DE3334631A1 - Benzinloesliche, hydrierte alkylarylketon/formaldehyd-harze sowie deren herstellung - Google Patents
Benzinloesliche, hydrierte alkylarylketon/formaldehyd-harze sowie deren herstellungInfo
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Description
CHEMISCHE WERKE HÜLS AG - f - O. Z. 39-42
- RSP PATENTE -
Benzinlösliche, hydrierte Alkylarylketon/Formaldehyd-Harze sowie deren Herstellung
Gegenstand der Erfindung sind benzinlösliche, hydrierte Alkylarylketon/Formaldehyd-Harze sowie deren Herstellung.
Alkylarylketon/Pormaldehyd-Harze sind bereits seit sehr
langer Zeit in der Technik bekannt. Die ihnen anhaftenden Nachteile können durch eine hydrierende Behandlung zum
Teil ausgeglichen werden.
Ein derartiges Verfahren wird in DE-PS 870 022 beschrieben,
Dieser Stand der Technik lehrt, daß die Ausgangsharze je nach Wahl der Reaktionsbedingungen unterschiedlich
weit hydriert werden können. In Abhängigkeit vom Hydrierungsgrad - festgelegt durch den noch vorhandenen
Sauerstoffgehalt der nach der Reaktion erhaltenen Produkte
- zeigen die Harze deutliche Unterschiede in ihren Eigenschaften.
Mit sinkendem Sauerstoffgehalt ergibt sich ein abfallender
Erweichungspunkt - bis hin zu einem Erweichungspunkt von ca. 50 C bei einem Sauerstoffgehalt von etwa h
Massen-^ (Ausgangsharz: Acetophenon/Formaldehyd-Harz Erweichungspunkt:
68 C, Sauerstoffgehalt: ca. I3 Massenet)
. Vorteil der hydrierten sauerstoffarmen Harze ist ihre
hervorragende Löslichkeit in Benzin, das in der Lackindustrie sehr häufig als Lösemittel eingesetzt wird. Die
Ausgangsharze und auch deren sauerstoffreichere Hydrierungsprodukte
dagegen sind in aliphatischen Kohlenwasserstoffen praktisch unlöslich.
Deutlicher Nachteil der zwar in Benzin sehr gut löslichen Harze ist ihr niedriger Erweichungspunkt, so daß
diese Harze wiederum für die Praxis wenig brauchbar sind.
-A - O.Z. 39^2
Aufgabe war es, ein Harz zu finden, dessen gute Löslichkeit in Benzin erhalten bleibt, das aber einen der
Praxis gerecht werdenden hohen Erweichungspunkt aufweist .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch benzinlösliche,
hydrierte Alkylarylketon/Formaldehyd-Harze, deren Alkylarylketon-Komponente
einen Alkylrest mit 1 bis 4, vorzugsweise 1 bis 2 C-Atomen in der Kohlenstoffkette und einen
Arylrest mit 6 bis 10, vorzugsweise 6 C-Atomen im Kohlenstoffgerüst
besitzt, mit einem Sauerstoffgehalt von
>6, vorzugsweise 7 bis 9,5 Massen-^ und mit einem Erweichungspunkt
von), 70 °C, vorzugsweise 7 5 bis 135 °C, und insbesondere
einem Erweichungspunkt von 85 bis 125 C, erfüllt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung der oben näher gekennzeichneten hydrierten Harze, indem
ein Alkylarylketon/Formaldehyd-Harz bei einem Wasserstoffdruck
von / 200 bar, vorzugsweise 250 bis 350 bar,
und bei Temperaturen im Bereich von 1kO bis 300 C, in
Gegenwart von Nickel, Palladium, Palladium/Kupfer oder
Palladium/Nickel als Katalysator hydriert wird.
Die Reaktionstemperatur beträgt bei Einsatz von Nickelkatalysatoren
1^0 °C bis 200 °C, vorzugsweise I50 °C
bis 18O C. Werden Katalysatoren auf Basis Palladium eingesetzt, liegt die Reaktionstemperatur im Bereich
von 180 °C bis 300 °C, vorzugsweise bei 200 bis 250 °C.
Im Falle von Nickelkatalysatoren werden erfindungsgemäß
solche eingesetzt, die mindestens 30 Massen-^, vorzugsweise
mindestens 50 Massen-^ und insbesondere mindestens
65 Massen-/» Nickel (gerechnet als Metall) enthalten. Daneben
können noch weitere Metalle in Form ihrer Oxide, wie z. B. Cu, Cr, Fe, Mg, Ca usw., in den Katalysatoren
vorhanden sein. Letztere sind in Mengen bis zu 3 Mas-
- β - O.Z. 3942
$, vorzugsweise bis zu 1 Massen-^ (gerechnet als
Metall) in dem Katalysator enthalten. Es können Trägermaterialien,
wie z. B. Al2O, Si02etc, einzeln oder
im Gemisch eingesetzt werden.
Bei Verwendung von Palladium als Katalysator enthält dieser 0,1 bis 10 Massen-^ Palladium (gerechnet als
Metall). Als Trägermaterial kommen in erster Linie Alumiumoxid, Aktivkohle, Kieselgur oder Aluminiumsilikate
infrage. Bevorzugt werden solche Katalysatoren eingesetzt,
die Palladium in einer Konzentration von 0,1 bis 1 Massen-^ auf der Oberfläche eines Aluminiumoxids - vorzugsweise
in der ]f- oder ^-Modifikation - enthalten. Die
spezifische Oberfläche des Katalysators soll vorzugs-
2 2
weise 50 bis 500 m~/g, insbesondere 150 bis 250 m /g,
betragen. Insbesondere für eine diskontinuierliche Arbeitsweise eignet sich neben Aluminiumoxid Aktivkohle
als Trägermaterial. In diesem Fall enthält der Katalysator 1 bis 10 Massen-/« Palladium.
Eine weitere erfindungsgemäße Arbeitsweise geht von
Palladiumkatalysatoren in Verbindung mit den bereits beschriebenen Nickelkatalysatoren bzw. Kupferkatalysatoren
als zusätzlichen Cokatalysatoren aus, wobei letztere mit Chrom oder Chrom/Nickel aktiviert sein können.
Hierdurch können bei diskontinuierlicher Arbeitsweise in kürzeren Zeiten oder bei kontinuierlicher Hydrierung
im Festbett-Reaktor bei"höheren Belastungen erfindungsgemäße
Produkte erhalten werden. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise empfiehlt es sich, die Katalysatoren zu
schichten bzw. zwei unterschiedlich beschickte Hydrier-Reaktoren nacheinander zu schalten, wobei die Hydrierung
vorteilhafterweise zuerst am Palladium-Katalysator
und dann an dem zweiten Katalysator, vorzugsweise einem aktivierten Kupfer-Katalysator, erfolgt. Das Volumenverhältnis
von Palladium-Katalysator/Nickel- bzw. Kupfer-Katalysator
liegt bei 1 : 0,05 bis 0,3·
M ο.ζ. 39^2
Als Ausgangsprodukte eignen sich beispielsweise Kondensationsprodukte
aus Acetophenon, Methylnaphthylketon, Acetylethylbenzol sowie Alkylphenylketone mit einem
längeren Alkylrest, z. B. Propiophenon, Butyrophenon, Acetyltetrahydronaphthalin bzw. Mischungen davon, einerseits,
und Formaldehyd oder formaldehydabspaltenden Verbindungen,
z. B. Paraformaldehyd, andererseits.
Derartige Harze werden, wie beispielsweise in der DE-PS 892 975 beschrieben, vorzugsweise durch Kondensation der
Alkylarylketone mit etwa äquivalenten Mengen Formaldehyd in Gegenwart größerer Mengen Alkali hergestellt. Darüber
hinaus können natürlich auch Harze eingesetzt werden, die durch Einsatz geringerer Formaldehydmengen erhalten werden,
Solche Produkte sind beispielsweise in der DE-PS 897 484
erwähnt. Insbesondere bevorzugt sind die in DE-PS 892
und DE-OS 33 24 287 beschriebenen Acetophenonharze.
Als Ausgangsprodukte können grundsätzlich auch die in
DE-PS 870 022 beschriebenen teilhydrierten, ethanollöslichen, im Sauerstoffgehalt praktisch unveränderten
Harze eingesetzt werden.
Die Hydrierung wird vorzugsweise in Gegenwart von Lösemitteln, wie z. B. Butanol, i-Butanol, Tetrahydrofuran,
Dioxan oder anderen Ethern wie Alkylethern von Ethylenglykol oder Diethylenglykol durchgeführt. Die Auswahl
dieser Lösemittel sollte vorteilhafterweise so getroffen werden, daß sowohl das Ausgangs- wie Endprodukt in ihnen
löslich ist. Grundsätzlich kann auch lösemittelfrei in
der Schmelze gearbeitet werden. Wegen der leichteren Handhabung und einer einheitlicheren Produktqualität ist die
kontinuierliche Hydrierung in Gegenwart von Lösemitteln vorzuziehen.
Für die erfindungsgemäßen Harze sind die Hydrierbedingungen
wesentlich. Wird der Wasserstoffdruck zu gering gewählt, werden Harze mit zu niedrigen Erweichungspunkten
- i> - O.ζ. 3942
erhalten. Analog liegen die Verhältnisse bei der Reaktionstemperatur.
Bei zu hoher Temperatur fällt insbesondere bei Verwendung von Nickel-Katalysatoren der Erweichungspunkt
unerwünscht stark ab. Bei zu niedrig gewählter Temperatur werden die erfindungsgemäßen Harze erst
in einer wirtschaftlich nicht vertretbaren Zeit erhalten.
Der Stand der Technik lehrt, daß mit fortschreitender
Hydrierung, d. h. mit sinkendem Sauerstoffgehalt, der
Ausgangsharze ihre Benzinlöslichkeit bis zu dem gewünschten Maße ansteigt, daß aber gleichzeitig der Erweichungspunkt
dann soweit absinkt, daß die erhaltenen hydrierten Harze in vielen Fällen für die Praxis untauglich
sind. Durch die Erfindung wird es nun möglich, die Ausgangsharze durch Hydrierung soweit zu modifizieren,
daß sie ebenfalls die hohe Löslichkeit in Benzin aufweisen, ohne daß jedoch der Erweichungspunkt wesentlich absinkt.
Die erfindungsgemäßen Harze weisen Erweichungspunkte auf, die sich in der Größenordnung der Ausgangsharze
bewegen oder sogar darüber liegen.
Die erfindungsgemäßen Harze sind farblos, licht-, wärme-
und witterungsbeständig. Aufgrund ihrer guten Verträglichkeit können sie zur Verbesserung der Härte, des Glanzes
und der Haftfestigkeit lufttrocknenden Maler- und Autoreparaturlacken
zugesetzt werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, sie auch Überzugsmitteln auf Basis gesättigter
Polyester zur Verbesserung des Glanzes und der Haftfestigkeit zuzusetzen.
Die in den Beispielen angegebenen Erweichungspunkte wurden nach der Schmelzpunkt-Kapillarmethode (Aufheizgeschwindigkeit:
2 C/minJ bestimmt. Als Erweichungspunkt gilt die Temperatur, bei der eine pulverisierte Probe
zusammensintert und transparent wird. -
Mit Buchstaben gekennzeichnete Beispiele sind nicht erfindungsgemäß.
- g - ο,ζ. 39^+2
In einem Autoklaven wurden I65 g eines Acetophenon/
Formaldehyd-Harzes - hergestellt gemäß Beispiel 2 der DE-PS 892 975 (Erweichungspunkt: 68 C, Sauerstoffgehalt:
12,8 Massen-0/) - in Gegenwart von 385 S Isobutanol und
16,5 g eines handelsüblichen (Harshaw Ni 5124) Nickelkontaktes
(80,5 Massen-0/ NiO, 9,1 Massen-0/ SiO2, 0,6 Massen-^CaO,
0,7 Massen-0/ MgO, 0,5 Massen-^ CrO,, 0,3 Massen-"/
Fe2°3 und 7'5 Massen-^ Al3O , Glühverlust Ό,8 Massen-^)
bei einem Wasserstoffdruck von 3OO bar und einer
Temperatur von 150 C 2 Stunden hydriert, wobei 102 1 Wasserstoff
(bezogen auf 0 C und 1 bar) aufgenommen wurden, Nach Entfernen des Lösemittels im Vakuum bei 175 C wurde
ein wasserhelles, sprödes Harz mit einem Erweichungspunkt von 86 C (Sauerstoffgehalt: 7»6 Massen-0/) erhalten. Das
Harz löste sich einwandfrei in η-Hexan, Testbenzin (Siedebereich i45 bis 200 °C; 17 Vol-°/o aromat. Anteile) und in
Normalbenzin (Siedebereich: 60 bis 95 Cj 0,8 VoI-^
aromat. Anteile). In Ethanol war das Harz unlöslich.
Beispiel 2;> ,
550 g einer 30 ^igen Lösung eines handelsüblichen ethanollöslichen
hydrierten Acetophenon-Harzes (Erweichungspunkt: 113 °C, Sauerstoffgehalt: 12,2 Massen-0/) (Kunstharz SK)
in i-Butanol wurde bei einem Wasserstoffdruck von 3OO bar
und einer Temperatur von 175 C in Gegenwart von 16,5 S 'Raney-Nickel 8 Stunden in einem Stahlautoklaven hydriert,
wobei insgesamt 96 1 Wasserstoff (bezogen auf 0 C und
1 bar) aufgenommen wurden. Nach vollständiger Entfernung des i-Butanols wurde ein wasserklares Harz mit einem
Erweichungspunkt von 81 C und einem Sauerstoffgehalt
von 6,6 Massen-°/o erhalten. Das Produkt war sowohl in
Ethanol als auch in η-Hexan, Testbenzin und Normalbenzin löslich.
AO
- /Γ - O.Z. 39^2
In einer 2,3 J- Festbett - Hydrierapparatur, gefüllt mit
dem in Beispiel 1 beschriebenen Ni-Katalysator wurde eine Acetophenon/Formaldehyd-Harzlösung (entsprechend
Beispiel 1) kontinuierlich über einen Zeitraum von 2 Monaten bei einer Temperatur von 180 C, einem
H„-Druck von 300 bar und einer Belastung von 0,4 bis 0,5 1 Harzlösung/l Kontakt*h hydriert. Der Versuch
wurde nach den 2 Monaten willkürlich abgebrochen, ohne daß ein merkliches Nachlassen der Katalysatoraktivität
festgestellt werden konnte. Die erhaltenen Produkte wiesen einen Sauerstoffgehalt von 7>3 Massen-^
und einen Erweichungspunkt von 88 C auf. Sie waren einwandfrei in Ethanol, η-Hexan, Testbenzin und Normalbenzin
löslich.
Entsprechend Beispiel 2 der DE-PS 870 022 wurde eine 50 °/oige Lösung eines hydrierten Acetophenon/Formaldehyd-Harzes
(Erweichungspunkt: 68 C, Sauerstoffgehalt:
12,8 Massen-'/) in Butanol in Gegenwart von 10 °/o
Raney-Nickel (bezogen auf das Harz) bei einem Wassers toff druck von 120 bar und einer Temperatur von
180 C in einem Stahlautoklaven hydriert. Der Versuch
wurde bei einer Wasserstoffaufnahme von 50 I/IOO g
Acetophenonharz (bezogen auf 0 C und 1 bar) abgebrochen.
Das erhaltene Produkt, das einwandfrei in n-Hexan, Testbenzin und Normalbenzin löslich war, hatte einen
Sauerstoffgehalt von nur 4,2 Massen-'/ und einen Erweichungspunkt
von 48 C.
In einem Autoklaven wurden I65 g des im Beispiel 1 eingesetzten
Acetophenon/Formaldehyd-Harzes in Gegenwart von 385 S Isobutanol und 50 g eines handelsüblichen Pd-Kontaktes
(0,5 °/o Pd auf AIpO ) bei einem Wassers toff druck
von 3OO bar und einer Temperatur von 200 C 4 Stunden
- g - O.Z. 39^2
Ai
hydriert, wobei 124 1 Wasserstoff (bezogen auf 0 C und
1 bar) aufgenommen wurden. Nach Entfernung des Lösemittels (im Vakuum bei 175 C) erhielt man ein wasserhelles, sprödes
Harz mit einem Erweichungspunkt von 93 C (Sauerstoffgehalt: 8,8 Massen-^), das sich einwandfrei in
η-Hexan, Testbenzin, Normalbenzin und Ethanol löste.
In einer 400 ml Festbett-Hydrierapparatur, gefüllt mit einer Katalysatorschichtung aus 350 ml des in Beispiel 4
eingesetzten Pd-Kontaktes und 50 ml eines ebenfalls handelsüblichen
Cu/Cr-Kontaktes (33 % CuO, 37 $ Cr2°3' 8
bis 10 °/o CaO, 8,5 bis 10 °/o SiO ) wurde eine 30 Massen-^ige
Lösung des in Beispiel 1 beschriebenen Acetophenon/Formaldehyd-Harzes
in Tetrahydrofuran kontinuierlich bei einer Temperatur von 220 C und einem Wasserstoffdruck
von 300 bar bei einer Belastung von 0,4 1 Harzlösung/l
Kontakt'h hydriert. Dabei lief die Harzlösung zuerst über den Pd-, dann über den Cu/Cr-Kontakt. Der Versuch wurde
willkürlich nach 14 d abgebrochen, ohne daß man ein merkliches Nachlassen der Katalysatoraktivität feststellte.
Das erhaltene Produkt hatte einen Sauerstoffgehalt von
8,6 Massen-^ und einen Erweichungspunkt von 95 C. Das
Harz war einwandfrei in Ethanol, η-Hexan, Testbenzin und Normalbenzin löslich.
In einem Autoklaven wurden I65 g eines gemäß Versuch 3
der DE-OS 33 24 287 in Gegenwart von Triethylbenzylammoniumchlorid
hergestellten Acetophenonharzes (Erweichungspunkt: 99 C, Sauerstoffgehalt: 12,55 Massen-^) in
385 g Isobutanol gelöst und wie im Beispiel 4 beschrieben
hydriert. Man erhielt ein Harz mit einem Erweichungspunkt von 117 C (Sauerstoffgehalt: 7>6 Massen-^), das
sich einwandfrei in η-Hexan, Testbenzin, Normalbenzin \ und Ethanol löste.
Claims (1)
- _ f\ - O. Z. 39^2Patentansprüche:f 1./Benzinlösliches, hydriertes Alkylarylketon/Formaldehyd-Harz, dessen Alkylarylketon-Komponente einen Alkylrest mit 1 bis h C-Atomen in der Kohlenstoffkette und einen Arylrest mit 6 bis 10 C-Atomen im Kohlenstoffgerüst besitzt, mit einem Sauerstoffgehalt ^ 6 Massen-^ und einem Erweichungspunkt ^ 70 C.2. Benzinlösliches, hydriertes Alkylarylketon/Formaldehyd-Harz gemäß Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß es einen Sauerstoffgehalt im Bereich 7 bis 9,5Massen-^ aufweist.
153. Benzinlösliches, hydriertes Alkylarylketon/Formaldehyd-Harz gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,daß es einen Erweichungspunkt im Bereich von 75 bis 135 °C aufweist.k. Benzinlösliches, hydriertes Alkylarylketon/Formaldehyd-Harz gemäß den Ansprüchen 1 und '}, dadurch gekennzeichnet,dai3 es einen Erweichungspunkt im Bereich von 85 bis 125 °C aufweist.5. Verfahren zur Herstellung, eines benzinlöslichen, hydrierten Alkylarylketon/Formaldt?hyd-Harzes gemäß den Ansprüchen 1 bis k,
dadurch gekennzeichnet,daß ein Alkylarylketoii/Formaldehyd-Harz bei einem Wasserstoffdruck ^ 200 bar und bei Temperaturen im Bereich von 14θ C bis 300 C in Gegenwart von Nickel, Palladium, Palladium/Kupfer oder Palladium/Nickel als Katalysator hydriert wird.- 2 - O.Z. 39^-26. Verfahren zur Herstellung eines benzinlösliehen, hydrierten Alkylarylketon/Formaldehyd-Harzes gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 »dadurch gekennzeichnet,daß ein Alkylarylketon/Formaldehyd-Harz bei einem Wasserstoffdruck ^ 200 bar und bei Temperaturen im Bereich von 1kO C bis 200 C in Gegenwart eines Nickelkatalysators, der mindestens 30 Massen-0/» Nickel (gerechnet als Metall) enthält, hydriert wird. 107. Verfahren zur Herstellung eines benzinlöslichen, hydrierten Alkylarylketon/Formaldehyd-Harzes gemäß den Ansprüchen 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,daß ein Alkylarylketon/Formaldehyd-Harz bei einem Wasserstoffdruck )> 200 bar und bei Temperaturen im Bereich von 18O C bis 300 C in Gegenwart eines Palladium-, Palladium/Kupfer- oder Palladium/Nickel- Katalysators, der 0,1 bis 10 Massen-/» Palladium enthält, hydriert wird.8. Verfahren zur Herstellung eines benzinlöslichen, hydrierten Alkylarylketon/Formaldehyd-Harzes gemäß den Ansprüchen 5 und 6,dadurch gekennzeichnet,daß die Hydrierung bei Temperaturen im Bereich von 150 bis 180 °C durchgeführt wird.9. Verfahren zur Herstellung eines benzinlöslichen, hydrierten Alkylarylketon/Formaldehyd-Harzes gemäß den Ansprüchen 5 und 7,dadurch gekennzeichnet,daß die Hydrierung bei Temperaturen im Bereich von 200 bis 25O °C durchgeführt wird.- 3 - O.Z. 39^210. Verfahren zur Herstellung eines benzinlöslichen, hydrierten Alkylarylketon/Formaldehyd-Harzes gemäß den Ansprüchen 5 bis 9 >
dadurch gekennzeichnet,daß die Hydrierung bei einem Wasserstoffdruck Bereich von 250 bis 350 bar durchgeführt wird,
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| Date | Code | Title | Description |
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Owner name: HUELS AG, 4370 MARL, DE |
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