DD269142B1 - 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 Anilfnpunkt von 79,C und den Siedebereich von 230 bis 3300C gekennzeichnetes Mineralöl gelöstes Aluminium-Alkoxid-Chelat nach folgendem Verfahren hergestellt: a) Das genannte Mineralöl wird zu dem in überschüssigen 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 durchgeführt. c) Bei diskontinuierlichen Verfahren wird ein Anteil des Mineralöls zur Reaktionsdämpfung disponiert.

Description

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, wodurch 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 Verträglichkeitsprobleme haben es erforderlich gemacht, eine größere Zahl von Aluminiumadditiv-Varianten zu entwickeln. Am häufigsten ist in den verschiedenen Varianten die Verbindung Aluminiumtriisopropoxid anzutreffen. Aluminiumtriisopropoxid ist fest-kristallin in weißen Prismen, Schmelzbereich 118-135⁰C zu destillieren und zu reinigen bei 135°C im Vakuum von 10mm Quecksilbersäule, hygroskopisch, löslich u.a. in Benzol, Toluol, Ethanol oder auch Isopropanol selbst (vgl. u. a. Römpps Chemie-Loxikon/Hosy-Otto Albrecht Neumüller - Bd. 1, S. 121,1979).

Das Verfahren zur Herstellung von stabilisiertem Aluminium-Alkoholat erfordert die Auflösung des Ausgangsalkoholates in einem Reaktionsmedium, z. B. in Benzol (vgl. u. a. DD 10300). Das entstehende stabilisierte Alkoholat wird danach prinzipiell durch Auskristallisieren und Abfiltrieren von der Alkohol-Benzol-Mischung getrennt. Um derartige stabilisierte Alkoholate nun als Gelbildner einzusetzen, sind sie erneut zu lösen, diesmal angepaßt an den Verwendungszweck für Druckfarbenfirnisse, also in bestimmter Konzentration in Mineralölen. Gehen wir von der Hauptmethode der Aluminiumisopropoxidherstellung aus, der Umsetzung von aktiviertem Alunr liummetall mit Isopropanol im Überschuß, dann ist allein für die Auflösungs- und Trennprozesse von Anfang an bis zur Einsatzfähigkeit des Aluminium-Alkoxid-Chelats in Druckfarbenfirni sen in der Regel folgender Aufwand erforderlich:

1. Abdestillation des überschüssigen Alkohols aus der Alkoholatherstellungsstufe

2. Isolierung und Reinigung des Ausgangsalkoholates durch Vakuumdestillation

3. Wiederauflösung d9s Alkoholate in einem geeigneten beliebigen Lösungsmittel wie ι. B. Benzol, um ein Reaktionsmedium für die stabilisierenden und reaktivitätsmindernden Substitutionsreaktionen zn schaffen

4. Abdestillation des wieder freiwerdenden Alkohols aus dem flüssigen Reaktionsmedium

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

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

Dieser Rahmenaufwand bis zur Anwendung ist bei allen stabilisierten Aluminium-Alkoholaten oder Aluminium-Alkoholat- Enolaten, die bekannt sind, prinzipiell gleich (vgl. u.a. Methoden der Organischen Chemie- Houben-Weyl 6/2 S. 1-70, Polymer Paint CoI. J. - Redhill 28 [19831 Dezember 14 - S.40; Pair'. % Resin Rickmannsworth [1983) Oktober- S.40). Der hohe Trenn- und Wiederauflösungsaufwand ist sehr nachteilig, insbesondere in Fällen, wo das nichtstabilisierte Aluminium&lkoholat, speziell des Isopropylat, nicht an sich benötigt wird. Dabei fallen das zweimalige Abdestilüeren des

gleichen Alkohols und derzusätzliche Einsatz eines Lösungsmittels, das allein als Reaktionsmedium für die Substitutionsreaktion am Aluminiumisopropylat dient, besonders auf.

Nachteilig ist ebenfalls, daß die bisher zur Anwendung gebrachten bekannten Lösungsmittel nicht oder nicht ausreichend

reaktionswärmedämpfend wirken.

Ziel der Erfindung

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

Wesen der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Substitutionsreaktionen der Alunvniumisopropylatstabilisierung in einem Lösungsmittel mit reaktionswärmedäiiif.fender Wirkung als Reaktionsmedium durchzuführen, das sich auch als Gelbildnerlösungsmittel für Druckfarben eignet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man von einem gerade frisch hergestellten Aluminiumtriisopropylat das überschüssige Isopropanol nicht gleich abdestilliert, sondern auf ein Mol des rechnerisch im umgesetzten Reaktionsgemisch zu erwartenden Alkohoiats 20Qg eines Mineralöls mit einem Anilinpunkt von kleiner als 79⁰C, vorzugsweise »wischen 64 und 69⁰C und einem Siedebereich von 230 bis 330°C zusetzt und darin bis zur Konfektionierung beläßt. Zu dem Zweck wird in ar sich bekannter Weise in eine.* Vorstufe eine stöchiometrisch vorkalkulierte Menge aktiviertes Aluminium in Form von Grieß, Pulver oder Spänen mit etwa dem Dreifachen der stöchiometrisch erforderlichen Menge an Isopropanol versetzt und auf ca. 80-65⁰C erhitzt, wobei sich das Aluminiumtriisopropylat bildet und im Überschuß des Isopropanols gelöst wird. Die Aktivierung des Aluminiums kann dabei in an sich bekannter Weise durch Aluminium(lll)-chlorid oder Jod erfolgen. Zur Verhinderung von Folgen der Wärmeentwicklung während der Reaktion können verschiedene an sich bekannte Vorkehrungen getroffen werden wie z. B. zeitweilige Trennung des Isopropanols vom Aluminium. Bei kleinen Chargen kann es ausreichen, in das Reaktionsgemisch bereits vorab etwas vom speziellen erfindungsgemäß als Reaktionsmedium für die anschließende Substituierung von zwei der drei Isopropylatreste mit Octanol oder Nonylalkohol sowie einem 1,3-Diketon wie Acetylaceton otier Acetessigsäureethylester dienenden Lösungsmittel zufließen zu lassen. Daraufkommt erfindungsgsmäß das obengenannte Mineralöl zum Einsatz, wobei der Teil desselben, der bereits zur Reaktionswärmedämpfung wie obenbeschrieben abgezweigt sein könnte, von den 200g auf 1 Mol des rechnerisch zu erwartenden Aluminiumalkoholates abzuziehen wäre. Unter Hinzufügung von noch je 1 Mol eines längerkettigen Alkohols und eines 1,3-Diketons läßt sich das Aluminiumtriisopropylat in diesem Medium mit guter Reaktionswärmedämpfung ohne Schwierigkeiten umsetzen und somit stabilisieren. Dieses ist so fortzuführen, daß jetzt die Erwärmung fortgesetzt und mit der Abdestillation des Isopropanols begonnen wird. Als vorteilhaft erscheint, die Destillation der Hauptmenge des Isopropanols bei Normaldruck durchzuführen und dann ein Vakuum von ca. 50mm Quecksilbersäule nuf die Apparaturzu geben, wenn die Temperatur im Reaktionsgefäß auf 100°C zustrebt. Bei dieser Destillation werden ca. 85% des eingesetzten Isopropanols zurückgewonnen, die wieder für den nächsten Ansatz zur Verfügung stehen. Auf diese Weise v/ird überraschend vollständig und mit hoher Reinheit sowie stöchiometrischer Genauigkeit das stabilisierte Aluminium-Alkoxid-Chelat gebildet, vom überschüssigen Isopropanol getrennt und währenddessen von einem bestimmten Mineralöl der obencharakterisierten Qualität aufgenommen. Dabei wird eine bereits vor der Aluminiumisopropoxidherstelli./ig vorkalkulierte Endrnenge von ca. 5Gew.-% Aluminium in der Gelbildnerlösung sicher erreicht. Die so erhaltene Gelbildnerlösung ist in Druckfarbenfirnis verarbeitungsfähig. Dabei erweist sich das eingesetzte Mineralöl als ein überraschend gutes Reaktionsmedium für diese disubstituierende Stabilisierungsreaktion. Der Anilinpunkt, der neben dem Siedebereich die erfindungsgemäße Verwendungsfähigkeit des obengenannten Mineralöls charakterisiert, gestattet gewisse Rückschlüsse auf den Gehalt an Naphthenen in aromatenfreien Benzinen, den Nachweis von Aromaten in eng geschnittenen Fraktionen zum Beispiel auch von Mineralölen. Er wird bestimmt, indem diejenige Temperatur ermittelt wird, bei der sich eine homogene Mischung aus gleichen Raumteilen der Probe des Mineralöls und Anilin beim Abkühlen entmischt. Die Entmischungstemperatur liegt zum Vergleich bei Aromaten wie Benzol, Toluol unterO⁰C (vgl. u.a. Römpps Chemie-Lexikon, Bd. 1, S.210-Stuttgart 1979).

Ausführungsbeispiel

In das Reaktionsgefäß einer 100-l-Anlage werden 27,5kg Isopropanol gefüllt. Diesem werden 1,3 kg Aluminiumgrieß und der Katalysator (Jod, Aluminium(lll)chlorid) unter Rühren zugefügt. Das Reaktionsgut wird mit Stickstoff überschleiert und auf die Siedetemperatur (82⁰C) erhitzt, bei der sich sämtliches Aluminium mit der stöchiometrischen Menge Isopropanol unter Entwicklung von 1620I Wasserstoff bis auf einen geringen grauschwarzen Schlammrest umsetzt. Das gebildete Aluminiumtriisopropoxid wird vom überschüssigen Isopropanol gelöst. Im Anschluß an dip Umsetzung, die 4-7 h dauert und unter Rückfluß durchzuführen ist, werden dem Reaktionsgemisch ohne weitere Unterbrechungen der Reihe nach 10kg eines Mineralöls der Sorte „DK Roma", Anilinpunkt 66,25⁰C, Siedebereich 230-330⁰C, 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... 140⁰C begonnen, wobei ca. 24 kg Isopropanol freigesetzt und in den Kreislauf zurückgeführt werden. Nach Abschluß der Destillation ist auch die Stabilisierungsreaktion abgeschlossen. Das als Gelbildner benötigte Al jminium-Isopropylat-Octylat-Acetylacetonat (bzw. ein vergleichbares, mit anderen Substanzen stabilisiertes Chelatl) !legt nach Abfiltrieren durch den Druckfilter als die gewünschte ca. 6Gew.-% Aluminium enthaltende gelblichbräunliche niedrigviskose Flüssigkeit vor, die unverändert in der erhaltenen Form anschließend einem Druckfarbenfirnis zugesetzt und mit demselben bei 18O⁰C umgesetzt werden kann.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung eines Gelbildnars für Druckfarben, der 5 Ma.-% Aluminium in Form eines mit n-Octanol und Acetessigsäureethylester oder Acetylaceton stabilisierten Aluminiumtriisopropoxides, gelöst in einem Mineralöl mit einem Anilinpunkt <79°C und einem Siedebereich von 230bis 330⁰C, enthält, durch Umsetzung von Aluminium mit Isopropanol und Stabilisierung des gebildeten Aluminiumtriisopropoxides durch Weiterreaktion mit Acetessigsäureethylester oder Acetylaceton und n-Octanol, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Stabilisierungsreaktion neben Isopropanol auch das Mineralöl als Lösungsmittel eingesetzt wird und die Stabilisierungsreaktion mit dem Abdestilüeren der gesamten Isopropanolmenge verbunden wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

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