DE2025289A1

DE2025289A1 - Verfahren zur Herstellung eines 3,4,9,10-Perylen tetracarbonsäuredianhydrid-Pigmentes

Info

Publication number: DE2025289A1
Application number: DE19702025289
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Chem.Dr. 6271 Oberauroff; Landler Josef 6238 Hofheim Spietschka
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG, vorm. Meister Lucius & Brüning, 6000 Frankfurt
Priority date: 1970-05-23
Filing date: 1970-05-23
Publication date: 1971-12-09
Also published as: US3775434A; CH560739A5; DE2025289C3; FR2090249A1; FR2090249B1; GB1352542A; JPS5420529B1; DE2025289B2

Description

FARBWERKE HOEGIiST AG vormals Meister Lucius & Brüning

Aktenzeichen:

Datum: 22. Mai 1970 . Dr. Ot/Ve

./ HOE7O/FO86

Verfahren zur Herste.lli.mg eines 3> 4, 9$ 10-Perylentetracax''boiisä.ure-dianliydi\Ld-Pignientes

Es ist bekannt; daß sich 3 »4, 9» 10-PeryleJitetracarbonsäuredianhydrid zum Färben von Lacken und Kunststoffen verwenden läßt (Schweizer Patentschriften 38't204 und 369246). Zur' Übe !"führung· des technisch zugänglichen 3 »4,9, lO-Pez^ylentetra^ carbonsäuredianhydrids in Piginentform sind verschiedene Verfahren bekannt, v±e beispielsweise Umfallen aus Schwofölsäure, Mahlprozösse und Rekristallisation aus Lösungsmitteln. Neben der nicht befriedigenden Farbstärke und Farbtonreinheit der so erhaltenen Pigmente sind diese Verfahren recht aufwendig, da sie einen zusätzlichen Arbeitsvorgang erfordern. In der DOS 1 8θ6 4θ3 wird vorgeschlagen, die alkalische Lösung eines Salzes der 3>-<·, 9, IQ-Perylentetracarbonsäure in Gegenwax"t eines Dispergiermittels bei erhöhter Temperatur mit organischen oder anorganischen Säuren zu versetzen. Hierbei fällt das 3,h,9,1O-Peryleufcotracarbonsäuredianhydrid in Pigniontfom aus.

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Es wurde nun gefunden, daß man ein 3>^|9,10-Perylentetracarbonsäuredlanhydx'id-Pigment mit verbesserten Eigenschaften erhält, wenn man eine wässrige Lösung eines Alkali— oder tertiären Aminsalzes der Perylen-3»^» 9, 10-tetracarbonsäure zwis.ch.en etwa - 20 und + 30 C, gegebenenf all's. ±Ά Gegenwart von Dispergiermitteln oder organischen Lösungsmitteln, vorzugsweise jedoch ohne Zusätze, mit einer Säure als freie 3,4,9»10-Perylentetracarbonsäure ausfällt und die so erhaltene Suspension in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels zur Überführung der Säure in das entsprechende.-Dianhyofcrid. auf Temperaturen zwischen etwa 35 und 200Ό'-erhitzt, worauf man das so erhaltene Pigment in üblicher Weise isoliert.

Als Ausgangsmaterial setzt man vorteilhafibearweise die bei den Herstellungen von 3» ^> 9» 10-Perylentetiiracarfoonsäure anfallende gereinigte, alkalisclie Lösung (Bios Final Report 1484) ein; man kann aber auch von reinem 3»4,9,10-Perylentetracarhonsäuredianhydrid ausgehen und daraus eine wässrige Salzlösung herstelleaa.

Als Salze der Perylentetracarbonsäure Icoauaen vor allem deren Nabrium- oder Kaliumsalze in Frage, Es ist auch unorZieblich, , mit welchen Alkalieii man die alkalisclie Lösung hergestellt hat. Vorzugsweise verwendet man jedocJi KaliiarahydiOxyd. Zweckmäßig liegt äev Gehalt der wässerig alkalisclieii Salzlösung .der Perylentetracarbonsäure bei ca» 2,5 5°·

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Das erfindungsgeaiüße 'Verfahren führt man -zweclcinänig in der , ■Vei-sc durch» daß man «lie wässrig alkalische Lösung eines Alkalisalze's- der l'erylenfceträoarbonsäui'o unter Rühren bei Temperaturen zwischen — 20 und + 3^ C, vorzugsweise zwischen 5 und 20 C mit einer Satire versetzt, wobei die Peryleirfcefcracajcbonsäure ausfällt. Die Ausfällung kann mit beliebigen anorganischen und organischen Säuren clurchge"CiT-irt werden, die stärker sauer als die PerylentetracarVoiisäure selbst sind» Beispiele hierfür sind Salzsäure, Schwefelsauere, Phosphorsäure, Salpetersäure oder niedere aliphatisch^ Carbonsäure, wie Ameisensäure, oder aromatische Sulfonsäuren, wie Benzol- oder p-Toluolsulfonsäure. Vorzugsweise verwendet man Salz- oder Schwefelsäure· Um örtliche Überhitzungen zu veiMieiden, werden diese Säuren VOr¹ZTIgSweise in Form von 10 - 5^ $±gen wässrigen Lösungen eingesetzt. Veiterhin ist es aiöglicli, die Säuren in Forin von Lösungen in organischen Lösungsmitteln zuzugeben« Auf alle Fälle führt man aber die Behandlung mit Säure in der Veise durch, daß die Peryleateiracarbonsäure und nicht deren Diatihydrid abgeschieden wird.

Die Behandlung der ausgefällten bzw. hiernach, isolierten freien Peryleiitetracarbonsäui¹^ mit einem organischen Lösungsmittel führt man zweckmäßig bei einer Temperatur zwischen 35 und 200 C,vorzugsweise zwischen 120° und 135^3 im schwach sauren oder neutralen Medium durch. Vorteilhaft wird dabei die Suspension gerührt. Die Dauer der Lösungsmittelbehandlung wird vor aliens von der angewandten Temperatur sowie vom verwendeten¹Lösungsmittel bestimmt. Die Lösungsmittelbehandlung

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wird hiex'bei mindestens solange durchgeführt, bis alle Perylentetracarbonsäure in das entsprechende niauhydrid übergeführt worden ist. Im allgemeinen wird hierbei eine Zeitdauer· zwischen etwa 3 und 6 Stunden benötigt.

Die Zugabe des Lösungsmittels kann in verschiedenen Vorfahrensstufen vorgenommen werden« So ist es möglich, das Lösungsmittel der alkalischen Lösung des Salzes der Perylentetracarbonsäure vor der Zugabe der Säure zuzusetzen. Diese Ausführungsfοrm ist besonders dann zweckmäßig, wenn das zugesetzte organische Lösungsmittel mit Wasser mischbar ist. Weiterhin ist es möglich, das organische Lösungsmittel gleichzeitig mit der Säure zuzusetzen odor aber¹ eine Lösung der Säure in einem organischen Lösungsmittel zuzgeben. Diese Ausführungsform wird zweckmäßig nur dann angewanrlt, wenn das verwendete Lösungsmittel mit !fässer mischbar ist. Schließlich ist es auch möglich, das organische Lösungsmittel erst dann zuzugeben, nachdem die Perylentetracarbonsäure durch Ansäue.rra des wäßrigen Mediums abgeschieden worden ist. Diese Ausführungsforal wird besonders dann angewandt, wenn das organische Lösungsmittel mit Wasser nicht mischbar ist. Es ist natürlich auch möglich, die vorgenannten Ausführuagsformen miteinander zu komb.inift.ren.

Die eingesetzte Lösungsniib beimenge muß so groß sein, daß eine rührfähigfi Paste entsteht und alle Farbstoffteilchen mit dem Lösungsmittel in Berührung kommen. Je nach Art verwendet man das Lösungsmittel in der 5-30 fachen Menge, vorzugsweise

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20 fachen Menge des ±n der· Suspension enthaltenen Farbstoffes (Trocke/abasis)«

Als ο!"ganiscbe Lösungsmittel können praktisch alle unter diesen Begriff fallenden organischen Flüssigkeiten ariget-andb worden, die das Dianhydrid der Pex'yleiitetracarbonsaure unter den Verfahxensb.edingun.gen nicht oder nicht nennenswert lösen. Vor allem kommen aliphatische und cycloaliphatische Alkohole, Ketone, Ester von niederen Carbonsäuren mit niederen Alkoholen, aliphatisch© und aromatische Kohlenwasserstoffe, ihre Nitro- und Halogenderivate, Phenole, sowie Säureamide in Betracht« Beispiele für solche Lösungsmittel sind: Aceton, Essigsäureäthylencster, Aethanol, Xylol, Chlorbenzol, Phenol, Dimethylfomamid.

Liegt die Temperatur der Lösungsmittelbehandlung oberhalb der Siedeg.rati.2;e des Gemisches, so wird die Behandlung unter Druck vor ge no minen»

Die Aufarbeitung des so hergestellten Pigmentes erfolgt in an sich üblicher Weise<> So kanu das in der oben beschriebenen

- Weise hergestellte Pigment durch Abfiltrieren oder Abzentri-' fugieren gewonnen, werden. Im Falle der Verwendung von wasserlöslichen Lösungsmitteln wird danα lediglich noch mit Wasser

. ■gewaschen und getrocknet. Sind mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel verwendet worden, so wird vorher zweckmäßig mit einem.niedrig siedenden■organischen Lösungsmittel, wie mit Methanol, Aethanol oder Aceton,- gewaschen, um das ■

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bei der Lösungsmittelbehandlung verwendete Lösungsmittel vollständig zu errtfemien. Bei Verwendung voa lait Wasser nicht misclibare ι Lösungsmitteln kann dieses vor der Gewinnung des Pigmentes auch durch eine Wasserdampfdestillation entfernt werden.

In umgekehrter Weise kann aus der wässrigen Suspension der Perylentetracarbonsäure das Wasser, durcli Trägerdampfdestillation mit einem in Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel entzogen werden, wobei sich das Dianlrydrid bildet.

Bei Verwendung von mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln kann es von Vox*teil sein, in Gegenwart von obei-flächenaktiven Mitteln au arbeiten.

Das verfahrensgemäß erhaltene 3» ^-»9»1O-Perylentetracarbonsäuredianhydrid-Pigment färbt Lacke in klaren Rottöiien von avtsgezeieh~ neter Fax"bstärke.Bie damit hex-gestellten Lackierungen bestizen eine ausgezeiohne te Wette.r-, Licht und Überlacklereehtheit.

In gleicher Weise eignet sich dieses Pigment auch zum Färben von Kunststoffen, wie beispielsweise Polystyrol, Polyvinyl chi ox-id, insbesondere zum Anfärben von Polyacrylnitril nach dem Naß sp innverfahren*

Das verfahrensgemäß hergestellt Pigment ist dem nach dem Verfahren der DOS 1 8o6 4O3 erhaltenen Produkt, vor allem In der Wetterechtheifc der Lackfärbungen, überlegen.

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Beispiele: Beispiel 1:

cm"

Peryleii-3»^#9> 10-te tracairbonsäuredianhydrid werden

tin te x* Rühren in

Wasser mit

Kaliuniiiydroxid als KaJiunsalz in Lösung gebracht.

Hierbei ist es zweckmäßig, auf 60 - 70 C zu er- '

•wärmen. Nach. Abkühlung der klaren Peryle.n-3»^ »9» 10-

tetracarbonsäurG-Kal.iuinsalzlösuiag worden bei 5 C

Salzsäure 37 !*ig zulaufen lassen.

Der auf diese Veise erlialtenen Perylen-3» ^* 9 » 10-

tetracarbonsäure-Suspension werden

X3^rlol zugesetzt und hiex-tiach im geschlossenen

Rüiirgefäß 5 Stunden auf I30 - 135⁰C erhitzt.

AnsdxLießeud vird das Xylol durch Vasserdainpf-

destillarfeion entfernt. Das gebildete Perylen-

3»^»9* 10-feefcracarbonsäui^edi.an.hyd:cid wird dur-ch

Filtx'ation isoliert, mit Wasser gewaschen und bei

60 im Vakuums ehr ank getrocknet.

Farbstoffausbeute: 20 g

Das auf* diese ¥eise erhaltene Pigment färbt weich-

maclierlialtiges Polyvinylchlorid in το ten Tonen

mit ausgezeichneten Echtheiten.

Beispiel 2:

g gereinigte, wässrige Lösung des Kaiiunsalzes der

fiii—3t'**9, 10-te fcracarbonsäurw 2,5 i^ig (bezogen

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auf :1a5 Dianhydrid dor Säure, anfallend wie in. Bio.'3 Final Report ¹IkSk beschrieben), worden anter Rühren -bei 5 C mit

g Salzsäure 37 i°i-fS deutlich sauer gestellt. Die ausgefällte freie Perylen--3 > -I- > 9 > 1 O-tetrac arbons üuro wird durch Absaugen isoliert und mit !fässer neutral gewaschen. Das Gewicht des wässrig, feuchten Nutrich··- gutes beträgt ca* 100 g. Dann worden in einem heizbar en Rührgefäß

g Chlorbenzol vorgelegt, das feuchte Nutscheut eingetragen und bis zum Siedepunkt des Wassers erhitzt, wobei in etwa 3 Stunden das gesamte Wasser abdestil-' liert. Hiernach erhöht man di'e Temperatur bis zuui Siedepunkt des Chlorbenzols und beendeb die Lösungsmittelbehandlung nach 2-stürid.igem Sieden. Daa gebildete Pe.ryle.a~3 - -I- > .9 , 1 O-totracarbonsäuredia.nhydrid wird durch Absaugen bei vorzugsweise 60 C isoliert, mit Methanol chlorbenzolfrei ge« waschen und im Vaktwn -Schrank bei ^O C ge trocknet«, Farbstoffausbeute: 20 g.

Mit diesem Kornweich, anfallenden Farbstoff werden klare Rottöne in Weich-PVC und in. Einbrennlacken erhalten. Letztere zeichnen sich durih hervorragende Licht- und Wetterechfcheifcan aus.

Beispiel 3:

g eines nach Beispiel 2 hergestellten, wässrig feuchten

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Nuts.cligtJ.fces 20 'pig der Poi"ylf:ii-3 j ^» 9 »1 0-tetra.car— bonsäare werden mit

g Aetbanol im geschlossenen Rührgefaß 3 -Stunden auf 15O°erhitzt.

Nach dem Erkalten wird das im Dianhydrid übergeführte Produkt durch Absaugen isoliert, mit g Aethanol gewawchen und im Vakuim-Sclorauk bei -¹J-O C getrocknet» Fai^bstoffausbeute : 20 g. Beim Einvei*leibon dieses feinverteilten roten Pigmentfarbstoff es in Yeicla-PVC oder Einbrennlacke erzielt man klare Rotfärbungen mit großer Fax'bstärke, Reinheit und Echtheit.

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Claims

P-ü'kl^il'¹''- ^n *' ,'->rf icho

1) Verfahren zur Hers tollung eines 3j '' > 9 , lO-Perylßjrbotracarbonsäuriidianhydrid-Piginori-bfis, dadurch gökonn/oleimet, daß man eine alkalis die, wässrige Lösung eines Alkali salzes der 3 >'+> 9, 1 O-Poryleiitetracarbonsänre bei Temperaturen zwischen etwa - 20 und + 30 C, gegebenenfalls in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, mit einer Säure als freie Peryleiifcatracarbonsäure ausfällt und die so erhaltene Suspension der 3 > h , 9» 10-Perylentet.racar'bonsäarö In. Gegenwart nines organischen Lösungsmittels zur Überführung der Tetracarbansäure in das Qiitspi'ecJxendo Dianhydrid auf Temperaturen zwischen etwa 3.5°und 200 C erhitzt, worauf man das 3>^»9} 1 O-Perylentetracarbonsäuredlaniiydrid-Pigment in aji sich üblicher Yeise gewinnt·

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zugabe der Säure bei einer Temperatur.Z¥i.scuen etwa 5°und 20°C vornimmt.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadruroh gekennzßichne t, daß mau die Lo sung ^'iiit te !behandlung bsi einer Temperatur zwischen etwa 35 und 200 C vornimmt.

k) Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ■ als organische Lösungsmittel aliphatisch^ oder cycloaliphatische Alkohole, Ketone, Ester aus niederen Carbonsäuren und niederen Alkoholen, aliphatisch^ odor aromatische Kohlπα-

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va.ssorstoff e , ihre Nit ro·- und Ilalogoudnrlväte, Phenole ■ oder Säur «amido oder deren Gerais clio verwendet.

5) Verfahre:; nach Ansprach 1 , dadurcli gekennzeichnet, daß man vor, vührerid oder nach dex¹ Zugabe der Säure ein Dispergier mittel * zu

6) Lacke, Kunststoffe oder plastische Massen, die ein nach dem Vorfahren der Auspx'üche 1-6 I1e.rsesfc0l.ltes 3»^>9> .10-Peryl^ntetracarbousaurediarihydT-id-Pig.iienfc enthalten.

7) Vex*veudtt'i£ des g-3uiäi3 Anspruch 1 hergestellten. 3ί'*·>9»10-Pei-ylöjitetraoar.bonsäurediatiixydx-id-Pigment zum Färben von Lacken und Ivunststoffen, vie beispielsweise Polyacrylnitril.

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