EP0000746A1 - Neue Organozinnverbindungen, ihre Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to new organotin compounds, a process for their preparation and their use as stabilizers for halogen-containing polymers.
- heat stabilizers When processing halogen-containing polymers, in particular polymers and copolymers of vinyl chloride and vinylidene chloride, heat stabilizers must be added in order to prevent or largely delay decomposition, which leads to discoloration, embrittlement and deterioration in the mechanical properties.
- lead salts of organic and / or inorganic acids barium, cadmium, calcium, strontium, zinc and other metal salts of organic acids or other H-acidic compounds, such as e.g. Phenols and acid esters, as well as organotin compounds are used.
- the most effective heat stabilizers include organotin compounds such as organotin mercaptides, thioglycolates and carboxylates.
- the alkyl radical may optionally also contain -0-, -S- or -CO 2 groups and OH substituents, and the radicals R 1 to R 5 corresponding in the two mixture components I and II are always the same.
- -O 2 C-CH CH-CO 2 -alkyl, where m is the number 1 or 2 and the alkyl radical can optionally also contain -O-, -S- or -CO 2 groups and OH substituents.
- R 1 examples are OH, NH 2 , alkyl and arylamino residues such as -NH (CH 3 ), 0-alkyl radicals such as -OCH 3 , -OC 2 H 5 , -OC 8 H 17 , -O-CH 2 -CH 2 -OC 4 H 9 , O-CH 2 -CH 2 -O 2 CC 8 H 17 and O - aryl residues such as
- R 2 to R 4 are at least one radical: with R 1 as mentioned above, besides: H, methyl, ethyl, propyl, hexyl, dodecyl, octadecyl, etc.
- R 5 examples of R 5 are known residues which are always used in tin stabilizer chemistry.
- radicals R 5 are in DT-OSS 1 418 001, 1 418 017, 1 418 019, 1 494 332, 1 544 729, 1 569 070, 1 569 136, 1 569 170, 1 694 936, 1 801 274 and 2 006 711, GB-PS 1 439 752 and US-PS 3 925 309.
- Organotin halide mixtures of the formulas are used the meaning of the symbols R 1 to R 4 is given above;
- Hal is Cl, Br, J - which, according to the German patent application P 27 357 57, are accessible by reacting certain substituted olefins with metallic tin and hydrogen chloride and sets them at temperatures between about 0 and 150, preferably 15 to 80 ° C.
- organotin halides are hydrolyzed to organotin oxides and the latter is reacted with the -SH or -C0 2 H compounds with elimination of water.
- Preferred organotin halides are those according to the above formula in which R 0 -alkyl having 1 to 30, preferably 1 to 20 and in particular 1 to 10 carbon atoms, R 3 and R 4 are hydrogen and R 2 with the preferred meanings given for R 1 .
- Preferred reaction components representing in the process products of the radical R 5 are esters of thioglycolic acid, esters of T hiopro- propionic acid, alkyl mercaptans having preferably 8 to 18 carbon atoms, such as octyl, dodecyl or stearyl, fatty acids with 8-34 C Atoms, for example lauric acid, 2-ethylhexanoic acid, stearic acid, montanic acid and maleic acid monoesters.
- organotin halides used are mixtures of tri and dihalides (ratio of organotin dichloride / organotin trichloride depending on the production process between 1: 0.01 to 1: 4), the organotin compounds according to the invention are also mixtures, which is not disadvantageous for the claimed use, because it is known from the practice of organotin stabilizers that mixtures of diaalkyl and monoalkyltin stabilizers in chlorine-containing polymers such as polyvinyl chloride have a synergistic stabilizing effect.
- organotin stabilizers according to the invention show very good stabilizing properties in halogen-containing polymers, for example chlorinated polyethylene, hard and soft polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloroacetate and vinyl chloride- ⁇ -olefin copolymers Effect which corresponds to that of known compounds, for example dibutyltin stabilizers.
- halogen-containing polymers for example chlorinated polyethylene, hard and soft polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloroacetate and vinyl chloride- ⁇ -olefin copolymers Effect which corresponds to that of known compounds, for example dibutyltin stabilizers.
- thermoplastic compositions stabilized with the new compounds have improved transparency.
- the new stabilizers are generally used together with other known stabilizers, such as calcium stearate or other stabilizing metal salts, stabilizing aids (epoxides, organophosphites), antioxidants such as phenols, UV-stabilizing compounds, lubricants, plasticizers, pigments, fillers and auxiliaries and the like. ⁇ . used. They are used in amounts of 0.1 to 10, preferably 0.2 to 5 and in particular 0.5 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of polymer.
- Examples 1 to 10 describe the preparation of the new organotin compounds
- Examples 11 to 32 show the polyvinyl chloride stabilizing effect compared to known organotin compounds.
- Example 1 a number of further organotin stabilizers were prepared using the reactants listed in Table 1 below. 0.2 equivalent of the organotin halide, 0.2 mol of the reaction component, 0.2 mol of triethylamine as hydrogen chloride were always used. Acceptor and used a total of 350 ml of toluene as solvent. In all cases, approximately 27.5 g of triethylamine hydrochloride were isolated as a precipitate. As in Example 1, the organotin compounds obtained contained practically no chlorine. Table 2 shows the results in detail, Table 1 lists the starting materials and their amounts.
- the mixtures are applied to a 180 ° C heated laboratory two-roll mill and rolled to a skin within one minute at a speed of 20 rpm. Samples are taken from this at intervals of 5 minutes, the colors of which are compared with those of an internal color scale. The individual tests run until the rolled skin takes on a dark brown to black color.
- a rolled skin is first produced from the mixtures, as described above, and this is then rolled on the rolling mill at 180 ° C. for 10 minutes. About 0.5 mm thick platelets with a diameter of 30 mm are then punched from the fur drawn by the roller. The platelets are wrapped with an aluminum foil and annealed at 180 ° C in a heated cabinet with air circulation. At intervals of 10 minutes, one plate is removed and the color of the plate compared to the color scale.
- the new stabilizers have a comparable PVC-stabilizing effect compared to the known dibutyltin stabilizers (examples 21 to 24 and 32) with the same amounts of tin in the formulation and corresponding residues, but have less influence on the transparency of the test specimens.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft neue Organozinnverbindungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Stabilisatoren für halogenhaltige Polymere.
- Bei der Verarbeitung halogenhaltiger Polymerer, insbesondere Polymerer und Copolymerer des Vinylchlorids und Vinylidenchlorids, müssen diesen Wärmestabilisatoren zugesetzt werden, um Zersetzungen, die zu Verfärbungen, zu Versprödungen und zur Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen, zu verhindern oder weitgehend zu verzögern.
- Als Wärmestabilisatoren werden im allgemeinen Bleisalze von organischen und/oder anorganischen Säuren, Barium-, Cadmium-, Calcium-, Strontium-, Zink- und andere Metallsalze organischer Säuren oder anderer H-acider Verbindungen, wie z.B. Phenole und saure Ester, sowie Organozinnverbindungen verwendet. Zu den wirksamsten Wärmestabilisatoren zählen Organozinnverbindungen wie Organozinnmercaptide, -thioglykolate und -carboxylate.
- Es wurde gefunden, daß sich Gemische bisher nicht bekannter ist und der Alkylrest gegebenenfalls noch -0-, -S- oder -CO2-Gruppen und OH-Substituenten enthalten kann,
und die sich in den beiden Gemischkomponenten I und II entsprechenden Reste R 1 bis R 5 stets gleich sind. - 2. Gemisch von Organozinnverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Komponenten der Rest R1 für eine O-Alkylgruppe mit 1 bis 30 C-Atomen, der Rest R2 für
- 3. Gemisch von Organozinnverbindungen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Komponente I zur Komponente II etwa 1 : 0,01 bis 1 : 4 beträgt.
- 4. Verfahren zur Herstellung der Gemische von Organo- zinnverbindungen nach den Ansprüchen 1 bis 3 durch Umsetzen von Organozinnhalogeniden mit Mercaptanen, Thiocarbonsäureestern, Carbonsäuren oder Carbonsäurepartialestern in Gegenwart von Halogenwasserstoffakzeptoren und gegebenenfalls von inerten Lösungsmitteln in an sich bekannter Weise, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen von Organozinnhalogeniden der allgemeinen Formeln . -O2C-CH=CH-CO2-Alkyl, wobei m die Zahl 1 oder 2 ist und der Alkylrest gegebenenfalls noch -O-, -S- oder -CO2-Gruppen und OH-Substituenten enthalten kann.
- Die sich in den beiden Gemischkomponenten I und II entsprechenden Reste R1 bis R5 sind stets gleich.
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- Beispiele für R5 sind an sich bekannte, in der Zinnstabilisatoren-Chemie stets verwendete Reste.
- Genannt seien z.B. aus der Mercaptid-Reihe -S-C8H17, -S-C12H25, -S-C18H25, aus der Alkylthiocarboxylat-Reihe z.B. -S-(CH2)n-CO2-Alkyl (n = 1 und 2; Alkyl = Octyl, Lauryl, Octadecyl, 2-Hydroxy-octadecyl usf.), aus der Carboxylatreihe z.B.
- Weitere bekannte Beispiele für Reste R5 sind in den DT-OSS 1 418 001, 1 418 017, 1 418 019, 1 494 332, 1 544 729, 1 569 070, 1 569 136, 1 569 170, 1 694 936, 1 801 274 und 2 006 711, der GB-PS 1 439 752 sowie der US-PS 3 925 309 beschrieben.
- Die neuen Organozinnverbindungen werden nach aus der Organo-Zinnchemie bekannten Verfahren erhalten. Man geht von Organozinnhalogenidgemischen der Formeln
- Bevorzugt eingesetzte Organozinnhalogenide sind solche gemäß vorstehender Formel, bei denen R O-Alkyl mit 1 bis 30, vorzugsweise 1 bis 20 und insbesondere 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R3 und R4 Wasserstoff und R2
- Da die eingesetzten Organozinnhalogenide Gemische aus Tri- und Dihalogenidendarstellen (Verhältnis Organozinndichlorid/Organozinntrichlorid je nach Herstellverfahren zwischen 1 : 0,01 bis 1 : 4), sind die Organozinnverbindungen gemäß der Erfindung ebenfalls Gemische, was für den beanspruchten Verwendungszweck jedoch nicht von Nachteil ist, denn aus der Organozinnstabilisatoren-Praxis ist bekannt, daß Gemische aus Diaalkyl- und Monoalkylzinnstabilisatoren in chlorhaltigen Polymeren wie Polyvinylchlorid einen synergistischen stabilisierenden Effekt aufweisen. Falls gewünscht, kann man selbstverständlich auch die reinen Di- und Monoorganozinnstabilisatoren der allgemeinen Formeln I und II herstellen, muß jedoch dann von reinen Di- bzw. Trihalogeniden, die aus den Mischungen nach bekannten Methoden (z.B. fraktionierte Kristallisation) isolierbar sind, ausgehen.
- Einige typische Vertreter der erfindungsgemäßen Organozinn-Verbindungen seien im folgenden aufgezählt; die Erfindung soll jedoch nicht auf die genannten Substanzen beschränkt werden.
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- Die erfindungsgemäßen Organozinnstabilisatoren zeigen in halogenhaltigen Polymerisaten, beispielsweise Chlorpolyäthylen, Hart- und Weich-Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchloracetat und Vinylchlorid-α-Olefin-Copolymerisaten eine sehr gute stabilisierende Wirkung, die der von bekannten Verbindungen, beispielsweise von Dibutylzinnstabilisatoren entspricht. Darüber hinaus wird beobachtet, daß mit den neuen Verbindungen stabilisierte-thermoplastische Massen eine verbesserte Transparenz aufweisen.
- Die neuen Stabilisatoren werden im allgemeinen zusammen mit anderen bekannten Stabilisatoren, wie Calciumstearat oder anderen stabilisierenden Metallsalzen, stabilisierenden Hilfsmitteln (Epoxide, Organophosphite), Antioxidanten wie Phenole, UV-stabilisierenden Verbindungen, Gleitmitteln, Weichmachern, Pigmenten, Füll- und Hilfsstoffen u. ä. verwendet. Man setzt sie in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 5 und insbesondere 0,5 bis 3 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Polymeres, ein.
- Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern. Die Beispiele 1 bis 10 beschreiben die Herstellung der neuen Organozinnverbindungen, die Beispiele 11 bis 32 zeigen die Polyvinylchloridstabilisierende Wirkung im Vergleich zu bekannten Organozinnverbindungen.
- In einem mit Rühreinrichtung, Innenthermometer und Tropftrichter ausgestatteten 500-ml-Dreihalskolben wurden 40,8 g (O,2 Mol) Thioglykolsäure-2-äthyl- hexylester, 36,0 g (0,2 Äquivalent Chlor) eines Gemisches aus ca. 59 Gew.-% Di-(bis-2,3-carbomethoxy-)propyl- zinndichlorid und ca. 41 Gew.-% Mono-(bis-2,3-carbo- methoxy-)propyl-zinntrichlorid (Chlorgehalt des Gemisches: 19,7 %, Zinngehalt: 21,8 %) und 300 ml Toluol vorgelegt. Bei 20°C wurde eine Lösung von 20,2 g (0,2 Mol) Triäthylamin in 50 ml Toluol zugetropft. Sodann wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur weitergerührt. Anschließend wurde der entstandene Niederschlag (27,5 g Triäthylammoniumchlorid) abgesaugt. Aus dem Filtrat wurde nach Abdestillieren des Toluols der Organozinnstabilisator in Form einer gelblichen Flüssigkeit als Rückstand isoliert.
- Ausbeute: 69,5 g Organozinn-2-äthylhexylthioglykolat;
- Analyse: 11,3 % Sn 0,1 % Cl
- Nach der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde unter Einsatz der in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengestellten Reaktionspartner eine Anzahl weiterer Organozinnstabilisatoren hergestellt.. Es wurden stets 0,2 Äquivalent des Organozinnhalogenids, 0,2 Mol der Reaktionskomponente, 0,2 Mol Triäthylamin als Chlorwasserstoff-Akzeptor und als Lösungsmittel insgesamt 350 ml Toluol eingesetzt. In allen Fällen wurden ca. 27,5 g Triäthylamin-Hydrochlorid als Niederschlag isoliert. Die erhaltenen Organozinnverbindungen enthielten wie in Beispiel 1 praktisch kein Chlor. In Tabelle 2 sind die Ergebnisse im einzelnen aufgeführt, Tabelle 1 nennt die Ausgangsmaterialien und ihre Einsatzmengen.
- Diese Beispiele zeigen die stabilisierende Wirkung der neuen Organozinnstabilisatoren bei der Verarbeitung von PVC. Die angegebenen Teile sind stets Gewichtsteile.
- Jeweils 100 Teile eines Suspensions-Polyvinylchlorids vom K-Wert 68 wurden mit 0,4 Teilen Calciumstearat, 0,4 Teilen Kohlenwasserstoffwachs vom Tropfpunkt ca. 90°C und dem zu prüfenden Organozinnstabilisator in einer solchen Menge, daß stets.in etwa der gleiche Zinngehalt im Ansatz vorhanden war, vermischt. Zu Vergleichszwecken wurden bekannte Zinnstabilisatoren in die Prüfungen einbezogen.
- Zur Bestimmung der dynamischen Wärmestabilität werden die Mischungen auf ein 180°C beheiztes Labor-Zweiwalzwerk aufgetragen und bei einer Tourenzahl von 20 UpM innerhalb von einer Minute zu einem Fell verwalzt. Von diesem werden in Abständen von 5 Minuten Proben entnommen, deren Farben mit denen einer internen Farbskala verglichen werden. Die einzelnen Versuche laufen jeweils so lange, bis das Walzfell eine dunkelbraune bis schwarze Farbe annimmt.
- Um die statische Wärmestabilität zu ermitteln, wird - wie oben beschrieben - zunächst aus den Mischungen ein Walzfell hergestellt und dieses noch 10 Minuten bei 180°C auf dem Walzwerk gewalzt. Aus dem von der Walze gezogenen Fell werden sodann ca. 0,5 mm starke Plättchen mit einem Durchmesser von 30 mm gestanzt. Die Plättchen werden mit einer Aluminiumfolie umwickelt und bei 180°C in einem Wärmeschrank mit Luftumwälzung getempert. Im Abstand von 10 Minuten wird dann jeweils ein Plättchen entnommen und dessen Farbe mit der Farbskala verglichen.
- In der verwendeten Farbskala bedeuten die Wertzahlen
- 1 = wasserhell
- 2 = geringer Gelbstich
- 3 = starke Gelbfärbung
- 4 = tiefe, gelbbraune Farbe
- 5 = dunkelbraun bis schwarz.
- Die Versuchsbedingungen sowie die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 zusammengestellt. Wie ersichtlich, besitzen die neuen Stabilisatoren im Vergleich zu den bekannten Dibutylzinn-stabilisatoren (Beispiele 21 bis 24 und 32) bei gleichen Mengen Zinn in der Rezeptur und entsprechenden Resten eine vergleichbare PVC-stabilisierende Wirkung, beeinflussen jedoch die Transparenz der Prüfkörper weniger.
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