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DE1620800B2 - Ozonschutzmittel - Google Patents

Ozonschutzmittel

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Publication number
DE1620800B2
DE1620800B2 DE19661620800 DE1620800A DE1620800B2 DE 1620800 B2 DE1620800 B2 DE 1620800B2 DE 19661620800 DE19661620800 DE 19661620800 DE 1620800 A DE1620800 A DE 1620800A DE 1620800 B2 DE1620800 B2 DE 1620800B2
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DE
Germany
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ozone
hours
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broken
polychloroprene
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DE19661620800
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English (en)
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DE1620800C3 (de
DE1620800A1 (de
Inventor
Kurt Prof. Dr. 5074 Odenthal Ley
Roland Dr. 5000 Koeln Nast
Wolfgang Dr. 5670 Opladen Redetzky
Karl-H. Dipl.-Ing. 5090 Leverkusen Reissinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication date
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Publication of DE1620800B2 publication Critical patent/DE1620800B2/de
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Publication of DE1620800C3 publication Critical patent/DE1620800C3/de
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K15/00Anti-oxidant compositions; Compositions inhibiting chemical change
    • C09K15/04Anti-oxidant compositions; Compositions inhibiting chemical change containing organic compounds
    • C09K15/30Anti-oxidant compositions; Compositions inhibiting chemical change containing organic compounds containing heterocyclic ring with at least one nitrogen atom as ring member
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/35Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having also oxygen in the ring

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

15
in der R2 für Wasserstoff oder Methyl-, R3 und R4 für Wasserstoff oder zusammen für eine Methylenbrücke stehen, als Ozonschutzmittel in Kautschukvulkanisaten, die einen Polychloroprenanteil von mindestens 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gesamtpolymergehalt, enthalten.
deuten und R1 und R2 auch direkt miteinander unter Bildung eines sechsgliedrigen gegebenenfalls alkylsubstituierten Ringes verbunden sein können, bekannt, die als Alterungsschutzmittel für natürlichen und/oder synthetischen Kautschuk eingesetzt werden. ■ Diese Verbindungen bewirken jedoch keinen Schutz der Kautschukvulkanisate gegen Ozonangriff.
überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß auch ein Schutz gegen den Ozonangriff erzielt werden kann, wenn die Kautschukvulkanisate mindestens einen Polychloroprenanteil von 20 Gewichtsprozent aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung von Umsetzungsprodukten von Chinonen, die gegebenenfalls durch einen niederen Alkylrest substituiert sind, mit Enaminen der Formel
25
Es ist bekannt, daß auch aus Polychloropren durch Vulkanisation hergestellte Gebrauchsartikel Risse bekommen, wenn ihre Oberfläche unter mechanischer Spannung steht, sei es durch Dehnung, Stauchung oder Scherung, und die Oberfläche gleichzeitig dem Ozon ausgesetzt ist. Obwohl die Ozonfestigkeit derartiger Artikel wesentlich höher ist als solcher aus z. B. Naturkautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk, wird sie in vielen Fällen als nicht ausreichend betrachtet. Eine bedeutende Steigerung der Lebensdauer der PoIychloropren-Artikel kann erzielt werden, wenn dem Kautschuk in relativ niedriger Dosierung Derivate des p-Phenylendiamine, wie z.B. N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin zugesetzt werden. Jedoch sind alle bisher gefundenen wirksamen Verbindungen dieser Art am Licht verfärbend, so daß man sie nur in rußhaltigen Artikeln einsetzen kann. Es kommen aber ferner auch nur solche rußhaltige Artikel in Frage, bei denen außerdem eine Kontaktverfärbung angrenzender Materialien nicht zu befürchten ist. Es ist ferner bekannt, daß bestimmte Wachskombinationen für die Verbesserung der Ozonfestigkeit heller Artikel verwendet werden; diese üben zwar eine gewisse Schutzwirkung aus, jedoch nur, wenn der sich auf der Oberfläche des Artikels bildende Schutzwachsfilm völlig intakt bleibt. Bei dynamischer Beanspruchung reißt aber der Film leicht auf, und die dann an diesen Fehlstellen gebildeten Ozonrisse pflegen tiefer und breiter zu sein als die ohne Wachs gebildeten. Aber auch bei intaktem Wachsfilm ist der Schutz unvollkommen, indem eine geringe Menge Ozon doch durch den Film hindurchgeht und schließlich Risse verursacht.
Aus der BE-PS 6 53 645 sind weiterhin Umsetzungsprodukte von Chinonen mit Enaminen der Formel
R,
C=C
in der R1, R2 und R3 Wasserstoff oder Alkylreste bein der R2 für Wasserstoff oder Methyl, R3 und R4 für Wasserstoff oder zusammen für eine Methylenbrücke stehen, als Ozonschutzmittel in Kautschukvulkanisaten, die einen Polychloroprenanteil von mindestens 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gesamtpolymergehalt, enthalten.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß verwendeten Umsetzungsprodukte liegt darin, daß sie nicht verfärben.
Die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen können erhalten werden, indem man Chinone, die gegebenenfalls durch einen niederen Alkylrest, wie z. B. einen Methyl-, Äthyl- oder Propylrest substituiert sind, mit Enaminen umsetzt. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise im Temperaturbereich zwischen 0 und 8O0C, vorzugsweise bei Zimmertemperatur. Die Umsetzung kann auch in einem unpolaren Lösungsmittel, wie z. B. Benzol, Toluol oder Benzin durchgeführt werden. Vorteilhafterweise legt man das Chinon vor und fügt das Enamin allmählich zu. In einigen Fällen / kann es zweckmäßig sein, das Reaktionsgemisch noch einige Zeit zum Sieden zu erhitzen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen sind feste kristalline Verbindungen. Sie lassen sich leicht in Kautschukmischungen verteilen und können in Verbindung mit den üblicherweise benutzten Kautschuk-Chemikalien (z. B. Vulkanisationsbeschleunigern, Vulkanisiermitteln, Alterungsschutzmitteln, Weichmachern, Füllstoffen, Wachsen, Farbstoffen usw.) verwendet werden, ohne diese in ihrer spezifi- ; sehen Wirkung zu beeinträchtigen.
Die Dosierung der neuen Produkte im Kautschuk liegt zwischen 0,2 bis 6,0 Gewichtsprozent, Vorzugs- : weise 0,5 bis 4,0 Gewichtsprozent, bezogen auf den Polymergehalt, der aus 100,0 Gewichtsprozent Polychloropren oder Polychloropren mit einem covulkani- i sierbaren Kautschuk besteht, wobei der Mindestgehalt : an Polychloropren 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise ■ 30 bis 70 Gewichtsprozent, beträgt.
Geeignete covulkanisierbare Kautschuke sind z. B. Naturkautschuk oder synthetische kautschukähnliche Polymere, die noch Doppelbindungen enthalten und die z. B. aus konjugierten Diolefinen, wie Butadien, Dimethylbutadien. Isopren und seine Homologe, erhalten
werden oder Mischpolymerisate derartig konjugierter Diolefine mit polymerisierbaren Vinylverbindungen, wie z. B. Styrol, u-Methyl-Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylaten, Methacrylaten.
Die Wirkung der erfindungsgemäß verwendeten
Verbindungen in polychloroprenenthaltenden VuI-kanisaten besteht in einer erhöhten Stabilisierung gegen Ozoneinflüsse und in einer verlängerten Lebensdauer ozonbeanspruchter Gummiwaren; sie geben ferner einen Schutz gegen den Angriff des Sauerstoffs.
Vergleichsbeispiel A B C D
Gewichtsteile
20,0 20,0 _ _
Polychloropren 80,0 80,0 100,0 100,0
Helle Crepe 50,0 50,0 50,0 50,0
Titandioxid 70,0 70,0 70,0 70,0
Zinkoxid 1,0 1,0 1,0 1,0
Stearinsäure 2,0 2,0 2,5 2,5
Schwefel 0,7 0,7 0,7 0,7
Dibenzothiazyldisulfid 0,3 0,3 0,3 0,3
Tetramethylthiurammonosulfid 0,2 0,2
Äthylenthioharnstoff 2,0 2,0
Magnesiumoxid 2,0 2,0
Ozonschutzmittel
Die Prüfkörper der bekannten Abmessungen wurden bei 150° C in 15 Minuten vulkanisiert. Die Ozonisierung erfolgte in der üblichen Weise bei einer Konzentration von 400 pphm Ozon. Es ergaben sich folgende Bewertungen:
A. CR/NR ohne Ozonschutzmittel
Stunden 4 6 8 24 48 72 96 198
2
Dehnung
in % 1/1 2/2 2/3 2/4 2/4 gebrochen
10 0/0 3/2 4/2 4/3 4/4 4/4 4/4 gebrochen
20 2/1 5/2 5/2 5/3 5/3 4/4 4/4 gebrochen
35 4/1 6/1 6/2 6/2 5/3 4/4 4/4 4/4 gebrochen
60 6/1
B. CR/NR mit 2,0 phr Ozonschutzmittel
Stunden 4 6 8 24 48 72 96 168
2
Dehnung
in % 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
10 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
20 0/0 0/0 0/0 2/2 2/2 2/4 2/4 2/4 gebrochen
35 0/0 3/1 3/2 3/3 3/4 3/4 3/4 3/4 gebrochen
60 0/0
Stunden 4 6 4 6 16 20 800 48 6 96
2
4/3 4/3 4/3 4/3 4/4 72
4/2 5/3 5/3 5/3 5/3 8 24 4/4
5 5/2 6/2 5/3 6/2 5/3 4/4 gebrochen
C. NR ohne Ozonschutzmittel 6/1 6/1 6/1 6/1 6/1 4/4 gebrochen gebrochen
6/1 2,0 phr Ozonschutzmittel 4/3 4/4 gebrochen
Stunden 5/3 4/4 4/4
Dehnung 2 5/3 5/3 48 4/4 96
in % 6/2 5/3
10
20 4/2 4/4 72
35 8 24 4/4
60 6/1 4/4 gebrochen
D. NR mit 6/1 4/4 gebrochen gebrochen
4/3 4/4 gebrochen
5/3 4/4 4/4
Dehnung 5/3 5/3 4/4
in % 6/2 5/3
10
20
35
60
Der Vergleich des erfindungsgemäßen Versuches B zeigt deutlich den erzielten Fortschritt gegenüber Versuch D. Aus einem Vergleich zwischen den erhaltenen Dehnungswerten der Versuche C und D geht hervor, daß die Anwesenheit der erfindungsgemäß eingesetzten Ozonschutzmittel keine gegen Ozon stabilisierende Wirkung bewirkt.
Beispiel 1
Folgende Mischungen wurden auf der Walze hergestellt:
Gewichtsteile
Polychloropren 30,00
Helle Crepe 70,00
Titandioxid 50,00
Zinkoxid 70,00
Stearinsäure 1,00
Schwefel 1,00
Dibenzothiazyldisulfid 0,70
Tetramethylthiurammonosulfid 0,30
Äthylenthioharnstoff 0,20
Magnesiumoxid 2,00
Ultramarinblau 0,02
Ozonschutzmittel 0 bzw. 2,00
Von diesen Mischungen wurden 0,4 χ 4,5 χ 4,5-cm-Prüfkörper vulkanisiert (Preßvulkanisation 30 Minuten bei 1510C).
Je 4 Prüfkörper wurden dann in einen Kunststoffrahmen so eingespannt, daß an der Oberfläche Dehnungen von 10, 20, 35 und 60% resultierten. Die gespannten Prüfkörper wurden mit einem Luftstrom, der 200 Teile Ozon auf 100 Mill. Teile Luft enthielt, bei Raumtemperatur behandelt. In bestimmten, in den weiter unten stehenden Tabellen angegebenen Abständen wurde die Rißbildung bewertet, und zwar sowohl die Gesamtzahl der mit freiem Auge sichtbaren
gebildeten Risse als auch deren durchschnittliche Länge gemäß folgendem Schema:
Zahl der Risse
Kein Riß 0
1 bis 2 Risse 1
3 bis 9 Risse 2
10 bis 24 Risse 3
25 bis 79 Risse 4
80 bis 249 Risse 5
über 250 Risse 6
Durchschnittliche Länge der Risse
Keine Rißbildung 0
Eben sichtbar 1
1 bis 3 mm 2
3 bis 8 mm 3
über 8 mm 4
In den folgenden Tabellen sind beide Bewertungen durch einen senkrechten Strich getrennt. Die Bewertung der Rißzahl steht stets zuerst.
Tabelle 1
a) ohne Ozonschutzmittelzusatz (zum Vergleich)
Stunden
K)
14
35
60
Dehnung
% 0/0 0/0 l/l 1/2 2/3 2/4
10 0/0 0/0 2/1 2/1 2/3 2/4
20 4/1 5/2 5/2 5/3 4/4 4/4
35 5/1 6/2 6/2 5/3 4/4 4/4
60
CH1
Stunden 2
10 33
Dehnung 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
in % 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 1/2 1/4
10 4/1 4/1 4/2 4/2 4/2 4/3 4/4
20 5/1 5/1 5/2 5/2 5/2 5/3 4/4
35
60
Stunden
2 6 10
14
35
60
Dehnung
10 0/0 0/0 0/0
20 . 0/0 · 0/0 0/0
35 0/0 0/0 2/2
60 0/0 0/0 2/2
OH
0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0
2/2 2/3 2/3
3/2 3/3 3/3
CH,-C
Stunden,
2 6
14
35
60
Dehnung
in '%
0/0' 0/0 0/0.
0/0 0/0 0/0
1/1 1/1 1/2
4/1 -5/2 5/2
0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0
1/3 1/4 1/4
5/3 5/3 4/4
d)
e)
CH3
O CH N
Stunden 2
10 33
Dehnung
in % 10 20 35 60
0/0 0/0
0/0 0/0
5/1 5/1
6/1 6/1
0/0 0/0
5/2 6/2
OH
0/0 0/0
5/2 6/2
0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0
5/2 5/3 4/4
6/2 5/3 4/4
Stunden 2
K) 33
Dehnung in % 10 20 35 60
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 2/1 3/3 3/4
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 1/2 2/2
Beispiel 2
Folgende Mischungen wurden auf der Walze hergestellt:
Gewichtsteile
Polychloropren 35,00 .
Styrol-Butadien-Mischpolymerisat ... 65,00
Titandioxid 10,00
Windgesichteter Hartkaolin 30,00
Gefällte Kieselsäure
(BET-Wert = 180 m2/g) 20,00
Naphthenischer Erdölweichmacher .. 5,00
Stearinsäure 1,00
Magnesiumoxid 2,00
Zinkoxid 5,00
Äthylenthioharnstoff 0,25
Dicyclohexylamin 1,00
Dibenzothiazyldisulfid 1,00
Tetramethylthiurammonosulfid 0,20
Schwefel 1,40
Ozonschutzmittel 0 bzw. 3,00
Preßvulkanisation:
30 Minuten bei 1510C. Die Prüfung wurde ebenso durchgeführt wie im Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 niedergelegt.
Tabelle 2
a) ohne Ozonschutzmittelzusatz (zum Vergleich)
Beispiel 3
Folgende Mischungen wurden auf der Walze hergestellt: Gewichtsteile
Polychloropren 100,0
Magnesiumoxid 4,0
Stearinsäure 0,5
Gefällte Kieselsäure
(BET-Wert = 180 m2/g) 50,0
Titandioxid 3,0
Ozokerit 5,0
Diphenylkresylphosphat 15,0
Zinkoxid 5,0
Äthylenthioharnstoff 0,5
Ozonschutz- bzw. Alterungsschutzmittel s. Tabelle 3
Preßvulkanisation:
30 Minuten bei 151° C.
Diese Prüfung wurde ebenso durchgeführt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß statt 200 jetzt Teile Ozon auf 100 Mill. Teile Luft angewendet wurden. Dabei wurden die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse erhalten.
Tabelle
a) 2,0 Gewichtsteile, 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol (zum Vergleich)
Stunden 4
2
Dehnung
in % 0/0
10 0/0 2/1
20 0/0 Lr,
35 4/1
10 18 33 57
2/1 2/1 3/2 3/3 2/4 2/4'
2/1 3/2 4/2 4/3 3/4 3/4
5/2 5/2 5/2 5/3 4/4 4/4
5/1 6/1 6/2 6/2 6/2 5/3 4/4 4/4
OH
CH,
35
40
45
Stunden
2 4
10 18 33 57
Dehnung
in %
10 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
20 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
35 0/0 0/0 2/1 2/1 2/2 2/3 2/4 2/4
60 0/0 0/0 2/1 3/2 3/3 3/4 3/4 3/4
Stunden 35 50 100 200 300
10
Dehnung
in % 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
10 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
20 0/0 0/0 2/1 3/2 2/3 2/3
35 0/0 0/0 0/0 2/1 2/2 2/3
60 0/0 Gewichtsteil
b) 1,0
OH
CH3
55
60 Stunden
10 35
100
200
300
Dehnung
in %
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
Beispiel 4
Folgende Mischungen wurden auf der Walze hergestellt :
Polychloropren 100,0
Magnesiumoxid 4,0
Stearinsäure 0,5
Mittelaktiver Ruß
(BET-Wert 20 m2/g) 60,0
Windgesichteter Hartkaolin 95,0
Champagnerkreide 95,0
Antimonoxid 5,0
Aromatischer Erdölweichmacher .... 25,0
Chlorierter Paraffinkohlenwasserstoff 5,0
Paraffin 5,0 "5
Zinkoxid 5,0
Äthylenthioharnstoff 1,2
Ozonschutzmittel 0 bis 3,0
Preßvulkanisation:
20 Minuten bei 1510C.
Diese Prüfung wurde ebenso durchgeführt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß statt 200 jetzt Teile Ozon auf 100 Mill. Teile Luft angewendet wurden.
Tabelle 4
a) ohne Ozonschutzmittelzusatz (zum Vergleich) Stunden
2 6
33
58 !05 130
Dehnung in % 35 .
60
0/0 0/0
0/0 0/0
0/0 0/0
0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
Beispiel 5
Die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen können folgendermaßen erhalten werden:
OH
Stunden 6 10 33 58 105 130
2
Dehnung
in % 0/0 0/0 0/0 1/1 1/1 1/1
10 0/0 0/0 0/0 0/0 2/1 2/2 2/2
20 0/0 4/1 5/1 6/1 6/2 + +
35 0/0 5/1 6/1 6/1 + +
60 0/0
40
In der obigen Tabelle bedeutet körper durchgebrochen ist.
OH
+ , daß der Prüf-
45
54 g Benzochinone 1,4) werden in 400 ecm Methanol suspendiert. Dazu tropft man unter Rühren 88 g N-(a-Methylen-cyclohex-3-enyl)-morpholin. Dabei erwärmt sich das Reaktionsgemisch auf 6O0C. Nachdem die Lösung sich auf 500C abgekühlt hat, setzt man 50 ecm einer 20%igen wäßrigen Natriumdithionitlösung hinzu und kühlt anschließend auf 100C ab. Das ausgefallene Produkt wird abgesaugt. Man erhält 90 g einer Verbindung, die nach dem Umlösen aus Benzol—Benzin von 166 bis 167° C schmilzt.
OH
Stunden
2 6
55
60
33
58 105
Dehnung
10 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
54 g Benzochinone 1,4) werden wie unter Beispiel 1 mit 97 g N-(u-Methylen-methylcyclohex-3-enyl)-mor-
pholin umgesetzt. Man erhält 81 g, die von 186 bis umgesetzt. Man erhält 117 g einer Verbindung, die 1890C schmelzen. von 207 bis 2080C schmilzt.
OH
54 g Benzochinone 1,4) werden wie unter 1 und 2 mit 95 g Endomethyltetrahydrobenzyliden-morpholin
54 g 6-tert.-Butyl-benzochinon-(l,4) werden wie unter 1 bis 3 mit 97 g N-(«-Methylen-methylcyclohex-3-enyl)-morpholin umgesetzt. Man erhält 40 g einer Verbindung, die von 158 bis 160° C schmilzt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung von Umsetzungsprodukten von Chinonen, die gegebenenfalls durch einen niederen Alkylrest ' substituiert sind, mit Enaminen der Formel
    O N-CH
    IO
DE19661620800 1966-07-23 1966-07-23 Ozonschutzmittel Expired DE1620800C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEF0049771 1966-07-23
DEF0049771 1966-07-23

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1620800A1 DE1620800A1 (de) 1970-09-03
DE1620800B2 true DE1620800B2 (de) 1975-07-17
DE1620800C3 DE1620800C3 (de) 1976-02-26

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
GB1196143A (en) 1970-06-24
BE701670A (de) 1968-01-22
GB1196144A (en) 1970-06-24
DE1620800A1 (de) 1970-09-03
NL6710152A (de) 1968-01-24

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