DE2005044A1 - Improved Process for Making Oil-Free Alkyd Resins - Google Patents
Improved Process for Making Oil-Free Alkyd ResinsInfo
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Description
PatentanwältePatent attorneys
Dr. Dieter l·. fviorf ^ pebruar, 197O - Dr. Dieter l ·. fviorf ^ pebruary , 197O -
Dr. Hans-A. Bre.uns 0-4057Dr. Hans-A. Bre.us 0-4057
2828
o«j, f .-.—·-UöiSir. 28o «j, f.-.— · -UöiSir. 28
Ζ'". CELANESE CORPORAiDIOH · · \Ζ '". CELANESE CORPORAiDIOH · · \
522 Fifth Avenue, New York, N.Y9 V.St.A.522 Fifth Avenue, New York, NY 9 V.St.A.
Verbessertes Verfahren zur Herstellung Ölfreier-AlkydharzeImproved Process for Making Oil Free Alkyd Resins
Die Erfindung· betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung ölfreier Alkydharze, wobei die Überzüge durch verbessert e Biegsamkeit, chemische Beständigkeit, Haftfähig- · keit und bedeutend höhere Oberflächenhärte gegenüber den allgemein .annehmbaren üblichen Alkydharzeh gekennzeichnet sind* The invention relates to an improved method of manufacture oil-free alkyd resins, the coatings being improved by e flexibility, chemical resistance, adhesion- · ability and significantly higher surface hardness compared to the generally acceptable, customary alkyd resins *
üblichen Alkydharze sind im wesentlichen aus;£oiyölen,.aromatischen zweibasischen Säuren· und einer aliphatischen einbasischenlarigkettigen uhgesät- ■ tigten Fettsäure aufgebaut und werden zur Herstellung von Pilmüberzügen zur Verwendung als Einbrennlacke zur Ausrüstung von Betriebeanlagen, für Geräte, Streifen und Wieklungaüber- ' züge und dgl. verwendet. Die bekannten Nachteile üblicher Alkydharze, sind sohlechte Beibehaltung der Jarbe, Alterungshärt« oder Sprödigkeit des.PiImUberzugs, die über einen Zeitraum auftreten, und es wird allgemein angenommen, daß diese Nachteile durch Luftoxydation der ungesättigten Bindungen der. langkettigen Fettsäure üblicher Alkydharze, die zur Herstellung eines Überzugs mit der gewünsohteii Flexibilität erforderlich sind, verüreÄü&fc werden. Ferner liefern übliche Alkydharze, die mehr alt 40^ aromatische zweibaeische Säuren, insbesondere Phthelaäureai^rld, enthaltenrlceiiie Überzüge mit zufriedenetellonden Eigensohaiten, z.B. Biegsamkeit^,.ohemisone Beständigkeit, Häitt and dgl.-.·' Beim Ansatz von Polyestern auf der Basi· yon Phthalsäurtanhydrid ale die Säurekomponente ist es bekanntSf;-J^B^*fi;lf*Io]Bf;.'.{26sit Anhydrid, und Anteile polyfunk-Usual alkyd resins are essentially composed of; oleyl oils, aromatic dibasic acids and an aliphatic monobasic larg-chain unsaturated fatty acid and are used for the production of pilm coatings for use as stoving enamels for equipping industrial plants, for devices, strips and lanyards and Like. Used. The well-known disadvantages of conventional alkyd resins are the poor retention of the glass, hardness to aging or brittleness of the coating, which occur over a period of time, and it is generally assumed that these disadvantages are caused by air oxidation of the unsaturated bonds. long-chain fatty acids of common alkyd resins, which are required to produce a coating with the desired flexibility. Further provide conventional alkyd, the more old 40 ^ zweibaeische aromatic acids, in particular Phthelaäureai ^ rld containing r lceiiie coatings with zufriedenetellonden Eigensohaiten, including flexibility ^ ,. ohemisone resistance, and the like Häitt .-. · 'In the approach of polyesters on the Basi It is known of phthalic anhydride as the acid component Sf; -J ^ B ^ * fi; lf * Io] Bf;. '.
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-OHlQV-OHIQV
tioneller Alkohole, wie beispielsweise Glycerin, Pentaerythrit oder Trimethylolpropan, enthalten, gleich ob diese einzeln oder in Kombination verwendet werden, weich sind : und keine Kratzfe3tigkeit aufweisen. Andererseits-sind Harze dieses Typs, die etwa 40$ Phthalsäureanhydrid enthalten, sehr spröde und besitzen keine Haftfestigkeit.tional alcohols such as glycerine, pentaerythritol or trimethylolpropane, regardless of whether these are used individually or in combination, are soft : and show no scratchiness. On the other hand, resins of this type containing about 40% phthalic anhydride are very brittle and have no adhesive strength.
Es wurde nun ein verbessertes Verfahren zur Herstellung ölfreier Alkydharze, d.h. Alkydharze ohne die langkettigen Fettsäuren, gefunden, das überlegene Überzüge unter anderem -hinsichtlich der Biegsamkeit, chemischen Beständigkeit und Haftfähigkeit liefert, wobei Phthälsäureanhydridgehalte über Ao Gew.~# verwendet werden. Diese ölfreien Alkydharze sind aus einem Interpolymeren eines Poyols mit 3 blB 4 funktioneilen Hydroxylgruppen, einem aliphatischen Diol mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen und einer Phthalsäureanhydridkomponente · aufgebaut. Das so hergestellte Interpolymers ist praktisch frei von Gelbildung.There has now been an improved method of making oil-free Alkyd resins, i.e. alkyd resins without the long chain fatty acids, have been found to be superior coatings among other things - Provides in terms of flexibility, chemical resistance and adhesiveness, with phthalic anhydride contents above Ao wt. ~ # Can be used. These are oil-free alkyd resins from an interpolymer of a polyol with 3 pB 4 functional parts Hydroxyl groups, an aliphatic diol with 5 to 7 Carbon atoms and a phthalic anhydride component · built up. The interpolymer so produced is practical free from gel formation.
Das Verfahren der Erfindungwird durch Umsetzung des Polyols, aliphatischen Diols und ";d.eä:;Phthal3äureanhydrids in Anwesenheit einer katalytisohen Menge eines Dialkyl-zinn(IV)-oxyde unter Temperaturbedingungen durchgeführt, die eine Veresterung der Umsetzungematerialien herbeiführen. .The process of the invention is carried out by reacting the polyol, aliphatic diol and "; d.eä:; phthalic anhydride in the presence a catalytic amount of a dialkyl tin (IV) oxide carried out under temperature conditions that bring about an esterification of the reaction materials. .
Die Dialkyl-J5inn(IV)-oxyd-Katalysatoren sind auch als Dialkylzinnoxyd bekannt. Diese Katalysatoren enthalten Alky!gruppen, in denen jeder Alkylrest 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist. Typieohe Beispiele dieser Katalysatoren sind Dimethy1-zinn(IV)-oxyd, DiÄthyl-einn(IV)-O3cyd, Dibutyl-zinn(IV)-oxyd, Dihexylsinn(IV)-oxyd und dgl. Der bevorzugte Katalysator ist Dibuty1-8inn(IV)-oxyd. Die Mengen an Katalysator liegen im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 5 Gew.-^ der Gesamtmasse, vorzugsweiseThe dialkyl tin (IV) oxide catalysts are also available as dialkyl tin oxide known. These catalysts contain alkyl groups, in which each alkyl radical has 1 to 6 carbon atoms. Typical examples of these catalysts are dimethyl tin (IV) oxide, Diethylan (IV) -O3cyd, dibutyltin (IV) oxide, dihexylsinn (IV) oxide and the like. The preferred catalyst is dibutyl-8in (IV) oxide. The amounts of catalyst are in the range from about 0.05 to about 5% by weight of the total mass, preferably
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von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-^. · ■ ' -from about 0.1 to about 1 wt .- ^. · ■ '-
Die Temperaturbedingungen für die Reaktion können bei-etwa 100 bis 25O0C1 falls notwendig, liegen. · ■■■/.-"'■ :"■■ ■: ■■,■-■.■ - ","■.The temperature conditions for the reaction can to 25O 0 C 1 if necessary, are at about-100th · ■■■ /.- "'■ :" ■■ ■: ■■, ■ - ■. ■ - "," ■.
Zu den verwendbaren Polyolen gehören u.a. beispielsweise Glycerin, "Pentaerythrit und TrimethyIolprοpan. Zu den aliphatischen Molen, di.e verwendet werden können, gehören Pehtandiol-, Hexandiol und-':He.ptändiol, und insbesondere bevorzugt ist 1,6-Hexandiol. Als Phthalsäureanhydridkomponente können beispielsweise Phthalsäure, Isophthalsäure sowie Phthalsäureanhydrid verwendet werden.Usable polyols include, for example Glycerin, "Pentaerythritol and TrimethyIolpropan. Among the aliphatic Moles that can be used include pehtanediol, hexanediol, and - ': he, phtanediol, and particularly preferred is 1,6-hexanediol. As a phthalic anhydride component can for example phthalic acid, isophthalic acid and phthalic anhydride be used.
Die Mengen an Polyolen in dem Interpolymeren können im Be- -· reich von etwa 2,5 bis 25 Gew.-?a, vorzugsweise etwa 5 bis 20 Gew.-^, bezogen auf das Gesamtinterpolymere liegen. Das aliphatische Diol kann im Mengenbereich von etwa 25 bis 45 Gew.-^ , vorzugsweise etwa 30 bis 40 Gew.~fot bezogen auf ' das Gesamtinterpolymere,liegen. Die'Phthalsäureanhydridkom- · pOnentö kann im Bereich' von etwa 45 bis 65 Gew.-5i, vorzugsweise etwa 50 bis 60 Gew.-^1 bezogen auf das Gesamtinterpolymere liegen. .Es versteht sich natürlich, daß die Gesamtmenge der Komponenten 100-Gew.-# nicht übersteigt. Es können härtbare Massen unter Verwendung der ölfreien Alkydharze der Erfindung in Kombination mit Aminharzen unter Erzeugung ausgezeichneter Ulme hergestellt werden* Typische Aminharze sind solche, die in die Klasse der Harnstoff-iOrmaldehyd-. und MeIamin-iOrmaldehydkondensationsprodukte fallen, die bekannt sind. Besondere bevorzugteAmi^arze sind die Methoxyalkylmelamine mit 3 bis 6 Methoxyalkylgruppen, wobei die AlkyIreste 1 bis 6 KohienstOffatomiB aufweisen. Die. Mengen an-Aminharzen in diesen härtbaren Maesön.liegen bei etwa 5 bis 50 Gew.-#, wobei der Rest das vorstehend beschriebsnelnterpolymere ausmacht.The amounts of polyols in the interpolymer can be in the range from about 2.5 to 25% by weight, preferably from about 5 to 20% by weight, based on the total interpolymer. The aliphatic diol may be in the amount ranging from about 25 to 45 wt .- ^, preferably from about 30 to 40 wt. ~ Fo t based on 'the total interpolymers are. Die'Phthalsäureanhydridkom- · pOnentö may range 'of about 45 to 65 parts by weight 5i, preferably about 50 to 60 wt .- ^ 1 are based on the total interpolymers. It will of course be understood that the total amount of the components does not exceed 100% by weight. Curable compositions can be made using the oil-free alkyd resins of the invention in combination with amine resins to produce excellent elm. and melamine-iormaldehyde condensation products which are known. Particularly preferred amines are the methoxyalkylmelamines with 3 to 6 methoxyalkyl groups, the alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms. The. Amine resins in these curable compositions are in the range of about 5 to 50 weight percent with the remainder being the interpolymer described above.
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Die Inte'rpolymeren der Erfindung sind besonders zur Herstellung von Alkydharzen, Urethanharzen, Epoxyharzen zur Herstellung von Schichtstoffen, Wachsen, Flammverzögerungsmitteln und dgl. geeignet. · ■ ; The interpolymers of the invention are particularly suitable for the production of alkyd resins, urethane resins, epoxy resins for the production of laminates, waxes, flame retardants and the like. · ■ ;
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung ohne sie zu begrenzen.The following examples serve to illustrate the invention without limiting it.
In ein Reaktionsgefäß werden 116 g Pentaerythrit, 452 g 1,6-Hexandiol und 63I g Phthalsäureanhydrid gegeben. Stickstoff wird über die Reaktionsteilnehmer geleitet, um vorliegende Luft zu ersetzen und Wärme zuzuführen. Die Veresterungsreaktion, erfolgt bei einer Temperatur nicht über 2340C während eines Zeitraumes von 7 Stunden. Während dieses Zeitraumes werden 76,8 g Wasser entfernt. Nach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsprodukt gekühlt und eine auereichende Menge eines Butanol/Xylollösungsmittels im. Verhältnis 50:50 wird zugegeben;und man erhält ein Ölfreies Alkydharz mit 60% Feststoffen, das praktisch frei von (Jelbildung ist und die folgenden Eigenschaften aufweist:116 g of pentaerythritol, 452 g of 1,6-hexanediol and 631 g of phthalic anhydride are placed in a reaction vessel. Nitrogen is passed over the reactants to replace air present and to add heat. The esterification reaction takes place at a temperature not above 234 ° C. for a period of 7 hours. During this period, 76.8 grams of water are removed. After the reaction has ended, the reaction product is cooled and a sufficient amount of a butanol / xylene solvent is added. 50:50 ratio is added ; and an oil-free alkyd resin with 60% solids is obtained, which is practically free of gel formation and has the following properties:
Peststoffe ■ 60,1$ + 15t \ Pesticides ■ 60.1 $ + 15t \
Viskosität ■■ 720 cP V 'Säurezahl «3,2Viscosity ■■ 720 cP V 'acid number «3.2
Farbe ». -1 (Gardner)Colour ". -1 (Gardner)
■··'■ * ' Beispiel 2 ■ ·· '■ *' Example 2
5ηΛein Reaktionsgefäß werden 116 g Pentaerythrit, 452 g 1,6-Hexandiol, 631 g Phthalsäureanhydrid und 6 g Dibutyl- ■ . zinnoxyd (Zinn(IV)-oxyd) gegeben. Stickstoff wird über, die Reaktionsteilnehmer geleitet, um die vorliegende Luft £U ersetzen und Wärme zuzuführen. Die Veresterung erfolgt bei Temperaturen nicht über 2390C während eines Zeitraumes von 5 Stunden. Während dieses Zeitraumes werden 81 g Wasser ent-5η Λ a reaction vessel are 116 g of pentaerythritol, 452 g of 1,6-hexanediol, 631 g of phthalic anhydride and 6 g of dibutyl- ■. tin oxide (tin (IV) oxide) given. Nitrogen is passed over the reactants to replace the air present and to add heat. The esterification takes place at temperatures not above 239 ° C. for a period of 5 hours. During this period, 81 g of water are
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fernt. Nach Beendigung der Reaktion wird·das Reaktionsprodukt gekühlt, und, es werden ausreichende Mengen.einee Butanol/ Xylollösungsmittels (Verhältnis 50:50) zugegeben, wobei ein ölfreies Alkydharz mit '6Q$ Feststoffen erhalten wird, das im wesentlichen frei von .Ge!bildung ist und die folgenden Eigenschaften aufweistίfar away. After the reaction has ended, the reaction product is cooled and sufficient amounts of a butanol / xylene solvent (ratio 50:50) are added to obtain an oil-free alkyd resin with 6Q $ solids which is essentially free from formation and has the following propertiesί
feststoffe a 60,4$ +·1# -■solids a 60.4 $ + · 1 # - ■
Viskosität ." a .470 oP Säurezahl = 2,5 . . Farbe · =.11/2 (Gardner)Viscosity. "A .470 oP acid number = 2.5.. Color = .11 / 2 (Gardner)
Die hervorragenden Eigenschaften der Mime, die mit den ölfreien Alkydharzen nach Beispiel 1 und Hexamethoxymethylmelamin hergestellt werden, 'entsprechen'den Eigenschaften der Pilme, die mi.t den ölfreieh Alkydharzen nach Beispiel 2 und Hexamethoxyraethylmelamin erhalten werden. Es β ei jedoch bemerkt, daß das ölfreie Alkydharz nach Beispiel 2 weniger Zeit zur vollständigen · !Reaktion unter.Verwendung von Dibutyl- · zinn(IV)-oxyd als Katalysator benötigte,al8 das ßlfreie Alkydharz nach Beispiel 1. .....■»'. . ■' The excellent properties of the mimes produced with the oil-free alkyd resins according to Example 1 and hexamethoxymethylmelamine "correspond" to the properties of the mimes obtained with the oil-free alkyd resins according to Example 2 and hexamethoxyraethylmelamine. It is noted, however, that the oil-free alkyd resin according to Example 2 required less time to complete the reaction using dibutyltin (IV) oxide as a catalyst, al8 the oil-free alkyd resin according to Example 1. ..... ■ »'. . ■ '
Es sei darauf- hingewiesen, daß die vorstehende Beschreibung lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert und daß der Fachmann innerhalb des-Rahmens der Erfindung Variationen vornehmen kann·It should darauf-, noted that the foregoing description is only preferred embodiments of the invention explained E r and that the skilled person can carry out variations within the framework of the invention, ·
.009034/194-7.009034 / 194-7
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