DD269142A1 - Verfahren zur herstellung eines gelbildners fuer druckfarben - Google Patents

Abstract

Mit dem Verfahren wird das genannte Druckfarbenadditiv rationell und einfach hergestellt. Als Gelbildner wird ein in einem bestimmten, durch den Anilinpunkt von 70C und den Siedebereich von 230 bis 330C gekennzeichnetes Mineraloel geloestes Aluminium-Alkoxid-Chelat nach folgendem Verfahren hergestellt.a) Das genannte Mineraloel wird zu dem in ueberschuessigen Isopropanol vorliegenden Aluminiumisopropoxid vor der Umesterungsreaktion zur Stabilisierung im vorherberechneten Masse zugesetzt.b)Anschliessend wird die Stabilisierung und die Abdestillation allen Isopropanols in einem Zuge durchgefuehrt.c)Bei diskontinuierlichen Verfahren wird ein Anteil des Mineraloels zur Reaktionsdaempfung disponiert.

Description

Anwendungsgebiet dei Erfindung

Der Gelbildner auf Aluminium-Alkoxid-Chelat-Basis, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, dient der Gelierung von Druckfarbenfirnissen, wodurch es möglich ist, anwendungstechnischo Eigenschaften von Druckfarben zu optimieren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Gelbildende Additive für Druckfarben führen unter anderem zu einem sparsamen Druckfarbenverbrauch durch eine fortbestehende Viskositätskonstanz bei einer merklichen Festkörperreduzierung und zu verbesserten drucktechnischen Eigenschaften, wociurch auch eine Beschleunigung der Druckverfahren bewirkt wird. Es gibt aluminiumhaltige Additive für diese, aber auch andere Zwecke in verschiedenen Varianten. Eigentlich ist für den genannten Zweck allein das Aluminiumatom mit seiner Elektronenkonfiguration in den speziellen metallorganischen Verbindungen erfolgverbürgend, aber Reaktivitäts-, Stabilitäts- und Vertraglichkeitsprcrblemo haben es erforderlich gemacht, eine größere Zahl von Aluminiumadditiv-Varianten zu entwickeln. Am häufigsten ist ir. Ίβη verschiedenen Varianten die Verbindung Aluminiumtriisopropoxid anzutreffen. Aluminiumtriisopropoxid ist fest-kristallin in weißen Prismen, Schmelzbereich 118-135⁰C, zu destillieren und zu reinigen bei 135⁰C im Vakuum von 10mm Quecksilbersäule, hygroskopisch, löslich u.a. in Benzol, Toluol, Ethanol oder auch Isopropanoi selbst (vgl. u.a.RömppsChemie-Lexikon/Hosy-Otto Albrecht Neumüller — Bd. 1, S. 121,1979).

Das Ver'ahron zur Herstellung von stabilisiertem Aluminium-Alkoholat erfordert die Auflösung des Ausgangsalkr holates in einem Reaktionsmedium,z.3. in Benzol (vgl. u.a. DD 10300). Das entstehende stabilisierte Alkoholat wird danach prinzipiell durch Auskristallisieren und Abfiltrieren von der Alkohol-Benzol-Mischung getronnt. Um derartige stabilisierte Alkoholate nun als Gelbildner einzusetzen, sind sie erneut zu lösen, diesmal angepaßt an den Verwendungszweck für Druckfarbenfirnisse alsain bestimmter Konzentration in Mineralölen. Gehen wir von der Hauptmethode der Aluminiumisopropoxidherstellung aus, der Umsetzung von aktiviertem Aluminiummetall mit Isopropanoi im Überschuß, dann ist allein für die Auflösungs- und Trennprozesse von Anfang ar. bis zur Einsatzfähigkeit des Aluminium-Alkoxid-Chelats in Drucktarbenfirnissen in der Regel folgender Aufwand erforderlich.

1. Abdestillation des überschüssigen Alkohols aus der Alkoholherstellungsstufe

2. Isolierung und Reinigung des Ausgangsalkoholates durch Vakuumdestiiiation

3. Wiederauflösung des Alkoholate in einem geeigneten beliebigen Lösungsmittel wie z. 8. Benzol, um ein Reaktionsmedium für die stabilisierenden und reaktivitätsmindernden Substitutionsreaktionen zu schaffen.

4. Abdestillation des wieder freiwerdenden Alkohols aus dem flüssigen Reaktionsmedium.

5. Isolierung des festen Aluminium-Alkoxid-Chelates aus dem Reaktionsmedium durch Filtration des auskristallisierte ι Substitutionsproduktes.

6. Wiederauflösung des stabilisierten Aluminiumadditivs vor seinem Einsatz als Gelbildner in Druckfarbenfirnissen in ?inem anderen geeigneten Lösungsmittel, z. B. einem bestimmten Mineralöl.

Dieser Rahmenaufwand bis zur Anwendung ist bei aller· stabilisierten Aluminium-Alkoholaten oder Aluminium-Alkoholat-Enolaten, die bekannt sind, prinzipiell gleich !vgl. u.a. Methoden der Organischen Chemie — Houben-Weyl6/2 S. 1-70, Polymer Paint CoI. J. — Redhill 28 [1983] Dezember 14 — S.40; Paint & Resin Rickmansworth [1983) Oktober — S.40). Der hohe Trenn- und Wiederai'flösungsaufwand ist sehr nachteilig, insbesondere in Fällen, wo das nichtstabilisierte Aluminiumalkoholat, speziell das Isopropylat, nicht an sich benötigt wird. Dabei fallen das zweimalige Abdestillieren des gleichen Alkohols und der zusätzliche Einsatz eines Lösungsmittels, das allein als Reaktionsmsdium für die Substitutionsreaktion am Aluminiumisopropylat dient, besonders auf.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, dio für Druckfarbenfirnisse benötigte Gelbildnerlösung direkt herzustellen und dabei das reine α,' miniumalkohclat und sein stabilisiertes Substitutionsprodukt nicht zwischendurch zu isolieren.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Substitutionsreaktionen der Aluminiumisopropylatstabilisierung in einem solchen Lösungsmittel als Reaktionsmedium durchzuführen, das sich auch als Gelbildnerlösungsmittel für Druckfarben eignet. Erfindungcgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man h an sich bekannter Weise eine stöchiometrisc'.i vorkalkulierte Menge aktiviertes Aluminium in Form von Grieß, Pulver oder Spänen mit etwa dem Dreifachen der stöchiometrisch erforderlichen Menge an Isopropanol versetzt und auf etv/a 80-85⁰C erhitzt, wobei sich das Aluminiumtriisopropylat bildet und im Überschuß des Isopropanols gelöst wird. Die Aktivierung des Aluminium kann dabei in an sich bekannter Weise durch Aluminium (Ill)-Chlorid oder Jod erfolgen. Zur Verhinderung von Folgen der Wärmeentwicklung während der Reaktion können verschiedene an sich bekannte Vorkehrungen getroffen werd°n, wie z. B. zeitweilige Trennung des Isopropanols vom Aluminium. Bei kleinen Chargen kann es ausreichen, in das Reaktionsgemisch bereits vorab etwas vom speziellen orfindungsgemäß als Reaktionsmedium für die anschließende Substituierung von zwei der drei Isopropylatreste mit Octanol oder Nonylalkohol sowie einem 1,3-Diketon wie Acetylaceton oder Acetessigsäureethylester dienenden Lösungsmittel zufließen zu lassen.

Im Anschluß an diese Umsetzung wird erfindungsgemäß das überschüssige Isopropanol nicht gleich abdestilliert, um das Aluminiumtriisopropylat anschließend zu isolieren, sondern es werden auf ein Gramm-Äquivalent des rechnerisch im umgesetzten Reaktionsgemisch zu p: wartenden Alkoholate 200g eines Mineralöls mit einem Anilinpunkt von 79°C, vorzugsweise zwischen 64 und 69⁰C, und einem Siedebereich von 230 bis 33O⁰C zugesetzt. Der Teil des erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Mineralöls, der bereits zur Reaktionsdämpfung wie oben beschrieben abgezweigt werden muß, ist von den 200g auf 1 Grammäquivalent abzuziehen. Unter Hinzufügung von noch je 1 Grarr.mäquivalent eines längerkettigen Alkohols und eines 1,3-Diketons lä'it sich das Aluminiumisopropylat in diesem Medium ohno Schwierigkeiten umsetzen und somit stabilisieren. Diese ist so fortzuführen, daß jetzt die Erwärmung fortgesetzt und mit der Abdestillation des Isopropanol begonnen wird. Als vorteilhaft erscheint, die Destillation der Hauptmenge des Isopropanols bei Normaldruck durchzufünren und dann ein Vakuum von etwa GO mm Quecksilbersäule auf die Apparatur zu geben, wenn die Temperatur im Reaktionsgefäß auf 100⁰C zustrebt. Bei dieser Destillation werdon etwa 85% des eingesetzter Isopropanols zurückgewonnen, die wieder für den nächsten Ansatz zur Verfügung stehen. Auf die Weise wird überraschend vollständig und mit hoher Reinheit sowie siöchiometrischer Genauigkeit das stabilisierte Aluminium-Alkoxid-Chelat gebildet, vom überschüssigen Isopropanol getrennt und währenddessen von iinem bestimmten Mineralöl der oben charakterisierten Qualität aufgenommen. Dabe¹ wird eine bereits vor der Aluminiumisopropoxidhersteilung vorkalkulierte Endmenge von etwa 5Gew.-% Aluminium in ^er Gelbildnerlösung siehe erreicht. Die so erhaltene Gelbildnerlösung ist in Druckfarbenfirnis vei-rbeitunnsfähig.

Dabei erweist sich das eingesetzte Mineralöl als ein überraschend gutes Reaktion smedium für diese disubstituierende Stabilisierungsreaktion Dor Anilinpunkt, der neben dem Siedebereich die erfindungsgemäße Verwendungsfähigkeit dos oben genannten Mineralöls charakterisiert, qestattet gewisse Rückschlüsse auf den Gehalt an Naphthenen in aromatenfreien Benzinen, den Nachweis von Aromaten in eng geschnittenen Fraktionen, zum Beispiel auch von 'Vlineralölen. Er w^;rd bestimmt, indem diejenige Temperatur ermittelt wird, bei der sich eine homogene Mischung aus gleichen Raumteilen der r-robe des Miner.ilols und Anilin beim Abkühlen entmischt. Die ^rntmischungstemperatur liegt zum Vergleich bei Aromaten, wie Benzol, Toluol unter O⁰C (vgl. u.a. Römpps Chemie-Lexikon, Bd. 1 S.210. — Stuttgart 1979).

Ausfuhrungsbeispiel

In das Reaktionsgefäß einer 1001-Anlage werden 27,5kg Isopropanol gefüllt Diesem werden 1,3kg Aluminiumgrieß und der Katalysator (Jod, Aluminium (lil)chlorid) unter Rühren zugefügt. Das Reaktionsgut wird mit Stickstoff überschleiert und auf die Siedetemperatur (82⁰C) erhitzt, bei der sich sämtliches Aluminium mit c<jr stöchiometrischen Menge Isopropanol unter Entwicklung von 1620I Wasserstoff bis auf einen geringen grauschwarzen Schlammrest umsetzt. Das gebildete Aluminiumtriisopropoxid wird vom überschüssigen Is^propanol gdiöst. im Anschluß an die Umsetzung, die 4-7 h dauert und unter Rückfluß durchzuführen ist, werdendem Reaktionsgemisch ohne weitere Unterbrechungen der Reihe nach 10kg eines Mineralöls der Sorte 'DK Roma', Aniünpunkt 66,25⁰C, Siedoberoich 230-33O⁰C, 7,3kg Octanol, 90%ig, technisch und entweder 6,5kg Acetessigsäureethylester oder 5,0kg Acetylaceton hinzugegeben. Daraufhin wird unter fortgesetztem Rühren mit der Destillation bei 82⁰C... 14O⁰C begonnen, wobei etv/a 24kg Isopropanol freigesetzt und in den Kreislaut zurückgeführt werden. Nach Abschluß der Destillation ist auch die Stabilisierungsreakiion abgeschlossen. Das als Gelbildner benötigte Aluminium-Isopropylat-Octylat-Acetylacetonat (bzw. ein vergleichba. as, mit anderen Substanzen stabilisiertes Chelatl) liegt nach Abfiltrieren durch ein Druckfilter als die gewünschte etwa 5Gew.-% Aluminium enthaltende gelblich-bräunliche niedrigviskose Flüssigkeit vor, die unverändert in der erhaltenen Form - nschließend einen Druckfarbenfirnis zugesetzt und mit demselben bei 180⁰C umgesetzt werden kann.

Claims (1)

1. -1- Z69 142 Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines gelösten, ungefähr 5 Gew.-% Aluminium enthaltenden Gelbildners für Druckfarben auf der Basis einos mit einem gesättigten, aliphatischen Alkohol mit mehr als 6-C-Atomen und einer 1,3 Diketoverbindung, wie z. B. Acetessigsäureethylester oder Acetylaceton, stabilisierten Aluminiumtriisopropoxides, gekennzeichnet dadurch, daß die Stabilisierungsreaktion in Anwesenheit eines Mineralöles mit einem Anilinpunkt von <79°C, vorzugsweise zwischen 64 und 69°C, und einem Siedebereich von mindestens 230 bis höchstens 330^cC als Reaktionsmedium und Gelbildnerlösemittel erfolgt und die Stabilisierungsreaktion mit dem Abdestillieren der gesamten Isopropanolmenge, bestehend aus überschüssigem und bei der Stabilisierungsreaktion freigewordenen Isopropanoi, verknüpft wird.