FI86072B - Improved method for esterification of colophony - Google Patents

Improved method for esterification of colophony Download PDF

Info

Publication number
FI86072B
FI86072B FI864942A FI864942A FI86072B FI 86072 B FI86072 B FI 86072B FI 864942 A FI864942 A FI 864942A FI 864942 A FI864942 A FI 864942A FI 86072 B FI86072 B FI 86072B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
rosin
reaction
esterification
process according
polyhydric alcohol
Prior art date
Application number
FI864942A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI864942A0 (en
FI864942A (en
FI86072C (en
Inventor
Ciro S Lampo
William T Turner
Original Assignee
Westvaco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westvaco Corp filed Critical Westvaco Corp
Priority to FI864942A priority Critical patent/FI86072C/en
Publication of FI864942A0 publication Critical patent/FI864942A0/en
Publication of FI864942A publication Critical patent/FI864942A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI86072B publication Critical patent/FI86072B/en
Publication of FI86072C publication Critical patent/FI86072C/en

Links

Landscapes

  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Description

1 860721 86072

Parannettu menetelmä kolofonin esteröimiseksi Tämä keksintö koskee parannettua menetelmää kolofonin esterelden valmistamiseksi. Tämän keksinnön parannus 5 on erityisesti kolofonin ja polyhydrisen alkoholin reaktiossa fosfiinihapon (H3P02) ja fenolisulfidiyhdisteen läsnäollessa yhdistettynä katalyyttinä, kolofonin pentaeryt-ritoliesterin muodostumisreaktioajan lyhentämiseksi ja kolofoniesterin muodostamiseksi, jolla on parannettu väri 10 ja hapettumisstabiilisuus.This invention relates to an improved process for preparing rosin ester. In particular, improvement 5 of the present invention is in the reaction of rosin and polyhydric alcohol in the presence of phosphinic acid (H 3 PO 2) and a phenol sulfide compound as a combined catalyst to shorten the reaction time of rosin pentaerythritol ester formation and form rosin ester with improved color and oxidation stability.

Kolofoni on pääasiallisesti kondensoituneen rengas-rakenteen omaavien C20-monokarboksyylihappojen seos, joista ovat tyypillisiä levopimaari- ja abietiinihapot, jotka kumpikin ovat alttiita lukuisille kemiallisille transfor-15 maatioille. Kolofoneihin, joita tämä keksintö koskee, lukeutuvat pihkahartsi, uuttohartsi ja mäntyöljyhartsi, tai hartsihapot, jotka sisältyvät näihin, kuten esimerkiksi abietiinihappo, pimaarihappo, sapiinihappo jne.Rosin is a mixture of C20 monocarboxylic acids with a predominantly condensed ring structure, typical of levoprimar and abietic acids, both of which are susceptible to numerous chemical transformations. The rosins to which this invention relates include rosin, extraction resin and tall oil resin, or rosin acids contained therein, such as, for example, abietic acid, pimaric acid, sapinic acid, and the like.

Mahlan ja vastaavien kasvlnesteiden hydrofUlisten 20 komponenttien luonnollinen erotus ja asteittainen konversio puun jälsikerroksesta kasvavasti hydrofibisiksi kiinteiksi aineiksi ovat erilaisten pihkojen, hartsien ja va-.·. : hojen geneerisiä muodostumisprosesseja.The natural separation of the hydrophilic components of the juice and the corresponding vegetable fluids and the gradual conversion from the back layer of the wood to increasingly hydrophobic solids are due to the variety of resins, resins and. : generic formation processes.

' Tämän prosessin pihka-välituotteelle on tyypillistä 25 sandarakki, jota virtaa hakatuista rei'istä eteläisen kel-' . täisen männyn rungoista kaakkois-USA:ssa, Ranskassa ja muissa maissa. Sandarakki sisältää noin 80 % (pihka)hart-sia ja noin 20 % tärpättiä.'The resin intermediate of this process is characterized by 25 sandacles flowing from the cut holes to the southern slope.' pine trunks in the southeastern United States, France, and other countries. Sandarakki contains about 80% (resin) resin and about 20% turpentine.

Hartsaantuminen pihkasta voi johtua joko öljyn 30 luonnollisesta haihtumisesta uutoksesta tai hitaasta ke-: *·: rääntymisestä pintapuun ja sydänpuun tiehyissä. Pinus- kannot ovat riittävän arvokkaita kerättäviksi, pilkotta-.' . viksi ja uutettaviksi heksaanilla tai korkeammalla kiehu- villa paraffiineillä uuttohartsin, puutärpätin ja muiden ·;· 35 terpeenin sukuisten yhdisteiden saamiseksi fraktiotislauk- 2 86072 sella. Paperinvalmistuksen sulfaattiprosesslssa mäntypuuta keitetään emäksen kanssa, jolloin sivutuotteena saadaan raakaa mäntyöljyä ja raakaa sulfaattitärpättiä. Raa'an mäntyöljyn fraktlointi antaa mäntyöljyhartsia ja rasvahap-5 poja.Resin resin can be due to either the natural evaporation of the oil from the extract or the slow warping of the surface wood and heartwood ducts. Pinus strains are valuable enough to be collected, digested. ' . and extractable with hexane or higher boiling paraffins to obtain extraction resin, wood turpentine and other terpene-related compounds by fractional distillation. In the sulphate process of papermaking, pine wood is boiled with a base, whereby crude tall oil and crude sulphate turpentine are obtained as a by-product. Fractionation of crude tall oil gives tall oil resin and fatty acid-5 son.

Pihkan, puun ja mäntyöljyhartsin kemiallinen transformaatio, joka on tämän keksinnön mukainen, on esteröin-ti. Edulliset tuoteominaisuudet, jotka saadaan kolofonin esteröinnillä erilaisiin sovellutuksiin, ovat johtaneet 10 monien esteröintimenetelmien kehittämiseen, erityisesti käsittelyyn polyhydrisillä alkoholeilla. US-patentit 2 369 125, 2 590 910 ja 2 572 086 esittävät kolofonin es-teröintiä glyserolilla ja pentaerytritolilla, muiden poly-hydristen alkoholien lisäksi, ja tavallisesti niitä edel-15 tää kolofonin disproportionaatiovaihe.The chemical transformation of resin, wood and tall oil resin according to this invention is esterification. The advantageous product properties obtained by esterification of rosin for various applications have led to the development of many esterification methods, in particular treatment with polyhydric alcohols. U.S. Patents 2,369,125, 2,590,910 and 2,572,086 disclose the esterification of rosin with glycerol and pentaerythritol, in addition to other polyhydric alcohols, and are usually preceded by a rosin disproportionation step.

US-patentti 3 780 012 esittää mäntyöljyhartsin esikäsittelyä paraformaldehydillä ja sen jälkeistä tislausta ennen esteröintireaktiota tuotteen värin parantamiseksi. US-patentti 3 780 013 esittää fenolisulfidiyhdisteen dif-20 ferentiaalista lisäystä mäntyöljyhartsin pentaerytritoli- esteröinnin aikana. Näiden menetelmien tuotteiden värin väitettiin olevan M skaalan U.S.D.A. mukaan. Tässä keksinnössä viitatut kolofoniväristandardit ovat U.S.D.A.-standardeja, jotka vaihtelevat X:stä, joka on vaalein, D:hen, ... 25 joka on tummin väri. Väriskaala merkitään X, WW, WG, N, M, K, I, H, G, F, E ja D. Keksinnön mukaisen menetelmän kolo-foniesterituotteiden vaalean värin takia X-värien kolofo-neilla merkinnät X-A, X-B ja X-C tarkoittavat vaaleampaa kuin X-väri, ja X-C on vaalein väri.U.S. Patent 3,780,012 discloses pretreatment of tall oil resin with paraformaldehyde and subsequent distillation prior to the esterification reaction to improve the color of the product. U.S. Patent 3,780,013 discloses the differential addition of a phenol sulfide compound during pentaerythritol esterification of tall oil resin. The color of the products of these methods was claimed to be M-scale U.S.D.A. by. In the present invention, the rosin color standards referred to are U.S.D.A. standards ranging from X, which is the lightest, to D, ... 25, which is the darkest color. The color scale is denoted X, WW, WG, N, M, K, I, H, G, F, E and D. Due to the light color of the rosin products of the process according to the invention, the rosin XA, XB and XC mean lighter than X color, and XC is the lightest color.

30 US-patentti 4 172 070 esittää aryylisulfonihapon käyttöä perinteisten emäksisten esteröintikatalyyttien, : : kuten kalsiumoksidin tilalla, jotta voitaisiin vähentää . mäntyöljyhartsin pentaerytritoliesteröinnin aikaa kolofo- *... niesterin saamiseksi, jolla on parannettu happistabiili- "· 35 suus, väri ja sulamispiste. Tätä työtä sekoittaa kuitenkin li 3 86072 käytetty epätavallisen suuri määrä pentaerytritolia (35 %:n ekvivalenttiylimäärä), mikä sinänsä kasvattaisi merkittävästi happoluvun putoamisnopeutta. Saatiin tuotteita, joiden rengas- ja pallosulamispisteet olivat 77 - 86,5 °C.U.S. Patent 4,172,070 discloses the use of arylsulfonic acid in place of conventional basic esterification catalysts, such as calcium oxide, to reduce. pentaerythritol esterification of tall oil resin to obtain a rosin * ... niester with improved oxygen stability, color and melting point. However, this work is confused with the unusually large amount of pentaerythritol used (35% equivalent excess) used, which in itself would significantly increase products with ring and ball melting points of 77 to 86.5 ° C were obtained.

5 Normaaleilla kaupallisilla kolofonien pentaerytritolieste-reillä rengas- ja pallosulamispisteet ovat välillä 95 -105 °C.With normal commercial pentaerythritol esters of rosins, the ring and sphere melting points are between 95-105 ° C.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää uusi menetelmä kolofoniestereiden valmistamiseksi. Tämän keksinnön 10 tarkoituksena on edelleen käyttää katalyyttiä, joka kiihdyttää kolofonin esteröinnin reaktionopeutta, mikä johtaa lyhentyneeseen reaktioaikaan. Tämän keksinnön tarkoituksena on edelleen vähentää reaktiossa käytettyä polyhydrisen alkoholin määrää, mikä johtaa vähentyneisiin kustannuksiin 15 ja korkeampiin, edullisempiin sulamispisteisiin, so. 95 -105 °C.It is an object of the present invention to provide a new process for the preparation of rosin esters. It is a further object of the present invention to use a catalyst which accelerates the reaction rate of rosin esterification, resulting in a reduced reaction time. It is an object of the present invention to further reduce the amount of polyhydric alcohol used in the reaction, which results in reduced costs and higher, more favorable melting points, i. 95-105 ° C.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä esitetään patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosas-sa.The method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

20 Kaikki edellä esitetyt tavoitteet saavutetaan ha vainnolla, että fosfiinihappo (kutsutaan myös hypofosfori-hapoksi) reagoi synergistisesti fenolisulfidiyhdisteen kanssa yhdistettynä katalyyttinä kolofonin esteröinnin reaktionopeuden kiihdyttämiseksi. Erityisesti kolofoni ’’’ 25 reagoi vähintään ekvivalenttimäärän kanssa polyhydristä alkoholia, edullisesti glyserolia tai pentaerytritolia, kun läsnä on 0,1 - 2,0 % fosfiinihappoa ja 0,05 - 1,0 % fenolisulfidia kolofonin painoon perustuen, noin 180 -noin 300 °C:n lämpötilassa sellaisen kolofoniesterin muo-30 dostamiseksi, jonka väri on sama tai vaaleampi kuin lähtö-kolofonilla.All of the above objects are achieved by the observation that phosphinic acid (also called hypophosphorous acid) reacts synergistically with the phenol sulfide compound as a combined catalyst to accelerate the reaction rate of rosin esterification. In particular, rosin reacts with at least an equivalent amount of polyhydric alcohol, preferably glycerol or pentaerythritol, in the presence of 0.1 to 2.0% phosphinic acid and 0.05 to 1.0% phenol sulfide based on the weight of rosin, about 180 to about 300 ° At C to form a rosin ester that is the same or lighter in color than the starting rosin.

Fosfiinihappo on vahva, pelkistävä happo, joka on hyödyllinen hapetuksenvastaisten tai väriä vähentävien ominaisuuksiensa takia valmistettaessa vaaleita rasvahap-·; 35 potauraatteja (US-patentti 3 232 968), karboksyylihappoes- 4 86072 tereitä poly(oksialkyleeni)yhdisteiden kanssa (GB-patentti 979 673 ja US-patentti 3 071 604), glykolien akryyli- ja metakryyliestereitä (JP-patentti 73 11084) tai vaaleita alkyylihartseja (JP-patentti 123997). Myös fosfiinihappoa 5 on käytetty mäntyöljyn käsittelyaineena siinä olevien epäpuhtauksien ja väriaineiden muuntamiseksi tislaantumatto-maan muotoon ja läsnä olevien hartsihappojen dekarboksy-laation edistämiseksi (US-patentti 2 441 197).Phosphinic acid is a strong, reducing acid which is useful because of its antioxidant or color-reducing properties in the preparation of pale fatty acids. 35 potaurates (U.S. Patent 3,232,968), carboxylic acid residues 4,86072 with poly (oxyalkylene) compounds (GB Patent 979,673 and U.S. Patent 3,071,604), acrylic and methacrylic esters of glycols (JP Patent 73,11084), or light alkyl resins (JP Patent 123997). Phosphinic acid 5 has also been used as a tall oil treatment agent to convert impurities and dyes therein to a non-distillate form and to promote decarboxylation of the resin acids present (U.S. Patent 2,441,197).

Nyt esitetään uusi kolofonin esteröintimenetelmä, 10 jossa käytetään fosfiinihappoa yhdessä fenolisulfidiyhdis- teen kanssa esteröinnin katalyyttinä.A new process for the esterification of rosin is now presented, in which phosphinic acid is used together with a phenol sulfide compound as a catalyst for esterification.

Pihka-, uutto- ja mäntyöljyhartsimateriaalit, joita tämä keksintö koskee, voidaan alistaa muille käsittelyille ennen esteröintiä. Esimerkiksi tislauskäsittelyn lisäksi, 15 johon viitataan fraktiouuttomenetelmissä, kolofonimateri- aalille on voitu suorittaa disproportionaatio, hydraus tai polymerointi tai näiden ja/tai muiden käsittelyjen jokin yhdistelmä.The resin, extraction and tall oil resin materials to which this invention relates may be subjected to other treatments prior to esterification. For example, in addition to the distillation treatment referred to in fractional extraction processes, the rosin material may have undergone disproportionation, hydrogenation, or polymerization, or some combination of these and / or other treatments.

Polyhydrisinä alkoholeina voidaan käyttää etyleeni-20 glykolia, propyleeniglykolia, dietyleeniglykolia, triety- leeniglykolia, tetraetyleeniglykolia, trimetyleeniglyko-lia, glyserolia, pentaerytritolia, dipentaerytritolia, tripentaerytritolia, trimetylolietaania, trimetylolipro-paania, mannitolia, sorbitolia sekä edellä mainittujen ja III 25 muiden samanlaisten polyhydristen alkoholien kombinaatioita. Esteröinnissä käytettävää alkoholin määrää voidaan *·*; vaihdella suuresti, mutta yleensä enintään noin 20 %:n ylimäärä ekvivalenttiyhteismäärään on tarpeellinen.Polyhydric alcohols which can be used are ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, trimethylene glycol, glycerol, pentaerythritol, alcohol of the above-mentioned combinations. The amount of alcohol used in the esterification can be * · *; vary widely, but usually an excess of no more than about 20% of the equivalent total is necessary.

Yleensä esteröinti suoritetaan lisäämällä reaktio-30 astiaan kolofoni, jopa 50 %:n ekvivalenttiylimäärä poly-hydristä alkoholia, edullisesti 15 - 20 %:n ekvivalentti-ylimäärä, ja 0,1 - 2,0 % fosfiinihappoa ja 0,05 - 1,0 % .* . fenolisulfidia kolofonin painoon perustuen. Reaktiolämpö- tila kohotetaan noin 180 °C:sta noin 300 °C:seen, edulli-'···' 35 sesti noin 250 °C:sta noin 280 °C:seen, enintään noin 15 5 86072 tunniksi tai kunnes kolofonin happoluku on vähentynyt noin 15:ksi tai sen alle. Pitempiä reaktioaikoja voidaan käyttää, mutta lisäaika ja energiakustannukset poistavat saavutetut edut. Edullinen fosfiinihappomäärä on noin 0,2 -5 0,5 % kolofonin painosta, ja etua ei saada käytettäessä 0,5 % tai enemmän fosfiinihappoa. Fenolisulfidin edullinen määrä on noin 0,2 - noin 0,5 % perustuen kolofonin painoon.In general, the esterification is carried out by adding rosin to the reaction vessel, up to 50% equivalent excess of polyhydric alcohol, preferably 15 to 20% equivalent excess, and 0.1 to 2.0% phosphinic acid and 0.05 to 1.0 %. *. phenol sulphide based on the weight of rosin. The reaction temperature is raised from about 180 ° C to about 300 ° C, preferably from about 250 ° C to about 280 ° C, for up to about 15 86072 hours or until the rosin acid number is decreased to about 15 or less. Longer reaction times can be used, but additional time and energy costs eliminate the benefits achieved. The preferred amount of phosphinic acid is about 0.2 to 0.5% by weight of rosin, and no advantage is obtained when using 0.5% or more of phosphinic acid. The preferred amount of phenol sulfide is from about 0.2% to about 0.5% based on the weight of the rosin.

Fenolisulfidi on esitetty US-patentissa 3 780 013, 10 joka esitetään tässä viitteenä. Kuten edellä mainitussa patentissa on mainittu, käsittelyainetta voidaan esittää rakenteella: Ί (HO) (HO) (OH) 15 (try 7 S*--(Aryl)—s*--(^ryl) (R)« (R). P (R)„ ^ — jossa n on kokonaisluku 1 - 3, p on kokonaisluku 0 - 100, edullisesti noin 5 - 20, ja summa m + n kussakin aryylissä 20 on 1 - 5, x on 1, 2 tai 3 ja R on hiilivetyryhmä, esim. alkyylisykloalkyyli ja substituoitu alkyyli, esim. C^g, jossa substituentteja ovat sykloalkyyli, aryyli, alkaryyli ·. : jne. R sisältää edullisesti 1-22 hiiliatomia. Edullisia alkyyliryhmiä ovat suoraketjuiset sekundääriset ja terti- ·' 25 ääriset alkyyliryhmät, jotka sisältävät jopa 8 hiiliatomia. Edullisia aryyliryhmiä ovat ne, jotka sisältävät 6 -18 hiiliatomia, tyypillisesti fenyyli, naftyyli ja antra-syyli. Tyypilliset sykloalkyyliryhmät sisältävät 3-8 hiiliatomia renkaassa, esim. syklopropyyli, syklopentyyli 30 ja sykloheksyyli.Phenol sulfide is disclosed in U.S. Patent 3,780,013, which is incorporated herein by reference. As mentioned in the above patent, the treatment agent can be represented by the structure: Ί (HO) (HO) (OH) 15 (try 7 S * - (Aryl) -s * - (^ ryl) (R) «(R). P (R) n - wherein n is an integer from 1 to 3, p is an integer from 0 to 100, preferably from about 5 to 20, and the sum of m + n in each aryl 20 is from 1 to 5, x is 1, 2 or 3 and R is a hydrocarbon group, e.g. alkylcycloalkyl and substituted alkyl, e.g. C 1-8, wherein the substituents are cycloalkyl, aryl, alkaryl, etc., etc. R preferably contains 1 to 22 carbon atoms Preferred alkyl groups are straight-chain secondary and tertiary alkyl groups. containing up to 8 carbon atoms Preferred aryl groups are those containing from 6 to 18 carbon atoms, typically phenyl, naphthyl and anthracyl Typical cycloalkyl groups contain from 3 to 8 carbon atoms in the ring, e.g., cyclopropyl, cyclopentyl and cyclohexyl.

•j Esteröintireaktio pitäisi edullisesti suorittaa inertti-ilmakehässä, joka saadaan typpipurkauksella reak-tioastiaan ennen reagenssien lisäystä ja typpisuihkutuk-sella reaktion aikana. Koska vaalea väri on kolofonieste-35 rille toivottava ominaisuus ja väri on herkkä hapen läsnä- 6 86072 ololle, tällainen läsnäolo on minimoitava.The esterification reaction should preferably be carried out in an inert atmosphere obtained by nitrogen discharge into the reaction vessel before the addition of the reagents and by spraying with nitrogen during the reaction. Since light color is a desirable property for rosin barriers and the color is sensitive to the presence of oxygen, such presence must be minimized.

Koska yhdistetyn fosfiinihappo- ja fenolisulfidika-talyytin etu on minimaalinen värin arvon aleneminen este-röinnin aikana, kolofoniesterin väri riippuu pääasialli-5 sesti lähtökolofonin väristä. Kun kolofoni esteröidään, keksinnön mukaisen menetelmän yhdistetyt katalyytit muodostavat esteriä, joka on väriltään samanlainen tai vaaleampi kuin lähtökolofoni.Since the advantage of the combined phosphinic acid and phenol sulfide catalyst is the minimal reduction in color value during esterification, the color of the rosin ester depends mainly on the color of the starting rosin. When the rosin is esterified, the combined catalysts of the process of the invention form an ester that is similar in color or lighter in color to the starting rosin.

Keksinnön mukaisen menetelmän edullisessa toteutus-10 tavassa lähtökolofoni sulatetaan inertti-ilmakehässä reak-tioastiassa ja sen jälkeen lisätään 0,2 % (kolofonin painosta) fosfiinihappoa (50 % aktiivinen vedessä), 0,5 % (kolofonin painosta) fenolisulfidia ja 15 - 20 %:n ekviva-lenttiylimäärä pentaerytritolia. Hyvin hidasta inerttikaa-15 susuihkua, kuten typpeä tai hiilidioksidia ylläpidetään, kun seosta lämmitetään 250 °C:seen sekoittaen, ja tämä lämpötila ylläpidetään noin 3 tuntia. Sitten reaktiolämpötila nostetaan 275 °C:seen, kunnes reaktiotuotteen happoluku on laskenut 15:sta tai sen alle, tai noin 2-12 tuntia. Noin 20 5-15 tuntia reaktion aloittamisen jälkeen inerttikaasu- suihku korvataan höyrysuihkulla ja sen jälkeen lisätään noin 0,053 % kiinteää natriumhydroksidia (tai muuta emäksistä yhdistettä) kolofonin painosta fosfiinihappokatalyy-tin neutraloimiseksi, ja seos jäähdytetään 220 - 230 _···. 25 °C:seen ja siihen suihkutetaan typpeä kosteuden poistamiseksi. (Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää 50-%:sta natrium-'*. hydroksidin vesiliuosta).In a preferred embodiment of the process according to the invention, the starting rosin is melted in an inert atmosphere in a reaction vessel and then 0.2% (by weight of rosin) of phosphinic acid (50% active in water), 0.5% (by weight of rosin) of phenol sulphide and 15-20% are added. equivalent excess of pentaerythritol. A very slow inert jet of 15 such as nitrogen or carbon dioxide is maintained when the mixture is heated to 250 ° C with stirring, and this temperature is maintained for about 3 hours. The reaction temperature is then raised to 275 ° C until the acid number of the reaction product has dropped from 15 or less, or about 2-12 hours. About 20 to 15 hours after the start of the reaction, the inert gas jet is replaced by a steam jet and then about 0.053% of solid sodium hydroxide (or other basic compound) by weight of rosin is added to neutralize the phosphinic acid catalyst, and the mixture is cooled to 220-230. To 25 ° C and sprayed with nitrogen to remove moisture. (Alternatively, a 50% aqueous solution of sodium hydroxide may be used).

Seuraavat esimerkit kuvaavat odottamatonta värin parantumista kolofoniestereissä, jotka tehdään keksinnön 30 mukaisella menetelmällä, sekä lyhentynyttä reaktioaikaa.The following examples illustrate the unexpected color improvement in rosin esters made by the process of the invention as well as the reduced reaction time.

Ellei toisin ole mainittu, osat ovat paino-osia.Unless otherwise stated, parts are by weight.

: : Esimerkki 1 ’ Sopivassa reaktioastiassa sulatettiin 500 osaa män- työljyhartsia, jonka U.S.D. A.-väri oli WW, 200 °C:ssa typ-*;* 35 pipatjan avulla. 65 osaa pentaerytritolia lisättiin hi- 7 86072 taasti 200 °C:ssa. Seos lämmitettiin 250 °C:seen kolmeksi tunniksi sekoittaen, minkä jälkeen lämpötila nostettiin 275 °C:seen ja pidettiin siinä, kunnes tuotteen happoluku oli 15. Reaktion kokonaisaika oli 43 tuntia ja lopullisen 5 esterin U.S.D.A.-väri oli I.:: Example 1 ‘In a suitable reaction vessel, 500 parts of a tall oil resin having a U.S.D. The A. color was WW, at 200 ° C with a typ * * * pipette. 65 parts of pentaerythritol were added again at 200 ° C. The mixture was heated to 250 ° C with stirring for 3 hours, after which the temperature was raised to 275 ° C and held until the acid number of the product was 15. The total reaction time was 43 hours and the final 5 ester had a U.S.D.A color of I.

Esimerkki 2 Tämä ja seuraava esimerkki osoittavat edut käytettäessä perinteistä kolofonin esteröintikatalyyttiä reaktiossa.Example 2 This and the following example demonstrate the advantages of using a conventional rosin esterification catalyst in the reaction.

10 Reaktio suoritettiin kuten esimerkissä 1, paitsi että ennen pentaerytritolin lisäystä lisättiin 1,076 osaa kalsiumformiaattia katalyyttinä 200 °C:ssa. Reaktioaika 274 °C:ssa, joka vaadittiin saavuttamaan reaktiotuotteelle happoluvuksi 15, oli vain 6,5 tuntia 9,5 tunnin kokonais-15 reaktioajasta. Lopullisen esterin U.S.D.A.-väri oli M - K ja rengas- ja pallosulamispiste 100 °C.The reaction was carried out as in Example 1, except that 1.076 parts of calcium formate were added as a catalyst at 200 ° C before the addition of pentaerythritol. The reaction time at 274 ° C required to achieve an acid number of 15 for the reaction product was only 6.5 hours out of a total reaction time of 9.5 hours. The final ester had a U.S.D.A. color of M to K and a ring and sphere melting point of 100 ° C.

Esimerkki 3Example 3

Reaktio suoritettiin kuten esimerkissä 2, paitsi että 1 osa kalsiumhydroksidia lisättiin katalyyttinä kal-20 siumformiaatin sijasta. Happoluvun 15 saavuttamiseen vaa dittu reaktion kokonaisaika oli 10 tuntia. Lopullisen esterin U.S.D.A.-väri oli I.The reaction was carried out as in Example 2, except that 1 part of calcium hydroxide was added as a catalyst instead of calcium formate. The total reaction time required to reach acid number 15 was 10 hours. The U.S.D.A. color of the final ester was I.

- : Näin ollen esimerkkien 2 ja 3 katalyytit antavat lyhyemmän reaktioajan, mutta tuotteen värissä ei saavuteta --- 25 todellisia etuja.-: Thus, the catalysts of Examples 2 and 3 give a shorter reaction time, but the color of the product does not achieve --- 25 real advantages.

Esimerkki 4Example 4

Jotta voitaisiin määrittää edut, jotka saadaan käytettäessä katalyyttinä aryylisulfonihappoa kolofonin este-röintiin (kuten esitetään US-patentissa 4 172 070), reak-30 tio suoritettiin kuten esimerkissä 1, paitsi että kun pentaerytritoli oli lisätty sulatettuun kolofoniin ja kun oli sekoitettu hyvin 200 °C:ssa, lisättiin 1 osa paratolu-eenisulfonihappoa. Happoluvun 15 tai sen alle olevan hap-poluvun saavuttamiseen vaadittu aika oli 12 tuntia. Lopul-·'· 35 lisen esterin U.S.D. A.-väri oli WW - WG.In order to determine the advantages of using arylsulfonic acid as a catalyst for esterification of rosin (as disclosed in U.S. Patent 4,172,070), the reaction was performed as in Example 1, except that pentaerythritol was added to molten rosin and stirred well at 200 ° C. , 1 part of paratoluenesulfonic acid was added. The time required to reach an acid number of 15 or less was 12 hours. The final 35D ester in U.S.D. The A. color was WW - WG.

8 860728 86072

Vaikka reaktioaika lyheni ja tuotteen väri oli parempi kuin esimerkkien 2 ja 3 katalyyteillä saavutettu, värin vähenemistä (vaalenemista) lähtökolofonista havaittiin vain vähän tai ei ollenkaan.Although the reaction time was shortened and the color of the product was better than that obtained with the catalysts of Examples 2 and 3, little or no color reduction (lightening) was observed from the starting rosin.

5 Esimerkki 55 Example 5

Sen määrittämiseksi, saavutetaanko etua aryylisul-fonihapon ja fenolisulfidin katalyyttikombinaatiolla, reaktio suoritettiin samoin kuin esimerkissä 4, paitsi että paratolueenisulfonihapon lisäyksen jälkeen lisättiin 10 fenolisulfidia (Vultad®1 2, amyylifenolisulfidipolymeeri, jota myy Pennwalt) differentiaalisesti kulloinkin 0,5 osan määrinä reaktion alussa, 4 tuntia myöhemmin 275 °C:ssa ja lopulta 4 tuntia myöhemmin 275 °C:ssa. Alle 15 olevan hap-poluvun saavuttamiseen vaadittu reaktion kokonaisaika oli 15 10 tuntia ja lopullisen esterin U.S.D.A.-väri oli X - WW.To determine whether an advantage was obtained with the catalyst combination of arylsulfonic acid and phenol sulfide, the reaction was carried out as in Example 4, except that after the addition of paratoluenesulfonic acid 10 phenol sulfide (Vultad®12, amylphenol sulfide polymer sold by Pennwalt in 0.5 one hour later at 275 ° C and finally 4 hours later at 275 ° C. The total reaction time required to achieve a hap path of less than 15 was 15 to 10 hours and the U.S.D.A. color of the final ester was X to WW.

Näin ollen merkittävää parannusta ei havaittu kumpaankaan katalyyttiin nähden yksin käytettynä.Thus, no significant improvement was observed for either catalyst when used alone.

Esimerkki 6Example 6

Jotta voitaisiin osoittaa fenolisulfidin ja fosfii-20 nihapon kombinaation synergistinen katalyyttinen ja tuotteen väriä parantava vaikutus kolofonin esteröinnissä, reaktio suoritettiin samoin kuin esimerkissä 5, paitsi että paratolueenisulfonihapon tilalla lisättiin 1 osa 50- • %:sta aktiivista fosfiinihappoa. Differentiaalisen lisää-25 misen sijasta kaikki fenolisulfidi (1,5 osaa) lisättiin muiden reagenssien kanssa reaktion alussa. Kun reaktio oli edennyt 3 tuntia 250 °C:ssa, lämpötila nostettiin 275 °C:seen neljäksi tunniksi, jolloin saatiin lopullinen esteri, jonka happoluku oli alle 13 ja U.S.D.A.-väri X-B:stä 30 X-C:hen.In order to demonstrate the synergistic catalytic and color-improving effect of the combination of phenol sulfide and phosphin-20-nitric acid in rosin esterification, the reaction was carried out as in Example 5, except that 1 part of 50% active phosphinic acid was added instead of paratoluenesulfonic acid. Instead of differential addition, all phenol sulfide (1.5 parts) was added with other reagents at the beginning of the reaction. After the reaction proceeded for 3 hours at 250 ° C, the temperature was raised to 275 ° C for four hours to give a final ester having an acid number of less than 13 and a U.S.D.A. color from X-B to 30 X-C.

Esimerkki 7 . Jotta voitaisiin osoittaa keksinnön mukaisen mene- : telmän etu pihkahartsin esteröinnissä, reaktio suoritet- : tiin samoin kuin esimerkissä 6, paitsi että käytettiin ,•••.35 pihkahartsia, jonka U.S.D.A.-väri oli X-A:sta X-B:hen.Example 7. In order to demonstrate the advantage of the process according to the invention in the esterification of the resin, the reaction was carried out as in Example 6, except that a resin having a U.S.D.A. color of X-A to X-B was used.

· · 9 86072· · 9 86072

Merkittävä parannus reaktioajassa, joka vaaditaan saavuttamaan toivottu happoluku tuotteelle, ja tuotteen värin merkittävä parantuminen (so. vaaleneminen) käyttämällä tämän keksinnön mukaista katalyyttikombinaatiota 5 osoittavat odottamatonta ja ei-ilmeistä synergististä katalyyttistä vaikutusta kolofonin esteröintiin.A significant improvement in the reaction time required to achieve the desired acid number for the product and a significant improvement in color (i.e., whitening) of the product using the catalyst combination of this invention indicate an unexpected and non-apparent synergistic catalytic effect on rosin esterification.

Vaikka keksintöä on kuvattu tässä viitaten erilaisiin spesifisiin materiaaleihin, menetelmiin ja esimerkkeihin, on ymmärrettävää, että keksintöä ei rajoiteta 10 tiettyihin materiaaleihin, materiaalien kombinaatioihin ja tähän tarkoitukseen valittuihin menetelmiin. Lukuisia tällaisten yksityiskohtien variaatioita voidaan käyttää, kuten alaa taitavat havaitsevat.Although the invention has been described herein with reference to various specific materials, methods, and examples, it is to be understood that the invention is not limited to particular materials, combinations of materials, and methods selected for this purpose. Numerous variations of such details may be used, as will be appreciated by those skilled in the art.

Claims (13)

1. Förfarande för förestring av kolofon med en po-lyhydrisk alkohol, kännetecknat därav, att 5 kolofonet och den polyhydriska alkoholen uppvärms vid när-varo av en katalytisk mängd av fosfinsyra och fenolsulfid-förening i en inert omgivning.A process for esterification of rosin with a polyhydric alcohol, characterized in that the rosin and polyhydric alcohol are heated in the presence of a catalytic amount of phosphinic acid and phenolic sulfide compound in an inert environment. 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att reaktionen utförs under en tid 10 av 5 - 15 timmar vid en temperatur av 180 - 300 °C vid när-varo av 0,1 - 2,0 % fosfinsyra och 0,05 - 1,0 % fenolsul-fidförening, och därefter insprutas änga och en basisk förening tillsätts i tillräcklig mängd för att neutralises fosfonsyran. 15Process according to claim 1, characterized in that the reaction is carried out for a period of 10 to 5 hours at a temperature of 180 - 300 ° C in the presence of 0.1 - 2.0% phosphinic acid and 0.05 - 1.0% phenolic sulfide compound, and then meadow is injected and a basic compound is added in sufficient quantity to neutralize the phosphonic acid. 15 3. Förfarande enligt patentkravet 1, känne tecknat därav, att kolofonet förestras t.o.m. med en 50 %:s ekvivalentöverdos av en polyhydrisk alkohol vid en temperatur av 250 - 280 °C.3. A method according to claim 1, characterized in that the rosin is esterified through with a 50% equivalent overdose of a polyhydric alcohol at a temperature of 250-280 ° C. 4. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e - 20 tecknat därav, att kolofonet och den polyhydriska alkoholen uppvärms under sä läng tid att en esterprodukt erhälls, vars syratal är 15 eller mindre.4. A process according to claim 2, characterized in that the rosin and polyhydric alcohol are heated for as long as an ester product is obtained, the acid number of which is 15 or less. 5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att kolofonet förestras t.o.m. med *:· 25 en 50 %:s ekvivalentöverdos av pentaerytritol vid närvaro av 0,2 - 0,5 % fosfinsyra och 0,2 - 0,5 % fenolsulfidför-ening, och reaktionen utförs under en inertgassträle.5. A method according to claim 4, characterized in that the rosin is esterified through with a 50% equivalent overdose of pentaerythritol in the presence of 0.2 - 0.5% phosphinic acid and 0.2 - 0.5% phenolic sulfide compound, and the reaction is carried out under an inert gas jet. 6. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att förestringsreaktionen utförs vid '‘ 30 en temperatur av 250 - 280 °C.Process according to claim 4, characterized in that the esterification reaction is carried out at a temperature of 250-280 ° C. 7. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e -tecknat därav, att inertgasen väljs ur en grupp, som inkluderar koldioxid och kväve.7. A process according to claim 5, characterized in that the inert gas is selected from a group which includes carbon dioxide and nitrogen. 8. Förfarande enligt patentkravet 1, 2, 3 eller 4, .·*·. 35 kännetecknat därav, att förestringen av kolo- li i3 86072 fonet föregäs av en fas där kolofonet förbehandlas.8. A method according to claim 1, 2, 3 or 4. Characterized in that the esterification of the colophon is preceded by a phase in which the colophon is pretreated. 9. Förfarande enligt patentkravet 8, kännetecknat därav, att det förbehandlade kolofonet väljs ur en grupp, som inkluderar disproportionerat kolo- 5 fon, hydrerat kolofon och polymerat kolofon.Method according to Claim 8, characterized in that the pretreated rosin is selected from a group which includes disproportionate rosin, hydrated rosin and polymerized rosin. 10. Förfarande enligt patentkravet 4, k ä n n e -t e c k n a t därav, att av den polyhydriska alkoholen är högst en 50 %:s ekvivalentöverdos närvarande beräknat pä kolofonets ekvivalentvikt, och att man använder en fenol- 10 sulfidförening med strukturen (HO). (H0)n (OH )n ( Arylj— Sx--^ ArylV Sx--{- Ary 1J (R). (R). ' P <R).10. A process according to claim 4, characterized in that, of the polyhydric alcohol, a maximum of 50% equivalent overdose is currently calculated on the equivalent weight of the rosin, and the use of a phenolic sulfide compound of the structure (HO). (H0) n (OH) n (Arylj— Sx - ^ ArylV Sx - {- Ary 1J (R). (R). 'P <R). 15 J där n är ett heltal 1-3, p är ett heltal 0 - 100, x är 1 - 3, summan m + n pä varje akryl är 1 - 5, aryl väljs ur en grupp, som inkluderar fenyl, naftyl och antracyl, och R är en kolväteradikal med 1-22 kolatomer. 20J where n is an integer 1-3, p is an integer 0 - 100, x is 1-3, the sum m + n of each acrylic is 1 - 5, aryl is selected from a group including phenyl, naphthyl and anthracyl , and R is a hydrocarbon radical of 1-22 carbon atoms. 20 11. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-6 eller 10, kännetecknat därav, att kolofonet väljs ur en grupp, som inkluderar tallharts, räharts och extraktionsharts.Method according to any of claims 1-6 or 10, characterized in that the rosin is selected from a group which includes pine resin, raw resin and extraction resin. 12. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-6 ·;· 25 eller 10, kännetecknat därav, att den polyhydriska alkoholen är pentaerytritol och att den förekom-mer i en 15 - 20 %:s ekvivalentöverdos.Process according to any one of claims 1-6, 25 or 10, characterized in that the polyhydric alcohol is pentaerythritol and is present in a 15-20% equivalent overdose. 13. Förfarande enligt nägot av patentkraven 10 -12, kännetecknat därav, att reaktionen utförs 30 under 5-15 timmar, varvid erhälls en esterprodukt, vars syratal är 15 eller mindre.Process according to any one of claims 10-12, characterized in that the reaction is carried out for 5-15 hours, whereby an ester product whose acid number is 15 or less is obtained.
FI864942A 1986-12-03 1986-12-03 Improved procedure for esterification of colophon FI86072C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI864942A FI86072C (en) 1986-12-03 1986-12-03 Improved procedure for esterification of colophon

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI864942A FI86072C (en) 1986-12-03 1986-12-03 Improved procedure for esterification of colophon
FI864942 1986-12-03

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI864942A0 FI864942A0 (en) 1986-12-03
FI864942A FI864942A (en) 1988-06-04
FI86072B true FI86072B (en) 1992-03-31
FI86072C FI86072C (en) 1992-07-10

Family

ID=8523603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI864942A FI86072C (en) 1986-12-03 1986-12-03 Improved procedure for esterification of colophon

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI86072C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI864942A0 (en) 1986-12-03
FI864942A (en) 1988-06-04
FI86072C (en) 1992-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI79341B (en) FOERFARANDE FOER FOERESTRING AV HARTS MED PENTAERYTRITOL OCH TALLOLJAHARTSESTER FRAMSTAELLD MED DETTA FOERFARANDE
US4643848A (en) Modified rosin ester preparation
US4650607A (en) Method for rosin esterification
US4725384A (en) Method for rosin esterification in the presence of phosphinic acid and phenol sulfide and subsequent neutralization with a magnesium salt
CA1231345A (en) Process for the preparation of modified triglycerides
US4657703A (en) Method of improving the color of tall oil rosin esters
GB675167A (en) Improvements in preparing synthetic resinous drying compositions
Zinkel Turpentine, rosin, and fatty acids from conifers
FI100983B (en) Process for the preparation of light-colored rosin resin esters and hot-melt adhesive compositions containing rosin resin esters
FI86072B (en) Improved method for esterification of colophony
US4758379A (en) Process of preparing polyol esters of rosin with excess rosin
CA2044480A1 (en) Use of a mixed catalyst system to improve the viscosity stability of rosin resins
Graça et al. Feruloyl esters of ω-hydroxyacids in cork suberin
EP0440060A1 (en) Method for improving the colour stability of rosin resins
US4962186A (en) Method of improving the color of tall oil rosin esters by recrystallizing and distilling rosin followed by esterifying
US2111762A (en) Resinous compositions from oxalic acid and polyhydric alcohols and process of makingsame
CA1253142A (en) Method of improving the color of tall oil rosin ester
EP0477449B1 (en) Improved solution rosin resinate for publication gravure inks
JP2023518264A (en) Glycidyl ester derived from tall oil and method for producing the same
DK172318B1 (en) Process for esterifying colophonium (natural resin) and a polyvalent alcohol in the presence of a catalyst
NO176970B (en) Procedure for esterification of rosin
SU802342A1 (en) Method of preparing colophony or modified colophony ester
US5084554A (en) Treating polymerized rosin with sodium hydroxy methane sulfonate to improve color stability
DE1520669A1 (en) Process for making modified alkyd resins
US3016357A (en) Resinous compositions obtained by blending alkyd resins with the resinous condensation products of aldehydes with mixtures of butenylphenols

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: WESTVACO CORPORATION

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: MEADWESTVACO CORPORATION

Free format text: MEADWESTVACO CORPORATION

MA Patent expired