DE1068237B - Verfahren zur Hierstellung von als Farbpigmente und Stabilisatoren für halogenhaltige Kunstharze dienenden komplexen Bleisalzen - Google Patents
Verfahren zur Hierstellung von als Farbpigmente und Stabilisatoren für halogenhaltige Kunstharze dienenden komplexen BleisalzenInfo
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Description
tu/C 51 /5-*· Hl ~
rSCHLAND KLI2O 1Ί
PATENTAMT
C 12311 IVb/12 ο
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 5. NOVEMBER 1959
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bisher noch nicht bekannter komplexer Bleiverbindungen,
die als Farbpigmente und Stabilisatoren für halogenhaltige synthetische Harze verwendet werden können.
Es wurde gefunden, daß sich anorganische Bleisalze mit organischen Säuren zu komplexen Verbindungen umsetzen
lassen/'Als anorganisch^ Bleifsalyf eignen sich besonders
4-basisches Bleisulfat, basisches Bleicarbonat und 2-basisches Bleiphosphit. Als organische Säuren sind gesättigte
un<ftmgesaTOg(e"Mono- und Dicarbonsäuren der
aliphatischen und aromatischen Reihe brauchbar, wie z. B. Stearinsäure, ölsäure, Linolsäure, Maleinsäure,
a-Äthylhexansäurc, Adipinsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, Laurinsäure, Kokosspaltfettsäure und Ricinolsäure,
entweder einzeln oder auch in Mischungen untereinander. Besonders die Umsetzungsprodukte mit gesättigten
und ungesättigten Fettsäuren ergeben wertvolle Stabilisatoren für die PVC-Verarbeitung, da sie den
anorganischen basischen Bleiverbindungen zusätzlich zu ihrer wärmestabilisierenden Wirkung eine gute Gleitfähigkeit
verleihen.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die Komplexverbindungen nochmals
mit Bleioxyd umgesetzt, wodurch der wärmestabilisierend wirkende Bleigehalt erhöht wird.
Die oben charakterisierten komplexen Bleiverbindungen können folgendermaßen mit und ohne Katalysator hergestellt
werden.
a) Umsetzung der anorganischen Bleisalze mit nicht wasserlöslichen organischen Säuren:
1. Organische Säxare in Schuppenform und Katalysator
bei erhöhter Temperatur in Wasser dispergieren und basisches anorganisches Bleisalz anteilweise zugeben.
2. Basisches anorganisches Bleisalz und Katalysator in Wasser dispergieren und die organische Säure in
Schuppenform anteilweise zugeben.
3. Basisches anorganisches Bleisalz in Wasser dispergieren und geschmolzene organische Säure unter
Rühren zugeben.
4. Basisches anorganisches Bleisalz und pulver- oder schuppenförmige Fettsäure ohne Katalysator längere
Zeit bei erhöhter Temperatur rühren.
Bleioxyd, und anorganische Säure zum basischen
Bleisalz umsetzen, Katalysator, und organische Säure'
zugeben.
b) Umsetzung der anorganischen Bleisalze mit wasserlöslichen
organischen Säuren:
1. Zu einer Dispersion des basischen anorganischen Bleisalzes in Wasser eine wäßrige Lösung der organischen
Säure zugeben.
2. Basisches anorganisches Bleisalz mit und ohne Katalysator im Wasser dispergieren und organische
Säure zugeben.
c) Basisches Bleisalz herstellen und anschließend mit
Verfahren zur Herstellung von als Farbpigmente und Stabilisatoren
für halogenhaltige Kunstharze dienenden komplexen Bleisalzen
Anmelder: Chemische Fabrik Hoesch K.-G., Düren
Dr. Alfred Szczepanek und Dr. Margarete Szczepanek, geb. Schnoor,
Winden über Düren, sind als Erfinder genannt worden
Bleioxyd mit oder ohne Katalysator unter Durchleiten von Luft bis zur Grenze der Aufnahmefähigkeit für Bleioxyd
weiter umsetzen.
Es^ist au£hjmöglich, sowohl die normalen als auch die
subsjtapzen — anOTgajjjsch^jäjjre, ^lgjaxjyd u£i°r£äL
msch£Üälire — ausgehenanerziretefleirZuaiese7r7ZweOir
7ml zunächst aus Bleioxyd und der entsprechenden anorganischen Säure nach einem bekannten Verfahren das
basische anorganische Bleisalz, z. B. 3-basischcs Bleisulfat nach der USA.-Patentschrift 2 249 330, hergestellt und
ohne weitere Aufarbeitung durch Zugabe der organischen Säure und gegebenenfalls Bleioxyd zu dem entsprechenden
Komplexsalz weiter umgesetzt. Der Vorteil dieses Verfalirens besteht in der Einsparung von Aufarbeitungskosten
(Trocknen und Mahlen) des basischen anorganischen Bleisalzes und im Vorliegen einer sehr reaktionsfähigen
Form desselben, die unter Umständen durch den Trockenvorgang beeinträchtigt werden kann. Es ist
grundsätzlich .auch ^möglich, sämtliche Reaktionsteilnehmer
auf einmal zusammenzugeben. Auch bei dieser VerTahrensart bilden sich komplexe Bleisalze.
Da die Größe der Oberfläche der als Pigment oder Stabilisator zu verwendenden Substanz entscheidend ist,
wird bei der Herstellung jedes Komplexsalzes zweckmäßig ein Reaktionsweg eingehalten, der zu mikrokristallinen
Produkten führt. Die Kristallgröße wird unter anderem durch die Rührgeschwindigkeit, die Konzentration
der Reaktionspartner und durch die Schnellig-
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keit und Reihenfolge ihrer Zugabe zu dem Reaktionsgemisch beeinflußt.
Die Reaktionspartner werden in stöchiometrischen Mengen umgesetzt, und da in fast allen Fällen die entstehenden
Reaktionsprodukte unlöslich sind, ist die Ausbeute nahezu quantitativ. Die Durchführung der Reaktion
ist bei Zimmer- oder erhöhter Temperatur möglich. Erhöhte Temperatur beschleunigt die Reaktion, doch ist
die obere Grenze durch den Schmelzpunkt der organischen Säure vorgeschrieben, soweit diese im Wasser nicht löslich
ist. Bei den in Wasser löslichen Säuren kann die Temperatur bis zur Siedetemperatur des Wassers erhöht
werden. Die verwendete Wassermenge ist so zu bemessen, daß eine gut rührbare Aufschlämmung der Reaktionspartner vorliegt. Ein möglichst intensives Rühren beschleunigt
die Reaktionsgeschwindigkeit, doch sind mahlende oder quetschende Rührvorrichtungen zur
Durchführung der Umsetzung nicht notwendig.
Die Reaktionsgeschwindigkeit wird beschleunigt durch Substanzen, die die Benetzung der Reaktionspartner
fördern. Da diese benetzend wirkenden Stoffe bei der Umsetzung nicht verbraucht werden, kann man sie auch
als Katalysatoren bezeichnen. Eine beschleunigende Wirkung zeigen außer den bekannten Netzmitteln auch
organische Verbindungen, die infolge ihres Gehalts an hydrophilen Gruppen eine geringe Wasserlöslichkeit aufweisen,
wie Fcttalkoholsulionate, Polyglykolc, Butanol, Triethanolamin, Methylcyclohexanol. Die Menge dieser
Zusätze ist abhängig von ihrer Art und von den Reaktionspartnern. Im allgemeinen genügen 1 bis 9 Gewichtsprozent,
bezogen auf feste Anteile. Doch können auch geringere Mengen angewendet werden, da die Umsetzung
im Prinzip auch schon ohne Zusatz abläuft.
Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen 0,5 bis 4 Stunden; diese Zeit wird bei einigen Verbindungen unter-
oder überschritten. Nach Beendigung der Reaktion werden die Endprodukte bei 70 bis 80° C getrocknet.
Zur Charakterisierung der Endprodukte dienen der Gesamtbleigehalt bzw. das reaktionsfähige Blei, d. h.
der Anteil des Bleis, der in der Lage ist, mit Salzsäure zu reagieren, sowie ihre Dichte und ihr Gehalt an freier
Fettsäure. Deren Gehalt ist gleichzeitig ein Maß für das Ende der Reaktion. Bei den unter a), 1 bis 5, und b),
1 und 2, angegebenen Versuchen kann die Reaktion als beendet angesehen werden, wenn der Gehalt an freier
Fettsäure etwa 1 °/0 beträgt.
Bei den höherbasischen Produkten wird die Reaktion als beendet angesehen, wenn die gelbe Farbe der Bleiglätte
verschwunden ist und sieb ein weißes Produkt gebildet hat.
Von den basischen Bleisulfaten eignet sich infolge seines hohen Gehaltes an reaktionsfähigem Blei am besten
4-basisches Bleisulfat (4PbO-PbSO4) als Ausgangsmaterial;
doch können auch weniger basische Bleisulfate, wie z. B. 3-basisches Bleisulfat, verwendet werden. Die
Herstellung der basischen Bleisulfate erfolgt nach bekannten Methoden, und ihre Weiterverarbeitung wird
ohne ihre vorherige Isolierung vorgenommen.
Der Formel 4PbO-PbSO4 entsprechend ist anzunehmen,
daß die 4 PbO locker gebunden und somit reaktionsfähig sind. Gefunden wurde, daß sich die 4 Mol
PbO mit 1 bis 8 Mol einer Mono- oder 1 bis 4 Mol einer Dicarbonsäure umsetzen lassen. Mit Stearinsäure z. B.
bilden sich \'crbindungen der allgemeinen Formel:
«PbO-PbSO4-wPb(C,,H35COO)2
in der η 3,5 bis O und m 0,5 bis 4 sein kann.
Darüber hinaus läßt sich aber noch zusätzlich Bleioxyd ' in die Verbindungen bis zur vollen Ausnutzung der Koordinationszahl
4 für Blcisulfat und 3 für Bleistearat einbauen. Die entstehenden Verbindungen lassen sich/ %-*·
formulieren als \ A
η PbO · PbSO4. - m Pb(C17H8SCOO)2.
wobei η 4 bis 16 und m. 0,5 bis 4 bedeuten kann.
Die Tendenz zur Einführung von mehr als stöchiometrischen Mengen Bleioxyd ist abhängig von der
Fähigkeit der verwendeten organischen Säure, basische Bleiverbindungen zu bilden, z. B. ist die nachträgliche
ίο Einführung von Bleioxyd bei der Verwendung von Ölsäure
als organischer Komponente schwierig, und man kann nicht soviel Bleioxyd anlagern wie bei gesättigten Fettsäuren.
Bei der Verwendung von 2-basischem BleiphoepMt 2PbO-PbHPO3-O^H2O als anorganischer Komponente ist anzunehmen, daß je Molekül 2 PbO zur Umsetzung fähig sind. Dies würde einer Umsetzung mit 4 Mol Stearinsäure entsprechen. Es zeigte sich aber, daß darüber hinaus sogar 5 Mol Stearinsäure und 1 Mol
Bei der Verwendung von 2-basischem BleiphoepMt 2PbO-PbHPO3-O^H2O als anorganischer Komponente ist anzunehmen, daß je Molekül 2 PbO zur Umsetzung fähig sind. Dies würde einer Umsetzung mit 4 Mol Stearinsäure entsprechen. Es zeigte sich aber, daß darüber hinaus sogar 5 Mol Stearinsäure und 1 Mol
so Phosphit umgesetzt werden können. Die Umsetzung der
ersten 4 Mol erfolgt ziemlich rasch, und die gebildeten Produkte können durch folgende Sumrnenformel ausgedrückt
werden:
η PbO · PbBPO3. - £»,5 H8Q-Ms Pb(C1^H38COO)8
in der «1,5 bis O1 und m 0i,5 bis 2 sein kann.
Für das Umsetzungsprodukt mit 5 Mol Stearinsäjire
wird vermutet, daß es sich um eine Verbindung folgender Zusammensetzung handelt:
.0OC C17H38
H
H
O—P—OH
2Pb(C17H35COO)4
Auch in diese Produkte läßt sich nachträglich PbO einführen bis zur vollen Besetzung der Koordinationszahl 2
für Blciphosphit und 3 für Bleistearat.
Bei der Verwendung von basischem Bleicarbonat
(Bleiweiß) als anorganischer Komponente ist, entsprechend der Formel Pb(OH)2 · 2 PbCO3, anzunehmen,
daß die Gruppe Pb(OH)8 bei Verwendung von Stearinsäure als organischer Komponente in der Lage ist, mit
2 Mol Stearinsäure zu reagieren.
Gefunden wurde, daß die Reaktion bis zum Verbrauch von 4 Mol Stearinsäure glatt weiterläuft und daß darüber
hinaus auch die Umsetzung mit 5 bis 6 Mol möglich ist.
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist bis zur Einführung von 4 Mol verhältnismäßig gleichmäßig, nimmt aber bei 5 Mol
auf 12 Stunden zu, bei 6 Mol ist eine Reaktionszeit von 30 Stunden noch nicht ausreichend, um eine vollständige
Umsetzung zu erreichen. Die entstandenen Produkte werden wie folgt formuliert:
1 Mol Stearinsäure:
PbOH(C„H8BCOO) · 2 PbCO3
PbOH(C„H8BCOO) · 2 PbCO3
2 Mol Stearinsäure:
Pb(C17H35COO)8-2 PbCO3
3 Mol Stearinsäure:
3 Mol Stearinsäure:
Pb(C17H35COO)2-PbCO3-PbHCO3(C17H36COO)
4 Mol Stearinsäure:
Pb(C17H35COO)3 · 2 PbHCO8(C17H86COO)
5 Mol Stearinsäure:
6S 2Pb (C17H35COO)2 · PbHCO3(C17H35COO)
6 Mol Stearinsäure:
3Pb(C17H35COO)3
3Pb(C17H35COO)3
Die Durchführung der Reaktion bis zum Ende führt somit zum normalen Bleistearat, und es ist hiermit eine
Methode zur Herstellung von normalem Bleistearat aus
Bleiweiß und Stearinsäure gefunden worden.
Auch in die aus basischem Bleicarbonat und Stearinsäure hergestellten Produkte läßt sich nachträglich noch
Bleioxyd einführen. Beispiel 1
3 PbO · PbSO4 · Pb(C17H36COO)2
3 g Triäthanolaminstearat werden in 450 cm3 Wasser gelöst und bei 55° C 54,4 g Stearinsäure in Schuppenform zugegeben. Zu der warmen Dispersion werden unter kräftigem Rühren 119,5 g 4-basisches Bleisulfat portionsweise gegeben. Nach 2,5 Stunden wird das weiße Produkt abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
3 g Triäthanolaminstearat werden in 450 cm3 Wasser gelöst und bei 55° C 54,4 g Stearinsäure in Schuppenform zugegeben. Zu der warmen Dispersion werden unter kräftigem Rühren 119,5 g 4-basisches Bleisulfat portionsweise gegeben. Nach 2,5 Stunden wird das weiße Produkt abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
Gesamtbleigchalt: 60,2 °/0. Mit Salzsäure reaktionsfälliger
Bleigehalt: 48,1 °/0. Dichte: 2,4.
Beispiel 2
PbSO4-4 Pb(C17H35COO)2
PbSO4-4 Pb(C17H35COO)2
59,8 g 4-basisches Bleisulfat werden unter kräftigem Rühren bei Zimmertemperatur in 400 cm» Wasser dispergiert
und zu der Dispersion langsam 108,8 g geschmolzene Stearinsäure gegeben. Anschließend wird die Temperatur
auf 55° C erhöht und 6 Stunden weitergerührt. Das weiße Produkt wird abfiltriert und bei etwa 80° C
getrocknet.
Gesamtbleigehalt: 31,4°/0. Mit Salzsäure reaktionsfähiger
Bleigehalt: 25,1%. Dichte: 1,4.
Beispiel 3
3,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C17H33COO)2
3,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C17H33COO)2
119,5 g 4-basisches Bleisulfat werden in 400 cm*
Wasser bei Zimmertemperatur unter Rühren dispergiert. Bei dieser Temperatur werden zu der Dispersion 27,2 g
Ölsäure portionsweise gegeben. Nach 0,5 Stunden wird das leicht gelbgefärbte Produkt abfiltriert und bei etwa
70" C getrocknet.
Gesamtbleigehalt: 71,0°/0. Mit Salzsäure reaktionsfähiger
Bleigehalt: 56,8°/0. Dichte: 3,6.
3 PbO · PbSO4 · PbC4H8(COO)2
Zu einer Dispersion von 119,5 g 4-basischem Bleisulfat in 400 cm3 Wasser werden 14,6 g Adipinsäure gegeben, und es wird 0,5 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Das weiße Produkt wird abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
Zu einer Dispersion von 119,5 g 4-basischem Bleisulfat in 400 cm3 Wasser werden 14,6 g Adipinsäure gegeben, und es wird 0,5 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Das weiße Produkt wird abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
Gesamtbleigehalt: 77,8%. Mit Salzsäure reaktionsfähiger
Blcigehalt: 62,3%. Dichte: 3,4.
PbO · PbHPO3 ■ 0,5 H2O · Pb(C17H35COO)2
52,4 g Stearinsäure in Schuppenform werden bei 55° C in 700 cm» Wasser in Gegenwart von 0,06 g NaOH unter Rühren dispergiert und die Dispersion anteilweise mit 74,3 g 2-basischeni Bleiphosphit versetzt. Nach einer halben Stunde wird das weiße Produkt abriltriert und bei etwa 80° C getrocknet,
ίο Gesamtbleigchalt: 48,9 °/„. Dichte: 1,9.
52,4 g Stearinsäure in Schuppenform werden bei 55° C in 700 cm» Wasser in Gegenwart von 0,06 g NaOH unter Rühren dispergiert und die Dispersion anteilweise mit 74,3 g 2-basischeni Bleiphosphit versetzt. Nach einer halben Stunde wird das weiße Produkt abriltriert und bei etwa 80° C getrocknet,
ίο Gesamtbleigchalt: 48,9 °/„. Dichte: 1,9.
PbHPO3 - 0,5 H2O ■ 2 Pb(C17H38COO)2
Zu einer Dispersion von 37,2 g 2-basischem B_lei-_ phosghit in 400 cm3 Wasser werden bei ZimmertemperaHrlangsam unter Rühren 54,4 g geschmolzene Stearinsäure gegeben. Anschließend wird bei 55° C 5,5 Stunden gerührt, das weiße Produkt abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
Gesamtbleigehalt: 34,6 °/0· Dichte: 1,7.
Zu einer Dispersion von 37,2 g 2-basischem B_lei-_ phosghit in 400 cm3 Wasser werden bei ZimmertemperaHrlangsam unter Rühren 54,4 g geschmolzene Stearinsäure gegeben. Anschließend wird bei 55° C 5,5 Stunden gerührt, das weiße Produkt abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
Gesamtbleigehalt: 34,6 °/0· Dichte: 1,7.
0,5 Pb(OH)2 · 2 PbCO3 · 0,5 Pb(C17H35COO)2
77,6 g basisches Bleicarbonat werden bei Zimmertemperatur unter Zugabe λόιι 5 cm3 Polyäthylenglykol in 400 cm* Wasser dispergiert. Die Temperatur wird auf 55° C erhöht, und in die Dispersion werden anteilweise 27,2 g Stearinsäure in Schuppenform gegeben. Nach 1 Stunde wird das weiße Produkt abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
77,6 g basisches Bleicarbonat werden bei Zimmertemperatur unter Zugabe λόιι 5 cm3 Polyäthylenglykol in 400 cm* Wasser dispergiert. Die Temperatur wird auf 55° C erhöht, und in die Dispersion werden anteilweise 27,2 g Stearinsäure in Schuppenform gegeben. Nach 1 Stunde wird das weiße Produkt abfiltriert und bei etwa 80° C getrocknet.
Gesamtbleigehalt: 59,8 %. Dichte: 3,1.
Beispiel 8
16 PbO · PbSO4 · 4 Pb(C17H15COO)2
16 PbO · PbSO4 · 4 Pb(C17H15COO)2
3 g Triäthanolaminstearat werden in 500 ecm Wasser gelöst, und bei 55° C werden unter kräftigem Rühren
21,80 g geschuppte Stearinsäure zugegeben. Zu der
warmen Dispersion werden anteilweise zuerst 11,95 g tetrabasisches Bleisulfat, dann 35,7 g gelbe Bleiglätte
gegeben und ab Zugabe der Bleiglätte ein kräftiger Luftstrom von unten durch das Reaktionsgefäß geleitet. Es
wird unter Luftdurchlei ten bei 55° C weitergerührt und die zunehmende Verdickung der Reaktionsmasse durch
Zugabe von 300 ecm Wasser ausgeglichen. Nach etwa 2 Stunden wird das weiße Produkt abfiltriert und bei
etwa 80° C getrocknet.
Gesamtbleigehalt: 63,2°/0. Mit Salzsäure reaktionsfähiger
Bleigehalt: 60,3%. Dichte: 2,9.
Weiter hergestellte Komplexverbindungen | Dichte | Gesamt | Gehalt Reaktions fähig |
41,7 | |
Molverhältnis der Ausgangsstoffe |
Summenformel | 2,6 | 71,0 | 56,8 | 36,8 |
4 PbO PbSO4 zu Stearinsäure 1:1 |
3,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C17H35COO)2 | 2,4 | 60,2 48,1 | 33,0 | |
4 PbO PbSO4 zu Stearinsäure 1:2 |
3 PbO · PbSO4 · Pb(C17H35COO)2 | 2,0 | 52,2 | 29,9 | |
4PbO-PbSO4Zu Stearinsäure 1:3 |
2,5 PbO · PbSO4 · 1,5 Pb(C17H36COO)8 | 1,8 | 46,2 | 27,3 | |
4PbO-PbSO4Zu Stearinsäure 1:4 |
2 PbO · PbSO4 · 2 Pb(C17H35COO)2 | 1,5 | 41,3 | ||
4 PbO PbSO4 zu Stearinsäure 1:5 |
1,5 PbO · PbSO4 · 2,5 Pb(C17H35COO)2 | 1,4 | 37,3 | ||
4PbO-PbSO4Zu Stearinsäure 1:6 |
PbO · PbSO4 · 3 Pb(C17H35COO)2 | 1,4 | 34,3 | ||
4PbO-PbSO4Zu Stearinsäure 1:7 |
0,5 PbO · PbSO4 · 3,5 Pb(C17H35COO)2 | ||||
7 | Summenformel | 8 | % Pb-Gehalt | Reaktions fähig |
|
PbSO4-4 Pb(C17H35COO)2 | Gesamt | 25,1 | |||
Molverliältnis der Ausgangsstofle |
Dichte | 31,4 | |||
4PbO-PbSO4Zu | 3,5 PbO · PbSO, · 0,5 Pb(C17H33COO)2 | 1,4 | 56,8 | ||
Stearinsäure 1:8 | 71,0 | ||||
4 PbO PbSO4 zu | 3,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C17H3JCOO)2 | 3,6 | 56,8 | ||
Ölsäure 1:1 | 71,0 | ||||
4PbO-PbSO4Zu | 3,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C7H16COO)2 | 4,0 | 62,3 | ||
Linolsäure 1:1 | 77,8 | ||||
4PbO-PbSO4ZU | 3 PbO · PbSO4 · PbC1H8(COO)2 | 3,7 | 62,3 | ||
<z-Äth ylhexan säure 1:1 |
77,8 | ||||
4PbO-PbSO4ZU | 3,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C6H5 · COO)2 | 3,4 | 62,5 | ||
Adipinsäure 1:1 | 79,2 | ||||
4PbO-PbSO4Zu | 3 PbO · PbSO4 · PbC6H4(COO)2 | 4,9 | 61,3 | ||
Benzoesäure 1:1 | 76,6 | ||||
4PbO-PbSO4Zu | 3,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C11H23COO)2 | 4,4 | 59,8 | ||
Phthalsäure 1:1 | 74,8 | ||||
4PbO-PbSO4ZU | PbSO4-4 Pb(C11H83COO)2 | 3,7 | 30,4 | ||
Laurinsäure 1:1 | 38,0 | ||||
4PbO-PbSO4ZU | 1,5 PbO · PbHPO3 · 0,5 H2O · 0,5 Pb(C17H35COO)2 | 1,5 | — | ||
Laurinsäure 1:8 | 61,8 | ||||
2 PbO · PbHPO3- | 2,6 | ||||
0,5 H2O zu | PbO · PbHPO3 · 0,5 H2O · Pb(C17H36COO)2 | — | |||
Stearinsäure 1:1 | 48,9 | ||||
2PbO-PbHPO,- | 1,9 | ||||
0,5 H2O zu | 0,5 PbO · PbHPO3 · 0,5 H2O · 1,5 Pb(C17H35COO)2 | — | |||
Stearinsäure 1:2 | 40,5 | ||||
2PbO-PbHPO3- | 1,8 | ||||
0,5H2Ozu | PbHPO3 · 0,5 H2O · 2 Pb(C17H35COO)2 | — | |||
Stearinsäure 1:3 | 34,6 | ||||
2 PbO · PbHPO3- | 1,7 | ||||
0,5 H2O zu | PbHPO3(C17H35COO) ■ 0,5 H2O · 2 Pb(C17H35COO)2 | — | |||
Stearinsäure 1:4 | 30,2 | ||||
2PbO-PbHPO3- | 1,6 | ||||
0,5H2Ozu | 0,5 Pb(OH)2 · 2 PbCO3 · 0,5 Pb(C17H35COO)2 | — | |||
Stearinsäure 1:5 | 59,8 | ||||
Pb(OH)2-2 PbCO, | 2PbCO3-Pb(C17H35COO)2 | 34 | — | ||
zu Stearinsäure 1:1 | 47,6 | ||||
Pb(OH)2-2 PbCO3 | PbCO3 · PbHCO3(C17H35COO) · Pb(C17H35COO)2 | 1,8 | — | ||
zu Stearinsäure 1:2 | 39,6 | ||||
Pb(OH)2-2 PbCO3- | 2PbHCO3(C17H35COO) · Pb(C17H35COO)2 | 1,8 | — | ||
zu Stearinsäure 1:3 | 34,0 | ||||
Pb(OH)2-2 PbCO3 | PbHCO3(C17H35COO) · 2 Pb(C17H35COO)2 | 1,7 | — | ||
zu Stearinsäure 1/.4 . | 29,7 | ||||
Pb(OH)2-2 PbCO3 | 4,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C17H35COO)2 | 1,6 | 61,5 | ||
zu Stearinsäure 1:5 | 73,9 | ||||
4 PbO PbSO1 zu | 3,4 | ||||
Stearinsäure zu | 5 PbO - PbSO4 ■ 0,5 Pb(C17H35COO)2 | 63,5 | |||
PbO = 1:1:1 | 75,0 | ||||
4PbO-PbSO4Zu | 3,6 | ||||
Stearinsäure zu | 5,5 PbO · PbSO4 · 0,5 Pb(C17H35COO)2 | 65,3 | |||
PbO = l:l:l,5 | 76,1 | ||||
4PbO-PbSO4ZU | 4,3 | ||||
Stearinsäure zu | 7 PbO · PbSO4 · Pb(Cj7H35COO)2 | 63,4 | |||
PbO = 1:1:2 | 71,4 | ||||
4PbO-PbSO1Zu | 3,1 | ||||
Stearinsäure zu | |||||
PbO = 1:2:4 | |||||
9 | Summenformel | 10 | Gesamt |
Gehalt
Reaktions fähig |
|
Molverhältnis
der Ausgangsstoffe |
12 PbO · PbSO4 · 4 Pb(Ci7H86COO)2 | Dichte | 58,9 | 55,4 | |
4 PbO PbSO1 zu Stearinsäure zu PbO = 1:8:12 |
13 PbO · PbSO4 · 4 Pb(C17H86COO)2 | 2,0 | 60,0 | 56,7 | |
4 PbO PbSO4 zu Stearinsäure zu PbO = 1:8:13 |
14 PbO · PbSO4 · 4 Pb(C17H35COO)2 | 2,4 | 61,2 | 58,0 | |
4PbO-PbSO4ZU Stearinsäure zu PbO = 1:8:14 |
15 PbO · PbSO4 · 4 Pb(C17H36COO)2 | 2,5 | 62,2 | 59,0 | |
4 PbO PbSO4 zu Stearinsäure zu PbO = 1:8:15 |
16 PbO · PbSO4 ■ 4 Pb(C17H86COO)2 | 2,6 | 63,2 | 60,3 | |
4 PbO PbSO4 zu Stearinsäure zu PbO = 1:8:16 |
12 PbO · PbSO4 · 4 Pb(C11H23COO)2 | 2,9 | 64,7 | 61,0 | |
4PbO-PbSO4Zu Laurinsäure zu PbO = 1:8:12 |
6,75 PbO · PbSO4 · 0,75 Pb(C17H36COO)2 · 0,5 PbC4H4(COO)2 |
2,6 | 73,2 | 65,0 | |
4PbO PbSO4Zu Stearinsäure zu Phthalsäure zu PbO = 1:1,5:0,5:4 |
7 PbO · PbSO4 · 0,75 Pb(C17H86COO)2 · 0,25 Pb(C6H6COO)2 |
3,4 | 73,5 | 65,3 | |
4PbO-PbSO4ZU Stearinsäure zu Benzoesäure zu PbO = 1:1,5:0,5:4 |
7 PbO · PbSO4 · 0,75 Pb(C17H35COO)2 · 0,25 Pb(C8H4OH · COO)2 |
3,6 | 73,8 | 65,5 | |
4PbO-PbSO4Zu Stearinsäure zu Salicylsäure zu PbO = 1:1,5:0,5:4 |
7 PbO · PbSO4 · 0,75 Pb(C17H35COO)2 · 0,25 Pb(C17H33COO)2 |
3,6 | 71,3 | 63,4 | |
4PbO-PbSO4ZU Stearinsäure zu Ölsäure zu PbO = 1:1,5:0,5:4 |
2 PbO · PbHPO8 · Pb(C17H36COO)2 | 3,1 | 54,4 | 40,7 | |
2 PbO · PbHPO3- 0,5 H2O zu Stearinsäure zu PbO = 1:2:1 |
3 PbO · PbHPO8 · Pb(C17H36COO)2 | 2,2 | 59,3 | 47,4 | |
2 PbO · PbHPO3- 0,5 H4O zu Stearinsäure zu PbO ^= 1:2:2 |
4 PbO · PbHPO3 · Pb(C17H86COO)2 | 2,4 | 63,2 | 52,6 | |
2 PbO · PbHPO8 · 0,5H2Ozu Stearinsäure zu PbO = 1:2:3 |
2,7 | ||||
2 PbO · PbHPO3- 0,5 H2O zu Stearinsäure zu PbO = 1:2:4 |
5 PbO · PbHPO3 · Pb(C17H35COO)2 | 66,2 | 56,7 | ||
2 PbO · PbHPO3- 0,5 H2O zu Stearinsäure zu PbO = 1:4:7 |
7 PbO · PbHPO3 · 2 Pb(C17H36COO)2 | 2,9 | 61,1 | 55,0 | |
Pb(OH)2-2 PbCO8 Stearinsäure zu PbO = l:l:l |
0,5 PbO · Pb(OH)2 · 2 PbCO8 · 0,5 Pb(C17H35COO)2 | 2,9 | 65,5 | — | |
Pb(OH)2-2 PbCO8 Stearinsäure zu PbO = 1:4:1 |
2 PbCO3-2 Pb(C17H36CO O)2 | 3,1 | 40,4 | — | |
3,0 | |||||
11 | PbCO3-2 | Sunimeaformel | 12 | % Pb- Gesamt |
Gehalt Reaktions fähig |
|
Molverhältnis der Ausgangsstoffe |
2PbCO3- | Pb(C17H35COO)2 | Dichte | 45,6 | — | |
Pb(OH)2-2 PbCO3 Stearinsäure zu PbO = 1:4:2 |
PbO-2 | 2PbCO3. | 2Pb(C17H35COO)2 | 2,1 | 49,8 | |
Pb(OH)2-2 PbCO3 Stearinsäure zu PbO- 1:4:3 |
2PbO- | 2 PbCO3- | 2Pb(C17H35COO)2 | 2,1 | 53,3 | |
Pb(OH)2-2 PbCO3 Stearinsäure zu PbO = 1:4:4 |
3 PbO- | 2 Pb(C17H35COO)2 | 2,3 | 56,2 | ||
Pb(OH)2-2 PbCO3 Stearinsäure zu PbO = 1:4:5 |
4 PbO- | 2,4 | ||||
Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen werden
im folgendei\ mit dem Sammelbegriff anorganischorganische
Bleikomplexe bezeichnet. Die Variation der drei Grundbestandteile ermöglicht die Herstellung einer
großen Anzahl von Substanzen, die sich in ihrer Wirksamkeit als Stabilisatoren gegenüber halogenhaltigen
Harzen unterscheiden und weitgehend den Anforderungen der Praxis hinsichtlich Wärmestabilität, Gleitwirkung,
Dichte und der elektrischen Eigenschaften angepaßt werden können. Eine besondere technische Bedeutung
besitzen die Kombinationen zwischen Blei sulfat, Bleicarbonat und Bleiphospb.it einerseits und Bleiseifen, insbesondere
Bleistearat, andererseits.
Die Verwendung der komplexen Bleisalze als Stabilisierungsmitte)
für halogenhaltige Polymerisate an Stelle inrer euizdiien Bestandteile oder deren Gemische zeigt
nicKt "nur ein additives Wirkungsbild, sondern ergibt
darüber' hinaus Produkte, deren geringe Dichte kombiniert' ist mit einer guten Warmestabilität, Gleitwirkung
lind hohem spezifischem Widerstand.
' Verwendet man aus den drei Grundstoffen Bleiglätte,
Bleisulfat und Blcistearat hergestellte komplexe Bleisalze der allgemeinen Zusammensetzung
»PbO · PbSO4 ■ WPb(C17H35COO)2
wobei μ = 4 bis 16 und m = 0.5 bis 4 bedeutet, dann
lassen sich über die Eigenschaften der Vielzahl der möglichen Verbindungen allgemeine Aussagen machen.
Die Dichte und die stabilisierende Wirkung sind in erster Linie eine Funktion des prozentualen Gehaltes an
Pb O, die Gleit wirkung ist abhängig von dem prozentualen
Gehalt an Bleistearat. Überdeckt werden diese klaren Eigenschaftsänderungen durch die mikrokristalline Beschaffenheit
der einzelnen Komplexsalze, diese wiederum ist abhängig von ihrer Zusammensetzung und Herstellungsart.
Da die neuen Verbindungen in halogenhaltigen Harzen unlöslich sind, ist ihre Wirksamkeit abhängig
vom Verteilungsgrad und dieser wiederum von der Teilchengröße.
Sehr überraschend und vorteilhaft ist die Herabsetzung der Dichte der erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen,
verglichen mit bekannten, als Stabilisierungsmittel dienenden Produkten, da sie nicht etwa den Mittelwert
der Einzelbestandteile darstellt, sondern darunter liegt. Die hervorragenden Eigenschaften der neuen
Stabilisatoren bei ihrer Verwendung in halogenhaltigen Polymerisaten hinsichtlich ihrer guten wärmestabilisierenden
Wirkung, der Verbesserung des elektrischen Widerstandes und einer guten Gleitwirkung zeigen
deutlich ihre Überlegenheit gegenüber den bisher auf dem Kabel- und Leitungsgebiet verwendeten bekannten Stabillisatoren.
Beispielsweise wird im folgenden 3-basisches Bleisulfat
ao mit dem Komplexsalz 16 PbO · Pb SO4 · 4 Pb(C1,H35COO2)
(vgl. Nr. 2 und 10 der folgenden Tabelle) verglichen.
Einer Differenz des Bleigehaltes von 24,4 °/0; berechnet
auf 3-basisches Bleisulfat, steht lediglich eine Verschlechterung der Wärmestabilität um 14,3 °/c gegenüber, das
bedeutet eine wesentlich bessere Ausnutzung des Bleigehaltes bei der Komplexverbindung. Der Unterschied
in den Dichten beträgt 59°/0 bei einer Dichte von 7,1
für 3-basisches Bleisulfat und 2,9 für die Komplexverbindung. Der spezifische Durchgangswiderstand wird
von 2,0 ■ 1014 Q · cm für 3-basisches Bleisulfat auf 11,6 · ΙΟ14 Ω · cm bei Verwendung des Komplexes erhöht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Komplexsalz
eine Gleitwirkung vermittelt, die etwa einem gleichprozentigen Zusatz von 2-basischem Bleistearat entspricht
(vgl. Nr. 6 der Tabelle); 3-basisches Bleisulfat ergibt dagegen keinerlei Gleitwirkung.
Auch die Komplexverbindungen, die an Stelle von
Auch die Komplexverbindungen, die an Stelle von
' Stearinsäure andere gesättigte und ungesättigte Fettsäuren
enthalten, haben eine gute stabilisierende Wirkung, wie in Nr. 11 an einem Komplexsalz aus Bleiglätte,
Bleisulfat und Bleilaurat gezeigt wird. In Nr. 12 ist eine Komplexverbindung angegeben, bei der ein Teil des
Bleistearates durch Bleioleat ersetzt worden ist. Die guten Eigenschaften dieses Produktes ermöglichen die
Verwendung wohlfeiler Talgfettsäure mit hoher Jodzahl zur Herstellung.
Besonders günstig hinsichtlich der Warmestabilität sind Kombinationen aus Bleioxyd, Bleisulfat, Bleistearat
und Bleisalzen aromatischer Carbonsäuren. Aus Nr. 13 ist die hohe stabilisierende Wirkung einer Komplexverbindimg
ersichtlich, die Bleibenzoat enthält.
Der Wirkungsvergleich der sich auf basisches Bleicarbonat aufbauenden Komplexverbindungen mit der
Ausgangssubstanz zeigt ein ähnliches Ergebnis wie bei den Bleisulfatkomplexen (vgl. Nr. 3 und 14).
Auch hier ist die Herabsetzung der Dichte kombiniert mit guten stabilisierenden Eigenschaften, guter Gleitwirkung
und einer Verbesserung des spezifischen Durchgangswiderstandes.
Die zahlreichen Komplexverbindungen, die sich durch Kombination von Bleiphosphit mit Bleioxyd und verschiedenen
Bleisalzen organischer Säuren ergeben, haben Eigenschaften, die denen der bereits angeführten Produkte
ähnlich sind. Nr. 4 und 15 zeigen den Vergleich zwischen 2-basischem Bleiphosphit 2 PbO · PbHPO3 - 0,5 H2O
und einer Komplexverbindung, die der Summenformel 3 PbO · PbHPO3 · Pb(C17H35COO)2 entspricht.
Verwendungsmöglichkeiten in halogenhaltigen Harzen bestehen grundsätzlich dort, wo die Verwendung der den
erfindungsgemäß hergestellten Komplexsalzen zugrunde
liegenden Salze schon bekannt ist, z. B. in hochmolekularen
Verbindungen, wie Polyvinylchlorid, nachchloriertem Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Chlorkautschuk,
sulioniertem Polyäthylen und Mischpolymerisaten.
In der folgenden Tabelle sind 15 Beispiele von erfindungsgemäß
hergestellten Stabilisatoren zusammengestellt, und es sind ihre stabilisierenden Eigenschaften,
ihre Gleitwirkung und ihr spezifischer Durchgangswiderstand angegeben. Die Rohstoffe der Testmischung wurden
bei allen Prüffolien der gleichen Charge entnommen.
Die Testmischung bestand aus:
100 Teilen Suspensions-Polyvinylchlorid, Handelsbezeichnung »Vestolit S 70«,
50 Teilen Dioktylphthalat, Handelsbezeichnung »Vestinol
AH spez.ii,
2 Teilen Stabilisator,
Gleitwachs — wenn notwendig.
Gleitwachs — wenn notwendig.
Die Mischungsbestandteile wurden auf einem Mischwalzwerk 10 Minuten bei 1700C gemischt und anschließend
zu einer Folie ausgezogen, die bei 18O0C im Trockenschrank einer Wärmebelastung unterworfen
wurde. Als Abbruch der stabilisierenden Wirkung des Stabilisators wurde die Zeit angesehen, nach der die
ersten braunen Flecken zu beobachten sind.
Die Bestimmung des elektrischen Durchgangswider-Standes
erfolgte nach DIN 53482 an den auf dem Mischwalzwerk erhaltenen Folien.
Zur Bestimmung der Gleitwirkung wurde die obige Mischung einer Dauerwalzung bei 17O0C unterworfen.
Unter Ausnutzung der Beobachtung, daß das Ankleben
ίο der Mischung an der Walze in Beziehung zu der Glcitwirkung
von Zusätzen steht, ist eine relative Wertbestimmung möglich. In den Anwendungsbeispielcn wird
unter Gleitwirkung ein bestimmtes Zeitintervall angegeben, entsprechend dem Beobachtungsbild, daß, von
einem Punkt ausgehend, innerhalb einer gewissen Zeit die ganze Folie anzukleben beginnt. Die Angabe «keine
Gleit wirkung cc unter den Nummern 1 bis 4 bedeutet, daß
die Mischungsbestandteile für sich keine Gleitwirkung vermitteln. In diesen Fällen wurde, um die Bildung einer
Folie zu ermöglichen, als Gleitmittel ohne stabilisierenden Einfluß Gleitwachs zugegeben.
Vergleich der stabilisierenden Wirkung von anorganischen bzw. organischen Bleisalzen
und anorganisch-organischen Bleikomplexen / Anorganische bzw. organische Bleisalze
Stabilisator | Pb- Genalt |
Dichte | Beginnende | Abbr. der | Qd in 101' Ω · cm |
|
Nr. | Braun- färbung |
Gleit- wirkung |
||||
ohne | Minuten | Minuten | 0,78 | |||
1 | 3PbO-PbSO1-H2O 3-basisches. Bleisulfat_ | 83,6 | 7,1 | 10 | keine | 2,0 |
2 | (Handelsqualität »Tnbäse Dßij | 70 | keine | |||
Pb(OH)8 · 2 PbCO3 Bleiweiß | 78,9 | 6,1 | 3,1 | |||
3 | (Handelsqualität) | 60 | keine | |||
2 PbO · PbHPO3 · 0,5 H2O 2-basisches | 83,6 | 6,9 | 3,2 | |||
4 | Bleiphosphit (Handelsqualität »Dyphos«) | 50 | keine | |||
Pb(C17H35COO)2 Blcistearat (clektrolyt- | 28 | 1,5 | 7,4 | |||
5 | freie Handelsqualität »Pb S 82 s-e«) | 20 | 30 bis 50 | |||
2PbO-Pb (C17H35COO)2 2-basisches Blei- | 51 | 2.0 | 7,5 | |||
6 | stearat (elektrolytfreie Handelsqualität | 40 | 63 bis 70 | |||
»Pb S 80s-e«) | ||||||
Anorganisch-organische Bleikomplexe
Molverhältnis der Ausgangsstoffe | Pb- Gehalt |
Dichte | Beginnende | Abbv. der | Qd in 10"Ω -cm |
|
Nr. | Braun färbung |
Glcit- wirkung |
||||
4PbO-PbSO4 Stearinsäure 1:1 | 71 | 2,6 | Minuten | Minuten | 7,8 | |
7 | 4PbO-PbSO4 | 60,0 | 2,4 | 45 | 27 bis 35 | 4,5 |
8 | Bleioxyd zu Stearinsäure 1 : 13:18 | 55 | 60 bis 76 | |||
4PbO-PbSO4 | 62,2 | 2,6 | 11,7 | |||
9 | Bleioxyd zu Stearinsäure 1:15 : 8 | 60 | 38 bis 46' | |||
4PbO-PbSO4 | 63,2 | 2,9 | 11,6 | |||
10 | Bleioxyd zu Stearinsäure 1 : 16 : 8 | 60 | 55 bis 60 | |||
4 PbO PbSO4 | 64,7 | 2,6 | 8,8 | |||
11 | Bleioxyd zu Laurinsäure 1 :12 : 8 | 60 | 52 bis 58 | |||
4PbO-PbSO1 Bleioxyd zu Stearinsäure zu | 71,3 | 3,1 | 6,7 | |||
12 | Ölsäure 1 : 4: 1,5:0,5 | 60 | 48 bis 52 | |||
4PbO-PbSO4 Bleioxyd zu Stearinsäure zu | 73,5 | 3,6 | 6,6 | |||
13 | Benzoesäure 1: 4: 1,5 :0,5 | 90 | 37 bis 42 | |||
Pb(OH)2-2 PbCO3 | 69,7 | 3,3 | 5,3 | |||
14 | Blcioxyd zu Stearinsäure 1:2:1 | 60 | 33 bis 40 | |||
2 PbO-PbHPO3-0,5 H2O: | 59,3 | 2,4 | 3,9 | |||
15 | Bleioxyd zu Stearinsäure 1:2:2 | 35 | 58 bis 63 | |||
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von als Farbpigmente und Stabilisatoren für halogenhaltige Kunstharze
dienenden komplexen Bleisalzen, dadurch gekennzeichnet, daß man anorganische basische Bleisake
oder deren Komponenten mit organischen Säuren in wäßriger Phase, gegebenenfalls in Gegenwart von
Netzmitteln oder die Benetzung der Reaktionsteilnehmer fördernden Verbindungen, umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als organische Säuren gesättigte oder ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren der
aliphatischen und aromatischen Reihe und als anorganische basische Bleisalze basische Bleisulfate, Phosphite
oder Carbonate verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge-
kennzeichnet, daß m*i Fettsäuren in Form von
Schuppen verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus basischen anorganischen
Salzen und organischen Säuren hergestellten Produkte mit weiterem Bleioxyd unter Durchleiten
von Luft bis zur Grenze der Aufnahmefähigkeit für Bleioxyd umsetzt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2608547, 2561044, 2538297,
483 959;
französische Patentschriften Nr. 1 022 546, 1 020020;
britische Patentschrift Nr. 687 425;
schweizerische Patentschrift Nr. 301 452;
»British Plastics*, Bd. 23 [1950], S. 70 bis 72;
»Industrial & Engineering Chemistry«, Bd. 42 [1950],
S. 899 bis 903.
® 909 647/421 10.5»
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DEC0012311 | 1955-12-22 |
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