DE1940781A1 - Herstellungsverfahren von gegen Loesungsmitteleinwirkungen stabilisierten Phthalocyaninpigmenten - Google Patents

Herstellungsverfahren von gegen Loesungsmitteleinwirkungen stabilisierten Phthalocyaninpigmenten

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DE1940781A1
DE1940781A1 DE19691940781 DE1940781A DE1940781A1 DE 1940781 A1 DE1940781 A1 DE 1940781A1 DE 19691940781 DE19691940781 DE 19691940781 DE 1940781 A DE1940781 A DE 1940781A DE 1940781 A1 DE1940781 A1 DE 1940781A1
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phthalocyanine
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Kubias Dipl-Ing Jiri
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VYZK USTAV ORGAN SYNTEZ
Vyzkumny Ustav Organickych Syntez AS
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VYZK USTAV ORGAN SYNTEZ
Vyzkumny Ustav Organickych Syntez AS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • C09B47/06Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Description

  • Herstellungsverfahren von gegen Lösungsmitteleinwirkungen stabilisierten Phthalocyaninpigmenten Die Erfindung betrifft ein Hers tellungsveriahren von gegen Lösungsmitteleinwirkungen stabilisierten Phthalocyaninpigmenten.
  • Die Phthalocyaninpigmente nehmen den ersten Platz zwischen den organischen Pigmenten wegen.ihrer hervorraenden Echtheit, ihrer hohen Deckfähigkeit und der Reinheit der Farbtöne ein. Sie sind in der Polygraphie, Barbstoff-, Lack- und Anstrichstoffindustrie, für das Färben von Kunststoffen und Kautschuk usw. unentbehrlich.
  • Der Hauptrepräsentant dieser Gruppe von organischen Pigmenten in der technischen Praxis ist Kupferphthalocyanin, das im wesentlichen nach zwei Methoden hergestellt wird: Entweder durch die Reaktion von Phthalsäureanhydrid, Harnstoff und Kupferverbindungen bei 160-250°C und bei Anwgesenheit von verschiedenen katalysatoren, oder durch die Reaktion von Phthalodinitril und Kupferverbindungen bei 150-300°C.
  • Das ausfahrliche jierstellungsverfahren nach den angeführten methoden ist bekannt. bekannt sind auch verschiedene Verfahren der Verarbeitung von rohem Kupferphthalocyanin zu den Endprodukten mit entsprechenden koloristischen Eigenschaften.
  • Kupferphthalocyanin kommt in mehreren kristallographischen Modifikationen vor, von denen die "alfa"- und "beta"-Modifikationen in der technischen Anwendung die gewöhnlichsten sind. Wegen des Farbtones und seiner Brillanz wird die "alfa"-Modifikation, die in er kristallinischen Form, z.B. durch die Hydrolyse von Schwefelsäuresalzen mit Phthalocyanin entsteht, oft vorgezcÕen.
  • Die mikrokristallische "alfa"-Modifikation von chemisch reinem Kupferphthalocyanin neigt aber durch die Einwirkung von organischen Lösungsmitteln, insbesondere von aromatischen Kohlenstoffen, zur sogenannten Rekristallisation: Die Mikrokristalle agglomerieren, iiiie Größe wächst, die spezifische Pigmentoberfläche verringert sich, eventuell kommt es zur änderung der lt "alfa"-Modifikation in andere, thermodynamisch beständigere Modifikationen. Diese Erscheinungen haben'eine Erniedrigung der Deckfähigkeit des Pigmentes; eventuell eine Änderung seines Farbtons und seiner Brillanz zur Folge.
  • Diese Eigenschaft der "alfa"-Modifikation von chemisch reinem Kupferphthalocyanin schließt beinahe seine Anwendung in Lacken mit organischen Lösungsmitteln, besqnders eines aromatischen Charakters, aus. Solche Lacke kann man während der Zeit, die die Praxis erfordort, nicht lagern, denn während der Lagerung kommt ee zu einer Änderung, gewöhnlich zu einer Verschlechterung seiner Eigenschaften.
  • Diesen Effekt kann man durch eine bestimmte, wenn auch geringe Löslichkeit von Kupferphthalocyanin in den verwendeten Lösungsmitteln erklären, die zur Bildung des Kristallgitters hilft, wozu die Voraussetzungen in der chemischen Reinheit des Pigmentes gegeben sind.
  • Der Effekt kann durch Beimischung von fremden Stoffen zu chemisch reinem Kupferphthalocyanin unterdrückt werden. Die "fremden" Stoffe sind zwar chemisch verwandt und können daher einigermaßen in sein Kristallgitter treten, aber mit Rticksicht auf die ein wenig unterschiedlichen Molekularabmessungen, Struktur und Raumanordnung der Atome in ihrem Molekill verhindern sie die Mikrokris taliverwachsung der "alfa"-Modifikation von Kupferphthalocyanin.
  • Die Grundlage vieler Stabilisierungsverfahren der alfa"-ko d if ikation von Phthal ocyaninp igmenten beruht daher auf der Beimischung einer kleinen Menge von dem Phthalocyanin verwandten Stoffen. Es handelt sich hauptsG;chlich um Phthalocyanine von anderen Metallen als Kupfer oder um Derivate von Kupferphthalocyanin, die durch eine partielle Substitution von Wasserstoffatomen in den aromatischen Kernen des Phthalocyaninmoleküls mit anderen Atomen oder Atomgruppen entstehen.
  • Die Substitution mit Chlor ist die üblichste. Auch die Stellung eines Substituenten im aromatischen Molekülring ist von gewisser Bedeutung.für den Schlußeffekt.
  • Zum Beispiel ist ein Chloratom in der Stellung 4 eines aromatischen Ringes wirksamer als in der Stellung 3.
  • Die kristallographische "alfa"-Form von Phthalocyaninpigment kann entweder durch eine Zusatzbeimischung des Stabilisiermittels während der Endphase der Pigmentherstellung oder durch eine zusätzliche chemische methode (z.B. Chlorierung) stabilisiert werden oder das Pigment kann direkt während der Synthese mit entsprechenden Modifizierungsmitteln (z.3. mit 4-Chlorphthalanhydrid) modifiziert werden. Während der Synthese aus Phthalodinitril unter Verwendung von Kupfer(II)-chlorid als Kupferdonor kommt es infolge einer Nebenreaktion unmittelbar zur Chlorierung derart, daß das Produkt in den Lösungsmitteln stabil ist. Während aller angeführten Stabilisierungsverfahren kommt es regelmäßig zu einer Verschiebung des Farbtones des Pigmentes nach grün.
  • Die Erfindung vermeidet diese Nachteile.
  • Es wurde gefunden, daß die "alfa"-Borm von Phthalocyaninpigmenten wirksam gegen Lösungsmitteleinwirkungen stabilisiert werden kann, wenn bei ihrer Synthese eine kleine Lunge von stoffen benutzt wird, die an und für sich die AusgangE*stoffe für die Synthese von sogenannten polymeren Phthalocyaninen (z.B. F.H.Aioser, A.L. Thomas, Phthalocyanine Compounds, Reinhold Publishing Corp., New York 1963) sein können. Es können aromatische, hydroaromatische und heterozyklische Polykarbonsäuren sein, die in ihren Ringen keine Substituenten oder verschiedene Substituenten enthalten, oder ihre Funktionsderivate, wie ihre Salze, Ester, Anhydride, Imide, Imide, Nitrile, Amidine, Imidine und Isoindolenine, die im Molekül mindestells zwei Paare von Karboxylgruppen (oder ihren oben angeführten Funktionsderivaten) enthalten, in denen die Earboxylgruppen in ortho-Stellung sind. - Diese Polykarbonsäuren sind z.B. durch eine leichte Bildung von intramolekularen Anhydriden und zyklischen Imiden charakterisiert. Unter den Synthesebedingungen von Phthalocyanin bilden diese Stoffe lineare oder Blächen-, eventuell Raumphthaloeyaninpolymere mit einem verhältnismäßig niedrigen Polymerisationsgrad, in denen die das Phthalocyaninmolekül charakterisierenden At omanordnungen (Tetrabenzo-tetrazaporphinringe) gegenseitig durch eine kovalente Bindung von Diphenyl, die Sauerstoffbrticke, Karbonylbrücke usw. gebunden sind, oder es sind ein oder mehrere aromatische (hydroaromatische, heterozyklische) Ringe für zwei oder mehrere Tetrazaporphinringe gemeinsam.
  • Als Beispiele für Stoffe, die fähig sind, die polymeren Phthalocyanine zu bilden, und die die "alfa"-Modifikation von Phthalocyanin stabilisieren, wenn sie in einer kleinen Menge bei der Synthese zugegeben werden, kann man anführen: Die Benzol-1,2,4,5-tetrakarbon(Pyromellit)säure und ihre Anhydride, die Benzol-1,2,3,4-tetrakarbon(Metallophen)säure, die Benzolpentakarbonsäure, die Benzolhexakarbonsäure (die wellitsäure), die Diphenyl-3,4,3', 4'-tetrakarbonsäure, die Diphenyl-2,3,2',3'-tetrakarbonsäure, die Diphenyl-2,3,5,6-tetrakarbonsäure, die 2,5,2 5'-Tetramethyl-diphenyl-3,4,3',4'-tetrakarbonsäure, die 4,4'-Dizyanobenzophenon-3,3'-dikarbonsäure, 3,4,3',4'-Tetrazyanodiphenyl, 3,4,3',4'-Tetrazyanodiphenyloxyd, die Diphenylmethan-3,4,3',4'-tetrakarbonsäure, die Zyklopentantetrakarbonsäure, die Zyklohexan-1,2,3,4-tetrzkarbonsäure, die Zyklohexan-1-tetrakarbon-1,2,4,5-säure (die Tetrahydropyromellitsäure), die Zyklohexanhexakarbon-Säure (die Hydromellitsäure), die Furantetrakarbonsäure, die Tetrahydrofurantetrakarbonsäure usw. Zur Stabilisierung kann auch ein technisches Gemisch von Benzolpolykarbonsäuren, das beim Oxydieren von sohle, Aktivkohle oder Graphit gewonnen wird, benutzt werden. Die angeführte Aufzählung dient nur als Beispiel und beschränkt nicht die Patentansprüche.
  • Unter den Synthesebedingungen von Phthalocyanin und während der Reaktion der kleinen Zungen von oben angeführten Stoffen mit Phthalsäureanhydrid, eventuell mit Phthalodinitril in einem großen Überschuß entstehen nicht höhermolekulare polymere Phthalocyanine, sondern es kommt vornehmlich nur zu einer Kovalentverbindung zweier Phthalocyaninmoleküle zu einem Stoff mit dem ca. doppelten Molekulargewicht.
  • Die wahrscheinliche Struktur dieser Stoffe: a. Die wahrscheinliche Struktur des wirksamen Stoffes unter Verwendung von einigen Tetrakarbonsäuren oder ihren Derivaten: darin bedeutet: R - einfache Kovalentbindung (bei der Verwendung von Diphenyl 3,4,3',4'-tetrakarbonsäure) R - O (bei der Verwendung von 3,4,3',4'-Tetrakarboxydiphenyloxid3 R - CO (bei der Verwendung von 4,4-'Dicyanobenzophenon-3,3'-dikarbonsäure) b. Die wahrscheinliche Struktur des wirksamen Stoffes unter Verwendung von Pyromellitsäure oder ihren Derivaten: Diese Stoffe, die dem Kupferphthalocyanin verwandt sind, stabilisieren die "alfa"-Modifikation von Phthalocyaninpigmenten, wenn sie selbst in unbedeutender Menge anwesend sind. Bs kommt z.B. zu einer ausdrucksvollen Stabilisierungseinwirkung im Falle des Pyromellitsäuredianhydrids unter Verwendung von nur o,5, gerechnet auf das für die Synthese benutzte Phthalsäureanhydrid. Das mit 2% dieser stoffe stabilisierte Pigment ändert seine Deckfähigkeit auch nach vier Stunden Kochen in toluol gar nicht. Die technologische und ökonomische Vorteilhaftigkeit des Stabilisierungsverfahren mittels Pyromellitsäuredianhydrid ist aus dem Vergleich mit dem Stabilisierungsverfahren mittels Chlor ersichtlich: Derselbe Effekt wird erst bei 5-6% Chlorgehalt i« pigment erreicht, was bedeutet, daß während der Synthese ca. 40% von 4-Chlorphthalanhydrid (auf angesetztes Phthalanhydrid berechnet) zu benutzer ist. Pyromellitsäureanhydrid ist zu dieser eit zum Unterschiede von 4-Chlorphthalanl1ydrid ein Handelsprodukt, das vom Sigmenthersteller synthetisiert werden muß. Auch das weitere, in der Praxis benutzte Herstellungsverfahren - eine zusätzliche Chlorierung von Phthalocyanin - erfordert einen weiteren Bearbeitungsabschnitt, der bei der nach der vorliegenden Erfindung durchgeführten Stabilisierung entfällt.
  • Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Stabilisierungsverfahren und beschränken nicht die Patentansprüche. Die in diesen Beispielen angeführten mengen bedeuten Massenteile: Beispiel 1 98,0 Teile Phthalsäureanhydrid, 2,0 Teile Pyromellitsäuredianhydrid, 150 Teile Harnstoff, 23,2 Teile wasserfreies Supfer(II)-chlorid, 0,2 Teile Ammoniummolybdat und 600 Teile Trichlorbenzol werden in einem entsprechenden, mit einem Rührwerk, Rückflußkühler und Thermometer versehenen Reaktionsgefäß gleichmäßig während zwei Stunden auf 2000C erwärmt und dann bei 195-200°C noch vier Stunden gehalten. Nach kühlung wird die gewonnene Pigmentsuspension filtriert und der Filerkuchen mit 150 Teilen Toluol und 150 Teilen denaturiertem Spiritus gewaschen. Der gewaschene Filterkuchen wird stufenweise mit 600 Teilen 5%igem Natriumhydroxyd und 5'0iger Salzsäure ausgekocht und nach dem letzten filtrieren mit Heißwasser durchgewaschen, bis die Reaktion auf Ohloridionen verschwindet. Nach Trocknen bei 1100C werden 85-90 '£eile fast 100%iges Rohpigmentgewonnen.
  • 10 Teile Rohpigment werden bei Normaltemperatur und unter Rühren in 50 Teilen 70%iger Schwefelsäure Ringes tragen und dann wird noch 1 Stunde gerührt. Dann wird es mit 300 Teilen Wasser verdünnt und bei Rühren unter dem Rückflußkühler 1 Stunde gekocht. Die Pigmentsuspension wird heißfiltriert und der Filterkuchen mit 500 Teilen Heißwasser, 500 Teilen 0,5%igem ammoniak und zum Schluß mit Heißwasser durchgewaschen, bis die Reaktion auf Sulfationen verschwindet. Das Pigment wird in einem Trockner mit Heißluft bei 60-800C zur Gewichtskonstanz getrocknet und feingemahlen. Es werden 9,8-9,9 Teile Pigment in der kristallographischen alfa-Form gewonnen, das seine Deckfähigkeit auch nach mehrstündigem Kochen in Toluol gar nicht ändert.
  • Beispiel 2 Das Pigment mit denselben Eigenschaften wie im Beispiel 1 wird durch das im Beispiel 1 angeführte übereinstimmende Verfahren hergestellt, wenn an Stelle von 2 Teilen Pyromellitsäureanhydrid 1,8 Teile Pyromellitsäuretetranitril oder 2,5 Teile Mellitsäureammoniumsalz oder 2 Teile Diphenyl-3,4,3,4'tetrakarbonsäure, oder 2,5 Teile technisches Gemisch von durch Oxydation von Aktivkohle mit Kaliumpermanganat hergestellten Polykarbonsäuren benutit werden.
  • Beispiel 3 Das homogene Gemisch von 36,6 Teilen Phthalsäureanhydrid, 0,75 Teilen Pyromellitsäuredianhydrid, 56 6 Teile len Harnstoff, 6,55 Teilen Kupfer(I)chlorid und 0,15 Teilen Ammoniummolybdat wird nach dem kontinuiErlichen Verfahren gemäß dem tschechoslowakischen Patent Nummer 124 140 bei 1900C behandelt. Es wird rohes, stabilisiertes Kupferphthalocyanin in der Form des Feingriesses mit 82% Kupferphthalocyaningehalt und mit Ausbeute 96% der Theorie (berechnet auf die angesetzte Menge von Phthal- und Pyromellitsaureanhydria) gewonnen.
  • Das Rohprodukt wird nach dem im zweiten Absatz des Beispieles 1 beschriebenen Verfahren zum Endpigment, das die übereinstimmenden Eigenschaften mit dem nach dem Beispiel 1 hergestellten Pigment hat, behandelt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Herstellungsverfahren von gegen Lösungemitteleinwirkungen stabilisierten Phthalocyaninpigmenten, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Synthese von Phthalocyanin aus Phthalsäureanhydrid oder Phthalodinitril Zusätze von in Ringen substituierten und auch nicht substituierten, aromatischen oder hydrosromatischen oder heterozyklischen Polykarbonsäuren, die im Molekül zwei oder mehrere Paare von Karboxylgruppen haben, in denen die ICarboxylgruppen in ortho-Stellung sind, d.ht an unmittelbar anschließenden Kohlenstoffatomen des Ringes oder der Funktionsderivate von diesen Säuren, in der Menge von 0,5-10;, berechnet auf verwendetes Phthaleäureanhydrid oder Phthalodinitril, benutzt werden.
  2. 2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktionsderivate von im Anspruch 1 definierten Polykarbonsäuren ihre Salze, Ester, Anhydride, Amide, Imide, Nitrile, Amidine, Imidine und Isoindolenine sind.
  3. 3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als btabilisiermittel vorteilhaft die Pyromellitsäure oder ihre Anhydride, oder Imide, oder Imide oder Nitrile benutzt werden.
DE19691940781 1968-08-14 1969-08-11 Herstellungsverfahren von gegen Loesungsmitteleinwirkungen stabilisierten Phthalocyaninpigmenten Pending DE1940781A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2381086A1 (fr) * 1977-02-17 1978-09-15 Ciba Geigy Ag Preparation de compositions pigmentaires de phtalocyanine de cuivre
US4785091A (en) * 1986-10-31 1988-11-15 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing copper phthalocyanine pigment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2381086A1 (fr) * 1977-02-17 1978-09-15 Ciba Geigy Ag Preparation de compositions pigmentaires de phtalocyanine de cuivre
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