则材料凝胶得越快),则可选择的温度就越低(对于给定的停留时间)或可选择的停留时间就越短(对于给定的温度)。
使用Anton Paar MCR302流变仪通过内部方法研究增塑溶胶的胶凝行为。在该方法中,在恒定低剪切(振荡)下加热时测量糊粘度。
用于振荡测试的参数如下:
-测量系统:平行板,直径50mm,
-振幅:1%,
-频率:1Hz,
-间隙宽度:1mm,
-初始温度:20℃,
-温度谱:20℃至200℃,
-加热速度:10K/分钟,
-测量点数量:201,
-对于每个测量点的测量时间:0.09分钟。
测量分两步进行。第一步用于调节样品至温度。在20℃下,以的恒定振幅使增塑溶胶暴露于低剪切达2分钟。在第二步中,使用温度程序。在测量时,记录储能模量和损耗模量。由这两个变量计算复数粘度η*。将复数粘度达到其最大值时的温度确定为增塑溶胶的胶凝温度。
C.iii)测定在增塑溶胶加工期间的加工挥发性
加工挥发性是指增塑溶胶加工期间增塑剂的重量损失。如C.ii)所述,制备各自包含上述增塑剂组合物之一的增塑溶胶。使用的配方如下:
箔前体的制备
为了能测定增塑溶胶的性能,必须将液体增塑溶胶转化成可加工的固体箔。为此,将增塑溶胶在低温下预先胶凝。增塑溶胶的胶凝在Mathis烘箱中进行。
Mathis烘箱使用的设置如下:
-排气:阀门完全打开,
-新鲜空气:打开,
-空气循环:最大位置,
-上部空气/下部空气:上部空气设定1。
将新的离型纸夹在Mathis烘箱的夹持装置上。将烘箱预热至140℃,且将凝胶时间设定为25秒。通过使用厚度模板来设定间隙,从而将纸张和刮刀之间的间隙调整为0.1mm。指示表厚度设定为0.1mm。然后在指示表上将间隙调节为0.7mm。
将增塑溶胶施加至纸张上且通过刮刀平滑地铺展。然后借助启动按钮将夹持装置移入烘箱中。在25秒后,将夹持装置再移出。增塑溶胶已胶凝,随后将所得箔整张与纸剥离。该箔的厚度约为0.5mm。
测定加工挥发性
加工挥发性通过使用金属肖氏硬度冲头在每种情况下从箔前体中冲出3个正方形试样(49mm×49mm),称量这些正方形,然后将其在Mathis烘箱中在190℃下胶凝2分钟而测定。在冷却后,再次称量这些试样并计算重量损失(%)。为此,总是精确地将试样定位在离型纸上的相同位置。
C.iv)测定增塑溶胶箔的箔挥发性
箔挥发性是成品增塑PVC制品中的增塑剂挥发性的量度。为了测试箔挥发性,如C.ii)所述制备各自包含增塑剂组合物的增塑溶胶。
然而,对测试而言,在该情况下,不是首先制备箔前体;而是使增塑溶胶直接在Mathis烘箱中在190℃下胶凝2分钟。在厚度为约0.5mm的所得箔上进行箔挥发性测试。
在130℃下24小时测试箔挥发性
通过如下测定箔挥发性:从在190℃胶凝2分钟的增塑溶胶上切下四张单独的箔(150mm×100mm),并且打孔和称重这些箔。将所述箔在设定为130℃的Heraeus 5042E干燥箱中悬挂至旋转的光折射元件上。在所述箱中,每小时更换空气18次。这对应于800L/h的新鲜空气。在箱中24小时后,将箔取出并重新称重。以百分比计的重量损失表征了组合物的箔挥发性。
C.v)测定增塑溶胶制备的箔的肖氏A硬度
肖氏A硬度是增塑PVC制品的弹性的量度。肖氏硬度越低,则PVC制品的弹性就越大。为了测定肖氏A硬度,如C.iii)所述从箔前体冲出尺寸为49mm×49mm的箔段,且以与挥发性测试相同的方式在190℃下胶凝2分钟,在每种情况下三个一组。以此方式将总共27张箔胶凝。将这27张箔在压制框架中彼此叠放并在195℃下压制,从而得到10mm厚的肖氏块。
肖氏硬度测量描述如下:
-方法:DIN EN ISO 868,2003年10月,
-标题:通过硬度计测定压痕硬度(肖氏硬度),
-仪器:Hildebrand DD-3数字硬度计,
-试样:
尺寸:49mm×49mm×10mm(长×宽×厚),
制备:由约27张0.5mm厚的胶凝箔压制而成,
压制温度:195℃=比胶凝箔的制备高5℃,
-测量前的储存时间:在23℃和50%相对湿度的气候室中7天,
-测量时间:15秒(在读取数值之前针保留在试样上的时间),
-测量10个单独的值,并由此计算平均值。
在每种情况下,在15秒后读取肖氏A硬度的测量值。
C.vi)机械值
增塑PVC制品的机械性质尤其使用断裂伸长率、100%模量和断裂应力来表征。断裂伸长率越高,则增塑PVC制品的机械性质就越好。100%模量和断裂应力越低,则表示增塑剂性质就越好。然而,对于这些测试,不是首先制备箔前体;而是将增塑溶胶直接在Mathis烘箱中在190℃下胶凝2分钟。断裂伸长率、100%模量和断裂应力的测试在由此制备的厚度为约0.5mm的箔上进行。
参数断裂伸长率、100%模量和断裂应力根据DIN EN ISO 527第1和3部分测定。程序详述按如下进行:
-机器:Zwick型号TMZ 2.5/TH1S,
-方法:根据DIN EN ISO 527第1部分(2012年6月)和第3部分(2003年7月)测试,
-测试试样:根据DIN EN ISO 527第3部分的2型箔条,冲孔,长150mm,宽15mm,
-测试试样的数量:每次测试测量10个试样,
-气候:标准气候23℃(+/-1℃),50%相对湿度,
-储存时间:测量前,在标准气候下7天,
-夹具:具有6巴夹持压力的光滑凸面,
-夹持长度:100mm,
-测量长度:在十字头上进行的测量,即夹持长度等于测量长度=100mm,
-测试速率:100mm/分钟。
C.vii)测定箔的相容性(耐久性)
测试方法的目的
该测试用于定性和定量测量软质PVC配方的相容性。其在升高的温度(70℃)和空气湿度(100%相对湿度)下进行。相对于储存时间对获得的数据进行评估。
测试试样
对于标准测试,对每种配方使用尺寸为75mm×110mm×0.5mm的10个测试试样(箔)。将箔沿着宽边打孔,刻痕并称重。刻痕必须是不可擦除的,并且可使用例如烙铁来产生。
测试仪器
加热箱,分析天平,用于测量加热箱腔内温度的带探头的温度测量装置,玻璃碗,由防锈金属制成的金属支架。
测试参数
测试温度:70℃。
测试介质:由完全软化水在70℃下形成的蒸汽。
程序
将加热箱内部中的温度设定为所需的70℃。将测试箔悬挂在电线框架上,将其放入用水(软化水)填充至约5cm高度的玻璃槽中。所述箔一定不要悬挂在水中。仅将相同组成的箔保持在一个标记和编号的碗中,以避免相互影响并且便于在相应的储存时间后取出。
使用聚乙烯箔对玻璃槽进行不透蒸汽的密封,从而使得稍后在玻璃槽中形成的蒸汽不能逸出。
储存时间
在1、3、7、14和28天的周期后,在每种情况下从玻璃槽中取出2张箔(两次测定),并在空气中自由悬挂1小时以适应气候。随后,使用甲醇(用甲醇润湿的手巾)在表面上清洁箔。随后,将箔以自由悬挂状态在干燥箱中在70℃下干燥16小时(自然对流)。在从干燥箱中取出后,将箔在实验室以自由悬挂状态调节1小时,随后称重。在每种情况下给出相对于将其放置在加热箱中之前的样品的重量变化的算术平均值作为测试结果。
D)性能测试,结果
D.i)胶凝行为
如C.ii)所述测定胶凝行为。此处使用上述增塑剂组合物C01-C13。结果示于图1和4中。
对于包含增塑剂组合物C01-C07之一的增塑溶胶的胶凝行为,图1显示了相比于包含对比增塑剂C21或C22的增塑溶胶而言的改进性质。
对于包含增塑剂组合物C10-C16之一的增塑溶胶的胶凝行为,图2显示了相比于包含对比增塑剂组合物C19、C20和C21的增塑溶胶而言的相似性质和相比于包含对比增塑剂C22的增塑溶胶而言的改进性质。
对于包含增塑剂组合物C08-C09之一的增塑溶胶的胶凝行为,图3显示了相比于包含对比增塑剂C21或C22的增塑溶胶而言的改进性质。
对于包含增塑剂组合物C17-C18之一的增塑溶胶的胶凝行为,图4显示了相比于包含对比增塑剂组合物C19、C20和C21的增塑溶胶而言的相似性质和相比于包含对比增塑剂C22的增塑溶胶而言的改进性质。
D.ii)加工挥发性
如C.iii)所述测定加工挥发性。此处使用上述增塑剂组合物C03和C07-C09、C10-C12和C16-C22。
己二酸酯混合物的加工挥发性(质量损失)
质量损失[%] | ||
C03 | 100%己二酸酯混合物B3(70:30) | 4.2 |
C07 | 100%己二酸酯混合物B7(60:40) | 4.3 |
C08 | 100%己二酸酯混合物B8(80:20) | 3.6 |
C09 | 100%己二酸酯混合物B9(70:30) | 3.1 |
对于包含增塑剂组合物C10-C12和C16-C18之一的PVC增塑溶胶,图5显示了相比于包含对比增塑剂组合物C19-C20之一的PVC增塑溶胶而言的有利和低得多的加工挥发性。然而,包含增塑剂组合物C10-C12和C16-C18之一的PVC增塑溶胶的加工挥发性比包含对比增塑剂C21或C22的PVC增塑溶胶高。
因此,在加工阶段,相比于在包含具有多种组分的对比增塑剂组合物的PVC增塑溶胶的情况下,从本发明的PVC增塑溶胶损失少得多的增塑剂。
D.iii)箔挥发性
如C.iv)所述测定箔挥发性。此处使用上述增塑剂组合物C03、C07-C09、C10-C12和C16-C22。
己二酸酯混合物的箔挥发性(质量损失)
质量损失[%] | ||
C03 | 100%己二酸酯混合物B3(70:30) | 11.6 |
C07 | 100%己二酸酯混合物B7(60:40) | 10.7 |
C08 | 100%己二酸酯混合物B8(80:20) | 9.6 |
C09 | 100%己二酸酯混合物B9(70:30) | 7.3 |
对于包含增塑剂组合物C10-C12和C16-C18的箔,图6显示了相比于包含对比增塑剂组合物C19-C20之一的箔而言的有利和低得多的箔挥发性。然而,包含增塑剂组合物C10-C12和C16-C18之一的箔的箔挥发性比包含对比增塑剂C21或C22的箔高。
因此,相比于包含具有多种组分的对比增塑剂组合物的箔,本发明的增塑溶胶的箔损失少得多的增塑剂。
D.iv)肖氏A硬度
如C.v)所述测定肖氏A硬度。此处使用上述增塑剂组合物C03、C07-C09、C12和C16-C24。结果示于图7和8中。
对于包含增塑剂组合物C03和C07-C09的膜的肖氏A硬度,图7显示了相比于包含对比增塑剂组合物C19-C24的箔而言的有利和更低的肖氏A硬度。
对于包含增塑剂组合物C12和C16-C18的膜的肖氏A硬度,图8显示了相比于包含对比增塑剂组合物C19-C22的箔而言的有利和更低的肖氏A硬度。
因此,本发明的增塑溶胶的箔在PVC制品部件上显示出高弹性。
D.v)机械值
如C vi)所述测定机械性质。
下表给出增塑剂组合物C12和C16-C18的测试结果。应注意,增塑剂组合物C12和C16-C18的机械值给出与增塑剂组合物C21和C22的市售增塑剂的增塑剂组合物类似的良好值。
D.vi)相容性
如C vii)所述测定相容性。
图9显示了增塑剂组合物C12、C16-C18和C19-C22作为对比组合物的测试结果。应注意,增塑剂组合物C12、C16-C18以及C21和C22与PVC具有非常好的相容性;相反,增塑剂组合物C21和C22与PVC具有非常差的相容性。因此,本发明增塑溶胶的箔与PVC具有更好的相容性。
Claims (24)
1.一种聚合物组合物,其包含:
A)一种或多种选自PVC均聚物和共聚物的聚合物,
条件是所述聚合物组合物包含50-100重量%至少一种选自PVC均聚物和共聚物的聚合物,基于聚合物组合物中聚合物的总量,
和
B1)一种或多种式(I)的化合物:
其中:
Z为非支化或支化C2-C8亚烷基或包含至少一个双键的非支化或支化C2-C8亚链烯基,且
R1为饱和的非支化或支化C4-C12烷基结构部分,且
R2为饱和的C3-C8环烷基,其中环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其进一步包含:
B2)一种或多种式(II.a)的化合物:
和/或
B3)一种或多种式(II.b)的化合物:
其中:
Z为非支化或支化C2-C8亚烷基或包含至少一个双键的非支化或支化C2-C8亚链烯基,且
R1为饱和的非支化或支化C4-C12烷基结构部分,且
R2为饱和的C3-C8环烷基结构部分,其中所述环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代。
3.根据权利要求2所述的聚合物组合物,其中所述聚合物组合物中式(I)的化合物的量为10-75重量%,基于组合物中增塑剂组分B1、B2和B3的总重量。
4.根据权利要求2或3所述的聚合物组合物,其中所述聚合物组合物中式(II.a)和(II.b)的化合物的总量为25-90重量%,基于组合物中增塑剂组分B1、B2和B3的总重量。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的聚合物组合物,其中式(I)的化合物的总重量与式(II.a)和(II.b)的化合物的总重量的重量比为1:9-3:1。
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中R1为饱和的非支化或支化C7-C12烷基结构部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中R2为饱和的C5-C7环烷基结构部分,其中所述环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代。
8.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中Z为非支化C3-C8亚烷基。
9.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其进一步包含:C)一种或多种其他增塑剂,选自:
-1,2-环己烷二甲酸二烷基酯类,
-邻苯二甲酸二烷基酯类,
-对苯二甲酸二烷基酯类。
10.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中所述聚合物组合物包含至少一种不同于组分B)和C)的其他增塑剂D),选自:
-邻苯二甲酸烷基芳烷基酯,
-偏苯三酸三烷基酯,
-苯甲酸烷基酯,
-二醇的二苯甲酸酯,
-羟基苯甲酸酯,
-饱和单羧酸的酯,
-不饱和单羧酸的酯,
-羟基单羧酸的酯,
-二羧酸的酯,
-饱和羟基二羧酸的酯,
-芳族磺酸的酰胺和酯,
-烷基磺酸酯,
-甘油酯,
-异山梨醇酯,
-磷酸酯,
-柠檬酸二酯和柠檬酸三酯,
-烷基吡咯烷酮衍生物,
-2,5-呋喃二甲酸酯,
-2,5-四氢呋喃二甲酸酯,
-环氧化植物油,
-环氧化脂肪酸单烷基酯,
-1,3-环己烷二甲酸二烷基酯,
-1,4-环己烷二甲酸二烷基酯,
-脂族和/或芳族多元羧酸与至少二元醇的聚酯,
-其他增塑剂。
11.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其包含至少一种其他聚合物,选自:
-均聚物或共聚物,其包含呈聚合形式的至少一种选自如下组的单体:C2-C10单烯烃、1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、乙烯醇及其C2-C10烷基酯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、C1-C10醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、乙烯基芳族化合物、丙烯腈、甲基丙烯腈、马来酸酐和α,β-烯属不饱和单羧酸和二羧酸;
-乙烯基缩醛的均聚物和共聚物;
-聚乙烯基酯;
-聚碳酸酯;
-聚酯;
-聚醚;
-聚醚酮;
-热塑性聚氨酯;
-聚硫化物;
-聚砜;
-聚醚砜;
-纤维素烷基酯;
及其混合物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物,其中在所述聚合物组合物中,组分B1以及存在的话B2、B3、C和D的总量为5.0-300phr,基于PVC均聚物和共聚物的总量。
13.一种聚合物组合物,其包含:
A)一种或多种选自热塑性聚合物和弹性体及其混合物的聚合物组分,
B1)一种或多种式(I)的化合物:
其中:
Z为非支化或支化C2-C8亚烷基或包含至少一个双键的非支化或支化C2-C8亚链烯基,且
R1为饱和的非支化或支化C4-C12烷基结构部分,且
R2为饱和的C3-C8环烷基,其中环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代,
和
C)一种或多种其他增塑剂,选自:
-1,2-环己烷二甲酸二烷基酯类,
-邻苯二甲酸二烷基酯类,
-对苯二甲酸二烷基酯类。
14.根据权利要求13的聚合物组合物,其进一步包含:
B2)一种或多种通式(II.a)的化合物:
和
B3)一种或多种通式(II.b)的化合物:
其中:
Z为非支化或支化C2-C8亚烷基或包含至少一个双键的非支化或支化C2-C8亚链烯基,且
R1为饱和的非支化或支化C4-C12烷基结构部分,且
R2为饱和的C3-C8环烷基结构部分,其中所述环烷基结构部分彼此独立地未取代或被至少一个C1-C10烷基结构部分取代。
15.根据权利要求13或14所述的聚合物组合物,其中一种或多种聚合物组分选自:
-均聚物或共聚物,其包含呈聚合形式的至少一种选自如下组的单体:C2-C10单烯烃、1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、乙烯醇及其C2-C10烷基酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、C1-C10醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、乙烯基芳族化合物、丙烯腈、甲基丙烯腈、马来酸酐和α,β-烯属不饱和单羧酸和二羧酸;
-乙烯基缩醛的均聚物和共聚物;
-聚乙烯基酯;
-聚碳酸酯;
-聚酯;
-聚醚;
-聚醚酮;
-热塑性聚氨酯;
-聚硫化物;
-聚砜;
-聚醚砜;
-纤维素烷基酯;
及其混合物。
16.一种模塑组合物,由如权利要求1-15中任一项所定义的聚合物组合物组成或包含如权利要求1-15中任一项所定义的聚合物组合物。
17.一种增塑溶胶,由如权利要求1-15中任一项所定义的聚合物组合物组成或包含如权利要求1-15中任一项所定义的聚合物组合物。
18.如权利要求1-15中任一项所定义的聚合物组合物作为用于热塑性聚合物和弹性体,更特别是用于聚氯乙烯(PVC)均聚物和共聚物及其聚合物共聚物的增塑剂的用途。
19.如权利要求1-15中任一项所定义的聚合物组合物在增塑溶胶中,优选在基本上由作为聚合物组分的PVC均聚物和共聚物组成的增塑溶胶中的用途。
20.如权利要求1-15中任一项所定义的聚合物组合物在模塑组合物中,优选在基本上由作为聚合物组分的PVC均聚物和共聚物组成的模塑组合物中的用途。
21.如权利要求18-20中任一项所定义的聚合物组合物在制备模塑品和箔中的用途。
22.根据权利要求21的用途,所制备的模塑品为围绕工具的包层,环,滑板车或手推车把手,软管,水软管,灌溉软管,工业弹性体软管,化学软管,电线或电缆包层,包装容器,型材,窗户型材,传送带,室外地板型材,车辆构造组件,汽车内饰装饰,车身组件,车身底部防护,振动阻尼器,消除用具,发泡或未发泡墙壁覆盖物或金属涂料,和/或所述箔为防水帆布,卡车防水帆布,屋面防水帆布,土工膜,体育场屋面,帐篷防水帆布,密封件,自粘箔,层压箔,冷缩配合箔,室外地板覆盖物,桌布,胶带箔,涂料,泳池箔,池塘箔或人造皮革。
23.如权利要求18-21中任一项所定义的聚合物组合物的用途,用于制备可与人或食品直接接触的模塑品和箔。
24.根据权利要求23的用途,其中所述模塑品和箔为医疗产品、卫生产品、食品包装、室内产品、婴儿和儿童产品、儿通护理品、运动或休闲产品、服装、纤维或织物。
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