WO2000031176A1 - Verwendung von kationischen schichtverbindungen zum stabilisieren von halogenhaltigen kunststoffen - Google Patents

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WO2000031176A1
WO2000031176A1 PCT/EP1999/008807 EP9908807W WO0031176A1 WO 2000031176 A1 WO2000031176 A1 WO 2000031176A1 EP 9908807 W EP9908807 W EP 9908807W WO 0031176 A1 WO0031176 A1 WO 0031176A1
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WO
WIPO (PCT)
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range
acid
compounds
size
metal cation
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/008807
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ilona Lange
Jürgen Föll
Jörg-Dieter KLAMANN
Peter Christophliemk
Original Assignee
Cognis Deutschland Gmbh
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Publication date
Application filed by Cognis Deutschland Gmbh filed Critical Cognis Deutschland Gmbh
Publication of WO2000031176A1 publication Critical patent/WO2000031176A1/de

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof

Definitions

  • the invention relates to the use of cationic layer compounds for stabilizing halogen-containing plastics against thermal and / or photochemical degradation.
  • These layered compounds with a special structure are characterized in that their primary particles are made up of crystallites, the size of which is in the range from 2 to 25 nanometers and that the size of their secondary particles is in the range of 7 to 19 ⁇ m.
  • Halogen-containing plastics or molding materials made from them are known to tend to decomposition or decomposition reactions when they are exposed to thermal stress or come into contact with high-energy radiation, for example ultraviolet light. To counteract this, they are usually equipped with heavy metal compounds based on, for example, lead, barium and / or cadmium. From a work physiological point of view, however, there is a need to replace these very effective stabilizers with substances that are less hazardous to health.
  • calcium and zinc soaps for example, are suitable as stabilizers, but they do not achieve the performance of the heavy metal compounds mentioned, so that co-stabilizers are required to increase their stabilizing effect.
  • German patent DE-C-30 19 632 (Kyowa Chemical Ind.) Describes the use of special hydrotalcites for inhibiting the thermal or ultraviolet degradation of halogen-containing thermoplastic resins. These hydrotalcites are said to have crystallite sizes of at least 60 nanometers (600 angstroms) exhibit; in addition, the size of the secondary particles - the person skilled in the art also speaks of aggregates or agglomerates - should preferably be below 5 ⁇ m and particularly preferably below 1 ⁇ m.
  • hydrotalcites have crystallite sizes in the range from approximately 10 to 30 nanometers (100 to 300 angstroms) and agglomerate sizes in the range from approximately 20 to 70 ⁇ m. It is also stated that extensive studies of such hydrotalcites have shown that when incorporated into vinyl chloride resins, for example, these hydrotalcites accelerate the dechlorination of the resins upon heating or even cause the resins to decompose, turn black or foam. In addition, it was found that these hydrotalcites have poor dispersibility in the resins and adversely affect the rheological properties of the resins during molding and the appearance of the finished moldings.
  • hydrotalcites with crystallite sizes in the range from about 10 to 30 nanometers and / or agglomerate sizes in the range from about 20 to 70 ⁇ m are not suitable for inhibiting the thermal or ultraviolet degradation of halogen-containing thermoplastic resins.
  • Cationic layered compounds are known compounds, the structure and preparation of which are described, for example, by W. T. Reichle in Chemtec (January 1986), pages 58-63.
  • the prototype of cationic layered compounds is the mineral hydrotalcite [Mg6Al2 (OH) i6] (C ⁇ 3) • 4 H2O.
  • Hydrotalcite is structurally derived from the break [Mg (OH) 2]. Fracture crystallizes in a layer structure with the metal ions in octahedral gaps between two layers of hexagonally tightly packed (OH ⁇ ) ions. Only every second layer of the octahedral gaps of metal ions M occupied so that layer packets (OH) -M- (OH) arise. The intermediate layers are empty in the fracture, in the hydrotalcite some - approximately every second to fifth - of the Mg (II) ions are statistically replaced by Al (III) ions. As a result, the layer package receives a positive charge overall. This charge is balanced by anions, which are located in the intermediate layers together with easily removable crystal water.
  • Scheme 1 shows - schematically - the layer structure of hydrotalcite.
  • Hydrotalcites form powdery, talc-like masses with BET surfaces up to about 150 m / g.
  • Two basic syntheses are known from the literature: One possibility of synthesis consists in treating aqueous solutions of the corresponding metal salts with lye, the hydrotalcite which forms being precipitated. Another possibility is based on water-insoluble starting compounds such as metal oxides and hydroxides. These are heterogeneous reactions that are usually carried out in an autoclave.
  • hydrotalcite is only the prototype of cationic layered compounds.
  • synthetic methods known from hydrotalcite are also generally used for the synthesis of any cationic layer compounds.
  • these synthesis methods can be generally classified as hydrothermal synthesis.
  • Hydrothermal synthesis in the narrower sense means the synthesis of minerals from highly heated - above a temperature of 100 ° C and a pressure of 1 atm aqueous suspensions; Hydrothermal syntheses are usually carried out in pressure vessels, since the temperatures used are far above the boiling point of the water, usually even above its critical temperature (see Römpps Chemie-Lexikon, 1973, p. 1539)
  • the object of the present invention was to provide stabilizers for halogen-containing plastics.
  • These stabilizers should be distinguished from the known prior art by an improved action profile.
  • halogen-containing plastics equipped with them should have improved values in the area of the initial color when subjected to thermal stress.
  • the stabilizers should also have the following properties: good compatibility with calcium and / or zinc compounds; Dispersibility in halogen-containing plastics without adversely affecting their rheological properties; strong ability to intercept the decomposition products of halogen-containing plastics well; this means in particular improved properties with regard to the ability to absorb hydrogen chloride; good long-term stability of halogen-containing plastics, especially PVC (polyvinyl chloride).
  • the present invention relates to the use of cationic layer compounds of the general formula (I)
  • E is a monovalent cation from the group of the alkali metals, e is a number in the range from 0 to 2,
  • Z is a divalent metal cation, z is a number in the range from 0 to 6,
  • D is a trivalent metal cation
  • d is a number in the range from 0 to 3
  • V is a tetravalent metal cation
  • v is a number in the range from 0 to 1
  • primary particles is known to the person skilled in the art. These are the building blocks or basic elements that underlie the so-called agglomerates, the typical quasi-macroscopic structure of cationic layer connections. Agglomerates are also referred to as secondary particles.
  • the crystallite size is a variable accessible by X-ray diffraction. It is determined by the x-ray diffraction analysis in theta-theta configuration known to the person skilled in the art.
  • the crystal powder of the cationic layer compound is subjected to X-ray diffraction in the theta-theta configuration by means of the standard Brucker spectrometer of the "D5000" type, using a Cu-K-alpha emitter with a wavelength of 1.540598 angstroms. From the half-value width of the main reflex - which is to be understood as the reflex with the highest intensity - is calculated on the basis of the Scherrer equation known to the person skilled in the art
  • the crystallite size is therefore a parameter which can be determined experimentally on the basis of the X-ray diffraction analysis mentioned.
  • the crystallite size of the cationic layer compounds is in the range from 2 to 15 nanometers and in particular in the range from 2 to 10 nanometers.
  • the secondary particle size is a variable accessible by Fraunhofer diffraction. It is determined by particle size analysis of an aqueous dispersion of the respective cationic layer compound. For this purpose, a commercially available "Helos H0720" device from Sympathec (Clausthal-Zellerfeld, Germany) is used, the suspension cell SUCELL being used as the dispersion system and demineralized water as the liquid, and the focal length 100 mm, the cycle time 1000 ms and the Measuring time is 10 s.
  • a distribution curve is obtained with regard to the size of the secondary particles.
  • the so-called x50 value is referred to as secondary particle size in the context of the present invention.
  • the x50 value is understood to mean that 50% of all particles of the cationic layer compound have a size which is less than or equal to this value (in micrometers, ⁇ m).
  • the secondary particles of the layered connections according to the invention have a size in the range from 8 to 15 ⁇ m.
  • the primary particle size is not critical per se, but is preferably in the range of about 100 up to 1000 nanometers.
  • the primary particle size is a size accessible by electron microscopy. It is determined by transfer electron microscopy (TEM) known to the person skilled in the art.
  • v in general formula (I) is zero.
  • E is a monovalent cation from the group of the alkali metals, e is a number in the range from 0 to 2,
  • Z is a divalent metal cation, z is a number in the range from 0 to 6,
  • D is a trivalent metal cation
  • d is a number in the range from 0 to 3
  • e has the value zero in the general formula (I).
  • These layer connections can therefore be described by the general formula (I **):
  • Z is a divalent metal cation
  • z is a number in the range from 0 to 6
  • D is a trivalent metal cation
  • d is a number in the range from 0 to 3
  • V is a tetravalent metal cation
  • v is a number in the range from 0 to 1
  • Z is a divalent metal cation, z is a number in the range from 0 to 6,
  • D is a trivalent metal cation
  • d is a number in the range from 0 to 3
  • the layered compounds of the formula (I ***) therefore have the structure of the "classic" hydrotalcites known to the person skilled in the art. Of these, those in which D aluminum, d the number 1 and z a number in the range of 1 are preferred to 5. These special hydrotalcites are characterized by the general formula (I ****):
  • Z is a divalent metal cation, z is a number in the range from 1 to 5,
  • cationic layer compounds (I) in which Z represents at least one divalent metal ion selected from the group consisting of magnesium, calcium and zinc. Z preferably represents exactly one divalent metal ion from the group mentioned and in particular magnesium.
  • Cationic layer compounds of the general formula I in which A n "is an acid anion with the charge (n-) selected from the anion group carbonate, hydrogen carbonate, perchlorate, acetate, nitrate, tartrate, oxalate and iodide are particularly preferred
  • carbonate if at least one divalent metal ion is mentioned in the explanation of formula I above, this means that different divalent metal ions can be present next to one another in the cationic layer compound.
  • the indices x, y and z and m can be whole or fractional numbers within the specified conditions are particularly advantageous are cationic layer compounds of the general formula I in which Z is magnesium and A n "is carbonate.
  • the compounds (I) according to the invention with crystallite sizes in the range from 2 to 25 nanometers and a size of the secondary particles in the range from 7- 19 ⁇ m can advantageously be used as stabilizers for halogen-containing thermoplastic compositions.
  • resins are PVC, polyvinylidene chloride, chlorinated or chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polypropylene or chlorinated ethylene / vinyl acetate copolymers.
  • the cationic layer lattice compounds produced according to the invention are particularly suitable as stabilizers for resins of the PVC type, including vinyl chloride Homopolymers, on the other hand copolymers of vinyl chloride with other monomers are to be understood.
  • the cationic layer compounds to be used according to the invention are used as co-stabilizers for halogen-containing plastics stabilized with calcium and / or zinc salts of carboxylic acids having 6 to 22 carbon atoms.
  • the cationic layer compounds to be used according to the invention are used as co-stabilizers in polyvinyl chloride.
  • the cationic layer compounds - without taking into account the proportion of the organic additives which may be present - are added in amounts of 0.01 to 5, preferably 0.1 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of synthetic resins. As a rule, they are mechanically mixed with the plastics in granular form before the deformation is carried out, for example in the calendering and extrusion process.
  • the commercially available zinc and / or calcium salts of carboxylic acids having 6 to 22 carbon atoms are usually mixed in as the usual stabilizers at the same time as the cationic layer compounds.
  • other conventional additives such as the heat stabilizers described in European application EP-A-189 899, can also be used.
  • the amounts of the stabilizers and co-stabilizers among one another can vary as required, with the proviso that the total stabilizer addition is within the quantitative limit of 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of synthetic resins.
  • the minimum amount of cationic layer connection is accordingly at least 0.01% by weight.
  • the use of the cationic layer compounds to be used according to the invention improves the effect of zinc and / or calcium soaps in stabilizing the halogen-containing plastics.
  • the cationic layered compounds according to the invention can be incorporated excellently into the halogen-containing plastics as co-stabilizers without subsequently impairing the rheology of the plastics.
  • the cationic layered compounds to be used according to the invention can then be selected with at least one liquid or low-melting, dispersing additive from compounds of the groups A) to F) listed below by intensive mixing at room temperature (15 to 25 ° C.) or a temperature below the decomposition temperatures the cationic layer compounds and / or the additives, preferably modified below 300 ° C.
  • Groups A) to F) are:
  • esters of partially or completely epoxidized unsaturated carboxylic acids with 6 to 22 carbon atoms are also known as esters.
  • Additives of group A) are polyols with at least two hydroxyl groups and a total of 3 to 30 carbon atoms.
  • examples of such polyols are diols with 3 to 30 carbon atoms, such as butanediols, hexanediols, dodecanediols, and polyols such as trimethylolpropane, pentaerythritol, glycerol and their technical oligomer mixtures with average degrees of condensation from 2 to 10.
  • Polyols with 3 are particularly preferred up to 30 carbon atoms, the carbon skeletons of which have at least one hydroxyl group or an ether oxygen at a distance of 3 carbon atoms, preferably glycerol and / or the technical oligoglycerol mixture see with average degrees of condensation from 2 to 10.
  • the tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate known as "THEIC” is also suitable for this.
  • the additives of group B) are esters of partially or completely epoxidized unsaturated carboxylic acids with 6 to 22 carbon atoms.
  • Suitable esters are esters of mono-, di- and / or trihydric alcohols which are completely esterified with epoxidized unsaturated carboxylic acids having 6 to 22 carbon atoms, such as methyl, 2-ethylhexyl, ethylene glycol, butanediol, neopentylglycol, glycerol and / or trimethylolpropane esters of epoxidized lauroleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, ricinoleic acid, linoleic acid and / or linolenic acid.
  • Esters of trihydric alcohols and fully epoxidized unsaturated carboxylic acids with 12 to 22 carbon atoms are preferred, and in particular esters of glycerol with fully epoxidized unsaturated carboxylic acids with 12 to 22 carbon atoms.
  • the carboxylic acid component can be derived, for example, from palmitoleic acid, oleic acid, elaidic acid, petroselinic acid, ricinoleic acid, linolenic acid, gadoleic acid or erucic acid.
  • the unsaturated carboxylic acids are epoxidized by known methods.
  • the epoxidized carboxylic acid glycerides can also be technical mixtures such as those obtained by epoxidation of natural unsaturated fats and oils.
  • Epoxidized beet oil, epoxidized unsaturated soybean oil and / or epoxidized sunflower oil of new breed is preferably used.
  • the additives in group C) are full or partial esters which are obtained by the relevant methods of preparative organic chemistry, for example by acid-catalyzed reaction of polyols with carboxylic acids.
  • Suitable polyol components are those which have already been discussed in group A).
  • Preferred acid components are aliphatic, saturated and / or unsaturated carboxylic acids with 6 to 22 carbon atoms, such as caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, ricinoleic acid, linoleic acid, linolenic acid, behenic acid or Erucic acid.
  • the carboxylic acid component can also be a technical mixture, as is the case with pressure splitting of natural fats and oils. Partial esters of glycerol and in particular of its technical oligoglycerol mixtures with average degrees of condensation of 2 to 10 and saturated and / or unsaturated aliphatic carboxylic acids with 6 to 22 C atoms are preferred.
  • Additives in group D) can be alkyl and aryl phosphites, preferably those of the general formula II in which R 2 and R 3 independently of one another represent an alkyl radical having 1 to 18 carbon atoms or a phenyl radical.
  • Typical examples of additives of group D) are tributyl phosphite, triphenyl phosphite, dimethylphenyl phosphite and / or dimethylstearyl phosphite. Diphenyldecylphosphh is preferred.
  • Additives of group E) are anions of saturated or mono- or polyunsaturated fatty acids with 6 to 22 carbon atoms, which can be linear or branched. Linear fatty acids are preferred because of their easier availability. Pure fatty acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, lauroleic acid, myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, linoleic acid or linolenic acid are suitable. However, it is also economically attractive to use fatty acid mixtures such as those obtained from the splitting of natural oils and fats. It is irrelevant whether the fatty acids are used as such or as - preferably water-soluble - salts, for example as sodium or potassium salts. Since the reaction mixture is strongly alkaline, the reaction product will in any case contain the fatty acids in the form of their anions.
  • Additives of group F are polymers soluble in water with pH values above 8, preferably with pH values from 9 to 12, which have an average (number average) molecular weight of 500 to 50,000.
  • the term "soluble" in this context means that the polymeric additives to more than 0.01 wt .-% in an aqueous solution at pH 10, adjusted with alkali metal hydroxides at 20 ° C., preferably at least 0.1% by weight and in particular under the stated conditions, completely clear solution.
  • all polymers can be used as polymeric additives which the person skilled in the art uses as pigment dispersants (see Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technology", Vol.
  • Preferred polymeric additives are acrylic acid and methacrylic acid homo- and copolymers, lignin sulfonates and trimer fatty acids.
  • polymeric additives selected from the group consisting of polymers of acrylic acid and methacrylic acid and their copolymers with unsaturated monomers containing sulfonic acid groups, unsaturated monomers containing phosphonic acid groups, unsaturated aliphatic carboxylic acids with 3 to 5 carbon atoms, amides of unsaturated aliphatic carboxylic acids with 3 to 5 carbon atoms. Atoms, amino group-containing unsaturated monomers and / or their salts, vinyl acetate, vinyl chloride, acrylonitrile, vinylidene chloride, 1,3-butadiene, styrene, alkylstyrenes with 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical.
  • polyacrylic acid polymethacrylic acid - acrylic acid and methacrylic acid and their derivatives are abbreviated below as (meth) acrylic acid or derivatives - and / or their salts such as polysodium (meth) acrylate, copolymers of (meth) acrylic acid with maleic acid, Maleic anhydride, styrenesulfonic acid, ⁇ -methylstyrene, 2-vinylpyridine, 1-vinylimidazole, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid,
  • (meth) acrylic acid or derivatives - and / or their salts such as polysodium (meth) acrylate, copolymers of (meth) acrylic acid with maleic acid, Maleic anhydride, styrenesulfonic acid, ⁇ -methylstyrene, 2-vinylpyridine, 1-vinylimidazole, dimethyl
  • (Meth) acrylamide, N-hydroxydimethyl (metha) acrylamide and / or their salts are particularly preferred among the polymeric additives.
  • Very particularly preferred among the polymeric additives are those which have a predominantly anionic character, that is to say which mostly carry acid groups free or in the form of their salts.
  • Polymers of (meth) acrylic acid and their copolymers with styrene, alkylstyrenes having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical, styrene sulfonic acid, maleic acid and / or their salts, in particular their sodium salts and maleic anhydride, are particularly preferred.
  • the polymeric additives expediently have a molecular weight of 1000 to 10000.
  • the polymeric additives can be prepared by known processes such as substance or Solvent polymerization takes place (see Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume 19, 4th Edition, pages 2-11, 1980). Processes for the production of lignosulfonic acid or its salts are also described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume 16, 4th Edition, pages 254-257, 1978. Trimer fatty acids are commercially available products which are obtained as a residue in dimer fatty acid distillation, such as Pripol ⁇ - 1040 from Unichema or Emery 1000 from Emery.
  • low-melting additives of groups A) to F is understood to mean those additives which can be converted into the liquid state at the above-mentioned decomposition temperatures under normal pressure.
  • the cationic layer compounds obtained after the preparation can then be ground with one or more additives selected from groups A) to F) in the presence of polar organic solvents or water, preferably with grinding media mills and in particular with a ball mill, and dried be dried if necessary.
  • polar organic solvents is understood to mean liquid hydrocarbon compounds which have at least one electronegative substituent than carbon at room temperature (15 to 25 ° C.). These include chlorinated hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, ethers and / or glycol ethers.
  • Suitable polar organic solvents are methanol, ethanol, n-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanol, isophorone, ethyl acetate, lactic acid ethyl ester, 2-methoxyethyl acetate, tetrahydrofuran, ethyl glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether.
  • Additive amounts of between about 5 and about 100% by weight, based on the cationic layered compound, are suitable.
  • the cationic layered lattice compounds to be used according to the invention can be used as sole stabilizers for halogen-containing thermoplastic resins. However, they are preferably used in combination with other stabilizers WO 00/31176 ".- PCT / EP99 / 08807
  • 1,3-diketone compounds are: dibenzoylmethane, stearoylbenzoylmethane, palmitoylbenzoylmethane, myristoylbenzoylmethane, lauroylbenzoylmethane, benzoylacetone, acetylacetone, tribenzoylmethane, diacetylacetobenzene, p-methacetoxyacetic acid and stearyl.
  • esters of phosphorous acid are triaryl phosphites such as triphenyl phosphite, tris (p-nonylphenyl) phosphite (TNPP); Alkylarylphosphites such as monoalkyldiphenylphosphites, for example diphenylisooctylphosphite, diphenylisocylphosphite and dialkylmonophenylphosphites such as phenyldiisooctylphosphite, phenyldiisodecylphosphite and trialkylphosphites such as triisooctylphosphite and tristylphosphite.
  • triaryl phosphites such as triphenyl phosphite, tris (p-nonylphenyl) phosphite (TNPP); Alkylarylphosphites such as monoalkyl
  • polyols examples include trimethylolpropane, di- (trimethylolpropane), erythritol, pentaerythrhol, dipentaerythrhol, sorbhol, mannhol.
  • amino acid derivatives are glycine, alanine, lysine, tryptophan, acetylmethionine, pyrrolidonecarboxylic acid, beta-aminocrotonic acid, alpha-aminoacrylic acid, alpha-aminoadipic acid and esters derived therefrom.
  • the alcohol components of these esters include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 2-ethylhexanol, octanol, iso-octanol, lauryl alcohol, stearyl alcohol, and also polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1 , 4-butanediol, glycerin, diglycerin, trimethylolpropane, pentaerythrhol, dipentaerythrhol, sorbhol and mannhol.
  • monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 2-ethylhexanol, octanol, iso-octanol, lauryl alcohol, stearyl alcohol, and also polyols such as ethylene glycol, propylene glyco
  • suitable epoxy compounds are epoxidized soybean oil, epoxidized rapeseed oil, epoxidized esters of unsaturated fatty acids such as epoxymethyl oleate, epoxy butyl oleate, epoxidized alicyclic substances, glycidyl ethers such as bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol-F diglycidyl ether, also glycidyl esters such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate.
  • glycidyl ethers such as bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol-F diglycidyl ether, also glycidyl esters such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate.
  • the cationic layer compounds to be used according to the invention all techniques per se can be used which ensure that the crystallite size on which the primary particles of the layer compounds are based is specifically in the range from 2 to 25 nanometers and the size of the secondary particles is specifically in the range from 7 to 19 ⁇ m can be set. Please also refer to the example section.
  • Suitable sources of divalent metal ions are their carbonates, hydroxocarbonates, hydroxides, oxides or their water-soluble salts such as, for example, the nitrates, chlorides, sulfates or perchlorates. It is particularly preferred to choose sources of divalent metal ions that already contain the anion A n " . In this case, it is not necessary to add an additional source of these anions. For example, it is particularly preferred to use at least some of the divalent metal ions as carbonates or if the source of divalent metal ions is exclusively their oxides or hydroxides, it is necessary to use an additional source of the anions A n ", for example in the form of alkali metal salts.
  • Alkali metal salts of carbonic acid and / or oxo acids of halogens such as perchloric acid are preferred, which can be added in amounts of 1 to 100 mol% with respect to the aluminum content of the reaction mixture.
  • sodium carbonate can be added to the reaction mixture.
  • Both finely divided, active aluminum (III) hydroxide in combination with sodium hydroxide and NaAlO 2 can be used as the aluminum source. Also aluminum chloride, bromide, nitrate and sulfate.
  • compositions for stabilizing halogen-containing plastics against thermal and / or photochemical degradation comprising cationic layer compounds of the general formula (I) [E e Z z D d V v (OH) x ] (A "-.) A • q H 2 O (I)
  • E is a monovalent cation from the group of the alkali metals, e is a number in the range from 0 to 2,
  • Z is a divalent metal cation, z is a number in the range from 0 to 6,
  • D is a trivalent metal cation
  • d is a number in the range from 0 to 3
  • V is a tetravalent metal cation
  • v is a number in the range from 0 to 1
  • this clay bowl was placed in a muffle furnace at a temperature of 240 ° C. and air containing steam was continuously passed over the material to be dried over a period of 5 hours.
  • the air containing water vapor was generated as follows: At 20 ° C, room air with a relative humidity of 65% at a flow rate of 80 1 / h (liters per hour) passed through a wash bottle containing 1 liter of water at a temperature of 20 ° C. The air stream enriched with water vapor in this way was then passed continuously over a period of 3 hours over the material to be dried in the muffle furnace.
  • Polyethylene glycol (PEG 200 from Riedel-de-Haen) was placed in a three-necked flask and the temperature was raised to about 60.degree. A vacuum was applied and solutions 1 and 2 were continuously added dropwise over the course of 4 hours, but separately. At the beginning of the dropping, turbidity appeared, and the droplet became increasingly viscous as the dropping continued. After the dropping, the polyethylene glycol was filtered off, after which it was washed extensively with water. After adding solution 3, the temperature was maintained at 80 ° C. for 8 hours as in Example 1. The product obtained was then - under the conditions of Example 1 - subjected to steam drying. - ⁇ ⁇
  • Rhodia stick 50 (Rhone-Poulenc) 0.2 parts
  • Test substance a 1.0 parts
  • Test substance the substances prepared according to Examples 1 to 4 above
  • test specimens were produced by homogenizing and plasticizing the PVC hard compound and the additives mentioned on a laboratory rolling mill for 5 minutes at 170 ° C. Test strips 15 mm wide were cut out from the approximately 0.5 mm thick rolled skins thus produced.
  • test strips containing test substance were then annealed in a thermal oven at 180 ° C., the test strips being briefly moved out of the oven every 15 minutes for visual inspection. As a value for the range of the color after the 15-minute exposure to temperature was noted. The time in minutes until blackening is called long-term stability.
  • Table 1 The test results are summarized in Table 1.

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Abstract

Kationische Schichtverbindungen der allgemeinen Formel (I) [Ee ZzDdVv(OH-)x](An-)a.qH2O, worin bedeuten: E ein einwertiges Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle; e eine Zahl im Bereich von 0 bis 2; Z ein zweiwertiges Metall-Kation; z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6; D ein dreiwertiges Metall-Kation; d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3; V ein vierwertiges Metall-Kation; v eine Zahl im Bereich von 0 bis 1; (An-) ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist; q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10; mit der Maßgabe, daß x > a und e+2z+3d+4v=x+na ist, deren Primärteilchen aus Kristalliten aufgebaut sind, deren Größe im Bereich von 2 bis 25 Nanometern liegt, und deren Sekundärteilchengröße im Bereich von 7 bis 19 νm liegt, eignen sich in besonderer Weise zum Stabilisieren von halogenhaltigen Kunststoffen gegen thermischen und/oder photochemischen Abbau.

Description

VERWENDUNG VON KATIONISCHEN SCHICHTVERBINDUNGEN ZUM STABILISIEREN VON HALOGEN- HALTIGEN KUNSTSTOFFEN
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Verwendung kationischer Schichtverbindungen zum Stabilisieren von halogenhaltigen Kunststoffen gegen thermischen und/oder photochemischen Abbau. Dabei sind diese Schichtverbindungen spezieller Struktur dadurch charakterisiert, daß ihre Primärteilchen aus Kristalliten aufgebaut sind, deren Größe im Bereich von 2 bis 25 Nanometern liegt und daß die Größe ihrer Sekundärteilchen im Bereich von 7 bis 19 μm liegt.
Stand der Technik
Halogenhaltige Kunststoffe oder daraus hergestellte Formmassen neigen bekanntermaßen zu Abbau- beziehungsweise Zersetzungsreaktionen, wenn sie thermischer Belastung ausgesetzt sind oder mit energiereicher Strahlung, zum Beispiel Ultraviolettlicht, in Kontakt kommen. Um dem entgegenzuwirken werden sie üblicherweise mit Schwermetallverbindungen auf Basis von zum Beispiel Blei, Barium und/oder Cadmium ausgerüstet. Aus arbeitsphysiologischer Sicht besteht jedoch ein Bedürfnis, diese durchaus wirkungsvollen Stabilisatoren gegen weniger gesund- heitsgefährdende Stoffe auszutauschen. Als Alternative zu den Schwermetallverbindungen kommen beispielsweise Calcium- und Zinkseifen als Stabilisatoren in Betracht, die jedoch nicht das Leistungsvermögen der genannten Schwermetallverbindungen erreichen, so daß zur Steigerung ihrer stabilisierenden Wirkung Co- Stabilisatoren benötigt werden.
In der deutschen Patentschrift DE-C-30 19 632 (Kyowa Chemical Ind.) ist die Verwendung von speziellen Hydrotalciten zur Inhibierung des thermischen oder ultravioletten Abbaus von halogenhaltigen thermoplastischen Harzen beschrieben. Diese Hydrotalcite sollen Kristallitgrößen von mindestens 60 Nanometern (600 Angström) aufweisen; darüber hinaus soll die Größe der sekundären Teilchen - der Fachmann spricht hier auch von Aggregaten oder Agglomeraten - vorzugsweise unterhalb von 5 μm und besonders bevorzugt unterhalb von 1 μm liegen.
DE-C-30 19 632 lehrt nachdrücklich, daß es für eine gute stabilisierende bzw. inhibierende Wirkung hinsichtlich des thermischen oder Ultraviolett-Abbaus von thermoplastischen Harzen von entscheidender Bedeutung ist, daß die Kristallitgrößen des Hydrotalcits mindestens 60 Nanometer (600 Angström) und insbesondere mindestens 100 Nanometer (1000 Angström) beträgt.
In diesem Zusammenhang wird ausgeführt, daß übliche Hydrotalcite Kristallitgrößen im Bereich von etwa 10 bis 30 Nanometern (100 bis 300 Angström) und Ag- glomeratgrößen im Bereich von etwa 20 bis 70 μm aufweisen. Es wird ferner ausgeführt, daß ausgedehnte Untersuchungen solcher Hydrotalcite gezeigt haben, daß, wenn man sie beispielsweise in Vinylchloridharze einarbeitet, diese Hydrotalcite die Entchlorierung der Harze beim Erhitzen beschleunigen oder sogar eine Zersetzung, Schwarzfärbung oder Schaumbildung der Harze bewirken. Zudem wurde festgestellt, daß diese Hydrotalcite eine schlechte Dispergierbarkeit in den Harzen haben und die rheologischen Eigenschaften der Harze während des Verformens sowie das Aussehen der fertigen Formkörper nachteilig beeinflussen. Dem Fachmann wird also klar die Lehre vermittelt, daß Hydrotalcite mit Kristallitgrößen im Bereich von etwa 10 bis 30 Nanometern und/oder Agglomeratgrößen im Bereich von etwa 20 bis 70 μm sich nicht zur Inhibierung des des thermischen oder Ultraviolett-Abbaus von halogenhaltigen thermoplastischen Harzen eignen.
Kationische Schichtverbindungen sind bekannte Verbindungen, deren Struktur und Herstellung beispielsweise von W. T. Reichle in Chemtec (Januar 1986), Seiten 58-63, beschrieben werden.
Der Prototyp kationischer Schichtverbindungen ist das Mineral Hydrotalcit [Mg6Al2(OH)i6](Cθ3) • 4 H2O. Hydrotalcit leitet sich strukturell vom Bruch [Mg(OH)2] ab. Bruch kristallisiert in einer Schichtstruktur mit den Metallionen in Oktaederlücken zwischen zwei Schichten aus hexagonal dicht gepackten (OH~)- Ionen. Dabei wird nur jede zweite Schicht der Oktaederlücken von Metallionen M besetzt, so daß Schichtpakete (OH)-M-(OH) entstehen. Die Zwischenschichten sind im Bruch leer, im Hydrotalcit sind einige - etwa jede zweite bis fünfte - der Mg(II)- Ionen statistisch durch Al(III)-Ionen ersetzt. Das Schichtpaket erhält dadurch insgesamt eine positive Ladung. Diese Ladung wird durch Anionen ausgeglichen, die sich zusammen mit leicht entfernbarem Kristallwasser in den Zwischenschichten befinden. Schema 1 zeigt - schematisch - den Schichtaufbau von Hydrotalcit.
kationische Schicht
Zwischenschicht
kationische Schicht
Figure imgf000005_0001
Schema 1 : Struktur von Hydrotalcit
Hydrotalcite bilden pulverige, sich talkig anfühlende Massen mit BET-Oberflächen bis zu etwa 150 m /g. Zwei Grundsynthesen sind literaturbekannt: Eine Möglichkeit der Synthese besteht darin, wäßrige Lösungen der entsprechenden Metallsalze mit Lauge zu behandeln, wobei der sich bildende Hydrotalcit ausfällt. Eine andere Möglichkeit geht von wasserunlöslichen Ausgangsverbindungen wie Metalloxiden und -hydroxiden aus. Es handelt sich hierbei um heterogene Reaktionen, die üblicherweise im Autoklaven ausgeführt werden.
Wie bereits erwähnt ist Hydrotalcit lediglich der Prototyp kationischer Schichtverbindungen. Die vom Hydrotalcit bekannten Synthesemethoden werden jedoch auch allgemein zur Synthese beliebiger kationischer Schichtverbindungen herangezogen. Wie dem Fachmann bekannt lassen sich diese Synthesemethoden ganz allgemein als Hydrothermalsynthese klassifizieren. Unter Hydrothermalsynthese im engeren Sinne versteht man dabei die Synthese von Mineralien aus hocherhitzten - oberhalb einer Temperatur von 100 °C und einem Druck von 1 atm - wäßrigen Suspensionen; Hydrothermalsynthesen werden meist in Druckgefäßen ausgeführt, da die angewendeten Temperaturen weit über der Siedetemperatur des Wassers liegen, meist sogar über dessen kritischer Temperatur (vergleiche Römpps Chemie-Lexikon, 1973, S. 1539)
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, Stabilisatoren für halogen- haltige Kunststoffe bereitzustellen. Diese Stabilisatoren sollten sich im Vergleich zum bekannten Stand der Technik durch ein verbessertes Wirkungsprofil auszeichnen. Insbesondere sollten damit ausgerüstete halogenhaltige Kunststoffe bei thermischer Belastung über verbesserte Werte im Bereich der Anfangsfarbe verfügen. Die Stabilisatoren sollten ferner über folgende Eigenschaften verfugen: Gute Verträglichkeit mit Calcium- und/oder Zinkverbindungen; Dispergierbarkeit in halogenhaltigen Kunststoffen, ohne deren rheologische Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen; ausgeprägte Fähigkeit, die Zersetzungsprodukte von halogenhaltigen Kunststoffen gut abzufangen; dies bedeutet insbesondere verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Fähigkeit, Chlorwasserstoff zu absorbieren; gute Langzeitstabilität von damit ausgerüsteten halogenhaltigen Kunststoffen, insbesondere PVC (Polyvinylchlorid).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung kationischer Schichtverbindungen der allgemeinen Formel (I)
[EeZzDdVv(OH-)x](An-)a • q H2O (I)
worin bedeuten:
E ein einwertiges Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle, e eine Zahl im Bereich von 0 bis 2,
Z ein zweiwertiges Metall-Kation, z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6,
D ein dreiwertiges Metall-Kation, d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3,
V ein vierwertiges Metall-Kation, v eine Zahl im Bereich von 0 bis 1,
(A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10, mit der Maßgabe, daß x > a und e + 2z + 3d + 4v = x + na ist, wobei die Primärteilchen dieser Schichtverbindungen aus Kristalliten aufgebaut sind, deren Größe im Bereich von 2 bis 25 nm liegt, und wobei die Größe der Sekundärteilchen dieser Schichtverbindung im Bereich von 7 bis 19 μm liegt, zum Stabilisieren von halogenhaltigen Kunststoffen gegen thermischen und/oder photochemischen Abbau.
Der Begriff der Primärteilchen ist dem Fachmann bekannt. Es handelt sich hierbei um die Bausteine beziehungsweise Grundelemente, die den sogenannten Agglome- raten, der typischen quasi-makroskopischen Struktur kationischer Schichtverbindungen, zu Grunde liegen. Bei den Agglomeraten spricht man auch von Sekundärteilchen.
Im Hinblick auf die Kristallite und deren Größe gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung das folgende: Die Kristallitgröße ist eine durch Röntgenbeugung zugängliche Größe. Sie wird bestimmt durch die dem Fachmann bekannte Röntgenbeu- gungsanalyse in theta-theta-Konfiguration. Hierzu wird das Kristallpulver der kationischen Schichtverbindung mittels des marktüblichen Spektrometers vom Typ "D5000" der Firma Brucker der Röntgenbeugung in theta-theta-Konfiguration unterworfen, wobei man einen Cu-K-alpha-Strahler mit einer Wellenlänge von 1,540598 Angström einsetzt. Aus der Halbwertsbreite des Hauptreflexes - worunter der Reflex mit der höchsten Intensität zu verstehen ist - errechnet sich auf Basis der dem Fachmann bekannten Scherrer-Gleichung
D = (k x λ x 57,3) / (ßι/2 x cos θ)
die Kristallitgröße D. In der Gleichung bedeuten: k ist eine Konstante, deren Wert im vorliegenden Fall mit 1,0 festgesetzt wird; "x" steht für Multiplikation; "/" steht für Division; λ ist die Wellenlänge und hat den obengenannten Wert von 1,540598 Angström; "57,3" ist ein Umrechnungsfaktor bei der Messung von ßj/2 in Winkelgraden; ßι/2 ist die Halbwertsbreite des Hauptreflexes; θ (=theta) ist der Beu- gungswinkel des Hauptreflexes. Die Kristallitgröße ist mithin eine unter Zugrundelegung der genannten Röntgenbeugungsanalyse experimentell bestimmbare Kenngröße.
In einer Ausführungsform liegt die Kristallitgröße der kationischen Schichtverbindungen im Bereich von 2 bis 15 Nanometern und insbesondere im Bereich von 2 bis 10 Nanometern.
Im Hinblick auf die Sekundärteilchen und deren Größe gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung das folgende: Die Sekundärteilchengröße ist eine durch Fraunhofer-Beugung zugängliche Größe. Sie wird bestimmt durch Partikelgrößenanalyse einer wäßrigen Dispersion der jeweiligen kationischen Schichtverbindung. Hierzu setzt man ein handelsübliches Gerät vom Typ "Helos H0720" der Firma Sympathec (Clausthal-Zellerfeld, Deutschland) ein, wobei man als Dispergiersystem die Suspensionszelle SUCELL und als Flüssigkeit vollentsalztes Wasser einsetzt und wobei die Brennweite 100 mm, die Zykluszeit 1000 ms und die Meßzeit 10 s beträgt.
Man erhält bezüglich der Größe der Sekundärteilchen eine Verteilungskurve. Der sogenannte x50-Wert wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Sekundärteilchengröße bezeichnet. Unter dem x50-Wert ist zu verstehen, daß 50% aller Teilchen der kationischen Schichtverbindung eine Größe aufweisen, die kleiner oder gleich diesem Wert (in Mikrometern, μm) ist.
In einer Ausführungsform haben die Sekundärteilchen der erfindungsgemäßen Schichtverbindungen eine Größe im Bereich von 8 bis 15 μm.
Im Hinblick auf die Primärteilchen der kationischen Schichtverbinungen (I) mit einer Kristallitgröße im Bereich von 2 bis 25 nm und einer Sekundärteilchengröße im Bereich von 7 bis 19 μm gilt folgendes: Die Primärteilchengröße ist an sich nicht kritisch, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 100 bis 1000 Nanometern. Die Primärteilchengröße ist eine durch Elektronenmikroskopie zugängliche Größe. Sie wird bestimmt durch die dem Fachmann bekannte Transferelektronenmikroskopie (TEM).
In einer Ausführungsform hat v in der allgemeinen Formel (I) den Wert Null. Diese Schichtverbindungen lassen sich mithin durch die allgemeine Formel (I*) beschreiben:
[EeZzDd (OH )x](An-)a • q H2O (I*)
worin bedeuten:
E ein einwertiges Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle, e eine Zahl im Bereich von 0 bis 2,
Z ein zweiwertiges Metall-Kation, z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6,
D ein dreiwertiges Metall-Kation, d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3,
(A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10, - mit der Maßgabe, daß x > a und e + 2z + 3d = x + na ist.
In einer Ausfuhrungsform hat e in der allgemeinen Formel (I) den Wert Null. Diese Schichtverbindungen lassen sich mithin durch die allgemeine Formel (I**) beschreiben:
Figure imgf000010_0001
• q H2O (I**)
worin bedeuten:
Z ein zweiwertiges Metall-Kation, z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6, D ein dreiwertiges Metall-Kation, d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3,
V ein vierwertiges Metall-Kation, v eine Zahl im Bereich von 0 bis 1,
(A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10, mit der Maßgabe, daß x > a und 2z + 3d + 4v = x + na ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform haben e und v in der allgemeinen Formel (I) jeweils den Wert Null. Diese Schichtverbindungen lassen sich mithin durch die allgemeine Formel (I***) beschreiben:
[ZzDd(OH-)x](An")a • q H2O (I***)
worin bedeuten:
Z ein zweiwertiges Metall-Kation, z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6,
D ein dreiwertiges Metall-Kation, d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3,
(A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10, mit der Maßgabe, daß x > a und 2z + 3d = x + na ist.
Die Schichtverbindungen gemäß Formel (I***) haben hinsichtlich der Zusammensetzung mithin die dem Fachmann bekannte Struktur der „klassischen" Hydrotalcite. Von diesen sind wiederum jene bevorzugt, bei denen D Aluminium, d die Zahl 1 und z eine Zahl im Bereich von 1 bis 5 bedeuten. Diese speziellen Hydrotalcite werden durch die allgemeine Formel (I****) charakterisiert:
[ZZA1 (OH-)x](An-)a • q H2O **** worin bedeuten:
Z ein zweiwertiges Metall-Kation, z eine Zahl im Bereich von 1 bis 5,
(A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10, - mit der Maßgabe, daß x > a und 2z + 3 = x + na ist.
Bevorzugt im Sinne der Erfindung sind solche kationische Schichtverbindungen (I), in der Z für mindestens ein zweiwertiges Metallion, ausgewählt aus der Gruppe Magnesium, Calcium und Zink steht. Bevorzugt steht Z für genau ein zweiwertiges Metallion aus der genannten Gruppe und insbesondere für Magnesium. Ganz besonders bevorzugt werden kationische Schichtverbindungen der allgemeinen Formel I, in denen An" für ein Säureanion mit der Ladung (n-) ausgewählt aus der Anio- nengruppe Carbonat, Hydrogencarbonat, Perchlorat, Acetat, Nitrat, Tartrat, Oxalat und Jodid steht, vorzugsweise für Carbonat. Wenn bei der Erläuterung zu obiger Formel I von mindestens einem zweiwertigen Metallion die Rede ist, so bedeutet dies, daß in der kationischen Schichtverbindung unterschiedliche zweiwertige Metallionen nebeneinander vorliegen können. Die Indices x, y und z sowie m können ganze oder gebrochene Zahlen innerhalb der angegebenen Bedingungen sein. Besonders vorteilhaft sind kationische Schichtverbindungen der allgemeinen Formel I, in der Z für Magnesium und An" für Carbonat steht.
Wie schon gesagt lassen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen (I) mit Kristallitgrößen im Bereich von 2 bis 25 Nanometern und einer Größe der Sekundärteilchen im Bereich von 7- 19 μm in vorteilhafter Weise als Stabilisatoren für halogen- haltige thermoplastische Massen einsetzen. Beispiele für derartige Harze sind PVC, Polyvinylidenchlorid, chloriertes oder chlorsulfoniertes Polyethylen, chloriertes Polypropylen oder chlorierte Ethylen/Vinylacetat-Copolymere. Besonders geeignet sind die erfϊndungsgemäß hergestellten kationischen Schichtgitterverbindungen als Stabilisatoren für Harze vom PVC-Typ, worunter einerseits Vinylchlorid- Homopolymere, andererseits Copolymere von Vinylchlorid mit anderen Monomeren zu verstehen sind.
Bevorzugt ist dabei die Verwendung der erfindungsgemäß einzusetzenden kationischen Schichtverbindungen als Co- Stabilisatoren für mit Calcium- und/oder Zinksalzen von Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen stabilisierte halogenhaltige Kunststoffe. Insbesondere werden die erfindungsgemäß einzusetzenden kationischen Schichtverbindungen als Co- Stabilisatoren in Polyvinylchlorid eingesetzt. Dazu werden die kationischen Schichtverbindungen - ohne Berücksichtigung des Anteils der gegebenenfalls vorhandenen organischen Additive - in Mengen von 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 3 Gew.-Teilen - bezogen auf 100 Gew.-Teile Kunstharze - zugesetzt. In der Regel werden sie mit den in Granulatform vorliegenden Kunststoffen mechanisch vermischt, bevor die Verformung, beispielsweise im Kalander- und Extrusionsverfahren durchgeführt wird. Meistens gleichzeitig mit den kationischen Schichtverbindungen werden die handelsüblichen Zink- und/oder Calciumsalze von Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen als übliche Stabilisatoren eingemischt. Selbstverständlich können auch weitere konventionelle Additive, wie die in der europäischen Anmeldung EP-A-189 899 beschriebenen Hitzestabilisatoren eingesetzt werden. Die Mengen der Stabilisatoren und Co-Stabilisatoren untereinander können beliebig variieren, mit der Maßgabe, daß der Gesamtstabilisatorzusatz innerhalb der Mengengrenze von 0,5 bis 5 Gew.-Teile - bezogen auf 100 Gew.-Teile Kunstharze - liegt. Die Mindestmenge an kationischer Schichtverbindung beträgt demgemäß mindestens 0,01 Gew.-%.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäß einzusetzenden kationischen Schichtverbindungen wird die Wirkung von Zink- und/oder Calciumseifen bei der Stabilisierung der halogenhaltigen Kunststoffe verbessert. Zudem sind die erfindungsgemäßen kationischen Schichtverbindungen als Co-Stabilisatoren hervorragend in den halogenhaltigen Kunststoffen einarbeitbar, ohne die Rheologie der Kunststoffe nachträglich zu beeinträchtigen. Gewünschtenfalls können die erfindungs gemäß einzusetzenden kationischen Schichtverbindungen anschließend mit mindestens einem flüssigen oder niedrig schmelzenden, dispergierend wirkenden Additiv ausgewählt aus Verbindungen der nachfolgend aufgezählten Gruppen A) bis F) durch intensives Vermischen bei Raumtemperatur (15 bis 25 °C) oder einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperaturen der kationischen Schichtverbindungen und/oder der Additive, vorzugsweise unterhalb 300 °C modifiziert werden. Die Gruppen A) bis F) sind:
A) Polyole mit 3 bis 30 C-Atomen und mindestens 2 Hydroxylgruppen.
B) Ester von teilweise oder vollständig epoxidierten ungesättigten Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen.
C) Voll- und Partialester von Polyolen mit 3 bis 30 C-Atomen und 2 bis 12 Hydroxylgruppen mit Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen.
D) Alkyl- und Arylphosphite.
E) Anionen von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen.
F) in Wasser mit pH- Werten über 8 lösliche Polymere mit einem Molekulargewicht von 500 bis 50000.
Als Additive der Gruppe A) kommen Polyole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen und insgesamt 3 bis 30 C-Atomen in Betracht. Beispiele für derartige Polyole sind Diole mit 3 bis 30 C-Atomen, wie Butandiole, Hexandiole, Dodecandiole, und Polyole wie Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Glycerin sowie deren technische Oli- gomergemische mit durchschnittlichen Kondensationsgraden von 2 bis 10. Ganz besonders bevorzugt werden Polyole mit 3 bis 30 C-Atomen, deren C-Skelette im Abstand von 3 C-Atomen mindestens eine Hydroxylgruppe oder einen Ethersauer- stoff tragen, vorzugsweise Glycerin und/oder die technischen Oligoglyceringemi- sehe mit durchschnittlichen Kondensationsgraden von 2 bis 10. Insbesondere ist hierfür auch das als "THEIC" bekannte Tris-(2-hydroxyethyl)isocyanurat.
Bei den Additiven der Gruppe B) handelt es sich um Ester von teilweise oder vollständig epoxidierten ungesättigten Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen. Geeignete Ester sind Ester von ein-, zwei- und/oder dreiwertigen Alkoholen, die vollständig mit epoxidierten ungesättigten Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen verestert sind wie Methyl-, 2-Ethylhexyl-, Ethylenglykol-, Butandiol-, Neopentylglykol-, Glycerin- und/oder Trimethylolpropanester von epoxidierter Lauroleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Ricinolsäure, Linolsäure und/oder Linolensäure. Bevorzugt werden Ester von dreiwertigen Alkoholen und vollständig epoxidierten ungesättigten Carbonsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen, und insbesondere Ester von Glycerin mit vollständig epoxidierten ungesättigten Carbonsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen. Die Carbonsäurekomponente kann sich beispielsweise von Palmitoleinsäure, Ölsäure, Elai- dinsäure, Petroselinsäure, Ricinolsäure, Linolensäure, Gadoleinsäure oder Erucasäu- re ableiten. Die ungesättigten Carbonsäuren werden nach bekannten Verfahren epoxidiert. Wie in der Fettchemie üblich, können die epoxidierten Carbonsäuregly- ceride auch technische Gemische darstellen, wie man sie durch Epoxidation von natürlichen ungesättigten Fetten und Ölen erhält. Vorzugsweise wird epoxidiertes Rüböl, epoxidiertes ungesättigtes Sojaöl und/oder epoxidiertes Sonnenblumenöl neuer Züchtung eingesetzt.
Bei den Additiven der Gruppe C) handelt es sich um Voll- oder Partialester, die nach den einschlägigen Methoden der präparativen organischen Chemie, beispielsweise durch säurekatalysierte Umsetzung von Polyolen mit Carbonsäuren erhalten werden. Als Polyolkomponente kommen dabei solche in Betracht, die bereits in der Gruppe A) besprochen wurden. Als Säurekomponente werden bevorzugt aliphati- sche, gesättigte und/oder ungesättigte Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen wie Ca- pronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Ricinolsäure, Linolsäure, Linolensäure, Behensäure oder Erucasäure. Wie in der Fettchemie üblich, kann die Carbonsäurekomponente auch ein technisches Gemisch darstellen, wie es bei der Druckspaltung von natürlichen Fetten und Ölen anfällt. Bevorzugt werden Partialester von Glycerin und insbesondere von dessen technischen Oligoglyceringemischen mit durchschnittlichen Kondensationsgraden von 2 bis 10 und gesättigten und/oder ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen.
Als Additive bei Gruppe D) können Alkyl- und Arylphosphite eingesetzt werden, vorzugsweise solche der allgemeinen Formel II, in der R\ R2 und R3 unabhängig voneinander für einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder einen Phenyl- rest stehen. Typische Beispiele für Additive der Gruppe D) sind Tributylphosphit, Triphenylphosphit, Dimethylphenylphosphit und/oder Dimethylstearylphosphit. Bevorzugt wird Diphenyldecylphosphh. OR3
R1 . O - P - OR2 (II)
Als Additive der Gruppe E) kommen Anionen von gesättigten oder ein- oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen in Betracht, die linear oder verzweigt sein können. Aufgrund der leichteren Verfügbarkeit sind lineare Fettsäuren bevorzugt. Dabei sind reine Fettsäuren wie beispielsweise Laurinsäure, Myri- stinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Lauroleinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Linolsäure oder Linolensäure geeignet. Ökonomisch attraktiv ist es jedoch auch, Fettsäuregemische einzusetzen, wie sie aus der Spaltung natürlicher Öle und Fette erhältlich sind. Dabei ist es unerheblich, ob die Fettsäuren als solche oder als - vorzugsweise wasserlösliche - Salze, beispielsweise als Natrium- oder Kaliumsalze eingesetzt werden. Da die Reaktionsmischung stark alkalisch ist, wird das Reaktionsprodukt die Fettsäuren in jedem Falle in Form ihrer Anionen enthalten.
Additive der Gruppe F) sind in Wasser mit pH- Werten oberhalb 8, vorzugsweise mit pH- Werten von 9 bis 12 lösliche Polymere, die ein durchschnittliches (Zahlenmittel) Molekulargewicht von 500 bis 50000 besitzen. Der Begriff "löslich" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die polymeren Additive zu mehr als 0,01 Gew.-% in einer wäßrigen Lösung mit pH 10, eingestellt mit Alkalihydroxiden bei 20 °C, vorzugsweise zu mindestens 0,1 Gew.-% und insbesondere unter den angegebenen Bedingungen vollständig klar gelöst sind. Prinzipiell können als polymere Additive alle Polymere eingesetzt werden, die der Fachmann als Pigmentdispergatoren (vergleiche Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technology", Vol. 7, third Edition, 1979, Seiten 840-841 oder Ullmann's "Encyclopedia of Industrial Chemistry", Vol A8, 5th Edition, 1987, Seiten 586-601) kennt, sofern sie die Vorraussetzungen der Löslichkeit und des Molekulargewichts erfüllen. Bevorzugt werden als polymere Additive Acrylsäure- und Methacrylsäurehomo- und -copolymere, Ligninsulfonate und Trimerfettsäuren. Insbesondere geeignet sind polymere Additive ausgewählt aus der Gruppe Polymere von Acrylsäure und Methacrylsäure sowie deren Copolymere mit sulfonsäuregruppenhaltigen ungesättigten Monomeren, phosphonsäure- gruppenhaltigen ungesättigten Monomeren, ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen, Amiden von ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen, aminogruppenhaltigen ungesättigten Monomeren und/oder deren Salze, Vinylacetat, Vinylchlorid, Acrylnitril, Vinylidenchlorid, 1,3-Butadien, Styrol, Alkylstyrolen mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest. Beispiele dafür sind Po- lyacrylsäure, Polymethacrylsäure - im folgenden werden Acrylsäure und Methacrylsäure sowie deren Derivate vereinfacht als (Meth)acrylsäure bzw. Derivate abgekürzt -und/oder deren Salze wie Polynatrium(meth)acrylat, Copolymere von (Meth)acrylsäure mit Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Styrolsulfonsäure, μ- Methylstyrol, 2-Vinylpyridin, 1-Vinylimidazol, Dimethylaminopro- pyl(meth)acrylamid, 2-(Meth)acrylamido-2-methylpropansulfonsäure,
(Meth)acrylamid, N-Hydroxydimethyl(metha)acrylamid und/oder deren Salze. Ganz besonders bevorzugt unter den polymeren Additiven sind solche, die einen überwiegend anionischen Charakter aufweisen, das heißt, die mehrheitlich Säuregruppen frei oder in Form ihrer Salze tragen. Insbesondere bevorzugt sind Polymere von (Meth)acrylsäure sowie deren Copolymerisate mit Styrol, Alkylstyrolen mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, Styrolsulfonsäure, Maleinsäure und/oder deren Salze, insbesondere deren Natriumsalze und Maleinsäureanhydrid. Zweckmäßigerweise besitzen die polymeren Additiven ein Molekulargewicht von 1000 bis 10000. Die Herstellung der polymeren Additive kann nach bekannten Verfahren wie Substanz- oder Lösungsmittelpolymerisation erfolgen (vergleiche Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Band 19, 4. Auflage, Seiten 2-11, 1980). Verfahren zur Herstellung von Ligninsulfonsäure bzw. deren Salze werden ebenfalls in Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Band 16, 4. Auflage, Seiten 254-257, 1978, beschrieben. Trimerfettsäuren sind handelsübliche Produkte, die als Rückstand bei der Dimerfettsäuredestillation anfallen, wie Pripol^- 1040 der Fa. Unichema oder Emery 1000 der Fa. Emery.
Unter dem Begriff der niedrig schmelzenden Additiven der Gruppen A) bis F) werden solche Additive verstanden, die unter den obengenannten Zersetzungstemperaturen bei Normaldruck in den flüssigen Zustand überführt werden können. Anstelle des intensiven Vermischens können gewünschtenfalls die nach der Herstellung erhaltenen kationischen Schichtverbindungen anschließend mit einem oder mehreren Additiven ausgewählt aus den Gruppen A) bis F) in Anwesenheit von polaren organischen Lösungsmitteln oder von Wasser vermählen, vorzugsweise mit Mahlkörpermühlen und insbesondere mit einer Kugelmühle, getrocknet und gegebenenfalls nachgetrocknet werden. Unter dem Begriff der polaren organischen Lösungsmittel werden bei Raumtemperatur (15 bis 25 °C) flüssige Kohlenwasserstoffverbindungen verstanden, die mindestens einen elektronegativeren Substituenten als Kohlenstoff tragen. Dazu zählen Chlorkohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone, Ester, Ether und/oder Glykolether. Geeignete polare organische Lösungsmittel sind Methanol, Ethanol, n-Butanol, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanol, Isophoron, Ethylacetat, Milchsäureethylester, 2-Methoxyethylacetat, Tetrahydrofu- ran, Ethylglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether. Für diese nachträgliche, d. h. nach Trocknung der erfindungsgemäß hergestellten kationischen Schichtverbindungen zu einem Pulver, erfolgende Modifizierung mit den organischen Additiven kommen Additivmengen zwischen etwa 5 und etwa 100 Gew.-%, bezogen auf die kationische Schichtverbindung, in Betracht.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden kationischen Schichtgitterverbindungen können als alleinige Stabilisatoren für halogenhaltige thermoplastische Harze verwendet werden. Vorzugsweise werden sie jedoch in Kombination mit anderen Stabilisatoren WO 00/31176 „ .- PCT/EP99/08807
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eingesetzt. Neben dem bereits erwähnten Einsatz in Kombination mit Metallseifen kommen hier vor allem 1,3-Diketonverbindungen, organische Ester der phosphorigen Säure, Polyole und Aminosäuren in Betracht.
Beispiele für 1,3-Diketonverbindungen sind: Dibenzoylmethan, Stearoylbenzoyl- methan, Palmitoylbenzoylmethan, Myristoylbenzoylmethan, Lauroylbenzoyl- methan, Benzoylaceton, Acetylaceton, Tribenzoylmethan, Diacetylacetobenzol, p- Methoxys und Stearolyacetophenon, Acetoessigsäureester.
Beispiele für geeignete Ester der phosphorigen Säure sind Triarylphosphite wie Tri- phenylphosphit, Tris(p-nonylphenyl)phosphit (TNPP); Alkylarylphosphite wie Mo- noalkyldiphenylphosphite, zum Beispiel Diphenylisooctylphosphit, Diphenylisode- cylphosphit und Dialkylmonophenylphosphite wie Phenyldiisooctylphosphit, Phe- nyldiisodecylphosphit und Trialkylphosphite wie Triisooctylphosphit und Tristea- rylphosphit.
Beispiele für geeignete Polyole sind Trimethylolpropan, Di-(trimethylolpropan), Erythritol, Pentaerythrhol, Dipentaerythrhol, Sorbhol, Mannhol.
Beispiele für Aminosäurederivate sind Glycin, Alanin, Lysin, Tryptophan, Acetyl- methionin, Pyrrolidoncarbonsäure, beta-Aminocrotonsäure, alpha-Aminoacrylsäure, alpha-Aminoadipinsäure sowie davon abgeleitete Ester. Diue Alkoholkomponenten dieser Ester umfassen einwertige Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol, iso- Propanol, Butanol, 2-Ethylhexanol, Octanol, iso-Octanol, Laurylalkohol, Stearylal- kohol, sowie Polyole wie Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Butandiol, 1,4- Butandiol, Glycerin, Diglycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrhol, Dipentaerythrhol, Sorbhol und Mannhol.
Beispiele für geeignete Epoxyverbindungen sind epoxydertes Sojaöl, epoxydiertes Rapsöl, epoxydierte Ester ungesättigter Fettsäuren wie Epoxymethyloleat, Epoxy- butyloleat, epoxydierte alicyclische Substanzen, Glycidylether wie Bisphenol-A- diglycidylether, Bisphenol-F-diglycidylether, ferner Glycidylester wie Glycidy- lacrylat und Glycidylmethacrylat.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden kationischen Schichtverbindungen können an sich alle Techniken eingesetzt werden, durch die sichergestellt ist, daß die den Primärteilchen der Schichtverbindungen zu Grunde liegenden Kristallitgröße gezielt im Bereich von 2 bis 25 Nanometern und die Größe der Sekundärteilchen gezielt im Bereich von 7 bis 19 μm eingestellt werden kann. Hierzu sei auch auf den Beispielteil verwiesen.
Als Quelle zweiwertiger Metallionen kommen deren Carbonate, Hydroxocarbonate, Hydroxide, Oxide oder deren wasserlösliche Salze wie beispielsweise die Nitrate, Chloride, Sulfate oder Perchlorate in Betracht. Besonders bevorzugt ist es, solche Quellen zweiwertiger Metallionen zu wählen, die bereits das Anion An" enthalten. In diesem Falle ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche Quelle dieser Anionen zuzusetzen. Beispielsweise ist es besonders bevorzugt, zumindest einen Teil der zweiwertigen Metallionen als Carbonate oder als Hydroxocarbonate einzusetzen. Verwendet man als Quelle zweiwertiger Metallionen ausschließlich deren Oxide oder Hydroxide, ist es erforderlich, eine zusätzliche Quelle der Anionen An" einzusetzen, beispielsweise in Form von Alkalimetallsalzen. Dabei sind Alkalimetallsalze der Kohlensäure und/oder von Oxosäuren von Halogenen wie beispielsweise der Perchlorsäure bevorzugt, die in Mengen von 1 bis 100 Mol-% bezüglich des Aluminiumgehalts der Reaktionsmischung zugesetzt werden können. Beispielsweise kann dem Reaktionsansatz Natriumcarbonat zugesetzt werden.
Als Aluminiumquelle kann sowohl feinteiliges, aktives Aluminium-(III)-hydroxid in Kombination mit Natriumhydroxid als auch NaAlθ2 eingesetzt werden. Ferner Aluminiumchlorid, -bromid, -nitrat- und -sulfat.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Mittel zum Stabilisieren von halogenhaltigen Kunststoffen gegen thermischen und/oder photochemischen Abbau, enthaltend kationische Schichtverbindungen der allgemeinen Formel (I) [EeZzDdVv(OH )x](A"-. )a • q H2O (I)
worin bedeuten:
E ein einwertiges Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle, e eine Zahl im Bereich von 0 bis 2,
Z ein zweiwertiges Metall-Kation, z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6,
D ein dreiwertiges Metall-Kation, d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3,
V ein vierwertiges Metall-Kation, v eine Zahl im Bereich von 0 bis 1,
(A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10, mit der Maßgabe, daß x > a und e + 2z + 3d + 4v = x + na ist, wobei die Primärteilchen dieser Schichtverbindungen aus Kristalliten aufgebaut sind, deren Größe im Bereich von 2 bis 25 nm liegt, und wobei die Größe der Sekundärteilchen dieser Schichtverbindung im Bereich von 7 bis 19 μm liegt,
B e i s p i e l e
A) Herstellung
Beispiel 1
Ansatz:
Lösung 1 75,0 g NaOH 50 %ig
44,5 g Al(OH)3-Feuchthydrat (mit 59,3 % AI2O3)
27,4 g Soda wasserfrei
100 g Wasser
Lösung 2 70,5 g Wasser
130,0 g MgCl2 * 6 H 0
Lösung 3 152,6 g NaOH 50 %ig
Durchführung:
Etwa 500 ml flüssiger Stickstoff wurden bei 20 °C in einem offenen 1-1- Dreihalskolben vorgelegt, innerhalb einer halben Stunde wurden gleichzeitig - jedoch separat - Lösung 1 und Lösung 2 kontinuierlich dazugetropft. Wegen der raschen Verdampfung des Stickstoffs wurden im Verlauf dieser halben Stunde weitere 500 ml flüssiger Stickstoff nachdosiert und zwar in 5 Portionen zu je 100 ml in Abständen von jeweils 5 Minuten. Nun ließ man die im Kolben befindliche feste weiße Masse auftauen, danach wurde Lösung 3 zu der aufgetauten Masse zugegeben. Anschließend wurde 8 Stunden bei 80 °C temperiert. Das erhaltene Produkt wurde dann filtriert und 2-mal mit je 500 ml Wasser gewaschen. Das erhaltene Produkt (55,6 g) wurde anschließend einer Wasserdampftrocknung unterworfen. Dazu wurde es in einer Tonschale (Durchmesser etwa 15 cm, Schichthöhe etwa 0,5 cm) ausgebreitet, diese Tonschale in einen auf 240 °C temperierten Muffelofen gestellt und über eine Zeitdauer von 5 Stunden kontinuierlich Wasserdampf enthaltende Luft über das zu trocknende Gut geleitet. Die Wasserdampf enthaltende Luft wurde wie folgt erzeugt: Bei 20 °C wurde Raumluft einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65% bei einer Durchflußgeschwindigkeit von 80 1/h (Liter pro Stunde) durch eine Waschflasche, die 1 Liter Wasser einer Temperatur von 20 °C enthielt geleitet. Der auf diese Weise mit Wasserdampf angereicherte Luftstrom wurde anschließend kontinuierlich über eine Zeitdauer von 3 Stunden über das zu trocknende Gut im Muffelofen geleitet.
Beispiel 2
Ansatz:
Lösung 1 75,0 g NaOH 50 %ig
44,5 g Al(OH)3-Feuchthydrat (mit 59,3 % AI2O3)
27,4 g Soda wasserfrei
100 g Wasser
Lösung 2 70,5 g Wasser
130,0 g MgCl2 * 6 H2O
Lösung 3 152,6 g NaOH 50 %ig
Durchführung:
Wie Beispiel 1, jedoch wurde der flüssige Stickstoff nicht in den Kolben gegeben, sondern der Kolben wurde von außen mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Die Lösungen 1 und 2 wurden also in den leeren, von außen gekühlten Kolben getropft.
Beispiel 3
Ansatz:
Lösung 1 75,0 g NaOH 50 %ig
44,5 g Al(OH)3-Feuchthydrat (mit 59,3 % AI2O3)
27,4 g Soda wasserfrei
100 g Wasser
Lösung 2 70,5 g Wasser
130,0 g MgCl2 * 6 H2O
Lösung 3 152,6 g NaOH 50 %ig Durchführung:
Wie Beispiel 2, jedoch wurden die Lösungen 1 und 2 unter Zuhilfenahme eines auf den Dreihalskolben aufgesetzten Y- Stückes miteinander vereinigt, bevor sie in den Kolben gelangten.
Beispiel 4
Ansatz:
Lösung 1 125,0 g NaOH 50 %ig
44,5 g Al-Feuchthydrat (59,3 % AI2O3)
27,4 g Soda wasserfrei
100 g Wasser
Lösung 2 70,5 g Wasser
130,0 g MgCl2 * 6 H2O
Lösung 3 150 g NaOH 50 %ig
Durchführung m
In einem Dreihalskolben wurde Polyethylenglykol (PEG 200 der Firma Riedel-de- Haen) vorgelegt und auf ca. 60 °C temperiert. Man legte Vakuum an und innerhalb von 4 Stunden wurden gleichzeitig - jedoch separat - die Lösungen 1 und 2 kontinuierlich dazugetropft. Zu Beginn des Zutropfens trat eine Trübung auf, bei weiterem Zutropfen wurde die Suspension immer viskoser. Nach dem Zutropfen wurde das Polyethylenglykol abfiltriert, danach wurde reichlich mit Wasser gewaschen. Nach Zugabe von Lösung 3 wurde wie in Beispiel 1 für 8 Stunden bei 80 °C temperiert. Das erhaltene Produkt wurde dann - unter den Bedingungen von Beispiel 1 - einer Wasserdampftrocknung unterworfen. — ^ ■
B) Anwendungstechnische Prüfungen
Die gemäß den oben genannten Beispielen hergestellten Substanzen wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit gepüft, die Farbstabilität von PVC zu verbessern. Hierzu dienten die unten erläuterten Parameter "Anfangsfarbe" und "Langzehstabilhät". Als Prüfkörper dienten Walzfelle, aus denen Teststreifen herausgestanzt wurden. Der Herstellung der Walzfelle lag folgende Testrezeptur zu Grunde:
PVC (Solvic 268; Fa. Solvay) 100,0 Teile
Ca-Stearat 0,5 Teile
Zn-Stearat 0,5 Teile
Rhodiastab 50 (Fa. Rhone-Poulenc) 0,2 Teile
Prüfsubstanza) 1,0 Teile
a) Prüfsubstanz = die gemäß den oben genannten Beispielen 1 bis 4 hergestellten Substanzen
Die Prüfkörper wurden hergestellt, indem man die PVC-Hartmasse und die genannten Zusatzstoffe auf einem Laborwalzwerk 5 Minuten bei 170 °C homogenisierte und plastifizierte. Aus den so hergestellten etwa 0,5 mm dicken Walzfellen wurden Teststreifen von 15 mm Breite herausgeschnitten.
Unmittelbar nach der Herstellung der Walzfelle wurde deren Farbe, die sogenannte Anfangsfarbe, bestimmt. Hierzu wurde die dem Fachmann bekannte L*,a*,b*- Methode (vergleiche DIN 6174) herangezogen. Der b*-Wert gibt dabei die Lage auf der Blau/Gelb-Achse an. Üblicherweise wird der b*-Wert auch Gelbwert genannt. Bei den Messungen kam ein handelsübliches Gerät mit der Bezeichnung "Micro Color" (Firma Dr. Lange) zum Einsatz.
Nun wurden die Prüfsubstanz-haltigen Teststreifen bei 180 °C in einem Thermoofen getempert, wobei die Teststreifen im Abstand von 15 Minuten zur visuellen Kontrolle kurz aus dem Ofen herausgefahren wurden. Als Wert für den Bereich der An- fangsfarbe wurde insbesondere auch der Wert nach 15-minütiger Temperaturbelastung notiert. Die Zeit in Minuten bis zur Schwarzfärbung wird als Langzeitstabilität bezeichnet. Die Prüfergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1
Figure imgf000026_0001
b) Kristallitgröße in Nanometern (nm) - bestimmt wie oben angegeben durch Röntgenbeugungsanalyse in theta-theta-Kofiguration mittels eines Spektrome- ters "D5000" der Firma Brucker. Der Hauptreflex lag dabei bei etwa 2θ=l 1,6°. c) Größe der Sekundärteilchen (Agglomerate) in Mikrometern (μm)- bestimmt wie oben angegeben durch Partikelgrößenanalyse mittels Fraunhofer-Beugung mittels eines Gerätes "Helos H0720" der Firma Sympathec d) Anfangsfarbe = Gelbwert b* und zwar nach 0 Minuten (t/0- Wert) und nach 15- minütiger Temperaturbelastung (t/ 15- Wert) e) Langzeitstabilität = Minuten bis zur Schwarzfärbung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verwendung kationischer Schichtverbindungen der allgemeinen Formel (I)
[EeZzDdVv(OH-)x](An-)a • q H2O (I)
worin bedeuten:
- E ein einwertiges Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle,
- e eine Zahl im Bereich von 0 bis 2,
- Z ein zweiwertiges Metall-Kation,
- z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6,
- D ein dreiwertiges Metall-Kation,
- d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3,
- V ein vierwertiges Metall-Kation,
- v eine Zahl im Bereich von 0 bis 1,
- (A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist,
- q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10,
- mit der Maßgabe, daß x > a und e + 2z + 3d + 4v = x + na ist, wobei die Primärteilchen dieser Schichtverbindungen aus Kristalliten aufgebaut sind, deren Größe im Bereich von 2 bis 25 nm liegt und wobei die Größe der Sekundärteilchen dieser Schichtverbindung im Bereich von 7 bis 19 μm liegt, zum Stabilisieren von halogenhaltigen Kunststoffen gegen thermischen und/oder photochemischen Abbau.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Größe der Kristallite im Bereich von im Bereich von 2 bis 10 nm liegt.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Größe der Sekundärteilchen im Bereich von 8 bis 15 μm liegt.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei e und v den Wert Null haben, d den Wert eins, D Aluminium bedeutet und x eine Zahl im Bereich von 1 bis 5 ist.
5. Mittel zum Stabilisieren von halogenhaltigen Kunststoffen gegen thermischen und/oder photochemischen Abbau, enthaltend kationische Schichtverbindungen der allgemeinen Formel (I)
[EeZzDdVv(OH-)x](An-)a • q H20 (I)
worin bedeuten:
- E ein einwertiges Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle,
- e eine Zahl im Bereich von 0 bis 2,
- Z ein zweiwertiges Metall-Kation,
- z eine Zahl im Bereich von 0 bis 6,
- D ein dreiwertiges Metall-Kation,
- d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3,
- V ein vierwertiges Metall-Kation,
- v eine Zahl im Bereich von 0 bis 1,
- (A ") ein Säureanion der Ladung n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist,
- q eine Zahl im Bereich von 1 bis 10,
- mit der Maßgabe, daß x > a und e + 2z + 3d -r- 4v = x + na ist, wobei die Primärteilchen dieser Schichtverbindungen aus Kristalliten aufgebaut sind, deren Größe im Bereich von 2 bis 25 nm liegt und wobei die Größe der Sekundärteilchen dieser Schichtverbindung im Bereich von 7 bis 19 μm liegt.
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DE19617138A1 (de) * 1996-04-29 1997-11-06 Henkel Kgaa Kationische Schichtverbindungen, deren Herstellung und deren Verwendung als Stabilisatoren für halogenhaltige Kunststoffe

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DE19617138A1 (de) * 1996-04-29 1997-11-06 Henkel Kgaa Kationische Schichtverbindungen, deren Herstellung und deren Verwendung als Stabilisatoren für halogenhaltige Kunststoffe

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