DE2364120A1 - Benzoyloxybenzoate und deren verwendung - Google Patents
Benzoyloxybenzoate und deren verwendungInfo
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-
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-
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Description
Dr. F. Zumstain sen. - Dr. E. Assmann
Dr.R.Koef;igs!:c.röe!· · D'p!. Phys. R, Holzbauer
Dr. F. Zumsiak'i j ;ü.
8 München 2, Brüuhciussiraßa 4 / IiI
Gase 3-8582/GC 620/=
Deutschland
CIBA-GEIGY AG5 Basel/Schweiz
Benzoyloxybenzoate und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft Benzoyloxybenzoate und deren Verwendung
zum Stabilisieren von organischem Material. ·
Polymere Materialien besitzen einen wesentlichen Nachteil, der überwunden werden muss, bevor sie kommerzielle Anwendung finden
können. Dieser Nachteil besteht in der Empfindlichkeit gegenüber oxydativem und durch aktinisches Licht hervorgerufenem
Abbau. Es ist bereits eine grosse Zahl von Verbindungen als Stabilisatoren für verschiedene Polymerisate bekannt, die aber
alle gewisse Nachteile aufweisen, wodurch ihre Anwendung eingeschränkt wird. Eine Klasse von Stabilisatoren, die bereits
bekannt und die mit den er findung sgem'ä ssen Verbindungen verwandt
ist, sind die sterisch gehinderten Hydroxybenzoate,
409826/1120
. J fcM
die in den US-PS 3 029 276, 3 112 338, 3 206 431 und 3 502 613
beschrieben sind.
Die meisten der in diesen Patentschriften beschriebenen Verbindungen
sind verschiedene Ester der 3,5-Dialkyl-4-hydroxybenzoesäuren,
während die erfindungsgemäßen Benzoyloxybenzo— ate Ester der 4-(3,5-Dialkyl-4-hydroxybenzoyloxy)—mono-(und
-dialkyl-)benzoesäuren darstellen. Die nächstkommende vorbekannte
Verbindung ist der 4-(3,S-Di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-benzoesäureäthylester,
der in der US-PS 3 206 431 beschrieben ist. Bei dieser Verbindung ist der Phenylring der
Benzoatgruppe vollständig unsubstituiert, während die entsprechende
Gruppe der erfindungsgemäßen Verbindungen 1 bis 2 Alkylsubstituenten aufweist. Weiterhin stellt die Estergruppe der
vorbekannten Verbindung eine Älkylgruppe dar, während die Estergruppe der erfindungsgemäßen Verbindungen eine Alkylengruppe
oder eine Oxyalkylengruppe umfaßt, die mit 2 bis 4 Benzoatresten
verbunden ist. Der wesentliche Unterschied, der zwischen den Eigenschaften der genannten vorbekannten Verbindungen und
der erfindungsgemäßen Benzoyloxybenzoate vorliegt, ist die verbesserte thermische Stabilität der letzteren Verbindungen. Di-es
ist eine äußerst wichtige Tatsache, da die mit derartigen Verbindungen
stabilisierten Polymerisats,ubstrate während der verschiedenen Verarbeitungsstufen hohen Temperaturen unterworfen
sind. Verbindungen, die thermisch nicht stabil sind, zersetzen sich während der Verarbeitung, was eine verminderte Stabilisie—
rungswirkung während der Lebensdauer des Polymerisats zur Folge hat und auch eine Verfärbung bewirken kann.
Weiterhin besitzen die erfindungsgemäßen Verbindungen bessere Abgasfestigkeiten (gas fading properties) und eine bessere Beständigkeit
gegenüber der Extraktion mit Wasser und organischen Lösungsmitteln, als es bei den bisher bekannten Verbindungen
der Fall ist.
Die Erfindung betrifft somit sterisch gehinderte Benzoyloxybenzoate
und deren Verwendung zum Stabilisieren von organischen
409 826/1120
Materialien, die einem thermischen, oxydatiyen oder durch
Ultraviolettlicht hervorgerufenen Abbau unterliegen.
Die erfindungsgemäßen Benzoyloxybenzoate entsprechen der folgenden
allgemeinen Formel I
in der
2 3
, R und R Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder
Cycloalkylgruppen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen,
. ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis
8 kohlenstoffatomen oder eine CycIoalkylgruppe
mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen,
eine Alkylengruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder eine Oxyalkylengruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen,
wobei die Sauerstoffatome durch δ ■
mindestens 2 Kohlenstoff.atome getrennt sind, und
mindestens 2 Kohlenstoff.atome getrennt sind, und
eine ganze Zahl von 2 bis 4
bedeuten.
12 3 4
Die Gruppen R , R , R und R können gleichartige oder verschiedene Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellen, insbesondere
n-Propylgruppen, Isopropylgruppen, n-Butylgruppen,
sek.-Butylgruppen, tert.-Butylgruppen, sek.-Amylgruppen, tert.-Amylgruppen,
n-Hexylgruppen, sek.~Octy!gruppen oder tert.-Octylgruppen.
Diese Gruppen können auch Cycloalkylgruppen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellen, wie Cyclobutylgruppen, Cyclo-
409826/1120
penty!gruppen, Cyclohexylgruppen oder Cyclooctylgruppen. Der
A
Substituent R* kann auch ein Wasserstoffatom bedeuten.
Substituent R* kann auch ein Wasserstoffatom bedeuten.
12 3 '4
Obwohl die Gruppen R , R , R und R Alkylgruppen der oben angegebenen
Art darstellen können, ist es bevorzugt, daß die
12
Gruppen R und R sekundäre oder tertiäre, insbesondere tertiäre, Alkylgruppen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und noch bevorzugter
tert.-Butylgruppen bedeuten. Es wurde gefunden, daß tert.-Butylgruppen äußerst wirksam sind. Die Darstellung der
3 4 obigen Formel weist darauf hin, daß die Gruppen R und R an irgendeiner der vier möglichen Stellungen am Benzolring stehen
können, wobei die beiden Gruppen vorzugsweise in ortho-Stellung zu dem Behzoesäurerest gebunden sind. ~-
Die Gruppe R stellt eine Alkylengruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder eine Oxyalkylengruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, bei der die Sauerstoffatome durch mindestens 2
Kohl en s to ff atome getrennt sind, dar, wobei die Gruppen' aus
wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise bis zu 12 Kohlenstoffatomen
aufweisen. Die bevorzugtesten Alkylengruppen enthalten 5 oder 6■Kohlenstoffatome. Der Ausdruck "Oxyalkylengruppe" umfaßt
beispielsweise Mono- und Polyoxyalkylengruppen, wie Di- und Trioxyalkylengruppen und Gruppen mit bis zu 8 Sauerstoffatomen.
Diese Gruppen sind von Alkylenglykolen und Polyalkylen—
glykolen abgeleitet. Diese Gruppen können geradkettig oder verzweigt
sein und leiten ,sich von verschiedenen Polyolen ab, wie
z.B. Äthylenglykol, 1,2- und 1,3-Propylenglykolen, 1,10-Decandiol,
2,2,4-Trimethylhexandiol, Diäthylenglykol, Neopentylglykol,
Trimethyloläthan ,. Glycerin, Pentaerythrit, 1, 2, 3 , 4-Tetrahydroxybutan und dergleichen.
Im folgenden sind einige Vertreter der Verbindungen der allgemeinen
Formel I angegeben:
1,6-Hexandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
l,4-Butandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl~4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
409826/1120
2384120
1,6-Hexandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-dimethylbenzoat]
1,6—Hexandiol-bis-[4-(3,5~diisopropyl~4-hydroxybenzoyloxy)-3,5—
dimethylbenzoat]
Äthylenglykol-bis-[4-(3,5-diisopropyl-4-hydroxybenzoyl)-3,5-diisopropylbenzoat]
l,3-Propylenglykol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4~hydroxybezoyloxy)-3,5-dimethylbenzoat]
1, 9-Nonandiol-bis-[4—(3,5-diäthyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-dimethylbenzoat]
1,10-Decandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-dimethylbenzoat]
2,2,4-Trimethylhexandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)—3
, 5-d.iisopropylbenzoat]
2,4,4-Trimethylhexandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
Diäthylenglykol-bis-[4-(3,5-diisopropyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-diisopropylbenzoat]
·
Neopentylglykol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
Triäthylenglykol-bis-[4-(3,5-dioctyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-dioctylbenzoat]
Tetraäthylenglykol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
Trimethyloläthan-tris-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
Trimethylolpropan-tris-[4-(3,5-di-tert.-octy1-4-hydroxybenzoyloxy
)-3,5-di-tert.-octylbenzoat]
Trimethylolbutan-tris-[4-(3,5-di~tert.-butyl~4~hydroxybenzoyloxy)-3,5-dimethylbenzoat]
Glycerin-tris-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
409826/1 12 0
2334120
Pentaerythrit-tetrakis-[4-(3,5-di-tert.-butyl~4~hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert»-butylbenzoat]
l,2,3,4-Tetrahydroxybutan-tetrakis-[4--(3,5-di-tert.-butyl-4~
hydroxybenzoyloxy)-3,5—dimethylbenzoat].
Die Verbindungen der allgemeinen Formel I, bei denen die Grup-
12 3 4
pen R und R von den Substituenten R und R verschieden sind,
können durch Umsetzen eines sterisch gehinderten phenolischen Säurechlorids, wie 3,5-Di~tert.-butyl-4-hydroxybenzoylchlorid,
mit einem geeigneten alkyl substituierten Benzoat bei Temperaturen
von etwa 50 bis 200 C hergestellt werden. Verbindungen,
12 3 4
bei denen die Gruppen R und R gleich den Gruppen R und R sind, kann man dadurch herstellen, daß man 2 Mol eines dialkylsubstituierten
Hydroxybenzoylhalogenids mit 1 Mol einer Base umsetzt, wobei man als Zwischenprodukt ein dialkylsubstituiertes
(Hydroxybenzoyloxy)-dialkylbenzoylhalogenid erhält, das seinerseits mit einem geeigneten Glykol oder.Polyol umgesetzt
wird, wobei man das gewünschte Produkt erhält.
Die basischen Materialien, die man hierbei einsetzen kann, sind Trialkylamine, wie Triäthylamin, Tripropylamin, Triisopropyl—
amin, Tributylamin, Triamylarain, Natrium- oder Kaliumhydroxyd,
ein Natrium- oder Kaliumcarbonat oder ein ähnlicher Protonenakzeptor. Die beiden erwähnten Reaktionen können gegebenenfalls
in einem nicht—reaktiven Lösungsmittel, wie einem Kohlenwasserstoff,
wie.z.B. Hexan, Cyclohexan, Heptan, einem nicht-reaktiven chlorierten Kohlenwasserstoff, einem Mineralöl, vorzugsweise
Benzol oder Toluol, durchgeführt werden.
Die Benzoyloxybenzoate der allgemeinen Formel I stellen Stabilisatoren
für organische Materialien dar, die normalerweise einer thermischen, oxydativen oder durch aktinisches Licht hervorgerufenen
Zersetzung unterliegen. Materialien, die man in dieser Weise stabilisieren kann, umfassen synthetische organische polymere
Substanzen, wie Vinylharze, die durch Polymerisation von
Vinylhalogeniden oder durch Mischpolymerisation von Vinylhalogeniden
mit ungesättigten polymerisierbaren Verbindungen, z.B.
409826/1120
Vinylestern, α,β-ungesattigten Ketonen, α,β-ungesättigten Aldehyden
und ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie Butadienen
und Styrol, erhalten wurden; Poly-a-olefine, v;ie Polyäthylen,
Polypropylen, Polybutylen, einschließlich der Mischpolymerisate von cc-Olefinen; Diene, wie Polybutadien, Polyisopren und dergleichen,
einschließlich der Mischpolymerisate mit anderen Monomeren; Polyurethane und Polyamide, wie Polyhexamethylenadipinsäureamid
und Polycaprolactam; Polyester, wie Polyäthylenterephthalate; Polycarbonate; Polyacetale, wie Polyäthylenterephthalatpolyacetal;
Polystyrol, Polyäthylenoxyd, und Mischpolymerisate, wie diejenigen von hochstoßfestern Polystyrol,
die Mischpolymerisate von Butadien und Styrol enthalten, sowie
diejenigen, die durch Mischpolymerisation von Acrylnitril/ßuta—
dien und/oder Styrol· erhalten wurden. ,
Andere Materialien, die mit den Verbindungen der allgemeinen Formel I stabilisiert werden können, schließen ein: aliphatisch e Ester—Schmieröle, d.h. Di-(2-äthylen)-azelat, Pentaerythrit-
tetracaproat und dergleichen; tierische und pflanzliche Öle, z.B. Leinsamenöl, Fett, Talg, Schmalz, Erdnußöl, Dorschleberöl,
Rizinusöl, Palmöl, Maisöl, Baumwollsamenöl und dergleichen; Kohlenwasserstoff-Materialien, wie Benzin, Mineralöl,
Brennstofföl, Trockenei, Schneidfluide, Wachse, Harze und dergleichen,
Salze von Fettsäuren, wie Seifen und dergleichen; Alkylenglykole, z.B. ß-Methoxyäthylenglykol, Methoxytriäthylenglykol,
Triäthylenglykol, Octaäthylenglykol, Dibutylenglykol, Dipropylenglykol und dergleichen.
Von besonderer Bedeutung sind Polyolefine und insbesondere Polypropylen,
da die erfindungsgemäßen Benzoyloxybenzoate besonders
wirksame UV-Stabilisatoren für Polypropylen darstellen.
Im allgemeinen werden die Stabilisatoren der allgemeinen Formel I
in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichts-%, bezogen auf das
Gewicht der stabilisierten Zusammensetzung, eingesetzt, obwohl diese von dem besonderen Substrat und der Anwendungsart abhängen.
Ein vorteilhafter Bereich erstreckt sich von etwa 0,05 bis etwa
2 %, insbesondere von 0,1 bis etwa 1 %.
409826/1120 «MW«. IWPSOTED
-B-
Di.e Zugabe der Stabilisatoren zu den polymeren Substraten kann · vor der Polymerisation, nach der Polymerisation oder während
der Polymerisation erfolgen, indem man das Material Z0B0 durch
Vermählen in der Hitze, einmischt?-worauf die Mischung zu Filmen,
Fasern, Fäden, Hohlkügelchen und dergleichen extrudiert, verpreßt oder anderweitig verformt wird» Die wärmestabilisierenden
Eigenschaften dieser Verbindungen stabilisieren das Polymerisat
vorteilhafterweise gegen einen Abbau während der Verarbeitung
bei den dabei normalerweise angewandten hohen Temperaturen.,
Die Stabilisatoren können auch in geeigneten Lösungsmitteln gelöst und auf die Oberfläche der Folien, Gewebe, Fäden
oder dergleichen aufgesprüht werden, um eine wirksame Stabilisierung zu bewirken.
Diese Verbindungen können auch in Kombination mit anderen Additiven,
v/ie Antioxydantien, schwefelhaltigen Estern, wie Distearyl—
ß-thiodipropionat (DSTDP)5 Dilauryl-ß-thiopropionat (DLTDP), die
in Mengen von 0,01 bis 2 Gewichts-%, bezogen auf das organische Material, eingesetzt werden, und dergleichen, Stockpunkterniedrigern,
Korrosions- und Rostinhibitoren, Dispergiermitteln, Demulgatoren,
Antischäummitteln, Ruß, Beschleunigern und anderen· Chemikalien,
die beim Kompoundieren von Kautschuk eingesetzt werden,
Weichmachern, Farbstabilisatoren, Di- und Tri—alkyl- und -alkyl—
phenylphosphiten, Wärmestabilisatoren, Ultraviolettlichtstabilisatoren,
Antiozonmitteln, Farbstoffen, Pigmenten, Metallchelatbildnern, Farbstoffbindungsstellen und dergleichen, eingesetzt
werden. Häufig ergeben Kombinationen wie diese, insbesondere die schwefelhaltigen Ester, die Phosphite und/oder die Ultraviolettlichtstabilisatoren,
bei gewissen Anwendungsarten Ergebnisses die günstiger sind als diejenigen, die auf Grund der
Eigenschaften der einzelnen Bestandteile erwartet werden können.
Die folgende Formel stellt Co-Stabilisatoren dar, die in gewissen
Fällen in Kombination mit den erfindungsgemäßen Stabilisatoren
der allgemeinen Formel I günstige Ergebnisse ergeben:
409826/1120 ORiGiMAL INSPECTED
3~ 2384120
Sf
R-O-C-C H
if η 2η 0
if η 2η 0
in der R eine Alkylgruppe rait 6 bis 24 Kohlenstoffatomen und
η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 6 bedeuten. Besonders nützliche Verbindungen dieser Art sind: Dilauryl-ß-thiodipropionat
und Distearyl-ß-thiodipropionat. Die obigen Co-Sta— bilisatoren werden in Mengen von 0,01 bis 2 Gewichts-%, bezogen
auf das organische Material, und insbesondere in Mengen von 0,1 bis 1 Gewichts-%, eingesetzt.
Obwohl die Verbindungen der allgemeinen Formel I ebenfalls wirksame
Wärmestabilisatoren darstellen, ist es von Vorteil, wenn die Verarbeitung des Polymerisats bei hohen Temperaturen durchgeführt
wird, zusätzliche Antioxydantien einzuarbeiten.
Die Antioxydans-Verbindungen, die hierfür eingesetzt werden können, sind verschiedene sterisch gehinderte Phenoles für die
einige repräsentative Vertreter im folgenden angegeben sind: Di-η—octadecyl-(3-tert.-butyl-4-hydroxy-5-methylbenzyl)-malonat
2,6-Di-tert.-butylphenyl
2,2t-Methylen~bis-(6-tert.-butyl-4-methylphenol)
2,6—Di-tert.~buty!hydrochinon
0ctadecyl-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzylthio)-acetat
l,l,3-Tris-(3-tert.-butyl-6-methyl~4-hydroxyphenyl)-butan
l,4-Bis-(3,5-di-tert.-butyl~4-hydroxybenzyl.)-2,3,5,6-tetramethylbenzol
2,4-Bis-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenoxy)-6-(n-octylthio)-1,3,5-triazin
2,4-Bis-(4-hydroxy-3,5-di-tert.-butylphenoxy)-6~-(n-octylthioäthylthio)-l,3,5-triazin
4 0 9 8 2 6/112Q ORlQtNAL INSPECTED
2864120
2,.4-Bis-(n-octylthIo)-6-(3,5-di-tert„-butyl-4-hydroxyanilino)-1,3,5-triazin
2,4,6-Tris-(4-hydroxy-3,5-di-tert„-butylphenoxy)-l,3,5-triazin
n-Octadecyl-ß-(3 ? 5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat
n-Octadecyl-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoat
2-(n-Octylthio)-äthyl-3,5-di-tert=-butyl-4-hydroxybenzoat
Stearamido-N,N-bis-[äthylen-3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyD-propionat]
1,2-Propylenglykol-bis-[3-(3,5~di~tert„-butyl-4~hydroxyphenyl)—
propionat]
Pentaerythrit-tetrakis-[3-(3j 5-di-terto-butyl-4-hydroxyphenyl )-propionat]
Dioctadecyl-3,5-di-terto-butyl-4-hydroxybenzylphasphonat
Di-n-octydecyl-l-(3,5-di-tert»-butyl-4-hydroxyphenyl)-äthanphosphonat.
Die obigen Antioxydantien sind nur zur Erläuterung aufgeführt,
und es ist festzuhalten, daß auch irgendwelche anderen Antioxydantien mit gleichem Erfolg eingesetzt werden können. Die zuvor
genannten Antioxydantien sind ausführlich in den folgenden Patentschriften
beschrieben: BE-PS 702 561 und 712 209; US-PS 3 255 191, 3 330 859, 3 281 505, 3 285 855, 3 364 250, 3 368
und 3 35 7 944.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.
Herstellung von 4-C3,5-Di-tert♦-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert«-butylbenzoylchlorid
Zu 445 ml einer Toluollosung, die 107,2 g 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoylchlorid
(O,4O Mol) enthält und auf 10 C abgekühlt
ist, gibt man im Verlauf von 20 Minuten bei 10 bis 15°C
409826/1120 ^'^ 'NSPE0TED
24,4 g (O,""24 KoI) Triethylamin. Die trübe Reaktionsmischung
wird während etwa 19 Stunden bei Raumtemperatur gehalten und dann während 1 Stunde auf 800C erhitzt. Der Niederschlag wird
abfiltriert und mit einer geringen Menge Toluol gewaschen. Das
klare Filtrat wird im Vakuum bei 20 mm Hg und einer Temperatur von 40 bis 50 C eingeengt, wobei man bei dieser Temperatur im
Verlaufe von 45 Minuten bei einem Druck von 20 mm Hg 105 g eines Rückstands erhält. Der Rückstand wird mit 200 ml warmem
Petroläther verrieben, worauf die Aufschlämmung abgekühlt wird,
Die weißen Kristalle werden abfiltriert, wobei man 70 g des Produkts erhält. Nach der Umkristallisation aus Heptan und
Acetonitril und dem Trocknen bei 95 C während 5 Stunden bei einem Druck von 0,1 mm Hg beträgt der Schmelzpunkt des Produkts
210 bis 213°C.
Herstellung von 1, e-Hexandiol-bis'-^- ( 3 , 5-di-tert.-butyl—4—
hydroxybenzovloxy)-3,5-di-tert..-butylbenzoat]
Zu 10,OO ml Toluol gibt man 10,00 g 4-(3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoylchlorid,
2,4 g 1,6-Hexandiol und 2,0 g Triethylamin und rührt die Reaktionsmischung während 2 Stunden" bei Raumtemperatur, worauf man sie
während 3 Stunden unter Rühren auf 95 bis 98 C erhitzt. Das ausgefällte Triäthylamin-hydrochlorid v/ird abfiltriert, und
die Toluollösung wird mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Produkt (9g) wird durch
Abdestillation des Toluols bei vermindertem Druck isoliert. Nach der mehrfachen Umkristallisation aus n-Heptan, Isopropanol
und Acetonitril erhält.man das Produkt in Form von weißen Kristallen, die einen Schmelzpunkt von 226 bis 228°C
aufweisen.
BeiSDiel 3
Herstellung von Triäthylenglykol-bis-[4-(3,5-di—tert.—butyl—
4-hydroxybenzoyloxy )-3,5-di-teri,-butylbenzoat]
Man verrührt 15,0 g 4-(3,5-Di-tert.~butyl~4~hydroxybenzoyloxy).
3,5-di-tert.-butylbenzoylchlorid, 2,25 g Triäthylenglykol und
40 98 26/112Q
3,10 g Triäthylamin in 100 ml Toluol während 2 Stunden bei
Raumtemperatur und erhitzt dann während 2 Stunden zum Sieden
am Rückfluß. Die Reaktionsmischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt
und das ausgefällte Triäthylamin-hydrochlorid abfiltriert. Das Filtrat wird durch Destillation des Lösungsmittels
zur Trockne eingeengt, wobei man zunächst bei einem Druck von etwa 20 mm Hg und schließlich bei einem Druck von 0,3 ram Hg
arbeitet und etwa 16,1 g des Produkts erhält. Das Produkt wird zweimal aus Isopropanol urnkristallisiert, wobei man weiße Kristalle
mit einem Schmelzpunkt .von 123 bis 133 C erhält.
Unter Anwendung des gleichen Verfahrens, mit dem Unterschied, daß man anstelle von Triäthylenglykol 1,10-Decandiol, Diäthylenglykol
bzw. 1,3-Propylenglykol einsetzt, erhält man die folgenden
Verbindungen:
1,10-Decandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy )-3,
5-di-tert.-butylbenzoat] ?
Diäthylenglykol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy )-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
bzw.
1,3~Propylenglykol-bis--[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-,butylbenzoat]
.
Herstellung von 2,2-Dimethyl-l,3-propandiol-bis—[4-(3,5-di—
tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
Unter Anwendung der in Beispiel 3 angegebenen Verfahrensweise
werden 2 Mol 3,5-Di-tert.-butyl~4-hydroxybenzoylchlorid mit 1 Mol Triäthylamin umgesetzt und das erhaltene Zwischenprodukt
seinerseits mit 1 Mol 2,2-Dimethyl-l,3-propandiol umgesetzt,
wobei man die Titelverbindung, die einen Schmelzpunkt von 230 bis 24O°C besitzt, erhält.
Durch. Anwendung der Verfahrensweise von Beispiel 3 erhält man
durch Umsetzen von 3,S-Dimethyl-^-hydroxybenzoylchlorid, 3,5-Diisopropyl-4-hydroxybenzoylchlorid,
3,5-Di-tert.-octyl-4-hydroxybenzoylchlorid
bzw. 3-tert„~Butyl-5~rnethyl-4~hydroxy~
409826/1120
benzoylchlorid mit 1,2-Propylenglykol, 2,2,4-Trimethylhexandiol,
Neopentylglykol bzw. Tetraathylenglykol die folgenden
Verbindungen:
1,2-Propylenglykol-bis-[4-(3,5-dimethyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,
5-dirnethylbenzoat],
2,2,4-Trimethylhexandiol-bis-[4-(3,5~diisopropyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-diisopropylbenzoat],
Neopentylglykol-bis-[4—(3,5-di-tert.-octyl-4-hydroxybenzoyl—
oxy)-3,5-di-tert.-octylbenzoat] bzw.
Tetraäthylenglykol-bis-[4-(3-tert.-butyl-5-rnethyl~4-hydroxy~
benzoyloxy)-3-tert.-butyl-5-methylbenzoat].
Orientierte Einzelfäden mit einem Titer von 15 Denier
Man vermischt die Additive unter Anwendung eines Lösungsmittels
(z.B. Methylenchlorid) mit pulverisiertem Polypropylen (Hercules Profax 6501). Das Lösungsmittel wird dann im Vakuumofen,
der ein kleines Luftleck auf v/eist, bei Raumtemperatur entfernt. Die trockene Mischung wird bei 230 C aus der Schmelze
strangverpresst und zu Granulat verformt. Das Granulat wir erneut
durch ein Einzelfäden-Mundstück stranggepreßt, in der Hitze verspönnen und unter Verv/endung eine Reihe von kalten und
heißen Godet-Rollen in einem Verhältnis von 4:1 verstreckt,
wobei man Einzelfäden mit einem (nominalen) Titer von 15 Denier erhält.
Die in der folgenden Tabelle I angegebenen Testergebnisse steh'en
für den Prozentsatz der Beibehaltung der ursprünglichen Reissfestigkeit der Faser, nachdem diese mit der der angegebenen
Anzahl von Kilolangleys (KIy) entsprechenden Energie in Florida belichtet wurde. Ein Langley ist ein Mass für die durch die
Faser aufgenommene Energie.
409826/1120
In der folgenden Tabelle I sind die Ergebnisse des oben beschriebenen
Tests im Freien zusammengefaßt, v/obei die Mengen der vorhandenen Additive angegeben sind. In der Spalte, in der
die Additive aufgeführt sind, ist der Prozentsatz der gemäß dem angegebenen Beispiel hergestellten Verbindung aufgeführt,
die zusätzlich zu den in der Grundmasse enthaltenen Additiven
in der Polypropylenzusammensetzung enthalten ist. In den beiden
letzten Spalten ist die Energie in Kilolangley, die den Fasern durch die Belichtung in Florida zugeführt wurde, angegeben,
die zu dem angegebenen Prozentsatz der Beibehaltung der ursprünglichen Reissfestigkeit führte.
Freiluftbelichtunq von Polypropylen-Einzelfäden
mit einem Titer von 15 Denier in Florida
Grundmasse: 0,2 Gew„-% Dioctadecyl-3 , 5-di-tert.-butyl-
4-hydroxybenzyIphosphonat
.0,1 Gew»-% Calciumstearat
| 3ei- spl. No. |
Additive | Zur Verminderung der Zähigkeit auf 30 % erfor derliche Energie in Kilolangley |
Zur Verminderung der Zähigkeit auf 5O % erfor derliche Energie in Kilolanqlev |
| 5 | Grundmasse | 41 | 36 |
| 6 | 0,5 Gew„-% Triäthylen- glykol-bis-[4-(3,5- di-tert.-butyl-4-hy- droxybenzoyloxy) -3,5- di-tert-butyl-benzo- at] |
84 | 54 |
Eine besonders gute Stabilisierung wird erzielt, wenn die erfindungsgernäßen
Verbindung in Konzentrationen von 0,1 Gewichts-% und 1 Gewichts-% in den Zusammensetzungen der Tabelle I enthalten
sind. ·
409826/1120
Beispiele 8 bis 11 '
Belichtunqstest mit künstlichem Licht
Der durch Ultraviolettlicht verursachte Abbau der meisten Polymerisate
ist bei Raumtemperaturen, selbst in Abwesenheit von Stabilisatoren, derart langsam, daß die Untersuchung der Effekte
von Stabilisatoren im allgemeinen entv/edef bei höheren Temperaturen
in einer Vorrichtung durchgeführt wird, die eine beschleunigte Belichtung mit künstlichem Licht ermöglicht, so daß
man in angemessenen Zeiten Ergebnisse erzielt«. Der mit den Polymerisaten
durchgeführte Test unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung
mit künstlichem Licht sei im folgenden beschrieben:
a) Herstellung der Proben
Film mit einer Dicke von 0,13 mm: Man vermischt nicht-stabilisiertes
Polypropylenpulver (Hercules 'Profax 6501) gut mit den Additiven in den anqegebenen Mengen. Das vermischte
. Material wird dann während 5 Minuten bei 182 C auf einem Zwei-Walzen-Stuhl gewalzt. Das verwalzte Blatt wird dann
bei 22OUC zu einem Film mit einer Dicke von 0,13 mm verpreßt,
wozu man eine wassergekühlte Presse und einen Druclc von
12 Atmosphären anwendet..
b) Testverfahren
Dieser Test erfolgt in einer Fluoreszenzlicht/Ultraviolettlicht-Beleuchtungseinrichtung
(FS/BL unit), die im wesentlichen eine Konstruktion der Firma American Cyanamid ist
und aus 40 alternierend angeordneten Fluoreszenz-Sonnenlicht-Lampen
und Ultraviolettlicht-Larapen (black lights) (jeweils 20) aufgebaut ist. Der Probenfilm mit einer Stärke
von 0,13 mm wird auf Kartonhaltern für IR-Spektren (7,6 χ 5cm.)
mit Fenstern von 0,6 χ 2,5 cm angeordnet und in einen Abstand
von 5 cm von den Röhren der Belichtungseinrichtung auf einer drehbaren Trommel montiert. Es wird mit Hilfe eines
Infrarot-Spcktrometers die' Zeit in Stunden ermittelt, die für die Entstehung von 0,5 Carbonyl-Absorptionseinheiten
erforderlich ist. Die Entwicklung von funktionellen
Λ09826/Ί120
Carbony!gruppen in dem Polymerisat ist dem Ausmass des
durch, die Belichtung mit dem Ultraviolottlicht verursachten
Abbaues proportional.
Die im folgenden angegebenen Testergebnisse wurden in der oben angegebenen .Weise ermittelt. Die Additivmengen sind
in Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht des Polymerisats, angegeben.
| Bei- spl Nr |
Formulierung | Zeit i.Std.bis zur Entwicklung von 0,5 Carbonyl-Ab- s or ρ tion s einheiten |
| 8 | 0,5% 1,6-Hexan-diol-bis-[4-(3,5- di-tert-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)- 3,5-di-tert-butylbenzoatJ ' |
320 |
| 9 | Verg1ei ch | 120 ++) |
| 10 | 0,5% 2,2-Dimethyl-l,3-propan-diol- bis-[4-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy- benzoyloxy)-3,5-di-t-butylbenzoat ] |
645 |
| 11 | Vergleich | 195 ++) |
Jede der untersuchten Proben und die Kontrollprobe enthalten 0,2 Gewichts-% Di-n-octadecyl-O,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-phosphonat,
ein Antioxydans, das den oxydativen .Abbau von Polypropylen verhindert.
Die beiden Verbindungen wurden zu unterschiedlichen Zeiten untersucht, wodurch sich die geringfügigen Unterschiede erklären«
6/1120
23R4120 - ι? -
Man gibt 500 g Granulat aus nicht-stabilisiertem Nylon-6,6
(Zytel 101, DuPont) in einen Klichenmixer (Kitchen Aid Mixer).
Unter Mischen gibt man langsam eine Lösung von 0,5 Gewichts-% (bezogen auf das Gewicht des Nylons) Äthylenglykol-bis-[4-(3,5-dimethyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3-methylbenzoat]
in 20 ml Methylenchlorid zu. Dann löst man 0,5 g (0,1 Gewichts-%) Natriumhypophosphit
in 20 ml Wasser und rührt es langsam unter das Nylon-Granulat, nachdem die Antioxydans-Losung zugesetzt
und die Hauptmenge des Methylenchlorids verdampft ist. Das stabilisierte Granulat wird während 4 Stunden bei 800G und
einem Druck von < 1 mm Hg getrocknet.
Die Polyamidformulierung wird dann bei 3150C durch ein Mundstück
mit einer Öffnung von 6 mm zu einem Stab verpresst, der mit Wasser gekühlt und zu Granulat zerschnitten wird. Hierzu
wird eine 19 mm-Brabender-Strangpresse, die mit einer Nylonschnecke
ausgerüstet ist, verwendet. Das Granulat wird während 4 Stunden bei' 800C und einem Druck von C 1 mm Hg getrocknet.
Das getrocknete Granulat wird dann erneut zu Einzelfäden.mit
einem (nominalen) Durchmesser von 0,13 mm stranggepresst, die anschliessend verstreckt und dann im Freien (direkt und unter
Glas) der Witterung ausgesetzt werden, wobei periodisch Reissfestigkeits-Bestimmungen
durchgeführt werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Probe den Test nicht besteht, wenn sie
50 % ihrer ursprünglichen Zähigkeit verliert. Die mit dem oben beschriebenen Benzoat stabilisierte Probe behält ihre
Reissfestigkeit während sehr viel längerer Zeit bei als die nicht-stabilisierte Probe.
Man vermischt nicht-stabilisiertes hochstossfestes Polystyrolharz
in der Trockne mit 0,01 Gewichts-% 1,10-Decandiol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat].
4 0 9 8 2 6/1120
GRtGfNAL INSPECTED
Das Harz wird dann auf einer Strangpresse mit einer rüllkamrner
mit einem Durchmesser von 2,54 cm und einem Längen/ Durchmesser-Verhältnis von 24/1, bei einer Schmelztemperatur
von 315 C kornpoundiert und dann während 7 Minuten bei einer Temperatur von 163 C und einem Druck von 136 Atmosphären zu
einem Blatt mit einer gleichmäßigen Dicke von 2,5 mm verpreßt. Die Blätter werden dann in Platten mit Abmessungen von 5 χ 5 cm
zerschnitten* Die Platten werden anschließend in einer Fluoreszenzlich
t/uitraviolettlieht-Belichtungseinrichtung belichtet,
wobei periodisch Farbmessungen durchgeführt werden, wozu eine Farbdifferenz-Meßeinrichtung (Hunter Color Difference Meter
Model D 25) eingesetzt wird. Die mit dem obigen Benzoat stabilisierten Polystyrolproben entwickelten die unerwünschte
gelbe Verfärbung wesentlich später als die nicht-stabilisier—
ten Proben.
Nicht-stabilisiertes lineares Polyäthylen wird in Gegenwart von
Methylenchlorid als Lösungsmittel mit 0,5 Gewichts-%, bezogen auf das Substrat, 2,2s4-Trimethylhexandiol-bis-[4-(3,5-di-tert,-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-terto-butylhenzoat]
vermischt und dann im Vakuum getrocknet» Das Harz wird anschließend, in gleicher Weise wie in Beispiel 13 beschrieben, bei 230 C stranggepreßt»
Sodann v/ird das Testverfahren des Beispiels 13 angewandt
und die Lichtstabilität der Proben bestimmt» Das mit denn genannten Benzoat stabilisierte Polyäthylen ist sehr viel stabiler
als das nicht-stabilisierte Polyäthylen oder als Polyäthylen,
das lediglich, mit .ein em Antioxydans stabilisi.ert ist. ;
Eine 100 g Kautschuk enthaltende Menge Styrol/Butadien-Kautschuk-Emulsion
(500 ml einer 20%-igen Styrol/Butadien-Kautschuk-Emulsion
Synpol 1500--, erhalten von Texas U. S.), die zuvor unter
Stickstoff gelagert war, wird in ein Becherglas eingebracht
und heftig gerührt. Der p„-Wert der Emulsion wird mit" einer
0, Sn-I=JaOH-Losung auf IC, 5 gebrocht-,
40 9 826/1120
2 3 3 A 1 2 O
Dann gibt man zu eier Emulsion 50 ml einer 25-gewichtsprozentigon
NaCl-Lösung und setzt dann eine 6-gcwichtsprozentige MaCl-Lösung,
die mit Chlorwasserstoffsäure auf einen p.,-Wert von 1,5 eingestellt
ist, unter heftigem Rühren in Form eines dünnen Strahls zu« Nachdem ein p„—Wert von 6,5 erreicht ist, beginnt der Kautschuk
zu koagulieren, so daß die Zugabe vermindert wird, damit ein gleichmäßiges Rühren aufrechterhalten werden kann., Die Zugabe
der sauren 6%-igen NaCl-Lösung wird unterbrochen, wenn
ein pH-Wert von 3,5 erreicht ist. Die koagulierten Krümel-Kautschuk enthaltende Aufschlämmung wird bei einem p„—Wert von 3,5
während l/2 Stunde gerührt.
Der ausgefällte Kautschuk wird dann durch ein Musselintuch (cheese cloth) filtriert und mit destilliertem Wasser gespült.
Nach" drei WaschVorgangen mit frischem destillierten Wasser wird
der ausgefällte Kautschuk zunächst bei 25 mm Hg und schließlich im Hochvakuum (<1 mm Hg) bei einer Temperatur von 40 bis 45 C
bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Der getrocknete Kautschuk (25 g) wird unter Stickstoff in einer
Mischeinrichtung (Brabender mixer) auf 125 C erhitzt und mit 0,25 g (0,5 Gewichts-%) Trirnethyloläthan-tris~[4-(3,5-di-tert,-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat]
vermischt. Die Masse v/ird während 5 Minuten vermischt, wonach sie abgekühlt und bei 12i
preßt ivird.
preßt ivird.
und bei 125 C zu Platten mit den Abmessungen 50 χ 0,6 mm ver-
Die Platten' werden dann in einer Xenon-Lichtbogen-Belichtungseinrichtung
(xenon arc weatheroroeter) belichtet, wobei nach 45,
125 und 290 Stunden Farbmessungen (L-b) durchgeführt v/erden. Die mit dem obengenannten Benzoat stabilisierten Proben sind
wesentlich lichtstabiler als die nicht-stabilisierten Proben.
Die Messungen erfolgten mit einem Hunter-Farbdifferenz-Meßgerät.
Der Buchstabe L der Messungen steht für das Maß des Weißgrades und der Buchstabe b für den gelblich-blauen Ton (Färbung).
409826/1120
ORiGhNAL IN8PECTED
Beispiel 16
Zu 50 g Polyacetalharz, das 0,1 Gewichts-% eines säureabfangenden
Mittels, nämlich Dicyandiamid, enthält, gibt man 0,2 Gewichts-%
Glycerin-tris-[4—(3,5-di-terto-buty1-4-hydroxybenzoyloxy
)-3,5-di—tert.-butylbenzoat] und vermischt die Masse
während 7 Minuten bei 200 C in einer Mischeinrichtung (Brabender Piastirecorder). Die vermahlene Formulierung wird anschließend
bei 215 C und einem Druck von 24 Atmosphären während 90 Sekunden
zu einem Blatt mit einer Stärke von 1 mm verpreßt und anschließend schnell in einer Kaltpresse bei 24 Atmosphären abgekühlt.
Die stabilisierten Blätter werden dann 2 Minuten bei Pressdruck und während 3 Minuten bei 20 Atmosphären bei 2150C
verpreßt, wobei man Platten mit den Abmessungen 37,5x31x3 mm
erhält. Anschließend wird das in Beispiel 13 angegebene Testverfahren durchgeführt, um die Lichtstabilität der Proben zu
ermitteln. Es wird gefunden, daß die stabilisierten Proben wesentlich
stabiler sind als die nicht-stabilisierten Proben.
Beispiel 17 .
Nicht-stabilisierte, gut getrocknete Polyäthylenterephthalat-Schnitzel
v/erden trocken mit 1,0 Gewichts-% !Pentaerythrittetrakis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di~
tert.-butylbenzoat] vermischt. Dann werden aus der Schmelze
bei einer Schmelztemperatur von 29O°C Fäden (Multifilamente)
mit einer Titer von 60/l0 Denier gesponnen. Die orientierten
Fäden v/erden auf weißen Karton aufgewickelt und in einer Xenon-Lichtbogen-Belichtungseinrichtung
(Xenon Are Fadeometer) belichtet. Periodisch werden dabei Farbmessungen durchgeführt,
wozu ein Farbdifferenz-Meßgerät (Hunter Color Difference Meter
Model D 25) Einsatz findet. Es zeigt sich, daß die stabilisierten Proben sehr viel lichtstabiler sind als die nichtstabilisierten
Proben. ' .
409826/ 1 120
Claims (12)
- - 21 Patentansprüchein der12 3
R , R und R Alkylgruppen mit 1 bis 8. Kohlenstoffatomenoder Cycloalkylgruppen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen,4
R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen,R~ eine Alkylengruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Oxyalkylengruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, deren Sauerstoffatome durch mindestens 2 Kohlenstoffatome getrennt sind, undm eine ganze Zahl mit einem Wert von 2 bis 4bedeuten. - 2.) Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß1 2
die Gruppen R und R verzweigtkettige Alkylgruppen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und die Gruppe R eine Alkylengruppe mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen bedeuten. - 3.) Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß1 2
die Gruppen R und R verzweigtkettige Alkylgruppen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und R eine Oxyalkylengruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, deren Sauerstoffatome durchh 0 9 8 2 6 / 1 1 2 0mindestens 2 Kohlenstoffatome getrennt sind, bedeuten. - 4.) Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß12 3 4die Gruppen R , R , R und R tert.-Butylgruppen und die Gruppe R eine Alkylengruppe mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen bedeuten.
- 5. ) Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß12 3 4die Gruppen R , R , R und R tert.-Butylgruppen und die Gruppe R eine Oxyalkylengruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, deren Sauerstoffatome durch mindestens 2 Kohlenstoff atome getrennt sind, bedeuten.
- 6. )-Verbindungen gemäß Anspruch 1", dadurch gekennzeichnet, daß12 3 4die Gruppen R , R , R und R tert.-Butylgruppen, die Gruppe R eine Alkylengruppe mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe der Formel -CH2Ch2-O-CH9CH2-O-CH2CH2- und m 2 bedeuten.
- 7. ) l,6-Hexandiol-bis-[4-(3 , 5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzcyl-oxy)-3,5-di-tert.-butyIbenzoat].
- 8. ) Triäthylenglykol-bis-[4-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzo-yloxy)-3,5-di-tert.-butyIbenzoat].
- 9. ) 2,2-Dimethyl-l,3-propandiol-bis-[4-(.3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzoyloxy)-3,5-di-tert.-butylbenzoat].
- 10.) Verwendung der Verbindungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 zum Stabilisieren von organischem Material.
- H0) Verwendung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Material Polypropylen verwendet wird.
- 0 9 8 2 6/112 0
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