DE1300105C2

DE1300105C2 - Verfahren zur herstellung von neutralen metallseifengemischen

Info

Publication number: DE1300105C2
Application number: DE19661300105
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Chem. Dr. 5161 Lendersdorf Koenen
Original assignee: Akzo Chemie GmbH, 5160 Düren
Priority date: 1966-03-29
Filing date: 1966-03-29
Publication date: 1982-01-28
Also published as: CH484025A; NL156439B; FR1512978A; AT295702B; NL6704501A; DE1300105B; BE695212A; US3519571A

Description

Es ist bekannt, Metallseifen langkettigei Fettsäuren nach dem Fällverfahren in wäßrigem oder nach dem Schmelzverfahren im wasserfreien Medium herzustellen. Während sich nach dem Fällverfahren fast alle Metallseifen herstellen lassen, eignet sich das Schmelzverfahren nur für die Herstellung einer beschränkten Auswahl.

Nach dem Schmelzverfahren werden die Metallseifen durch Umsetzung von Metalloxyden, -hydroxyden und Metallsalzen flüchtiger Säuren, wie Formiaten, Acetaten oder Carbonaten, mit den entsprechenden Fettsäuren in der Schmelze hergestellt. Die Durchführung dieser Umsetzung erfordert in der Regel eine Temperatur von 120 bis 140⁰C, bedingt durch die vergleichsweise Reaktionsträgheit mancher Reaktionspartner und um die Verschiebung des Reaktionsgleichgewichtes zugunsten der Bildung einer Metallseife durch Entfernung des gebildeten Reaktionswassers bzw. der flüchtigen Säure, die als Metallträger gedient hat, zu ermöglichen. Die Anwendung des Schmelzverfahrens ist abhängig von zwei Faktoren:

1. Sowohl die verwendete Fettsäure als auch die gebildete Metallseife muß bei der Reaktionstemperatur stabil sein, darf sich weder verfärben noch zu sonstigen Nebenreaktionen unter Verharzung neigen;

2. die Schmelze muß bei der Reaktionstemperatur so dünnflüssig sein, daß eine einwandfreie Vermischung der Reaktionspartner möglich ist

Obgleich die Voraussetzung der Temperaturbeständigkeit bei 120 bis 140⁰C bei den meisten Fettsäuren und Metallseifen gegeben ist, gibt es sehr viele, die weder

ίο schmelzen, noch — wenn sie in diesem Temperaturbereich überhaupt schmelzen — eine dünnflüssige Schmelze ergeben. Beispielsweise zeigen ron den Metallseifen der Stearinsäure nur die Blei-. Zink-, Magnesium- und Cadmiumstearate einen scharfen Schmelzpunkt und bilden eine dünnflüssige Schmelze; die übrigen Metallseifen, wie dibasisches Bleistearat, Lithiumstearat, schmelzen überhaupt nicht, oder sie besitzen keinen scharfen Schmelzpunkt, sondern gehen, wie z. B. Calcium-, Barium-, Strontium- und Aluminiumstearat, in einen plastischen Zustand mit mehreren Umwandlungspunkten über.

Die zuerst erwähnte, niedrigschmelzende Gruppe der Metallseifen wird im folgenden mit »Typ I«, die zuletzt erwähnte mit »Typ II« bezeichnet. Die Gruppe Il der hoch- oder plastischschmelzenden Metallseifen konnte bisher nur nach dem Fällungsverfahren hergestellt werden. Dieses Verfahren liefert zwar reinere und voluminösere Produkte als das Schmelzverfahren, ist aber wesentlich umständlicher, und die kompliziertere Anlage als auch ein zusätzlicher Trocknungsvorgang führen zu einer Verteuerung des Produktes. Andererseits gibt es manche Anwendungsgebiete, bei denen eine kleine Teilchengröße und eine größere Reinheit nicht gefordert wird, wie /.. B. auf einigen Gebieten der PVC-Stabilisierung.

Zur Stabilisierung von PVC werden bereite nach dem Schmelzverfahren hergestellte Metallseifen, z. B. Bleistearat, verwendet. Aus Gründen des Stabilisierungssynergismus verwendet man jedoch zweckmäßigerwei- se Seifenkombinationen verschiedener Metalle, z. B. Barium-Cadmium-Laurat, Blei-Calcium-Stearal, Zink-Barium-Laurat.

Es wurde nun ein Weg gefunden, der es gestattet, Metallseifenkombinationen, bestehend aus einer Metallseife, die eine dünnflüssige Schmelze bildet (Typ I), und einer bei erhöhter Temperatur plastischen bzw. nicht schmelzenden Metallseife (Typ II), nach einem einfachen Verfahren in der Schmelze herzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von neutralen Metallseifengemischen aus 10 bis 40 Gewichtsprozent Metallseifen, die unter 140⁰C dünnflüssig schmelzen (Typ I), und 60 bis 70 Gewichtsprozent Metallseifen, die nicht oder erst oberhalb 140⁰C schmelzen (Typ II), dadurch gekennzeichnet, daß man in Abwesenheit von basischen Bleisalzen Metallseifen des »Typs II« durch Umsetzung von gen>dkettigen Fettsäuren mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen mit Metalloxyden, Hydroxyden oder Metallsalzen flüchtiger Säuren bei einer Temperatur von 100 bis 150° C in einer Schmelze von Metallseifen vom »Typ I« oder der Fettsäure herstellt und diese Fettsäure in Metallseifen vom »Typ I« überführt.

Nach dem Verfahren der Erfindung wird also die Metallseife des »Typ II« in einem flüssigen Medium hergestellt, das nach der Reaktion nicht entfernt werden muß, weil es selbst Bestandteil des gewünschten Metallseifengemisches ist.
Dieses schmelzflüssige Medium besteht entweder aus

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der Schmelze der zuerst erhaltenen Metallseife des »Typ 1« oder aus geschmolzener Fettsäure, die in einer solchen Menge verwendet wird, daß ihr Überschuß nach der Herstellung der Metallseife vom »Typ II« zur anschließenden Bildung der Metallseife des »Typ I« ausreicht.

In der Endphase erhält man entweder Dispersionen der Metallseife vom »Typ II« in der Schmelze der Metallseife vom »Typ I« oder eutektische Schmelzen beider Metallseifentypen bzw. eine Lösung der Metallseife vom »Typ II« in der Schmelze der Metallseife vom »Typ I« mit einer für die Durchmischung ausreichenden niedrigen Viskosität

Die erfindungsgemäß hergestellten Metallseifengemische enthalten — wie bereits erwähnt — als is Metallseifen vom »Typ I« die Seifen geradkettiger Fettsäuren mk 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise der Metalle Zink, Cadmium, Magnesium und die normale Bleiseife dieser Fettsäuren. Metallseifen vom »Typ II« sind ebenfalls die Seifen geradkettiger Fettsäuren mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Metalle Lithium, Kalium, Natrium, Barium, Calcium, Strontium und Aluminium.

Zur Erleichterung der Umsetzung oder zur Erniedrigung der Viskosität des Umsetzungsgemisches empfiehlt es sich in manchen Fällen, organische Zusätze, die einen Schmelzpunkt von etwa 25° C besitzen und den vorgesehenen Verwendungszweck der Metallseifenmischung nicht stören, bzw. bekanntermaßen zusammen mit dieser verwendet werden, als »Gleitmittel« zu verwenden. Bei Verwendung des Metallseifengemisches als PVC-Stabilisator werden Gleitmittel verschiedenster Zusammensetzung verwendet. Voraussetzung für ihre Verwendbarkeit ist, daß sie im Bereich von 25 bis 140°C als Schmelze vorliegen. Im Fall der Verwendung von Oxyden oder Hydroxyden als Metallkomponente dürfen sie mit diesen keine Reaktion eingehen. In den meisten Fällen erfolgt der Zusatz in einer Menge bis zu 20% des Gesamtgemisches. In gewissen Fällen ·ζ', es jedoch zweckmäßig, größere Mengen an Gleitmittel zu verwenden, z. B. dann, wenn das Metallseifengemisch als PVC-Stabilisator eingesetzt wird und der Zusatz in größeren Mengen als Weichmacher in den zu stabilisierenden Kunststoff eingearbeitet werden soll.

Als derartige Zusätze eignen sich vorzugsweise Ester der Phthalsäure, wie Diphenylphthalat, Dibenzylphthalat, Dicyclohexylphthalat, Kohlenwasserstoffe, wie natürliche Paraffine, Synthese-Paraffine, Polyäthylenwachse, Fettalkohole, wie Palmitylalkohol, Stearylalkohol, Wachsester, wie Palmitinsäure-Cetylester, Palmitinsäure-Mycricylester, Stearinsäure-Stearylester, natürliche Wachse, wie Carnaubawachs, Triglyceride, wie Glycerin-tri-12-oxystearat, Glycerintripalmitat, Glycerintriotearat, und Fettsäureamide, wie Stearinsäureamid, Äthylendiamindistearat

Die unterste Mengengrenze des Zusatzes wird durch die erforderliche Viskosität des erhaltenen Gemisches aus Metallseifen vom »Typ I« und »Typ II« bestimmt Es muß mindestens so viel an Zusatzstoff vorhanden sein, daß das Reaktionsgemisch genügend viskos ist, um eine gründliche Durchmischung zu gewährleisten.

Das Verhältnis der Metallseifen vom »Typ I« und »Typ II« zueinander wird entsprechend dem gewünschten Verwendungszweck und der Viskosität der Schmelze bei der gegebenen Herstellungstemperatur gewählt. Mit steigendem Gehalt an Metallseifen des »Typ II« nimmt die Schmelz viskosität zu, so daß bald eine Grenze der Durchmischung der Reaktionsmasse erreicht ist.

Als Metalisalze flüchtiger Säuren, die außer den Metalloxyden oder Metallhydroxyden für die Umsetzung mit den geradkettigen Fettsäuren in Frage kommen, sind in erster Linie die Formiate, Acetate oder Carbonate zu nennen. Beispiele für die in Frage kommenden Metallkomponenten sind außer den schon oben, bei den Metallseifen vom »Typ I« und »Typ II« genannten, noch Cer, Wismut, Mangan, Zinn, Nickel und Beryllium. An Stelle der reinen Fettsäuren können auch Fettsäuregemische — wie sie bei technischen Prozessen anfallen — verwendet werden. Diese enthalten wechselnde Mengen ungesättigter Fettsäuren, wie ölsäure, Linolsäure, Linolensäure oder Ricinolsäure. Dieser Gehalt an ungesättigten Fettsäuren übersteigt in der Regel nicht 10 bis 20% der gesamten Fettsäuremenge. Die ungesättigten Fettsäuren bilden in der Regel plastische Seifen und stellen daher keine Behinderung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Größere Mengen würden lediglich die Mahlbarkeit des entstehenden Endproduktes beeinflussen und sind daher unerwünscht. Das Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Die Ausbeute ist in allen Fällen praktisch quantitativ, die Reaktionszeiten sind in hohem Maße von der Aktivität der Ausgangsprodukte und der Intensität der Durchmischung der Reaktionsmasse abhängig und betragen im allgemeinen 30 bis 40 Minuten. Die angegebenen Schmelzpunkt sind nicht als charakteristische Werte aufzufassen, weil es sich um Gemische handelt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von neutralen Metallseifengemischen aus 10 bis 40 Gewichtsprozent Metallseifen, die unter 14O⁰C dünnflüssig schmelzen (»Typ I«), und 60 bis 70 Gewichtsprozent Metallseifen, die nicht oder erst oberhalb 140⁰C schmelzen (»Typ H«), dadurch gekennzeichnet, daß man in Abwesenheit von basischen Bleisalzen Metallseifen des »Typ II« durch Umsetzung von geradkettigen Fettsäuren mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen mit Metalloxyden, -hydroxyden oder Metallsalzen flüchtiger Säuren bei einer Temperatur von 100 bis 150⁰C in einer Schmelze von Meiallseifen vom »Typ 1« oder der Fettsäure herstellt und diese Fettsäure in Metallseifen vom »Typ I« überführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallseifen vom »Typ I« die Zink-, Cadmium-, Magnesiumseifen geradkettiger Fettsäuren mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen oder die normalen Bleiseifen dieser Säuren verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallseifen vom »Typ II« die Kalium-, Natrium-, Barium-, Calcium-, Strontium- oder Aluminiumseifen geradkettiger Fettsäuren mit δ bis 24 Kohlenstoffatomen verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von 0 bis 20% einer als «Gleitmittel« dienenden Verbindung mit einem Schmelzpunkt von 25 bis 140° C durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitmittel Wachse, langkettige Alkohole, Paraffine, höhermolekulare Fettsäureester, Fettsäureamide, Triglyceride oder Phthalsäureester verwendet werden.