DE1042797B - Verfahren zur Stabilisierung der Viskositaet trocknender OEle - Google Patents
Verfahren zur Stabilisierung der Viskositaet trocknender OEleInfo
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Description
DEUTSCHES
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Stabilisierung der Viskosität synthetischer trocknender Öle,
und zwar trocknender Kohlenwasserstofföle.
Es ist bekannt, daß Butadien und Styrol in Verhältnissen von 75 bis 85 Teilen Butadien zu 25 bis 15 Teilen
Styrol, vorzugsweise 80 Teile des ersteren zu. 20 Teilen des letzteren, in Gegenwart von etwa 1,0 bis 5 Teilen,
vorzugsweise 1,5 bis 3 Teilen, feinverteiltem Natrium auf 100 Teile Monomeres zusammenpolymerisiert werden
können, wodurch höherwertige trocknende Öle erhalten werden.
Man polymerisiert in einer Reaktionslösung bei Temperaturen zwischen etwa 25 und 95° C, d. h. unterhalb
des Schmelzpunktes desmetallischenKatalysators. Temperaturen zwischen 40 und85° C werden besonders bevorzugt.
Stoffe, die bei der Polymerisation als Verdünnungsmittel dienen, sollten vorzugsweise bei der Polymerisationstemperatur flüssig sein, d. h. einen Siedepunkt zwischen
etwa 20 und 200° C haben, obwohl auch flüchtigere Stoffe, die schon bei Temperaturen von — 15° C sieden, verwendet
werden können, vorausgesetzt, daß der Polymerisationsdruck entsprechend höher gehalten wird. Hauptsächlich
bevorzugt man als Verdünnungsmittel aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzine mit einem Siedebereich von
etwa 90 bis 120° C oder unbearbeitetes Testbenzin (Siedebereich zwischen etwa 150 und 200°C), doch sind auch
Butan, Pentan, Benzol, Toluol, Xylol, Cyclohexan oder ähnliche inerte Kohlenwasserstoffe geeignet, und zwar
sowohl für sich allein wie im Gemisch miteinander. Im allgemeinen sind die aromatischen Lösungsmittel wegen
ihrer Giftigkeit bei dauernder Anwendung der Produkte nicht so erwünscht wie die aliphatischen. Die Kohlenwasserstoffverdünnungsmittel
werden in Mengen von 100 bis 500, vorzugsweise von 200 bis 300 Teilen auf 100 Teile Monomeres angewandt.
Zur Erzielung eines farblosen Endproduktes und zur Beschleunigung der Reaktion setzt man der Beschickung
gewöhnlich einen Äther zu, z. B. Dioxan. Als Aktivator für den Katalysator und als Viskositätsregler wird ferner
eine geringe Menge eines Alkohols, wie Isopropanol, zugefügt.
Die folgende typische Herstellungsvorschrift veranschaulicht die bevorzugte, an sich bekannte Herstellungsweise
der trocknenden Öle:
80 Teile Butadien-1,3, 20 Teile Styrol, 200 Teile unbearbeitetes
Testbenzin mit einem Siedepunkt zwischen 150 und 2000C, 40 Teile Dioxan, 0,2 Teile Isopropanol
und 1,5 Teile feinverteiltes Natrium werden in einem geschlossenen, mit einer Rührvorrichtung versehenen
Reaktionsgefäß auf etwa 500C erwärmt. Nach etwa 4,5 Stunden ist die Umsetzung beendet, worauf man
den Katalysator durch Zusatz eines Isopropanolüberschusses zu der Polymerisatlösung unschädlich macht.
Man läßt das Rohprodukt abkühlen, neutralisiert mit Verfahren zur Stabilisierung
der Viskosität trocknender öle
Anmelder:
Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N.J. (V.St.A.)
Vertreter: Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte, Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 26. Februar 1953
Kohlendioxyd, Eisessig- oder einer anderen wasserfreien organischen Säure und filtriert. Anstatt das mit Alkohol
behandelte Erzeugnis zu neutralisieren, kann man die Säure auch unmittelbar dem Rohprodukt zur Zersetzung
noch vorhandenen metallischen Natriums zusetzen. Ein etwaiger Säureüberschuß wird neutralisiert,
vorzugsweise mit wasserfreiem Ammoniak. Zur Entfernung von Alkohol und Dioxan wird das farblose
Filtrat dann fraktioniert, worauf man schließlich etwa noch vorhandenes Kohlenwasserstofflösungsmittel abdestilliert,
bis man ein Erzeugnis mit ungefähr 50 bis 95% nichtflüchtigen Bestandteilen erhält. Diese nicht-
flüchtigen Anteile stellen ein trocknendes Öl mit einer intrinsischen Viskosität1) von 0,05 bis 0,6 und vorzugsweise
von 0,07 bis 0,4 Poisen dar.
1J Unter »intrinsischer Viskosität« versteht man eine Viskositätseigenschaft
von Polymeren und Nichtpolymeren, die sich mit dem Molekulargewicht dieser Verbindungen ändert und auf dem
Verhältnis zwischen der Viskosität einer Lösung des Polymeren in einem Lösungsmittel und der Viskosität des Lösungsmittels
beruht. Genau ausgedrückt, erhält man die intrinsische \%kosität
nach folgender Formel:
Viskosität der Lösung
In
Viskosität des Lösungsmittels
Konzentration des Polymeren in Gramm auf Gramm/100 cm3
des Lösungsmittels
Diese intrinsische Viskosität ist auf die Konzentration 0 bezogen und wird heute in der Physik meist durch das Zeichen £37]
wiedergegeben.
Die intrinsische Viskosität kann in einem geeigneten Lösungsmittel,
2. B. Toluol, bestimmt werden, wobei folgende Formel zur Berechnung dient:
2,303 10 g10 relative Viskosität Innere Viskosität = Konzentration des Mischpolymeren/100 ml '
«09 677/400 a
3 4
Das so erhaltene trocknende Öl kann mit oder ohne dann durch Destillation aus dem Filtrat ausgetrieben,
Zusatz von Maleinsäureanhydrid durch Wärmeein- ebenso nebenher Dioxan, Alkohol und ein Teil des
wirkung eingedickt werden. Maleinsäureanhydrid in Verdünnungsmittels.
Konzentrationen von 0,2 bis 1,5% wirkt in der Wärme. An diesem Punkt des Verfahrens setzt man das genur
dann als Eindickungsmittel, wenn noch Peroxyde 5 wünschte Oxydationsverzögerungsmittel (vorausgesetzt,
anwesend sind. Ohne Peroxyde beginnt die Eindickung daß die anschließende Stufe der Verdickung durch
erst bei 200 bis 2500C, sowohl in Gegenwart wie auch Erwärmung nicht in Gegenwart von Peroxyden erfolgt)
beim Fehlen des Anhydrids. Bei Zusatz von Peroxyden dem konzentrierten Öl zu. Im allgemeinen ist es erwünscht,
zieht man Reaktionstemperaturen von 100 bis 175° C vor. bei der Destillation und bzw. oder dem Austreiben der
Zu den geeigneten Peroxyden gehören Benzoylperoxyd, i° Lösungsmittel so zu verfahren, daß ein Erzeugnis mit
Cumolhydroperoxyd, Acetylperoxyd, tert. Butylhydro- einem Gehalt von etwa 50 bis 75 °/0 nichtflüchtiger Stoffe
peroxyd und die entsprechenden Ester, wie t-Butyl- entsteht. Dieses Erzeugnis ist ein klares, farbloses Lackperbenzoat,
Methyläthylketon-peroxyd, t-Butylperoxyd gemisch mit einer Viskosität zwischen etwa 0,3 und
undbis-(tert.-Butylperoxy)-butan.DiePeroxydewerdenin 10 Poisen bei 50% nichtflüchtigen Anteilen.
Mengen zwischen 0,05 und 1 % zugefügt. Soll das Öl *5 Für die Verdickung in der Wärmebehandlungsstufe durch Wärme verdickt werden, dann stellt man es in (in Gegenwart oder Abwesenheit von 0,05 bis 5 % Maleineiner niedrigeren als der eigentlich gewünschten Viskosität säureanhydrid oder anderen adduktbildenden Reaher und verdickt es anschließend durch Erwärmung genzien) erwärmt man auf 180 bis 275° C, vorzugsweise unter den angegebenen Bedingungen bis auf die end- auf 200 bis 25O0C. Die in Frage kommende Temperatur gültige Viskosität. Hierdurch wird eine wesentliche 20 hängt von der gewünschten Verdickungsgeschwindigkeit Verbesserung der Trocknungseigenschaften und der und der Dehnbarkeit des Mischpolymeren ab.
Überzugsgeschmeidigkeit im Vergleich zu einem trock- Besonders wichtig ist es, daß das Verzögerungsmittel nenden Öl erzielt, das sofort in der eigentlich gewünschten dem Öl vor dem Austreiben der Verdünnungsmittel Viskosität hergestellt wird. und dem Verdicken zugesetzt wird. Wenn kein Ver-
Mengen zwischen 0,05 und 1 % zugefügt. Soll das Öl *5 Für die Verdickung in der Wärmebehandlungsstufe durch Wärme verdickt werden, dann stellt man es in (in Gegenwart oder Abwesenheit von 0,05 bis 5 % Maleineiner niedrigeren als der eigentlich gewünschten Viskosität säureanhydrid oder anderen adduktbildenden Reaher und verdickt es anschließend durch Erwärmung genzien) erwärmt man auf 180 bis 275° C, vorzugsweise unter den angegebenen Bedingungen bis auf die end- auf 200 bis 25O0C. Die in Frage kommende Temperatur gültige Viskosität. Hierdurch wird eine wesentliche 20 hängt von der gewünschten Verdickungsgeschwindigkeit Verbesserung der Trocknungseigenschaften und der und der Dehnbarkeit des Mischpolymeren ab.
Überzugsgeschmeidigkeit im Vergleich zu einem trock- Besonders wichtig ist es, daß das Verzögerungsmittel nenden Öl erzielt, das sofort in der eigentlich gewünschten dem Öl vor dem Austreiben der Verdünnungsmittel Viskosität hergestellt wird. und dem Verdicken zugesetzt wird. Wenn kein Ver-
Abgesehen von diesen Einwirkungen nimmt die 25 zögerungsmittel vorhanden ist, ist es sehr schwierig, die
Viskosität des durch Erwärmung verdickten Öls oft Reproduzierbarkeit in den Arbeitsgängen nach der
noch nach Aufhören der Erwärmung zu. Dies zeigt sich Synthese zu erreichen. Zum Beispiel ist die Verdickungs-
besonders auffällig dann, wenn metallhaltige Trocken- geschwindigkeit durch Wärmebehandlung mit oder ohne
stoffe zugefügt werden. Dieser Viskositätsanstieg kann Maleinsäureanhydrid in Gegenwart der Verzögerungsmittel
darauf zurückzuführen sein, daß sich während des 30 viel besser reproduzierbar. Dies trifft auch dann zu, wenn
Ervrärmungsvorganges aktive Polymerisationszentren ge- man das Maleinsäureanhydridaddukt ohne Verdickung
bildet haben, die auch nach dem Aufhören der Wärme- herstellt (180 bis 2000C).
zufuhr noch weiter fortwirken, wenn auch anscheinend Als Oxydationsverzögerer, die dem Öl erfindungsgemäß
mit viel geringerer Geschwindigkeit. zugefügt werden können, eignen sich alkylierte Phenole
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Schwierigkeiten 35 und Bisphenole. Besonders geeignet sind2,4,6-trialkylierte
dadurch überwunden werden können, daß man dem Phenole, z. B. 2,4,6-Tri-tert.-butylphenol, 2,6-Di-tert.-
trocknenden Öl ein Oxydationsverzögerungsmittel zusetzt. butyl-4-methylphenol und Di-tert.-butyl-hydrochinon.
Bei einfacher Verdickung durch Erwärmung mit oder Wirksame Konzentrationen liegen gewöhnlich in dem
ohne Zusatz von Maleinsäureanhydrid ist es besonders Bereich von 0,01 bis 0,2 %, bezogen auf das Polymere,
wichtig, daß das Verzögerungsmittel dem Öl vor dem 4° obwohl auch größere Mengen bis zu 0,30 % ohne wesent-
Austreiben der Lösungsmittel und dem Dickwerden liehen Einfluß auf die Trocknungs- oder Erhärtungs-
zugesetzt wird. geschwindigkeiten der aus dem Öl gebildeten Aufstriche
Sind jedoch Peroxyde als Verdickungsmittel zugegen, verwendet werden können.
dann darf man das Verzögerungsmittel nicht eher Man hat zwar schon vorgeschlagen, Butadien-Styrolzusetzen,
als bis sich das Öl verdickt hat. Sind wie im 45 Mischpolymerisate mit Zusätzen alkylierter Phenole zu
ersten Fall keine Peroxyde vorhanden, dann ist es sehr versetzen; jedoch handelt es sich bei diesen Gemischen
schwer, bei den Arbeitsgängen nach der Synthese re- nur um feste Polymermassen von kautschukartiger
produzierbare Ergebnisse zu erzielen, es sei denn, der Beschaffenheit, während die vorliegende Erfindung sich
Verzögerer wird vor dem Austreiben der Lösungsmittel auf die Stabilität der Viskosität trocknender Öle bezieht,
und bzw. oder dem Verdicken zugesetzt. Deshalb dient 5° Bei den bekanntgewordenen Massen dient der Zusatz
das Verzögerungsmittel zwei Zwecken, erstens zur Ver- der Phenole dazu, die Neigung der Kautschukmassen
hinderung des Viskositätsanstiegs der Erzeugnissewährend zur »Molekulardegradation« zu vermeiden, nämlich den
der Lagerung und zweitens dazu, nachträgliche, syn- Verlust der Elastizität und der Festigkeitseigenschaften
thetische Arbeitsgänge reproduzierbar zu machen. durch Wärmeeinfluß bei der Lagerung und mechanischen
-„ Im allgemeinen arbeitet man in folgenden Stufen: 55 Beanspruchung. Mit der Verhütung unerwünschter
Zuerst wird ein reaktionsfähiges Gemisch aus Butadien, Viskositätssteigerung trocknender Öle haben die er-Styrol,
Isopropylalkohol, Dioxan und Kohlenwasserstoff- wähntenZusätzezukautschukartigenMassennichtszutun.
Verdünnungsmitteln in den gewünschten Verhältnissen Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Hauthergestellt.
Zu diesem Gemisch gibt man eine Auf- bildung bei Firnissen und Lacken auf der Grundlage von
schlämmung aus dem Natriumkatalysator in Testbenzin 60 Ölen und Kunstharzen durch Zusatz von Alkylphenolen
oder einem anderen flüssigen Kohlenwasserstoff. Man zu verhüten, und ebenso wurde bereits der Zusatz solcher
läßt die Polymerisation, die etwa nach einer Stunde Phenole zu ölmodifizierten Anstrichen, insbesondere zu
beginnt, 5 bis 6 Stunden lang bei etwa 50° C oder bis zur mit Tallöl modifizierten Phthalatharzen, zu dem Zweck
Beendigung der Reaktion vor sich gehen. Darauf setzt vorgeschlagen, um diese besser verträglich mit basischen
man Essigsäureanhydrid zu, um den Katalysator unter 65 Pigmenten zu machen.
Umwandlung in ein leicht filtrierbares Salz völlig zu Dies alles hat jedoch nichts zu tun mit der erfindungszerstören.
Die überschüssige Säure wird mit Ammoniak- gemäßen Zugabe solcher Alkylphenole zu Mischpolygas
neutralisiert und das Gemisch dann, vorzugsweise merisaten aus Butadien und Styrol, die in Gegenwart
in Gegenwart eines Filtrierhilfsmittels wie Fullererde, von Verdünnungsmitteln, Alkalimetallen und Äthern
zur Abtrennung der Salze filtriert. Das Ammoniak wird 7° hergestellt sind und überhaupt nicht zur Hautbildung
neigen; denn hierbei kommt es darauf an, eine unerwünschte Verdickung der Polymeröle zu verhüten.
Die durch vorliegende Erfindung erreichbaren Vorteile werden noch besser bei Betrachtung der nachstehend
aufgeführten Versuchsdaten verständlich werden, die zum Zwecke der Erläuterung gebracht werden, den
Erfindungsbereich jedoch nicht einschränken sollen.
Ein polymeres Öl mit einer Viskosität von 2,4 Poisen bei 50% Gehalt nichtflüchtiger Bestandteile wurde
entsprechend der typischen oben beschriebenen Vorschrift hergestellt und mit 0,5, 1 und 1,5% Maleinsäureanhydrid
mit und ohne Verdickung umgesetzt. Das erhaltene ölige Produkt wurde in vollen und halbvollen Blechdosen
5 verschieden lange Zeitspannen, die von etwa 3 Wochen bis über 1 Jahr dauerten, in Gegenwart von 0,01 %
2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol gelagert. Darauf wurde der Viskositätsanstieg, durch die Lagerung
verursachte, festgestellt und die folgenden Werte lo ermittelt:
Viskosität (a) des Öls in vollen | Ver | Dosen + Trockner (b) | nach Er | nach | Viskosität (a) ir | nach Er | nach | Viskosität (a) in | nach Er | halbvollen | |
• | zögerer | nach der | wärmung | Lagerung | L halbvollen | wärmung | Lagerung | Dosen, ohne | wärmung | Trockner | |
synthe | mit M.A. | von χ Tagen () | Dosen + Trockner (b) | mit M.A. | von χ Tagen ( ) | nach der | mit M.A. | ||||
0/ | nein | tischen | nach der | synthe | nach | ||||||
/0 | ja(c) | Her | 5,0 | 11,8 (51) | synthe | tischen | Lagerung | ||||
M.A. | nein | stellung | 7,5 | 8,8 (51) | tischen | Her | von χ Tagen ( ) | ||||
2,4 | 4,8 | 16 (52) Gel | Her | 4,8 | 31,6 (52) | stellung | |||||
0,2 | ja | 2,4 | (295) | stellung | |||||||
0,2 | 2,4 | 6,3 | 7,3 (52) | 6,3 | 10 (52) | ||||||
0,5 | nein | 9,0 (295) | |||||||||
2,4 | 2,4 | 2,4 | 13 (128) | ||||||||
0,5 | ja(c) | Gel (346) | |||||||||
2,4 | 2,4 | 4,0 (128) | |||||||||
1,0 | nein | 5,0 (346) | |||||||||
ja_ | 6,3 | 58 (52) | 2,4 | 6,3 | Gel (21) | 6,6 | |||||
1,0 | nein | 9,5 | 10 (52) | 9,5 | 9,8 (30) | 6,8 | |||||
2,4 | 2,4 | 5,8 (398) | 2,4 | 2,4 | 19,3 (128) | 9,5 | |||||
1,0 | ja | 2,4 | Gel (295) | 2,4 | 14,1 (398) | ||||||
1,0 | 2,4 | 2,4 | 2,5 (398) | 2,4 | 2,4 | 3 (295) | 2,4 | 9,8 | 11,4 (398) | ||
1,5 | 2,4 | 2,4 | 21,4 (398) | ||||||||
2,4 | 2,4 | (d) | |||||||||
1,5 | 2,4 | 17,6 (398) | |||||||||
2,4 | (d) | ||||||||||
M.A. = Maleinsäureanhydrid.
(a) = Alle Viskositäten in Poisen bei 50 °/0 nichtflüchtigen Bestandteilen.
(b) = 0,4 °/o Blei und 0,04 °/0 Mangan als Trockner^ bezogen auf Polymeres.
(c) = In diesem Fall war das Verzögerungsmittel Tri-tert.-butylphenol.
(d) = In diesem Fall war das Verzögerungsmittel Di-tert.-butylhydrochinon.
Die angegebenen Werte zeigen deutlich, daß die Anwesenheit eines Verzögerungsmittels einen unzulässigen
Viskositätsanstieg bei polymeren Ölen während längerer Lagerung verhindert. Die auffälligsten Unterschiede in
der Viskositätsstabilität treten auf, wenn Trockner zugegen sind, woraus hervorgeht, daß Sauerstoff beim
Viskositätsanstieg eine wichtige Rolle spielt. Dies wird bestätigt durch die Tatsache, daß der Viskositätsanstieg
bei halbvollen Dosen in Gegenwart von Trocknern größer ist als bei vollen Dosen, die dieselben Trockner enthalten.
Ferner war in vollen Dosen ohne Trockner der Viskositätsanstieg unbedeutend und die Unterschiede zwischen den
Proben, die mit Verzögerungsmittel versehen waren, verhältnismäßig gering.
Claims (2)
1. Verfahren zur Stabilisierung der Viskosität trocknender Öle, die durch Mischpolymerisation von
75 bis 85 Teilen Butadien mit 25 bis 15 Teilen Styrol in Gegenwart von 150 bis 500 Teilen eines Kohlenwasserstoffverdünnungsmittels
(berechnet auf 100 Teile Monomeres) und von 20 bis 30 Teilen aliphatischer Äther mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und/oder
zyklischen Diäther mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen sowie von 1 bis 5 Teilen feinverteiltem Natrium bei
Temperaturen zwischen 50 und 85° C unter anschließender Abdestillation der Kohlenwasserstoffe
bis auf einen Festkörpergehalt von 50 bis 95% hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß den
trocknenden Ölen 0,001 bis 3% eines alkylierten Phenols, z. B. 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, Tritert.-butylphenol,
Di-tert.-butylhydrochinon, zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Öle verwendet werden, die durch
Mischpolymerisation bis zu einer intrinsischen Viskosität zwischen 0,05 und 0,4 erhalten sind, wobei
die Polymerisation durch Zersetzung und Beseitigung des Katalysators beendet ist und die Mischpolymerisate,
bei 100 bis 1750Q wenn ein organisches Peroxyd zugegen ist, oder bei 200 bis 2500C, wenn
kein derartiges Peroxyd vorhanden ist, bis zur Erreichung der gewünschten Viskosität verdickt sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 610129;
Chemisches Zentralblatt, 1941,1, S. 584, 585; 1951, II, .3380 und 1364.
Britische Patentschrift Nr. 610129;
Chemisches Zentralblatt, 1941,1, S. 584, 585; 1951, II, .3380 und 1364.
© SW 677/Wa 10.5»
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US339163A US2767229A (en) | 1953-02-26 | 1953-02-26 | Stabilizing drying oils |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1042797B true DE1042797B (de) | 1958-11-06 |
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Family Applications (1)
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Country Status (3)
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DE (1) | DE1042797B (de) |
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US2925449A (en) * | 1958-05-07 | 1960-02-16 | Exxon Research Engineering Co | Increasing viscosity of copolymers |
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US2581907A (en) * | 1946-03-09 | 1952-01-08 | Firestone Tire & Rubber Co | Rubbery diolefinic polymers containing as antioxidant a mixture of antimony oxide and a 2, 4, 6 trihydrocarbon substituted phenol |
US2559947A (en) * | 1947-08-01 | 1951-07-10 | Phillips Petroleum Co | 1,2-diolefins as modifiers in the alkali-metal-catalyzed polymerization of conjugateddiolefins |
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1953
- 1953-02-26 US US339163A patent/US2767229A/en not_active Expired - Lifetime
- 1953-12-30 GB GB36187/53A patent/GB741716A/en not_active Expired
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1954
- 1954-02-22 DE DEST7809A patent/DE1042797B/de active Pending
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GB610129A (en) * | 1945-07-11 | 1948-10-12 | Standard Oil Dev Co | Stabilised olefinic polymers and copolymers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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