DE2148101A1 - Temperaturbestaendige organische pigmentfarbstoffe aus pyromellithsaeuredianhydrid - Google Patents

Description

• Temperaturbeständige organische Pigmentfarbstoffe aus Pyromellithsäuredianhydrid Die Erfindung betrifft neuartige organische Pigmente, die sich chemisch von der Pyromellithsäure ableiten.
• Dabei sind vor allen Dingen die hohe Temperaturbeständigkeit und sonstige gute Echthei tseigenschaften bemerkenswert. Diese Merkmale ermöglichen es, die neuen Pigmente für Kunststoffe einzusetzen, die bei relativ hohen Temperaturen verarbeitet werden. Dabei ist vor allem an Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol und Polycarbonat gedacht.
• Nach dem derzeitigen Stand der Technik sind bereits eine grössere Anzahl von hochtemperaturbeständigen Pigmenten bekannt. Bei diesen Produkten handelt es sich einmal um anorganisch-mineralische Stoffe und zum anderen um spezielle organische Verbindungen, die jedoch bis jetzt relativ teuer in der Herstellung sind. Die mit den erwähnten, bereits bekannten organischen Pigmenten erzielbaren Farbnuancen sind begrenzt. So ist es beispielsweise z.Zt.
• nicht möglich, einen Kunststoff, der bei 340 C verarbeitet wird, wie z.T.
• Polycarbonat, gelb transparent einzufärben, weil es keinen entsprechenden organischen Farbstoff dieser Temperaturbeständigkeit gibt.
• Dieser Stand der Technik läsit sich aus der einschlägigen Literatur und aus den Verkaufsangeboten der grossen Pigmentherstel ler entnehmen.
• Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, Pigmente bzw. Farbstoffe herzustellen, die hohe Temperaturbeständigkeit bei gleichzeitiger Prei swürdigke it aufweisen. Ausserdem war die Aufgabe gestellt, sehr temperaturbeständige Farbstoffe zu finden, die sich für transparente Einfärbungen von Kunststoffen eignen.
• Es wurde nun gefunden, dass sich Pyrornellithsäuredianhydrid (PMDA) mit.
• aromatischen Diaminen, die zwei benachbarte NH2-Gruppen enthalten, zu hochwärmebeständigen Pigmentfarbstoffen kondensieren lässt. Zwar ist seit langem bekannt, Tetracarbonsäureanhydride, wie z.B. Naphthalin-1, 4, 5, 8-tetracarbonsäuredianhydrid mit aromatischen Diaminen zu kondensieren, wobei man ebenfalls Pigmente von hoher Echtheit und Temperaturstabilität erhält.
• Die Pyromellithsäure besitzt jedoch gegenüber der Naphthal intetracarbonsäure den Vorzug, erheblich billiger zu sein, da diese Verbindung seit mehreren Jahren in grossen Mengen für die Herstellung von Polyimid-Kunststoffen produziert wird.
• Die Herstellung der erfindungsgemässen P i gmentfarbstoffe kann grundsätze ich auf zwei unterschiedlichen Wegen erfolgen. Nach der ersten Methode löst man 2 Mol des Diamins und 1 Mol PMDA in einem polaren organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Dimethylformamid (DMF) und erhitzt zum Sieden. Dabei fällt zunächst eine Vorstufe des gewünschten P igmentfarbstoffs von nur schwacher Eigenfarbe aus. Man kann nun entweder die ausgefallene Verbindung von der Lösung abtrennen und weiterverarbeiten, oder besser, das Lösungsmittel im Vakuum abdestillieren.
• Das so gewonnene feste Zwischenprodukt wird nun mit der fünffachen Gewichtsmenge einer Mischung aus Eisessig und Essigsäurednhydrid etwa vier Stunden bei loo C behandelt. Dabei findet die Kondensation zum Pigmentfarbstoff statt. Das Reaktionsgemisch wird mit der zwanzigfachen Menge Wasser, bezogen auf Pigment, versetzt, lo Minuten auf Ioo0 C erwärmt und das Pigment von der Flüssigkeit abgetrennt. Das Produkt wird nun säurefrei gewaschen, getrocknet und bedarfsweise gemahlen. Das so erhaltene Pulver kann der Einfärbung von Kunststoffen dienen.
• Die chemische Reaktion verläuft sehr wahrscheinlich gemäss nachstehendem Formelbild: trans-Form Nach der zweiten Methode, die wesentliche Vorzüge wegen der Ersparnis von Lösungsmitteln und der Vereinfachung der Verfahrensschritte bietet, jedoch ein weniger reines Produkt liefert, wird ein Gemisch aus 2 Mol aromatischem Diamin und 1 Mol PMDA fein pulverisiert und innig vermischt. Das feste Gemisch wird in einen heizbaren Behälter gefüllt und die Luft durch Stickstoff vollkommen verdrängt. Danach wird die Mischung unter weiterem Überleiten von Stickstoff drei Stunden auf 300° C erhitzt. Dabei entsteht direkt der gewünschte P igmentfarbstoff. Der erhaltene Reaktionskuchen wird nun fein gemahlen und kann für die meisten Elnsatzzwecke direkt als Einfärbemittel verwendet werden.
• Als aromatische Diamine können sowohl Verbindungen der Benzol reihe wie auch Abkömmlinge des Naphthalins eingesetzt werden. Es ist auch möglich, Diamine aus der Anthracenreihe oder auch Pyridinderivate zu verwenden.
• Die erfindcngsgemässen Farbstoffe besitzen neben der relativ wirtschaftlichen Herstellungsweise noch weitere Vorteile. So ist es beispielsweise möglich, Polycarbonate, die häufig bei Temperaturen von mehr als 300 C zur Verarbeitung kommen, mit Hilfe der erfindungsgemässen Pigmente transparent einzufärben. Hierdurch sind Farbnuancen erzielbar, die mit bisherigen Pigmenten nicht erreichbar waren.
• Diese Verbindungen sind im einzelnen: Ortho-phenylendi ami n 2, 3-Toluylendiamin 3, 4-Toluylendiamin 1, 2-Dimethyl-3,4-diarninobenzol 1, 3-Dimethyl-4, 5-di aml nobenzol 1, ,4-Dimethyl-2,3-diaminobenzol 1 8-Dlarnlnonaphthalin 1 ,2-Diarflinonaphthalin 2,3-Diaminonaphthalin 1, 2-Diaminoanthrachinon 2,3-Diarninopyridin Beispiel 1: 21,8gPMDA (1/IoMol) und 21,6 g Orthophenylendiamin (2/wo Mol) werden in 150 mi Dimethylformamid unter Erwärmen gelöst. Kurz vor Erreichen des Siedepunktes entsteht eine hellgelbe Fällung. Man erhitzt noch weitere 30 Minuten zum gelinden Sieden und kühlt auf Zimmertemperatur ab. Nun wird 300 ml Wasser zugesetzt, der ausgefallene Niederschlag abgesaugt und mit loo ml eines Gemisches aus Eisessig und Acetanhydrid vier Stunden auf dem Wasserbad behandelt.
• Danach wird in 500 ml Wasser eingegossen, das ausgefallene Produkt abgetrennt und getrocknet. Es entsteht-ein rotstichig gelbes Farbpigment von hohen Echtheitseigenschaften. Dieses Pigment kann direkt zum Einfärben von Kunststoffen eingesetzt werden.
• Beispiel 2: 21,8 g PMDA (1/lo Mol) und 21,6 g Ortho phenylendiamin (2/wo Mol) werden fein gemahlen und innig miteinander vermischt. Diese Mischung wird nun in ein heizbares Stahigefäss gebracht und die Luft durch Stickstoff verdrängt. Danach wird das Reaktionsgemisch drei Stunden lang auf 3ovo0 C erhitzt, wobei sich direkt der Pigmenffarbstoff bildet. Der Reaktionskuchen wird nun fein gemahlen und kann direkt zum Einfärben verwendet werden.
• Beispiel 3: 21,8 g PMDA (1/10 Mol) und 31,6 g 1 ,8-Diaminonaphthalin (2/wo Mol) werden in 300 g Dimethylformamid unter Erwärmen gelöst und fünf Stunden lang zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen wird 500 g Wasser zugesetzt und der Niederschlag abfiltriert. Dieser wird nun mit einer Mischung aus loo g Acetanhydrid und 200 g Eisessig vier Stunden auf dem Wasserbad erhitzt. Nach dem Abkühlen wird in 500 ml Waseer eingegossen und der Niederschlag isoliert. Nach dem Waschen und Trocknen erhält man ein dunkel braunes Pulver, das sich in heissen Kunststoffschmelzen mit rotvioletter Farbe löst.
• Beispiel 4: Die gleiche Mischung PMDA und 1,8-Diaminonaphthalin, wie in Beispiel 3 beschrieben, wird fein gemahlen und innig gemischt. Dieses Gemisch wird unter Stickstoff drei Stunden auf 300° 0 erhitzt. Dabei entsteht der gleiche Pigmentfarbstoff, wie nach Beispiel 3 erhalten wurde.

Claims (1)

1. P atentansprüche

   Anspruch 1: Organische temperaturbeständige Farbpigmente oder Farbstoffe aus aromatischen Diaminen und aromatischen Tetracarbonsäureanhydri den, dadurch gekennzeichnet, dass man als Tetracarbonsäureanhydrid Pyromel lithsäuredianhydrid verwendet.

   Anspruch 2: Organische Pigmente und Farbstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man aromatische Diamine, Derivate des Benzols, des Naphthalins, des Anthracens oder des Pyridins einsetzt.