JPH06329922A - Pvc加工用熱安定剤/潤滑剤およびその製造法 - Google Patents
Pvc加工用熱安定剤/潤滑剤およびその製造法Info
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- JPH06329922A JPH06329922A JP6091250A JP9125094A JPH06329922A JP H06329922 A JPH06329922 A JP H06329922A JP 6091250 A JP6091250 A JP 6091250A JP 9125094 A JP9125094 A JP 9125094A JP H06329922 A JPH06329922 A JP H06329922A
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Abstract
造法を提供する。 【構成】 本発明の亜鉛メルカプトエステルを製造する
方法は、酸化亜鉛、式、HS−[CHC(=O)OR]
x −(CH2 )y −C(=O)OR](ここで、Rは1
〜20個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖の飽和ま
たは不飽和アルキル基であり、x=0または1であり、
y=1または2であり、およびy=1のときにはx=1
である)を有するメルカプトエステル、およびパラフィ
ンワックスの混合物を少なくともワックスの融点範囲に
等しい温度にまで加熱すること、および、形成された水
を除去すること、を含む。
Description
マーは広く用いられ、高い商業的重要性を有する。ポリ
ビニルクロリド(PVC)は、特に包装、羽目(sidin
g) 、管および多くの押出形材に用いられる。ハロゲン
含有ポリマーのこのような大規模で種々の使用はその中
への良好な熱および光安定剤の混入による。PVCは、
例えば、加工および使用の間に熱および光に長時間さら
されるときに劣化する傾向があることが知られる。暗色
化または他の色相の変化並びに引張、曲げおよび衝撃強
度の損失はこのような劣化の結果である。ポリマー組成
物への添加のための良好で低コストの安定剤が入手可能
でなければ、この組成物から製造された製品の使用寿命
は限定され、その使用およびそれを製造するための条件
は酷く制約されるであろう。
軟化させるために熱を用いる方法によって製品に加工さ
れるときに、1つの特に厄介な劣化の形態は起こる。色
相の変化は高温(例えば、約175〜約200℃)にお
いて最初の数分間で起こり、一般には初期変色(early
color or early discoloration) と呼ばれる。このよう
な初期変色を避けることはプラスティック管および羽目
の製造において極めて重要である。勿論、ピッチ状の研
磨材料へ突然の破局的な劣化を導き、加工装置内部でH
Clのような腐蝕性材料を形成するような高温に長時間
さらされる間のポリマーの変色および劣化を防ぐまたは
減じることも重要である。装置の内部の高度に磨かれた
表面は、このようにして本質的に使い物にならなくな
る。有機錫安定剤を亜鉛メルカプトエステルのような他
の有機金属化合物によって少なくとも一部分を置き換え
るような試みがなされている。有機錫化合物を有機酸の
アルカリ金属塩との組み合わせで[C8 H17OC(=
O)CH2 S]2 Znのような亜鉛メルカプトエステル
により完全に置き換えることは日本国公開特許公報第75
89451号に教示されている。米国特許第4,515,916 号に
おいて、Moltは、亜鉛メルカプトエステル、塩基性無機
アルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物、および、
任意に、置換ジヒドロピリジンを含む組成物がハロゲン
含有ポリマーのための安定剤として有用であることを教
示している。
の向上した製造法を提供することである。
そこからの輸送が困難である非常に粘性の亜鉛メルカプ
トエステルを単離する必要をなくすことである。
非常に低い、水のような粘性を有する非揮発性の亜鉛メ
ルカプトエステル/ワックスマトリックスを提供するこ
とである。
成物のための向上した熱安定剤を提供することである。
熱安定剤によって向上した押出し特性を有するPVC組
成物を提供することである。
目的は新規の亜鉛メルカプトエステルの製造法によって
達成される。亜鉛メルカプトエステルを製造する新規の
方法は非常に粘性の製品を単離および輸送する必要性を
取り除くだけでなく、ハロゲン含有ポリマーのための熱
安定剤として非常に向上した性能を有する製品を提供す
ることは全く驚くべきことである。得られる亜鉛メルカ
プトエステル/ワックスマトリックスは、ハロゲン含有
ポリマーの加工にための潤滑剤の製造および利用のため
の適切な媒体として作用することも非常に有り難い。
発明の新規の方法は、酸化亜鉛、メルカプトエステル、
およびパラフィンワックスの混合物を少なくともワック
スの融点範囲に匹敵する温度で攪拌することを含む。ア
メリカまたはフランスプロセスの酸化亜鉛は適切であ
る。亜鉛化合物およびメルカプトエステルのいかなる比
も、縮合を起こすような条件であるかぎり充分である
が、反応物の理論比を用いることが望ましい。常圧にお
いて実用的な速度で水を除去するようにワックスの融点
より高い温度が必要であろうが、反応は、減圧下で約5
0〜約80℃であるワックスの融点範囲において満足す
るように進行するであろう。最大温度は約140℃であ
る。
は、式、HS−[CHC(=O)OR]x (CH2 )y
−C(=O)ORを有し、Rは1〜20個の炭素原子を
有する直鎖もしくは分枝鎖不飽和アルキル基であり、x
=0または1であり、y=1または2であり、およびx
=1であるときはy=1である。
グリコール酸)、β−メルカプトプロピオン酸およびメ
ルカプト琥珀酸(チオリンゴ酸)のアルキルエステルは
本発明の方法に適切なメルカプトエステルを代表する。
2−エチルヘキシル、イソ−オクチルおよびn−オクタ
デシルエステルは、究極的に誘導される熱安定剤の有効
性の見地から好ましい。その目的で特に好ましいのはイ
ソ−オクチルおよび2−エチルヘキシルメルカプトアセ
テート、イソ−オクチルメルカプトプロピオネート、お
よびn−オクタデシルメルカプトアセテートおよびメル
カプトプロピオネートである。これらのメルカプトエス
テル全ては市販であるか、または従来のエステル化技術
で容易に製造される。エステルが誘導される酸も一般に
は市販されているが、所望により化学業界で長年続いて
いる手順によって製造されうる。メルカプト酢酸は、例
えば、ナトリウムヒドロスルフィドのナトリウムクロロ
アセテートとの反応および次いで行う酸性化によって製
造されうる。β−メルカプトプロピオン酸は、アセトニ
トリル中においてナトリウムヒドロスルフィドのβ−プ
ロピオラクトンとの反応および次いで行う酸性化によっ
て約80%収率で得られる。メルカプト琥珀酸は、無水
マレイン酸の二重結合に硫化水素を添加し、次いで加水
分解することによって製造されうる。α−メルカプトプ
ロピオン酸のアルキルエステルも本発明の目的に適切で
あり、それは米国特許第2,413,361 号(引用文献として
ここに取り入れる)に従ってα−クロロプロピオン酸お
よびチオ硫酸ナトリウムから製造されうる。アルキルエ
ステルは従来方法によって製造されうる。特に好ましい
メルカプトエステルのそれぞれの亜鉛誘導体は、このよ
うに、本発明の組成物で好ましい熱安定剤である。フラ
ンスまたはアメリカプロセスの酸化亜鉛は本発明の方法
による製造に適切である。両方とも鉛を含まないグレー
ドで入手可能であり、それらは好ましい。
化水素ワックスであり、制限するわけではないが、ポリ
エチレンワックス、パラフィンワックスおよびミクロワ
ックスを含む。一般に、有用な炭化水素ワックスは約3
0〜約90℃の融点を有する。これらのワックスの特定
の例は、約38℃〜50℃の融点および1〜20の針入
度(ASTM D 1321)を有するポリエチレンワックス;約6
0〜約90℃の融点および10〜40の針入度を有する
ミクロワックス;約30〜約60℃の融点および10〜
40の針入度を有するパラフィンワックス;を含む。上
記のワックスのブレンドも用いられうる。パラフィンワ
ックスは好ましい。
しておよび管等の製造において加工されるであろう最終
の組成物において潤滑剤として便利に機能する。それ
は、一般に、約22〜約30個の炭素原子を有する飽和
炭化水素の混合物であり、石油留分として得られる。Mo
rton International, Inc.の商品名Adwax (商標)165
および商品名Hoechst XL 165で販売されるワックスは適
切である。
ルカプトエステルとともにパラフィンワックスは、水酸
化カルシウムおよびステアリン酸をマトリックスに加
え、そしてそれを加熱してステアリン酸カルシウムを形
成することによる本発明の組成物において有用な別の潤
滑剤の現場製造のためのマトリックスとしても機能しう
る。任意に、部分的に酸化したポリエチレンは、水酸化
カルシウムおよびステアリン酸の反応が完了する前また
は後に、ワックスおよび亜鉛メルカプトエステルの混合
物に加えられてよい。反応混合物の温度は約110℃〜
約126℃である。酸化されたポリエチレンポリマー
は、また、潤滑剤としても機能し、それはAllied Chemi
cal のAC629Aの製品によって代表される。
ピリジンが用いられる時の米国特許第4,515,916 号にお
いて教示された熱安定剤よりも性能が優れているが、本
発明の組成物は前記のジヒドロピリジンを任意の成分と
して含んでよい。ここに用いられるときに、置換ジヒド
ロピリジンという言葉は式
し、ここで、Rは直鎖または分枝鎖において1〜20個
の炭素原子を有する同一のまたは異なる飽和または不飽
和アルキル基である。適切な置換ジヒドロピリジンの特
定の例は、R基がエチルである(以下の実施例において
DHP−1として参照する)またはドデシル(DHP−
2)であるものを含む。前記のジヒドロピリジンの製造
法は米国特許第4,209,439号に教示されており、ここに
引用文献として取り入れる。
れ、且つ、本発明のポリマー組成物に有用であるハロゲ
ン含有ポリマーは、例えば、ハロゲン化ポリオレフィン
ホモポリマー、ハロゲン化ポリオレフィンコポリマー、
ハロゲン化ポリオレフィンホモポリマーもしくはコポリ
マーを含有するポリマーブレンド、ビニルハリドホモポ
リマー、ビニルハリドコポリマーおよびビニルハリドホ
モポリマーもしくはコポリマーを含有するポリマーブレ
ンドを含む。本発明の実施に使用可能なビニルハリドホ
モポリマー、ビニルハリドコポリマーおよびビニルハリ
ドホモコポリマーもしくはビニルハリドコポリマーを含
有するポリマーブレンドとしては、例えば、(1)ポリ
ビニルクロリド、ポリビニリデンクロリド、ポリビニル
ブロミド、ポリビニルフロリド、(2)ビニルクロリド
の共重合性エチレン系不飽和モノマー、例えば、ビニリ
デンクロリド、ビニルアセテート、ビニルブチレート、
ビニルベンゾエート、ジエチルフマレート、ジエチルマ
レエート、他のアルキルフマレートおよびマレエート、
ビニルプロピオネートメチルアクリレート、2−エチル
ヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルア
クリレート、および他のアルキルアクリレート、メチル
メタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタク
リレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、および他
のアルキルメタクリレート、メチル−α−クロロアクリ
レート、スチレン、ビニルエーテル、例えば、ビニルエ
チルエーテル、ビニルクロロエチルエーテル、ビニルフ
ェニルエーテル、ビニルケトン、例えば、ビニルメチル
ケトン、ビニルフェニルケトン、1−フルオロ−1−ク
ロロエチレン、アクリロニトリル、クロロアクリロニト
リル、アリリデン、ジアセテート、エチレンおよびプロ
ピレンとのコポリマー、および(3)ポリマーブレン
ド、例えば、ポリビニルクロリドおよびポリエチレン、
ポリビニルクロリドおよび塩素化ポリエチレン、ポリビ
ニルクロリドおよびポリメチルメタクリレート、ポリビ
ニルクロリドおよびポリブチルメタクリレート、ポリビ
ニルクロリドおよびポリスチレン、ポリビニルクロリド
およびアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリ
マー、並びにポリビニルクロリドおよびポリエチレンお
よびポリメチルメタクリレートのポリマーブレンド、を
含む。本発明に使用可能な典型的なビニルハリドコポリ
マーはビニルクロリド−ビニルアセテート(87:1
3)、ビニルクロリド−ビニリデンクロリド(95:
5)、ビニルクロリド−トリクロロエチレン(95:
5)およびビニルクロリド−20−エチルヘキシルアク
リレート(80:20)を含む。本発明の実施に使用可
能なぽりまーブレンドは少なくとも2種の明確なポリマ
ー種の物理的配合を含み、25〜95重量%のビニルハ
リドホモポリマーを含む。
に加えて、本発明のポリマー組成物は従来の添加剤、例
えば、充填剤、顔料、可塑剤、染料、酸化防止剤および
紫外光安定剤を含みうる。上記以外の潤滑剤、例えば、
ステアリルステアレート、セチルパルミテートおよび他
のエステルワックス等をも含んでよい。焼成クレー、炭
酸カルシウムおよびタルクのような材料も充填剤として
用いられうる。適切な顔料は二酸化チタン、カーボンブ
ラックおよび酸化鉄を含む。フタレート、セバケート、
アジペート、ホスフェートおよび6〜150個の炭素原
子を有する脂肪酸エステルは、本発明の組成物に適切な
よく知られる可塑剤の代表例である。適切な酸化防止剤
はトリクレジルホスフィット、2,6−ジ−t−ブチル
−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4
−デシルオキシフェノール、および2−t−ブチル−4
−メチルフェノール、2−t−ブチル−4−オクタデシ
ルオキシフェノールを含む。
クスをモルテン状になる温度に加熱し、酸化亜鉛および
メルカプトエステルを加え、そして混合物を加熱して縮
合により形成された水を取り除くことによって製造され
る。亜鉛メルカプチド生成物の約0.1重量%のオーダ
ーの少量の有機酸は反応開始剤として用いられてよい。
縮合は常圧または減圧で行われうる。未反応の酸化亜鉛
が残るならば、それは濾過または遠心分離によって反応
混合物から除去されうる。生成物は、取り扱いが困難な
ほどには粘性であるよりはもしろ、約80℃の低い温度
で非常に低い粘度を有する。
混練および押出しの間のポリマー組成物の安定性に与え
る重要な影響のために、現場でまたは別の方法で製造さ
れた潤滑剤を含むものとする。このように、本発明の方
法はワックスマトリックス中で製造された亜鉛メルカプ
トエステルを含むワックスマトリックスへの潤滑剤の添
加をも含む。安定剤組成物において各成分の量は幅広い
範囲で変化しうる。そかし、一般に安定剤組成物は約5
〜約85%、好ましくは約10〜約20%の本発明の方
法により製造した亜鉛メルカプトエステルを含み、約1
5〜約80%のパラフィンワックス、0〜約20%のス
テアリン酸カルシウム、および、用いられるときには、
約1〜約20%、好ましくは約5〜約10%の置換ジヒ
ドロピリジンを含み、全てのパーセンントは用いられる
安定剤組成物の重量基準である。
られる安定剤組成物の量は幅広く変化させうる。有効な
量は、勿論、必要量の全量である。一般に、有効量はハ
ロゲン含有ポリマーの100重量部当たり0.2重量部
以下の安定剤組成物でありうる。安定剤組成物の重要な
上限はないが、ハロゲン含有ポリマーの100重量部当
たり15重量部を越える量は効果の見合った増加を生じ
ない。好ましくは、本発明の安定剤組成物はハロゲン含
有ポリマーの100重量部当たり約1〜約7重量部の範
囲の量で用いられる。
られる方法および従来の装置の使用によって製造されう
る。安定剤組成物は、ヘンシェルブレンダーのような高
強度混合機において連続的に混合しながらハロゲン含有
ポリマーに加えられうる。重要な注意事項は安定剤組成
物およびハロゲン含有ポリマーが完全に混合されること
である。
ー組成物は、管のような製造品を形成するために用いら
れてよい。種々の従来の成形技術は、安定化された組成
物をあらゆる望ましい造形品に成形するために用いられ
てよい。
がないかぎり全ての量、部およびパーセントは重量基準
である。
5部(0.17当量)の2−エチルヘキシルチオグリコ
レート、および0.2部の酢酸、15部の酸化ポリエチ
レン、および消泡剤の混合物を110℃に加熱し、その
後、6.82部(0.17当量)の酸化亜鉛を徐々に加
えた。この混合物を窒素流で110℃において1時間ス
パージし、酸化物のスルホヒドロキシル基との反応によ
る水を除去した。それから、61.11部(0.2当
量)のステアリン酸を亜鉛塩/ワックス溶液と混合し
て、そして8部(0.17当量)の水酸化カルシウムを
加えた。この混合物を110℃で0.5時間保持し、そ
の半分を浅いパンに注いだときに、それは水のように容
易に注がれ、冷却時に固体化した。これは実施例1のフ
ラクションAであった。残りに約0.4部の、上記でD
HP−1として参照された置換ジヒドロピリジンを加
え、混合物を更に0.5時間加熱して、その後、それを
固体化のために浅いパンに注いだ。これは実施例1のフ
ラクションBであった。
し、0.1部の氷酢酸および3.8部(0.093当
量)の酸化亜鉛を加えた。この混合物をそのまま0.5
時間保持し、その後20部(0.098当量)の2−エ
チルヘキシルチオグリコレートを加えた。この反応混合
物を110℃において45分間保持した。液体は、浅い
パンに注いだときに幾分水のような非常に低い粘度を有
した。
スルホン酸を開始剤として用いた。パンにいれた後に生
成物は冷却時に固体化した。
物は、100部のポリビニルクロリド(OXY 225 PG) 、
5部のコート化炭酸カルシウム(Omya FT)、1部の酸化
チタン(TiPure R960 、DuPont) および0.3部の水酸
化カルシウム(これらの全ては下記にベースPVC配合
物として参照される。)を2.5部の実施例1のフラク
ションAおよび0.3部のDHP−1とブレンドするこ
と、および2.8部の実施例1のフラクションBとブレ
ンドすることによって製造され、それぞれ実施例4およ
び実施例5の製品を提供した。ブレンディングはヘンシ
ェル高強度混合機を用いて約110℃までの温度におい
て達成された。対照組成物および実施例4および5の製
品の動的ミル性能試験を390°F(199℃)におい
て2つのロールミル上で冷却されたブレンドを混練する
ことによって行った。フロントロールのロール速度は3
0rpmであり、リアーロールのロール速度は40rp
mであった。溶融した試料を毎分ごとに取り出した。試
料の彩色試験は表Iに示す結果を与えた。対照試料はベ
ースPVC配合物と1.3部のパラフィンワックス、
0.6部のステアリン酸カルシウム、0.15部の酸化
ポリエチレン、0.4部の別に用意した亜鉛2−エチル
ヘキシルチオグリコレート、および0.3部のDHP−
1とのブレンドであり、本発明の安定剤組成物と同一の
方法でブレンドされた。
の溶融製品の溶融時間、最小トルク、および最大トルク
をも対照試料と比較した。試験条件は190℃の温度、
76g重、および60rpmのローター速度であった。
結果を表IIに示す。
ド(Shintech SE-950)、5部のコート化炭酸カルシウム
(Omya FT)、1部の酸化チタン(TiPure R960,DuPont)
、0.4部のステアリン酸カルシウム、0.3部の水
酸化カルシウム、0.3部のDHP−1および0.15
部の酸化ポリエチレンを含むベース潤滑化PVC配合物
を、0.4部の別に準備された亜鉛2−エチルヘキシル
チオグリコレートおよび1.2部のパラフィンワックス
とブレンドして対照組成物を製造した。同一のベース潤
滑化PVC配合物を1.6部の実施例2の亜鉛2−エチ
ルヘキシルチオグリコレートとブレンドして実施例6の
安定化ポリマー組成物をも提供し、および実施例3の亜
鉛2−エチルヘキシルチオグリコレートとブレンドして
実施例7の安定化ポリマー組成物をも提供した。実施例
4および5と実質的に同一の方法でブレンディングを行
った。これらのブレンドの各々は実施例4および5に記
載した動的ミル性能試験手順に従って試験された。彩色
試験の結果を表IIIに示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 酸化亜鉛、式、HS−[CHC(=O)
OR]x −(CH2)y −C(=O)OR](ここで、
Rは1〜20個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖の
飽和または不飽和アルキル基であり、x=0または1で
あり、y=1または2であり、およびy=1のときには
x=1である)を有するメルカプトエステル、およびパ
ラフィンワックスの混合物を少なくともワックスの融点
範囲に等しい温度にまで加熱すること、および、形成さ
れた水を除去すること、を含む亜鉛メルカプトエステル
を製造する方法。 - 【請求項2】 酸化亜鉛、メルカプトエステルおよびパ
ラフィンワックスの混合物を加熱すること、形成された
水を除去すること、水酸化カルシウムおよびステアリン
酸を加えること、および、水を除去するために得られた
混合物を加熱することを含むハロゲン含有ポリマーのた
めの安定剤組成物を製造する方法。 - 【請求項3】 メルカプトエステルが式、HS−[CH
C(=O)OR]x−(CH2 )y −C(=O)OR]
(ここで、Rは1〜20個の炭素原子を有する直鎖また
は分枝鎖の飽和または不飽和アルキル基であり、x=0
または1であり、y=1または2であり、およびy=1
のときにはx=1である)を有する請求項2に記載の方
法。 - 【請求項4】 本質的に、パラフィンワックス、ステア
リン酸カルシウム、および、式、HS−[CHC(=
O)OR]x −(CH2 )y −C(=O)OR](ここ
で、Rは1〜20個の炭素原子を有する直鎖または分枝
鎖の飽和または不飽和アルキル基であり、x=0または
1であり、y=1または2であり、およびy=1のとき
にはx=1である)を有するメルカプトエステルと酸化
亜鉛とをパラフィンワックス中で反応させることによっ
て製造された亜鉛メルカプトエステルからなる熱安定剤
組成物。 - 【請求項5】 ステアリン酸カルシウムが亜鉛メルカプ
トエステル/パラフィンワックスマトリックス中で水酸
化カルシウムおよびステアリン酸から製造される請求項
4に記載の熱安定剤組成物。 - 【請求項6】 ハロゲン含有ポリマーおよび請求項4に
記載の熱安定剤を含むポリマー組成物。
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