DE2660040C3 - Organozinnverbindungen und deren Verwendung als Stabilisatoren - Google Patents

Organozinnverbindungen und deren Verwendung als Stabilisatoren

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Description

Die Erfindung betrifft Organozinnverbindungen der Formel
(R,OCOCH2CH2)2SnX2 oder Gemische aus
(R1OCOCH2CH2J2SnX2
(R1OCOCH3CHj)SnXj
worin Ri und X die im vorstehenden Anspruch I angegebene Bedeutung haben sowie die Verwendung der Verbindungen oder Gemische nach Anspruch 1 als Stabilisatoren zinnstabilisierbare Polymere.
In der DE-AS 26 07 178 wird ein Verfahren zur Herstellung von Organozinndihalogeniden oder Gemischen aus Organozinndihalogeniden und Organozinntrihalogeniden der Formeln
40
CH-C-
SnHaI2
CH-C-
SnHaI.,
65
aus metallischem Zinn beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man metallisches Zinn mit einem Halogenwasserstoff and einem Olefin der Formel
C = C
R2
R1
umsetzt, worin R|, R2, Rj und R4 Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest darstellen, wobei von Ri und R2 mindestens eines eine Sauerstoff enthaltende Gruppe mit einer der olefinischen Doppelbindung benachbarten Carbonylgruppe der Formel
R5-C-
darstellt, worin Rs Wasserstoff, Hydroxyl, Halogen, eine Amino- oder Alkylgruppe, eine substituierte Alkyl- oder
Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet. Unter Anwendung an sich bekannter Techniken sind
einige dieser Verbindungen Ausgangsprodukte für die Herstellung von neuen Organozinn-Stabilisatoren für zinnstabilisierbare Polymere, wobei die Halogenatome durch organische Reste entsprechend der Definition im vorstehenden Anspruch 1 ersetzt werden.
Als spezifische Beispiele guter Stabilisatoren, die sich
von den entsprechenden Organozinnhalogeniden ableijo ten, werden genannt:
Alkylthiocarboxylate wie
(MeOCOCH2CH2)2Sn(SCH2COOC,H,7)2oder (BUOCOCH2CHj)2Sn(SCH2COOC8H,?)^ (C,eHj7OCOCH2CH2)2Sn (SCH2COOC8H17J2; Alkylmercaptide wie
(MeOCOCH2CHj)2Sn(SC12H2S)2OdCr (C12H25OCOCH2CH2)2Sn(SC,2H25)2;
Carboxylat wie
(MeOCOCH2CH272Sn(OCOCi 1 H23)2 und
Partialester wie
(MeOCOCH2CH2J2Sn(OCOCH = CHCOO Bu)2.
Die erfindungsgemäßen Organozinnverbindungen führen im allgemeinen eine bessere Hitzestabilität der Polymeren herbei als die traditionellen Butylzinn-Stabilisatoren, insbesondere bei PVC. Im Falle von Schwefel enthaltenden Stabilisatoren wurde gefunden, daß sich der Geruch beträchtlich verbessert hat.
Besonders in der Lebensmittelbranche (Verpackungsfilme und ähnliches) ist das Problem der Giftigkeit des Stabilisators von großer Bedeutung. Es wurde gefunden, daß in dieser Beziehung die erfindungsgemäßen Stabilisatoren beträchtlich vorteilhafter sind als die traditionellen Butylzinnstabilisatoren. So beträgt der LD.5o-Wert (das ist die Dosis, bei der 50% der Laboratoriumstiere sterben) des traditionellen Stabilisa-
60 tors (C4H^)2Sn(SCH2COOCi H,;)2
für Ratten etwa 500 mg pro kg Körpergewicht. Für die Verbindung
(MeOCOCH2CH2J2Sn(SCH2COOC8H, ;)2
jedoch liegt dieser Wert in der Größenordnung von 1200 mg/kg.
Pie erfindMUgsgemäOen Verbindungen bewirken im allgemeinen auch eine bessere Verarbeitbarkeit der stabilisierten Polymeren beim Kalandrieren oder bei der Blasverformung und die daraus resultierenden Produkte weisen ein verbessertes Aussehen der Oberfläche auf. Auch besitzen die erfindungsgernäß stabilisierten Produkte eine bessere Lichtstabilität.
Die Erfindung sei anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1
In einen 600-ml-Becher, ausgestattet mit einem Rührer, einem Thermometer und einer Heizplatte wurden
54,6 g Cl2Sn(CH2CH2COOMe)2,
643 g Iso-octylthioglycolat und als Lösungsmittel
200 ml Tetrahydrofuran eingebracht.
Zu dem Gemisch wurden unter Rühren 26,6 g wasserfreies Natriumbicarbonat hinzugefügt, worauf 2 Stunden auf 50 bisfeü°C erhitzt wurde. Das resultierende Natriumchlorid wurde abfiiirieri und das Ritrat auf 104,8 g einer farblosen Flüssigkeit eingeengt. Die heiße Flüssigkeit wurde wieder filtriert und mittels Analyse als
(MeOCOCH2CHj)2Sn(SCH^COOC8Hn)2
charakterisiert.
Elementaranalyse:
Berechnet: C 48,07, H 7,49, O 1830, Sn 26,14%;
gefunden: C 47,91, H 7,52, O 18,03, Sn 26,09%.
Mittels der obigen Synthese ist es ?uch möglich, daß ein Gemisch aus Organozinndi- und trihalogeniden in ein Gemisch aus den entsprechenden Tbioglycolatzinn-Verbindungen umgewandelt wird.
In einen 600-ml-Becher wurden
72.7 g CI2Sn(CH2CH2COOMe)2.
80.8 g Laurylthiol und als Lösungsmittel
250 ml Tetrahydrofuran eingebracht.
Nach der Zugabe von 42,4 g wasserfreiem Natriumcarbonat unter Rühren wurde das Gemisch eine Stunde auf 60°C erhitzt. Darauf wurde das Natriumchlorid abfiltriert und das Ritrat auf 137 g einer farblosen Flüssigkeit eingeengt. Mittels Analyse wurde gefunden, daß diese aus
45
Beispiel 2
In einen Dreihalskolben wurden 64,5 g Laurinsäure und 12 g Natriumhydroxyd, gelöst in 250 ml Wasser, eingebracht. Die Temperatur wurde auf 70 bis 80°C gesteigert, woran sich die Zugabe von
54,6 g Cl2Sn(CH2CH2COOMe)2
anschloß und die erhöhte Temperatur eine Stunde aufrechterhalten wurde. Darauf wurden 150 ml Toluol zugesetzt und das Rühren für weitere fünf Minuten fortgesetzt.
Die resultierende Toluolschicht wurde abgetrennt und auf 102 g einer hellgelben Flüssigkeit eingeengt, die
(MeOCOCH2CH2)2Sn (0OCCnH23)?
enthielt.
Nach derselben Verfahrensweise, wie sie oben benutzt wurde, kann ein Gemisch aus Organozinndi- und trihalogeniden in ein Gemisch der entsprechenden Lauratzinnverbindungen umgewandelt werden.
Beispiel 3
65 (MeOCOCH2CH2)2Sn(SC12H25)2
bestand.
to Elementaranalyse:
Berechnet: C 55,25. H 9,27, 0 9,20, Sn 26,28%;
gefunden: C 55,41, H 9,06, 0 938, Sn 26,23%.
In. derselben Weise können Gemische aus Di- und Tritlüoiaurylzinn-Verbindungen erhalten werden.
Beispiel 4
In einen 600-rnl-Becher wurden
72.7 g CI2Sn(CH2CH2COOMe)2,
68.8 g Maleinsäure-monobutylester und als Lösungsmittel
250 ml Tetrahydrofuran eingebracht.
Nach der Zugabe von 33,6 g wasserfreiem Natriumbicarbonat wurde die Temperatur 1 Stunde lang bei 60°C gehalten. Das Natriumchlorid wurde abfiltriert und das Filtrat eingeengt auf 124 g einer farblosen Flüssigkeit, die aus
(MeOCOCH2CH2J2Sn(OCOCH = CHCOOBu)2
bestand.
Elementaranalyse:
Berechnet: C 4538, H 5,71, 0 30,22, Sn 18,69%;
gefunden: C 45,23, H 5,49, O 3037, Sn 18,74%.
In derselben Weise können die ^'sprechenden Organozinndi· und trihalogenide in Gemische von Di- und Trimaleatzinnverbindungen umgewandelt werden.
Beispiel 5
Von den Organozinnverbindungen der allgemeinen Formel
(MeOCOCH2CH2J2SnX2,
die in den Beispielen 1 bis 4 hergestellt wurden, wurde die stabilisierende Wirkung in Polyvinylchlorid getestet und mit der von den bekannten Dibutylzinnstabilisatoren (OH^2SnX2 verglichen.
Es wurden jeweils 2 Gewichtsprozent Stabilisator, bezogen auf das Weich-PVC, hinzugefügt, und die Hitzebeständigkeit wurde auf der Grundlage der Verfärbung mit der Zeit bei einer Temperatur von 185°C bestimmt.
Ein Test wurde auch mit PVC-Flaschen durchgeführt, die 1 Gewichtsprozent eines Gemisches aus dem Stabilisator gemäß Beispiel I und IO Gewichtsprozent der entsprechenden RSnXj-Verbindungen enthielten, desgleichen mit Flaschen, die 1 Gewichtsprozent nur der letzterwähnten Verbindung enthielten.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt:
Tabelle Hitzebeständigkeit von stabilisiertem PVC bei 185°C
Min. Stab.
Stabilisatoren des Standes
L worin X der Technik (MeOCOCH2CH2)2SnX2, L LT worin X IOTG
(mit
10% X3)
MeOCOCH2CH2SnX3,
worin X
(C4Hj)2SnX2, f LT f f f
IOTG O s. h. MBM IOTG s.h.g f MBM f IOTG
0 f d.o g f f S g s.h.g f f
50 h-g. S g S f S O S h.g.
70 g S s.h.g S S
90 S S S
IOTG = Isooctylthioglycolat (Beispiel 1) L = laurat (Beispiel 2) LT = laurylthio- (Beispiel 3) MRM = monobutylmaleat-Beispiel 4)
f = farblos
g = gelb
ο = orange
s = schwarz
h. =he!J s. h. = sehr hell d. = dunkel
Die Tabelle zeigt, daß die erfindungsgemäßen Stabilisatoren eine verbesserte Stabilität herbeiführen. Dies ist besonders ersichtlich aus den beträchtlich verbesserten »frühen Farbwerten«, die anzeigen, daß in der ersten Erhitzungsperiode nur eine geringe oder gar krjne Farbänderung eintritt.
Beispiel 6
Es wurden gemäß dem folgenden Ansatz PVC-Zusammensetzungen hergestellt:
PVC (Suspensionspolymer mit
einem K-Wert von 50) 100 Gewichtsteile
Stabilisator 2 Gewichtsteile
Bu2Sn (1OTG)2
(IOTG = Isooctylthioglycollat-Rest)
(MeO2C · CH2CH2)JSn(IOTG)2
(BuO2C · CH2CH2)2Sn(IOTG)2
Bu2Sn(SC12H2J)2
(MeO2C · CH2CHJ2Sn(SC12H2J)2 (BuO2C · CH2CH2)JSn(SC12H2S)2 Nach dem Mischen auf einer Zweiwalzenmühle wurden die Felle bei 1850C einer» statischen Ofen-Hitzetest unterworfen. Die Zeit, in der eine erste Verfärbung eintrat, wurde für jeden getesteten Stabilisator notiert.
60 Minuten (Vergleichsversuch)
90 Minuten 90 Minuten
bereits gelb von der Mühle (Vergleichsversuch)
70 Minuten 70 Minuten
Die erfindungsgemäßen Stabilisatoren verleihen also dem PVC eine bessere Hitzestabilität als die Stabilisatoren des Standes der Technik Bu2Sn(IOTG)2 und Bu2Sn(SC12H25J2.
Be ispiel 7
Dieses Beispiel demonstriert die Wirkung des erfindungsgerriäßen Stabilisators
(BuOCOCH2CH2J2Sn(IOTG)2
auf die Lichtstabilität von PVC im Vergleich zu dem Stabilisator des Standes der Technik Bu2Sn(IOTG)2.
Es wurden gemäß dem folgenden Ansatz PVC-Zusammensetzungen hergestellt:
Organisches Pigment Stabilisator
PVC (Suspensionspolymer.
K-Wert60)
Butylstearat Cetylstearylalkohc! Polyäthylenwachs
100 Gewichtsteile 0,8 Gewichtsteile 0,8 Gewichtsteile 0,1 Gewichtsteile 0,001 Gewichtsteile 2,5 Gewichtsteile
In einigen Fällen wurden zusätzlich zu den obenge-
nannten Stoffen 0,2 Gewichtsteile 2-(2-Hydroxy-5-methylphenylj-benzotriazol hinzugefügt Diese Verbindung wird üblicherweise hinzugegeben, um die Liohtstabilität von PVC-Ancätzen zu verbessern. Das Polymer und die Zusatzmittel wurden bei UO0C vermischt und auf 40° C abgekühlt Durch 4minütiges Mischen auf oiner Zweiwalzenmühle bei 165° C und anschließendes Formpressen zwischen polierten Chromplatttn in einer hydraulischen Presse bei 1800C für 5 Minuten wurden Proben hergestellt In Arizona, USA, wurden die folgenden Lichtstabilitltsteste durchgeführt Die Proben wurden auf einer klaren Hart-PVC-Stützplatte befestigt und auf Untergestellen, unter einem Winkel von 45° dem Süden zugekehrt, aufgestellt. Die Proben wurden alle 3 Monate zurückgebracht und zum Vergleich einer Fa/oentwick lung abmontiert.
Die Ergebnisse angegeben.
sind in der folgenden Tabelle
Tabelle Stabilisator
Zeit bis zur anfänglichen Verfärbung (in Monaten)
2-{2-Hydroxy-5-methylphenyl)-benzotriazol
ohne
mit
(BuOCOCH2CH2)JSn(IOTG)J Bu2Sn(IOTG)2
Die Einverleibung von
in PVC ergibt, verglichen mit der des Stabilisators des Standes der Technik Bu2Sn(IOTG)2, eine verbesserte Lichtstabilität.
Beispiel 8
Dieses Beispiel zeigt die bessere hitzestabilisierende Wirkung von
(CH37OOCCH2CH2)JSn(IOTG)2 gegenüber der konventionellen Alkylzinnverbindung (C4H9J2Sn(IOTG)2. IOTG
bedeutet hierin wieder einen 2-Äthylhexylthioglykolat-Rest. Ausgangsbasis des Vergleichsversuchs ist der jeweils gleichartige Polymeransatz der folgenden Zusammensetzung
Polyvinylchlorid (Suspensionspolymer mit k-Wert 55) 1OO Gewichtsteile
Fettsäureester-Gleitmittel Stabilisator
1 Gewichtsteil
2 Gewichtsteile
Die Testtemperatur betrug 185° C. Es wurde die Zeit in Minuten ermittelt, nach der eine anfängliche Verfärbung eintrat, desgleichen die Zeit in Minuten, nach der Schwarzfärbung auftrat.
C|s-Esterzinnverbd.
Butylzinnverbd.
Zeit bis zur anfänglichen 80 60
Verfärbung in Minuten Zeit bis zur Schwarz- 100 90
färbung in Minuten
Obwohl der Zinngehalt der erfindungsgemäßen Cu-Esterzinnverbindung nur 10,1% beträgt, während die Butylzinnverbindung des Standes der Technik einen Zinngehalt von 18,6 aufweist, ist die hitzestabilisierende Wirkung der ersteren beträchtlich höher.

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    1, Organozinnverbindungen der Formel
    (R1OCOCH2CHz)2SnXj oder Gemische aus
    und
    (R1OCOCH2CH2)SnX3,
    worin R| einen geradkettigen Alkylr.est mit 1 — 18 Kohlenstoffatomen darstellt und X die Gruppen
    -S-CH2-COOC8H,;, worin CgH i7 ein 2-Äthylhexylrest ist.
    oder
    —O—CO- n-CiiHa, —S—n-Ci2H25
    -OCO-CH =CH-COO-n-CH9
    bedeutet.
  2. 2. Verwendung der Verbindungen oder Gemische nach Anspruch 1 als Stabilisatoren für zinnstabiüsierbare Polymere.
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