DE826975C - Verfahren zur Herstellung von Polyaethylenharzen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyaethylenharzen

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DE826975C
DE826975C DEB255A DEB0000255A DE826975C DE 826975 C DE826975 C DE 826975C DE B255 A DEB255 A DE B255A DE B0000255 A DEB0000255 A DE B0000255A DE 826975 C DE826975 C DE 826975C
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Ernst Ludwig Humburger
Geoffrey Swann
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Beck Koller and Company England Ltd
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Beck Koller and Company England Ltd
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D125/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D125/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C09D125/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C09D125/08Copolymers of styrene
    • C09D125/14Copolymers of styrene with unsaturated esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F242/00Copolymers of drying oils with other monomers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenharzen Die Erfindung betrifft die Herstellung von Polymerisation@sharzen, insbesondere von polymeren Äthylenderivaten wie Polyvinyverbindun,gen, beispielsweise von Polymerisaten des Styrols und anderen aromatischen Vinylverbindungen sowie anderen polymerisierbaren Stoffen.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, kettenförmige oder vernetzte Mischpolymerisate aus Styrol uAgl. mit anderen polymeri@sierendenStoffen herzustellen. So hat man beispielsweise Styrol oder andere aromatische Kohlenwasserstoffe mit teilweise polymerisierten Estern von Fettsäuren mit einem Polyalkohol hergestellt.
  • Es wurde nun gefunden, daß man zu Erzeugnissen von wesentlich besseren Eigenschaften gelangt, wenn man eine Äthylenverbindung der allzemeinen Formel worin R1 und R2 Wasserstoff, Alkyl, Aralkyl oder Aryl sein können, mit einem Ester aus einem Gemisch wenigstens zweier alip'hatischer und bzw. oder aromatischer Alkohole mit einer oder mehreren aliphatischen oder aromatischen Carbonisäuren polymerisiert. Zweckmäßig ist wenigstens eine der Carbonsäuren eine ungesättigte Fettsäure mit wenigstens acht Kohlenstoffatomen In der Kette. Vorzugsweise ist der Ester anpolymerisiert. Als ungesättigte Fettsäuren werden vorteilhaft Fettsäuren trocknender oder halbtrocknender Öle, z. B. aus Leinölstandöl, Synourinöl o. dgl. verwendet. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Gemisch verschiedener Ester verwendet werden. Auch kann ein Mischester verwendet werden, bei dem die Carboxylgruppen mehrbasischer Säuren durch verschiedene Alkoholradikale ersetzt sind. Auch können Mischester verwendet werden, bei denen die Hydroxylgruppen eines mehrwertigen Alkohols durch verschiedene Säurereste ersetzt sind. Außerdem können Teilester mehrwertiger Alkohole verwendet werden, bei denen wenigstens eine freie Hydroxylgruppe vorhanden ist.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden als Äthylenverbindungen arylierte Vinylverbindungen verwandt. An Stelle der genannten Ester können auch ganz oder teilweise die Addukte von ungesättigten Aldehyden oder Ketonen, vorzugsweise solchen, die unter Aldolbildung kondensieren, mit ungesättigten Dicarbonsäuren oder deren funktionellen Derivaten, insbesondere mit Fettsäuren modifizierten, verwendet werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden etwa 5 bis 6o Gewichtsteile' der Vinylverbindung mit etwa 95 bis 4o Gewichtsteilen des Fettsäureesters polymerisiert. Die Polymerisation findet erfindungsgemäß vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre unter Ausschluß des Luftsauerstoffes statt.
  • Erfindungsgemäß kann ein Ester verwendet werden, der im wesentlichen aus Glycerin besteht, jedoch eine gewisse Menge Pentaerythrit enthält. Ein solcher Mischester gibt mit Styrol ein Reaktionsprodukt, dessen Film wesentlich schneller trocknet als der aus einem ausschließlich aus Glycerin hergestellten Ester. In gewissen Fällen ist es unerwünscht, sehr rasch trocknende Harze zu verwenden, da die daraus 'hergestellten Lacke und Anstrichmittel beim Aufstreichen auf größere Flächen infolge vorzeitigen Aushärtens häufig Schwierigkeiten verursachen. Diese Nachteile können erfindungsgemäß vermieden werden, wenn das Harz aus einem Ester oder aus Estern hergestellt wird, die aus einem Gemisch von Alkoholen mit einem Anteil an ein- oder zweiwertigen Alkoholen bestehen. So trocknet das Erzeugnis aus einem im wesentlichen aus Glycerin mit einem Gehalt an Äthylenglykol bestehenden Ester im Film an der Luft langsamer als ein ähnliches, aus .dem reinen Glycerinester hergestelltes Harz. Außerdem sind die Reaktionsprodukte der erfindungsgemäßen Harze aus Estern niedriger funktioneller Alkohole beständiger als die aus höherwertigen Alkoholen. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Ester sind zählreiche Kombinationen von Alkoholen möglich. So kann das Alkoholgemisch aus einwertigen oder mehrwertigen, gesättigten oder ungesättigten Alkoholen bestehen. Als zweckmäßig haben sich beispielsweise Ester aus Gemischen von Pentaeryfhrit und Glycerin, Pentaerythrit und Äthylenglykol, Glycerin und Cyclohexanol und Glycerin und Äthylenglykol erwiesen. Auch können andere Al'kobolverbindungen wie freie Hvdroxvlgruppen enthaltende Teilester verwendet werden, z. B. von der Formel CH20 - R1 - (CIIO - Rz)" CH20 - Ra, worin wenigstens eines der Radikale RI, R2 oder R3 ein Wasserstoffatom ist. Ebenso können Mischester aus mehrwertigen Alkoholen verwendet werden, deren Hydroxylgruppen durch verschiedene Fettsäurereste ersetzt sind, z. B. von der Formel CH2 O - R1 - (CH O - R,)"- CH., O - R3, wobei R1, R2 und bzw. oder R3 verschiedene Säurereste darstellen,"oder solche mehrbasischer Säuren, bei denen die Carboxyl,gruppe mit verschiedenen Alkoholen verestert sind. Man kann aber auch Estergemische, also Mischungen verschiedener Ester verwenden.
  • Als Fettsäuren können erfindungsgemäß die aus Leinölstandöl oder ange-clicktein clelivdriert,em Rizinusöl, sogenanntes @vnourin<il, verwendet werden. Diese Fettsäuren können aber auch teilweise durch andere Säuren, wie monomere Fettsäuren, und bzw. oder mehrbasische Säuren, wie Phtlialsäure, oder durch Harzsäureaddukte ersetzt werden. wie sie in den britischen Patenten 6oo 4o8, 6oo 618, 607 03r, 6o8 023 und 6o8 027 beschrieben sind.
  • Die Fettsäureester können aus anpolymerisierten Firnissen, mit Ölen modifizierten Alkydharzen u. dgl. bestehen und müssen das Merkmal aufweisen, daß sie die Reste von wenigstens zwei verschiedenen aliphatischen und bzw. oder aromatischen Alkoholen enthalten.
  • Als Vinylverbindungen können Styrol, Met'hylstyrol, 1\Iethyl-bIet'hacrvl-Verl)indungen u. -dgl. verwendet werden.
  • Die Estergemische nach der Erfindung können folgende allgemeine Formeln haben: R1- CO - A1 R2 * C O - A2, wobei R1 utrd R, gleichartige oder verschiedene aliphatische oder aromatische Säurereste sein können, wobei wenigstens einer von einer ungesättigten Fettsäure stammt und A1 und AZ verschiedene Alkoholreste sein können.
  • Für die Herstellung von härtenden Lackharzen hat sich ein Verhältnis von 5 bis 6o Gewichtsteilen der Vinylverbindung mit 95 bis 4o Gewichtsteilen des Fettsäureesters als besonders zweckmäßig erwiesen. Indessen können auch größere 'Mengen an Vinylverbindungen angewendet werden, wenn die Harze für besondere Zwecke benutzt werden sollen, wie beispielsweise zur Herstellung nicht härtender oder schwach 'härtender Lacke oder in Mischungen mit anderen Lackrohstoffen.
  • Die Reaktionen können in Gegenwart oder in Abwesenheit von Lösungsmitteln und bzw. oder Wasser durchgeführt werden. Auch können bekannte Katalysatoren, wie I'eroxyd'beschleuniger, z. B. Benzoylperoxyd, tert. Butylperoxyd, Phthalsäureperoxyd, Fettsäureperoxvde u. dgl., verwendet werden. Man kann aber auch negative Katalysatoren, wie Inhibitoren oder Stabilisatoren, z. B. Phenol- oder Aminoverbindungen, zusetzen, wenn ,die Lacke in bestimmter Weise eingestellt werden sollen.
  • Wird die Umsetzung in Gegenwart von Wasser ausgeführt, so können wasserlösliche Katalysatoren, wie Kaliumpersulfat, verwendet werden. DieMenge der Katalysatoren liegt gewöhnlich zwischen etwa o,i und 0,2%, auf das Gewicht der gesamten Mischung bezogen.
  • Die Umsetzungen werden zweckmäßig durch Erhitzen durchgeführt. Jedoch kann die Polymerisation auch durch andere bekannte Maßnahmen durchgeführt «-erden, wie durch Einwirkung aktiver Lichtstrahlen, z. B. von ultraviolettem Licht, von Ozon o. dgl.
  • Manchmal treten infolge der Reaktion kleine Mengen unlöslicher oder nicht reagierender Stoffe a f', ti die zweckmäßig auf mechanischem Wege durch Filtration, Schleudern o. dgl. entfernt werden.
  • Die l=rzeugnisse nach der vorliegenden Erfindung können von verschiedenster Konsistenz sein, die sich von dünnflüssiger Beschaffenheit bis zu festen und harten Harzen erstrecken kann. Für die Verwendung zu Anstrichmitteln können die üblichen Trockenstoffe, wie Naphthenate oder Linoleate von Metallen wie Blei, :\faiigan, Kobalt, Zink o. dgl., zugesetzt werden.
  • Auch können natürliche oder synthetische Harze in jedem Stadium der Herstellung zugemischt werden.
  • Die Herstellung der neuen Kunstharzverbindungen wird in den folgenden Beispielen für zwei Erzeugnisse erläutert: l3eisliiel 1 75 g handelsübliches Pentaerythrit, i5oo g verdicktes dehydriertes Rizinusöl, z. B. ein Synourinöl g von einer Viskosität von 15 bis 20 Poise, und 0,5 ;%Iagtiesiumoxyd werden in einer Kohlendioxyd-<itnioslrii<ire in einem niitRückflußkühlere undRührwerk versebenen Gefäß auf 26o° erhitzt. Nachdem <las Gemisch etwa 30 Minuten auf dieser Temperatur gehalten ist, werden 60o g Leinölfettsäure hinzugefügt, der Rückflußkühler wird abgestellt und der Inhalt des 12eaktionsgefäßes 3 Stunden lang auf 24o° gehalten.
  • 315 g des Erzeugnisses, 1o5 g Styrol, 200 g Lackben-rin und 2,0 g Benzoylperoxy d werden nun 20 Stunden ani Rückfluß unter kräftigem Rühren gekocht. Nacli dieser Behandlungund dem Abkühlen wird eine hellbraune Harzige Flüssigkeit von einer Viskosität von etwa 6 Poise/25°, einer Säurezahl von 9,5 und einem Feststoffgehalt von 70,4% erhalten. Beim Verdünnen mit Lackbenzin (Terpentinersatz) bis zu einer Viskosität von etwa 2 Poise/25' und der Sikkativierung, z. B. durch Zusatz von 0,0i % Kobaltnaphtlienat, auf Kobalt berechnet, wird eine Lösung erhalten, die nach dem Verstreichen innerhalb etwa 4 Stunden an der Luft trocknet.und einen Film von guter Elastizität und ausgezeichneter Wasserbeständigkeit ergibt. Beispiel 2 io,go g mit Alkali gereinigtes Leinöl und 0,3 g Natriumhydroxyd werden in einem Gefäß in einer Kohlendioxydatmosphäre unter Rühren erhitzt. Nach Erreichen einer Temperatur von 26o° werden 3049 handelsübliches Pentaerythrit zugesetzt und 0/2 Ständen unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur erhitzt. Darauf wird der Inhalt des Gefäßes auf 20o° abgekühlt und 545 g Phthalsäureanhydrid zugefügt. Das Gemisch wird nun etwa i Stunde auf 200° gehalten, zum Schluß die Temperatur auf 225' gesteigert und auf dieser Temperatur io Stunden lang gehalten.
  • Das Erzeugnis wird dann in Lackbenzin gelöst, so daß eine 55%ige Harzlösung erhalten wird. Die so gewonnene Alkydharzlösung hat eine Viskosität von etwa 6 Poise/25° und eine Säurezahl von 3,6.
  • 9i0 g dieser Lösung und 350 g Lackbenzin werden nun am Rückflußkühler unter kräftigem Rühren gekocht. Während des Kochens werden im Verlaufe von io Stunden 250 9 Styrol in kleinen Portionen zugefügt. Nach weiterem zwölfstündigem Kochen ist die Reaktion beendet. Das Erzeugnis hat eine Viskosität von etwa 15 Poise/25' und eine Säurezahl von 2,0. Mit Lackbenzin weiter bis auf eine Viskosität von ungefähr 2 Poise/25' verdünnt und nach Zusatz von Sikkativ, z. B. von o,oi % Kobaltnaphthenat, auf Kobalt berechnet, wird ein Anstrichmittel erhalten, das nach dem Verstreichen einen Film ergibt, der in 1i/2 Stunden an der Luft oder im Ofen bei 12o° in 15 Minuten trocknet.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Polyäthyleriharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Äthvlenverbindung der allgemeinen Formel worin Ri und R2 Wasserstoff, Al'kyl, Aralkyl oder Aryl sein können, mit einem Ester aus einem Gemisch wenigstens zweier aliphatischer und bzw. oder aromatischer Alkohole mit einer oder mehreren alip'hatischen oder aromatischen Carbonsäuren polymerisiert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Carbonsäuren eine ungesättigte Fettsäure mit wenigstens acht Koh@lenstoffatomen in der Kette ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ester anpolymerisiert ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Fettsäuren trocknender oder halbtrocknender Öle, z. B. aus Leinölstandöl, Synourinöl o. dgl., verwendet werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch verschiedener Ester verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischester verwendet wird, bei dem die Carboxylgruppen mehrbasischer Säuren durch verschiedene Alkoholradikale ersetzt sind.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, .daß ein Mischester verwendet wird, bei dem die Hydroxylgruppen eines mehrwertigen Alko:iols durch verschiedene Säurereste ersetzt sind. B.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Teilester mehrwertiger Alkohole verwendet werden, bei denen wernigstens eine freie Hydroxylgruppe vorhanden ist. g.
  9. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß arylierte Vinylverbindungen, wie Styrole, verwendet werden. io.
  10. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Addukte ungesättigter Aldehyde oder Ketone, vorzugsweise solche, die der Aldolbildung fähig sind, mit ungesättigten Dicarbonsäuren oder deren funktionellen Derivaten, insbesondere mit Fettsäuren modifizierte, angewendet werden. i i.
  11. Verfahren nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 5 bis 6o Gewichtsteile der Vinylverbindung mit etwa 95 bis 4o Gewichtsteilen des Fettsäureesters polN-merisiert werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch i bis ii, da-.durch gekennzeichnet, daß die Polymerisation in einer inerten Atmosphäre unter Ausschluß des Luftsauerstoffes vorgenommen wird.
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