DE60115918T2

DE60115918T2 - Dispersionen enthaltend polyether dispergiermittel

Info

Publication number: DE60115918T2
Application number: DE60115918T
Authority: DE
Inventors: Dean Thetford
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2021-08-04
Also published as: TW538069B; WO2002016471A1; JP2004506794A; CN1468274A; EP1313792B1; EP1313792A1; US6884286B2; AU2001275751A1; ATE312861T1; DE60115918D1; CN1307236C; US20030172844A1; GB0020414D0; CA2418651A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dispergiermittel, welches ein Blockcopolymer aus einer organischen Hydroxy-, Amin- oder Thiolverbindung und einem oder mehreren aliphatischen Epoxiden, wie Propylen und Butylenoxid in Dispersionen, die einen teilchenförmigen Feststoff, wie ein Pigment, oder eine polare organische Flüssigkeit umfassen, ist. Das Dispergiermittel ist insbesondere geeignet für die Herstellung von Flexodrucktinten und Polyol-Farbsystemen auf Alkohol- oder Alkohol-Ester-Basis und für die Herstellung von Mahlgut zur Verwendung bei der Herstellung solcher Farben und Tinten.
Homopolymere, die durch Umsetzen eines 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthaltenden Epoxids mit einer organischen Hydroxyverbindung erhalten wurden, wurden in der Patentliteratur offenbart. Beispielsweise wurde β-Naphthol-propoxylat (24) als Zusatz in einem wäßrigen Kupferplattierungsbad in der US 5,849,171 beschrieben. Ebenso sind in der US 5,641,857 Polytetrahydrofuranmonoether von C_1-20-Alkoholen als Zwischenprodukte für die Verwendung bei der Herstellung von Polyurethan-, Polyester- und Polyamidelastomeren offenbart.
Obwohl zahlreiche Veröffentlichungen über Blockcopolymere von Ethylenoxid (EO) und Propylenoxid (PO), die an den Rest einer organischen Hydroxyverbindung angehängt sind, existieren, gibt es wenige Veröffentlichungen, in denen die EO-Wiederholungseinheit an die organische Hydroxyverbindung angehängt ist und in denen die PO-Wiederholungseinheit am Ende des Blockcopolymers vorkommt, wobei insbesondere das molare Verhältnis des PO-Kettensegments größer ist als das EO-Kettensegment. Hierzu offenbart die GB 1,497,666 2,4-Dioctylphenol + 15EO + 20PO als Zusatzstoff in wäßrigen Farbstoffkonzentratlösungen; die US 4,836,951 offenbart C₉H₁₉OH + 10EO + 15PO und C₁₀H₂₁OH + 4EO + 8PO und deren Verwendung in Formulierungen für mechanische Spülmaschinen, und die EP 197 001 offenbart C_9-11H_19-25OH + 4EO + 12PO, C_12-13H_26-27OH + 8EO + 12PO und C_9-11H_18-26OH + 7EO + 8PO und C_9-11H_16-23 ₃OH + 8EO + 12PO als Zwischenprodukte bei der Herstellung anionischer Dispergiermittel. Keine der genannten Veröffentlichungen offenbart oder berücksichtigt jedoch die Verwendung einer organischen Hydroxyverbindung, die ein Blockcopolymer von EO und dann PO ist und bei der die molare Menge an PO größer ist als die molare Menge an EO, als Dispergiermittel in einer polaren organischen Flüssigkeit.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1worin
R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist,
X -O- oder -S- ist,
R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist,
AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist,
n 0 bis 30 ist,
p 4 bis 100 ist,
p > n und
a 1 ist,
als ein Dispergiermittel in einer Dispersion bereitgestellt, welche einen teilchenförmigen Feststoff und eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, umfaßt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1,wobei
R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist,
X -O- oder -S- ist,
R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist,
AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist,
n 0 bis 30 ist,
p 4 bis 100 ist,
p > n und
a 1 ist,
als ein Dispergiermittel in einem Mahlgut bereitgestellt, welches einen teilchenförmigen Feststoff, eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, und ein filmbildendes Bindeharz umfaßt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1,wobei
R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist,
X -O- oder -S- ist,
R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist,
AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist,
n 0 bis 30 ist,
p 4 bis 100 ist,
p > n und
a 1 ist,
als ein Dispergiermittel in einer Farbe oder Tinte bereitgestellt, welche einen teilchenförmigen Feststoff, eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, und ein filmbildendes Bindeharz umfaßt.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1,wobei
R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist,
X -O- oder -S- ist,
R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist,
AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist,
n 0 bis 30 ist,
p 4 bis 100 ist,
p > n und
a 1 ist,
als ein Dispergiermittel in einer Zusammensetzung bereitgestellt, welche einen teilchenförmigen Feststoff, ausgewählt unter Pigmenten, Streckmitteln, Füllstoffen, Feststoffen für auf Öl basierende und Invertemulsionsbohrschlämme, Schmutz und festen Teilchen in Trockenreinigungsflüssigkeiten, keramischen Materialien, magnetischen Materialien, Bioziden, Agrochemikalien und Arzneimitteln, und eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, umfaßt.
Vorzugsweise ist X -O- und a ist 1.
Weiterhin bevorzugt ist R¹ H.
Die durch R repräsentierte Hydrocarbylgruppe kann Aryl, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl oder Cycloalkyl sein, die jeweils optional substituiert sein können.
Die Substituenten in der Hydrocarbylgruppe können ein oder mehrere Atome von Halogen, Sauerstoff und Stickstoff sein, es ist jedoch bevorzugt, daß R nicht durch solche Atome substituiert ist.
Wenn R Aryl ist, kann er mono- oder polyzyklisch sein, wie Phenyl, Pyrenyl, Anthracenyl, 1-Naphthyl und insbesondere 2-Naphthyl.
Somit kann R der Rest eines Phenols, eines 1-Naphthols, eines 2-Naphthols, eines 1-Naphthylamins oder eines 2-Naphthylmercaptans sein. Für den Fall, daß a 2 ist, kann R der Rest von 1,2-, 1,3-, 1,5-, 1,6-, 2,3-, 2,6-, 2,7- und 1,4-Dihydroxynaphthalen sein. Vorzugsweise ist R der Rest von 2-Naphthol oder einem Phenol.
Spezielle Beispiele von Phenolen und Naphtholen, aus denen R erhalten werden kann, sind Phenol, 2-Naphthol, 4-Alkyl-substituierte Phenole, wie Octyl- und Nonylphenol, 2-Phenylphenol, 4-Hydroxydiphenyl und styrolisierter Phenol. Mit styrolisiertem Phenol ist Phenol gemeint, der mit einem oder mehreren Resten der Formel -CHCH₃Ph substituiert ist, wobei Ph Phenyl repräsentiert.
Wenn R Alkyl, Alkenyl oder Alkinyl ist, kann er linear oder verzweigt sein und enthält vorzugsweise nicht mehr als 36, bevorzugter nicht mehr als 24, noch bevorzugter nicht mehr als 18 und besonders bevorzugt nicht mehr als 12 Kohlenstoffatome. Wenn R Alkyl ist, ist er vorzugsweise der Rest eines aliphatischen Alkohols, R-OH. Beispiele geeigneter Alkohole sind n-Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol, n-Stearylalkohol, Oleylalkohol und insbesondere verzweigtkettige Alkohole, wie 2-Ethylbutanol, 3-Heptanol, 2-Ethylhexanol, 3,5,5-Trimethylhexanol, 3,7-Dimethyloctanol, und die sogenannten Guerbet-Alkohole, wie diejenigen, die unter dem Handelsnamen Isofol (von Condea GmbH) kommerziell erhältlich sind, einschließlich Gemischen davon. Spezielle Beispiele für Guerbet-Alkohole sind Isofol 12, 14T, 15, 18T, 18E, 20, 24, 28, 32, 32T und 36.
Ein Beispiel für Alkenyl ist der Rest von Oleylalkohol, und ein Beispiel für Alkinyl ist der Rest von acetylenischen Alkoholen und Diolen, wie denjenigen, die unter der Marke Surfynol von Air Products kommerziell erhältlich sind.
Wenn R Alkyl ist, kann er auch der Rest eines Diols, Triols oder Diamins sein, wobei 'a' in Formel 1 2 oder 3 ist.
Wenn R Aralkyl ist, ist er vorzugsweise Benzyl oder 2-Phenylethyl.
Wenn R Cycloalkyl ist, ist er vorzugsweise Cyclohexyl.
Wenn R substituiertes Aryl oder Aralkyl ist, ist der Substituent vorzugsweise Aryl, wie z.B. Phenyl, C_1-20-Alkyl, insbesondere C_1-12-Alkyl, C_1-20-Alkoxy, insbesondere C_1-6-Alkoxy, Aryloxy, wie z.B. Phenoxy, Carbonsäure, Sulfonsäure, Sulfonamid, optional substituiert mit einer oder zwei C_1-12-Alkyl- und insbesondere C_1-6-Alkylgruppen, die dieselben oder verschieden sein können, Aryl und Alkylsulfonyl, wie Phenylsulfonyl und C_1-12-Alkylsulfonyl, Halogen, wie Iod, Brom und insbesondere Chlor, Cyano und Amino, einschließlich sekundärem und tertiärem Amino. Im Falle von sekundärem und tertiärem Amino können die Substituenten an Stickstoff Aryl, wie z.B. Phenyl, und C_1-12-Alkyl sein.
Wenn R substituiertes Aryl ist, kann der Substituent auch Styryl sein, und R kann der Rest eines styrolisierten Phenols sein, wie diejenigen, die unter dem Markennamen Ralox von Raschig erhältlich sind.
Wenn R substituiertes Alkyl oder Cycloalkyl ist, ist der Substituent vorzugsweise C_1-20-Alkoxy, insbesondere C_1-16-Alkoxy, Aryloxy, wie Phenoxy, Carbonsäure, Sulfonsäure, Sulfonamid, optional substituiert mit einer oder zwei C_1-12-Alkyl- und insbesondere C_1-6-Alkylgruppen, die dieselben oder verschieden sein können, Aryl und Alkylsulfonyl, wie Phenylsulfonyl und C_1-12-Alkylsulfonyl, Halogen, wie Iod, Brom und insbesondere Chlor, Cyano und Amino, einschließlich sekundärem und tertiärem Amino. Im Falle von sekundärem und tertiärem Amino können die Substituenten an Stickstoff Aryl, wie z.B. Phenyl, und C_1-12-Alkyl sein.
Wenn der Substituent Sulfon- oder Carbonsäure ist, kann die Säuregruppe als freie Säure vorliegen oder sie kann in der Form eines Salzes mit einem Metall, einem Amin oder einem quaternären Ammoniumkation einschließlich Gemischen davon vorliegen. Beispiele geeigneter Metalle sind die Alkalimetalle, wie Natrium, Kalium und Lithium, und die Erdalkalimetalle, wie Calcium, Magnesium und Barium, einschließlich Gemischen davon. Das Amin ist vorzugsweise aliphatisch und kann primär, sekundär oder tertiär sein. Beispiele geeigneter Amine sind Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Octylamin, Dioctylamin, Decylamin und Dodecylamin. Vorzugsweise enthält das quaternäre Ammoniumkation wenigstens eine aliphatische Kette, die 6 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, und beinhaltet Benzalkoniumkationen.
Der Rest -AO- enthält vorzugsweise 3 oder 4 Kohlenstoffatome und ist bevorzugt Propoxy (d.h. -CH₂CH₂CH₂-O-), 2-Methylethoxy (d.h. -CH(CH₃)CH₂-O-), Butoxy (d.h. -CH₂-CH₂-CH₂-CH₂O-) und 2-Ethylethoxy (d.h. (C₂H₅)CH₂O-), einschließlich Gemischen davon. 2-Methylethoxy ist besonders bevorzugt.
Die ganze Zahl n ist vorzugsweise nicht größer als 20, bevorzugter nicht größer als 10 und besonders bevorzugt nicht größer als 4. Ganz besonders bevorzugt ist n Null.
Vorzugsweise ist p nicht größer als 100, bevorzugter nicht größer als 80, noch bevorzugter nicht größer als 60 und ganz besonders bevorzugt nicht größer als 50. Es wurden besonders geeignete Dispersionen erhalten, bei denen p nicht größer als 40, vorzugsweise nicht größer als 30 und insbesondere nicht größer als 24 war.
Es wurden besonders geeignete Dispersionen erhalten, bei denen das Dispergiermittel 2-methylethoxyliertes 2-Naphthol ist.
Die Dispergiermittel können durch irgendein in der Technik bekanntes Verfahren hergestellt werden. Wenn somit beispielsweise -AO- Propoxy, 2-Methylethoxy oder 2-Ethylethoxy repräsentiert, kann das Dispergiermittel durch Umsetzen einer Hydroxyverbindung der Formel 2 leicht hergestellt werden. RO-(C₂H₄O)_nH Formel 2worin R und 'n' wie zuvor definiert sind, wobei das geeignete Epoxid unter wasserfreien Bedingungen und vorzugsweise in Gegenwart einer Base, wie einem Alkalimetallhydroxid, beispielsweise Natriumhydroxid, vorliegt. Die Reaktion läuft normalerweise bei Temperaturen zwischen 100 und 160°C und vorzugsweise unter Druck ab.
Wenn -AO- Butoxy (d.h. -CH₂CH₂CH₂CH₂-O-) ist, werden die Dispergiermittel in geeigneter Weise durch Umsetzen einer Hydroxyverbindung der Formel 2 mit Tetrahydrofuran in Gegenwart komplexer Anionen, wie PF₆ ^–, AsF₈ ^–, SbF₈ ^–, SbCl₈ ^–, BF₄ ^–, SO₂CF₃ ^–, SO₃F^– und ClO₄ ^–, hergestellt. Typische Reaktionsbedingungen sind in Kapitel 3, "Polymerisation", Seiten 17–74, von Poly(tetrahydrofuran), P. Dreyfuss, Verlag Gordon und Breach, New York, 1982, angegeben.
Für den Fachmann versteht es sich, daß Varianten der obigen Herstellungsarten einfach vorgenommen werden können, wobei die Verbindung der Formel 2 zuerst mit Tetrahydrofuran und nachfolgend mit Propylenoxid, 2-Methylethylenoxid und/oder 2-Ethylethylenoxid umgesetzt wird. In ähnlicher Weise kann die Verbindung der Formel 2 zuerst mit Propylenoxid, 2-Methylethylenoxid und/oder 2-Ethylethylenoxid und nachfolgend mit Tetrahydrofuran umgesetzt werden.
Wenn das Dispergiermittel der Formel 1 die Gruppe R¹, die C_1-16-Alkyl ist, enthält, lassen sich solche Dispergiermittel durch Umsetzen des Dispergiermittels von Formel 1, worin R¹ Wasser stoff ist, mit einem geeigneten Alkylierungsreagens, wie einem Alkylhalogenid (z.B. Chlorid) oder Dialkylsulfat, einfach herstellen.
Wenn X in dem Dispergiermittel der Formel 1 -S- oder -NR²- ist, können die Dispergiermittel in ähnlicher Weise hergestellt werden wie diejenigen, bei denen X -O- ist, wie es durch die Hydroxyverbindung in Formel 2 oben repräsentiert wird.
In einer Ausführungsform sind die Dispergiermittel der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹]_a Formel 1,worin R, R¹, X, a, n und p wie zuvor definiert sind, mit Ausnahme von
β-Naphthol + 24PO,
2,4-Dioctylphenol + 15EO + 20PO
C₉H₁₉OH + 10EO + 15PO,
C₁₀H₂₁OH + 4EO + 8PO,
C_9-11H_19-23OH + 4EO + 12PO,
C_12-13H_25-27OH + 8EO + 12PO,
C_9-11H_19-23OH + 7EO + 8PO und
C_9-11H_19-23OH + 8EO + 12PO.
Bevorzugte Verbindungen sind solche, bei denen R der Rest eines verzweigten aliphatischen Alkohols, von 2-Naphthol oder alkylsubstituiertem Phenol ist.
Der in der Dispersion vorliegende teilchenförmige Feststoff kann irgendein anorganisches oder organisches festes Material sein, welches in der polaren organischen Flüssigkeit bei der betreffenden Temperatur im wesentlichen nicht löslich ist und welches dann in einer fein verteilten Form stabilisiert werden soll.
Beispiele geeigneter Feststoffe sind Pigmente für Lösungsmitteltinten, Pigmente, Streckmittel und Füllstoffe für Farben und Kunststoffmaterialien, Farbstoffe, insbesondere disperse Farbstoffe, optische Aufhellungsmittel und textile Zusätze für Lösungsmittel-Farbstoffbäder, Tinten und andere Anwendungssysteme für Lösungsmittel, Feststoffe für auf Öl basierende und Invertemulsionsbohrschlämme, Schmutz und feste Teilchen in Trockenreinigungsflüssigkeiten, teilchenförmige keramische Materialien, magnetische Materialien und magnetische Aufzeichnungsmedien und Biozide, Agrochemikalien und Arzneimittel, die als Dispersionen in organischen Medien verwendet werden.
Ein bevorzugter Feststoff ist ein organisches Pigment aus irgendeiner der bekannten Klassen von Pigmenten, wie sie beispielsweise in Third Edition of the Colour Index (1971) und nachfolgenden Neubearbeitungen und Ergänzungen unter dem Kapitel mit der Überschrift "Pigmente" beschrieben werden. Beispiele organischer Pigmente sind diejenigen aus der Reihe der Azo-, Disazo-, kondensierten Azo-, Thioindigo-, Indanthron-, Isoindanthron-, Anthanthron-, Anthrachinon-, Isodibenzanthron-, Triphendioxazin-, Chinacridon- und Phthalocyanin-Pigmente, insbesondere Kupferphthalocyanin und seine am Kern halogenierten Derivate, und ebenso Bäder aus sauren, basischen und beizenden Farbstoffen. Durch seine Dispersionseigenschaften verhält sich Kohlenstoff-Schwarz, obwohl es strikt anorganisch ist, eher wie ein organisches Pigment. Bevorzugte organische Pigmente sind Phthalocyanine, insbesondere Kupferphthalocyanine, Monoazos, Disazos, Indanthrone, Anthranthrone, Chinacridone und Kohlenstoff-Schwarz.
Andere bevorzugte Feststoffe sind Agrochemikalien, wie die Fungizide Flutriafen, Carbendazim, Chlorthalonil und Mancozeb.
Die polare organische Flüssigkeit, die in den in der Erfindung verwendeten Dispersionen vorliegt, kann alleine oder im Gemisch mit einer im wesentlichen nicht polaren organischen Flüssigkeit verwendet werden oder sie kann bis zu 10 Gew.-% Wasser enthalten. Mit dem Begriff "polar" in Bezug auf das organische Medium ist eine organische Flüssigkeit oder ein organisches Harz gemeint, die bzw. das in der Lage ist, mäßige bis starke Bindungen zu bilden, wie es in dem Artikel mit dem Titel "A Three Dimensional Approach to Solubility" von Crowley et al. in Journal of Paint Technology, Band 38, 1966, auf Seite 269 beschrieben ist. Solche organischen Medien haben im allgemeinen eine Wasserstoffbindungszahl von 5 oder mehr, wie es in dem oben genannten Artikel definiert ist.
Beispiele geeigneter polarer organischer Flüssigkeiten sind Amine, Ether, insbesondere niedere Alkylether, organische Säuren, Ester, Ketone, Glycole, Alkohole und Amide. Zahlreiche spezielle Beispiele solcher mäßig stark über Wasserstoff bindender Flüssigkeiten werden in dem Buch mit dem Titel "Compatibility and Solubility" von Ibert Mellan (veröffentlicht 1968 von Noyes Development Corporation) in Tabelle 2.14 auf den Seiten 39–40 angegeben, und diese Flüssigkeiten fallen alle in den Schutzumfang des Begriffs polare organische Flüssigkeit, wie er hierin verwendet wird.
Bevorzugte polare organische Flüssigkeiten sind Dialkylketone, Alkylester von Alkancarbonsäuren und Alkanolen, insbesondere solche Flüssigkeiten, die eine Gesamtzahl von bis zu und einschließlich 6 Kohlenstoffatomen enthalten. Als Beispiele der bevorzugten und besonders bevorzugten Flüssigkeiten seien Dialkyl- und Cycloalkylketone, wie Aceton, Methylethylketon, Diethylketon, Diisopropylketon, Methylisobutylketon, Diisobutylketon, Methylisoamylketon, Methyl-n-amylketon und Cyclohexanon, Alkylester, wie Methylacetat, Ethylacetat, Isopropylacetat, Butylacetat, Ethylformiat, Methylpropionat, Methoxypropylacetat und Ethylbutyrat, Glycole und Glycolester und -ether, wie Ethylenglycol, 2-Ethoxyethanol, 3-Methoxypropylpropanol, 3-Ethoxypropylpropanol, 2-Butoxyethylacetat, 3-Methoxypropylacetat, 3-Ethoxypropylacetat und 2-Ethoxyethylacetat, Alkanole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol und Isobutanol und Dialkyl- und zyklische Ether, wie Diethylether und Tetrahydrofuran, genannt.
Die im wesentlichen nicht polare organische Flüssigkeit, die im Gemisch mit der polaren organischen Flüssigkeit verwendet werden kann, kann aliphatisch, aromatisch oder eine halogenierte aliphatische oder aromatische organische Flüssigkeit sein. Beispiele solcher nicht polarer Flüssigkeiten sind Hexan, Heptan, Octan, Erdöldestillate, wie White Spirits, Toluen, Xylen, Chlorbenzen, Dichlorbenzen, Trichlorethylen und Perchlorethylen, einschließlich Gemischen davon. Andere nicht polare organische Flüssigkeiten sind organische Ester, insbesondere diejenigen, die als Weichmacher für Kunststoffmaterialien und Verbundstoffe verwendet werden, wie Adipate und Phthalate.
Vorzugsweise enthält die polare organische Flüssigkeit nicht mehr als 10 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 5 Gew.-% der nicht polaren organischen Flüssigkeit. Ganz besonders bevorzugt ist die polare organische Flüssigkeit im wesentlichen frei von nicht polarer organischer Flüssigkeit.
Wenn die polare organische Flüssigkeit Wasser enthält, beträgt die Menge vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 2 Gew.-%, basierend auf der Menge an polarer organischer Flüssigkeit. Ganz besonders bevorzugt ist die polare organische Flüssigkeit im wesentlichen frei von Wasser.
Beispiele geeigneter Harze, die als polare organische Flüssigkeit verwendet werden können, sind filmbildende Harze, wie sie für die Herstellung von Tinten, Farben und Spänen für die Verwendung in verschiedenen Anwendungsformen, wie Farben und Tinten, geeignet sind. Beispiele solcher Harze umfassen Polyamide, wie Versamid^TM und Wolfamid^TM, und Zelluloseether, wie Ethylzellulose und Ethylhydroxyethylzellulose, Nitrozellulose und Zelluloseacetatbutyratharze, einschließlich Gemischen davon. Beispiele von Farbharzen umfassen kurze Ölalkyd/Melamin-Formaldehyd-, Polyester/Melamin-Formaldehyd-, hitzehärtbare Acryl/Melamin-Formaldehyd-, lange Ölalkyd-, Polyetherpolyolharze und Harze aus mehreren Medien, wie Acryl- und Harnstoff/Aldehydharz.
Falls gewünscht, können die Dispersionen andere Inhaltsstoffe, wie beispielsweise Harze (wo diese nicht bereits das organische Medium darstellen), Bindemittel, Fluidisierungsmittel (wie z.B. die in der GB-A-1508576 und der GB-A-2108143 beschriebenen), Antisedimentationsmittel, Weichmacher, Nivellierungsmittel und Konservierungsmittel, enthalten.
Die Dispersionen enthalten typischerweise 5 bis 95 Gew.-% des Feststoffs, wobei die genaue Menge von der Beschaffenheit des Feststoffs abhängt und wobei die Menge von der Beschaffenheit des Feststoffs und der relativen Dichte des Feststoffs und der polaren organischen Flüssigkeit abhängt. Beispielsweise enthält eine Dispersion, in der der Feststoff ein organisches Material, wie ein organisches Pigment, ist, vorzugsweise 15 bis 60 Gew.-% des Feststoffs, wohingegen eine Dispersion, in der der Feststoff ein anorganisches Material, wie ein anorganisches Pigment, ein Füllstoff oder ein Streckmittel, ist, vorzugsweise 40 bis 90 Gew.-% des Feststoffs, basierend auf dem Gesamtgewicht der Dispersion, enthält.
Die Dispersion kann durch irgendeines der herkömmlichen bekannten Verfahren zum Herstellen von Dispersionen erhalten werden. Somit können der Feststoff, das organische Medium und das Dispergiermittel in beliebiger Reihenfolge gemischt werden, wobei das Gemisch dann einer mechanischen Behandlung unterzogen wird, um die Teilchen in dem Feststoff auf eine angemessene Größe zu reduzieren, beispielsweise mittels Kugelmahlen, Perlmahlen oder Kunststoffmahlen, bis sich die Dispersion gebildet hat. Alternativ kann der Feststoff behandelt werden, um die Größe seiner Teilchen unabhängig voneinander oder im Gemisch mit entweder dem organischen Medium oder dem Dispergiermittel zu reduzieren, wobei der andere Inhaltsstoff oder die anderen Inhaltsstoffe dann zugegeben wird bzw. werden und das Gemisch geschüttelt wird, um die Dispersion bereitzustellen.
Wenn eine Zusammensetzung benötigt wird, die den teilchenförmigen Feststoff und das Dispergiermittel in trockener Form enthält, ist die polare organische Flüssigkeit vorzugsweise flüchtig, so daß sie durch ein einfaches Trennmittel wie Verdampfung leicht aus dem teilchenförmigen Feststoff entfernt werden kann. Es ist jedoch bevorzugt, daß die Zusammensetzung die polare organische Flüssigkeit enthält.
Wenn die trockene Zusammensetzung im wesentlichen aus dem Dispergiermittel und dem teilchenförmigen Feststoff besteht, enthält sie vorzugsweise wenigstens 0,2 Gew.-%, bevorzugter wenigstens 0,5 Gew.-% und insbesondere wenigstens 1,0 Gew.-% Dispergiermittel, basierend auf dem Gewicht des teilchenförmigen Feststoffs. Vorzugsweise enthält die trockene Zusammensetzung nicht mehr als 100 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 50 Gew.-%, noch bevorzugter nicht mehr als 20 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des teilchenförmigen Feststoffs.
Wie zuvor beschrieben, sind die in der Erfindung verwendeten Dispersionen für die Herstellung von Mahlgut besonders geeignet, wobei der teilchenförmige Feststoff in einer polaren organischen Flüssigkeit in Gegenwart sowohl eines teilchenförmigen Feststoffs als auch eines filmbildenden Bindeharzes gemahlen wird.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird somit die Verwendung eines Dispergiermittels in einem Mahlgut, welches einen teilchenförmigen Feststoff, eine polare organische Flüssigkeit und ein filmbildendes Harz enthält, bereitgestellt.
Typischerweise enthält das Mahlgut 20 bis 70 Gew.-% des teilchenförmigen Feststoffs, basierend auf dem Gesamtgewicht des Mahlguts. Vorzugsweise macht der teilchenförmige Feststoff nicht weniger als 30 und insbesondere nicht weniger als 50 Gew.-% des Mahlguts aus.
Die Menge an Harz in dem Mahlgut kann über weite Bereiche hinweg variieren, beträgt jedoch vorzugsweise nicht weniger als 10 Gew.-% und insbesondere nicht weniger als 20 Gew.-% der kontinuierlichen/flüssigen Phase des Mahlguts. Vorzugsweise beträgt die Menge an Harz nicht mehr als 50 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 40 Gew.-% der kontinuierlichen/flüssigen Phase des Mahlguts.
Die Menge an Dispergiermittel in dem Mahlgut ist abhängig von der Menge an teilchenförmigem Feststoff, beträgt jedoch vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-% des Mahlguts.
Dispersionen und die Dispergiermittel enthaltendes Mahlgut, die in der Erfindung verwendet werden, sind besonders geeignet für die Verwendung in Farben, insbesondere Farben mit einem hohen Feststoffgehalt, Tinten, insbesondere Flexodruck-, Gravur- und Siebdrucktinten, und nicht wäßrigen keramischen Verfahren, insbesondere Bandbeschichtungs-, Rakel-, Extrusions- und Spritzgießverfahren.
Die Tinten, die unter Verwendung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Dispersionen hergestellt wurden, besitzen im Vergleich zu Tinten, die aus Dispersionen, die ethoxylierte Dispergiermittel enthalten, hergestellt wurden, verbesserte Eigenschaften, wie Glanz, optische Dichte, Beständigkeit gegen Faltenbildung und Feuchtigkeitsbeständigkeit.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, wobei sich alle Bezugnahmen auf Mengen als Angaben in Gewichtsprozent verstehen, wenn es nicht anders angegeben ist.
Herstellungsbeispiel 1 Styrolisierter Phenol + 5PO
Styrolisierter Phenol (102 Teile, 0,32 M als Ralox 316 von Raschig) und Natriumhydroxidpellets (2 Teile) wurden in ein mit Stickstoff gespültes Druckgefäß eingefüllt. Das Gefäß wurde auf einen Druck von 10 psi gebracht, und der Inhalt wurde unter Rühren auf 155°C erhitzt. Propylenoxid (103 Teile) wurde für 9 Stunden bei 155°C unter Rühren zugegeben. Der Inhalt wurde dann abgekühlt, und das Produkt wurde in Form einer blaßgelben Flüssigkeit (96,3 Teile) teilweise entfernt.
Herstellungsbeispiel 2 Styrolisierter Phenol + 20PO
Natriumhydroxidpellets (0,3 Teile) wurden zu dem styrolisierten Phenol + 5PO (100 Teile, 0,165 M aus Beispiel 1) enthaltenden Gefäß zugegeben. Das Gefäß wurde erneut mit Stickstoff gespült und unter Rühren auf 155°C erhitzt. Propylenoxid (155 Teile) wurde für 10 Stunden zugegeben. Nach dem Abkühlen wurde das Produkt als eine blaßgelbe Flüssigkeit (218 Teile) erhalten.
Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele A bis N
Ein Mahlgut wurde durch Auflösen eines Dispergiermittels (0,25 Teile) in einer 16%-igen (w/w) Lösung von Nitrozelluloseharz in Ethanol (7,25 Teile, SM 1359 von Nobel) mit Wärme, wie es erforderlich war, hergestellt. Glasperlen mit 3 mm Durchmesser (17 Teile) und Kohlenstoff-Schwarz-Pigment (2,5 Teile, Special Black 250 von Degussa) wurden zugegeben, und das Mahlen wurde für 16 Stunden in einem horizontalen Schüttelapparat durchgeführt. Die Fließfähigkeit des resultierenden Mahlguts wurde durch Schütteln von Hand bestimmt und unter Verwendung einer beliebigen Skala von A bis E (gut bis schlecht) festgelegt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten angegeben.
Die Perlen wurden dann abgetrennt, und das Mahlgut wurde unter Bildung einer Tinte durch Mischen mit 26,6% (w/w) Nitrozelluloseharz in Ethanol (7,14 Teile, SM 1359 von Nobel), Dioctylphthalat (0,62 Teile von Aldrich) und einem 5:1-(w/w)Gemisch von Ethanol und Ethylacetat (3,07 Teile) absetzen gelassen. Die resultierende Tinte wurde unter Verwendung einer K-Stange Nr. 4 auf eine weiße Karte abgezogen und für 1 Stunde bei 40°C getrocknet. Trübung und Glanz bei 20° und 60° wurden unter Verwendung eines Byk-Gardner Trübung-Glanz-Reflektometers gemessen, die optische Dichte wurde unter Verwendung eines Macbeth RD918 Densitometers gemessen, und die Koordinaten L, a und b wurden unter Verwendung eines Spectroflash SF600 Spektrophotometers gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten angegeben und zeigen, daß die Dispergiermittel, die eine terminale Propoxykette tragen, gegenüber denjenigen Dispergiermitteln mit einer terminalen Ethoxykette insbesondere im Hinblick auf die Fließfähigkeit, die Trübung und den Glanz verbesserte Eigenschaften aufweisen.
Beispiele 3 bis 24 und Vergleichsbeispiele I bis N
Die Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt mit der Ausnahme, daß die in Tabelle 2 unten gezeigten Dispergiermittel verwendet wurden.
Tabelle 2
Fußnote zu Tabelle 2

OD ist die optische Dichte.
EO ist eine Ethylenoxideinheit und PO ist eine 2-Methylethylenoxideinheit (Propylenoxid).
Vergleichsbeispiel 1 enthält durchschnittlich 2 PO-Einheiten an jeder -OH-Gruppe.
2-Butyl-1-octanol ist Isofol 12 von Condea GmbH (Beispiele 13 + 14).
Styrolisierter Phenol ist Ralox 316 von Raschig (Beispiele 21 + 22).

Beispiele 25 bis 30
Die Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß anstelle von Kohlenstoff-Schwarz 2,25 Teile Pigment-Rot 57,1 (Lithol Rubine D4576 von BASF) mit 0,15 Teilen Dispergiermittel und 7,6 Teilen Nitrozelluloseharz verwendet wurden. Nach dem Mahlen wurde das Mahlgut mit insgesamt 10 Teilen Nitrozelluloseharz, Ethanol, Ethylacetat und Dioctylphthalat wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben absetzen gelassen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 unten angegeben.
Tabelle 3
Fußnote zu Tabelle 3

EO und PO sind wie in der Fußnote zu Tabelle 2 beschrieben.

Claims

Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1,wobei R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist, X -O- oder -S- ist, R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist, AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist, n 0 bis 30 ist, p 4 bis 100 ist, p > n und a 1 ist, als ein Dispergiermittel in einer Dispersion, welche einen teilchenförmigen Feststoff und eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, umfaßt.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei X -O- ist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei R¹ Wasserstoff ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R 2-Naphthyl ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei AO 2-Methylethoxy ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei n Null ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei p nicht größer als 80 ist.
Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1,wobei R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist, X -O- oder -S- ist, R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist, AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist, n 0 bis 30 ist, p 4 bis 100 ist, p > n und a 1 ist, als ein Dispergiermittel in einem Mahlgut, welches einen teilchenförmigen Feststoff, eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, und ein filmbildendes Bindeharz umfaßt.
Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1,wobei R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist, X -O- oder -S- ist, R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist, AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist, n 0 bis 30 ist, p 4 bis 100 ist, p > n und a 1 ist, als ein Dispergiermittel in einer Farbe oder Tinte, welche einen teilchenförmigen Feststoff, eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, und ein filmbildendes Bindeharz umfaßt.
Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R[X-(C₂H₄O)_n(AO)_p-R¹] Formel 1,wobei R optional substituiertes C_4-50-Hydrocarbyl ist, X -O- oder -S- ist, R¹ Wasserstoff oder C_1-6-Alkyl, welches linear oder verzweigt sein kann, ist, AO Alkylenoxy, welches 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, ist, n 0 bis 30 ist, p 4 bis 100 ist, p > n und a 1 ist, als ein Dispergiermittel in einer Zusammensetzung, welche einen teilchenförmigen Feststoff, ausgewählt unter Pigmenten, Streckmitteln, Füllstoffen, Feststoffen für auf Öl basierende und Invertemulsionsbohrschlämme, Schmutz und festen Teilchen in Trockenreinigungsflüssigkeiten, keramischen Materialien, magnetischen Materialien, Bioziden, Agrochemikalien und Arzneimitteln, und eine polare organische Flüssigkeit, die optional bis zu 10 Gew.-% Wasser enthält, umfaßt.