DE2331720A1 - Ultraviolett-strahlen absorbierende verbindungen - Google Patents
Ultraviolett-strahlen absorbierende verbindungenInfo
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- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
- C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
- C08K5/53—Phosphorus bound to oxygen bound to oxygen and to carbon only
- C08K5/5317—Phosphonic compounds, e.g. R—P(:O)(OR')2
Landscapes
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Description
Patentanwälte
Dipl.-ha. P. V/irth
Dr. V. 5.,Vi: i-Krwnrzik
Di-!. I ■-. G. D.!'.;!i.-r.b:.!rg
Dr. F. V/ i..:·, i/, [·,:. O. Gudel
6 Frankfurt*'M-, Gr. Etfticnheimer Str. 39
\.κ:ΐ.
- · .Jit
Case I50-3397
Ultraviolett-Strahlen absorbierende Verbindungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ultraviolett-Strahlen absorbierenden
Verbindungen der Formel
(D
worin R einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkylalkyl- oder einen Aralkylrest mit bis zu 18 C-Atomen,
wobei diese mit Halogen, und der Phenylkern des Aralkylrestes auch mit 1 oder 2
Alkylreste mit 1-4 C-Atomen substituiert
309882/U56
Case 150-3397
R-
y
ζ
ζ
bedeuten,
sein können,
Wasserstoff oder eine der Bedeutungen von
R,
Wasserstoff, Halogen oder einen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen, welcher mit Halogen
substituiert sein kann,
einen Alkylrest mit l-lo C-Atomen, einen
Aralkylrest mit 7-I0 C-Atomen, einen Phenylrest, welcher durch 1 oder 2 Alkyl reste
mit 1-4 C-Atomen, Alkoxy oder Halogen substituiert sein kann,
Null oder 1,
1 oder 2, und
Null oder 1,
1 oder 2, und
Wasserstoff oder ein y-wertiges Metallion welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man
eine Verbindung der Formel
-NH,
(II)
worin R, R-, Rp und χ die obige Bedeutung haben, mit
einem Keton der allgemeinen Formel
C = O
(in)
worin R, die obige Bedeutung hat, und Unterphosphoriger
30 9 882/1456
Case 150-5397
Säure umsetzt und wenn Z ein Metallion bedeutet, das
erhaltene Produkt in das entsprechende Metallsalz umwandelt.
Bevorzugt ist die Herstellung von Verbindungen der Formel
HO
R'.
NH -
CH, O
1 3 ι C-P t !
R'3 H
- 0 T Z (Ia)
worin R' einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkylalkyl- oder Aralkylrest mit bis zu 9 C-Atomen,
wobei der Phenylkern des Aralkylrestes mit 1 oder 2 Alkylreste mit 1-4 C-Atomen substituiert sein kann,
Wasserstoff oder eine der Bedeutungen von
R'.
R1,
R' einen Alkylrest mit 1-5 C-Atomen oder einen
Phenylrest,
χ Null oder 1,
y 1 oder 2, und
Z1 Wasserstoff, Nickel, Zink, Mangan, Kupfer
χ Null oder 1,
y 1 oder 2, und
Z1 Wasserstoff, Nickel, Zink, Mangan, Kupfer
oder Calzium bedeuten.
Bevorzugt ist die Herstellung von Verbindungen der Formel
309882/1456
Case 15o-3J>97
CH, O ι *> »
C-P I ι
RlI TJ -τ η
- O -j- Z" (Ib)
worin R" einen Alkylrest mit 3-8 C-Atomen,
R", Wasserstoff oder eine der Bedeutungen von R",
R" einen Alkylrest mit 1-4 C-Atomen
χ Null oder 1,
y 1 oder 2,
Z" Wasserstoff, Nickel, Zink oder Mangan bedeuten.
Bevorzugt ist die Herstellung von Verbindungen der Formel
HO
CHx ι 3 H
NH-C-P-O-L-Z" (Ic)
R"^ H
worin Rm R 1
TjIIt
R 3 χ
z"
bedeuten.
einen tertiären Alkylrest mit 4-6 C-Atomen,
Wasserstoff oder R1",,
Methyl oder Aethyl,
Null oder 1,
1 oder 2,
Wasserstoff, Nickel, Zink oder Mangan
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- 5 - Case 150-3397
Die Erfindung betrifft auch die derart hergestellten Verbindungen, sowie deren Verwendung als UV-Absorber
und Antioxydationsmittel. Als Alkylreste kommen primäre, sekundäre oder tertiäre geradkettige oder beliebig
verzweigte in Frage. Beispiele für primäre Reste sind: Methyl, Aethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und die
unverzweigten Alkylreste mit 7 bis l8 C-Atomen. Beispiele für sekundäre Alkylreste sind: Isopropyl,
2-Butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2-Pentyl, 3-Hexyl, 2-Methyl
-3-pentyl. Beispiele für tertiäre Alkylreste sind tertiär-Butyl, 2-Methyl-2-butyl. Beispiele für Cycloalkylreste
sind: Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, 2-, 3- oder 4-Methyl-cyclohexyl, Cyclooctyl, 2,5-,
2,6-, 3,4- oder 3,5-Dimethyl-cyclohexyl, 2-Propylcyclohexyl,
3,3,5-Trimethyl-cyclohexyl.
Beispiele für Cycloalkylalkylreste sind; Cyclohexylmethyl,
2-Cyclohexyl-äthyl, Cycloheptyl-methyl, 3-Cyclohexyl-propyl.
Im weiteren kommen auch verzweigte Reste infrage wie z.B. 2-Methyl-l-propyl, 2,2-Dimethyl
-1-propyl, 2-Methyl-l-butyl, 2-Aethyl-l-butyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl,
2-Methyl-l-pentyl, 3-Methyl-l-pentyl.
Als Halogene gelten hier Fluor, Chlor und Brom, vorzugsweise Chlor. Als Aralkylreste sind vorallem Benzyl
und 2-Phenyläthyl zu nennen. Halogensubstituierte Alkylreste sind beispielsweise Chlormethyl, Chloräthyl.
Als Alkoxyreste gelten die genannten Alkylreste welche über ein Sauerstoffatom an den Benzolkern gebunden sind.
Ist x=l, so befindet sich die Diphenylbindung zur NH-Bindung vorzugsweise in ortho- oder para-Stellung.
Die Reaktionstemperaturen und Reaktionszeiten sind im 309882/14 56
- 6 - Case 150-3397
allgemeinen nicht kritisch. Setzt man als Verbindung der Formel (III) Aceton ein, so beginnt die Reaktion
zumeist schon bei Raumtemperatur. Vorzugsweise erwärmt man das Reaktionsgemisch, wenn möglich, zum Siedepunkt
des Ketons, um die Reaktion zu beschleunigen, wobei dann auch auf ein Rühren des Reaktionsgemisches verzichtet
werden kann. Als Lösungsmittel verwendet man am einfachsten das Keton selbst, doch kann diesem ein inertes
organisches Lösungsmittel beigegeben v/erden. Die Verbindung der Formel (I), bzw. (Ia) und (Ib) kann
als freie Säure oder als Salz verwendet werden. Für die Verwendung als Stabilisatoren werden die Verbindungen
in gegen Licht empfindliche Substanzen eingearbeitet oder als Schutzschicht auf die zu schützenden
Substanzen aufgetragen. Durch ihre stabilisierende Wirkung bewahren die so eingesetzten neuen Verbindungen
die empfindlichen Substanzen vor Zerstörung. Besonders zahlreich sind die Anwendungsmöglichkeiten im Kunststoffsektor.
Die Verwendung kommt beispielsweise bei folgenden Kunststoffen in Frage: Celluloseacetat,
Celluloseacetobutyrat, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid-acetat, Polyamide, Polystyrol,
Aethylcellulose, Cellulosenitrat, Polyvinylalkohol, Silikonkautschuk, Cellulosepropionat, Melamin-Formaidehyd-Harze,
Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Allylgiessharze, Polymethylmethacrylat, Polyester und Polyacrylnitril,
sowie entsprechende Copolymerisate, z.B. ABS-Polymere. Es können auch Naturstoffe stabilisiert
werden, wie beispielsweise Kautschuk, Cellulose, Wolle und Seide. Die zu schützenden Stoffe können in Form
von Platten, Stäben, Ueberzügen, Folien, Filmen, Bändern,
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- 7 - Case 150-3597
Fasern, Granulaten, Pulvern und in anderen Bearbeitungsformen, oder als Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen
vorliegen. Die Einverleibung bzw. die Beschichtung der zu schützenden Materialien erfolgt nach an sich bekannten
Methoden. Ein besonders wichtiges Anwendungsverfahren besteht in der innigen Vermischung eines Kunststoffes,
beispielsweise von Polypropylen in Granulatform, mit den neuen Verbindungen, z.B. in einem Kneter,
und im sich anschliessenden Extrudieren. Man erhält auf diese Art eine sehr homogene Vermischung, was
für einen guten Schutz wichtig ist. Beim Extrudieren erhält man beispielsweise Folien,
Schläuche oder Fäden. Letztere können zu Textilien verwoben werden. Bei dieser Arbeitsweise wird der
Stabilisator vor der Verarbeitung zu einem Textilmaterial mit dem Polypropylen vermischt. Man kann Jedoch
auch Textilfaden und Textilgewebe mit den neuen Stabilisatoren behandeln, beispielsweise in einer wässerigen
Flotte, welche eine feinstdispergierte Verbindung der Formel (I) enthält. Für dieses Verfahren eignen sich
Textilien aus Polyäthylenterephthalat und Celluloseacetat. Kunststoffe müssen nicht unbedingt fertig
polymerisiert bzw. kondensiert sein bevor die Vermischung mit den neuen Verbindungen der Formel (I) erfolgt.
Man kann auch Monomere oder Vorpolymerisate bzw. Vorkondensate mit den neuen Stabilisatoren vermischen
und erst nachher den Kunststoff in die entgültige Form überführen durch Kondensieren oder Polymerisieren.
Die neuen Stabilisatoren der Formel (I) können nicht nur verwendet werden um klare Filme,
Kunststoffe und dergleichen zu stabilisieren, sie
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- 8 - Case 150-3397
können auch in undurchsichtigen, halb-undurchsichtigen oder durchscheinenden Materialien verwendet werden,
deren Oberfläche für Abbau durch ultra-violettes Licht
empfindlich ist. Beispiele für solche Materialien sind: geschäumte Kunststoffe, undurchsichtige Filme und
Ueberzüge, undurchsichtige Papiere, durchsichtige und undurchsichtige gefärbte Kunststoffe, fluoreszierende
Pigmente, Polituren für Automobile und Möbel, Cremen und Lotionen und dergleichen, gleichgültig ob sie undurchsichtig,
klar oder durchscheinend sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Materialien,
welche zur Stabilisierung Verbindungen der Formel (i) enthalten. Wie oben an einigen Beispielen
gezeigt, kann die Einverleibung der neuen Verbindungen in die zu schützenden Materialien in irgend einer Verarbeitungsstufe
nach an sich bekannten Methoden erfolgen, wobei die Menge der einverleibten Schutzmittel
in weiten Grenzen schwanken kann, z.B. zwischen 0,01
und 5%t vorzugsweise zwischen 0,05 bis 1$, bezogen auf
die zu schützenden Materialien. Die stabilisierten organischen Materialien können nur Verbindungen der
Formel (I) enthalten oder noch zusätzlich andere Hilfsmittel zur Verbesserung der Eigenschaften. Solche Hilfsmittel
sind beispielsweise: UV-Absorber und Stabilisatoren gegen die Zerstörung durch Hitze und Sauerstoff.
Von den Letzteren kommen vor allem solche in Frage, welche anderen Stoffklassen als die Verbindungen
der Formel (I) angehören, wie z.B. 2-Hydroxy-benzophenone, 1,2,3-Triazole, organische Verbindungen des
Schwefels, des Zinns und des drei-wertigen Phosphors oder-auch Nickelsalze von organischen Karbonsäuren.
3Q9882/U56
- 9 - Case 150-3397
Mit derartigen Mischungen von Stabilisatoren ist die stabilisierende Wirkung oft besonders hoch, weil ein
synergistischer Effekt vorliegt.
In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile und die Prozente Gewichtsprozente. Die Temperaturen
sind in Celsiusgraden angegeben. Die Strukturen der hergestellten Verbindungen wurden mittels Mikroanalysen
und Infrarotspektrum sichergestellt.
309882/1456
- Io - Case 15o-3397
Beispiel 1
29,8 Teile 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxy-4!-aminodiphenyl
werden in I60 Teilen Aceton gelöst. Unter Rühren wird die Lösung bei Raumtemperatur mit 6,6
Teilen loo^iger Unterphosphoriger Säure versetzt und die Lösung 3 Stunden am Rückfluss gekocht, wobei ein
Niederschlag ausfällt. Der ausgefallene Niederschlag wird warm abgesaugt, mit Aceton gewaschen und getrocknet.
Man erhält die Verbindung der Formel
Elementaranalyse; C_ H N
2 | Ber. : | 68, | 4 | % | 8, | 5 | % | 3, | 5 | Ji | 7, | 6 | Si | |
Gef.: | 67, | 9 | % | 8, | 6 | % | 3, | 5 | Ji | 7, | 3 | |||
Beispiel | ||||||||||||||
59,4 Teile 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxy-2'-amino-diphenyl
werden in 2oo Teilen Aceton gelöst. Unter Rühren wird die Lösung bei Raumtemperatur mit 13,2 Teilen
loo^iger Unterphosphoriger Säure versetzt und die Lösung 5 Stunden am Rückfluss gehalten, wobei ein Niederschlag
ausfällt. Der ausgefallene Niederschlag wird bei Raumtemperatur abgesaugt, mit Aceton gewaschen und getrocknet,
309882/U56
- 11 - Case 15o-3397
Man erhält die Verbindung der Formel
NH- C-P-OH
Analyse: CHNP
Ber.: 68,4 % 8,5 % 3,^7 % 7,67 %
Gef.: 68,2 % 8,5 % 3,7 * 7,5 %
Beispiel 3
8o,6 Teile der in Beispiel 2 hergestellten Verbindung werden in looo Teilen Aethanol warm gelöst und auf
4o°C abgekühlt. Bei dieser Temperatur versetzt man die
Lösung innerhalb Io Minuten mit 11,22 Teilen KOH gelöst
in loo Teilen Wasser oder Aethanol und darauf wird eine Lösung von 23,7 Teilen NiCl3-OH2O in
Aethanol zugetropft·, wobei die Lösung sich grün färbt und ein Niederschlag ausfällt. Das Lösungsmittel wird,
weitgehend abdestilliert. Die zurückgebliebene grüne Paste wird mit 5oo Teilen Wasser verrührt* Der entstandene
hellgrüne Niederschlag wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und bei 12o°C getrocknet.
Man erhält die Verbindung der Formel
30 9882/UB6
Case 150-3397
CH, O
! 3 1
C-P
I
CH,
! 3 1
C-P
I
CH,
- O
-Ni
Analyse: | Ni | : Ber.: | 6, | 8 | % |
Gef.: | 6, | 4 | |||
Beispiel | 4 |
4,o Teile der in Beispiel 1 hergestellten Verbindung
werden in loo Teilen Methanol vorgelegt und die Mischung auf 55°C erwärmt. Bei dieser Temperatur wird
die Mischung mit 5 ml 2n KOH-Lösung versetzt. Nach
etwa 5 Minuten wird die Lösung mit 1 gr MnCl2-4H20
gelöst in 15 Teilen Wasser versetzt. Man lässt eine Stunde nachreagieren. Darauf wird das Lösungsmittel
abdestilliert, der Rückstand mit loo Teilen Wasser verrührt. Der ausgefallene Niederschlag wird abgesaugt
mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhält die Verbindung der Formel
CH, 0 1 3 t
C-P I I CH3 H
- 0-- Mn
309882/U56
Elementaranalyse; Ber.: 6,4 % Mu
Gef.: 6,1 % Mu
In analoger Weise stellt man das Nickelsalz sowie auch die Salze von Zink, Kupfer und Calzium her.
35 Teile 2,6-Di-tert.-butyl-4-aminophenol werden in
2oo Teilen Aceton vorgelegt. Unter Rühren wird die Lösung mit 15,3 Teilen 5o#iger Unterphosphoriger Säure
versetzt und die Lösung 3 Stunden am Rückfluss gekocht, wobei ein Niederschlag ausfällt. Der ausgefallene
Niederschlag wird warm abgesaugt, mit Aceton gewaschen und getrocknet. Darauf werden 6,54 Teile des obengenannten
Produktes in 2oo Teilen Aethanol vorgelegt, und bei 5o°C mit einer Lösung von 1,12 Teile KOH gelöst
in Io Teilen Wasser versetzt. Dann wird die schwachgelbe Lösung mit einer Lösung von 2,37 Teilen
NiCl2-OH2O gelöst in 2o Teilen Aethanol versetzt. Nach
3o Minuten wird das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand mit loo ml Wasser verrührt. Der ausgefallene
Niederschlag wird abgesaugt, mit V/asser gewaschen und getrocknet. Man erhält die Verbindung der Formel
NH - C - P - O
f- Ni
309882/1456
Case 150-3397
Analyse;
Ber. :
Gef. :
Gef. :
Ni Ni
8,3 % 9,o %
Beispiel 6 (Verwendung)
Nicht stabilisiertes Polypropylen wird auf einem Walzenstuhl bei 1800C mit 0,5 % der Verbindung aus Beispiel 3
homogen vermischt und zu Folien von 0,3 rom Dicke verarbeitet. Diese werden im Klimatest nach der Methode
von De La Rue auf ihre Beständigkeit geprüft. Die Prüfung erfolgt bei 4o°, bei 75# relativer Luftfeuchtigkeit,
bei starker Lufterneuerung, mit 16 Sunlamps und 16 Blacklamps der Firma Philips. In analoger Weise
wurde nicht stabilisiertes und o,5 % der Nickel-Verbindung aus Beispiel 3 enthaltendes Polyvinylchlorid
im Klimatest geprüft.
Beispiel 7 (Verwendung)
Polypropylenfolien, in welche o,5 % der Verbindung
CH, 0 1 3 κ
-C-P-O+ Ni
I H
eingearbeitet ist, wird in einem Luftumwälzofen bei I4o° einem beschleunigten Alterungstest unterworfen.
309882/1456
Claims (1)
- Patentansprücheworin R einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkylalkyl- oder einen Aralkylrest mit bis zu 18 C-Atomen, wobei diese mit.Halogen, und der Phenylkern des Aralkylrestes auch mit 1 oder 2 Alkylreste mit 1-4 C-Atomen substituiert sein können,
R, Wasserstoff oder eine der Bedeutungen vonR,R2 Wasserstoff, Halogen oder einen Alkylrest mit 1-6 C-Atomen, welcher mit Halogen substituiert sein kann,R_ einen Alkylrest mit l-lo C-Atomen, einen ■Aralkylrest mit 7-I0 C-Atomen, einen Phenylrest, welcher durch 1 oder 2 Alkylreste mit 1-4 C-Atomen, Alkoxy oder Halogen substituiert sein kann,χ Null oder 1,y 1 oder 2, undZ Wasserstoff oder ein y-wertiges Metallion309882/U56Case 150-3397bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel(II)worin R, R,, R2 und χ die obige Bedeutung haben, mit einem Keton der allgemeinen FormelCH, I 3 C = O(III)worin R-. die obige Bedeutung hat, und Unterphosphoriger Säure umsetzt und wenn Z ein Metallion bedeutet, das erhaltene Produkt in das entsprechende Metallsalz umwandelt.2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der FormelCH. O ' H- P I . H- O r Z (Ia)herstellt,3Q9882/U5Sworin R!y
ζbedeuten.- 17 - Case 150-3397einen Alkyl-, Cycloalkyl-, CycIoalkylalkyl- oder Aralkylrest mit bis zu 9 C-Atomen, wobei der Phenylkern des Aralkylrestes mit 1 oder 2 Alkylreste mit 1-4 C-Atomen substituiert sein kann,
Wasserstoff oder eine der Bedeutungen vonR1,einen Alkylrest mit 1-5 C-Atomen oder einenPhenylrest,Null oder 1,1 oder 2, undWasserstoff, Nickel, Zink, Mangan, Kupferoder Calzium3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel, 0 C- P- 0 — Z (Ib)herstellt,worin R" einen tertiären Alkylrest mit 3-8 C-Atomen, R" Wasserstoff oder eine der Bedeutungen vonpH
ti ,R" einen Alkylrest mit 1-4 C-Atomen,χ Null oder 1,y 1 oder 2,Z Wasserstoff, Nickel, Zink oder Mangan bedeuten. 30 9882/1456Case4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der FormelR1NH -CH, O C-PR"' H- O — Z" (Ic)herstellt,worin Rm einen tertiären Alkylrest mit 4-6 C-Atomen,1^ Wasserstoff oder R11^, ·'" Methyl oder Aethyl,χ Null oder 1,y 1 oder 2,Z" Wasserstoff, Nickel, Zink oder Mangan bedeuten.5. Die Verbindung der Formel (i).6. Die Verbindung der Formel (Ia).7. Die Verbindung der Formel (Ib).8. Verfahren nach den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindung der Formel- C - P - OH I i CH3 HC(CHx).3 0 9 8 8 2 / U E 6- 19 - Case 150-5397herstellt.9. Verfahren nach den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindung der Formel- OHherstellt,Io. Verfahren nach den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindung der FormelC(CHCH, 01 -5 ηNH-C-P- 0-—Ni1 1CH3 HC(CH3)herstellt.11. Verfahren nach den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindung der FormelC (CH3)CH, O 1 3 ι C-P i I CH3 H- C- Mnherstellt.309882/U56- 2ο -Case I50-339712. Verfahren nach den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindung der FormelC(CH^)5NH -- OC(CH^)3CH3 HNiherstellt.Verfahren nach den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindung der FormelCH, 0
I 3 j
NH-C-P- 04- NiI I
CH, Hherstellt.14. Die nach den Patentansprüchen 7-13 hergestellten Verbindungen.15· Verwendung der nach den Patentansprüchen 1-4 und 8-I3 hergestellten Verbindungen zum Stabilisieren von organischen Verbindungen.16. Verwendung der nach den Patentansprüchen 1-4 und 8-I3 hergestellten Verbindungen zum Stabilisieren von Polyolefinen.17. Verwendung der nach den Patentansprüchen 1-4 und 8-I3 hergestellten Verbindungen zum Stabilisieren von Polypropylen.309882/1456Case 150-3397l8. Verwendung der nach den Patentansprüchen 1-4 und 8~13 hergestellten Verbindungen zum Stabilisieren von Polyvinylchlorid.Dej? Patentanwalt(DrORIGINAL INSPECTED309882/1456
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