DE2132404A1 - Verfahren zur herstellung von sulfobernsteinsaeurehalbestern und deren verwendung in pigmentpraeparationen fuer waessrige flexodruckfarben - Google Patents
Verfahren zur herstellung von sulfobernsteinsaeurehalbestern und deren verwendung in pigmentpraeparationen fuer waessrige flexodruckfarbenInfo
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Description
FABBY/ERKE HOECHSO? AG., vormals Meister lucius & Brüning
Aktenzeichen:HOE 71/P 150 /
Datum: 28. Juni 1971 -Dr.Ot/cv
Verfahren zur Herstellung von SuIfobernsteinsäurehalbestern
und deren Verwendung in
Pigmentpräparationen für wässrige Flexodruekfarben
Die Anforderungen, die an Pigmentpräparationen für den Einsatz im wässrigen Flexodruck gestellt werden, sind durch die
Verwendung von Schnellaufenden Druckmaschinen und neue Entwicklungen
im Bindemittelsektor erheblich gestiegen. Man benötigt hierfür fließfähige Einstellungen mit hohen Pigmentkonzentrationen.
Da die !Peststoffkonzentrationen der beim Flexodruck verwendeten Bindemittel etwa zwischen 15
und 30 Gewichtsprozent liegen und bei einem Bindemittel-Pigment -Mischungsverhältnis von etwa 2:1 in der Druckfarbe
ein bestimmter Viskositätsbereich eingehalten v/erden muß, darf durch die Pigmentpräparation nur ein geringer Flüssigkeitsanteil
eingebracht werden. Weiterhin sollten die Pigmentteige nur schaumarme Verteilungsmittel enthalten,
damit ein Aufschäumen der pigmentierten Druckfarbe verhindert
wird, was zum Koagulieren der Pigmente und zu unegalen
Drucken führen könnte. Außer dem günstigen Schaumverhalten wird eine geringe Eigenfarbe der Verteilungsmittel, besonders bei hellen und brillanten Farbtönen,
verlangt. Trotz hoher Pigmentkonzentrationen müßten die
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leige zur einfachen Handhabung und zur praxisgerechten
Dosierung fließ- bzw. pumpfähig sein· Die zur Zeit üblichen
Verteilungsmittel erfüllen jedoch nur die eine oder andere der obenerwähnten Anforderungen· So lassen sich zum Beispiel mit bestimmten Mgninsulfonaten fließfähige Pigmentteige
höherer Konzentration herstellen, die jedoch wegen der
Eigenfarbe der Verteilungsmittel nur beschränkt eingesetzt
werden können. Verteilungsmittel auf Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Basis
besitzen demgegenüber zwar eine geringe Eigenfärbung und geringe Schaumneigung, lassen sich jedoch
nicht in hohen Pigmentkonzentrationen zu fließfähigen Teigen verarbeiten·
Durch Verwendung oxalkylierter Alkylphenole bzw. deren
Sulfatierungsprodukte lassen sich zwar fließfähige Teige
höherer Pigmentkonzentrationen herstellen, die jedoch wegen
ihrer starken Schaumbildung in wässrigen Flexodruckfarben nur beschränkt eingesetzt werden können. Die auf Basis
solcher Verteilungsmittel entwickelten und im Handel befindlichen wässrigen Pigmentteige werden vorwiegend zum.Einfärben
von Dispersionsfarben für Innen- und Außenanstriche bzw. für den textlien Pigmentdruck eingesetzt. Sie erfüllen jedoch
nicht die hohen Anforderungen die an wässrige Flexodruckfarben gestellt werden, und sind daher für dieses Einsatzgebiet
nicht geeignet.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Sulfobernsteinsäurehalbestern der allgemeinen Formel
B-GO - (G - X )n- 0
" C0 "
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COOMe oder-CH-CHo-COOMe
worin A«ine Gruppe der Formel -CH2-CH-COOMe oder-CH-CH2
SO7Me wa.
B ein Wasserstoffatom und/oder bevorzugt eine Gruppe der Bedeutung A, X eine Äthylen oder Propylengruppe, E einen
gesättigten Alkylrest mit 6 bis 14 C-Atomen, Me ein Wasserstoffatom,
ein Alkalimetallatom oder ein Äquivalent JSrdalkalimetallatom, η eine Zahl von 2-25 vorzugsweise von. t...
3-15 und ζ eine Zahl von 1-9 bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man mehrkernige Alkylphenole oxäthyliert,
die so erhaltenen Oxäthylate mit Maleinsäureanhydrid
zu den Maleinsäurehalbestern umsetzt und an diese ' ' dann Alkali- oder Erdalkalisulfite addiert.
Als Ausgangsprodukte eignen sich mehrkernige Alkylphenole (Novolake) wie sie durch saure Kondensation von Monoalkylphenolen
wie beispielsweise Octyl-, Nonyl-, Dodecylphenol
oder deren Mischungen mit Formaldehyd· im Molverhältnis 2:1 bis 10:9 erhalten v/erden. Der Formaldehyd kann als wässerige
Lösung oder als Paraformaldehyd eingesetzt werden. Als Katalysatoren können Mineralsäuren, wie Schwefelsäure,
Phosphorsäure oder bevorzugt Salzsäure wegen ihrer leichten Flüchtigkeit in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent
verwendet werden. Die Kondensation wird bei Tem- ( peraturen von 20 bis 1500C, bevorzugt 80-130?% unter Stickstoff
durchgeführt. Das nach der Kondensation vorhandene Wasser muß abdestilliert werden, zuletzt unter vermindertem
Druck ( K 50 Torr), bis der Wassergehalt im Harz weniger als
0,3 # beträgt· .
Diese Novolake sind mehr oder weniger spröde, klare, in großen
Blöcken gelbbraun gefärbte Harze. Sie bestehen aus Gemischen von mehrkernigen, durch Methylenbrücken verknüpften Alkylphenolkernen.
Die Zusammensetzung istabhängig vor allem
vom Verhältnis Alkylphenol zu Formaldehyd·
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'■■■■■ - 4 - ' : '
Die Oxalkylierung sowohl der einkernigen als auch der mehrkernigen
Alkylphenole erfolgt rait Alkylenoxiden, wie etwa 1,2
. Propylenoxyd oder bevorzugt mit Äthylenoxid, nach bekannten Methoden, vorzugsweise mit Alkalihydroxiden oder -alkoxiden
als Katalysatoren bei 100 - 2000C, bevorzugt bei HO - 17O0C.
Die Menge Alkylenoxid wird so bemessen, daß auf 3ede phenolische
Hydroxylgruppe zwischen 2 und 25 Mole. Alkylenoxid eingeführt werden.
Als Alkalihydroxide eignen sich Kaliumhydroxyd oder bevorzugt
Natriumhydroxyd, als Alkalialkoxyde Natriummethylat oder
-äthylat, die Konzentration soll bevorzugt 0,05 bis 1,0 Gew.$
bezogen auf das Phenol bei Beginn der Oxalkylierung sein. ' Die Oxalkylierung kann drucklos oder in Druckgefäßen mit
Propylenoxid oder bevorzugt Äthylenoxid oder Mischungen von
beiden durchgeführt werden, wobei das Alkylenoxid gasförmig oder flüssig zugeführt werden kann.
Die Reaktion der so hergestellten Oxalkylate mit EIaIeinsäureanhydrid
zu den Maleinsäurehalbestern erfolgt durch Mischen der Komponenten und Verrühren bei 20 bis 1000C, bevorzugt 40-80°G,
in Anwesenheit von Alfcalihydroxiden,. deren Konzentration 0,05-1,0
Gew.$, bezogen auf die Gesamtmischung, betragen soll. Da
Maleinsäureanhydrid zur Sublimation neigt,' ist es vorteilhaft,
™ in Druckgefäßen zu arbeiten mit einem Druck von 0,2 - 1,0 atü
Stickstoff- oder Luft und für kräftige Durchmischung zu sorgen, da zu Beginn der Reaktion das -geschmolzene Maleinsäureanhydrid
•mit den Oxalkylaten schlecht mischbar ist. Die Menge des Maleinsäureanhydrids kann so bemessen werden, daß alle
Oxalkylat-Hydroxyl· Endgruppen oder nur ein Teil hiervon, mindestens jedoch eine, umgesetzt werden.
Die Überführung dieser Maleinsäurehalbester-Verbindungen in
. die entsprechenden Sulfobernsteinsäurehalbester erfolgt nach Zugabe von wässrigen lösungen von Sulfiten oder Hydrogensul- .
fiten. Auf jede Maleinsäurehalbestergruppe werden 1,0 bis
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1,5 "bevorzugt 1,05 - 1,1 Mol berechnet als schwefelige Säure,
in I1OrIa von Alkali- oder ■ Erdalkalisulfiten oder -Msulfiten
bzw. -pyrosulfiten eingesetzt. Die Sulfite sind dabei besonders geeignet, da hierbei die Di-Salze der Sulfobernsteinsäurehalbester
entstehen.
Die zugesetzte Wassermenge kann 50 - 85 G.ew.yj bezogen auf
die gesamte Lösung bzw. Mischung betragen und ist abhängig von der Löslichkeit' der SuIfob.ernsteinsäurehalbestersalze
und der Viskosität der Lösungen. Die Reaktionstemperaturen
betragen 20 -'10O0G, bevorzugt 40 - 800C. Die so anfallenden'
15 - 50 $igen wässrigen Lösungen können direkt verwendet
werden. Man kann aus diesen Lösungen aber auch das Wasser, jj etv/a durch Sprühtrocknung, vor der Weiterverwendung entfernen.
Die so erhaltenen Sulfobernsteinsäurehalbester eignen sich
infolge ihrer geringen Neigung zum Schäumen und ihrer geringen Eigenfarbe hervorragend als Yerteilungsmittel für die
Herstellung hochpigmentierter und fließfähiger Pigmentpräparationen,
die im wässrigen Flexodruck eingesetzt v/erden.
Die Herstellung der Pigmentpräparationen erfolgt in bekannter Weise, indem man die Pigmente, wie z.B. Azopigmente, verlackte
Azopigmente, Triphenylmethanpigmente, Thioindigopigmente,
Perylentetracarbonsäurepigmente, Dioxazinpigraente, Ghin- |
acridonpigmente oder Phthalocyaninpigmente mit den SuIfobernsteinsäurehalbestern
unter Zusatz von Äthylenglykol, Wasser und gegebenenfalls geringen Mengen anderer Dispergiermittel
in einer geeigneten Dispergiervorrichtung, wie zum Beispiel
einer Perlmühle oder einem Doppelmuldenkneter dispergiert. Zur Herstellung im Kneter verfährt man in der Weise, daß man
die Pigmente in die im Kneter vorgelegte wässrige Lösung
des Sulfobernsteinsäurehalbesters, gegebenenfalls unter Zusatz,
von geringen Mengen anderer Dispergiermittel, einträgt und bei zäher Konsistenz knetet. Nach erfolgter Feinverteilung
wird unter Zugabe von Äthylenglykol und"Wasser auf die
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gewünschte Farbstärke und Konsistenz verdünnt. Beim Einsatz
einer Perlmühle werden die Pigmente in einem Gemisch aus dem oben "beschriebenen wässrigen Verteilungsmittel, Äthylenglykol
und \7asser, eventuell geringer Mengen anderer Verteilungsmittel durch Verrühren zu einem Teig homogenisiert. Diese
pumpfähige Susj;;ension wird dann im allgemeinen in einer
kontinuierlichen Rührwerksmühle mit Quarzitperlen von 1-3 mm ja
in eventuell mehreren Durchgängen bis zur gewünschten Feinverteilung gemahlen. Anschließend kann mit Y/asser oder
Äthylenglykol auf die gewünschte Farbstärke eingestellt werden. Das Verhältnis von Verteilungsmittel zu Pigmentpulver
kann in weiten Grenzen variieren und beträgt im allgemeinen 0,1 bis 0,2 Gewichtsteile Verteilungsmittel auf ein Teil
trockenes Pigmentpulver.
Herstellung der Sulfobernsteirisäurehalbester von oxalkylierten
mehrkernigen Alkylphenolen.
a) Hovolakhersteilung
Z + 1 Mol Alkylphenol und Z Mol Formaldehyd werden bei Raumtemperatur vermischt und nach Zusatz von 0,55 Gew.^
konz. HCl (D 1, 18), bezogen auf Alkylphenol, 4 Stunden bei 95 - 1060C unter Rückfluß gerührt, dann wird das
Y/asser abdestilliert, zuletzt unter vermindertem Druck bei ca. 20-2 Torr.
b) Oxalkylierung und Sulfobernsteinsäurehalbester-Herstellung
1 Mol ITovolak wird mit 0,2 Gew.fo MaOH bezogen auf Hovolak
bei HO - 1700C mit (z + 1 )n Molen Äthylenoxid oxaikyliert und mit ζ + 1 oder weniger Molen Maleinsäureanhydrid
unter Rühren bei 50 - 8O0C verestert. Fach dem Verdünnen mit Y/asser werden 1,05 - 1,1 Mol Natriumsulfit
als wässrige Lösung bei 40 - 8O0C innerhalb 15-120
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S ORIGINAL
Minuten eingerührt und 1 Stunde nachgerührt nachdem der Ansatz klar wasserlöslich geworden ist. Me Menge des zugesetzten
V/assers kann zwischen 50 und 85 Gew.^ der Endlösung betragen.
Nach diesem Verfahren wurden die Verbindungen der folgenden Tabelle hergestellt:
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Substanz- | Ausgangsnovolak | DH | -CH^ | R | Z | OH | -H | Mol | Äthylen | 12 | Maleinsäure | 2 | 1 | Maleinsäurehalbester | gef | SZ | * | ber. | ,4 | Ua0 | SCL | 0 | |
Nr. | °9H12 | 1 | ε" | 1 | oxid | β | anhydrid | 3 | 1 | 8 | 2 | 3 | |||||||||||
- | r | R | 11 | 2 | ζ | 1 | Mol | 9 | 4 | 1 | V5 | 0 | 7H2 | ||||||||||
R' | π | 3 | _ | 1 | 54 | Mol | 9 | 1 | 4 | Mol | |||||||||||||
ti | 8 | 1 | |||||||||||||||||||||
co | |||||||||||||||||||||||
O | |||||||||||||||||||||||
co | |||||||||||||||||||||||
co | 96 | »7 | 95 | ||||||||||||||||||||
O | 144 | ,C | 135, | ,2 | |||||||||||||||||||
<l *x» fc |
141 | ,C | 131, | ,3 | |||||||||||||||||||
1353 | 1 | .5078 | 101 | .0 | 94. | 2 | ,4 | ||||||||||||||||
2 | .5252 | 3 | ,9 | ||||||||||||||||||||
3 | .5254 | 4 | |||||||||||||||||||||
4 | .5111 | 9 | |||||||||||||||||||||
■*■ 9 -
In den folgenden Beispielen wird die Herstellung von Pigmentpräparationen
für wässrige 3?lexodruckfarben auf der Basis von Sulfobernsteinsaurehalbestern als Verteilungsmittel beschrieben.
125 Gew. Teile des durch Kupplung von diazotierten. 3,3'-Dichlorbenzidin
auf Acetessiganilid hergestellten Azofarbstoffes
(Pigment Yellow 12, Colour Index Number 21090) werden mit 64 Gew. Teilen einer 35 Gewichtsprozent enthaltenden
wässerigen Lösung des SuIfobernsteinsäurehalbesters ITr-,
in der Tabelle in einem Doppelmuldenkneter etwa 1 Stunde zäh geknetet· Nach erfolgter Peinverteilung verdünnt man
durch Zugabe von 60 Gew. Teilen Äthylenglykol und 11 Gew. Teilen Wasser. Die 55 Gewichtsprozent enthaltende dünnflüssige
Pigmentpräparation kann in jedem Verhältnis mit wässrigen Flexodruck-Firnissen, z.B. verseiften ,Schellacken,
verseiften Polyvinylacetaten, durch einfaches Verrühren zu einer Flexodruckfarbe eingestellt v/erden.
200 Gew. Teile eines Cu-Phthalocyaninpigmentes (Pigment Blue 15, Colour Index Number 74160) werden mit 100 Gew.
Teilen einer 30 Gewichtsprozent enthaltenden wässrigen Lösung des SuIfobernsteinsäurehalbesters Nr. 1 in der Tabelle
unter Zusatz von 10 Gew. Teilen Di-naphthoylmethan-disulfonat
in einem Doppelmuldenkneter etwa 3 Stunden zäh geknetet. Durch anschließendes Verdünnen mit 80 Gew. Teilen Äthylenglykol
und 10 Gew. Teilen Y/asser wird ein fließfähiger Teig mit 50 Gewichtsprozent Pigment erhalten.
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57 'Gew. Teile eines verlackten Azopigmentes (Pigment Red 53,
Colour Index Number 15585 lake) werden.in 27 Gew. Teilen
einer 35 folgen wässrigen Lösung des Sulfobernsteinsäurehalbesters
Nr. 2, 20 Gew. Teilen Äthylenglykol und 33,5 Gew. Teilen \7asser unter Zusatz von ca. 600 Gew. Teilen SiIi-Quarzit-Perlen
(2-3 mm 0) als Mahlkörper 2 Stunden in einer 1 1 -Labor-Perlmühle gemahlen. Nach Beendigung der Mahlung
saugt man die Mahlkörper über ein Sieb ab und erhält eine gießbare Pigmentdispersion mit einem Pigmentgehalt von 40
Gewichtsprozent.
Dispergiert man 312 Gev/. Teile des Pigment Red 14 (Colour
Index Number 12380.) mit 102 Gew. Teilen einer 40 Gewichtsprozent enthaltenden wässrigen Lösung des Sulfobernsteinsäurehalbesters
Nr. 3 unter Zusatz von 6 Gew. Teilen Dinaphthoylmethän-disulfonat
wie in Beispiel 1, verdünnt anschließend mit 120 Gew. Teilen Äthylenglykol und 60 Gew.
Teilen Wasser auf einen Pigmentgehalt von 52 Gewichtsprozent, so erhält man eine zur Herstellung von Flexodruckfarben
geeignete fließfähige schaumarme Pigmentpräparation.
75 Gev/. Teile des durch Mischkupplung von diazotiertem
3,3'-Diehlorbenzidin auf Acetessig-anilid und Acetessig P-.
anisidid im Terhältnis 9ϊ1 erhaltenen Pigmentes werden
mit 40.5 Gew. Teilen einer 35 Gewichtsprozent enthaltenden wässrigen Lösung des Sulfobernsteinsäurehalbesters Nr. 4
der Tabelle in einem Doppelmuldenkneter etwa 2 Stunden zäh geknetet. Nach erfolgter Peinverteilung verdünnt man
durch Zugabe von 30 Gev/. Teilen Äthylenglykol und 4.5 Gev/. Teilen Wasser und erhält einen' 50 Gev/. Prozent Pigment
enthaltenden fließfähigen Teig.
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Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Sulfobernsteinsäurehalbestern
der allgemeinen Formel
B-CO-(O-X)n-
-(X-O)n-CO-A
worin A
eine Gruppe der Formel -CH2-CH-COOMe oder-CH-CH^COOMe
SO3Me
SO,Me
B ein Wasserstoffatom und/oder bevorzugt eine Gruppe der Bedeutung A, X eine Äthylen- oder Propylengruppe, H einen
gesättigten Alkylrest mit 6-14 C-Atomen, Me ein Wasserstoffatom,
ein Alkalimetallatom oder ein Äquivalent Erdalkalimetallatom, η eine Zahl von 2-25 und ζ eine Zahl
von 1-9 bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrkernige Alkylphenole oxäthyliert, die so erhaltenen
Öxäthylate mit Maleinsäureanhydrid zu den Maleinsäurehalbestern umsetzt und an diese Alkali- oder Erdalkalisulfite
addiert,
2. Verwendung von Sulfobernsteinsäurehalbestern nach Anspruch
1 als Dispergiermittel für Pigmentpräparationen für wässrige Flexodjoickfarben.
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