DE872267C - Verfahren zur Herstellung von in den ueblichen Lackloesungsmitteln loeslichen Kunstharzen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von in den ueblichen Lackloesungsmitteln loeslichen Kunstharzen

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DE872267C
DE872267C DEB5100D DEB0005100D DE872267C DE 872267 C DE872267 C DE 872267C DE B5100 D DEB5100 D DE B5100D DE B0005100 D DEB0005100 D DE B0005100D DE 872267 C DE872267 C DE 872267C
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DE
Germany
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urea
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acrylic acid
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DEB5100D
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Walter Dr Scheib
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Hexion Specialty Chemicals AG
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Bakelite AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G12/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C08G12/02Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes
    • C08G12/40Chemically modified polycondensates
    • C08G12/44Chemically modified polycondensates by esterifying

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  • Polymers & Plastics (AREA)
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  • Paints Or Removers (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von in den üblichen Lacklösungsmitteln löslichen Kunstharzen Die Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte, die nach bekannten Verfahren in Gegenwart von Monoalkoholen erhalten werden, sind auf Grund ihrer guten Löslichkeitseigenschaften, ihrer raschen Härtbarkeit, Farblosigkeit, Lichtechtheit und der sonstigen guten Eigenschaften des aus ihnen erzeugten gehärteten Lackfilms zu wertvollen Lackrohstoffen geworden. Nimmt man für die bei diesem Verfahren vor sich gehende Verätherung der Harnstoff-Methylolv erbindungen Methyl- oder Äthylalkohol, so erhält man Harze, die nur in Alkoholen löslich sind. Verwendet man dagegen solche aliphatischen Alkohole, die mehr als 2 C-Atome im :Molekül enthalten, oder aromatische Alkohole, wie z. B. Benzylalkohol, so bilden sich Kondensationsprodukte, die auch in Estern und Kohlenwasserstoffen leicht löslich sind und deshalb besonders wertvolle Lackrohstoffe darstellen.
  • Diese Harze haben jedoch den Nachteil, daß sie zu spröde Filme liefern. Diese Schwierigkeit, die dem Einsatz der Harnstoffharze auf dem Lackgebiet noch im Wege stand, hat man jedoch dadurch ausschalten können, daß man nach anderen bekannten Verfahren diese Kondensationsprodukte weiterhin mit solchen Verbindungen bzw. Weichmachungstnitteln modifizierte, die noch freie Hydroxylgruppen im Molekül enthielten. Es wird hierbei eine Umätherung der zuerst mit den Monoalkoholen erhaltenen Produkte erreicht und die weichmachenden Zusätze unter Alkoholabspaltung in die Harzinoleküle eingebaut. Geeignete Mittel dieser Art sind z. B. Glycerinphthalsäureharze, höhere Alkohole, Polymerisationsprodukte, .vorzugsweise mit alkoholischen Hydroxylgruppen, z. B. Polyvinylalkohole, Fettsäureester. Die auf diese Weise modifizierten Harnstoffharze stellen besonders hochwertige Lackharze vor.
  • Die genannten Herstellungsverfahren leiden nun bekanntlich an der Schwierigkeit, daß es zur Erzielung einer technisch brauchbaren Umsetzungsgeschwindigkeit nötig ist, sowohl bei der Umsetzung mit den Monoalkoholen als auch bei der Modifizierung der hierbei entstehenden Produkte mit den weichmachenden Zusätzen, abgesehen von der Iniiehaltung bestimmter Temperaturgrenzen, mit besonderer Sorgfalt bestimmte Bereiche- des p$-Werts der Reaktionslösung einzuhalten. Die Kondensation verläuft nämlich im alkalischen bis neutralen Gebiet sehr langsam, im sauren Gebiet jedoch so rasch, daß ohne genaue Kontrolle und rechtzeitige Unterbrechung der Reaktion vollkommen unlösliche Produkte entstehen oder die gesamte 1..ösung gelatiniert.
  • Im einzelnen haben sich hierbei als technisch brauchbar die Arbeitsregeln entwickelt, daß man die primäre Kondensation von Harnstoff mit Formaldehyd zu Methylolkörpern im neutralen bis schwach alkalischen Gebiet durchführt. Die daran anschließende Verätherung dieser Produkte mit Monoalkoholen erfolgt in schwach saurem Medium, worauf man wiederum neutralisiert und die bei dieser Reaktion gebildeten Salze aus der Lösung entfernt. Die Weiterkondensation der niedrigmolekularen Kondensationsprodukte erfolgt dann in der hierbei erhaltenen neutralen Lösung, während die schließlich vorgenommene Umätherung der hierbei erhaltenen höhermolekularen Erzeugnisse mit Weichmachungsmitteln, die freie Hydroxylgruppen besitzen, ebenfalls in neutralem Medium ausgeführt wird. Die beiden letztgenannten, in neutralem Gebiet verlaufenden Umsetzungen können auch gleichzeitig nebeneinander durchgeführt werden.
  • Es wurde nun gefunden, daß man im Rahmen der vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von in üblichen Lacklösungsmitteln löslichen Harnstoff-Formaldehydharzen dadurch eine sehr wesentliche Verbesserung und Vereinfachung der Herstellungsweise erreichen kann, daß man sowohl die Umsetzung der Harnstoff-Formaldehyd-Anfangskondensate mit Monoalkoholen wie auch die gegebenenfalls anschließend oder gleichzeitig durchgeführte Umesterung der hierbei erhaltenen Produkte mit hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen unter Verwendung von Acrylsäure, Methacrylsäure oder deren Polymerisaten_ als Säurekatalysator vornimmt.
  • Vorzugsweise verfährt man hierbei so, daß man eine aus Harnstoff und z. B. mit Ammoniak neutralisiertem Formaldehyd in an sich bekannter 'Weise erzeugte Lösung von Hainstoff-Methylol-Verbindungen unter Umrühren in den mit Acrylsäure versetzten Monoalkohol, der gegebenenfalls auch bereits die freie Hydroxylgruppen besitzenden Weichmachungsmittel gelöst enthalten kann, einfließen läßt. Nachdem man kurze Zeit auf beispielsweise etwa 5o° erwärmt hat, destilliert man unter gewöhnlichem Druck das Wasser ab, wobei die Kondensation gleichzeitig fortschreitet. Ist alles Wasser übergegangen, so steigert man die Temperatur noch kurze Zeit auf über ioo° und erhält hierbei die gewünschten Harnstoff-Lackharze.
  • Man kann auch vom Dimethylolharnstoff ausgehen und diesen in dem betreffenden Monoalkohol, der mit einem geringen Zusatz von Acrylsäure versetzt ist, durch kurzdauerndes Erwärmen in Lösung bringen. Man erhitzt dann die so erhaltene Lösung auf etwa go bis ioo°, wobei die Verätherung und Weiterkondensation stattfindet und das hierbei gebildete Wasser gleichzeitig mit dem Monoalkohol ahdestilliert. Nach einer Gesamtdauer von beispielsweise etwa oo Minuten erhält man so eine monoalkoholische Harzlösung, die sich mit Estern und Kohlenwasserstoffen mischen läßt.
  • Die Verwendung der Acrylsäure gestattet es also, die Reaktion in schwachsaurem Gebiet bis zu Ende durchzuführen, wodurch die Gesamtreaktionszeit, die bei den bekannten Verfahren bis zu 8 Stunden beträgt, wesentlich herabgesetzt werden kann. Hierbei ist man in bezug auf die Mengen Säure, die zugesetzt werden können, an keine engen Grenzen gebunden, so daß die Durchführung des Verfahrens auch in großem Maßstabe ohne jede Schwierigkeit erfolgen kann. Es tritt bei der Verwendung der Acrylsäure der seltene Fall ein, daß außer der H-Ionen-Konzentration bei der Herstellung von Harnstoff - Formaldehyd - Kondensationsprodukten besonders der Säurerest eine entscheidende Rolle in der Gesamtreaktion spielt, «ras sich für die Harzherstellung- besonders günstig auswirkt. Eine Neutralisation während oder nach der Reaktion ist bei dem neuen Verfahren überhaupt nicht notwendig. Das ist ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren, bei welchen die durch die Neutralisation in die Lösung gebrachten Fremdsalze durch Auswaschen usw. entfernt werden müssen, ehe die Kondensation fortgesetzt werden kann. Beispiel i Eine Lösung von 6o g Harnstoff und a g Hexaenethylentetramin in i8o ccm 4ovolumprozentigem Formaldehyd wird 2o Minuten auf 6o° erwärmt. Die Lösung, die im wesentlichen Dimethylolharnstoff enthält, läßt man unter Rühren in a5o ccm Butylalkohol, der a ccm konzentrierte Acrylsäure enthält, einfließen und erwärmt das Ganze 30 Minuten auf 5o°. Dann steigert man die Temperatur bis zur Siedetemperatur und destilliert bei gewöhnlichem Druck das gesamte Wasser zusammen mit dem Butylalkohol ab. Während der Destillation gibt man noch ungefähr aoo ccm Butylalkohol in das Destillationsgefäß. Nach 9o Minuten Destillationsdauer sind das Wasser und der größte Teil des Alkohols übergegangen und die Temperatur der Harzmasse auf 13o° angestiegen, die man dann noch 30 Minuten hält. Man erhält ein Harz, das in Kohlenwasserstoffen und Estern leicht löslich ist. Beispiel 2 6o g Dimethylolharnstoff werden bei 8o° in i8o ccm Butylalkohol, der mit 2 ccm konzentrierter Acrylsäure versetzt ist, gelöst. Nach io Minuten ist die Lösung klar, und man destilliert bei gewöhnlichem Druck das Reaktionswasser zusammen mit Butvlalkohol ab. Nach ungefähr i Stunde ist alles Reaktionswasser übergegangen, und man erwärmt dann noch i Stunde auf 125 bis i30°. Man erhält eine klare Harzlösung, die Mit Kohlenwasserstoffen und Estern verdünnt werden kann. Beispiel 3 72g Paraformaldehyd und 2 g Hexamethylentetramin werden unter Kochen in 3oo ccm Äthanol gelöst. Die Lösung versetzt man mit 6o g Harnstoff und erhitzt das Ganze unter Rühren i Stunde lang zum Sieden. Anschließend versetzt man mit 5 g konzentrierter Acrvlsäure und kocht weitere 6o Minuten. Dann destilliert man bei gewöhnlichem Druck den Alkohol und das gebildete Wasser ab, \%»ol>ei man nach und nach noch etwas Äthanol in (las Destillationsgefäß gibt. Man erhält eine klare Harzlösung, die für Lackzwecke geeignet ist. Beispiel q. .Mo g Harnstoff, 25 g Thioharnstoff und 2 g Hexaniethylentetramin werden in i8o ccm 4ovolumprozentigem Formaldehyd gelöst und auf 6o° 2o Miunten lang erwärmt. Unter Rühren läßt man diese Lösung in 250 ccm Isobutanol und 2 ccm konzentrierte Acrylsäure einlaufen und erwärmt das Ganze 30 'Minuten auf 5o°. Dann destilliert man innerhalb 2 Stunden das Alkohol-Wasser-Gemisch bei normalem Druck ab und erhitzt zum Schluß noch ,3o Minuten auf i30°. Man erhält ein Lackharz, (las in Kohlenwasserstoffen und Estern leicht löslicli ist. Beispiel 5 Nach Beispiel i stellt man ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt her, das man in >>o ccm Amylalkohol und i ccm konzentrierte :@crylsäure unter Rühren einlaufen läßt. Man er-Wärmt 30 Minuten auf 5o° und destilliert bei norinalein Druck das Wasser-Alkohol-Gemisch ab. Wenn das Wasser restlos übergegangen ist; steigert man die Temperatur langsam auf die Siedetemperatur des Amylalkohols und hält diese noch 30 Minuten. Man erhält ein klares Weichharz, das in den üblichen Lacklösungsmitteln leicht löslich ist. Beispiel 6 Die nach Beispiel i hergestellte Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt-Lösung läßt man unter Rühren in Zoo g Butylalkohol, der in 2 g Acrylsäure und ioo g einer 5oo/oigen alkoholischen L:isung eines mit Rizinusöl modifizierten Glycerinplitlialsäureharzes versetzt ist, einlaufen und erwärmt das Ganze zunächst 30 Minuten auf 5o°. Dann destilliert man das Wasser-Alkohol-Gemisch hei normalem Druck wie oben beschrieben ab und erhält ein Lackharz, das in den üblichen Lacklösungsmitteln leicht löslich ist.
  • Beispiel 7 Die nach Beispiel i hergestellte Kondensationslösung wird unter Rühren in =2oo g Butahol, der Mit 2 g konzentrierter Acrylsäure und 25 g p-Kresoldialkohol versetzt ist, einlaufen gelassen. Die Destillation wird wie in Beispiel i zu Ende geführt. Man erhält eine braune, klare Harzlösung in Butylalkohol, die sich mit kohlenwasserstoffen und Estern verdünnen läßt. Beispiel 8 Die Vorschrift ist die gleiche wie bei Beispiel 7, nur wird an Stelle des p-Kresoldialkohols Rizinusöl verwendet. Man erhält ein klares Weichharz, das in den üblichen Lacklösungsmitteln leicht löslich ist. Beispiel 9 Eine Lösung von 6o g Harnstoff und 2 g Hexamethylentetramin in i8o ccm Formaldehyd (.4ovolumprozentig) wird 20 Minuten auf 6o° erwärmt. Dann läßt man diese Lösung in ein Gemisch von 150g Butanol und ioo g Methylcyclohexanol, das mit 5 ccm 6oo/oiger Acrylsäure versetzt ist, unter Rühren einlaufen und erwärmt 30 ,Minuten auf 5o°. Hierauf erhitzt man bei gewöhnlichem Druck bis zur Siedetemperatur und destilliert das gesamte Wasser ab. Der ebenfalls mitübergehende Butylalkoliol wird wieder in das Destillationsgefäß zurückgegeben.- Nachdem alles Wasser übergegangen ist, setzt man die Destillation so lange fort, bis die Harzlösung eine Temperatur von 13o° erreicht hat, die man noch 30 Minuten lang hält. Man erhält eine klare Harzlösung, die in Kohlenwasserstoffen und Estern leicht löslich ist und für Lackzwecke sehr gut geeignet ist.
  • Aus der Patentschrift 738 693 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Kondensationsprodukten aus Acrylsäure, Harnstoff bzw. Thioharnstoff und Formaldehyd bekanntgeworden, bei welchem man zunächst in bekannter Weise i Mol Harnstoff oder i Mol eines Gemisches von Harnstoff und Thioharnstoff mit 2 Mol Formaldehyd oder einem geringen Überschuß in wäßriger Lösung in Gegenwart von Basen unter Erwärmen kondensiert und die nach dem Abdestillieren des überschüssigen Wassers und Formaldehyds erhaltenen gelatinierenden Produkte unter Erwärmen auf höchstens 7o bis 80° Mit 'l2 bis zu i Mol Acrylsäure oder deren Homologen oder eines Gemisches solcher Säuren versetzt, anschließend dem Reaktionsgeinisch eine zum Leichtflüssigmachen während der Gußzeit ausreichende Menge von neutral reagierenden, polymerisierbaren, bei Raumtemperatur flüssigen Verbindungen Mit einer olefinischen Doppelbindung hinzufügt und hierauf die dünnflüssigen, homogenen Mischungen auf eine glatte Unterlage ausgießt oder spritzt und schließlich die so erhalteneu Harzplatten durch Erwärmen oder durch .direktes Sonnenlicht oder durch UV-Bestrahlung härtet. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich, wie übrigens auch aus dem Hinweis in S c h e i b e r »Chemie und Technologie der künstlichen Harze«, Stuttgart 1943, S. 38o, Abs. 5, hervorgeht, um die Erzeugung eines durch Zusatz sehr beträchtlicher Mengen von Acrylsäure modifizierten iTarnstoffharzes. Abgesehen von der wesentlich andersartigen Arbeitsweise, bei der zu einem bereits eingedampften und gelatinierenden Harnstoffharz größere Mengen Acrylsäure und verhältnismäßig wenig Alkohol zugesetzt und das Ganze nur kurze Zeit miteinander zur Reaktion gebracht wird, unterscheidet sich das nach diesem bekannten Verfahren hergestellte Endprodukt dadurch charakteristisch von den erfindungsgemäßen Produkten, daß es sehr leicht gelatiniert und mit Estern und Kohlenwasserstoffen nicht mischbar ist. Es stellt demnach kein für die Herstellung von Lackerzeugnissen gut brauchbares Produkt vor, sondern ist ein zur Herstellung harter, glasähnlicher Platten und dergleichen geeignetes Gießharz, wie im übrigen auch unmißverständlich aus dem Text der Patentschrift 738 693 hervorgeht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren--zur Herstellung von in den üblichen Lacklösungsmitteln löslichen Kunstharzen, bei welchem Harnstoff-Formaldehyd--._:Anfangsköndensa:tionsprodükte in. saurem Medium mit Monoalkoholen umgesetzt und gegebenenfalls die so erhaltenen Produkte durch anschließende oder gleichzeitige Umesterung mit hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen ebenfalls im sauren Medium modifiziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß man als sauren Katalysator. Acrylsäure, Methacrylsäure oder deren Polymerisate verwendet.
DEB5100D 1944-02-22 1944-02-22 Verfahren zur Herstellung von in den ueblichen Lackloesungsmitteln loeslichen Kunstharzen Expired DE872267C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1017787B (de) * 1955-12-16 1957-10-17 Roehm & Haas Gmbh Verfahren zur Herstellung modifizierter Carbamidmethylolaether

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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