DE1258085B - Lubricant in vinyl polymers in the manufacture of moldings - Google Patents
Lubricant in vinyl polymers in the manufacture of moldingsInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
C08fC08f
Deutsche KL: 39 b-22/06 German KL: 39 b -22/06
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1 258 085
S77542IVc/39b
15. Januar 1962
4. Januar 19681,258,085
S77542IVc / 39b
January 15, 1962
4th January 1968
Die Erfindung betrifft die Verwendung von partiellen Estern mit einer freien Hydroxylgruppe, die aus einem mehrwertigen Alkohol mit mehr als 3 Kohlenstoffatomen und mindestens drei primären Hydroxylgruppen durch partielle Veresterung mit einer Monocärbonsäure mit mehr als 7 Kohlenstoffatomen, die von einem tierischen oder vegetabilischen Öl, Fett oder Wachs abgeleitet ist, hergestellt worden sind, als Schmiermittel in Vinylpolymerisaten, insbesondere Polyvinylchlorid, bei der Herstellung von Formkörpern gegebenenfalls zusammen mit einem Metallstabilisator, insbesondere einem Bleistabilisator.The invention relates to the use of partial esters with a free hydroxyl group consisting of a polyhydric alcohol with more than 3 carbon atoms and at least three primary hydroxyl groups by partial esterification with a monocarboxylic acid with more than 7 carbon atoms, the derived from an animal or vegetable oil, fat or wax, as a lubricant in vinyl polymers, especially polyvinyl chloride, in the production of moldings optionally together with a metal stabilizer, in particular a lead stabilizer.
Die Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischen Vinylpolymerisaten, wie Polyvinylchlorid und Polystyrol, beispielsweise durch Strangpressen, bringt oft beträchtliche Schwierigkeiten mit sich. Dies wohl wegen des Umstandes, daß solche Polymerisate eine hohe Schmelzviskosität behalten, so daß sie beim Erhitzen nahe an ihre Zersetzungstemperatur zäh bleiben. Beim Formen des Vinylpolymerisates sind deshalb ein sehr hoher Druck und eine dementsprechend leistungsfähige Vorrichtung notwendig. Es ist bekannt, diesen Schwierigkeiten durch Zugabe von Schmiermitteln, z.B. langkettigen Alkoholen, Fetten oder Fettsäuren, zu begegnen, obgleich dadurch andere Eigenschaften des Vinylpolymerisates beeinflußt werden.The manufacture of objects from thermoplastic vinyl polymers such as polyvinyl chloride and polystyrene, for example by extrusion, often presents considerable difficulties. this probably because of the fact that such polymers retain a high melt viscosity, so that when Heat to remain tough when heated close to their decomposition temperature. When molding the vinyl polymer are therefore a very high pressure and a correspondingly powerful device are necessary. It is known, these difficulties by adding lubricants, e.g. long-chain alcohols, fats or Fatty acids, although this affects other properties of the vinyl polymer will.
Es wurde z. B. vorgeschlagen, zu Polyvinylchlorid partielle Ester von mehrwertigen Alkoholen als Schmiermittel zusätzlich zu einem Stabilisator aus einer Metall verbindung, z.B. Glyzerinmonostearat zu zweibasischem Bleistearat, zuzugeben.It was z. B. proposed to polyvinyl chloride as partial esters of polyhydric alcohols Lubricant in addition to a stabilizer made of a metal compound, e.g. glycerol monostearate dibasic lead stearate.
Demgegenüber stellen die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ester ein verbessertes Schmiermittel dar. Diese Schmiermittel liefern mit den Vinylpolymerisaten Formmassen mit verminderter Wasserabsorption und besseren physikalischen Eigenschaften. Bei der Verwendung von Bleisalzen als Stabilisatoren wird auch die Extrahierbarkeit dieser Verbindungen herabgesetzt.In contrast, the esters proposed according to the invention represent an improved lubricant. Together with the vinyl polymers, these lubricants provide molding compounds with reduced water absorption and better physical properties. When using lead salts as stabilizers, the Reduced extractability of these compounds.
Als Vinylpolymerisate, in denen die partiellen Ester als Schmiermittel verwendet werden, werden genannt: Polystyrol, Styrolmischpolymerisate, wie Styrol-Acrylnitril-Mischpolymerisate, Styrol-Butadien-Mischpolymerisate, Polymethylmethacrylat und Polyolefine. Es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Schmiermittel insbesondere für Massen, die halogenierte Kohlenwasserstoffpolymerisate, insbesondere Polyvinylchlorid, enthalten und für Polyolefine, insbesondere Polyäthylen und Polypropylen brauchbar sind. Besonders brauchbar sind sie für Hartpolyvinylchloridmassen, d.h. Massen, die im wesentlichen keinen Weichmacher enthalten.The following vinyl polymers in which the partial esters are used as lubricants are mentioned: Polystyrene, styrene copolymers, such as styrene-acrylonitrile copolymers, Styrene-butadiene copolymers, polymethyl methacrylate and polyolefins. It has been found that the invention to be used Lubricants especially for compounds containing halogenated hydrocarbon polymers, in particular Polyvinyl chloride, contain and for polyolefins, especially polyethylene and polypropylene are useful. They are particularly useful for rigid polyvinyl chloride compositions, i.e. compositions that are im contain essentially no plasticizer.
Schmiermittel in Vinylpolymerisaten bei der
Herstellung von FormkörpernLubricants in vinyl polymers at the
Manufacture of moldings
Anmelder:Applicant:
Shell Internationale Research Maatschappij N. V., Den HaagShell Internationale Research Maatschappij N.V., The Hague
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. PulsDr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse
und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, . .and Dr. E. Frhr. v. Pechmann, patent attorneys,. .
8000 München 90, Schweigerstr. 28000 Munich 90, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt: ■Named as inventor: ■
Stuart Squires, Sale, Cheshire; .· iStuart Squires, Sale, Cheshire; . · I
Kenneth Goodier, .-.Kenneth Goodier, .-.
Davenham, Northwich, Cheshire
(Großbritannien)Davenham, Northwich, Cheshire
(Great Britain)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 17. Januar 1961, ...Great Britain January 17, 1961, ...
vom 16. Mai 1961 (1893)dated May 16, 1961 (1893)
Die partiellen Ester können von irgendeinem mehrwertigen Alkohol mit mehr als 3 Kohlenstoffatomen und mindestens drei primären Hydroxylgruppen, beispielsweise Pentaerythrit, abgeleitet werden. Ein bevorzugter Alkohol ist Trimethylolpropan. Der Monocarbonsäureanteil des partiellen Esters (d. h. die Monocarbonsäure mit mehr als 7 Kohlenstoffatomen), abgeleitet von einem tierischen oder vegetabilischen Öl, Fett oder Wachs, kann von einer Fettsäure mit mehr als 7 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere von 14 bis 18 Kohlenstoffatomen, insbesondere Stearin- und Ölsäure, abgeleitet werden, obgleich andere Säuren, beispielsweise Laurinsäure, Palmitin- und Rizinussäure ebenso angewendet werden können. Der partielle Ester soll eine freie Hydroxylgruppe enthalten. Trimethylolpropandistearat und -dioleat sind neue Verbindungen und hervorragende Schmiermittel, die den thermoplastischen Vinylpolymerisaten die erwünschten Eigenschaften vermitteln. Die partiellen Ester besitzen folgende Formel:The partial esters can be of any polyhydric alcohol having more than 3 carbon atoms and at least three primary hydroxyl groups, e.g., pentaerythritol, are derived. A the preferred alcohol is trimethylol propane. The monocarboxylic acid portion of the partial ester (i.e. the Monocarboxylic acid with more than 7 carbon atoms), derived from an animal or vegetable Oil, fat or wax, can be made from a fatty acid with more than 7 carbon atoms, preferably with more than 10 carbon atoms, especially from 14 to 18 carbon atoms, especially stearic and oleic acid, although other acids such as lauric acid, palmitic and Castor acid can also be used. The partial ester should contain a free hydroxyl group. Trimethylol propane distearate and dioleate are new compounds and excellent lubricants, which give the thermoplastic vinyl polymers the desired properties. The partial Esters have the following formula:
HO · CH2 · R(CH3OR')„HO · CH 2 · R (CH 3 OR ') "
wobei R ein von dem mehrwertigen Alkohol abgeleiteter Rest, R' ein Acylrest der obigen Monocarbonsäure und η eine ganze Zahl, mindestens 2, ist.where R is a radical derived from the polyhydric alcohol, R 'is an acyl radical of the above monocarboxylic acid and η is an integer, at least 2.
709 717/655709 717/655
Die Veresterung der mehrwertigen Alkohole kann in bekannter Weise durchgeführt werden, z.B. durch Umesterung, wobei ein niedrigmolekularer Alkylester der Monocarbonsäure mit dem mehrwertigen Alkohol umgesetzt wird. Bei der Veresterung verwendbare Katalysatoren sind beispielsweise Metallhydroxyde, Alkoholate, Blei- oder Zinnoxyde.The esterification of the polyhydric alcohols can be carried out in a known manner, e.g. by transesterification, whereby a low molecular weight alkyl ester the monocarboxylic acid is reacted with the polyhydric alcohol. Usable in the esterification Catalysts are, for example, metal hydroxides, alcoholates, lead or tin oxides.
Die Formmasse enthält üblicherweise 0,5 bis 5 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile Vinylpolymerisat, an partiellen Estern, vorzugsweise 1 bis 3 Gewichtsteile. Andere Zusätze können gegebenenfalls zugegeben werden, z.B. Pigmente, Füllstoffe und Stabilisatoren. Es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Schmiermittel eine Formmasse mit verminderter Wasserabsorption und Extrahierbarkeit der Metallstabilisatofen, falls welche vorliegen, liefern. Im Falle der relativ· billigen Bleistabilisatoren ist der so gebotene Vorteil offensichtlich. So wird in wasserleitenden'; bleistabilisierten Polyvinylchloridrohren die Tendenz des Stabilisators;, aus den Rohren ausgelaugt zu werden, vermindert, wenn man die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ester anwendet. Die Rohre besitzen eine, längere Lebensdauer. Die änderen Eigenschaften der Formkörper, wie beispielsweise die Zugfestigkeit und die Schlagfestigkeit, werden im allgemeinen ebenfalls verbessert,' wie es aus dem Folgenden ersichtlich ist.The molding compound usually contains 0.5 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of vinyl polymer, of partial esters, preferably 1 to 3 parts by weight. Other additives can optionally be added e.g. pigments, fillers and stabilizers. It was found that the invention too The lubricant using a molding compound with reduced water absorption and extractability the metal stabilizer furnace, if any, deliver. In the case of the relatively cheap lead stabilizers, the advantage offered in this way is obvious. So in water-conducting '; lead stabilized polyvinyl chloride pipes have the tendency of stabilizer; to leach out of the pipes to be reduced when using the esters proposed according to the invention. Own the pipes a, longer service life. The other properties the molded article such as tensile strength and impact resistance are generally also improved, as can be seen from the following.
Eine Anzahl von Gemischen wird durch Trockenmischen von 100 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid (K-Wert von 65, bestimmt in Äthylendichlorid, hergestellt nach einem Emulsionsverfahren) mit 2 Gewichtsteilen dreibasischem Bleisulfat, 1 Gewichtsteil Calciumstearat und partiellen Estern, wie in der Tabelle angegeben, hergestellt."A number of blends are made by dry blending 100 parts by weight of polyvinyl chloride (K value of 65, determined in ethylene dichloride, produced by an emulsion process) with 2 parts by weight tribasic lead sulfate, 1 part by weight calcium stearate and partial esters, as in the Table indicated, manufactured. "
Physikalische EigenschaftPhysical property
2 Gewichtsteile : GMS ' Schmiermittel2 parts by weight: GMS 'lubricant
Gewichtsteile 11,5 Gewichtsteile I 2 Gewichtsteile I 2 Gewichts-GMS TMPDS I TMPDS teile GDSParts by weight 11.5 parts by weight I 2 parts by weight I 2 weight GMS TMPDS I TMPDS parts GDS
Zugfestigkeit (kg/cm2) 560Tensile strength (kg / cm 2 ) 560
Dehnung (%) .' 47 bis 50Strain (%) .' 47 to 50
SchlagfestigkeitImpact resistance
(C h a r ρ y, kg · cm/cm2) 1,08 bis 1,29 1,29 bis 1,50(C har ρ y, kg · cm / cm 2 ) 1.08 to 1.29 1.29 to 1.50
WasseradsorptionWater adsorption
(% nach 24 Stunden bei 1000C) 2,18 bis 2,30 Blei-Extrahierbarkeit(% after 24 hours at 100 ° C.) 2.18 to 2.30 lead extractability
(nach 48 Stunden) . 0,19(after 48 hours). 0.19
GMS = GlycerinmonostearatGMS = glycerol monostearate
GDS = GlycerindistearatGDS = glycerol distearate
TMPDS = Trimethylolpropandistearat ! 560 bis 575TMPDS = trimethylol propane distearate! 560 to 575
3030th
0,86. bis 1,08
1,250.86. to 1.08
1.25
595 bis 610 70595 to 610 70
1,50 bis 1,721.50 to 1.72
1,20 bis 1,301.20 to 1.30
0,10 .0.10.
580 30 bis 40580 30 to 40
0,86 1,590.86 1.59
Die Wasserabsorption wird durch Eintauchen von Prüf streifen (7,5 · 2,5 · 1,5 cm) 24 Stunden in siedendes Wasser und Messen des Gewichtsanstiegs erhalten.The water absorption is determined by immersing test strips (7.5 x 2.5 x 1.5 cm) in boiling water for 24 hours Obtain water and measure weight gain.
Die Extrahierbarkeit von Blei wird bestimmt durch Eintauchen der Prüfplatten (4,4 · 4,4 cm) in destilliertes Wasser, das mit Essigsäure auf ein pH von 4,7 eingestellt worden ist. Der Bleigehalt der Extraktionsflüssigkeit wird dann nach 48 Stunden gemessen (in Gewichtsteilen pro 1000 000).The extractability of lead is determined by immersing the test panels (4.4 x 4.4 cm) in distilled Water adjusted to pH 4.7 with acetic acid. The lead content of the extraction liquid is then measured after 48 hours (in Parts by weight per 1,000,000).
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß Trimethylolpropandistearat die nachstehenden Vorteile im Vergleich zu Glycerinmonostearat in Polyvinylchloridmischungen besitzt:The above results show that trimethylol propane distearate has the following advantages in comparison to glycerine monostearate in polyvinyl chloride mixtures has:
1. Verminderung der Wasserabsorption,1. Reduction of water absorption,
2. Verminderung der Extrahierbarkeit von Blei,2. reduction in the extractability of lead,
3. Ebenso gute oder bessere physikalische oder3. Equally good or better physical or
mechanische Eigenschaften.mechanical properties.
5555
Die Prüfungen mit Glycerindistearat zeigen, daß die physikalischen Eigenschaften (Schlagfestigkeit) leiden, obwohl die Wasserabsorption auf einen Wert zwischen demjenigen von Glycerinmonostearat und Trimethylolpropandistearat herabgesetzt wird. Wird außerdem. Polyvinylchlorid mit einem Gehalt an Glycerindistearat stranggepreßt, so erhält man Rohre von nur ausreichendem Aussehen, während man Rohre von gutem Aussehen erhält bei Verwendung der glycerinmonostearathaltigen Mischung; mit Trimethylolpropandistearat erhält man ein sogar noch besseres Aussehen und eine hellere Farbe des stranggepreßten Rohres. Diese Verbesserung im Aussehen bei Verwendung von Trimethylolpropandistearat bezieht sich sowohl auf das Formpulver als auch auf das stranggepreßte Rohr. Das Strangpressen von trimethylolpropandistearathaltigen Polyvinylchloridmassen kann ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden.The tests with glycerol distearate show that the physical properties (impact resistance) suffer, although the water absorption to a value between that of glycerol monostearate and Trimethylol propane distearate is decreased. Will also. Polyvinyl chloride containing Glycerine distearate is extruded, so you get pipes of only sufficient appearance, while one Pipes of good appearance are obtained when the mixture containing glycerol monostearate is used; with trimethylol propane distearate an even better appearance and a lighter color of the extruded one is obtained Pipe. This improvement in appearance is related to the use of trimethylol propane distearate applies to both the molding powder and the extruded tube. The extrusion of Polyvinyl chloride compositions containing trimethylol propane distearate can be carried out without difficulty will.
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