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B e s c h r e i b u n g "Stabilisierungsmittel" Die Prior@täten der
Anmeldung in Großbritannien vom 10. Dezem@er 1962 und 27. November 1963 werden in
Anspruch ge@ommen.
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~~~ Die Erfindung besieht sich auf neue organische chemische Verbindungen,
die bei der Stabilisierung von natürlichen und synthetischen Kautschuken, Kautschukgegenständen
i Polymeren und mineralisohon solen von Wort sind.
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Es wurde festgestellt, daß gewisse Acylaminodiphenylamine -es handelt
sich hierbei um neuartige chemische Verbindungen - besonders wertvolle Mittel sur
Haltbarmachung
von natürlichen und @ynthetischen K@utschuken, Polymoren
und Mineralölen vor insbesondere durch Oxydation hervorgerufene Zerst daretellen.
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So worden gemäß der Erfindung als neue chemische Verbindungen Acylaminodiphenylamine
der Formel
vorgeschlagen worin R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe
und A eine Acylgruppe bedeutet, die sich von einer wenigstens 4 Kohlenatoffatcme
aufweisenden aliphatiechen oder cycloaliphatischen Carbonagure ableitet.
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Ale Alkylgruppen, die duroh R dargestellt werden, sillon z.B. Methyl,
@thyl und Isopropyl genannt werden. Als Cyoloalkylgru ? an sollen gonannt werdem
Oyolohexyl und α-Methylcyclohexyl. Die durch R dargeetellte Gruppe kann in
jede@ freien Stellung des Benzolrings vorliegen, aber ale befindet sfoh vorzugsweise
in p-Stellung.
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Ale aliphatinche Carbonsäuren sollen genannt werden: jade weaigetone
4 Kohlenatoffatoae aufweisende gerade oder verzweigte aliphatische Säure, wobei
sie gesättigt oder auch ungeeattigt eein kann. Die Säure kenn eine Monocarbonsäure,
Dicarbonsäure oder Polycarboneäure e und sie kann Substituenten wie Chlor, Cyan-
oder ALkoxygruppen enthalten. Die Kohlenstoffk@tte kann Heteroatome, wie z. B. Sauerstoff,
Schwefel odor Stioketoff enthalten.
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Ale Beispiele für Säuren, von denen sich die Acylgruppen ableiten
können, sollen genannt werden: Butter-, Trimethylessig-, Valerian-, Taurin-, Myristin-,
Stearin-, vol-, Adipin-, Bernstein-, Sebaoin-, Caprin-, und Cyclohexanoarboneäure.
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Die bevorzugten Acylgruppen sind solche, die sich von geraden aliphatischen
Monocarbonsäuren mit 10 bis 20 Kohlenstoffa. omen ableiten.
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Die Acylamidogruppe kann sich in jeder freien Stellung des Benzolringa
befinden, aber eie befindet eioh verzugsweise in p-Stellung.
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Die Aoylaminodiphenylamine können aus den entsprechenden
Aminodiphenylaminen
durch jedes herkömmliche Verfahren zur Acylierung von aromatischen Aminen hergestellt
werden, z.B. durch Behandlung mit dem entsprechenden Säurechlorid in Gegenwart einae
eaurabindenden Mittels. Re kann jadae andere herkömmliche Aoyiierungamittal, dan
sich von den BU ableitet, wie z.B. Säureanhydride, unter den Bedingazez verwendat
werden, dia in o r Anwendung von Acylierungsmitteln dieser Klasse bekannt sind.
kal der Erfindung wird weiterhin in verbessertes Verfahren zur Haltbarmachung von
natürlichen und synthetischen Kautschuken, taf0aohttkgaganat'<ndanimd-latioaaTolyaaran
w Mineralölen vorgeschlagen, welches darin besteht, daß ihnan die oben erläuterten
Acylaminodiphenylamin@@einvarlaibt wardan.
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Dia synthetischen Kautschuke, die verwendet werden können, sind z.B.
Polymere, einschließlich cis-Polymere, von Butadien-1,3 Isobuten, 2-Methylbutadien-1,3
und 2-Chlorbutadien-1,3 sowie Mischpolymere dieser Verbindungen Miteinander und
d
Methylmethacrylat und Z allgemein bekannten polymerisierbaren Verbindnngent die
bei der Herstellung von synthetischen Kauteehnktn verwendet werden. Die Polymeren,
die verwendet
merde können, sind s. B. Pol§thylea und insbesondere
Polypropylen, einschließlich der cis-Polymeren, wie auch Polyamide, wie z.B. Polyhexamethylenadipamid,
und Polyurethane.
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Die Acylaminodiphenylamine können bei der Haltbarmachung von Kautschuk,
Kautschukgegenständen, Latices aus natürlichom Kautechuk odor aynthetiaohen Kautsohuken,
einschließlich cis-Polybutadien und cis-Polyisopren, Polymeren und Mineralölen entspechend
den üblichen Verfahren angewendet werden. So Mnaen eie, menn z. B. Kauteohuk haltbar
gemacht werden soll, mit dem Kautschuk oder der Kautschuklatex allait oder susammen
mit Vulkanisierungs- oder anderen Beigaben gemischt werden, und zwar einschließlich
amorpher, makro- und mikrokristalliner Wachse (waxes), worauf die erhaltenen Gemische
durch eine Warmebehandlung vulkenishort werden, oder sis können mit Kautschuk gemeinsam
mit anderen Mischbestandteilen gemischt werden, worauf don Gemisch duroh sine Behandlung
mit Schwefelmonoehlorid in der Kälte vulkanisiert werden kann.
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Wenn sie zur Haltbamachung von eue Polyolefinen, wie z. B. Polyäthylen
oder Polypropylen, bestehenden @olymeren verwendet werben, so können die Acylaminodiphenylamine
in des Polymer durch jedes herkömmliohe Ver@ahren eingsmincit
werden,
rie s. B. durch Mischen des Acyleminodiphenylamins und des Polymers, indem sie gemeinsam
in Pulverform geschüttelt werden, worauf sich ein Erhitzen in einer MtDlo bei einer
geeigneten Temperatur anschließt, oder indem das Acylaminodiphenylamin in einem
Lösungsmittel aufgelöst wird, dan Game zum pulverisierten Polymer gegeben wird,
worauf abgedampft und oberhalb des Schmelzpunktes entweder gemahlen oder extrudiert
oder ges@onnen wird.
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Venn es flir Polymere, z.B. Polyamide, wie z.B. Polyhexamethylenadipamid,
verwendet wird, se kann des Acylaminodiphenylamin mit dem Polymer in Pulver-oder
Schnitzelform vor dem innen gemischt werden, oder es kann zu dem in einem Löß gsmittel,
wie z. B. Ameisensäure, aufgelösten Polymer @@geben werden, worauf das Lösungsmittel
wieder abgetrennt wird, oder an kann in Form einer Lösung oder Dispersion zur Behandlung
des Polymers nach dem Spinnen verwendet wer Ion. Wenn die Acylaminodiphenylamine
zur schuk Haltbarmachung von von Kaut- verwendet werden, so werden sie vorzugsweise
in einer Menge zwischen 0,1 und 5% des schuk-Kaut- gewichtes zugegeben. Im Palle
von Polymeren, wie s. Bo Polyäthylen, Polypropylen und Polyamiden, sowie bei Mineralölen
liegen die bevorzugten Mengen zwischen 0, 01 und 1,0%. Größere oder kleinere Mengen
können jedoch gegebenenfalls angewendet werden.
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Die Kautschukzusammensetzungen können den Kautschuk in jodler tors,
s. Be in « aaaiver, diapergierter oder . X verarbeiteter Form enthalten, und er
kann vulkanisiert oder unvulkanisiert sein. Sie können zusätzlich bei Kauteehuk
bekannte Hilfsstoffe enthalten, z.B. Pigmente, Füllstoffe, Weichmacher, Treibmittel,
Antiozonante, Vulkanisierungsmittel, Beschleuniger, Verzögerer und Wachse.
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Die Acylaminodiphenylamine eind eowühl bei natürlichen als auch bei
synthetischen Kautachuken von besonderem Wert, insbesondere wenn solche Kautschuke
Ruß enthalten.
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Die bicher bekannten, auf aromatischen Aminen basierenden Antioxydationamittel
neigen daru, eas don Kautschukvulkanisaten auszuwandern, und sie verursachen eine
Verfärbung von blaß gefärbtem Kautschuk-, Lac@- oder Kunststoffgegenst@nden mit
denen die Vulkanisate in Berührung komen. Viele bisher
on frei von Verfärben, aber sie sind für Kautschuke, die Ruß enthalten, keine ausreichenden
Antioxydationsmittel. Im Gegensatz hiersu sind die Acylaminodiphenylamine in roLBhaltigen
Kautschuken hoah wirksam, und sie verursachen keine
| anddror Gegenstände |
| Verflirbundiit donan |
sich die Kautschulce in Berührung befinden. Wgen der Abwesenheit von Parbe zeigen
blase Acylaminodiphenylamine unerwartets
Tortollo vor solchen Acylaminodiphenylaminen,
bei denen die Aoylgruppe meniger als 4 Kohlenstoffatome enthält.
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Zusätzlich dazu, daß sie kräftige Antioxydationsmittel darstellen,
sind diese Acylaminodiphenylami@e gute Anti ozonante und besitzen deaktivierende
Bigeneohaften auf tour.
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Bel Polymeren wie Polyolefinen, in@besondere bei Polypropylen ergibt
die Zugabe don Acylaminodiphenylamins ein außergewöhnliches Ansteigen der Widerstandsfähigkeit
| Abbau durch |
| gegentiber/Oxydation, |
Hitse und Licht. Dises Rats fähigkeit wird noch weiter gesteigert durch die zusätzliche
Verwendung von Verbindungen, wie z.B. von Sulfiden, wie s. B. Dilaurylthiodipropionat,
Phosphitestern, wie z.B.
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Trisponylphenylphosphit, Phenyldioctylphosphit oder Trilauryltrithiophosphit,
Dialkyldi- thiophosphaten, wie z.B. Zinkdiisopropyldithiophosphat, Dialkyldithiooerbeaatea,
wie z.B. Dinonyldithiocarbamat, oder U.V.-absorbierenden Mitteln, wie z.B. 2-Hydroxy-4-alkyloxybeneophenonen,
belapielswsiee 2@Hydroxy-4-octylbenzophonon. Diese tse sollten in ähnlichen Hengen
verwendet werden, wie die Acylaminodiphenylamine. Bei Polyamiden steigert die Zugabe
von Acylaminodiphenylamines die Widerstandsfähigkeit der Polyamide inabeeondare
gegenEber durch Hitze hervorgerufenen Abbau. Dio
Widerstandsfähigkeit
gegenüber Abbau läßt sich insbeacmdere durch die Beibehaltung der Dehnfestigkeit
zeigen und macht die auf diese Weise stebilisierten Polyamide besondere wertvoll
fUr @erwendung@@wecke wie Reifengebobo.
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Die Erfindung wird durch die folgenden Beiapiele erläutert, abor in
biner Weise beschrankt.AlleTeile und Prosentangabon sind, wenn nicht anders angegeben,
in Xe icht ausgedruckt.
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Beispiel 1 18,4 Teile 4-Aminodiphenylamin werden bei Zimmertemperatur
in 600 Teilen Chloroform aufgelöst und hierauf 7, 9 Teile Pyridin (7, 9 g entspricht
0, 1 Mol) hinzugegeben. Die Xisohung wird bei Zimmertemperatur gerührt. Zu der Mischung
werden bei Zimmertemperatur tropfenweise 21,85 Teile Lauroylohlorid hinzugegeben
und die Ntaohung wird hierauf veine weitere Stunde bei Zlmmertempsratur gerührt.
Db unlösliche, feste Produkt wird abfiltriert, mit kaltem Chloroform gewaschen,
gQtrooknot und mit einer Behandlung mit Aktivkohle aus einem Gemisch von Isopropanol
und Wasser umkristallisiert.
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Die Chloroformfiltrate enthalten weiteres Produkt und werden mit Wasser
und hierauf mit verdünnter wässriger Salzsäure gewaschen und dann noohmale mit Wasser
bia sie eaurefrei aind. Die Chloroformlösung wird denn Uber wasserfreiem Natriumsulfat
getrocknet, und das Chlorofors duroh Destillation entfernt. Der Ubrigbleibends feete
Ruokatand wird in Isopropanol aufgeloat, dis Lösung mit Aktivkohle behandelt, sur
Abtrennung der Kohle filtriert und mit Waeaer verdünnt, um das Produkt auszufällen,
welabon aus einem Gemisch aus Isopropanol und Wasser umkristallisiert wird.
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Die geaamte Ausbeute an 4-Lauroylaminodiphenylamin, welches bei 120
bis 121° C schmilst, beträgt 85 %. Dieser Stoff anthilt gemäß einer Analyse: Kohlenstoff,
78,7 %, Wasserstoff 9,3 % und Stickstoff 7, 64 %. Die theoretische Analyse für C24H34ON
beträgt@ 78,7 % Kohlenstoff, 9,3 % Wasserstoff und 7,8 % Stickstoff.
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Durah eln ähnliches Verfahren unter Verwendung der entapreohenden
Säurechloride werden erhalten: 4-Stearoylaminodiphenylaminp Schmelzpunkt bei 129
bis 130° C ; 4-Nona@ noylaminodiphenylamin, Schmelzpunkt bei 120 bis 121° C; 4 Myristoylaminodiphenylamin,
Schmelzpunkt 125 bi 126° C ; Bis-(4-diphenylamino)-adipamid, Schmelzpunkt bei 260
bis 261° C und Bis-(4-diphenylamino@)-sebacamid, Schmelzpunkt bei 221 bia 222° Ce
Beispiel
2 Die in unten stehender Tabelle aufgeführten 4-Acylaminodiphenylamine werden su
Polypropylenpulver gegeben und 5 min gesohüttelt. Die Gemiache werden 5 Minuten
bei 170° C gemahlen und ea werden Tafeln von einer Dicte zwischen 0,45 und 0,55
mm bei 130° C daraus gepreßt und unter Druck abgekühlt. Proben dieser Tafel werden
in einem Einzellenluftofen auf 150° C erhitzt, bis eine Versprödung der Probe eintritt.
En Vergleich der Versprödungszeiten zeigt die Unterschiede der Stabilität der verschiedenen
Proben. Die Versprödungszeit, die bei Verwendung eines handelsüblichen Antioxydationsmittels
erhalten wird, beträgt 1056 at.
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Tabelle I Acylgruppe des Konzentration Versprödungs-Acylaminodiphenyl-(%)
zeit (st) amins Lauroyl 0,5 960 Myristoyl 0, 5 1440 Stearoyl 0, 6 2280 werden ähnli@@e
Versuche ausgeführt, bei denen gleichsotti
nu dem Polypropylen
0,25 % Dilaurylthiodiproptonat zugegeben ist. Die Ergebnisse, welche in Tabelle
II angegtbwn aine, solgon do@ haltes Ansteigen der Wirksamkeit.
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Tabelle II Acylgruppe des Konsentration Versprödu@ Acylaminodiphenyl-(%)
zeit ( st) amins @onanoyl 0,25 1056 » 1 0, 25 2568 Stearoyl 0,25 2736 Beispiel 3
Kautschukgemische der folgenden Zusammensetzungen werden in einer Mühle gemischt
und in einer Presse 15 min bei 15s° 0 vulkanisiert. Proben der Vulkanisate werden
dann in sinon Lüfteten bei 100° C und andere Proben in ellner Sauerstoffbombe unter
@inen Druck von 21 at bei 70° C gealtert und die Dehnfestigkeiten in Abständen bestimmt.
Di Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeseigt, wo H-Lauroylaminodiphenyl gegen 4-Isopropylaminodiphenylanin
vergliche@ wird, dessen antioxydierende Wirkung allge-Min bekannt ist.
mit.
A Mix.B Mix.C Geräucherter Tafelnaturkau@@chuk 100 100 100 Stearinsäure 3 3 3 Zinkoxyd
3,5 3,5 3,5 @urnaceruß (High Abrasion) 45 45 45 Schmieröl (Processing oil) 3, 5
3,5 3,5 Cyclohexylbensthiazylsulphenamid 0,5 0,5 0,5 Schwefel 2, 5 2, 5 2, 5 4'LauroylMinodiphenylamin-0,5
4-Isopropylaminodiphenylamin - - 0,5 Tabelle III a Heißaltern bei 1000 C.
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Dehnfestigkeit kg/cm2 Mix. A Mix.B Mix. C Ungealtert 248 262 325
Gealtert 1 Tag bei 100° C 134 213 236 Gealtert 2 Tage bei 100° C 51 116 140 Goaltert
3 Tsga bei 100° 0 verdorben 60 69
Tabelle III b Altern bei 21 at
Druck in einer Sauerstoffbombe von 70° C.
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Mix. A Mix. B Mix. C.
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Ungealtert 248 246 265 Gealtert 4 Tage 50 167 191 Gealtert 6 Tage
verdorben 125 127 Gealtert 8 Tage-102 75 Gealtert 12 Tage-68 58 Kautschukgemische
der folgenden Zusammensetzungen warden in einer Mühle gemisoht, unter Druok 15 ain
bei 153° C vulkanispart.
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Mix. D Mix. E Mix. F Mix. G Geräucherter Tafelnaturka@tschuk 100
100 100 100 Stearinsäure 3 3 3 3 Zinkoxyd 3,5 3,5 3,5 3,5 Furnaceruß (High Abrasion)
45 45 45 45 Schmieröl (Pro@essing 011) 3,5 3,5 3,5 3,5 Cyclohexylbenzt@iazylsulphenamid
0, 5 0, 5 0, 5 0, 5 9ohwatel 2, 5 2, 5 2, 5 2, 5 4-Stearoylaminodiphenylamin - 0,5
- -4-Myristoylaminodiphenylamin - - 0,5 -4-Isopropylaminodiphenylamin - - - 0,5
Proben
der Vulk@nisate wurden wie in Beispiel 1 beschrieben goaltert. Die Xnderungen der
Dehnfeetigkeit sind in Tabelle IV angegeben.
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Tabelle tF Heißaltern bei 100° C Dehnfestigkeit kg/cm2 Mix.D Mix.E
Mix.F Mix.G Ungealtert 298 296 90 318 Ge@ltert 1 Tag 119 194 201 228 Gealtert 2
Tag 47 91 82 100 Altern bei 21 at Druok und 70° C in einer Sauerstoffbombe.
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Ungealtert 266 247 260 260 Gealtert 4 Tage 60 166 167 176 Gealtert
12 Tage serdorben 70 79 72 Beispiel 5 Kautschukgemisc@s, der folgenden Zusammensetzungen
werden hergentellt und 18 min bei 153° C vulkanisiert. Die Vulkanisate werden mit
weichgemachten PVC in Berührung gebracht und 6 at einer UV-Bestrahlung ausgesetzt,
und die PVO-Oberflache in Abständen auf Verfärbung untersucht. PVC, das
loh
in Berührung mit don Geaieohen H, I, J und K befand, seigte nach dioer Behandlung
keine Wanderungsverfahärbung.
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Mix. H Mix. I Mix.J Mix. K Blasser natürlicher 100 100 100 100 Kreppkautschuk
Stearinsäure 1 1 1 1 Zinkoxyd 25 25 25 Titandioxyd 50 50 50 50 Pulverisierte Kreide
15 15 15 15 Mercaptobenzthiazol 0, 5 0, 5 0,5 0,5 Schwefel 2,5 2,5 2,5 2, 5 4-N-Lauroylaminodiphenylamin
- 2 - -4-N-Stearoylaminodiphenylamin - - 2 -4-N-Myristoylaminodiphenylamin - - -
2 Beispiel 6 0,13 Teile einer 0, 4 %igen Lösung von Stearoylaminodiphenylamin in
Ameisensäure werden zu 5 Te einer 10 %igen Pelyhexamethylenadipamidlösung in Ameisensäure
gegeben. Hierauf wird durch Verteilen der Maung auf einer Glasplatte ein Film au
Polyamid hergeetellt und, nach Entfernen der Ameisensäure in einem Ofen von 100°
C, in einem Luftofen von 220° 0 gealtert.
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Dia 7arbre dieser Probe wird mit der eines ähnlichen Nylonfilme ohns
Stabilisator verglichen. Naah 30 min ut d" stabilisierte nylon beträchtlich weniger
verfärbt als dam Vergleichsstück.
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B*Upiol 7 Kautschukgemische der tolgente Zusammensetzungen werden
in einer Mühle vermischt und 30 min bei 153° C unter Druck vulkanisiert.
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Mix.L Mix.M Blasser natürliohar Kreppkautschuk 100 100 Zinkoxyd 10
10 Blano Pixa7575 Stearinsäure 1 1 Cupfarataarat 0, 2 0a2 Schwafal 3, 0 3, 0 Diphenylguanidin
0, 5 0,5 4-N-Stearoylaminodiphenylamin - 2, 0 Proben dieser Vulkanisate werden in
einer Sauerstoffbombe unter 21 kg/cm2 Druck bei 70° C gealtert und die Dehnfestigkeiten
in
Abständen beatimat. Die Resultate sind in Tabolle @ angegeben. Sie zeigen don mit
4-N-Stearoylaminodiphenylamin erzielten Schutz in Gegenwart einer Kupterverunroinigung.
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Tabolle V Dehnfestigkeit kg/cm2 Mix. L Mix. M Ungealtert 184 176
Gealtert 2 Tage vordorbon 73 Patentansprüche: