DE2912070A1 - Organophile tone und diese tone enthaltende thixotrope polyestermassen - Google Patents
Organophile tone und diese tone enthaltende thixotrope polyestermassenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft organophile Tonkomplexe, die in organischen
Flüssigkeiten unter Gelbildung dispergierbar sind. Ferner betrifft die Erfindung thixotrope Polyestermassen, die als
Geliermittel einen organophilen Ton enthalten. Dieses organophile Tongeliermittel enthält das Reaktionsprodukt eines Tons
vom Smektit-Typ mit einer Methylbenzyldialkylammonium- oder Dibenzyldialkylammoniumverbindung. Ferner betrifft die Erfindung
die Herstellung derartiger Massen aus einem Vorgel einer ungesättigten aromatischen monomeren Verbindung mit einem Gehalt
an einem der vorerwähnten organophilen Tone.
Es ist bekannt, dass organische Verbindungen, die ein Kation enthalten, unter günstigen Bedingungen mit Tonen, die ein negatives
Schichtgitter und austauschbare Kationen enthalten, unter Ionenaustausch · reagieren, wodurch organophile organische
Tonprodukte entstehen. Derartige Organotone, bei denen das organische Kation mindestens einen Älkylrest mit mindestens
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10 Kohlenstoffatomen enthält, können in bestimmten organischen
Flüssigkeiten quellen; vgl. US-PSen 2 531 427 und 2 966 506 sowie R. E. Grim "Clay Mineralogy", 2. Aufl.,
McGraw-Hill Book Co., Inc., insbesondere Kapitel 10: Clay-Mineral-Organic Reactions, S. 356 bis 368: Ionic Reactions,
Smectite und S. 392 bis 401: Organophilic Clay-Mineral Complexes.
Seit der Einführung von derartigen Organotonen in den frühen fünfziger Jahren (Handelsbezeichnung Bentone) ist es bekannt,
dass sich die maximale Gelbildungswirkung (Verdickungswirkung) dieser Organotone durch Zusatz von niedermolekularen polaren
organischen Materialien zu den Massen erreichen lässt. Derartige polare organische Materialien wurden verschieden bezeichnet,
beispielsweise als Dispergiermittel, Dispersionshilfsstoffe, Solvatxsierungsmittel und dergleichen.
Aus der US-PS 3 753 906 ist es bekannt, dass Wasser bei Fettherstellungsverfahren
unter Erwärmen ein Dispergiermittel darstellt. Aus der US-PS 3 654 171 geht jedoch hervor, dass
Wasser bei Fettherstellungsverfahren, die bei Temperaturen bei Umgebungstemperatur bis etwa 104,40C (220°F) durchgeführt
werden, kein Dispergiermittel darstellt. Diese polaren Materialien können abgesehen von der Viskosität oder Gelfestigkeit
der organischen Gele auch andere Eigenschaften beeinflussen, beispielsweise die mechanische Stabilität, das thixotrope
Verhalten und die Lagerbeständigkeit.
Als polare Materialien zur Verwendung als Dispergiermittel haben sich Alkohole und Ketone, insbesondere Methanol und
Aceton, als besonders wirksam erwiesen und sich deswegen durchgesetzt.
Diese Dispergiermittel weisen jedoch sehr niedrige Flammpunkte auf und machen die Verwendung von flammsicheren
Vorrichtungen erforderlich. Höhersiedende Dispergiermittel
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mit höheren Flammpunkten können zwar verwendet werden, sind aber weniger wirksam und führen oft zur Bildung von Gelen mit
ungünstigen sekundären Eigenschaften, wie mechanische Stabilität oder Lagerbeständigkeit.
In der US-PS 3 537 994 ist die Verwendung von' organophilen Tonen, die aus Methylbenzyldihexadecylammoniumverbindungen
hergestellt sind, als Geliermittel für Schmierfette beschrieben. In sämtlichen Beispielen dieser Druckschrift werden bei
der Herstellung der Fette polare organische Dispergiermittel für den organophilen Ton verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, organophile Tongeliermittel zur Verfügung zu stellen, die sich leicht in organischen Systemen
dispergieren lassen und die abgesehen von untergeordneten .Wassermengen, kein Dispergiermittel zur Gelbildung von organischen
Systemen erforderlich machen.
Erfindungsgemäss werden organophile Tongeliermittel mit verbesserter
Dispergierbarkeit in organischen Systemen zur Verfügung gestellt. Diese Tongeliermittel enthalten das Reaktionsprodukt einer Methylbenzyldialkylammonium- oder Dibenzyldialkylammoniumverbindung,
wobei die Alkylreste 8 bis 20 Kohlenstoffatome und mindestens 5 Prozent davon 8 bis 14 Kohlenstoffatome
aufweisen, mit einem Ton vom Sme'ttit-Typ mit einer Kationenaustauschkapazität
von mindestens 75 Milliäquivalenten pro 100 g Ton, wobei die Menge der Ammoniumverbindung 100 bis
130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, beträgt.
Zur Herstellung von vernetzten Polymerisaten unter Verwendung von Peroxiden als Initiatoren wurden ungesättigte Polyestermassen
vorgeschlagen, die Polyester auf der Basis von ungesättigten Säuren oder Säureanhydriden und Diolen im Gemisch
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mit ungesättigten aromatischen monomeren Verbindungen, wie
Styrol, enthalten. Zur Herstellung von glasfaserverstärkten Schichtstoffen aus derartigen vernetzten Polymerisaten werden
thixotrope Geliermittel verwendet, die die Viskosität des nicht vernetzten Polyesters bei hohen Scherkräften, die beispielsweise
beim Vermischen oder Versprühen entstehen, verhindern, aber die Viskosität in Abwesenheit oder bei geringen
Scherkräften steigern, so dass ein Ablaufen von derartigen Massen von senkrechten Oberflächen, auf die sie aufgetragen
sind, vermieden wird.
Bisher wurden für derartige Polyestermassen Asbest and feinteiliges
Siliciumdioxid als wirksame Geliermittel verwendet. Jedoch sind Asbest und Siliciumdioxid, insbesondere amorphes
Siliciumdioxid, gesundheitsgefahrdend. Häufig wird durch Siliciumdioxid
auch die Klarheit und die Lagerbeständigkeit von derartigen Massen verringert.
Als Ersatz für Siliciumdioxid und Asbest als Geliermittel wurden für ungesättigte Polyestermassen bestimmte organophile
Tone, die vorher als wirksame Geliermittel für flüssige Kohlenwasserstoff
systeme bekannt waren, vorgeschlagen. Diese organophilen
Tone lassen sich als das Reaktionsprodukt eines natürlichen oder synthetischen Tons mit einer höhere Alkylreste
enthaltenden quaternären Ammoniumverbindung beschreiben. Der Kürze halber werden diese organophilen Tone häufig als Verbindungen
und nicht als Reaktionsprodukte bezeichnet, zum Beispiel Dimethyldioctadecylammonium-bentonit oder Benzylmethyldi-(talg)-ammonium-hektorit.
In der US-PS 3 014 001 sind glänzende, luftgehärtete und nichtinhibierte
Polyesterüberzüge beschrieben, die aus polymerisierbaren ungesättigten Polyestermassen, die ein Alkydharz aus einem
Gemisch aus Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid und
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einem Diol und eine copolymerisierbare ungesättigte monomere
Verbindung, wie Styrol,enthalten, hergestellt werden. Die Masse
enthält auch ein organisches Peroxid als Katalysator, ein Metallsalz als Trocknungsmittel, ein kristallines Wachs und einen
organischen Onium-bentonit, wie Dimethyldioctadecylammonium-bentonit
oder andere organische Onium-bentonite (Handelsbezeichnung
"Bentone" der Firma N L Industries, Inc.). Die Polyestermassen gemäss der vorstehenden Druckschrift werden hergestellt,
indem man zunächst den Bentonit in der ungesättigten aromatischen monomeren Verbindung dispergiert und die Dispersion
anschliessend zu einer Polyestermasse, die ebenfalls Wachs, Trocknungsmittel und Peroxidkatalysator enthält, gibt.
In der US-PS 3 974 125 sind thixotrope Geliermittel für flüssige ungesättigte Polyestermassen beschrieben. Diese Polyestermassen
enthalten höhere Dialkyldimethylammonium-Tone, die
dem Polyester in einem Vorgelverfahren einverleibt werden. Gemäss diesem Vorgelverfahren wird der quaternäre Ammonium-Ton
mit einer ungesättigten aromatischen monomeren Verbindung, wie Styrol, unter hoher Scherkraft vermischt. Das dabei gebildete
Vorgel wird sodann mit einer übergeordneten Menge eines ungesättigten Polyesters, der auch zusätzliche monomere Verbindungen
enthalten kann, vermischt. Dabei entsteht ein klarer und stabiler, gelierter Polyester mit thixotropen Eigenschaften.
Die höheren Alkylreste der Dialkyldimethylammonium-Tone enthalten 14 bis 24 Kohlenstoffatome und vorzugsweise 16 bis 18
Kohlenstoffatome. Als besonders wirksam werden dabei Dioctadecyl-
und Ditalgreste beschrieben. Die Tone enthalten natürliche und synthetische Metall- und Ammoniumaluminosilicate,
wobei dreischichtige Montmorillonite bevorzugt werden. Die ungesättigten Polyester machen 50 bis 95 Gewichtsprozent der Gesamtmasse
aus, wobei der Rest aus der ungesättigten aromatischen monomeren Verbindung besteht. Die Konzentration des Geliermittels
in der endgültigen Polyestermasse beträgt 0,25 bis 10
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Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse. Bei der Herstellung der Vorgele kann die Menge des Tongeliermittels 0,5
bis 25 und vorzugsweise 2 bis 12 Gewichtsprozent des Vorgels betragen.
Obgleich die in den vorgenannten Druckschriften beschriebenen
organophilen Tongeliermittel, wie die Dimethyl-di-(höheralkyl)-ammonium-montmorillonite,
den endgültigen Polyestermassen, denen sie einverleibt werden, thixotrope Eigenschaften
verleihen, bilden diese Geliermittel keine bei hohen Konzentrati.
tionen des organophilen Tons handhabbaien Vorgele, d.h. die
Vorgele sind nicht fliessfähig und bilden keine homogenen Gemische.
Die Vorgele der US-PS 3 974 125, die beispielsweise etwa 6 Prozent Tongeliermittel enthalten, weisen eine fettartige Beschaffenheit auf und können dem Polyester ohne Spezialeinriehtungen
und zusätzliche Kosten nicht zugesetzt werden. Bei Konzentrationen des Geliermittels über 6 Prozent sind diese
Vorgele so starr, dass sie praktisch nicht weiter"verwendet
werden können. Vorgele, die aus Hektoritderivaten derartiger Verbindungen gebildet sind, sind zwar in bezug auf ihre Vorgeleigenschaften
brauchbar, verleihen aber der endgültigen Polyestermasse nicht das gewünschte Fliessverhalten. Dies gilt
nicht nur für die Tongeliermittel der vorstehend genannten Druckschriften, sondern auch für andere organophile.. Tone, wie
Trimethyl-(höher-alkyl)- und Dimethylbenzyl-(höher-alkyl)-bentonite.
Diese Einschränkung in bezug auf die Menge des Tongelierrnittels, die unter Bildung von handhabbaren Vorgelen verwendet
werden kann, begrenzt ihrerseits die Menge des Tongeliermittels, die der endgültigen Polyestermasse einverleibt werden
kann, da die grösstmögliche Menge an ungesättigter aromatischer monomerer Verbindung, die mit dem Polyester vereinigt .
werden kann, ebenfalls begrenzt ist. Wird beispielsweise ein Polyesterpräparat mit einem Gehalt an 70 Gewichtsprozent ungesättigtem
Polyester und 30 Gewichtsprozent Styrol mit zusätz-
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lichem Styrol und einem Verdickungsmittel kombiniert, so ist
die grosstmögliche Menge an Styrol, die zugesetzt werden kann,
durch ein Verhältnis von 58 Gewichtsteilen Ester zu 42 Gewichtsteilen Styrol begrenzt. Deshalb stellt die Gelmittelkonzentration
im Styrol-Vorgel den limitierenden Faktor für die Gelmittelkonzentration in der endgültigen Polyestermasse dar.
Diese Konzentration kann nicht erhöht werden, indem man versucht, die Styrolmenge zu steigern.
In der US-PS 3 974 125 ist die Menge des Geliermittels, die
den ungesättigten Polyestermassen der Beispiele zugesetzt werden kann, durch die 6-prozentige Konzentration des Geliermittels
im Styrol-Vorgel auf etwa 1,5 Prozent beschränkt. Sofern die Herstellung einer thixotropen ungesättigten Polyestermasse
mit mehr als 1,5 Prozent Geliermittel erwünscht ist, bedient man sich der direkten Zugabe des Geliermittels zu einem
ungesättigten Polyesterharz, wie in Beispiel 7 beschrieben ist.
Erfindungsgemäss werden nach dem Vorgel-Verfahren thixotrope
Polyestermassen mit einem Gehalt an neuen organophilen Tongeliermitteln hergestellt, die beim Vermischen mit ungesättigten
aromatischen monomeren Verbindungen in hohen Konzentrationen weiche und handhabbare Vorgele bilden und gleichzeitig
den Polyestermassen, denen sie einverleibt werden, ein ausgezeichnetes Fliessverhalten verleihen. Die unter Verwendung dieser
Gelmittel hergestellten Polyestermassen und Vorgele zeichnen sich durch hohe Viskosität bei niedriger Scherbeanspruchung
und durch hohe thixotrope Indices aus. Der thixotrope Index ist als das Verhältnis der Brookfield-Viskpsitäten in
Cp bei 6 U/min (Zähler) und 60 U/min (Nenner) definiert. Die einzelnen Messungen werden jeweils nach gleichen Rührzeiten,
bei der gleichen Temperatur und unter Verwendung der gleichen Spindeln vorgenommen.
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Erfindungsgemäss werden thixotrope, vernetzbare Polyestermassen
sowie Verfahren zur Herstellung dieser Massen nach dem Vorgel-Verfahren zur Verfügung gestellt. Die Polyestermassen
enthalten einen ungesättigten Polyester und eine ungesättigte aromatische monomere Verbindung sowie ein darin dispergiertes
organophiles Tongeliermittel, das das Reaktionsprodukt eines Tons vom Smektit-Typ mit einer Kationenaustauschkapazität von
mindestens 75 Milliäquivalenten pro 100 g Ton und einer Methylbenzyldialkylammonium-
oder Dibenzyldialkylammoniumverbindung
enthält, wobei die Alkylreste 8 bis 20 Kohlenstoffatome und
mindestens 5 Prozent davon 8 bis 14 Kohlenstoffatome aufweisen
und die Menge der mit dem Ton ungesetzLen Ammoniumverbindung
100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, beträgt.
Die Polyestermassen der Erfindung werden nach dem Vorgel-Verfahren
hergestellt. Dabei wird das organophile Tongeliermittel mit der ungesättigten aromatischen monomeren Verbindung unter
hohen Scherkräften unter Bildung eines thixotropen Vorgels vermischt.
Dieses Vorgel wird mit einem flüssiger, ungesättigten Polyester, der auch zusätzliche ungesättigte aromatische monomere
Verbindungen enthalten kann, unter geringen Scherkräften vereinigt, wobei sich eine thixotrope Polyestermasse bildet.
Die endgültige Polyestermasse kann sodann unter Bildung von Überzügen oder glasfaserverstärkten Schichtstoffen nach an sich
üblichen Verfahren vernetzt werden.
Gemäss einem typischen Verfahren werden Tongeliermittel und
eine ungesättigte aromatische monomere Verbindung, wie Styrol, in einer Cowles-Dispergiervorrichtung oder in anderen Vorrichtungen
zur Erzeugung von hohen Scherkräften vermischt und 10 Minuten bei 2000 U/min gerührt, wobei sich ein weiches und
handhabbares Vorgel bildet. Dieses Vorgel wird sodann unter geringen Scherkräften zu ungesättigtem Polyester und weiterem
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Styrol gegeben, wodurch sich eine Polyesterinasse mit einem hohen thixotropen Index und einem ausgezeichneten Fliessverhalten
bildet.
Wie bereits erwähnt, v/erden zur Herstellung der organophilen Tongeliermittel Tone vom Smektit-Typ mit einer Kationenaustauschkapazität
von mindestens 75 Milliäquivalenten pro 100 g Ton verwendet. Besonders bevorzugte Tone sind die natürlich auftretenden
Wyoming-Arten von quellenden Bentoniten und ähnlichen
Tonen, wie Hektorit, d.h. ein quellender Magnesium-lithiumsilicat-ton.
Diese Tone, insbesondere die Tone vom Bentonit-Typ werden vorzugsweise
in die Natriumform übergeführt, sofern sie nicht bereits in dieser Form vorliegen, Dies wird zweckmassigerweise
durchgeführt, indem man eine wässrige Aufschlämmung des Tons
herstellt und diese Aufschlämmung über ein Bett eines Kationenaustauscherharzes
in der Natriumform gibt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Ton mit Wasser und einer löslichen
Natriumverbindung, wie Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid,
zu vermischen und das Gemisch mit einem schweren Mischer oder einem Extruder einer Scherbehandlunc zu unterwerfen»
Synthetisch nach einer; pneuaatolytischen oder vorzugsweise nach
einem hydrothermischen Verfahren hergestellte Tone vom Smektit-Typ
können ebenfalls zur Herstellung der erfindungsgemässen organophilen Tone verwendet werden. Beispiele für derartige
Tone sind Montmorillonit, Bentonit, Beidellit, Hektorit, Saponit
und Stevensit. Zur Herstellung dieser Tone nach dem hydrothermischen Verfahren wird ein wässriges Reaktionsgemisch in
Form einer Aufschlämmung, die gemischte wässrige Oxide oder Hydroxide der gewünschten Materialien gegebenenfalls zusammen
mit Natriumfluorid (oder mit Fluoriden anderer mit Natrium austauschbarer
Kationen oder Gemische davon) in den zur Herstellung
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des speziellen synthetischen Smektits gewünschten Mengenverhältnissen
gebildet. Die Aufschlämmung wird sodann in einen
Autoklaven gebracht und unter autogenem Druck auf Temperaturen von etwa 100 bis 325°C und vorzugsweise von 274 bis
3000C ausreichend lang erhitzt, bis sich das gewünschte Produkt
bildet. Hydrothermische Verfahren zur Herstellung von synthetischen
Smektiten sind beispielsweise in den US-PSen 3 252 757, 3 586 478, 3 666 407, 3 671 190, 3 844 978, 3 844 979, 3 852
und 3 855 147 beschrieben.
Die Kationenaustauschkapazität der Smektit-Tone lässt sich
nach dem bekannten Ammoniumacetat-Verfahren bestimmen.
Bei den quaternären Ammoniumverbindungen die mit diesen Tonen vom Smektit-Typ umgesetzt werden, handelt es sich um Methylbenzyldialkyl-
oder Dibenzyldialkylammoniumsalze, deren Alkylreste 8 bis 20 Kohlenstoffatome und mindestens 5 Prozent davon
8 bis 14 Kohlenstoffatome aufweisen. Vorzugsweise weisen
mindestens 20 Prozent der Alkylreste 12 Kohlenstoffatome auf.
Bei dem Salzanion handelt es sich vorzugsweise um Chlorid, Bromid oder Gemische davon. Besonders bevorzugt ist Chlorid, ^s
können aber auch andere Anionen, wie Acetat, Hydroxid und Nitrit als neutralisierende Gruppen für das quaternäre Ammoniumkation
vorliegen. Diese quaternären Ammoniumsalze lassen sich
durch die nachstehende allgemeine Formel wiedergeben:
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in der R, eine CH3- oder CgH CH.-Gruppe, R2 eine C,H CH.-Gruppe
und R3 und R. langkettige Alkylreste mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen sowie M Chlorid, Bromid, Nitrit, Hydroxyl,
Acetat, Methylsulfat oder Gemische da" on bedeutet.
Als quaternäre Ammoniumsalze sind Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid
und Dibenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid
bevorzugt. Handelsübliche Kokosnussfettsäure weist folgende typische Analyse in bezug auf die Alkylreste
auf: 5 bis 9 Prozent C0, 4 bis 10 Prozent C1n, 44 bis 51 Pro-
o Xv
zent C|„, 13 bis 18 Prozent C14, 7 bis 10 Prozent C.fi und
1 bis 4 Prozent C10.
-Lo
Die erfindungsgemässen organophilen Tone lassen sich herstellen,
indem man den Ton, die quaternäre Ammoniumverbindung und Wasser, vorzugsweise bei Temperaturen von 36°C (100°F) bis 82°C (1800F)
und insbesondere bei Temperaturen von 6O0C (1400F) bis 77°C
(170 F) ausreichend lang vermischt, so dass die organische quaternäre Ammoniumverbindung mit den Tonteilchen reagiert.
Anschliessend wird filtriert, gewaschen, getrocknet und gemahlen. Bei Verwendung von organophilen Tonen in Emulsion entfällt
die Trocknungs- und Mahlstufe. Beim Vermischen von Ton, quaternärer Ammoniumverbindung und Wasser in solchen Konzentrationen,
dass keine Aufschlämmung entsteht, können die Filtration und der Waschvorgang entfallen.
Vorzugsweise wird der Ton in Wasser in einer Konzentration von etwa 1 bis 7 Gewichtsprozent dispergiert. Sodann wird der Ton
gegebenenfalls zur Entfernung von Nichtton-Verunreinigungen,
die etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozent der Ausgangstonmasse
betragen, zentrifugiert. Hierauf wird die Aufschlämmung bewegt und auf Temperaturen von 60 bis 77°C (140 bis 1700F) erwärmt.
Anschliessend wird das quaternäre Ammoniumsalz im gewünschten Milliaquivalentverhaltnis, vorzugsweise als Flüssig-
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keit in Isopropanol oder dispergiert in Wasser, zugegeben.
Zur Durchführung der Umsetzung wird weiterhin bewegt.
Die Menge an quaternärer Ammoniumverbindung, die dem Ton zugesetzt
wird, muss ausreichend sein, dass dem Ton die gewünschten verbesserten Dispersionseigenschaften verliehen werden.
Das Millxäquivalentverhaltnis ist definiert als die Anzahl an Milliäquivalenten der quaternären Ammoniumverbindung im organophilen
Ton pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton. Die organophilen Tone der Erfindung haben, wie bereits
erwähnt, ein Millxäquivalentverhaltnis von 100 bis 130. Bei geringeren
Milliaquivalentverhaltnissen erweisen sich die organophilen
Tone nicht als Geliermittel wirksam, obgleich sie bei Dispersion auf herkömmliche Weise zusammen mit polaren Additiven
wirksame Geliermittel darstellen können. Bei höheren Milliaquivalentverhaltnissen
sind die organophilen Tone schlechte Geliermittel. Innerhalb des Bereichs von 100 bis 130 hängt das
bevorzugte Millxäquivalentverhaltnis von den Eigenschaften des
organischen Systems, das mit dem organophilen Ton geliert werden soll, ab.
Bei den erfindungsgemäss eingesetzten ungesättigten aromatischen
monomeren Verbindungen handelt es sich um aromatische Verbindungen,
an die mindestens ein äthylenisch ungesättigter Rest, beispielsweise ein Vinylrest, ein substituierter Vinylrest
oder ein Allylrest, gebunden ist. Beispiele für entsprechende
monomere Verbindungen sind Styrol, tft-Methylstyrol, Divinylfoenzoi
und Allylbenzol. Aufgrund seiner Wirksamkeit, seiner
weiten Verbreitung und seiner leichten Zugänglichkeit wird Styrol bevorzugt. Diese monomeren Verbindungen werden zur Vernetzung
von Polyestern verivendet und wirken auch als Verdünnungsmittel zur Verringerung der Viskosität.
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Bei den erfindungsgemäss zur Herstellung der thixotropen
Massen verwendeten ungesättigten Polyestern handelt es sich um Polyester aus einer Dicarbonsäure und einem Diol mit einer
größeren Menge an Doppelbindungen, beispielsweise mit 10 bis 75 Olefingruppen pro 100 Estergruppen. Die Doppelbindungen
leiten sich vorzugsweise von den Carbonsäuren ab, obgleich auch die Diole ungesättigt sein können. Beispiele für bevorzugte
Diole sind Äthylenglykol und Propylenglykol. Beispiele
für bevorzugte ungesättigte Säuren sind Maleinsäure, Fumarsäure und Phthalsäure. Im allgemeinen werden Anhydride von diesen
Säuren verwendet. Diese Polyester werden nach herkömmlichen Veresterungsverfahren hergestellt. Zur Herstellung der thixotropen
Massen der Erfindung geeignete Polyester weisen im allgemeinen ein Molekulargewicht von etwa 400 bis 10 000 und
Säurezahlen im Bereich von 35 bis 45 mg KOH/g Harz auf.
Die Mengen an organophilem Tongeliermittel, die zur Herstellung der erfindungsgemässen Vorgele verwendet werden, können 0,25
bis 40 Gewichtsprozent des Vorgels betragen. Im Fall von Styrol beträgt die Obergrenze etwa 20 Gewichtsprozent des Vorgels.
Vorzugsweise beträgt die Menge des Tongeliermittels 6 bis 14 Gewichtsprozent des Vorgels. Innerhalb dieser Bereiche
entstehen weiche Vorgele, die leicht ohne weiteren Zusatz von ungesättigtem Polyester gehandhabt werden können. Bei derart
hohen Geliermittelkonzentrationen in den Vorgelen können die Mengen des Tongeliermittels in den Polyestermassen bis zu 4 Gewichtsprozent
der Gesamtmasse oder mehr betragen, wobei die Systeme ausgezeichnete rheologische Eigenschaften aufweisen.
Die Mengen an ungesättigtem Polyester in der endgültigen Polyestermasse
betragen mindestens 40 und vorzugsweise 50 bis 95 Gewichtsprozent, wobei der Rest aus ungesättigter aromatischer
monomerer Verbindung besteht.
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Vorgele auf der Basis von organophilen Bentonit-Tonen, insbesondere
Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammonium-ben—
tonit, weisen ausgezeichnete Eigenschaften auf und verleihen
den Polyestermassen sehr günstige rheologische Eigenschaften.
Organophile Tone auf der Basis von Hektorit liefern weiche Vorgele, deren rheologische Eigenschaften etwas schlechter als
bei Tongeliermitteln auf der Basis von Bentonit sind.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Sofern nichts anderes angegeben ist, beziehen sich sämtliche Prozentangaben auf das
Gewicht.
Etwa 1500 g einer 2,9-prozentigen Aufschlämmung von Wyoming-Bentonit
in Wasser, die vorher zur Entfernung von sämtlichen Nichtton-Verunreinigungen zentrifugiert und zur Überführung
des Tons in die Natriumform einer Ionenaustauschbehandlung unterzogen worden ist, wird auf etwa 66°C (1500F) erwärmt und
mit 25,7 g zu 90,0 Prozent aktivem Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid
vereinigt. Das Gemisch wird 45 Minuten gerührt, zur Entfernung von Feststoffen filtriert, bei
66°C (1500F) getrocknet und sodann gemahlen. Man erhält ein
organophiles Tongeliermittel mit einem Gehalt an 113,3 Milliäquivalenten
quaternärer Ammoniumverbindung pro 100 g Ton.
Ein Styrol-Vorgel wird hergestellt, indem man 24 Gewichtsteile
des vorstehend hergestellten Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)
-ammonium-bentonits(MBDCA-Bentonit) mit 276 Gewichtsteilen Styrol 10 Minuten bei 2000 U/min in einer Cowles-Dispergiervorrichtung
vermischt. Das erhaltene Vorgel stellt eine weiche Paste dar, die 8 Gewichtsprozent Tongeliermittel
enthält. 75 g dieses Vorgels werden in einer Cowles-Dispergiervorrichtung
zu 225 g eines ungesättigten Polyesterpräparats aus 64 Prozent ungesättigtem Polyesterharz und 36 Prozent Styrol
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(Polyester E-440) gegeben und 10 Minuten bei 2000 U/min gerührt.
Die erhaltene Polyestermasse enthält 48 Prozent Polyester und 52 Prozent Styrol, worin 2 Prozent Tongeliermittel
dispergiert sind.
Für Vergleichszwecke werden in einer Cowles-Dispergiervorrichtung
6 g fein vorteiltes Siliciumdioxid zu 219 g des vorstehenden 70 Prozent Polyester- 30 Prozent Styrol-Präparats
und 75 g Styrol gegeben. Nach 10-minütigem Rühren bei 2000 U/min entsteht eine eingedickte Polyestermasse mit einem
Gehalt an 2 Prozent Siliciumdioxid. Das Siliciumdioxid kann aufgrund seines Volumens nicht unter Bildung eines Vorgels
dem Styrol allein zugesetzt werden.
Organophiles Tongeliermittel
MBDCA-Bentonit Siliciumdioxid
Brookfield-Viskositäten
(Cp) bei verschiedenen Rührgeschwindigkeiten
6 U/min
775
820
775
820
60 U/min 325
328
328
Thixotroper Index (Verhältnis der Viskositäten bei 6 und 60 U/min)
2,4 2,5
Etwa 15 00 g einr 2,9-prozentigen Aufschlämmung von Wyoming-Bentoni
t in Wasser, die vorher zur Entfernung von Nichtton-Verunreinigungen zentrifugiert und zur Überführung des Tons
in die Natriumform einer Ionenaustauschbehandlung unterzogen
worden ist, wird auf etwa 66°C (1500F) erwärmt und mit 28,0 g
zu 90 Prozent aktivem Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid
versetzt. Das Gemisch wird 45 Minuten gerührt, zur Entfernung der Feststoffe filtriert, bei 66°C
(1500F) getrocknet und schliesslich gemahlen. Man erhält ein
909841/0675
COPY
organophiles Tongeliermittel mit einem Gehalt an 123,0 Milliäquivalenten
quaternärer Ammoniuiaverbindung pro 100 g Ton.
Ein Styrol-Vorgel wird hergestellt, indem man 24 Gewichtsteile
des vorstehend hergestellten Methylbenzyl-di~(kokosnussfettsäure)-ammoniumbentonits
(MBDCA-Bentonit) in einer Cowles-Dispergiervorrichtung
10 Minuten bei 2000 U/min mit 276 Gewichtsteilen Styrol vermischt. Das erhaltene Vorgel stellt eine
weiche Paste mit einem Gehalt an 8 Gewichtsprozent Tongeliermittel
dar. 75 g dieses Vorgels werden in einer Cowles-Dispergiervorrichtung
zu 225 g eines ungesättigten Polyesterpräparats aus 64 Prozent angesättigtem Polyesterharz und 3 6
Prozent Styrol (Polyester E-440) gegeben und 10 Minuten bei 2000 U/min gerührt. Das erhaltene Polyesterpräparat enthält
48 Prozent Polyester und 52 Prozent Styrol, worin 2 Prozent Tongeliermittel dispergiert sind,
Dieses Vorgel wird mit einem auf ähnliche Weise hergestellten Vorgel verglichen, das als organophiles Tongeliermittel Dimethyl-di-(hydrierter
Talg) -amrnonium-bentonit (DMDTA-Bentonit)
enthält.
Die Viskositätsdaten für beide Polyesteriiiassen sind in Tabelle
II zusammengestellt. Die Viskositätsbestimmungen werden mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel
Nr. 5 durchgeführt.
Die Tabelle II zeigt, dass das organophile Tongeliermittel der Erfindung (MBDTA-Bentoriit) im Vergleich zur Kontrollprobe der
Polyestermasse eine höhere Viskosität, einen höheren thixotropen Index und ein besseres rheologisches Verhalten verleiht.
Ausserdem sind die unter Verwendung des erfindungsgeraässen
Tongeliermittels hergestellten Vorgele weicher und leichter hanc habbar als die übrigen Tongeliermittel, die entweder zu steif
9O9841/067B
COPY
sind, Schwierigkeiten beim Vermischen bereiten oder beim Vermischen Blasen bilden, was sie zur Herstellung der endgültigen
Polyestermassen ungeeignet macht.
8098Λ1/0675
Organophiles Tongeliermittel
Brookfield-Viskositäten (Cp) bei verschiedenen Rührgeschwindigkeiten
6 U/min
60 U/min Thixotroper Index
(Verhältnis der Viskositäten bei 6 und 60 U/min)
(Verhältnis der Viskositäten bei 6 und 60 U/min)
Eigenschaften
des Vorgels
des Vorgels
MBDCÄ-Bentonit
955
357 2,7
weich, leicht handhabbar, pumpfähig
foflt' '
DMDTA-Bentonit
745
327 2,3
sehr steif, nicht handhabbar, Blasenbildung beim Versuch der Viskositätsmessung
ui I
4© O
Claims (1)
- Pat e ntansprüche1. Thixotrope, vernetzbare Polyestermassen, enthaltend einen ungesättigten Polyester und eine ungesättigte aromatische monomere Verbindung, mit einem darin dispergierten organo· philen Tongeliermittel, das das Reaktionsprodukt eines Tons vom Smektit-Typ mit einer Kationenaustauschkapazität von mindestens etwa 75 Milliäquivalenten pro 100 g Ton mit einer Methylbenzyldialkylammonxum- oder Dibenzyldialkylammoniumverbindung enthält, wobei die Alkylreste 8 bis 20 Kohlenstoffatome und mindestens 5 Prozent davon 8 bis 14 Kohlenstoffatome aufweisen und die Menge der mit dem Ton umgesetzten Ammoniumverbindung 100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, beträgt.909841/0675 BAD ORIGINAL2. Polyestermassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ungesättigten aromatischen monomeren Verbindung um Styrol handelt.3. Polyestermassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ton um Hektor.it oder Natriumbentonit handelt.4. Polyestermassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 20 Prozent der Älkylreste 12 Kohlenstoff ·- atome aufweisen.5. Polyestermassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ungesättigte Polyester mindestens 40 Prozent der Massen ausmacht.6. Polyestermassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organophile Tongelieririittel bis zu 4 Gewichtsprozent der Massen ausmacht.7. Thixotrope, vernetzbare Polyestermassen,, enthaltend einen ungesättigten Polyester und eine ungesättigte aromatische monomere Verbindung, mit einem darin dispergierten organophilen Tongeliermittel,das" das Reaktionsprodukt eines Tons vom Smektit-Typ aus der Gruppe Hektorit und Natriumbenton.it mit einer Methylbenzyldialkyl- oder Dibenzyldialkylammonium·- verbindung enthält, wobei die Älkylreste 8 bis 20 Kohlenstoffatome und mindestens 5 Prozent davon 8 bis 14 Kohlenstoffatome aufweisen, die Menge der mit dem Ton umgesetzten Ammoniumverbindung 100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, und die Menge des ungesättigten Polyesters in der Masse mindestens 40 Gewichtsprozent und die Menge des organophilen Tongeliermittels in der Masse mindestens 4 Gewichtsprozent ausmacht.909841/0675 BAD ORIGINAL291207QThixotrope Polyestermassen,enthaltend einen ungesättigten Polyester und Styrol, mit einem darin dispergierten organophilen Tongeliermittel, das das Reaktionsprodukt eines Hektorit- oder Natriumbentonit-Tons mit einer Kationenaustauschkapazität von mindestens 75 Milliäquivalenten pro 100 g Ton mit einer quaternären Ammoniumverbindung der allgemeinen FormelR.R.in der R1 eine CH-- oder C H CH -Gruppe, R„ eine C H1-CH Gruppe und R_> und R. jeweils eine Kokosnussfettsäuregruppe sowie M Chlorid, Bromid, Nitrat, Hydroxyl, Acetat,- Methylsulfat oder Gemische davon bedeutet, enthält, wobei die Menge der mit dem Ton umgesetzten Ammoniumverbindung 100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, beträgt.9. Polyestermassen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem organophilen Ton um das Reaktionsprodukt aus Natriumbentonit und Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid handelt.10. Polyestermassen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem organophilen Ton um das Reaktionsprodukt aus Natriumbentonit und Dibenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid handelt.11. Polyestermassen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem organophilen Ton um das Reaktionspro-909841/067Sdukt aus Hektorit und Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid handelt.12. Polyestermassen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem organophilen Ton um das Reaktionsprodukt aus Hektorit und Dibenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid handelt.13. Polyestermassen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des organophilen Tongeliermittels bis zu Gewichtsprozent der Gesamtmasse ausmacht.14. Verfahren zur Herstellung einer thixotropen ungesättigten Polyestermasse, dadurch gekennzeichnet, dass man(a) ein Vorgel aus einer aromatischen ungesättigten monomeren Verbindung und einem organophilen Tongeliermittel, das das Reaktionsprodukt eines Tons vom Smektit-Typ mit einer Kationenaustauschkapazität von mindestens 75 Milliäquivalenten pro 100 g Ton mit einer Methylbenzyldialkylammoniiim- oder Dibenzyldialkylammoniumverbindung enthält, wobei die Alkylreste 8 bis 20 Kohlenstoffatome und mindestens 5 Prozent davon 8 bis 14 Kohlenstoffatome aufweisen und die Menge der mit dem Ton umgesetzten Ammoniumverbindung 100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton beträgt, bildet und(b) dieses Vorgel mit einem flüssigen ungesättigten Polyester unter Bildung einer thixotropen Masse vereinigt.15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Tongaliermittels 0,25 bis 40 Gewichtsprozent des Vorgels ausmacht.909841/0675BAD ORIGINAL16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Tongeliermittels 6 bis 14 Prozent des Vorgels ausmacht.17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgel zum flüssigen ungesättigten Polyester gegeben wird. ·'18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 20 Prozent der Alkylreste 12 Kohlenstoffatome ' aufweisen.19. Verfahren zur Herstellung einer thixotropen, ungesättigten Polyestermasse, dadurch gekennzeichnet, dass man(a) ein Vorgel aus einer aromatischen ungesättigten monomeren Verbindung und einem organophilen Tongeliermittel, das das Reaktionsprodukt eines Tons vom Smektit-Typ mit einer Kationenaustauschkapazxtat von mindestens Mill!äquivalenten pro 100 g Ton mit einer Methylbenzyldialkylammonium- oder Dibenzyldialkylammoniumverbindung enthält, wobei die Alkylreste langkettige Alkylreste mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen sind und mindestens Prozent davon 12 Kohlenstoffatome aufweisen und die Menge der mit dem Ton umgesetzten Ammoniumverbindung ' 100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, beträgt, bildet und(b) das Vorgel mit einem flüssigen ungesättigten Polyester unter Bildung einer thixotropen Masse vereinigt.20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Tongeliermittels 0,25 bis 40 Gewichtsprozent des Vorgels ausmacht.9098417067521. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Tongeliermittels 6 bis 14 Gewichtsprozent des Vorgels ausmacht.22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgel zum flüssigen ungesättigten Polyester gegeben wird.23. Organophiles Tongeliermittel mit erhöhter Dispergierbarkeit in organischen Systemen, enthaltend das Reaktionsprodukt einer Methylbenzyldialkylammonium- oder Dibenzyldialkylammoniumverbirdung, wobei die Alkylreste 8 bis 20 Kohlenstoffatome und mindestens 5 Prozent davon 8 bis 14 Kohlenstoff atome aufweisen, mit einem Ton vom Smektit-Typ mit einer Katxonenaustauschkapazitat von mindestens 75 Milliäquivalenten pro 100 gTon, wobei die Menge der Ammoniumverbindung 100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, beträgt.24. Tongeliermittel nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Ton vom Smektit-Typ um Hektorit oder Natriumbentonit handelt.25. Tongeliermittel nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Methylbenzyldialkylammoniumverbindung um Methylbenzyl-di-(kokosnussfettsäure)-ammoniumchlorid handelt.26. Tongeliermittel nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Ton vom Smektit-Typ etwa 10 bis etwa 50 Prozent Nichtton-Verunreinigungen enthält.27. Tongeliermittel nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 20 Prozent der Alkylreste 12 Kohlenstoffatome aufweisen.909841/067628. Organophiles Tongeliermittel mit erhöhter Dispergierbarkeit in organischen Systemen, enthaltend das Reaktionsprodukt aus einer Ammoniumverbindung der1 allgemeinen FormelR.N RR.in der R, eine CH0- oder C .H1.CH„-Gruppe, R„ eine CrHrCH„- -L J OD/. ί b b 2Gruppe und R und R jeweils Alkylreste mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei, bezogen auf 100 Prozent, mindestens 20 Prozent 12 Kohlenstoffatome aufweisen, sowie M Chlorid, Bromid, Nitrat, Hydroxyl, Acetat, Methylsulfat oder Gemische davon bedeutet, mit einem Ton vom Smektit-Typ aus der Gruppe Hektorit und Natriumbentonit, wobei die Menge der Ammoniumverbindung 100 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g Ton, bezogen auf 100-prozentig aktiven Ton, beträgt.S098A1/067S»mm _BAD ORIGINAL
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