JPS63502753A - 改善された色および安定性を有する塩基性金属塩およびそれを含有するビニルハライドポリマ− - Google Patents
改善された色および安定性を有する塩基性金属塩およびそれを含有するビニルハライドポリマ−Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の名称:改善された色および安定性を有する塩基性金属塩およびそれを含有
するビニルハライドポリマー技術背景
本発明は、ビニルハライドポリマー用の塩基性金属塩安定化組成物の新規製造方
法、そのようにして調製された安定化組成物、そしてそれにより安定化されたビ
ニルハライドポリマーに関する。さらに詳細には2本発明は、より薄い色であり
炭化水素溶解性の塩基性アルカリおよびアルカリ土類金属塩の製法に関する。上
記塩は、アルキルフェノールおよび/またはモノカルボン酸の塩基性アルカリま
たはアルカリ土類金属塩であり、ここでフェノール類が促進剤として用いられる
。
多くの有機ポリマー、特にハロゲン含有有機ポリマーは。
熱を用いて該ポリマーを溶融もしくは軟化させる方法により。
都合よく、そして経済的に市販の有用な品物に加工される。
そのような熱を使用することは、そのポリマーにとって損害を与え得、そしてし
ばしば損害を与える。特に、そのポリマーが高い加工温度(100°Cから20
0°C)に、任意の長時間の間さらされるときにはそうである。ハロゲン含有有
機ポリマーを含む多くの有機ポリマーは、適切に保護されずに高温にある期間さ
らされると色の変化および種々の他の物性変化ヲ受けることがよく知られている
。高温に短時間さらしたときにも色の変化は徐々ではあるが可視的に観察され得
る。しかし、高温の加工温度にさらしたときには1色の変化は促進され1強烈に
大きくなる。高い加工温度にさらして最初の数分間に起こる色の変化は、初期色
もしくは初期脱色といわれる。
白色または淡色の生産物を製造する場合には、そのような初期色もしくは初期脱
色を避けることが極めて重要である。ある工程もしくは製造工程で遭遇し得る高
温加工温度への長時間の暴露の間に有機ポリマーが脱色することおよび劣化する
ことを避けることもしくは減じることもまた。もちろん重要である。 種々の安
定化システムが提案され、この劣化を抑制もしくは避けるために用いられている
。これらの安定化システムはそのほとんどが、生成するハロゲン化水素を中和し
。
遊離のハロゲン化水素が存在することによるそれ以上の脱ハロゲン化水素を抑制
するように働くと考えられる。これまでに提案され使用された安定化システムの
中には、油溶性中性。
および塩基性塩がある。それには例えば、バリウム、カドミウム、亜鉛、ジルコ
ニウム、錫、カドミウムの塩がある。一般に、上記金属塩安定化剤は、一種もし
くはそれ以上の有機面リン酸と組み合わせて用いられる。
ビニルハライドポリマーには9種々の油溶性の一価もしくは多価金属の塩が安定
化剤として用いられてきた。その金属ニハ、アルカリ土類金属類、亜鉛、カルシ
ウム、錫、バリウム、アルミウム、ストロンチウム、ジルコニウムおよびマグネ
シウムが包含される。その金属塩は、塩基性もしくは「過塩基性」金属塩である
ことが好ましい(なぜならこれらはより多量の金属を含有するからである)が、
中性塩であってもよい。ある利用に際しては、中性および塩基性塩の混合物が用
いられる。それには例えば、カルボン酸カドミウム塩(中性)と、フェノール、
カルボン酸および/またはスルホン酸のバリウム塩(塩基性塩)との混合物があ
る。
米国特許第4,159,973号にはビニルハライド樹脂組成物の安定化システ
ムが開示されている。この安定化システムは。
(a)エポキシ化植物油と親和性のある特殊な過塩基性バリウム塩錯体、(b)
多価金属塩成分、(C)少なくとも1種の有機面リン酸塩、および(d)芳香族
または脂肪族炭化水素溶剤、の混合物を含有する。多価金属塩の例としては、芳
香族および脂肪族カルボン酸のカドミウム、亜鉛、ジルコニウム、錫およびカル
シウム塩が包含される。そのような安定化システムを含むビニルハライド樹脂は
優れた熱および光安定性9色および透明性で特徴づけられると報告されている。
ビニルハライドポリマーを安定化させる抗黄色化添加荊が米国特許第4,252
.698号に開示されている。この添加剤は。
過塩基性硫酸塩またはフェノール塩化合物の少なくとも1種。
および約5から約30個の炭素原子を有する1、3−ジケトン化合物またはその
金属塩の混合物を含む。上記過塩基性硫酸塩またはフェノール塩化合物は、リチ
ウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バ
リウム、亜鉛、チタン、アルミニウム、ジルコニウムまたは錫の塩であり、上記
、1,3−ジケトン化合物の金属塩の金属は。
該過塩基性硫酸塩またはフェノール塩化合物について述べた金属のいずれでもあ
り得る。
米国特許第3,194,823号には、ハロゲン含有ポリマー組成物を安定化す
るのに有用なバリウムおよびカドミウム含有有機錯体が開示されている。一般に
、上記錯体は、(a)アルコール、 (b)脂肪族モノカルボン酸化合物、およ
び(C)バリウムおよびカドミウム塩基混合物を含有する混合物から、必要に応
じてフェノールの存在下で調製される。
ビニルハライドポリマーに用いられてきた安定化剤の多価金属成分は1通常、バ
リウム化合物を含有する。このバリウム化合物は、オクタン酸、ネオデカン酸ま
たはナフテン酸のようなモノカルボン酸の塩;オクチルフェノール、ノニルフェ
ノールなどのようなアルキルフェノールの塩;または過塩基性バリウム塩錯体で
あり得る。この過塩基性バリウム塩錯体の使用が近年増えている。なぜなら、こ
の過塩基性塩は。
例えば21〜30%またはそれ以上という高割合でバリウムを含有するからであ
る。
過塩基性バリウム塩錯体はよく知られ、そのような過塩基性バリウム塩錯体の製
法が1例えば2次の米国特許:第2,616,904号;第2.760,970
号;第2,767、164号;第2.798.852号;第2.802,816
号;第3,027,325号;第3,031,284号;第3.342,733
号;第3.533.975号;第3.773.664号;および第3.779.
922号に開示されている。上記過塩基性バリウム塩錯体は、カルボン酸、スル
ホン酸およびアルキルフェノールから、二酸化炭素または二酸化イオウのような
酸性ガスを用いて塩基性を減少させることにより調製される。
上記特許のうちのいくつかに開示されているアルキルフェノール過塩基性バリウ
ム塩錯体のような多(の過塩基性バリウム塩がビニルハライドポリマーの有効な
安定化剤であるが。
それらはしばしば濃色であり、淡色のビニルハライドポリマーが所望のある場合
には使用することができない。濃色の安定化剤がビニルハライドポリマー処方に
添加されたときには。
その色は最終製品のポリマーにまで持ち込まれ、該ポリマーは、透明なポリマー
が所望である場合には不充分となる。
衾所q町!
本発明によれば、フェノールを含む混合物から調製される塩基性アルカリおよび
アルカリ土類金属塩の色および安定性が9次のようにして改善され得ることが見
い出された。つまり、酸素の存在しない状態で反応を行い、そして、その後に該
反応生成物を、酸素の存在しない雰囲気下に保ちながら少なくとも1種の化合物
(該混合物中に存在するフェノール性水酸基の水素を置換しうる化合物)で後処
理することにより改善されることが見い出された。一般に、上記金属塩はフェノ
ール類のアルカリ土類金属塩(例えばカルシウムおよびバリウム塩)である。上
記フェノール性水酸基の水素を置換することのできる化合物の好適な例は、エチ
レンオキシドおよびプロピレンオキシドのようなエポキシドである。
本出願の発明はまた1本発明の方法により調製される改善された金属塩に関する
。ビニルハライドポリマーおよび安定化作用を有するだけの量の本発明の金属塩
を含むビニルハライドポリマー組成物がまた開示され、請求の範囲の項に記され
ている。
好適な 施態11゛H
フェノールを含む混合物から調製される塩基性アルカリおよびアルカリ土類金属
塩の色および安定性を改善するための本発明方法は1次の工程を包含する:
(A)遊離の酸素の不存在下で混合物(A−1)または混合物(A−2)を8用
品すること;
ここで、混合物(A−1)は。
(A−1−1)少なくとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属塩基、および
(A−1−2)少なくとも1種のアルキルフェノール。
を含有し。
該アルカリまたはアルカリ土類金属塩基のアルキルフェノールに対する当量比は
1:1よりも大きく。
混合物(A−2)は。
(A−2−1)少なくとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属塩基。
(A−2−2)少なくとも1種のフェノール。
(A−2−3)少なくとも1種のモノカルボン酸、そして(A−2−4)必要に
応じて少なくとも1種の脂肪族アルモノカルボン酸のフェノールに対する当量比
は少なくとも約1.1:1であり、そして該金属塩基の、他の成分の合計量に対
する当量比はl:1よりも大きい。
(B) 該混合物の滴定し得る塩基仕度(フェノールフタレイン指示薬)が実質
的に減じられるまで、遊離の酸素の不存在下で酸性ガスにより処理すること;お
よび。
(C)該混合物中に存在するフェノール性水酸基の水素を置換することの可能な
化合物の少なくとも1種で、該混合物を。
遊離酸素の不存在下で処理すること。
工程(A) 、 CB)および(C)のすべての過程は遊離酸素の不存在下で行
うことが望ましい。なぜなら、酸素または酸化剤が存在するとより高度に着色し
た生成物が生成するためである。一般に、その工程は窒素雰囲気下で行われる。
本発明の方法のうち第2の重要な特徴は工程(C)である。
ここでは、工程(B)が終結したときの中間体として生成する塩基性金属塩が、
その混合物中に存在するいずれのフェノール性水酸基の水素をも置換しうる化合
物で処理される。もし上記フェノール性水酸基が本発明方法により置換されてぃ
なければ、その工程で得られる生成物は色がより濃く、そして放置すると色が徐
々に濃くなる。本発明の方法が続いて行われると、最初の生成物は色が薄<、そ
して、放置しても感知できるほど色が濃くはならない。
この明細書および請求の範囲を通じて、「塩基性」という用語がアルカリまたは
アルカリ土類金属塩に適用されたときには、それは、金属組成物(その金属組成
物において、そこに含まれる金属の総量の有機成分に対する比は、中性金属塩の
化学量論的比率よりも大きい)をいうのに用いられる。つまり、金属の当量数は
有機成分の当量数よりも大きい。ある場合には、塩基性金属塩にみられる過剰の
金属の程度は「金属比(metal ratio)Jという用語で述べられる。
ここで用いられる金属比は、油溶性組成物中のアルカリまたはアルカリ土類金属
の総量の有機成分に対する当量数を示す。この塩基性金属塩は当該分野において
は、塩基性成分の過剰の存在を示すためにしばしば「過塩基性(overbas
ed) 」または「超塩基性(superbased) 」といわれてきている
。
本発明の方法は、フェノール塩およびカルボン酸塩のより淡色の塩基性塩を調製
するのに用いられる。アルキルフェノールの塩基性アルカリまたはアルカリ土類
金属塩が所望である場合には、上記工程(A)の混合物には。
(A−1−1)少なくとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属塩基、および
(A−1−2)少な(とも1種のアルキルフェノール。
が含有され。
該アルカリまたはアルカリ土類金属塩基の該アルキルフェノールに対する当量比
はl:1よりも大きい。
所望の塩基性金属塩がモノカルボン酸の塩であるときには。
工程(八)に用いられる混合物は。
(A−2−1)少なくとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属塩基。
(A−2−2)少なくとも1種のフェノール。
(A−2−3)少なくとも1種のモノカルボン酸、および(A−2−4)必要に
応じて少なくとも1種の脂肪族アルコールを含有し。
モノカルボン酸のフェノールに対する当量比は少なくとも約1.1:1であり、
そして、金属塩基の、他の成分の合計量に対する当量比は1:1よりも大きい。
本発明方法の工程(A)に用いられる混合物は遊離酸素の不存在下で調製され保
存される。窒素雰囲気下が好ましい。
成分(A−1−1)および(A−2−1)として用いられるアルカリまたはアル
カリ土類金属塩基は、アルカリまたはアルカリ土類金属のあらゆるものから誘導
され得る。アルカリ土類金属から誘導される金属塩基が好適であり、それらのな
かで、カルシウムおよびバリウム塩基が特に好適である。この金属塩基は金属オ
キシドおよびヒドロキシド、そしである場合にはスルフィド、ヒドロスルフィド
などを包含する。
工程(A)で調製される混合物はまた。少なくとも1種のアルキルフェノール(
A−1−2)またはフェノール(A−2−2)を含有する。
アルキルフェノール反応成分(A−1−2)は、フェノール自身またはナフトー
ル、または他の多環フェノール性化合物から誘導され得る。それはまた、アルデ
ヒドのフェノールとの縮合により得られるようなビスフェノールであり得る。そ
のアルキルフェノールは、1種またはそれ以上のアルキル基を芳香環上に有し得
る。そして、そのアルキル基の炭素数は油溶性過塩基性フェノール金属塩を生じ
るのに充分な数である。
従って、上記アルキルフェノールのアルキル基は総数で少なくとも6個の炭素原
子を有し、一般には約150個までの炭素原子を有する。上記アルキルフェノー
ル上にただ1個のアルキル基がある場合には、そのアルキル基は少なくとも約6
個の炭素原子を有する。しかし、2個のアルキル基がある場合には、2個のアル
キル基の炭素原子の合計は少なくとも約6個に等しい。例えば、1個のアルキル
基が2個の炭素原子を含有し得、そして他のアルキル基は4個の炭素原子を含有
し得る。少なくとも6個の炭素原子を有するアルキル基には。
ヘキシル、イソヘプチル、ジイソブチル、n−デシル、テトラプロピル、オクタ
デシル、ポリイソブチル(種々の分子量のポリイソブチン留分から誘導される)
、デデシルなどが包含される。本発明方法に有用な過塩基性フェノール塩の調製
に用いられると考えられるアルキルフェノールの特定例としては、ヘキシルフェ
ノール、ヘプチルフェノール、オクチルフェノール、ドデシルフェノール、オク
タデシルフェノールノニルフェノールおよび高級アルキル化フェノール類;オク
チルナフトール、ドデシルナフトール、および高級アルキル化ナフトール類;ホ
ルムアルデヒドと2モルのオクチルフェノールとの縮合生成物,またはアセトン
と2モルのへブチルフェノールとの縮合生成物,などが包含される。
過塩基性フェノール塩の調製に用いられるアルキルフェノール
ハロゲン、ニトロ、アルコキシなどの基が存在し得る。
混合物(A−2)に存在するフェノール類(A−2−1)は、主として置換およ
び非置換の一価もしくは多価フェノール類を包含する。その置換基は有機および
/または無機であり得る。そのようなフェノール類の例は次の化合物を包含する
。その化合物は,フェノール自身.およびアルキル化およびシクロアルキル化さ
れた単環または多環のフェノール類であって1から150個もしくはそれ以上の
炭素原子を単数または複数の置換基の中に有する化合物である。それには例えば
、o−、m−およびp−クレゾール;キシレノール類;p−エチルフェノール;
o−、P−ジエチルフェノール;n−プロピルフェノール;p−イソプロピルフ
ェノール;tert−ブチルフェノール、n−アミルフェノール;P tert
−アミルフェノール。
p−シクロペンチルフェノール;シクロへキシルフェノール;メチルシクロヘキ
シルフェノール; sec−ヘキシフレフェノール;ヘプチルフェノール;ジイ
ソブチルフェノール、3.5.5−トリメチル−n−ヘキシルフェノール;n−
デシルフェノール;セチルフェノール;オレイルフェノール;ワックス−アルキ
ル化フェノール、ポリイソブチン置換フェノールであってポリイソブチン置換基
が約20から約150個の炭素原子を有するものなど;フェニルフェノール、ジ
フェニルフェノールおよびナフチルフェノールのようなアリール置換フェノール
類:アリザリン.キニザリン、ヒドロキノン、カテコール。
ピロガロールなどのようなポリヒドロキシ芳香族化合物;アルファーナフトール
およびベーターナフトールのようなモノヒドロキシナフタレン類:ナフトヒドロ
キノンおよびナフトレゾルシノールのようなポリヒドロキシナフタレン類;オク
チルカテコールおよびモノ−(トリイソブチル)ピロガロールのようなアルキル
化ポリヒドロキシ芳香族化合物;およびp−二トロフェノール,ピクリン酸.O
−クロロフェノール。
tert−7’チルクロロフエノールL p−ニトロ0−クロロフェノール、p
−アミノフェノールなどのような置換フェノール類がある。はとんどの場合,フ
ェノールが用いられるならば,そのフェノールはアルキル基中に約4から約12
個の炭素原子を含有するモノアルキルフェノールである。従って.p−ter
t−ブチルフェノール、ヘプチルフェノール、ノニルフェノールおよびジイソブ
チルフェノール(つまりter t−オクチルフェノール)のような市販のモノ
アルキルフェノールが好適である。
アルカリまたはアルカリ土類金属塩基およびフェノールに加えて、混合物(A−
2)は、また、少なくとも1種のモノカルボン酸(八−2−3)を含有する。
上記モノカルボン酸はその混合物の脂肪族または芳香族モノカルボン酸であり得
る。本発明に用いられ得る脂肪族モノカルボン酸のなかには、少なくとも平均約
6個の炭素原子。
そして最も一般的には平均約6個から約30個の炭素原子を有する脂肪族モノカ
ルボン酸がある。はとんどの場合、脂肪族モノカルボン酸は、置換基を有する飽
和もしくは非飽和脂肪族モノカルボン酸の少なくとも1種である。このようなモ
ノカルボン酸には1例えば、n−ヘキサン酸、カプリン酸、カプリル酸、2−エ
チルヘキサン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ス
テアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リルン酸、桐油酸、トール油酸、リシノ
ール酸、 3.5. 5− t−リメチルベキサン酸、アルファークロロステア
リン酸、アルファーニトロラウリン酸、オメガ−アミノペンタデカン酸、ラウロ
キシ酢酸、アラキン酸、モノラウリルアジピン酸、フェニルオレイン酸、フェニ
ルステアリン酸、クロロフェニルステアリン酸、キシリルステアリン酸。
アルファーピリジルオレイン酸、リグノセリン酸、ベヘン酸。
ステアリン酸などがある。好適であるのは、高級脂肪酸と表現されるもの、およ
び少なくとも平均約12個の炭素原子を有する脂肪酸の混合物である。上記高級
脂肪酸と表現されるものには3例えば、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸
。
リノール酸、リルン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸などがある
。
上記モノカルボン酸はまた。アルキル芳香族カルボン酸およびヒドロキシ置換芳
香族カルボン酸のような芳香族モノカルボン酸であり得る。このアルキル芳香族
カルボン酸は、1個もしくはそれ以上のアルキル基1例えばブチル、ヘキシル。
ヘプチル、オクチル、ドデシル、オクタデシルなどを含有し得る。一般に、上記
アルキル基の総炭素原子数は少なくとも6個であり2通常、アルキル基中に約6
個から約150個の炭素原子の範囲である。芳香族カルボン酸はまた。芳香族部
分に結合した1個もしくはそれ以上の水酸基を有し得る。そのような芳香族カル
ボン酸の特定例としては、安息香酸、サリチル酸、4−ヘキシル安息香酸などが
ある。
本発明方法の工程(A)で使用される混合物(A−2)は、必要に応じて少なく
とも一種の脂肪族アルコール(A−2−4) (全工程で促進剤として働く)を
含有し得る。促進剤として有用なアルコールには、置換もしくは非置換の脂肪族
または脂環式の種々の入手可能なアルコールの任意の一種が包含される。
そのアルコールは1〜約20個もしくはそれ以上の炭素原子を含有する。多くの
場合、上記アルコールは不飽和である。つまりそれは式ROHに相当し、Rは1
〜20個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基である。
しかし。
ある場合には、このアルコールは有機および/または無機置換基を含有し得る。
そのような置換基としては、芳香族基。
単素環式基、複素環式基、およびニトロ、エーテル、エステル、スルフィド、ケ
ト、アミノ、ニトロソなどの基が包含され得る。
促進剤として有用なアルコールの例としては、メタノール。
エタノール、n−プロパツール、イソプロパツール、n−ブタノール、イソブタ
ノール、n−ペンタノール−1,n−ペンタノール−2,イソアミルアルコール
、n−へキサノール−1、n−ヘキサノール−2,4−メチルペンタノール−2
゜n−ヘプタツール、−級イソオククノール(例えば既知のオキソ法により調製
される)、2−エチルヘキサノール、n −オクタツール、 3.5. 5−ト
リメチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチ
ルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ベーターフェネチルアルコール、
2−アルファーピリジルエタノール−1,テトラヒドロフルフリルアルコール、
2−シクロヘキシルエタノール−1、n−デカノール、ラウリルアルコール、イ
ソドデカノール(例えば、トリイソブチレンの水付加により調製される)。
ミリスチルアルコール、オレイルアルコール、n−エイコサンル、n−トリコサ
ノール、n−トリアコンタノール、2−フェノキシエタノール−1,2−フェノ
キシエトキシエタノール−1,6−クロロ−n−へキサノール−1,8−ニトロ
−n−オクタノ−ルー1.4−アミノシクロへキサノール、エチレングリコール
モノオレエート、グリセリルジアジベート2−n−ブトキシェタノール−1,ジ
エチレングリコールモノエチルエーテル、2−チオブトキシェタノールなどが包
含される。利用され得る種々のアルコールのなかで、好ましいのは一価の脂肪族
アルコールとして表されるものである。特に好ましいのは、約12から約18個
の炭素原子を有するアルカノールである。単一種のアルコールの代わりに、2種
もしくはそれ以上の異なるアルコールの混合物がまた。使用され得る。
フェノール(A−2−2)の量、および上記混合物(A−2)中に促進剤として
任意に加えられるアルコールの量は厳密ではない。
上記促進剤は上記混合物中に含有され、その混合物が酸性ガスで処理される間、
該酸性ガスを使用することに対して役立つ。通常、モノカルボン酸に対して、フ
ェノール(および。
存在するのであれば、アルコール)が少なくとも約0.1当量。
好ましくは約0.05から約10当量が用いられる。特に低分子量アルコールお
よびフェノールの場合には、より多(の量(例えば、アルコールおよび/または
フェノールに対して約20〜約25当量)も使用され得る。水(これもまた上記
混合物中に任意に存在しうる)が存在していてもよい。この水は、混合物のよう
なものに添加される水として、または、この水は。
「湿ったアルコール」、「湿った」フェノール、アルカリまたはアルカリ土類金
属塩の水和物、または該金属塩に化合物に結合する他のタイプの水として、存在
し得る。
上述の成分に加えて、塩基性金属塩の調製に用いられる反応混合物は1通常、希
釈剤を含有する。一般的には、炭化水素希釈剤が採用され得る。希釈剤の選択は
9部分的には、該混合物の使用目的に依存する。はとんどの場合、一般に、この
炭化水素希釈剤は不揮発性希釈剤であり、それには例えば。
潤滑性の粘度を有する天然および合成油である。天然油には。
動物油および植物油(例えば、ヒマシ油、ラード油)、そして溶剤精製または酸
精製のパラフィン型、ナフテン型もしくは混合パラフィン−ナフテン型の鉱物性
潤滑油が包含される。
ケロセンが使用され得る。合成油には1重合および混合重合されたオレフィンな
どの炭化水素油およびハロ置換炭化水素油(例えば、ポリブチレン、ポリプロピ
レン、プロピレン−イソブチレン共重合体、塩素化ポリブチレンなど)が包含さ
れる。他のクラスの合成油には、アルキレンオキシドポリマー、およびそのイン
ターポリマーおよびその誘導体;ジカルボン酸のエステル;シリコンベースの油
などが包含される。
塩基性フェノール塩を調製するための工程(A−1)に用いられる塩基性アルカ
リまたはアルカリ土類金属塩基の量は、フェノールに対して塩基が1当量を越え
る量であり、そしてより一般的には、アルキルフェノールに対して金属塩基が少
なくとも3当量供給されるのに充分な量である。より塩基性の化合物を形成させ
る場合には、より多量が用いられる。そして、含有される金属塩基の量は、生成
物中の金属の割合を増加させるのにそれ以上効果がないような量までの任意の量
であり得る。
混合物(A−2)を調製するときには8フエノール(A−2−2)の量、および
任意に混合物に含有されるアルコール(A−2−4)の量は、フェノールに対す
るモノカルボン酸の当量比が少なくとも約1.1:1(つまり、モノカルボン酸
は、フェノールに対して過剰に存在する)であるということを除いては、厳密で
はない。混合物(A−2)中の他の成分に対する2組み合わせのなかの金属塩基
の当量比は、塩基性の生成物を与えるためには1:1よりも大であるべきである
。より一般的には、当量比は少なくとも3:1である。
本発明方法の第2工程(B)は、上記混合物(A−1)または(A−2)を酸素
の不存在下で、該混合物の滴定され得る塩基性が実質的に減じるまで酸性ガスで
処理することを包含する。滴定され得る塩基性は、フェノールフタレインを用い
て測定される。
通常1滴定され得る塩基性は、アルキル価(base number)が約10
を下まわる値にまで減じられる。
本発明方法の最初の2工程では、酸素のない状態で行うこと以外は、特殊な操作
条件を必要としない。工程(A)の成分が混合され2通常加熱されそして1次に
酸性ガスで処理される。そして、この混合物は、該混合物中に含有される水のい
くらかを除去するのに充分であるだけ加熱され得る。混合物の酸性ガスでの処理
は、好ましくは高温で行われる。この工程に用いられる温度の範囲は、室温を越
える温度から約200°Cまでの任意の温度であり得、より好ましくは、約75
°Cから約200°Cである。250°Cというような高温も使用し得る。しか
し、そのような高温を用いることの明らかな利点はない。
通常、約150°Cの温度で充分である。
本明細書および請求の範囲で用いられる「酸性ガス」とは。
水と反応して酸をつくり出すガスをいう。従って2例えば。
二酸化イオウ、三酸化イオウ、二酸化イオウ、二硫化炭素。
硫化水素などが1本発明方法に有用な酸性ガスの例である。
これらの酸のなかで、二酸化イオウおよび二酸化炭素が好適であり、最も好適で
あるのは二酸化炭素である。
アルキルフェノールの塩基性アルカリおよびアルカリ土類金属塩を調製する方法
(本発明の工程(A)および(B)を含む)は、当該分野で公知であり、その方
法をさらに述べてこの明細書を不必要に長くすべきではないと考えられる。酸素
の不存在下で行われる限りにおいて当該分野で公知の方法が用いられ得る。フェ
ノールの塩基性金属塩の調製を開示した特許の例としては米国特許第2.989
.463号、第2,968.642号および第2.971.014号がある。こ
れらの明細書の過塩基性フェノール塩を調製する開示内容は、ここに示されてい
る。
(A−2)および(B)で使用されるモノカルボン酸の塩基性塩の調製方法もま
たよく知られており1種々の方法が米国特許第3,194.823号および第3
,147,232号のような従来技術に開示されている。これらの方法の開示内
容は、ここに示されている。
本発明方法の第3工程(C)は、その混合物中に存在するフェノール性水酸基の
水素を置換しうる少なくとも一種の化合物で該混合物を酸素の存在下で処理する
ことを包含する。存在するフェノール性水酸基(および存在する任意のアルコー
ル性水酸基)の水素を置換しうる化合物の例には1例えば。
エポキシ化合物、ホスゲン、ジアゾメタン、アルカリ金属アルコキシド、金属ス
ルホキシド、カーボネートおよびイソシアネートが包含される。フェノール含有
生成物がこの方法で処理されたときには9色および色安定性の改善が認められる
。
フェノール含有塩基性生成物と反応させられる化合物の量は。
反応し混合物中に存在するフェノール性水酸基のすべての水素を置換するのに充
分な量である。通常、過剰量が使用される。なぜなら、その化合物は、存在する
アルコール性水酸基とも反応しうるからである。
好ましくは1本発明の(B)工程で得られる塩基性組成物は。
少なくとも一種のエポキシドで後処理される。フェノール性水酸基の水素原子と
反応しうる任意のエポキシド化合物が有利に利用され得る。しかし、一般には、
該エポキシドは低分子量エポキシド、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオ
キシド、ブチレンオキシド、エピクロルヒドリン、ブチルエポキシステアレート
、グリシジルメタクリレートなど、であることが好適である。特に好ましいのは
、炭素原子を7個もしくはそれ以上の割合で含有する低級アルキルエポキシドで
あり、特にエチレンおよびプロピレンオキシドである。
フェノール性水酸基の水素を置換し得る化合物(例えばエポキシド)と、一般に
フェノールを含有する塩基性組成物との反応はほぼ室温から約200°Cで行わ
れる。最も筒便な方法は9通常適当な非極性溶媒(例えば鉱油、ケロセンなど)
に熔解させた塩基性組成物に、酸素を排除した状態でエポキシドを徐々に導入す
る方法である。
次の実施例は本発明方法に従った塩基性アルカリ土類金属塩の調製を示す。本明
細書中の次の実施例および他の部分。
および請求の範囲において特に指示のない限り1部およびパーセントはすべて重
量を基準とし、温度はすべて摂氏である。
(以下余白)
−ル油脂肪酸675部、鉱油1870部、水酸化バリウム−水和物実施例1
市販の脂肪族アルコール混合物(12から18個の炭素原子を含む)165部、
ノニルフェノール141部、および鉱油600部の混合物を調製し、系内に存在
する酸素をすべて窒素により一掃し、除去する。窒素による酸素の除去は全工程
を通じて維持される。約20分後、撹拌しながら約90″Cから約98°Cの温
度まで加熱する。この温度で、水酸化バリウム−水和物1200部を徐々にその
量を増加しながら30分間をかけて加え1次に。
その混合物の温度を約150〜155°Cに上げる。この間、加熱している間に
生成する水を除去する。次に、オレイン酸(258部)を30〜40分間かけて
添加し2反応により生成する水を再び除去する。オレイン酸をすべて添加後、そ
の混合物を約25CFHの割合で約4時間にわたり二酸化炭素で処理し、該混合
物の滴定し得る塩基性度を約8に減少させる。
次に二酸化炭素の供給を止め、窒素の供給はさらに30分間維持し、混合物を乾
燥させる。次にプロピレンオキシド(73部)を約30〜40分間かけてこの混
合物に加え2反応混合物の温度を約150 ’Cに保持する。次にこの混合物を
熱い状態(約125°C)でフィルターエイドを用いて濾過する。濾液は所望の
生成物であり、そのアルカリ価は10.そしてバリウム含量は35%である。A
STMによる色(001500)は1.5未満であることがわかる。
実施例2
炭素数12から18を有する上記アルコール混合物325部、トれ添加された後
、酸化試験のため混合物の試料が採取される。
1840部、およびノニルフェノール281部を用いて、実施例1の一般的工程
を繰り返して行う。炭酸飽和後、濾液を鉱油で調整し、バリウム20.6%およ
び硫酸塩灰分35.0%を含有する中間生成物を得る。この中間生成物を1次に
、実施例1のようにプロピレンオキシドで処理する。
実施例3
この実施例においては、プロピレンオキシドの量を増加させながら添加した後2
反応混合物から試料を採取する。種々の試料において、酸化による吸光度および
ASTMO色について観察を行う。
鉱油2112部および市販の脂肪族アルコール混合物(平均12から18個の炭
素原子を有する)580部の混合物を調製し、攪拌しながら30分間にわたり窒
素置換を行う。窒素置換は炭酸飽和を開始するまで維持される。この混合物を約
95°Cに加熱し、水酸化バリウム−水和物4220部を、5から10分間にわ
たりゆっくりと添加する。この混合物を約150°Cに加熱し、ノニルフェノー
ル496部およびオレイン酸908部を45分間にわたりゆっくりと添加する。
この混合物を次に、二酸化炭素により約1O5C141の割合で3.5時間処理
し1滴定しうる塩基性度の度合を8とする。二酸化炭素の供給を止め、窒素の供
給を続け1次の表に示された値でプロピレンオキシドを添加する。プロピレンオ
キシドは、温度を約150″Cに保ち、窒素気流により液面下に供給される。プ
ロピレンオキシドがそれぞ灰JILJ刀1校ηっ1こり、での侃せ劉を煕い間に
濾過する。濾過された最終生成物はバリウム34%を含有し、 ASTMの色は
1.5未満である。
プロピレンオキシドの添加の間に、酸化試験のために採取された試料の観察結果
を表1に示す。
57 0.0290.0?90.1170.1400.2910.4340.4
36<0.5 <0.5 0.5 4.0 <2.0 <2.0 <2.049
0.0340.0630.0?80.0850.1830.2270.259
<0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <1.5 <2.0 <2.01、
分光計を使用して測定。値が小さいものは透明な生成物であり、光透過性である
。
2、試料400gを150°C(300’ F) ニ加熱し2表に示す時間の間
酸素を2.O5CFHの割合で試料中に吹キ込ム。ASTM試験DD−1500
を0.5から8のスケールで行う。0.5が最も薄い色である。
3、スケールアウトを示す。
本発明方法により調製される塩基性アルカリおよびアルカリ土類金属塩は、プラ
スチック処方(特にビニルハライド重合体および共重合体)の安定剤としての用
途に容易に適用され得る。本発明の塩基性アルカリおよびアルカリ土類金属組成
物は透明であり、一般に淡色であるため、特に、透明なビニルハライド重合体お
よび共重合体、および透明な他のポリマー(例えば、ポリエチレン、ポリイソブ
チレン、ポリスチレン、イソブチレンとイソプレンとの共重合体、ブタジェン。
スチレンなど)を調製するのに有用である。
本発明の塩基性アルカリおよびアルカリ土類金属塩組成物により安定化され得る
ビニルハライド重合体および他のハロゲン含有樹脂には次に化合物が包含される
:ボリビニルクロリド、ポリビニルプロミド、ポリビニルフルオライド、ポリビ
ニリデンクロリド、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、臭素化ポリエ
チレン、塩酸ゴム、ビニルクロリド−ビニルアセテート共重合体、ビニルクロリ
ド−エチレン共重合体、ビニルクロリド−プロピレン共重合体、ビニルクロリド
−スチレン共重合体、ビニルクロリド−イソブチレン共重合体、ビニルクロリド
−ビニリデンクロリド共重合体、ビニルクロリド−スチレン−アクリロニトリル
三元共重合体、ビニルクロリド−ブタジェン共重合体、ビニルクロリド−イソプ
レン共重合体、ビニルクロリド−塩素化プロピレン共重合体、ビニルクロリド−
ビニリデンクロリド−ビニルアセテート三元共重合体、ビニルクロリド−エチル
アクリレート共重合体、ビニルクロリド−マレート共重合体、ビニルクロリド−
メチルメタクリレート共重合体、ビニルクロリド−アクリロニトリル共重合体、
内部可塑化ポリビニルクロリド、および上記ハロゲン含有樹脂およびアルファー
オレイン重合体の混合物。「ポリビニルクロリド」および「ビニルクロリド重合
体」という用語がここで使用される場合には、それには、少なくともその一部が
次の繰り返し基:
により形成される任意の重合体であって塩素含量が40%を越えるものが包含さ
れる。上記基において、X基はそれぞれ水素または塩素である。ポリビニルクロ
リド単独重合体では。
各Xは水素である。従って、上記用語はポリビニルクロリド単独重合体だけでは
なく、既に述べられたように、後に塩素化されたポリビニルクロリド(例えば、
英国特許第893.288号に開示のクラス)、およびビニルクロリドを主成分
とし他の共重合性単量体を少量成分とする共重合体をも包含する。
本発明はまた。ポリビニルクロリドを主成分とし他の合成樹脂を少量成分とする
混合物にも適用しうる。上記他の合成樹脂には1例えば、塩素化ポリエチレン、
またはアクリロニトリルとブタジェンおよびスチレンとの共重合体がある。
これらの組成物の安定化作用は、カルボン酸の多価金属塩を付加的に使用するこ
とにより増大する。上記塩基性アルカリまたはアルカリ土類金属塩に加えて任意
に用いられる多価金属塩は、はとんどの場合中性塩である。中性塩としては。
カドミウム、亜鉛、ジルコニウム、錫、カルシウム、ストロンチウムまたはそれ
らの混合物の塩があり、好ましい塩はカドミウム塩、およびカドミウム塩および
亜鉛塩の混合物である。
任意に加えられる多価金属塩は1通常、脂肪族またはベンゼン系モノカルボン酸
である。有用な脂肪族酸は、2から約22個の炭素原子を有し、好ましくは約6
から約12個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルカン酸である。好まし
い脂肪族酸の例としては1次の化合物がある:カプロン酸、2−エチルヘキサン
酸、カプリル酸、ネオオクタン酸、ネオデカン酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、
パルミチン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール
酸など。上記多価金属塩の形成に用いられ得る芳香族カルボン酸の例には1次の
化合物が包含される:安息香酸、o −、m −およびP−)ルイル酸、o−,
m−およびp−エチル安息香酸、o−、m−およびp−ブチル安息香酸、クロロ
安息香酸。
ブロモ安息香酸およびヒドロキシ安息香酸。本発明の安定剤システムのなかに包
含されるときには、上記中性多価金属塩は9通常、約1重量%から約20重量%
の量で存在する。
本発明により調製される塩基性金属塩の安定化作用はまた。
1種もしくはそれ以上の有機亜リン酸塩の使用により増強され得る。この有機亜
リン酸塩は、酸素を介してリンに結合し、た1種もしくはそれ以上の有機基を有
する任意の有機亜リン酸塩であり得る。より一般的には、この有機亜リン酸塩は
。
通常、酸を介してリンに結合した2個または3個の有機基を有する2級または3
級の亜リン酸塩である。はとんどの場合。
それらの有機基は1価の基である。つまり、この亜リン酸塩は、亜リン酸ジアリ
ール、亜リン酸アリールアルキルおよび亜リン酸ジアルキルのような2縁面リン
酸塩;または、亜リン酸トリアルキル、亜リン酸トリアリール、亜リン酸ジアル
キルモノアリールおよび亜リン酸モノアルキルジアリールのような3級亜リン酸
塩であり得る。ペンタエリスリトールから誘導される環状亜リン酸塩、および適
当で便利な任意の方法の他のネオペンチルもまた有用である。このような方法は
ヘンシェルブレンダーのような従来の混合機によるトライブレンド、2または3
軸の加熱ロールミルによる混合およびタンプリングを包含する。
本発明方法により調製される塩基性アルカリおよびアルカリ土類金属塩は、ビニ
ルハライドポリマーに所望の熱安定性を付与するのに充分な量でビニルハライド
ポリマー組成物中に含有され得る0通常、塩基性塩はビニルハライドポリマーの
重量を基準として該金属塩が約0.1から約5重量%の量。
そしてより一般的には約0.1〜約2%の量となるように添加される。従来の付
加的な添加剤が当該分野で通常使用される量で含有されていてもよい。例えば、
カルボン酸カドミウム塩のような中性金属塩が約0.1から約3重量%の量で、
そして、上記性の成分がそれぞれ0から約1%もしくはそれ以上の量で含有され
得る。
本発明方法により調製される金属塩の有用性は次の実施例により説明される。こ
こで、実施例1の生成物は1次のビニルハライドの処方のなかで安定剤として使
用される。これらの実施例において、樹脂を除くすべての成分は予備混合され。
その混合物は均一になるまで、 GEON 30とともに混合される。
この処方物は10分間にわたり2軸ロールミルで処理される。
そのロールミルの前方ロールは約160°Cに、そして後方ロールは約150°
Cに保持される。
356” F (180”C)
に43番る “
本熱安定性は、 0.060”の圧延したポリマーのシートについてオーブンテ
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Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.フェノールを含む混合物から調製される塩基性アルカリおよびアルカリ土類 金属塩の色および安定性を改善するための方法であって、該方法は次の工程を包 含する:(A)遊離の酸素の不存在下で混合物(A−1)または混合物(A−2 )を調製すること; ここで,混合物(A−1)は, (A−1−1)少なくとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属塩基,および (A−1−2)少なくとも1種のアルキルフェノール,を含有し, 該アルカリまたはアルカリ土類金属塩基のアルキルフェノールに対する当量比は 1:1よりも大きく,混合物(A−2)は, (A−2−1)少なくとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属塩基, (A−2−2)少なくとも1種のフェノール,(A−2−3)少なくとも1種の モノカルボン酸,そして(A−2−4)必要に応じて少なくとも1種の脂肪族ア ルコール, を含有し, モノカルボン酸のフェノールに対する当量比は少なくとも約1.1:1であり, そして,該金属塩基の,他の成分の合計量に対する当量比は1:1よりも大きい 。 (B)該混合物の滴定し得る塩基性度(フェノールフタレイン指示薬)が実質的 に減じられるまで,遊離の酸素の不存在下で酸性ガスにより処理すること;およ び,(C)該混合物中に存在するフェノール性水酸基の水素を置換することの可 能な化合物の少なくとも1種で該混合物を,遊離酸素の不存在下で処理すること 。 2.工程(C)における化合物の量が,前記混合物中に存在するフェノールのす べてと実質的に反応するのに充分な量である,請求の範囲第1項に記載の方法。 3.前記混合物が,工程(C)においてエポキシドと処理される請求の範囲第1 項に記載の方法。 4.前記工程が窒素雰囲気下で行われる請求の範囲第1項に記載の方法。 5.前記金属塩基(A−1−1)または(A−2−1)がアルカリ土類金属であ る請求の範囲第1項に記載の方法。 6.前記アルカリ土類金属塩基がカルシウムまたはバリウム塩基である請求の範 囲第5項に記載の方法。 7.前記酸性ガスが二酸化イオウまたは二酸化炭素である請求の範囲第1項に記 載の方法。 8.前記酸性ガスが二酸化炭素である請求の範囲第1項に記載の方法。 9.工程(C)で用いられるエポキシドがエチレンオキシドまたはプロピレンオ キシドである請求の範囲第3項に記載の方法。 10.工程(C)で用いられるエポキシドがプロピレンオキシドである請求の範 囲第3項に記載の方法。 11.前記アルキルフェノール(A−1−2)が,合計で少なくとも6個の炭素 原子をアルキル基のなかに含有する1個もしくはそれ以上のアルキル基を含有す る,請求の範囲第1項に記載の方法。 12.工程(B)において前記混合物が,該混合物のアルカリ価(フェノールフ タレイン指示薬)が約10を下まわるまで,二酸化イオウまたは二酸化炭素で処 理される請求の範囲第1項に記載の方法。 13.前記混合物中に少なくとも1種の脂肪族アルコール(A−2−4)が存在 する請求の範囲第1項に記載の方法。 14.アルカリ土類金属塩基がバリウム塩基である請求の範囲第1項に記載の方 法。 15.前記モノカルボン酸(A−2−3)が脂肪族またはアルキル芳香族モノカ ルボン酸である請求の範囲第1項に記載の方法。 16.前記脂肪族アルコール(A−2−4)が1から約30個の炭素原子を有す る請求の範囲第13項に記載の方法。 17.フェノールを含む混合物から調製される塩基性アルカリまたはアルカリ土 類金属塩の色および安定性を改善するための方法であって,該方法は次の工程を 包含する:(A)遊離の酸素の不存在下で,混合物(A−2−1),(A−2− 2),(A−2−3)および必要に応じて(A−2−4)を調製すること;ここ で(A−2−1)は少なくとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属塩基, (A−2−2)は少なくとも1種のフェノール,(A−2−3)は少なくとも1 種の芳香族またはアルキル芳香族モノカルボン酸,そして (A−2−4)は少なくとも1種の芳香族アルコールであり,(A−2−3)の (A−2−2)に対する当量比は少なくとも約1.1:1であり,そして金属塩 基の,他の成分の合計量に対する当量比は1:1よりも大きい。 (B)該混合物を酸素の不存在下で加熱し,存在し得る水の少なくともいくらか を除去すること; (C)該混合物の滴定し得る塩基性度(フェノールフタレイン指示薬)が実質的 に減じられるまで,遊離の酸素の不存在下で該混合物を二酸化炭素により処理す ること;および,(D)該混合物中に存在するフェノール性水酸基の水素を置換 することの可能な化合物の少なくとも1種で該混合物を,遊離酸素の不存在下で 処理すること。 18.前記混合物が,工程(D)において該混合物中に存在するアルキルフェノ ールのすべてと反応するのに充分な量の化合物により処理される請求の範囲第1 7項に記載の方法る19.前記化合物(D)がエポキシドである請求の範囲第1 7項に記載の方法。 20.前記エポキシドがエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドである請求 の範囲第19項に記載の方法。 21.前記混合物が,工程(C)において,該混合物のアルカリ価(フェノール フタレイン指示薬)が約10を下まわるまで二酸化炭素で処理される請求の範囲 第17項に記載の方法。 22.前記金属塩基(A−2−1)がアルカリ土類金属塩基である請求の範囲第 17項に記載の方法。 23.前記アルカリ土類金属塩基がバリウム塩基である請求の範囲第22項に記 載の方法。 24.前記混合物が工程(B)において100℃を越える温度まで加熱される請 求の範囲第23項に記載の方法。 25.前記アルキルフェノール(A−2−2)が,合計で約6から約150個の 炭素原子を有するアルキル基を1個もしくはそれ以上の割合で含有する,請求の 範囲第17項に記載の方法。 26.前記アルキルフェノール(A−2−2)が,約6から約15個の炭素原子 を有するアルキル基を含有する請求の範囲第17項に記載の方法。 27.前記モノカルボン酸(A−2−3)が脂肪族モノカルボン酸である請求の 範囲第17項に記載の方法。 28.前記脂肪族モノカルボン酸が脂肪酸である請求の範囲第26項に記載の方 法。 29.前記脂肪族モノカルボン酸が平均約16から約20個の炭素原子を有する 請求の範囲第26項に記載の方法。 30.前記混合物中に少なくとも1種の脂肪族アルコール(A−2−4)が存在 する請求の範囲第17項に記載の方法。 31.前記脂肪族アルコールが1から約30個の炭素原子を有する請求の範囲第 29項に記載の方法。 32.前記脂肪族アルコールが約10から20個の炭素原子を有する請求の範囲 第29項に記載の方法。 33.前記工程が窒素雰囲気下で行われる請求の範囲第17項に記載の方法。 34.前記混合物が工程(D)において室温から約200℃までの温度で処理さ れる請求の範囲第17項に記載の方法。 35.請求の範囲第1項に記載の方法により調製される安定化組成物。 36.請求の範囲第17項に記載の方法により調製される安定化組成物。 37.ビニルハライドポリマー,および請求の範囲第35項の組成物を熱安定性 を付与するのに充分な量で含有するビニルハライドポリマー組成物。 38.ビニルハライドポリマー,および請求の範囲第36項の組成物を熱安定性 を付与するのに充分な量で含有するビニルハライドポリマー組成物。
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