WO2024256670A1 - Weichmacher-zusammensetzung - Google Patents

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WO2024256670A1
WO2024256670A1 PCT/EP2024/066631 EP2024066631W WO2024256670A1 WO 2024256670 A1 WO2024256670 A1 WO 2024256670A1 EP 2024066631 W EP2024066631 W EP 2024066631W WO 2024256670 A1 WO2024256670 A1 WO 2024256670A1
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esters
plasticizer
acid
mixtures
plastisol
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PCT/EP2024/066631
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English (en)
French (fr)
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Axel Grimm
Sina Witzel
Herbert Morgenstern
Matthias Pfeiffer
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10—Esters; Ether-esters
    • C08K5/12—Esters; Ether-esters of cyclic polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/66—Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety
    • C07C69/67—Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety of saturated acids
    • C07C69/716—Esters of keto-carboxylic acids or aldehydo-carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
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    • C07C69/75—Esters of carboxylic acids having an esterified carboxyl group bound to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring of acids with a six-membered ring
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    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
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    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0016—Plasticisers

Definitions

  • the present invention relates to a plasticizer composition containing certain dicarboxylic acid diesters and diesters selected from 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid esters and terephthalic acid esters, their use as plasticizers for polymers, and a molding compound or a plastisol containing the plasticizer composition.
  • Plasticizers are incorporated into polymers or elastomers to increase their flexibility or processability. Plasticizers are most commonly used in the manufacture of "plasticized” or flexible polyvinyl chloride (PVC) products. Plasticizers can be characterized by their chemical structure. The most important chemical class of plasticizers are the esters of aliphatic or aromatic polycarboxylic acids. Among the most commonly used aliphatic dicarboxylic acids is, for example, adipic acid, which is used as a plasticizer for polymers, e.g. for thermoplastics, after esterification with alcohol components to form adipic acid esters (adipates).
  • adipic acid which is used as a plasticizer for polymers, e.g. for thermoplastics, after esterification with alcohol components to form adipic acid esters (adipates).
  • the plasticizers have a high compatibility with the plasticized plastic, i.e. that they do not leak out of the plasticized plastic or only leak out relatively slowly, and/or are largely harmless from a toxicological point of view.
  • plasticizers are also commonly used in other plastics.
  • Such other plastics can be, for example, polyvinyl butyral (PVB), homo- or copolymers of styrene, polyacrylates, polysulfides, polylactic acid (PLA) or thermoplastic polyurethanes (TPU).
  • PVB polyvinyl butyral
  • PLA polylactic acid
  • TPU thermoplastic polyurethanes
  • the prior art discloses various plasticizers for plastics, for example for PVC.
  • a plasticizer with a low gelling temperature available as a fast geller it is desirable, among other things, to have a plasticizer with a low gelling temperature available as a fast geller.
  • a high storage stability of the plastisol is also desired, i.e. the non-gelled plastisol should show no or only a slight increase in viscosity over time at ambient temperature.
  • rapid gelling agents often have a compatibility with the polymers they contain that needs to be improved. They also usually exhibit high volatility both during processing and during use of the end products. In addition, the addition of rapid gelling agents often has a detrimental effect on the mechanical properties of the end products.
  • plasticizers e.g. at least one plasticizer which imparts good thermoplastic properties but gels less well, in combination with at least one rapid gelling agent.
  • these properties are not achieved with just any combination of a plasticizer with a rapid gelling agent.
  • EP 1 354 867 B1 discloses mixtures of isononyl benzoates in combination with alkyl phthalates and/or dialkyl adipic esters and/or alkyl cyclohexanedicarboxylates, which can be used as plasticizers for PVC.
  • Moshkin in: Voprosy Ispol'zovan. Pentozansoderzhashchego Syr'ya, Trudy Vsesoyuz. Soveshchaniya, Riga 1958, 225-254 describes the synthesis of 4-oxopimelic acid ester from furfuryl alcohol. The use of di-2-ethylhexyl ester in PVC is described.
  • the known plasticizers are subject to constant need for optimization, e.g. with regard to their volatility, cold fracture temperature, compatibility and/or toxicological safety.
  • the present invention was therefore based on the object of providing plasticizers for plastics, for example for PVC, which give the plastics plasticized with them good mechanical properties.
  • the plasticizer composition should also have good gelling properties and a high level of compatibility with the plastics to be plasticized, show low volatility during use of the end products and be toxicologically harmless.
  • a plasticizer composition containing a) at least one compound of the general formula (I) where R1 and R2 are independently selected from Cs-Cs-cycloalkyl which is unsubstituted or carries one or more Ci-Cio-alkyl substituents, and n1 and n2 independently represent 1, 2 or 3; and b) at least one compound of the general formula (II) where R 3 and R 4 are independently selected from branched or unbranched C4-Ci2-alkyl, and Y is selected from (Ya) and (Yb)
  • phr parts per hundred resin
  • a mixture is any mixture of two or more components, for example a mixture can contain two to five or more components. A mixture can also contain any number of components.
  • n1 and n2 are 1.
  • the compounds of the general formula (I) are diesters of 4-oxoheptanedioic acid.
  • R1 and R2 are independently selected from Cs-Cs-cycloalkyl which is unsubstituted or carries one or more Ci-Cw-alkyl substituents.
  • Substituted Cs-Cs-cycloalkyl can, depending on the ring size, carry one or more Ci-Cw-alkyl substituents, e.g. 1, 2, 3, 4, 5 or 6 Ci-Cw-alkyl substituents, preferably 1 or 2 Ci-Cw-alkyl substituents.
  • Ci-Cw-alkyl substituents are each independently selected from straight-chain and branched Ci-Cio-alkyl groups, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, and the structural isomers thereof.
  • Ri and R2 are independently selected from cyclopentyl, 2-methylcyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, 2,4-dimethylcyclopentyl, 2,5-dimethylcyclopentyl, cyclohexyl,
  • R1 and R2 are independently selected from cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and cyclooctyl.
  • Ri and R2 in a compound of general formula (I) are generally independent of each other, Ri and R2 are preferably the same.
  • a compound of general formula (I) can be:
  • the plasticizer composition may also contain a mixture of compounds of general formula (I), for example a mixture of compounds of general formula (I) selected from 1.1, 1.2, I.3, and I.4.
  • the plasticizer composition according to the invention comprises, in addition to a compound of the general formula (I) or a mixture of compounds of the general formula (I), at least one compound of the general formula (II) where R 3 and R 4 are independently selected from branched or unbranched C4-Ci2-alkyl, and Y is selected from (Ya) and (Yb) where # indicates attachment points, that is, the positions to which -COOR 3 and -COOR 4 are attached.
  • C4-Ci2-alkyl in compounds of the general formula (II) includes unbranched or branched alkyl groups having 4 to 12 carbon atoms. These include, for example, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, 2-pentyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, n-heptyl, 1-methylhexyl, 2-methylhexyl, 1-ethylpentyl, 2-ethylpentyl, 1-propylbutyl, 1-ethyl-2-methylpropyl, n-octyl, isooc
  • R 3 and R 4 in compounds of the general formula (II) are independently selected from branched or unbranched C 7 -C 12 -alkyl, such as n-heptyl, 1-methylhexyl, 2-methylhexyl, 1-ethylpentyl, 2-ethylpentyl, 1-propylbutyl, 1-ethyl-2-methylpropyl, n-octyl, isooctyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl, isononyl, 2-propylhexyl, n-decyl, isodecyl, 2-propylheptyl, n-undecyl, issoundecyl, n-dodecyl, isododecyl, and the structural isomers thereof.
  • R 3 and R 4 in compounds of the general formula (II) are independently selected from branched or unbranched C s -C n -alkyl, such as n-octyl, n-nonyl, isononyl, 2-ethylhexyl, isodecyl, 2-propylheptyl, n-undecyl, isundecyl, and the structural isomers thereof.
  • R3 and R4 in a compound of general formula (II) are generally independent of each other, R3 and R4 are preferably the same.
  • R3 and R4 both represent 2-ethylhexyl or both represent isononyl.
  • the plasticizer composition may also contain a mixture of compounds of the general formula (II).
  • iso-alkyl refers to both a branched alkyl radical as well as a mixture of a branched alkyl radical with at least one constitutionally isomeric alkyl radical with an identical carbon number.
  • R 3 and R 4 can be selected independently of one another from branched and unbranched C 2 -C 12 -alkyl.
  • R 3 and R 4 are identical.
  • R 3 and R 4 are identical and both represent isononyl.
  • a particularly preferred compound of the general formula (II. a) is di-(isononyl)-1,2-cyclohexanedicarboxylate.
  • R 3 and R 4 can preferably be selected independently of one another from branched and unbranched C 2 -C 12 -alkyl, preferably from 2-ethylhexyl, isononyl and 2-propylheptyl.
  • R 5 and R 4 are identical.
  • R 3 and R 4 are identical and both represent 2-ethylhexyl.
  • a particularly preferred compound of the general formula (II.b) is di-(2-ethylhexyl) terephthalate.
  • the plasticizer composition contains the at least one compound of the general formula (I) in an amount of 5 to 60 wt.%, preferably 7 to 40 wt.%, more preferably 9 to 30 wt.%, based on the total mass of the compounds of the general formula (I) and (II).
  • plasticizer composition as a plasticizer for polymers
  • the plasticizer composition is used as a plasticizer for polymers, preferably for thermoplastics and elastomers, more preferably in a molding compound or a plastisol.
  • the plasticizer properties can be tailored to the corresponding intended use. For use in special areas of application, it may be helpful to add at least one additional plasticizer other than the compounds (I) and (II) to the plasticizer composition according to the invention. For this reason, the plasticizer composition according to the invention may optionally contain at least one additional plasticizer other than the compounds (I) and (II).
  • the additional plasticizer can be selected from:
  • Phthalic acid dialkyl esters e.g. with 9 to 13 C atoms in the alkyl chains
  • Dibenzoic acid esters e.g. dibenzoic acid esters of glycols
  • Citric acid diesters and citric acid triesters e.g. acylated citric acid triesters
  • a dialkyl phthalate can have 9 to 13 C atoms in the alkyl chains.
  • the alkyl chains can independently have a different number of C atoms.
  • a dialkyl phthalate can, for example, be di-isononyl phthalate.
  • a trimellitic acid trialkyl ester can have 4 to 13 C atoms in the alkyl chains.
  • the alkyl chains of the trimellitic acid trialkyl ester can independently have a different number of C atoms.
  • An alkyl benzoate can have 9 to 13 C atoms in the alkyl chain.
  • An alkyl benzoate can be, for example, isodecyl benzoate or 2-propylheptyl benzoate.
  • a dibenzoic acid ester can be, for example, diethylene glycol dibenzoate, dipropylene glycol dibenzoate, tripropylene glycol dibenzoate, or dibutylene glycol dibenzoate.
  • a saturated monocarboxylic acid ester can be, for example, an ester of acetic acid, an ester of butyric acid, an ester of valeric acid, or an ester of lactic acid.
  • a saturated monocarboxylic acid ester can also be an ester of a monocarboxylic acid with a polyhydric alcohol.
  • valeric acid can be esterified with pentaerythritol.
  • An unsaturated monocarboxylic acid ester can, for example, be an ester of acrylic acid.
  • An unsaturated dicarboxylic acid diester can, for example, be an ester of maleic acid.
  • An alkylsulfonic acid ester can have 8 to 22 C atoms in the alkyl chain.
  • An alkylsulfonic acid ester can, for example, be a phenyl or cresyl ester of pentadecylsulfonic acid.
  • An isosorbide ester is usually an isosorbide diester esterified with Cs to C carboxylic acids.
  • An isosorbide diester can have different or identical Cs to C alkyl chains.
  • a phosphoric acid ester can be tri-2-ethylhexyl phosphate, trioctyl phosphate, triphenyl phosphate, isodecy idiphenyl phosphate, or bis-2(2-ethyl hexyl)phenyl phosphate, 2-ethyl hexyldiphenyl phosphate.
  • the OH group can be present in free or carboxylated form, for example acetylated form.
  • the alkyl chains of the citric acid triester or the acetylated citric acid triester independently comprise 4 to 8 C atoms.
  • An alkylpyrrolidone derivative can have 4 to 18 C atoms in the alkyl chain.
  • a 2,5-furandicarboxylic acid dialkyl ester can have 5 to 13 C atoms in the alkyl chains.
  • the alkyl chains of the 2,5-furandicarboxylic acid dialkyl ester can independently have a different number of C atoms.
  • a 2,5-tetrahydrofurandicarboxylic acid dialkyl ester can have 5 to 13 C atoms in the alkyl chains.
  • the alkyl chains of the 2,5-tetrahydrofurandicarboxylic acid dialkyl ester can independently have a different number of C atoms.
  • a cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dialkyl ester usually has 4 to 13 C atoms in the alkyl chains.
  • the alkyl chains of the cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dialkyl ester can independently have a different number of C atoms.
  • a cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dialkyl ester can contain di-(2-ethylhexyl)-1,2- cyclohexanoic acid dicarboxylate, di-(isononyl)-1,2-cyclohexanoic acid dicarboxylate or di-(2-propylheptyl)-1,2-dicarboxylic acid dicarboxylate.
  • a cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid dialkyl ester can have 4 to 13 C atoms in the alkyl chains.
  • the alkyl chains of the cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid dialkyl ester can independently have a different number of C atoms.
  • a cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid dialkyl ester can have 4 to 13 C atoms in the alkyl chains.
  • the alkyl chains of the cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid dialkyl ester can independently of one another have a different number of C atoms.
  • a cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid dialkyl ester can, for example, be di-(2-ethylhexyl)-cyclohexane-1,4-dicarboxylate, di-(isononyl)-1,4-cyclohexanoic acid dicarboxylate or di-(2-propylhepty l)-1,4-dicarboxylic acid dicarboxylate.
  • a polyester with aromatic or aliphatic polycarboxylic acids can be a polyester based on adipic acid with polyhydric alcohols, such as dialkylene glycol polyadipates with 2 to 6 C atoms in the alkylene unit. Examples can be polyester adipates, polyglycol adipates and polyester phthalates.
  • plasticizer composition (hereinafter also referred to as "plasticizer”) is expediently used as a plasticizer for a polymer or a mixture of polymers.
  • a polymer is a plastic.
  • a polymer can be a thermoplastic or an elastomer.
  • thermoplastic can usually be processed thermoplastically.
  • An elastomer can be, for example, a rubber.
  • a rubber can be a natural rubber or a synthetic rubber.
  • Synthetic rubber can be, for example, polyisoprene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, chloroprene rubber, and mixtures thereof.
  • the plasticizer can therefore be used as a plasticizer for a thermoplastic or a mixture of thermoplastics.
  • the plasticizer can also be used as a plasticizer for an elastomer or a mixture of elastomers.
  • the plasticizer can also be used as a plasticizer for a mixture containing at least one elastomer and at least one thermoplastic.
  • the plasticizer is used as a plasticizer for polyvinyl chloride, a polyvinyl chloride copolymer, a mixture of polymers containing polyvinyl chloride, or a plastisol preferably containing polyvinyl chloride.
  • thermoplastic can be, for example:
  • - TP.1 a homo- or copolymer which contains, in polymerized form, at least one monomer selected from C2 to Cw monoolefins, for example ethylene, propylene, 1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, vinyl alcohols or their C2 to Cw alkyl esters, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, acrylates or methacrylates with alcohol components of branched or unbranched Ci to Cw alcohols, vinyl aromatics such as styrene, (meth)acrylonitrile, ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids and maleic anhydride.
  • C2 to Cw monoolefins for example ethylene, propylene, 1,3-butadiene, 2-chloro
  • - TP.14 a polyacrylate with identical or different alcohol residues from the group of C4 to Cs-
  • Alcohols such as butanol, hexanol, octanol, 2-ethylhexanol
  • - TP.26 a polyoxymethylene - TP.27: a polyvinyl alcohol
  • polyvinyl chloride is obtained by homopolymerization of vinyl chloride.
  • Polyvinyl chloride can be produced, for example, by suspension polymerization, such as microsuspension polymerization, or bulk polymerization.
  • suspension polymerization such as microsuspension polymerization, or bulk polymerization.
  • the production of polyvinyl chloride by polymerization of vinyl chloride as well as the production and composition of plasticized polyvinyl chloride are described, for example, in "Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 2/1 : Polyvinyl chloride", 2nd edition, Carl Hanser Verlag, Kunststoff.
  • the K value characterizing the molar mass of the polyvinyl chloride is determined according to DIN-EN 1628-2 (Nov 1999) and for the polyvinyl chloride plasticized with the plasticizer is usually in the range of 57 to 90, preferably 61 to 85, particularly preferably 64 to 80.
  • the plasticizer in question is advantageously characterized by a high level of compatibility with the plastic to be plasticized.
  • the plasticizer in question can have a positive effect on the gelling behavior of the plasticized plastics.
  • the plasticizer in question can be characterized by low volatility, both during processing and during use of the end products.
  • the plasticizer can also have a beneficial effect on the mechanical properties of the plastics plasticized with it.
  • a measure of good gelling properties can be a low dissolving temperature/gelling temperature.
  • the compatibility (permanence) of plasticizers in plasticized plastics characterizes the extent to which plasticizers tend to exude during use of the plasticized plastics and thus impair the performance properties of the plastics.
  • Low volatility during processing can, for example, be reflected by low process volatility.
  • low volatility during use of the final product can be reflected by low film volatility.
  • Another object of the present invention is a molding compound or a plastisol, wherein the molding compound or the plastisol contains the plasticizer composition as described above and at least one polymer.
  • the plasticizer can therefore be used as a plasticizer in a molding compound or a plastisol.
  • molding compound refers to unformed or preformed materials that are processed into semi-finished or finished parts by means of mechanical force and elevated temperatures through non-cutting shaping.
  • a plastisol is a suspension of finely powdered polymer in liquid plasticizer, whereby the dissolution rate of the polymer in the liquid plasticizer is very low at room temperature.
  • a largely homogeneous phase forms between the polymer and the plasticizer.
  • the individual isolated plastic aggregates swell and combine (gel) to form a three-dimensional, highly viscous gel. This process is usually referred to as gelling and takes place above a certain minimum temperature. This minimum temperature is generally referred to as the gelling or dissolving temperature.
  • the heat required for this can be introduced using the parameters temperature and/or residence time.
  • An indication of the speed of gelling is the dissolution temperature, i.e. the lower this is, the faster the plastisol gels.
  • the molding compound or plastisol may also contain a mixture of polymers.
  • the polymer is selected from a thermoplastic, an elastomer, and mixtures thereof.
  • the molding compound or plastisol containing the plasticizer usually contains at least one thermoplastic.
  • the molding compound or plastisol can also contain a mixture of thermoplastics.
  • thermoplastic is selected from:
  • - homo- or copolymers which contain at least one monomer in polymerized form, selected from C2-Cio-monoolefins such as ethylene or propylene, 1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, vinyl alcohols and their C2-Cio-alkyl esters, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, acrylates and methacrylates of Ci-Cw-alcohols, vinyl aromatics such as styrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids and maleic anhydride,
  • C2-Cio-monolefins such as ethylene or propylene, 1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butad
  • the molding compound or plastisol can, for example, have the composition shown in Table 1.
  • thermoplastic properties of the molding compound is generally a routine task for the person skilled in the art.
  • the amount of plasticizer in the molding compound is generally 0.5 to 300 phr. It may be preferred that the amount of plasticizer in the molding compound is 1.0 to 130 phr. It may be more preferred that the amount of plasticizer in the molding compound is 2.0 to 100 phr.
  • the amount of plasticizer contained in the molding compound can be, for example, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 or 95 phr.
  • the amount of plasticizer in the molding compound is typically 5 to 300 phr. It may be preferred that the amount of plasticizer in the molding compound is 15 to 200 phr. It may be more preferred that the amount of plasticizer in the molding compound is 30 to 150 phr.
  • the amount of plasticizer included in the molding compound may be, for example, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, or 145 phr.
  • the molding compound contains 20 to 90% by weight, preferably 40 to 90% by weight, more preferably 45 to 85% by weight of polyvinyl chloride.
  • the molding compound can contain 50, 55, 60, 65, 70, 75 or 80% by weight of polyvinyl chloride.
  • the plasticizer may need to be included in the plastisol to achieve the desired plastisol properties.
  • the adjustment of the desired plastisol properties is generally a matter of routine practice for the skilled person.
  • the proportion of plasticizer in the plastisol is usually 30 to 400 phr, preferably 50 to 200 phr.
  • the content of plasticizer in a plastisol containing polyvinyl chloride is usually at least 10 phr, preferably at least 15 phr and more preferably at least 20 phr.
  • the molding compound containing at least one thermoplastic and the plasticizer or the plastisol containing at least one thermoplastic and the plasticizer may additionally contain at least contain an additive.
  • the additive can be selected from stabilizers, lubricants, fillers, colorants, flame retardants, light stabilizers, blowing agents, polymer processing agents, impact modifiers, optical brighteners, antistatic agents, biostabilizers, and mixtures thereof.
  • the additives described below do not represent a limitation of the molding compound or plastisol, but merely serve to explain the molding compound or plastisol.
  • Stabilizers can be the usual polyvinyl chloride stabilizers in solid and liquid form, such as Ca/Zn, Ba/Zn, Pb, Sn stabilizers, acid-binding layered silicates, carbonates such as hydrotalcite or mixtures thereof.
  • the molding compound or plastisol may have a stabilizer content of 0.05 to 7 wt.%, preferably 0.1 to 5 wt.%, more preferably 0.5 to 3 wt.%, based on the total weight of the molding compound or plastisol.
  • Lubricants are generally used to reduce the adhesion between the molding compound or plastisol and surfaces and are intended, for example, to reduce the frictional forces during mixing, plasticizing or deforming.
  • Common lubricants used in plastics processing can be used as lubricants in the molding compound or in the plastisol.
  • Common lubricants in plastics processing include hydrocarbons such as oils, paraffins, PE waxes or mixtures thereof, fatty alcohols with 6 to 20 carbon atoms, ketones, carboxylic acids such as fatty acids, montanic acids or mixtures thereof, oxidized PE waxes, metal salts of carboxylic acids, carboxylic acid amides, carboxylic acid esters which result from the esterification of alcohols such as ethanol, fatty alcohols, glycerin, ethanediol or pentaerythritol with long-chain carboxylic acids.
  • the molding compound or plastisol may have a lubricant content of 0.01 to 10 wt.%, preferably 0.05 to 5 wt.%, more preferably 0.2 to 2 wt.%, based on the total weight of the molding compound or plastisol.
  • Fillers are generally used to positively influence the compressive, tensile and/or flexural strength, the hardness and/or the heat resistance of the molding compound or plastisol.
  • carbon black and/or inorganic fillers can be contained in the molding compound or in the plastisol as fillers.
  • Inorganic fillers can be selected from natural calcium carbonates such as chalk, limestone, marble, synthetic calcium carbonates, dolomite, silicates, silicic acids, sand, diatomaceous earths, aluminum silicates such as kaolin, mica, feldspar, or mixtures of two or more of the aforementioned fillers.
  • the molding compound or plastisol can have a filler content of 0.01 to 80 wt.%, preferably 0.01 to 60 wt.%, more preferably 1 to 40 wt.%, based on the total weight of the molding compound or plastisol.
  • the molding compound or plastisol can have a filler content of 2, 5, 8, 10, 12, 15, 18, 20, 22, 25, 27, 30, 33, 36 or 39 wt.%.
  • Colorants can be used to adapt the molding compound or plastisol to different applications.
  • Colorants can be pigments or dyes, for example.
  • Pigments that can be contained in the molding compound or in the plastisol include, for example, inorganic and/or organic pigments.
  • Inorganic pigments can be cobalt pigments such as COO/AI2O3 and/or chromium pigments such as Cr2Ü3.
  • Organic pigments can be monoazo pigments, condensed azo pigments, azomethine pigments, anthraquinone pigments, quinacridones, phthalocyanine pigments and/or dioxazine pigments.
  • the molding compound or plastisol may have a colorant content of 0.01 to 10 wt.%, preferably 0.05 to 5 wt.%, more preferably 0.1 to 3 wt.%, based on the total weight of the molding compound or plastisol.
  • Flame inhibitors can be used to reduce the flammability of the molding compound or plastisol and to reduce the formation of smoke during combustion.
  • Flame retardants that may be contained in the molding compound or plastisol may be, for example, antimony trioxide, chlorinated paraffin, phosphate esters, aluminum hydroxide and/or boron compounds.
  • the molding compound or plastisol may have a flame inhibitor content of 0.01 to 10 wt.%, preferably 0.2 to 5 wt.%, more preferably 0.5 to 2 wt.%, based on the total weight of the molding compound or plastisol.
  • Light stabilizers such as UV absorbers, can be used to protect the molding compound or plastisol from damage caused by the influence of light.
  • Light stabilizers can be, for example, hydroxybenzophenones, hydroxyphenylbenzotriazoles, cyanoacrylates, hindered amine light stabilizers such as derivatives of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine or mixtures of the aforementioned compounds.
  • the molding compound or plastisol may have a light stabilizer content of 0.01 to 7 wt.%, preferably 0.02 to 4 wt.%, more preferably 0.05 to 3 wt.%, based on the total weight of the molding compound or plastisol.
  • Additives Molding compound with elastomers may have a light stabilizer content of 0.01 to 7 wt.%, preferably 0.02 to 4 wt.%, more preferably 0.05 to 3 wt.%, based on the total weight of the molding compound or plastisol.
  • the molding compound can contain the plasticizer and at least one elastomer.
  • the molding compound can also contain the plasticizer and a mixture of elastomers.
  • an elastomer can be, for example, a rubber.
  • a rubber can be a natural rubber or a synthetic rubber.
  • Synthetic rubber can be, for example, polyisoprene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, chloroprene rubber, and mixtures thereof.
  • the molding compound contains at least natural rubber and/or at least one synthetic rubber, whereby the rubber or rubber mixture contained therein can be vulcanized with sulfur.
  • the molding compound usually contains at least one elastomer in a proportion of 20 to 95% by weight based on the total weight of the molding compound. It may be preferred that the molding compound contains at least one elastomer in a proportion of 45 to 90% by weight. It may also be preferred that the molding compound contains at least one elastomer in a proportion of 50 to 85% by weight.
  • the molding compound can contain, for example, 55, 60, 65, 70, 75 or 80% by weight of at least one elastomer.
  • the amount of plasticizer in the molding compound is generally 1 to 60 phr. It may be preferred that the amount of plasticizer in the molding compound is 2 to 40 phr and more preferably 3 to 30 phr. The amount of plasticizer contained in the molding compound may be, for example, 5, 10, 15, 20 or 25 phr.
  • the molding compound can also contain a mixture of at least one thermoplastic and at least one elastomer.
  • the molding compound can contain a mixture of polyvinyl chloride and at least one elastomer.
  • the elastomer content is generally 1 to 50% by weight based on the total weight of the molding compound. It may be preferred that the elastomer content is 3 to 40% by weight based on the total weight of the molding compound. It may be more preferred that the elastomer content is 5 to 30% by weight based on the total weight of the molding compound.
  • the molding compound may contain, for example, 10, 15, 20 or 25% by weight of elastomer.
  • the required amount of plasticizer in the molding compound to achieve the desired Properties vary greatly. It is the routine work of the skilled person to use appropriate amounts of the plasticizer in order to achieve the desired properties.
  • the amount of plasticizer in the molding compound containing polyvinyl chloride and at least one elastomer is 0.5 to 300 phr. It may be preferred that the amount of plasticizer in the molding compound containing polyvinyl chloride and at least one elastomer is 1 to 150 phr, and more preferably 2 to 120 phr.
  • the amount of plasticizer contained in the molding compound may be, for example, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110 or 115 phr.
  • the molding compound containing at least one elastomer and the plasticizer can expediently additionally contain at least one additive.
  • the additive can be selected from carbon black, silicon dioxide, phenolic resins, vulcanizing or crosslinking agents, vulcanizing or crosslinking accelerators, activators, various oils, anti-aging agents or mixtures of the additives mentioned.
  • additives may be substances that the expert would mix into tires or other rubber compounds based on his or her expertise in order to achieve a certain effect.
  • the molding compound can be used, for example, for the production of molded articles, gloves, films, wallpapers, or heterogeneous flooring, or for textile coating.
  • Shaped bodies can be, for example, containers, apparatus or foamed devices.
  • Containers can be, for example, housings of electrical appliances, such as kitchen appliances or computer cases, pipes, hoses, such as water or irrigation hoses, industrial rubber hoses, chemical hoses, sheaths for wire or cables, sheaths for tools, bicycle, scooter or wheelbarrow handles, metal coatings or packaging containers.
  • electrical appliances such as kitchen appliances or computer cases
  • pipes such as water or irrigation hoses, industrial rubber hoses, chemical hoses, sheaths for wire or cables, sheaths for tools, bicycle, scooter or wheelbarrow handles, metal coatings or packaging containers.
  • Devices can be, for example, tools, furniture such as chairs, shelves, tables, records, profiles such as window profiles, floor profiles for outdoor use, or profiles for conveyor belts, components for vehicle construction such as body components, underbody protection, or vibration dampers, or erasers.
  • Foamed devices can be, for example, upholstery, mattresses, foams or insulation materials.
  • Films can be, for example, tarpaulins such as truck tarpaulins, roof tarpaulins, geomembrane tarpaulins, stadium roofs or tent tarpaulins, seals, composite films such as films for laminated safety glass, self-adhesive films, laminating films, These can be shrink films, outdoor floor coverings, adhesive tape films, coatings, swimming pond liners, ornamental pond liners, tablecloths or artificial leather.
  • tarpaulins such as truck tarpaulins, roof tarpaulins, geomembrane tarpaulins, stadium roofs or tent tarpaulins, seals, composite films such as films for laminated safety glass, self-adhesive films, laminating films, These can be shrink films, outdoor floor coverings, adhesive tape films, coatings, swimming pond liners, ornamental pond liners, tablecloths or artificial leather.
  • the molding compound can be used to produce molded articles or films that come into direct contact with humans or food.
  • Moulded bodies or films that come into direct contact with people or food can be, for example, medical products, hygiene products, food packaging, interior products, baby and children's products, child care articles, sports or leisure products, clothing, fibres or fabrics.
  • Medical devices that can be manufactured using the molding compound can be, for example, tubes for enteral nutrition or hemodialysis, ventilation tubes, drainage tubes, infusion tubes, infusion bags, blood bags, catheters, tracheal tubes, disposable syringes, gloves or breathing masks.
  • Food packaging that can be produced using the molding compound can be, for example, cling film, food tubes, drinking water tubes, containers for storing or freezing food, lid seals, closure caps, crown corks or artificial wine corks.
  • Products for the interior that can be manufactured using the molding compound can be, for example, floor coverings, which can be homogeneous or composed of several layers consisting of at least one foamed layer, such as floor coverings, mudguard mats, sports floors, luxury vinyl tiles (LVT), artificial leather, wall coverings, foamed or non-foamed wallpapers in buildings, paneling or console covers in vehicles.
  • floor coverings which can be homogeneous or composed of several layers consisting of at least one foamed layer, such as floor coverings, mudguard mats, sports floors, luxury vinyl tiles (LVT), artificial leather, wall coverings, foamed or non-foamed wallpapers in buildings, paneling or console covers in vehicles.
  • Baby and children's products that can be manufactured using the molding compound can be, for example, toys such as dolls, toy figures or clay, inflatable toys such as balls or rings, anti-slip socks, swimming aids, stroller covers, changing mats, hot water bottles, teething rings or bottles.
  • Sports or leisure products that can be manufactured using the molding compound can be, for example, exercise balls, exercise mats, seat cushions, massage balls or rollers, shoes, shoe soles, balls, air mattresses, safety glasses, gloves or drinking bottles.
  • Clothing that can be manufactured using the molding compound can include, for example, latex clothing, protective clothing, rain jackets or rubber boots. Use of plastisols
  • Plastisols are usually formed into the shape of the finished product at ambient temperature by various processes such as spreading, casting, such as the shell casting or rotational casting process, dipping, printing, such as screen printing, spraying and the like. Gelling then takes place by heating, and after cooling a homogeneous, more or less flexible product is obtained.
  • the plastisol can be used for the production of films, wallpapers, seamless hollow bodies, gloves, heterogeneous flooring or for applications in the textile sector, such as textile coatings.
  • Films can be, for example, truck tarpaulins, roof tarpaulins, covers in general, such as boat covers, stroller covers or stadium roofs, tent tarpaulins, geomembranes, tablecloths, coatings, swimming pond liners, artificial leather or ornamental pond liners.
  • Gloves can be, for example, gardening gloves, medical gloves, chemical gloves, protective gloves or disposable gloves.
  • the plastisol can be used to manufacture, for example, seals, lid seals, panels or console covers in vehicles, dolls, toy figures or clay, inflatable toys such as balls or rings, anti-slip socks, swimming aids, changing mats, exercise balls, exercise mats, seat cushions, vibrators, massage balls or rollers, latex clothing, protective clothing, rain jackets or rubber boots.
  • inflatable toys such as balls or rings, anti-slip socks, swimming aids, changing mats, exercise balls, exercise mats, seat cushions, vibrators, massage balls or rollers, latex clothing, protective clothing, rain jackets or rubber boots.
  • the plastisol usually contains polyvinyl chloride.
  • the present disclosure also relates to the use of the plasticizer as a calendering aid or rheology aid.
  • the present disclosure also relates to the use of the plasticizer in surface-active compositions such as flow or film-binding aids, defoamers, antifoam agents, wetting agents, coalescing agents or emulsifiers.
  • the plasticizer can also be used in lubricants such as lubricating oils, lubricating greases or lubricating pastes.
  • the plasticizer can also be used as a quenching agent for chemical reactions, phlegmatizing agent, in pharmaceutical products, in adhesives, in sealants, in inks such as printing inks, in impact modifiers or setting agents. Products containing the plasticizer
  • the subject matter of the disclosure is molded bodies or films that contain the plasticizer. Reference is made to the information on molded bodies or films provided when using molding compounds to produce molded bodies or films. The examples of molded bodies or films given therein are to be used to interpret the terms molded body or film in this section.
  • Suitable derivatives are, for example, acid halides and acid anhydrides.
  • An acid halide can be, for example, an acid chloride.
  • the reaction can take place in the presence of an esterification catalyst.
  • the usual catalysts can be used as esterification catalysts, e.g. mineral acids such as sulfuric acid or phosphoric acid; organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid; amphoteric catalysts, in particular titanium, tin(IV) or zirconium compounds such as tetraalkoxytitanium, e.g. tetrabutoxytitanium, or tin(IV) oxide.
  • the water formed during the reaction can be removed by conventional measures, e.g. distillation.
  • WO 02/038531 describes a process for producing esters in which a) in a reaction zone a mixture consisting essentially of the acid component or an anhydride thereof and the alcohol component is heated to boiling in the presence of an esterification catalyst, b) the vapors containing alcohol and water are separated by rectification into an alcohol-rich fraction and a water-rich fraction, c) the alcohol-rich fraction is returned to the reaction zone and the water-rich fraction is discharged from the process.
  • the previously mentioned catalysts are used as esterification catalysts.
  • the esterification catalyst is used in an effective amount which is usually in the range of 0.05 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, based on the sum of the acid component (or anhydride) and the alcohol component.
  • esterification of the corresponding dicarboxylic acid e.g. 4-oxoheptanedioic acid
  • the esterification of the corresponding dicarboxylic acid can be carried out in the presence of the above-described alcohol components Ri-GH and/or R2-OH by means of an organic acid or mineral acid, in particular concentrated sulfuric acid. It can be advantageous for the alcohol component to be used in at least twice the stoichiometric amount, based on the dicarboxylic acid.
  • the esterification can be carried out at ambient pressure or reduced or elevated pressure. It may be preferred that the esterification is carried out at ambient pressure or reduced pressure.
  • the esterification can be carried out in the absence of an added solvent or in the presence of a solvent.
  • a solvent that is inert under the reaction conditions.
  • An inert solvent is generally understood to mean a solvent that does not react with the reactants, reagents, solvents or the resulting products involved in the reaction under the given reaction conditions.
  • the inert solvent can preferably form an azeotrope with water. These include, for example, aliphatic hydrocarbons, halogenated aliphatic hydrocarbons, aromatic and substituted aromatic hydrocarbons or ethers.
  • the solvent is selected from pentane, hexane, heptane, ligroin, petroleum ether, cyclohexane, dichloromethane, trichloromethane, tetrachloromethane, benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzenes, dibutyl ethers, THF, dioxane and mixtures thereof.
  • Esterification is usually carried out in a temperature range of 50 to 250 °C.
  • esterification catalyst is selected from organic acids or mineral acids, the esterification is usually carried out in a temperature range of 50 to 160 °C.
  • esterification catalyst is selected from amphoteric catalysts
  • the esterification is usually carried out in a temperature range of 100 to 250 °C.
  • the esterification can take place in the absence or in the presence of an inert gas.
  • An inert gas is generally understood to be a gas which, under the given reaction conditions, does not react with the reactants, reagents, solvents or the resulting products involved in the reaction. It may be preferable for the esterification to take place without the addition of an inert gas.
  • the alcohol and the acid are combined in a molar ratio of 2:1 in a stirred flask together with the esterification catalyst aluminum trimethylsulfonate in a molar ratio of 400:1, based on the acid, without inert gas.
  • the reaction mixture is heated to boiling, preferably from 100 to 140 °C.
  • the water formed during the reaction is distilled off azeotropically together with the alcohol and then separated.
  • the alcohol is returned to the reaction mixture.
  • the dicarboxylic acid and aliphatic alcohols used to prepare the compounds of general formula (I) can either be purchased commercially or prepared according to synthesis routes known from the literature.
  • the preparation of the compounds of the general formula (I) can also be carried out by transesterification. Transesterification processes and specific process measures are either known to the person skilled in the art or are apparent to him from his general specialist knowledge.
  • the starting materials used are generally compounds of the general formula (I) in which R 1 and R 2 independently of one another are Ci to C 2 -alkyl.
  • carboxylic acid dialkyl esters for example 4-oxoheptanedioic acid dimethyl ester or 4-oxoheptanedioic acid diethyl ester or 4-oxoheptanedioic acid ethyl methyl ester or mixtures thereof.
  • transesterification catalysts are the usual catalysts that are usually used for transesterification reactions and are also usually used in esterification reactions. These include, for example, mineral acids such as sulfuric acid or phosphoric acid; organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid; or special metal catalysts from the group of tin (IV) catalysts, for example dialkyltin dicarboxylates such as dibutyltin diacetate, trialkyltin alkoxides, monoalkyltin compounds such as monobutyltin dioxide, tin salts such as tin acetate or tin oxides; from the group of titanium catalysts, monomeric or polymeric titanates or titanium chelates such as tetraethyl orthotitanate, tetrapropyl orthotitanate, tetrabutyl orthotitanate, triethanolamine titanate; from the group of zirconium catalysts
  • the amount of transesterification catalyst used can generally be 0.001 to 10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight.
  • the reaction mixture is generally heated to the boiling point of the reaction mixture, so that the reaction temperature is in a temperature range of 20 to 200 °C, depending on the reactants.
  • the transesterification can be carried out at ambient pressure or reduced or increased pressure. It may be preferred that the transesterification is carried out at a pressure of 0.001 to 200 bar, more preferably 0.01 to 5 bar.
  • the lower boiling alcohol split off during the transesterification can be distilled off continuously in order to shift the equilibrium of the transesterification reaction.
  • the distillation column required for this is usually directly connected to the transesterification reactor.
  • the distillation column can be installed directly on the transesterification reactor. If several transesterification reactors are used in series, each of these reactors can be equipped with a distillation column or the evaporated alcohol mixture can be fed to a distillation column via one or more collecting lines, preferably from the last boilers in the transesterification reactor cascade.
  • the higher boiling alcohol recovered during this distillation is preferably fed back into the transesterification.
  • an amphoteric catalyst its separation is generally achieved by hydrolysis and subsequent separation of the metal oxide formed, e.g. by filtration. It may be preferred that after the reaction the catalyst is hydrolyzed by washing with water and the precipitated metal oxide is filtered off. The filtrate can be subjected to further processing to isolate and/or purify the product. It may be preferred that the product is separated by distillation.
  • the transesterification of the di-(Ci-C2)-alkyl esters of corresponding dicarboxylic acids, for example 4-oxoheptanedioic acid dimethyl ester, with at least one alcohol component selected from the alcohols R1-GH and R2-OH can preferably be carried out in the presence of at least one titanium (IV) alkoxide.
  • Preferred titanium (IV) alkoxides are tetrapropoxytitanium, tetrabutoxytitanium or mixtures thereof. It may be preferred that the alcohol component is used in at least twice the stoichiometric amount, based on the di-(Ci-C2-alkyl) esters used.
  • the transesterification can be carried out in the absence or in the presence of an added solvent. It may be preferred that the transesterification is carried out in the presence of an inert solvent. Suitable solvents are those previously mentioned for the esterification. These include in particular toluene and THF.
  • the temperature during transesterification is usually in the range of 20 to 200 °C.
  • the transesterification can be carried out in the absence or in the presence of an inert gas.
  • An inert gas is generally understood to be a gas which, under the given reaction conditions, does not react with the reactants, reagents, solvents or the resulting products involved in the reaction. It may be preferable for the transesterification to be carried out without adding an inert gas.
  • the aliphatic dicarboxylic acids and cycloaliphatic alcohols used to prepare the compounds of general formula (I) can either be purchased commercially or prepared according to synthesis routes known from the literature.
  • Cyclohexanol can basically be obtained by hydrogenation of phenol in the gas phase or by a catalyzed oxidation of cyclohexane with the aid of transition metal catalysts in the liquid phase using atmospheric oxygen. Cyclohexanol can be obtained more selectively and in higher yields by using boric acid in the liquid phase and oxidizing it with the aid of atmospheric oxygen.
  • This latter process proceeds via the intermediate stage of a peroxoboric acid ester of cyclohexanol.
  • a process starting from benzene has also been realized on an industrial scale.
  • benzene is hydrogenated step by step and cyclohexene is separated from the secondary components, such as unreacted benzene and cyclohexane.
  • cyclohexene is then converted to cyclohexanol very selectively and in high yields (up to 95% across all steps).
  • the compounds of the general formulas (II), (II. a) and (II. b) can either be purchased commercially or prepared by processes known in the art.
  • the diesters can be obtained by esterification or transesterification of the diacids or suitable derivatives thereof with the corresponding alcohols.
  • Customary processes are known to the person skilled in the art.
  • the esterification can be carried out by customary processes known to the person skilled in the art.
  • the 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid esters are usually obtained by core hydrogenation of the corresponding phthalic acid esters.
  • the core hydrogenation can be carried out according to the process described in WO 99/32427.
  • a particularly suitable core hydrogenation process is also described, for example, in WO 2011/082991 A2.
  • 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid esters can be prepared in a reaction sequence of Diels-Alder reaction and subsequent hydrogenation and esterification or subsequent esterification and hydrogenation. Suitable processes are known to the person skilled in the art, for example from WO 02/066412. Furthermore, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid esters can be obtained by esterification of 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid or suitable derivatives thereof with the corresponding alcohols. The esterification can be carried out by conventional methods known to the person skilled in the art.
  • Preferred C4-Ci2-alkanols which are used to prepare the compounds (II. a) contained in the plasticizer composition according to the invention can be straight-chain or branched or consist of mixtures of straight-chain and branched C4-Ci2-alkanols. These include n-heptanol, isoheptanol, n-octanol, isooctanol, 2-ethylhexanol, n-nonanol, isononanol, isodecanol, 2-propylheptanol, n-undecanol, isoundecanol, n-dodecanol or isododecanol. Particular preference is given to Cz-Ci2-alkanols, in particular 2-ethylhexanol, isononanol and 2-propylheptanol, in particular isononanol.
  • a suitable commercially available plasticizer of formula (II. a) is, for example, di-(1,2-isononyl-cyclohexanoate), which is sold under the brand name Hexamoll® DINCH by BASF SE, Ludwigshafen, Germany.
  • the terephthalic acid dialkyl esters are obtained by esterification of terephthalic acid or suitable derivatives thereof with the corresponding alcohols.
  • the esterification can be carried out by customary methods known to the person skilled in the art, as described, for example, in WO 2009/095126.
  • the processes for preparing the compounds of formula (II. b) have in common that an esterification or transesterification is carried out starting from terephthalic acid or suitable derivatives thereof, with the corresponding C4-Ci2-alkanols being used as starting materials.
  • These alcohols are generally not pure substances, but rather mixtures of isomers, the composition and degree of purity of which depend on the particular process used to prepare them.
  • C7-C12-alkanols are preferably used as starting materials.
  • Preferred C4-Ci2-alkanols used to prepare the compounds (II. b) contained in the plasticizer composition according to the invention can be straight-chain or branched or consist of mixtures of straight-chain and branched C4-Ci2-alkanols.
  • Particular preference is given to Cz-Ci2-alkanols, in particular 2-ethylhexanol, isononanol and 2-propylheptanol, especially 2-ethylhexanol.
  • a suitable commercially available plasticizer of formula (II. b) is, for example, di-(2-ethylhexyl) terephthalate (DOTP), which is sold under the brand name Eastman 168TM by Eastman Chemical B.V., Capelle aan den Ijssel, Netherlands, and under the brand name Palatinol® DOTP by BASF Corp., Florham Park, NJ, USA.
  • DBP di-(2-ethylhexyl) terephthalate
  • isoalcohol is to be understood as a mixture of structural isomers, unless otherwise stated.
  • the heptanols used to prepare the compounds of the general formula (II) can be straight-chain or branched or consist of mixtures of straight-chain and branched heptanols. Preference is given to using mixtures of branched heptanols, also referred to as isoheptanol, which are prepared by the rhodium- or preferably cobalt-catalyzed hydroformylation of dimerpropene, obtainable e.g. by the Dimersol® process, and subsequent hydrogenation of the isoheptanals obtained to give an isoheptanol mixture. Depending on its preparation, the isoheptanol mixture obtained in this way consists of several isomers.
  • Essentially straight-chain heptanols can be obtained by the rhodium- or preferably cobalt-catalyzed hydroformylation of 1-hexene and subsequent hydrogenation of the resulting n-heptanal to give n-heptanol.
  • the hydroformylation of 1-hexene or dimer propene can be carried out by processes known per se: In the hydroformylation with rhodium catalysts dissolved homogeneously in the reaction medium, both uncomplexed rhodium carbonyls, which are formed in situ under the conditions of the hydroformylation reaction in the hydroformylation reaction mixture under the action of synthesis gas, for example from rhodium salts, and complex rhodium carbonyl compounds, in particular complexes with organic phosphines, such as triphenylphosphine, or organophosphites, preferably chelating biphosphites, as described, for example, in US-A 5288918, can be used as catalysts.
  • cobalt carbonyl compounds which are homogeneously soluble in the reaction mixture and which are formed in situ from cobalt salts under the conditions of the hydroformylation reaction under the action of synthesis gas. If the cobalt-catalyzed hydroformylation is carried out in the presence of trialkyl- or triarylphosphines, the desired heptanols are formed directly as the hydroformylation product, so that no further hydrogenation of the aldehyde function is required.
  • Non-ligand-modified rhodium carbonyl compounds can advantageously serve as catalysts for the rhodium-catalyzed hydroformylation of long-chain olefins, such as the hexene isomer mixtures obtained by the abovementioned processes, whereby, in contrast to the low-pressure process, a higher pressure of 80 to 400 bar must be set.
  • rhodium high-pressure hydroformylation processes is described in, for example, EP-A 695734, EP-B 880494 and EP-B 1047655.
  • the isoheptanal mixtures obtained after hydroformylation of the hexene isomer mixtures are catalytically hydrogenated in a conventional manner to give isoheptanol mixtures.
  • Heterogeneous catalysts are preferably used for this purpose which contain metals and/or metal oxides of subgroups VI to VIII and I of the Periodic Table of the Elements, in particular chromium, molybdenum, manganese, rhenium, iron, cobalt, nickel and/or copper, optionally deposited on a support material such as Al2O3, SIÜ2 and/or TO2, as the catalytically active component.
  • Such catalysts are described, for example, in DE-A 3228881, DE-A 2628987 and DE-A 2445303.
  • the hydrogenation of the isoheptanals is particularly advantageously carried out with an excess of hydrogen of 1.5 to 20% over the amount of hydrogen stoichiometrically required for the hydrogenation of the isoheptanals, at temperatures of 50 to 200 °C and at a hydrogen pressure of 25 to 350 bar and, in order to avoid side reactions, a small amount of water, advantageously in the form of an aqueous solution of an alkali metal hydroxide or carbonate in accordance with the teaching of WO 01087809, is added to the hydrogenation feed according to DE-A 2628987.
  • 2-Ethylhexanol which for many years was the plasticizer alcohol produced in the largest quantities, can be obtained via the aldol condensation of n-butyraldehyde to 2-ethylhexenal and its subsequent hydrogenation to 2- Ethylhexanol can be obtained (see Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; 5th edition, Vol. A 10, pp. 137 - 140, VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim 1987).
  • octanols can be obtained by the rhodium- or preferably cobalt-catalyzed hydroformylation of 1-heptene and subsequent hydrogenation of the resulting n-octanal to n-octanol.
  • the 1-heptene required for this can be obtained from the Fischer-Tropsch synthesis of hydrocarbons.
  • the alcohol isooctanol is not a uniform chemical compound due to the way it is produced, but rather an isomer mixture of differently branched Cs alcohols, for example 2,3-dimethyl-1-hexanol, 3,5-dimethyl-1-hexanol, 4,5-dimethyl-1-hexanol, 3-methyl-1-heptanol and 5-methyl-1-heptanol, which can be present in isooctanol in different proportions depending on the production conditions and processes used.
  • Isooctanol is usually produced by codimerizing propene with butenes, preferably n-butenes, and then hydroformylating the resulting mixture of heptene isomers.
  • the octanal isomer mixture obtained in the hydroformylation can then be hydrogenated to isooctanol in a conventional manner.
  • the codimerization of propene with butenes to form isomeric heptenes can advantageously be carried out using the homogeneously catalyzed Dimersol® process (Chauvin et al; Chem. Ind.; May 1974, pp. 375 - 378), in which a soluble nickel-phosphine complex in the presence of an ethylaluminum chloride compound, for example ethylaluminum dichloride, serves as the catalyst.
  • Phosphine ligands for the nickel complex catalyst can be, for example, tributylphosphine, triisopropylphosphine, tricyclohexylphosphine and/or tribenzylphosphine.
  • the reaction takes place at temperatures of 0 to 80 °C, whereby a pressure is advantageously set at which the olefins are dissolved in the liquid reaction mixture (Cornils; Hermann: Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds; 2nd edition; Vol. 1; pp. 254 - 259, Wiley-VCH, Weinheim 2002).
  • the codimerization of propene with butenes can also be carried out using heterogeneous NiO catalysts deposited on a support, whereby similar heptene isomer distributions are obtained as in the homogeneously catalyzed process.
  • heterogeneous NiO catalysts deposited on a support, whereby similar heptene isomer distributions are obtained as in the homogeneously catalyzed process.
  • Such catalysts are used, for example, in the so-called Octol® process (Hydrocarbon Processing, February 1986, pp. 31 - 33); a well-suited specific nickel heterogeneous catalyst for olefin dimerization or codimerization is disclosed, for example, in WO 9514647.
  • Bronsted-azide heterogeneous catalysts can also be used for the codimerization of propene with butenes, whereby higher branched heptenes are generally obtained than in the nickel-catalyzed processes.
  • suitable catalysts for this purpose are solid phosphoric acid catalysts, e.g. kieselguhr or diatomaceous earth impregnated with phosphoric acid, as used by PolyGasO processes can be used for olefin di- or oligomerization (Chitnis et al; Hydrocarbon Engineering 10, No. 6 - June 2005).
  • Bronsted-azide catalysts that are very suitable for the codimerization of propene and butenes to heptenes are zeolites, which are used in the EMOGASO process, which has been further developed on the basis of the PolyGasO process.
  • the 1-heptene and the heptene isomer mixtures are converted into n-octanal or octanal isomer mixtures by means of rhodium- or cobalt-catalyzed hydroformylation, preferably cobalt-catalyzed hydroformylation, according to the known processes explained above in connection with the preparation of n-heptanal and heptanal isomer mixtures. These are then hydrogenated to the corresponding octanols, for example by means of one of the catalysts mentioned above in connection with the preparation of n-heptanol and isoheptanol.
  • Essentially straight-chain nonanol can be obtained by the rhodium- or preferably cobalt-catalyzed hydroformylation of 1-octene and subsequent hydrogenation of the resulting n-nonanal.
  • the starting olefin 1-octene can be obtained, for example, via ethylene oligomerization using a nickel complex catalyst that is homogeneously soluble in the reaction medium - 1,4-butanediol - with, for example, diphenylphosphinoacetic acid or 2-diphenylphosphinobenzoic acid as ligands.
  • This process is also known as the Shell Higher Olefins Process or SHOP process (see Weisermel, Arpe: Industrial Organic Chemistry; 5th edition; p. 96; Wiley-VCH, Weinheim 1998).
  • Isononanol which is used to synthesize the diisononyl esters of the general formula (II) contained in the plasticizer composition according to the invention, is not a uniform chemical compound, but a mixture of differently branched isomeric Cg alcohols, which can have different degrees of branching depending on the method of their preparation, in particular the starting materials used.
  • the isononanols are prepared by dimerizing butenes to form isooctene mixtures, subsequent hydroformylation of the isooctene mixtures and hydrogenation of the resulting isononanal mixtures to form isononanol mixtures, as explained in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, Vol. A1, pp. 291 - 292, VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim 1995.
  • Isobutene, cis- and trans-2-butene as well as 1-butene or mixtures of these butene isomers can be used as starting materials for the production of isononanols.
  • dimerization of pure isobutene which is mainly catalyzed by liquid, e.g. sulfuric or phosphoric acid, or solid, e.g.
  • the highly branched 2,4,4-trimethylpentene also known as diisobutylene
  • diisobutylene the highly branched 2,4,4-trimethylpentene, also known as diisobutylene, is predominantly obtained, which, after hydroformylation and hydrogenation of the aldehyde, yields highly branched isononanols. Isononanols with a lower degree of branching are preferred.
  • Such slightly branched isononanol mixtures are prepared from the linear butenes 1-butene, cis- and/or trans-2-butene, which may optionally contain even smaller amounts of isobutene, via the route described above of butene dimerization, hydroformylation of the isooctene and hydrogenation of the resulting isononanal mixtures.
  • a preferred raw material is the so-called raffinate II, which is obtained from the C4 cut of a cracker, for example a steam cracker, after elimination of allenes, acetylenes and dienes, in particular 1,3-butadiene, by its partial hydrogenation to linear butenes or its separation by extractive distillation, for example by means of N-methylpyrrolidone, and subsequent Bronsted acid-catalyzed removal of the isobutene contained therein by its reaction with methanol or isobutanol according to industrially established processes to form the fuel additive methyl tert-butyl ether (MTBE) or the isobutyl tert-butyl ether used to obtain pure isobutene.
  • MTBE methyl tert-butyl ether
  • isobutyl tert-butyl ether used to obtain pure isobutene.
  • raffinate II In addition to 1-butene and cis- and trans-2-butene, raffinate II also contains n- and iso-butane and residual amounts of up to 5 wt.% of isobutene.
  • the dimerization of the linear butenes or of the butene mixture contained in the raffinate II can be carried out by means of the common, industrially practiced processes as explained above in connection with the production of isoheptene mixtures, for example by means of heterogeneous, Bronsted-acidic catalysts as used in the PolyGas® or EMOGAS® process, by means of the Dimersol® process using nickel complex catalysts homogeneously dissolved in the reaction medium or by means of heterogeneous, nickel(II) oxide-containing catalysts according to the Octol® process or the process according to WO 9514647.
  • the isooctene mixtures obtained are converted into isononanal mixtures by means of rhodium- or cobalt-catalyzed hydroformylation, preferably cobalt-catalyzed hydroformylation, according to the known processes explained above in connection with the production of heptanal isomer mixtures. These are then hydrogenated to the suitable isononanol mixtures, for example using one of the catalysts mentioned above in connection with isoheptanol production.
  • the isononanol isomer mixtures produced in this way can be characterized by their isoindex, which can be calculated from the degree of branching of the individual isomeric isononanol components in the isononanol mixture multiplied by their percentage in the isononanol mixture.
  • n-nonanol contributes a value of 0, methyloctanols (one branch) a value of 1 and dimethylheptanols (two branches) a value of 2 to the isoindex of an isononanol mixture.
  • the isoindex of an isononanol mixture can be determined by gas chromatographic separation of the isononanol mixture into its individual isomers and the associated quantification of their percentage in the isononanol mixture, determined using standard methods of gas chromatographic analysis.
  • these are expediently trimethylsilylated before the gas chromatographic analysis using standard methods, for example by reaction with N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoroacetamide.
  • capillary columns with polydimethylsiloxane as the stationary phase are preferably used. Such capillary columns are commercially available and only a few routine tests are required by the expert to select a product that is optimally suited to this separation task from the wide range available on the market.
  • the diisononyl esters of the general formula (II) used in the plasticizer composition according to the invention are generally esterified with isononanols having an isoindex of from 0.8 to 2, preferably from 1.0 to 1.8 and particularly preferably from 1.1 to 1.5, which can be prepared by the processes mentioned above.
  • compositions of isononanol mixtures are given below purely by way of example, as can be used to prepare the compounds of the general formula (II) used according to the invention, it being noted that the proportions of the isomers listed in detail in the isononanol mixture can vary depending on the composition of the starting material, for example raffinate II, the composition of butenes of which can vary depending on production, and on fluctuations in the production conditions used, for example the age of the catalysts used and the temperature and pressure conditions to be adapted thereto.
  • an isononanol mixture prepared by cobalt-catalyzed hydroformylation and subsequent hydrogenation from an isooctene mixture produced using raffinate II as raw material by means of the catalyst and process according to WO 9514647 can have the following composition:
  • 0.38 to 1.38 wt.% preferably 0.48 to 1.28 wt.%, particularly preferably 0.58 to 1.18 wt.% 2,6-dimethylheptanol;
  • 1.47 to 5.47 wt.% preferably 1.97 to 4.97 wt.%, particularly preferably 2.47 to 4.47 wt.% 3,4,5-trimethylhexanol, 3-methyl-4-ethylhexanol and 3-ethyl-4-methylhexanol; 4.00 to 10.00 wt.%, preferably 4.50 to 9.50 wt.%, particularly preferably 5.00 to 9.00 wt.% 3,4-dimethylheptanol;
  • 0.70 to 2.70 wt.% preferably 0.90 to 2.50 wt.%, particularly preferably 1.20 to 2.20 wt.% 3,6,6-trimethylhexanol;
  • 0.1 to 3% by weight preferably 0.2 to 2% by weight, particularly preferably 0.3 to 1% by weight of n-nonanol; 25 to 35% by weight, preferably 28 to 33% by weight, particularly preferably 29 to 32% by weight of other alcohols having 9 and 10 carbon atoms; with the proviso that the total sum of the components mentioned is 100% by weight.
  • an isononanol mixture produced by cobalt-catalyzed hydroformylation and subsequent hydrogenation using an ethylene-containing butene mixture as raw material of an isooctene mixture produced by the PolyGas® or EMOGAS® process can vary in the range of the following compositions, depending on the raw material composition and variations in the reaction conditions used:
  • Isodecanol is generally not a single chemical compound, but a complex mixture of differently branched isomeric decanols.
  • 2-Propylheptanol can be pure 2-propylheptanol or propylheptanol isomer mixtures, as they are generally formed during the industrial production of 2-propylheptanol and are also commonly referred to as 2-propylheptanol. Pure 2-propylheptanol can be obtained, for example, by aldol condensation of n-valeraldehyde and subsequent hydrogenation of the 2-propylheptenal formed thereby, for example according to US-A 2921089.
  • 2-propylheptanol contains, in addition to the main component 2-propylheptanol, one or more of the 2-propylheptanol isomers 2-propyl-4-methylhexanol, 2-propyl-5-methylhexanol, 2-isopropyl-heptanol, 2-isopropyl-4-methylhexanol, 2-isopropyl-5-methylhexanol and/or 2-propyl-4,4-dimethylpentanol.
  • hydrocarbon sources can be used as starting material for the production of 2-propylheptanol, for example 1-butene, 2-butene, raffinate I (an alkane/alkene mixture obtained from the C4 cut of a cracker after separation of allenes, acetylenes and dienes, which contains considerable amounts of isobutene in addition to 1- and 2-butene) or raffinate II, which is obtained from raffinate I by separation of isobutene and contains only small amounts of isobutene as olefin components apart from 1- and 2-butene.
  • raffinate I and raffinate II can of course also be used as raw materials for 2-propylheptanol production.
  • olefins or olefin mixtures can be hydroformylated using conventional methods with cobalt or rhodium catalysts, whereby a mixture of n- and iso-valeraldehyde (the term iso-valeraldehyde refers to the compound 2-methylbutanal) is formed from 1-butene, the n/iso ratio of which can vary within relatively wide limits depending on the catalyst used and the hydroformylation conditions.
  • n- and iso-valeraldehyde are formed from 1-butene in an n/iso ratio of generally 10:1 to 20:1, whereas when using rhodium hydroformylation catalysts modified with phosphite ligands, for example according to US-A 5288918 or WO 05028407, or with phosphoamidite ligands, for example according to WO 0283695, almost exclusively n-valeraldehyde is formed.
  • Rh/TPP catalyst system converts 2-butene only very slowly during hydroformylation, so that most of the 2-butene can be recovered from the hydroformylation mixture
  • the hydroformylation of 2-butene is successful with the aforementioned phosphite ligand or phosphoramidite ligand-modified rhodium catalysts, with predominantly n-valeraldehyde being formed.
  • isobutene contained in the olefinic raw material is hydroformylated by practically all catalyst systems to 3-methylbutanal and, depending on the catalyst, to a lesser extent to pivalaldehyde.
  • the Cs-aldehydes obtained depending on the starting materials and catalysts used ie n-valeraldehyde optionally in a mixture with iso-valeraldehyde, 3-methylbutanal and/or pivalaldehyde, can, if desired, be completely or partially separated into the individual components by distillation before the aldol condensation. so that here too there is a possibility of influencing and controlling the isomer composition of the Cw-alcohol component of the ester mixtures according to the disclosure. It is also possible to feed the Cs-aldehyde mixture, as it is formed in the hydroformylation, to the aldol condensation without the prior separation of individual isomers.
  • aldol condensation which can be carried out using a basic catalyst such as an aqueous solution of sodium or potassium hydroxide, for example according to the processes described in EP-A 366089, US-A 4426524 or US-A 5434313
  • a basic catalyst such as an aqueous solution of sodium or potassium hydroxide
  • the only condensation product formed when n-valeraldehyde is used is 2-propylheptenal
  • an isomer mixture is formed from the products of the homoaldol condensation of the same aldehyde molecules and the crossed aldol condensation of different valeraldehyde isomers.
  • the aldol condensation can be controlled by the targeted conversion of individual isomers so that a single aldol condensation isomer is formed predominantly or completely.
  • the aldol condensation products in question can then be hydrogenated to the corresponding alcohols or alcohol mixtures using conventional hydrogenation catalysts, for example those mentioned above for the hydrogenation of aldehydes, usually after prior separation, usually by distillation, from the reaction mixture and, if desired, purification by distillation.
  • the compounds of the general formula (II) contained in the plasticizer composition can be esterified with pure 2-propylheptanol.
  • mixtures of 2-propylheptanol with the propylheptanol isomers mentioned are used to produce these esters, in which the content of 2-propylheptanol is at least 50% by weight. It may be preferred that the content of 2-propylheptanol is 60 to 98% by weight and more preferably 80 to 95% by weight and particularly preferably 85 to 95% by weight.
  • Suitable mixtures of 2-propylheptanol with the propylheptanol isomers include, for example, those of 60 to 98% by weight of 2-propylheptanol, 1 to 15% by weight of 2-propyl-4-methylhexanol and 0.01 to 20% by weight of 2-propyl-5-methylhexanol and 0.01 to 24% by weight of 2-isopropylheptanol, where the sum of the proportions of the individual components does not exceed 100% by weight. It may be preferred that the proportions of the individual components add up to 100% by weight.
  • suitable mixtures of 2-propylheptanol with the propylheptanol isomers include, for example, those of 75 to 95% by weight of 2-propylheptanol, 2 to 15% by weight of 2-propyl-4-methylhexanol, 1 to 20% by weight of 2-propyl-5-methylhexanol, 0.1 to 4% by weight of 2-isopropylheptanol, 0.1 to 2% by weight of 2-isopropyl-4-methylhexanol and 0.1 to 2% by weight of 2-isopropyl-5-methylhexanol, where the sum of the proportions of the individual components does not exceed 100% by weight. It may be preferred that the proportions of the individual components add up to 100% by weight.
  • mixtures of 2-propylheptanol with the propylheptanol isomers are those containing 85 to 95% by weight of 2-propylheptanol, 5 to 12% by weight of 2-propyl-4-methylhexanol and 0.1 to 2% by weight of 2-propyl-5- methylhexanol and 0.01 to 1 wt.% 2-isopropylheptanol, the sum of the proportions of the individual components not exceeding 100 wt.%. It may be preferred that the proportions of the individual components add up to 100 wt.%.
  • the isomer composition of the alkyl ester groups or alkyl ether groups practically corresponds to the composition of the propylheptanol isomer mixtures used for the esterification.
  • the undecanols may be branched or composed of mixtures of straight-chain and branched undecanols. It may be preferred that mixtures of branched undecanols, also referred to as isoundecanol, are used as the alcohol component.
  • Essentially straight-chain undecanol can be obtained, for example, by the rhodium- or preferably cobalt-catalyzed hydroformylation of 1-decene and subsequent hydrogenation of the resulting n-undecanal.
  • the starting olefin 1-decene is prepared, for example, via the SHOP process mentioned above for the preparation of 1-octene.
  • the 1-decene obtained in the SHOP process can be subjected to skeletal isomerization, e.g. using acidic zeolitic molecular sieves, as described in WO 9823566, to form mixtures of isomeric decenes, the rhodium- or preferably cobalt-catalyzed hydroformylation of which and subsequent hydrogenation of the isoundecanal mixtures obtained also leads to the production of the isoundecanols used in the disclosed compounds of the general formula (I).
  • hydroformylation of 1-decene or isoundecane mixtures using rhodium or cobalt catalysis can be carried out as described above in connection with the synthesis of C2 to Cw alcohols.
  • the C2 to Cn-alkyl alcohols thus obtained or mixtures thereof can be used, as described above, to prepare the diester compounds of the general formula (I) according to the disclosure.
  • the dodecanols can be branched or composed of mixtures of straight-chain and branched dodecanols.
  • Essentially straight-chain dodecanol can be obtained, for example, via the Alfol® or Epal® process. These processes involve the oxidation and hydrolysis of straight-chain trialkylaluminum compounds, which are built up step by step from triethylaluminum via several ethylation reactions using Ziegler-Natta catalysts.
  • the desired n-dodecanol can be obtained from the resulting mixtures of largely straight-chain alkyl alcohols of different chain lengths after the C12 alkyl alcohol fraction has been removed by distillation.
  • n-dodecanol can also be produced by hydrogenation of natural fatty acid methyl esters, for example from coconut oil.
  • Branched isododecanol can be obtained analogously to the known processes for the codimerization and/or oligomerization of olefins, as described for example in WO 0063151, with subsequent hydroformylation and hydrogenation of the isoundecene mixtures, as described for example in DE-A 4339713. After distillative purification of the hydrogenation output, the isododecanols thus obtained or mixtures thereof can be used, as described above, to prepare the diester compounds of the general formula (I) according to the disclosure.
  • Fig. 1 shows the gelling behaviour of various plastisols with plasticisers according to the disclosure.
  • Fig. 2 shows the gelling behaviour of various plastisols with plasticisers according to the disclosure.
  • a split/splitless with Topaz Split Precision Liner Whool from Restek was used as the injector.
  • the temperature program was: Start: 60 °C, dwell time 1: 5 min, temperature ramp 1: 8 °C/min, final temperature 1: 240 °C, dwell time 2: 0 min, temperature ramp 2: 30 °C/min, final temperature 2: 300 °C, dwell time 3: 10 min, Total running time: 59.5 min. Detection was performed using FID with 300 mL/min air, 30 mL/min hydrogen and 30 mL/min make-up gas (nitrogen) at 320 °C.
  • a 1.6 L reactor vessel was filled with diethyl 4-oxopimelate (296 g, 1.28 mol, 1.0 eq., BLDpharm), cyclohexanol (384 g, 3.83 mol, 3.0 eq., BASF) and Tyzor TPT-20B (0.34 g, 0.05 wt. %, Dorf Ketal).
  • the reaction mixture was heated to 157-192 °C under a nitrogen stream. After 16 hours of reaction time, no more ethanol was produced. The excess cyclohexanol was then distilled off (max. 185 °C,
  • Table 3 below shows the properties of the compound as described above together with comparative examples not according to the invention.
  • 4-oxoheptanedioic acid di-cyclohexyl ester shows a significantly lower dissolution temperature for PVC compared to the plasticizers isononyl benzoate (Vestinol INB), isodecyl benzoate (Jayflex MB10), diisononyl phthalate (Palatinol® N), di-(isononyl)-1,2-cyclohexanoic acid dicarboxylate (Hexamoll DINCH) and di-(2-ethylhexyl)-terephthalate (Palatinol DOTP).
  • plastisols were also produced which, in addition to PVC, only contained the plasticizers di-(2-ethylhexyl) terephthalate (Palatinol DOTP), diisononyl phthalate (Palatinol® N) or di-(isononyl)-1,2-cyclohexanoic acid dicarboxylate (Hexamoll DINCH), or plastisols with 73 wt.% of the plasticizer di-(2-ethylhexyl) terephthalate (Palatinol DOTP) with 27 wt.% of the gelling agent isononyl benzoate (Vestinol® INB), a plastisol with 64 wt.% of the plasticizer di-(2-ethylhexyl) terephthalate (Palatinol DOTP) with 36 wt.% of the gelling agent isodecyl benzoate (Jayflex® MB 10),
  • the viscosity measurements were carried out using a heated oscillation and rotation rheometer MCR 302 from Anton Paar in an oscillation test.
  • a composition of just 91% by weight of di-(2-ethylhexyl) terephthalate (Palatinol DOTP) and 9% by weight of 4-oxoheptanedioic acid di-cyclohexyl ester (compound I.2) achieves a gelling temperature of 150 °C, which corresponds to the gelling temperature of the plasticizer Palatinol® N and is sufficient for many plastisol applications.
  • the gelling temperature of the plastisols can be further reduced.
  • the gelling temperature of 150 °C is also reached, which corresponds to the gelling temperature of the diisononyl phthalate.
  • the plastisols of formulations I*, II*, III*, V and VI were prepared as described under II. b). Films with a thickness of 0.5 mm were produced from the plastisols thus obtained by gelling the plastisols in a Mathis oven.
  • a new relay paper was clamped into the clamping device on the Mathis oven.
  • the oven was preheated to 190 °C and the gelling time was set to 120 s.
  • the gap between the paper and the doctor blade was set to 0.1 mm using the thickness template.
  • the thickness gauge was set to 0.1 mm.
  • the gap was then set to a value of 0.7 mm on the gauge.
  • the plastisol was applied to the paper and smoothed out with a squeegee.
  • the clamping device was then moved into the oven using the start button. After 120 seconds, the clamping device was moved out of the oven again.
  • the plastisol had gelled and the resulting film with a thickness of 0.5 mm could be peeled off.
  • Films of formulation IV* were prepared as follows: 150 g PVC (homopolymer suspension PVC, brand name Inovyn® 271 PC); 90 g plasticizer composition and 3 g Ba/Zn stabilizer, brand name Baerostab® UBZ 760 XLP RF were mixed with a hand mixer at room temperature. The mixture was then plasticized on an oil-heated laboratory mixing roller mill (Collin, automatic roller mill type W250M, diameter: 252 mm, width: 450 mm) and processed into a rolled sheet. The temperature of both rollers was 180 °C each; the speeds were 15 revolutions/min. (front roller) and 12 revolutions/min. (rear roller); the rolling time was 5 minutes.
  • PVC homopolymer suspension PVC, brand name Inovyn® 271 PC
  • 90 g plasticizer composition and 3 g Ba/Zn stabilizer, brand name Baerostab® UBZ 760 XLP RF were mixed with a hand mixer at room temperature. The mixture was then plasticized
  • the roller gap was set to 0.5 mm. This gave a rolled sheet with a thickness of 0.53 mm.
  • the cooled rolled sheet was then pressed at a temperature of 190 °C and a pressure of 150 bar within 180 s on a press of the type "Laboratory Plate Press 400 P" from Collin to form a soft PVC film with a thickness of 0.50 mm. While maintaining the pressing pressure, the pressed film was cooled to approx. 40 °C within 10 minutes.
  • test specimens are pressed at 185 °C and 200 bar for a total of 15 minutes.
  • the cooled test specimens are then conditioned for 7 days in a climate chamber at 23 °C and approx. 50% humidity before measurement.
  • a Durometer HDD-2 from Hildebrand is used to measure the Shore A hardness. 10 readings are taken on a test specimen after a penetration time of 15 s.
  • test specimens measuring 75 x 110 x 0.5 mm were cut out of the pressed foils produced under II. d) or the foils produced under II. c). The foils were punched on the wide side, labeled and weighed. The test specimens produced in this way were then placed on a metal frame made of stainless material in a glass basin. To avoid mutual influence, only test specimens with the same composition may be stored in a glass basin. The glass basins are filled with demineralized water to a level of around 3 cm. Care must be taken to ensure that the test specimens are a further 2 cm above the water surface and do not touch the water. The glass vessels, which are then hermetically sealed, are then placed in a heating cabinet with interior temperature control.
  • the test is carried out at 70 °C and 100% relative humidity for a total of 28 days. Two samples were taken at intervals of 1, 3, 7, 14 and 28 days and conditioned in air for 1 hour while hanging freely. The films were then cleaned in a fume hood with methanol. The films were then dried in a drying cabinet (natural convection) while hanging freely for 16 hours at 80 °C. After removal from the drying cabinet, the films were conditioned in the laboratory while hanging freely for 1 hour and then weighed. The test result given in each case was the arithmetic mean of the weight changes compared to the samples before they were placed in the heating cabinet.
  • the determination of the residual HCl stability is carried out according to DIN EN 60811-405 (VDE 0473-811-405): A metal block thermostat from Liebisch Labortechnik is used as the test device at a test temperature of 200 °C. A triplicate determination is always carried out. Approx. 50 mg of the films produced under II. c) or II. d) are weighed, cut to a length of 3 cm and positioned in the lower part of the glass tube. A strip of indicator paper (litmus paper) approx. 10 mm long is positioned at the upper end of the glass tube so that approx. 2 mm protrudes. The glass tubes prepared in this way are placed in the metal block and the time until a color change towards red occurs is noted. The arithmetic mean is calculated from the three measured values of the three samples.
  • the test is carried out in accordance with the draft of DIN 53372 from 1981.
  • the dimensions and number of test specimens are in accordance with the requirements of the DIN standard (length of 60 mm, width of 15 mm, thickness exactly 0.50 mm).
  • the test specimens must be stored at room temperature for at least 4 days before the test.
  • test specimens Six identical test specimens are tested in a row at the same time.
  • the freezer is set to an expected starting temperature and the sample carrier (bomb) with the test specimens is inserted. To condition the test specimens, they are heated for 1 hour per test temperature. For evaluation purposes, only those test loops that have broken completely into two or more pieces are considered defective.
  • To determine the cold fracture temperature at least one row of 6 test specimens must be assessed as completely broken and one row of 6 as completely intact.
  • the temperature interval of the tests to be carried out is 5 °C in each case.
  • the cold fracture temperature is calculated according to the formula in the draft of DIN standard 53372 (1981).
  • the properties of the plasticizer compositions according to the invention are comparable to the properties of the already known plasticizers not according to the invention.

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Abstract

Eine Weichmacher-Zusammensetzung, enthaltend a) mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) wobei R1 und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C5-C8-Cycloalkyl, das unsubstituiert ist oder einen oder mehrere C1-C10-Alkyl-Substituenten trägt, und n1 und n2 unabhängig voneinander für 1, 2 oder 3 stehen; und b) mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (II) wobei R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C4-C12-Alkyl, und Y ausgewählt ist unter (Y.a) und (Y.b) worin # Anknüpfungspunkte angibt, weist gute Geliereigenschaften und eine hohe Verträglichkeit mit weichzumachenden Kunststoffen auf, verleiht den damit weichgemachten Kunststoffen gute mechanische Eigenschaften, zeigt während des Gebrauchs der Endprodukte eine geringe Flüchtigkeit und ist toxikologisch unbedenklich.

Description

Weichmacher-Zusammensetzung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weichmacher-Zusammensetzung, enthaltend bestimmte Dicarbonsäurediester und unter 1,2-Cyclohexandicarbonsäureestern und Terephthalsäureestern ausgewählte Diester, ihre Verwendung als Weichmacher für Polymere, sowie eine Formmasse oder ein Plastisol enthaltend die Weichmacher-Zusammensetzung.
Weichmacher werden in Polymere oder Elastomere eingearbeitet, um deren Flexibilität oder Verarbeitbarkeit zu erhöhen. Am häufigsten werden Weichmacher bei der Herstellung von "weichgemachten" oder flexiblen Polyvinylchlorid (PVC)-Produkten verwendet. Weichmacher lassen sich anhand ihrer chemischen Struktur charakterisieren. Die wichtigste chemische Klasse von Weichmachern sind die Ester aliphatischer oder aromatischer Polycarbonsäuren. Unter den am häufigsten verwendeten aliphatischen Dicarbonsäuren ist z.B. die Adipinsäure, die nach Veresterung mit Alkoholkomponenten zu Adipinsäureestern (Adipaten) als Weichmacher für Polymere, z.B. für Thermoplasten, verwendet wird.
Dabei ist es wünschenswert, dass die Weichmacher eine hohe Verträglichkeit mit dem weichgemachten Kunststoff aufweisen, das heißt, dass sie nicht oder nur relativ langsam aus dem weichgemachten Kunststoff austreten, und/oder toxikologisch weitgehend unbedenklich sind.
Neben PVC finden Weichmacher üblicherweise auch in anderen Kunststoffen Anwendung. Solche anderen Kunststoffe können beispielsweise Polyvinylbutyral (PVB), Homo- oder Copolymere von Styrol, Polyacrylate, Polysulfide, Polymilchsäure (PLA) oder thermoplastische Polyurethane (TPU) sein.
Im Stand der Technik sind verschiedene Weichmacher für Kunststoffe, beispielsweise für PVC, offenbart.
Insbesondere bei der Herstellung und Verarbeitung von PVC-Plastisolen, beispielsweise zur Herstellung von PVC- Beschichtungen, ist es unter anderem wünschenswert, einen Weichmacher mit niedriger Geliertemperatur als Schnellgelierer („fast fuser") zur Verfügung zu haben. Darüber hinaus ist auch eine hohe Lagerstabilität des Plastisols gewünscht, d.h. das nicht-gelierte Plastisol soll bei Umgebungstemperatur keinen oder nur einen geringen Viskositätsanstieg mit der Zeit aufweisen. Diese Eigenschaften sollen möglichst durch Zugabe eines geeigneten Weichmachers mit Schnellgeliereigenschaften erzielt werden, wobei sich der Einsatz von weiteren viskositätsverringernden Additiven und/oder von Lösungsmitteln erübrigen soll.
Allerdings weisen Schnellgelierer in der Regel oft eine verbesserungswürdige Verträglichkeit mit den additivierten Polymeren auf. Außerdem zeigen sie meistens eine hohe Flüchtigkeit sowohl bei der Verarbeitung als auch während des Gebrauchs der Endprodukte. Zudem wirkt sich der Zusatz von Schnellgelierern in vielen Fällen nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften der Endprodukte aus. Zum Einstellen der gewünschten Weichmacher-Eigenschaften ist daher auch bekannt, Mischungen von Weichmachern einzusetzen, z.B. wenigstens einen Weichmacher, der gute thermoplastische Eigenschaften verleiht, aber weniger gut geliert, in Kombination mit wenigstens einem Schnellgelierer. Diese Eigenschaften werden jedoch nicht mit jeder beliebigen Kombination eines Weichmachers mit einem Schnellgelierer erreicht.
Die EP 1 354 867 B1 offenbart Gemische von Benzoesäureisononylestern in Kombination mit Phthalsäurealkylestern und/oder Adipinsäuredialkylestern und/oder Cyclohexandicarbonsäurealkylestern, die als Weichmacher für PVC eingesetzt werden können.
Die Synthese und Verwendung bestimmter 4-Oxoheptandisäureester als Weichmacher ist in US 2,665,303 beschrieben. Darin wird beschrieben, dass es sich bei den C4 bis Ci2-Diestern um niedrigviskose bis niedrigschmelzende Verbindungen handelt. Die Synthese der Diester gelingt durch Direktveresterung der Säure oder durch Umsetzung der Dilactone mit den entsprechenden Alkoholen. Die so erhaltenen Ester zeichnen sich durch hohe Weichmachereffizienz und gute Kältebrucheigenschaften aus. Zu den sonstigen Eigenschaften der entsprechenden Weich-PVC-Massen wird keine Aussage gemacht.
In Gavat et al., Revista de Chimie-Romania 1955, 6, 516-520 werden verschiedene Synthesewege zu Estern der 4-Oxopimelinsäure ausgehend von Furfurylalkoholen beschrieben. Eine Verwendung als Weichmacher in PVC wird erwähnt, jedoch sind keine Daten dazu offenbart.
Moshkin, in: Voprosy Ispol'zovan. Pentozansoderzhashchego Syr'ya, Trudy Vsesoyuz. Soveshchaniya, Riga 1958, 225-254 beschreibt die Synthese von 4-Oxopimelinsäureester aus Furfurylalkohol. Die Mitverwendung des Di-2- Ethylhexylesters in PVC wird beschrieben.
Generell unterliegen die bekannten Weichmacher ständigem Optimierungsbedarf, z.B. hinsichtlich deren Flüchtigkeit, Kältebruchtemperatur, Verträglichkeit und/oder toxikologischer Unbedenklichkeit.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, weichmachende Mittel für Kunststoffe, beispielsweise für PVC, bereitzustellen, die den damit weichgemachten Kunststoffen gute mechanische Eigenschaften verleiht. Die Weichmacher-Zusammensetzung soll zudem gute Geliereigenschaften und eine hohe Verträglichkeit mit den weichzumachenden Kunststoffen aufweisen, während des Gebrauchs der Endprodukte eine geringe Flüchtigkeit zeigen und toxikologisch unbedenklich sein. Die Aufgabe wurde gelöst durch eine Weichmacher-Zusammensetzung, enthaltend a) mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000005_0001
wobei Ri und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Cs-Cs-Cycloalkyl, das unsubstituiert ist oder einen oder mehrere Ci-Cio-Alkyl-Substituenten trägt, und n1 und n2 unabhängig voneinander für 1 , 2 oder 3 stehen; und b) mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (II)
Figure imgf000005_0002
wobei R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter verzweigtem oder unverzweigtem C4-Ci2-Alkyl, und Y ausgewählt ist unter (Y.a) und (Y.b)
Figure imgf000005_0003
(Y.a) (Y.b) worin # Anknüpfungspunkte angibt.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung steht die Abkürzung phr (parts per hundred resin) für Gewichtsanteile pro hundert Gewichtsanteile Polymer.
Die Angabe Gewichtsprozent bezieht sich, wenn nichts Gegenteiliges angegeben ist, auf die jeweilige Gesamtmasse. Eine Mischung ist eine beliebige Mischung aus zwei oder mehr Komponenten, zum Beispiel kann eine Mischung zwei bis fünf oder mehr Komponenten enthalten. Eine Mischung kann auch eine beliebig große Anzahl Komponenten enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen n1 und n2 für 1. In diesem Fall sind die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) Diester der 4-Oxoheptandisäure.
In der Verbindung der allgemeinen Formel (I) sind Ri und R2 unabhängig voneinander ausgewählt unter Cs-Cs-Cycloalkyl, das unsubstituiert ist oder einen oder mehrere Ci-Cw-Alkyl-Substituenten trägt. Substituiertes Cs-Cs-Cycloalkyl kann, in Abhängigkeit von der Ringgröße, einen oder mehrere Ci-Cw-Alkyl-Substituenten, z.B. 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 Ci-Cw-Alkyl-Substituenten, bevorzugt 1 oder 2 Ci-Cw-Alkyl-Substituenten tragen. Dabei sind die Ci-Cw-Alkyl-Substituenten jeweils unabhängig voneinander ausgewählt unter geradkettigen und verzweigten Ci-Cio-Alkyl-Gruppen, wie z.B. Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl, und den Strukturisomeren davon.
Vorzugsweise sind Ri und R2 unabhängig voneinander ausgewählt unter Cyclopentyl, 2-Methylcyclopentyl, 3-Methylcyclopentyl, 2,3-Dimethylcyclopentyl, 2,4-Dimethylcyclopentyl, 2,5-Dimethylcyclopentyl, Cyclohexyl,
2-Methylcyclohexyl, 3-Methylcyclohexyl, 2,3-Dimethylcylclohexyl, 2,4-Dimethylcyclohexyl, 2,5-Dimethylcyclohexyl, 2,6-Dimethylcyclohexyl, 3,4-Dimethylcyclohexyl, 3,5-Dimethylcyclohexyl, Cycloheptyl, 2-Methylcycloheptyl,
3-Methylcycloheptyl, 4-Methylcycloheptyl, 2,3-Dimethylcycloheptyl, 2,4-Dimethylcycloheptyl,
2.5-Dimethylcycloheptyl, 2,6-Dimethylcycloheptyl, 2,7-Dimethylcycloheptyl, 3,4-Dimethylcycloheptyl,
3.5-Dimethylcycloheptyl, 3,6-Dimethylcycloheptyl, 4,5-Dimethylcycloheptyl, Cyclooctyl, 2-Methylcyclooctyl, 3-Methylcyclooctyl, 4-Methylcyclooctyl, 5-Methylcyclooctyl, 2,3-Dimethylcyclooctyl, 2,4-Dimethylcyclooctyl,
2.5-Dimethylcyclooctyl, 2,6-Dimethylcyclooctyl, 2,7-Dimethylcyclooctyl, und 2,8-Dimethylcyclooctyl.
Stärker bevorzugt sind Ri und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl und Cyclooctyl.
Auch wenn Ri und R2 in einer Verbindung der allgemeinen Formel (I) generell unabhängig voneinander sind, sind Ri und R2 bevorzugt gleich.
Zum Beispiel kann eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) sein:
- 1.1 Dicyclopentyl-4-oxoheptanoat
- I.2 Dicyclohexyl-4-oxoheptanoat
- I.3 Dicycloheptyl-4-oxoheptanoat
- I.4 Dicyclooctyl-4-oxoheptanoat Die Weichmacher-Zusammensetzung kann auch eine Mischung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) enthalten, beispielsweise eine Mischung aus Verbindungen der allgemeinen Formel (I), ausgewählt unter 1.1, 1.2, I.3, und I.4.
Die erfindungsgemäße Weichmacher-Zusammensetzung umfasst neben einer Verbindung der allgemeinen Formel (I) oder einem Gemisch von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) zudem mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (II)
Figure imgf000007_0001
wobei R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter verzweigtem oder unverzweigtem C4-Ci2-Alkyl, und Y ausgewählt ist unter (Y.a) und (Y.b)
Figure imgf000007_0002
worin # Anknüpfungspunkte angibt, das heißt, die Positionen, an die-COOR3 und -COOR4 gebunden sind.
Steht in Verbindungen der allgemeinen Formel (II) Y für (Y.a), sind die Verbindungen der allgemeinen Formel (II) 1 ,2-Cyclohexandicarbonsäuredialkylester (I I ,a)
Figure imgf000007_0003
Steht in Verbindungen der allgemeinen Formel (II) Y für (Y.b), sind die Verbindungen der allgemeinen Formel (II) T ereph th al säured I al ky lester (I I ,b)
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Der Ausdruck „C4-Ci2-Alkyl" umfasst in Verbindungen der allgemeinen Formel (II) unverzweigte oder verzweigte Alkylgruppen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen. Dazu zählen beispielsweise n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, 2-Pentyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 1 ,1 -Dimethylpropyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, 2,2-Dimethylpropyl, 1- Ethylpropyl, n-Hexyl, 1 -Methylpentyl, 2-Methyl pentyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, n-Heptyl, 1 -Methylhexyl, 2-Methylhexyl, 1 -Ethylpentyl, 2-Ethylpentyl, 1 -Propylbutyl, 1-Ethyl-2-methylpropyl, n-Octyl, Isooctyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, Isononyl, 2-Propylhexyl, n-Decyl, Isodecyl, 2-Propylheptyl, n-Undecyl, Isoundecyl, n-Dodecyl, Isododecyl, und die Strukturisomeren davon.
Bevorzugt sind R3 und R4 in Verbindungen der allgemeinen Formel (II) unabhängig voneinander ausgewählt unter verzweigtem oder unverzweigtem C7-Ci2-Alkyl, wie z.B. n-Heptyl, 1 -Methylhexyl, 2-Methylhexyl, 1 -Ethylpentyl, 2-Ethylpentyl, 1 -Propylbutyl, 1-Ethyl-2-methylpropyl, n-Octyl, Isooctyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, Isononyl, 2- Propylhexyl, n-Decyl, Isodecyl, 2-Propylheptyl, n-Undecyl, Isoundecyl, n-Dodecyl, Isododecyl, und den Strukturisomeren davon.
Stärker bevorzugt sind R3 und R4 in Verbindungen der allgemeinen Formel (I I) unabhängig voneinander ausgewählt unter verzweigtem oder unverzweigtem Cs-Cn-Alkyl, wie z.B. n-Octyl, n-Nonyl, Isononyl, 2-Ethylhexyl, Isodecyl, 2- Propylheptyl, n-Undecyl, Isoundecyl, und den Strukturisomeren davon.
Auch wenn R3 und R4 in einer Verbindung der allgemeinen Formel (II) generell unabhängig voneinander sind, sind R3 und R4 bevorzugt gleich.
Besonders bevorzugt stehen R3 und R4 beide für 2-Ethylhexyl oder beide für Isononyl.
Die Weichmacher-Zusammensetzung kann auch eine Mischung von Verbindungen der allgemeinen Formel (II) enthalten.
Üblicherweise werden die den genannten Iso-Resten, z.B. iso-Octyl, iso-Nonyl, iso-Decyl, iso-Undecyl, iso-Dodecyl, zugrundeliegenden Alkohole nicht als definierte Einzelverbindungen, sondern als Gemische erhalten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „iso-Alkyl" daher sowohl einen verzweigten Alkyl- Rest als auch ein Gemisch eines verzweigten Alkyl-Restes mit wenigstens einem konstitutionsisomeren Alkyl-Rest mit identischer Kohlenstoffzahl.
In Verbindungen der allgemeinen Formel (II. a) können R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sein unter verzweigtem und unverzweigtem Cz-Ci2-Alkyl. Bevorzugt sind in Verbindungen der allgemeinen Formel (II. a) R3 und R4 gleich. Besonders bevorzugt sind in Verbindungen der allgemeinen Formel (II. a) R3 und R4 gleich und stehen beide für Isononyl. Eine besonders bevorzugte Verbindung der allgemeinen Formel (II. a) ist Di-(isononyl)- 1 ,2-cyclohexandicarboxylat.
In Verbindungen der allgemeinen Formel (II. b) können R3 und R4 bevorzugt unabhängig voneinander ausgewählt sein unter verzweigtem und unverzweigtem Cz-Ci2-Alkyl, vorzugsweise unter 2-Ethylhexyl, Isononyl und 2- Propylheptyl. Bevorzugt sind in Verbindungen der allgemeinen Formel (II. b) Rs und R4 gleich. Besonders bevorzugt sind in Verbindungen der allgemeinen Formel (II. b) R3 und R4 gleich und stehen beide für 2-Ethylhexyl. Eine besonders bevorzugte Verbindung der allgemeinen Formel (ll.b) ist Di-(2-ethylhexyl)-terephthalat.
Die Weichmacher-Zusammensetzung enthält die mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 7 bis 40 Gew.-%, stärker bevorzugt 9 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und (II).
Verwendung der Weichmacher-Zusammensetzung als Weichmacher für Polymere
In einer Ausführungsform wird die Weichmacher-Zusammensetzung als Weichmacher für Polymere, bevorzugt für Thermoplasten und Elastomere, stärker bevorzugt in einer Formmasse oder einem Plastisol, verwendet.
Besondere Ausführungsformen
Durch Anpassung der Anteile der Mengen der allgemeinen Verbindungen (I) und (II) in der erfindungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzung können die Weichmacher-Eigenschaften auf den entsprechenden Verwendungszweck abgestimmt werden. Für den Einsatz in speziellen Anwendungsbereichen kann es gegebenenfalls hilfreich sein, der erfindungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzungen zusätzlich mindestens einen weiteren, von den Verbindungen (I) und (II) verschiedenen, Weichmacher hinzuzufügen. Aus diesem Grund kann die erfindungsgemäße Weichmacher-Zusammensetzung gegebenenfalls wenigstens einen weiteren von den Verbindungen (I) und (II) verschiedenen Weichmacher enthalten.
Beispielsweise kann der weitere Weichmacher ausgewählt sein unter
- Phthalsäuredialkylestern, z.B. mit 9 bis 13 C-Atomen in den Alkylketten,
- Trimellitsäuretrialkylestern, - Benzoesäurealkylestern,
- Dibenzoesäureestern, z.B. Dibenzoesäureestern von Glykolen,
- Hydroxybenzoesäureestern,
- Estern von gesättigten Monocarbonsäuren,
- Estern von ungesättigten Monocarbonsäuren,
- Estern von Hydroxymonocarbonsäuren,
- Estern von Dicarbonsäuren,
- Estern von gesättigten Hydroxydicarbonsäuren,
- Amiden und Estern von aromatischen Sulfonsäuren,
- Pentaerythritolestern,
- Alkylsulfonsäureestern,
- Glycerinestern,
- Isosorbidestern,
- Phosphorsäureestern,
- Citronensäurediestern und Citronensäuretriestern, z.B. acylierten Citronensäuretriestern
- Alkylpyrrolidonderivaten,
- 2,5-Furandicarbonsäureestern, z.B. 2,5-Furandicarbonsäuredialkylestern
- 2,5-Tetrahydrofurandicarbonsäureestern, z.B. 2,5-Tetrahydrofurandicarbonsäuredialkylestern,
- epoxidierten Pflanzenölen,
- epoxidierten Fettsäuremonoalkylestern,
- 1 ,3-Cyclohexandicarbonsäuredialkylestern, z.B. mit 4 bis 13 C-Atomen in den Alkylketten,
- 1 ,4-Cyclohexandicarbonsäuredialkylestern, z.B. mit 4 bis 13 C-Atomen in den Alkylketten,
- Polyestern aus aliphatischen und/oder aromatischen Polycarbonsäuren mit wenigstens zweiwertigen Alkoholen,
- weiteren Weichmachern, und
- Mischungen davon.
Ein Phthalsäuredialkylester kann 9 bis 13 C-Atome in den Alkylketten aufweisen. Die Alkylketten können unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl von C-Atomen aufweisen. Ein Phthalsäuredialkylester kann beispielsweise Di-isonony Iphthal at sein.
Ein Trimellitsäuretrialkylester kann 4 bis 13 C-Atome in den Alkylketten aufweisen. Die Alkylketten des Trimellitsäuretrialkylesters können unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl an C-Atomen aufweisen.
Ein Benzoesäurealkylester kann 9 bis 13 C-Atome in der Alkylkette aufweisen. Ein Benzoesäurealkylester kann beispielsweise Isodecylbenzoat oder 2-Propylheptylbenzoat sein. Ein Dibenzoesäureester kann beispielsweise Diethylenglycoldibenzoat, Dipropylenglycoldibenzoat, Tripropylenglycoldibenzoat, oder Dibutylenglycoldibenzoat sein.
Ein gesättigter Monocarbonsäureester kann beispielsweise ein Ester der Essigsäure, ein Ester der Buttersäure, ein Ester der Valeriansäure, oder ein Ester der Milchsäure sein. Ein gesättigter Monocarbonsäureester kann auch ein Ester einer Monocarbonsäure mit einem mehrwertigen Alkohol sein. So kann beispielsweise Valeriansäure mit Pentaerythrit verestert sein.
Ein ungesättigter Monocarbonsäureester kann beispielsweise ein Ester der Acrylsäure sein.
Ein ungesättigter Dicarbonsäurediester kann beispielsweise ein Ester der Maleinsäure sein.
Ein Alkylsulfonsäureester kann 8 bis 22 C-Atome in der Alkylkette aufweisen. Ein Alkylsulfonsäureester kann beispielsweise ein Phenyl- oder Cresylester der Pentadecylsulfonsäure sein.
Ein Isosorbidester ist in der Regel ein Isosorbiddiester, der mit Cs bis C -Carbonsäuren verestert ist. Ein Isosorbiddiester kann unterschiedliche oder identische Cs bis C -Alkylketten aufweisen.
Ein Phosphorsäureester kann Tri-2-ethylhexylphosphat, Trioctylphosphat, Triphenylphosphat, Isodecy Idipheny Iphosphat, oder Bis-2(2-ethyl hexy l)phenyl-phosphat, 2-Ethy Ihexyldiphenyl-phosphat sein.
In einem Citronensäuretriester kann die OH-Gruppe in freier oder carboxylierter Form, beispielsweise acetylierter Form vorliegen. Die Alkylketten des Citronensäuretriesters oder des acetylierten Citronensäuretriesters umfassen unabhängig voneinander 4 bis 8 C-Atome.
Ein Alkylpyrrolidonderivat kann 4 bis 18 C-Atome in der Alkylkette aufweisen.
Ein 2,5-Furandicarbonsäuredialkylester kann 5 bis 13 C-Atome in den Alkylketten aufweisen. Die Alkylketten des 2,5-Furandicarbonsäuredialkylesters können unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl an C-Atomen aufweisen.
Ein 2,5-Tetrahydrofurandicarbonsäuredialkylester kann 5 bis 13 C-Atome in den Alkylketten aufweisen. Die Alkylketten des 2,5-Tetrahydrofurandicarbonsäuredialkylesters können unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl an C-Atomen aufweisen.
Ein Cyclohexan-1,2-dicarbonsäuredialkylester weist in der Regel 4 bis 13 C-Atome in den Alkylketten auf. Die Alkylketten des Cyclohexan-1,2-dicarbonsäuredialkylesters können unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl an C-Atomen aufweisen. Ein Cyclohexan-1,2-dicarbonsäuredialkylester kann Di-(2-ethylhexyl)-1 ,2- cyclohexansäuredicarboxylat, Di-(isononyl)-1,2-cyclohexansäuredicarboxylat oder Di-(2-propylheptyl)-1,2- dicarbonsäuredicarboxylat sein.
Ein Cyclohexan-1,3-dicarbonsäuredialkylester kann 4 bis 13 C-Atome in den Alkylketten aufweisen. Die Alkylketten des Cyclohexan-1,3-dicarbonsäuredialkylesters können unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl an C-Atomen aufweisen.
Ein Cyclohexan-1,4-dicarbonsäuredialkylester kann 4 bis 13 C-Atome in den Alkylketten aufweisen. Die Alkylketten des Cyclohexan-1,4-dicarbonsäuredialkylesters können unabhängig voneinander eine unterschiedliche Anzahl an C-Atomen aufweisen. Ein Cyclohexan-1 ,4-dicarbonsäuredialkylester kann beispielsweise Di-(2-ethylhexyl)- cyclohexan-1 , 4-d icarboxy I at, Di-(isonony l)-1 ,4-cyclohexansäuredicarboxylat oder D i -(2-propy I hepty l)-1 ,4- dicarbonsäuredicarboxylat sein.
Ein Polyester mit aromatischen oder aliphatischen Polycarbonsäuren kann ein Polyester auf Basis der Adipinsäure mit mehrwertigen Alkoholen, wie Dialkylenglykolpolyadipate mit 2 bis 6 C-Atomen in der Alkyleneinheit sein. Beispiele können Polyesteradipate, Polyglykoladipate und Polyesterphthalate sein.
Polymere
Zweckmäßigerweise wird die Weichmacher-Zusammensetzung (im Folgenden auch: "Weichmacher") als Weichmacher für ein Polymer oder eine Mischung von Polymeren verwendet.
Ein Polymer ist ein Kunststoff. Ein Polymer kann ein Thermoplast oder ein Elastomer sein.
Ein Thermoplast kann in der Regel thermoplastisch verarbeitet werden.
Ein Elastomer kann beispielsweise ein Kautschuk sein. Ein Kautschuk kann ein natürlicher Kautschuk oder ein auf synthetischem Weg hergestellter Kautschuk sein. Auf synthetischem Weg hergestellter Kautschuk kann beispielsweise Polyisopren-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Nitril-Butadien- Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, und Mischungen davon sein.
Der Weichmacher kann also als Weichmacher für einen Thermoplast oder eine Mischung von Thermoplasten verwendet werden. Der Weichmacher kann auch als Weichmacher für ein Elastomer oder eine Mischung von Elastomeren verwendet werden. Der Weichmacher kann auch als Weichmacher für eine Mischung enthaltend mindestens ein Elastomer und mindestens einen Thermoplasten verwendet werden. Meist wird der Weichmacher als Weichmacher für Polyvinylchlorid, ein Polyvinylchlorid-Copolymer, eine Mischung von Polymeren, die Polyvinylchlorid enthält, oder ein Plastisol, das vorzugsweise Polyvinylchlorid enthält, verwendet.
Ein Thermoplast kann beispielsweise sein:
- TP.1 : ein Homo- oder Copolymer, das in einpolymerisierter Form mindestens ein Monomer enthält, das ausgewählt ist unter C2 bis Cw-Monoolefinen, beispielsweise Ethylen, Propylen, 1,3-Butadien, 2-Chlor-1,3- butadien, Vinylalkoholen oder deren C2 bis Cw-Alkylestern, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Tetrafluorethylen, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Acrylaten oder Methacrylaten mit Alkoholkomponenten von verzweigten oder unverzweigten Ci bis Cw-Alkoholen, Vinylaromaten wie Styrol, (Meth)acrylnitril, a,ß-ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren und Maleinsäureanhydrid.
- TP.2: ein Polyvinylester
- TP.3: ein Polycarbonat
- TP.4: ein Polyether
- TP.5: ein Polyetherketon
- TP.6: ein thermoplastisches Polyurethan
- TP.7: ein Polysulfid
- TP.8: ein Polysulfon
- TP.9: ein Polyester
- TP.10: ein Polyalkylenterephthalat
- TP.11 : ein Polyhydroxyalkanoat
- TP.12: ein Polybutylensuccinat
- TP.13: ein Polybutylensuccinatadipat
- TP.14: ein Polyacrylat mit gleichen oder unterschiedlichen Alkoholresten aus der Gruppe der C4 bis Cs-
Alkohole wie Butanol, Hexanol, Octanol, 2-Ethy Ihexanol
- TP.15: ein Polymethylmethacrylat
- TP.16: ein Methylmethacrylat-Butylacrylat-Copolymer
- TP.17: ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer
- TP.18: ein Ethylen-Propylen-Copolymer
- TP.19: ein Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer
- TP.20: ein Polystyrol
- TP.21 : ein Styrol-Acrylnitril-Copolymer
- TP.22: ein Acrylnitril-Styrol-Acrylat
- TP.23: ein Styrol-Butadien-Methylmethacrylat-Copolymer
- TP.24: ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer
- TP.25: ein Styrol-Methacrylsäure-Copolymer
- TP.26: ein Polyoxymethylen - TP.27: ein Polyvinylalkohol
- TP.28: ein Polyvinylacetat
- TP.29: ein Polyvinylbutyral
- TP.30: ein Polyvinylchlorid
- TP.31 : ein Polycaprolacton
- TP.32: Polyhydroxybuttersäure
- TP.33: Polyhydroxyvaleriansäure
- TP.34: Polymilchsäure
- TP.35: Ethylcellulose
- TP.36: Celluloseacetat
- TP.37: Cellulosepropionat
- TP.38: Cellulose-Acetat/Butyrat
Im Allgemeinen wird Polyvinylchlorid durch Homopolymerisation von Vinylchlorid erhalten. Polyvinylchlorid kann beispielsweise durch Suspensionspolymerisation, wie Mikrosuspensionspolymerisation, oder Massenpolymerisation hergestellt werden. Die Herstellung von Polyvinylchlorid durch Polymerisation von Vinylchlorid sowie Herstellung und Zusammensetzung von weichgemachten Polyvinylchlorid sind beispielsweise beschrieben in „Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 2/1 : Polyvinylchlorid", 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München.
Der die Molmasse des Polyvinylchlorids charakterisierende K-Wert wird nach DIN-EN 1628-2 (Nov 1999) bestimmt und liegt für das mit dem Weichmacher weichgemachte Polyvinylchlorid meist im Bereich von 57 bis 90, bevorzugt 61 bis 85, besonders bevorzugt 64 bis 80.
Vorteilhafterweise zeichnet sich der vorliegende Weichmacher durch eine hohe Verträglichkeit mit dem weichzumachenden Kunststoff aus. Zudem kann durch den vorliegenden Weichmacher das Gelierverhalten der weichgemachten Kunststoffe positiv beeinflusst werden. Weiterhin kann sich der vorliegende Weichmacher durch eine geringe Flüchtigkeit auszeichnen, sowohl bei der Verarbeitung als auch während des Gebrauchs der Endprodukte. Ebenfalls kann der Weichmacher einen vorteilhaften Effekt auf die mechanischen Eigenschaften der damit weichgemachten Kunststoffe haben.
Gute mechanische Eigenschaften können sich beispielsweise in einer hohen Elastizität der weichgemachten Kunststoffe widerspiegeln. Ein Maß für die Elastizität von weichgemachten Kunststoffen ist die Shore A-Härte. Je niedriger die Shore A-Härte, desto höher die Elastizität der weichgemachten Kunststoffe.
Ein Maß für gute Geliereigenschaften kann eine niedrige Lösetemperatur/Geliertemperatur sein. Die Verträglichkeit (Permanenz) von Weichmachern in weichgemachten Kunststoffen charakterisiert, in welchem Ausmaß Weichmacher während des Gebrauchs der weichgemachten Kunststoffe zum Ausschwitzen neigen und dadurch die Gebrauchseigenschaften der Kunststoffe beeinträchtigt werden.
Eine geringe Flüchtigkeit bei der Verarbeitung kann beispielsweise durch eine geringe Prozessflüchtigkeit widergespiegelt werden.
Eine geringe Flüchtigkeit beim Gebrauch des Endprodukts kann beispielsweise durch eine geringe Folienflüchtigkeit widergespiegelt werden.
Formmasse und Plastisol
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Formmasse oder ein Plastisol, wobei die Formmasse oder das Plastisol die Weichmacher-Zusammensetzung wie oben beschrieben, und mindestens ein Polymer enthält.
Der Weichmacher kann also als Weichmacher in einer Formmasse oder einem Plastisol verwendet werden.
Im Allgemeinen versteht man unter dem Begriff „Formmasse" un- oder vorgeformte Stoffe, die mittels mechanischer Krafteinwirkung und erhöhten Temperaturen durch eine spanlose Formgebung zu Halbzeugen oder Fertigteilen verarbeitet werden.
Im Allgemeinen handelt es sich bei einem Plastisol um eine Suspension von feinpulvrigem Polymer in flüssigem Weichmacher, wobei die Lösegeschwindigkeit des Polymers im flüssigen Weichmacher bei Raumtemperatur sehr gering ist. Beim Erwärmen der Suspension von feinpulvrigem Polymer in flüssigem Weichmacher bildet sich eine weitgehend homogene Phase zwischen Polymer und Weichmacher. Dabei quellen und verbinden sich (gelieren) die einzelnen isolierten Kunststoffaggregate zu einem dreidimensionalen hochviskosen Gel. Dieser Vorgang wird in der Regel als Gelieren bezeichnet und findet ab einer gewissen Mindesttemperatur statt. Diese Mindesttemperatur wird generell als Gelier- oder Lösetemperatur bezeichnet. Das Einbringen der dafür nötigen Wärme kann über die Parameter Temperatur und/oder Verweilzeit erfolgen. Je schneller die Gelierung abläuft, desto geringer kann die Temperatur (bei gleicher Verweilzeit) oder die Verweilzeit (bei gleicher Temperatur) gewählt werden. Ein Indiz für die Geschwindigkeit der Gelierung ist die Lösetemperatur, d.h. je niedriger diese ist, desto schneller geliert das Plastisol.
Die Formmasse oder das Plastisol kann auch eine Mischung von Polymeren enthalten.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer ausgewählt unter einem Thermoplast, einem Elastomer, und Mischungen davon. Meist ist in der den Weichmacher enthaltenden Formmasse oder dem den Weichmacher enthaltenden Plastisol mindestens ein Thermoplast enthalten. Die Formmasse oder das Plastisol kann auch eine Mischung von Thermoplasten enthalten.
In einer Ausführungsform ist der Thermoplast ausgewählt unter
- Homo- oder Copolymeren, die mindestens ein Monomer in einpolymerisierter Form enthalten, ausgewählt unter C2-Cio-Monoolefinen wie Ethylen oder Propylen, 1 ,3-Butadien, 2-Chlor-1 ,3-Butadien, Vinylalkoholen und deren C2-Cio-Alkylestern, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Tetrafluorethylen, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Acrylaten und Methacrylaten von Ci-Cw-Alkoholen, Vinylaromaten wie Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, a,ß-ethylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren und Maleinsäureanhydrid,
- Homo- oder Copolymeren von Vinylacetalen, Polyvinylestern, Polycarbonaten, Polyestern, Polyethern, Polyetherketonen, thermoplastischen Polyurethanen, Polysulfiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polyacrylaten, Polymethylmethacrylaten, Polystyrolen, Polyvinylalkoholen, Polyvinylacetaten, Polyvinylbutyralen, Polyvinylchloriden, Polycaprolactonen, Cellulosealkylestern und Mischungen davon, und das Elastomer ausgewählt unter natürlichem Kautschuk, und synthetischem Kautschuk wie Polyisopren- Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Nitril-Butadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk und Mischungen davon.
Die Formmasse oder das Plastisol kann beispielsweise wie in Tabelle 1 gezeigt zusammengesetzt sein.
Tabelle 1.
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Abhängig vom Polymer, das in der Formmasse enthalten ist, kann es sein, dass zur Erzielung der gewünschten thermoplastischen Eigenschaften unterschiedliche Mengen des Weichmachers in der Formmasse enthalten sein müssen. Die Einstellung der gewünschten thermoplastischen Eigenschaften der Formmasse unterliegt generell der Routinetätigkeit des Fachmanns.
Ist kein Polyvinylchlorid in der Formmasse enthalten, beträgt die Menge an Weichmacher in der Formmasse in der Regel 0.5 bis 300 phr. Es kann bevorzugt sein, dass die Menge des Weichmachers in der Formmasse 1.0 bis 130 phr beträgt. Es kann stärker bevorzugt sein, dass die Menge des Weichmachers in der Formmasse 2.0 bis 100 phr beträgt. Die Menge des Weichmachers, die in der Formmasse enthalten ist, kann beispielsweise 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 oder 95 phr betragen.
Ist Polyvinylchlorid in der Formmasse enthalten, beträgt die Menge des Weichmachers in der Formmasse in der Regel 5 bis 300 phr. Es kann bevorzugt sein, dass die Menge des Weichmachers in der Formmasse 15 bis 200 phr beträgt. Es kann stärker bevorzugt sein, dass die Menge des Weichmachers in der Formmasse 30 bis 150 phr beträgt. Die Menge des Weichmachers, die in der Formmasse enthalten ist, kann beispielsweise 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, oder 145 phr betragen.
In der Regel enthält die Formmasse 20 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 90 Gew.-%, stärker bevorzugt 45 bis 85 Gew.-% Polyvinylchlorid. Beispielsweise kann die Formmasse 50, 55, 60, 65, 70, 75 oder 80 Gew.-% Polyvinylchlorid enthalten.
Abhängig von dem Polymer, das in dem Plastisol enthalten ist, kann es sein, dass zur Erzielung der gewünschten Plastisol-Eigenschaften unterschiedliche Mengen des Weichmachers im Plastisol enthalten sein müssen. Die Einstellung der gewünschten Plastisol-Eigenschaften unterliegt generell der Routinetätigkeit des Fachmanns.
Enthält das Plastisol Polyvinylchlorid, beträgt der Anteil an Weichmacher im Plastisol üblicherweise 30 bis 400 phr, bevorzugt 50 bis 200 phr. Der Gehalt an Weichmacher in einem Polyvinylchlorid enthaltenden Plastisol beträgt meist mindestens 10 phr, bevorzugt mindestens 15 phr und stärker bevorzugt mindestens 20 phr.
Zusatzstoffe Formmasse oder Plastisol mit Thermoplasten
Zweckmäßigerweise kann die mindestens einen Thermoplasten und den Weichmacher enthaltende Formmasse oder das mindestens einen Thermoplasten und den Weichmacher enthaltende Plastisol zusätzlich mindestens einen Zusatzstoff enthalten. Der Zusatzstoff kann ausgewählt sein unter Stabilisatoren, Gleitmitteln, Füllstoffen, Farbmitteln, Flamminhibitoren, Lichtstabilisatoren, Treibmitteln, polymere Verarbeitungsmitteln, Schlagzähverbesserern, optischen Aufhellern, Antistatika, Biostabilisatoren, und Mischungen davon.
Die im Folgenden beschriebenen Zusatzstoffe stellen keine Einschränkung der Formmasse oder des Plastisols dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung der Formmasse oder des Plastisols.
Stabilisatoren können die üblichen Polyvinylchlorid-Stabilisatoren in fester und flüssiger Form sein, wie z.B. Ca/Zn- , Ba/Zn-, Pb-, Sn-Stabilisatoren, säurebindende Schichtsilikate, Carbonate wie Hydrotalcit oder Mischungen davon.
Die Formmasse oder das Plastisol kann einen Gehalt an Stabilisatoren von 0.05 bis 7 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0.5 bis 3 Gew.-% aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse oder des Plastisols.
Gleitmittel dienen in der Regel dazu, die Haftung zwischen der Formmasse oder des Plastisols und Oberflächen zu reduzieren und sollen beispielsweise die Reibungskräfte beim Mischen, Plastifizieren oder Verformen herabsetzen.
Als Gleitmittel in der Formmasse oder im Plastisol können alle in der Kunststoffverarbeitung eingesetzten gängigen Gleitmittel verwendet werden. In der Kunststoffverarbeitung gängige Gleitmittel sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Öle, Paraffine, PE-Wachse oder Mischungen davon, Fettalkohole mit 6 bis 20 C-Atomen, Ketone, Carbonsäuren, wie Fettsäuren, Montansäuren oder Mischungen davon, oxidierte PE-Wachse, Metallsalze von Carbonsäuren, Carbonsäureamide, Carbonsäureester, die aus der Veresterung von Alkoholen wie Ethanol, Fettalkoholen, Glycerin, Ethandiol oder Pentaerythrit mit langkettigen Carbonsäuren hervorgehen.
Die Formmasse oder das Plastisol kann einen Gehalt an Gleitmittel von 0.01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0.05 bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0.2 bis 2 Gew.-% ausweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse oder des Plastisols.
Füllstoffe werden im Allgemeinen eingesetzt, um die Druck-, Zug-, und/oder Biegefestigkeit, die Härte und/oder die Wärmeformbeständigkeit der Formmasse oder des Plastisols positiv zu beeinflussen.
Als Füllstoffe können beispielsweise Ruß und/oder anorganische Füllstoffe in der Formmasse oder im Plastisol enthalten sein. Anorganische Füllstoffe können ausgewählt sein unter natürlichen Calciumcarbonaten, wie Kreiden, Kalkstein, Marmoren, synthetischen Calciumcarbonaten, Dolomit, Silikaten, Kieselsäuren, Sand, Diatomeenerden, Aluminiumsilikaten, wie Kaolin, Glimmer, Feldspat, oder Mischungen aus zwei oder mehr der zuvor genannten Füllstoffe. Die Formmasse oder das Plastisol kann einen Gehalt an Füllstoffen von 0.01 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 0.01 bis 60 Gew.-%, stärker bevorzugt 1 bis 40 Gew.-% aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse oder des Plastisols. So kann die Formmasse oder das Plastisol einen Gehalt an Füllstoffen von 2, 5, 8, 10, 12, 15, 18, 20, 22, 25, 27, 30, 33, 36 oder 39 Gew.-% aufweisen.
Farbmittel können dazu dienen, die Formmasse oder das Plastisol an unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten anzupassen. Farbmittel können beispielsweise Pigmente oder Farbstoffe sein.
Als Pigmente können beispielsweise anorganische und/oder organische Pigmente in der Formmasse oder im Plastisol enthalten sein. Anorganische Pigmente können Kobalt-Pigmente wie COO/AI2O3 und/oder Chrom- Pigmente wie Cr2Ü3 sein. Organische Pigmente können Monoazopigmente, kondensierte Azopigmente, Azomethinpigmente, Anthrachinonpigmente, Chinacridone, Phthalocyaninpigmente und/oder Dioxazinpigmente sein.
Die Formmasse oder das Plastisol kann einen Gehalt an Farbmitteln von 0.01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0.05 bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0.1 bis 3 Gew.-% aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse oder des Plastisols.
Flamminhibitoren können dazu dienen, die Entflammbarkeit der Formmasse oder des Plastisols zu vermindern und die Rauchbildung beim Verbrennen zu reduzieren.
Flamminhibitoren, die in der Formmasse oder im Plastisol enthalten sein können, können beispielsweise Antimontrioxid, Chlorparaffin, Phosphatester, Aluminiumhydroxid und/oder Borverbindungen sein.
Die Formmasse oder das Plastisol kann einen Gehalt an Flamminhibitoren von 0.01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0.2 bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0.5 bis 2 Gew.-% aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse oder des Plastisols.
Lichtstabilisatoren, wie UV-Absorber, können dazu dienen, die Formmasse oder das Plastisol durch eine Schädigung durch den Einfluss von Licht zu schützen.
Lichtstabilisatoren können beispielsweise Hydroxybenzophenone, Hydroxyphenylbenzotriazole, Cyanoacrylate, „hindered amine light stabilizers" wie Derivate von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin oder Mischungen der zuvor genannten Verbindungen sein.
Die Formmasse oder das Plastisol kann einen Gehalt an Lichtstabilisatoren von 0.01 bis 7 Gew.-%, bevorzugt 0.02 bis 4 Gew.-%, stärker bevorzugt 0.05 bis 3 Gew.-% aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse oder des Plastisols. Zusatzstoffe Formmasse mit Elastomeren
In der Formmasse kann der Weichmacher und mindestens ein Elastomer enthalten sein. In der Formmasse kann auch der Weichmacher und eine Mischung von Elastomeren enthalten sein.
Wie oben beschrieben kann ein Elastomer beispielsweise ein Kautschuk sein. Ein Kautschuk kann ein natürlicher Kautschuk oder ein auf synthetischem Weg hergestellter Kautschuk sein. Auf synthetischem Weg hergestellter Kautschuk kann beispielsweise Polyisopren-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Nitril- Butadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, und Mischungen davon sein.
In der Regel enthält die Formmasse mindestens natürlichen Kautschuk und/oder mindestens einen synthetischen Kautschuk wobei sich der enthaltene Kautschuk oder die Kautschukmischung mit Schwefel vulkanisieren lassen.
Meist enthält die Formmasse mindestens ein Elastomer mit einem Anteil von 20 bis 95 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse. Es kann bevorzugt sein, dass die Formmasse mindestens ein Elastomer mit einem Anteil von 45 bis 90 Gew.-% enthält. Weiter kann es bevorzugt sein, dass die Formmasse mindestens ein Elastomer mit einem Anteil 50 bis 85 Gew.-% enthält. Die Formmasse kann beispielsweise 55, 60, 65, 70, 75 oder 80 Gew.-% mindestens eines Elastomers enthalten.
Ist in der Formmasse mindestens ein Elastomer enthalten, speziell mindestens natürlicher Kautschuk oder mindestens ein synthetischer Kautschuk, beträgt die Menge des Weichmachers in der Formmasse in der Regel 1 bis 60 phr. Es kann bevorzugt sein, dass die Menge des Weichmachers in der Formmasse 2 bis 40 phr und stärker bevorzugt 3 bis 30 phr beträgt. Die Menge des Weichmachers, die in der Formmasse enthalten ist, kann beispielsweise 5, 10, 15, 20 oder 25 phr betragen.
Auch kann in der Formmasse eine Mischung von mindestens einem Thermoplast und mindestens einem Elastomer enthalten sein. So kann in der Formmasse eine Mischung von Polyvinylchlorid und mindestens einem Elastomer enthalten sein.
Ist in der Formmasse Polyvinylchlorid und mindestens ein Elastomer enthalten, beträgt der Gehalt an Elastomer in der Regel 1 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse. Es kann bevorzugt sein, dass der Gehalt an Elastomer 3 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse beträgt. Es kann stärker bevorzugt sein, dass der Gehalt an Elastomer 5 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmasse beträgt. Die Formmasse kann beispielsweise 10, 15, 20 oder 25 Gew.-% an Elastomer enthalten.
Abhängig von der Zusammensetzung der Mischung von Polyvinylchlorid und mindestens einem Elastomer in der Formmasse kann die benötigte Menge an Weichmacher in der Formmasse zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften stark variieren. Es entspricht der Routinetätigkeit des Fachmanns, entsprechende Mengen des Weichmachers zu verwenden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
In der Regel beträgt die Menge des Weichmachers in der Formmasse, die Polyvinylchlorid und mindestens Elastomer enthält 0.5 bis 300 phr. Es kann bevorzugt sein, dass die Menge des Weichmachers in der Formmasse, die Polyvinylchlorid und mindestens ein Elastomer enthält, 1 bis 150 phr und stärker bevorzugt 2 bis 120 phr beträgt. Die Menge des Weichmachers, die in der Formmasse enthalten ist, kann beispielsweise 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 ,45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110 oder 115 phr betragen.
Zweckmäßigerweise kann die mindestens ein Elastomer und den Weichmacher enthaltende Formmasse zusätzlich mindestens einen Zusatzstoff enthalten. Der Zusatzstoff kann ausgewählt sein unter Ruß, Siliziumdioxid, Phenolharzen, Vulkanisier- oder Vernetzungsmitteln, Vulkanisier- oder Vernetzungsbeschleunigern, Aktivatoren, verschiedenen Ölen, Alterungsschutzmitteln oder Mischungen der genannten Zusatzstoffe.
Weitere Zusatzstoffe können Stoffe sein, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens in Reifen oder andere Kautschukmassen einmischen würde, um einen bestimmten Effekt zu erzielen.
Verwendung der Formmassen
Die Formmasse kann beispielsweise zur Herstellung von Formkörpern, Handschuhen, Folien, Tapeten, oder heterogenen Fußböden, oder zur Textilbeschichtung verwendet werden.
Formkörper können beispielsweise Behältnisse, Apparate oder geschäumte Vorrichtungen sein.
Behältnisse können beispielsweise Gehäuse von Elektrogeräten, wie Küchengeräte oder Computergehäuse, Rohre, Schläuche, wie Wasser- oder Bewässerungsschläuche, Industrie-Gummischläuche, Chemieschläuche, Ummantelungen für Draht oder Kabel, Ummantelungen für Werkzeuge, Fahrrad-, Roller- oder Schubkarrengriffe, Metallbeschichtungen oder Verpackungsbehälter sein.
Apparate können beispielsweise Werkzeuge, Möbel, wie z.B. Stühle, Regale, Tische, Schallplatten, Profile, wie z.B. Fensterprofile, Bodenprofile für den Außenbereich, oder Profile für Förderbänder, Komponenten für den Fahrzeugbau wie z.B. Karosseriebestandteile, Unterbodenschutz, oder Vibrationsdämpfer, oder Radiergummis sein.
Geschäumte Vorrichtungen können beispielsweise Polster, Matratzen, Schaumstoffe oder Dämmmaterialien sein.
Folien können beispielsweise Planen, wie LKW-Planen, Dachplanen, Geomembranplanen, Stadiondächer oder Zeltplanen, Dichtungen, Verbundfolien, wie Folien für Verbundsicherheitsglas, Selbstklebefolien, Kaschierfolien, Schrumpffolien, Bodenbeläge für den Außenbereich, Klebebandfolien, Beschichtungen, Schwimmteichfolien, Zierteichfolien, Tischdecken oder Kunstleder sein.
Die Formmasse kann zur Herstellung von Formkörpern oder Folien verwendet werden, die direkt in Kontakt mit dem Menschen oder Nahrungsmittel kommen.
Formkörper oder Folien, die direkt in Kontakt mit dem Menschen oder Nahrungsmittel kommen können beispielsweise Medizinprodukte, Hygieneprodukte, Lebensmittelverpackungen, Produkte für den Innenraum, Baby- und Kinderprodukte, Kinderpflegeartikel, Sport- oder Freizeitprodukte, Bekleidung, Fasern oder Gewebe sein.
Medizinprodukte, die unter Verwendung der Formmasse hergestellt werden können, können beispielsweise Schläuche für enterale Ernährung oder Hämodialyse, Beatmungsschläuche, Drainageschläuche, Infusionsschläuche, Infusionsbeutel, Blutbeutel, Katheter, Trachealtuben, Einmalspritzen, Handschuhe oder Atemmasken sein.
Lebensmittelverpackungen, die unter Verwendung der Formmasse hergestellt werden können, können beispielsweise Frischhaltefolien, Lebensmittelschläuche, Trinkwasserschläuche, Behälter zur Aufbewahrung oder zum Einfrieren von Lebensmitteln, Deckeldichtungen, Verschlusskappen, Kronkorken oder künstliche Weinkorken sein.
Produkte für den Innenraum, die unter Verwendung der Formmasse hergestellt werden können, können beispielsweise Bodenbeläge, welche homogen oder aus mehreren Schichten, bestehend aus mindestens einer geschäumten Schicht, aufgebaut sein können, wie Fußbodenbeläge, Schmutzfängermatten, Sportböden, Luxury Vinyl Tiles (LVT), Kunstleder, Wandbeläge, geschäumte oder nicht geschäumte Tapeten in Gebäuden, Verkleidungen oder Konsolenabdeckungen in Fahrzeugen sein.
Baby- und Kinderprodukte, die unter Verwendung der Formmasse hergestellt werden können, können beispielsweise Spielzeug wie Puppen, Spielfiguren oder Kneten, aufblasbares Spielzeug, wie Bälle oder Ringe, Stoppersocken, Schwimmhilfen, Kinderwagenabdeckungen, Wickelauflagen, Wärmflaschen, Beißringe oder Fläschchen sein.
Sport- oder Freizeitprodukte, die unter Verwendung der Formmasse hergestellt werden können, können beispielsweise Gymnastikbälle, Übungsmatten, Sitzkissen, Massagebälle oder -rollen, Schuhe, Schuhsohlen, Bälle, Luftmatratzen, Sicherheitsbrillen, Handschuhe oder Trinkflaschen sein.
Bekleidung, die unter Verwendung der Formmasse hergestellt werden kann, kann beispielsweise Latexkleidung, Schutzbekleidung, Regenjacken oder Gummistiefel sein. Verwendung der Plastisole
Plastisole werden üblicherweise bei Umgebungstemperatur durch verschiedene Verfahren, wie Streichverfahren, Gießverfahren, wie das Schalengieß- oder Rotationsgießverfahren, Tauchverfahren, Druckverfahren, wie Siebdruckverfahren, Spritzverfahren und dergleichen in die Form des fertigen Produkts gebracht. Anschließend erfolgt durch Erwärmung die Gelierung, wobei nach Abkühlung ein homogenes, mehr oder weniger flexibles Produkt erhalten wird.
Das Plastisol kann zur Herstellung von Folien, Tapeten, nahtlosen Hohlkörpern, Handschuhen, heterogenen Fußböden oder für Anwendung im Textilbereich, wie z.B. für Textilbeschichtungen verwendet werden.
Folien können beispielsweise LKW-Planen, Dachplanen, Abdeckungen im Allgemeinen, wie Bootsabdeckungen, Kinderwagenabdeckungen oder Stadiondächer, Zeltplanen, Geomembranen, Tischdecken, Beschichtungen, Schwimmteichfolien, Kunstleder oder Zierteichfolien sein.
Handschuhe können beispielsweise, Gartenhandschuhe, medizinische Handschuhe, Chemikalienhandschuhe, Schutzhandschuhe oder Einweghandschuhe sein.
Weiterhin kann das Plastisol zur Herstellung beispielsweise von Dichtungen, Deckeldichtungen, Verkleidungen oder Konsolenabdeckungen in Fahrzeugen, Puppen, Spielfiguren oder Kneten, aufblasbares Spielzeug, wie Bälle oder Ringe, Stoppersocken, Schwimmhilfen, Wickelauflagen, Gymnastikbälle, Übungsmatten, Sitzkissen, Vibratoren, Massagebälle oder -rollen, Latexkleidung, Schutzbekleidung, Regenjacken oder Gummistiefel verwendet werden.
Das Plastisol enthält meist Polyvinylchlorid.
Nicht-PVC-Anwendungen
Auch Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist die Verwendung des Weichmachers als Kalandrier-Hilfsmittel oder Rheologie-Hilfsmittel. Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist die Verwendung des Weichmachers in oberflächenaktiven Zusammensetzungen wie Fließ- oder Filmbindehilfen, Entschäumern, Schaumverhütern, Benetzungsmitteln, Koaleszenzmitteln oder Emulgatoren. Der Weichmacher kann auch in Schmierstoffen wie Schmierölen, Schmierfetten oder Schmierpasten verwendet werden. Weiter kann der Weichmacher als Quenchmittel für chemische Reaktionen, Phlegmatisierungsmittel, in Pharmazeutischen Produkten, in Klebstoffen, in Dichtstoffen, in Tinten, wie Druckertinten, in Schlagzähmodifizierern oder Stellmitteln verwendet werden. Produkte enthaltend den Weichmacher
Gegenstand der Offenbarung sind Formkörper oder Folien, die den Weichmacher enthalten. Es wird auf die bei der Verwendung von Formmassen zur Herstellung von Formkörpern oder Folien gemachten Angaben zu Formkörpern oder Folien Bezug genommen. Die dabei angeführten Beispiele für Formkörper oder Folien sind zur Auslegung der Begrifflichkeiten Formkörper oder Folie in diesem Abschnitt heranzuziehen.
Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
Zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) können leicht zugängliche Edukte verwendet werden. Ein besonderer ökonomischer und ökologischer Vorteil kann dabei in der Möglichkeit liegen, Verbindungen der allgemeinen Formel (I) aus petrochemischen und/oder nachwachsenden Rohstoffen herzustellen.
Verbindungen der allgemeinen Formel (I) können beispielsweise durch Veresterung von entsprechenden Dicarbonsäuren mit den entsprechenden aliphatischen Alkoholen hergestellt werden. Verfahren und spezifische Verfahrensmaßnahmen sind entweder dem Fachmann bekannt oder erschließen sich ihm durch sein allgemeines Fachwissen.
Dazu zählt die Umsetzung mindestens einer Alkoholkomponente, ausgewählt aus den Alkoholen R1-OH und R2- OH mit einer entsprechenden Dicarbonsäure. Geeignete Derivate sind z.B. die Säurehalogenide und Säureanhydride. Ein Säurehalogenid kann beispielsweise ein Säurechlorid sein. Die Umsetzung kann in Gegenwart eines Veresterungskatalysators erfolgen.
Als Veresterungskatalysator können die dafür üblichen Katalysatoren eingesetzt werden, z.B. Mineralsäuren, wie Schwefelsäure oder Phosphorsäure; organische Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure; amphotere Katalysatoren, insbesondere Titan-, Zinn (IV)- oder Zirkoniumverbindungen, wie Tetraalkoxytitane, z.B. Tetrabutoxytitan, oder Zinn-(IV)-oxid. Das bei der Reaktion entstehende Wasser kann durch übliche Maßnahmen, z.B. destillativ, entfernt werden. So beschreibt beispielsweise die WO 02/038531 ein Verfahren zur Herstellung von Estern, bei dem man a) in einer Reaktionszone ein im Wesentlichen aus der Säurekomponente oder einem Anhydrid davon und der Alkoholkomponente bestehendes Gemisch in Gegenwart eines Veresterungskatalysators zum Sieden erhitzt, b) die Alkohol und Wasser enthaltenden Dämpfe rektifikativ in eine alkoholreiche Fraktion und eine wasserreiche Fraktion auftrennt, c) die alkoholreiche Fraktion in die Reaktionszone zurückführt und die wasserreiche Fraktion aus dem Verfahren ausleitet. Als Veresterungskatalysatoren werden die zuvor genannten Katalysatoren eingesetzt. Der Veresterungskatalysator wird in einer wirksamen Menge eingesetzt, die üblicherweise im Bereich von 0,05 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0, 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Summe von Säurekomponente (oder Anhydrid) und Alkoholkomponente, liegt. Weitere detaillierte Darstellungen zur Durchführung von Veresterungsverfahren finden sich beispielsweise in der US 6,310,235 B1 , US 5,324,853 A, DE-A 2612355 (Derwent Abstract Nr. DW 77-72638 Y) oder DE-A 1945359 (Derwent Abstract Nr. DW 73-27151 U). Auf die genannten Dokumente wird in vollem Umfang Bezug genommen.
Im Allgemeinen kann die Veresterung der entsprechenden Dicarbonsäure, z.B. 4-Oxoheptandisäure, in Anwesenheit der oben beschriebenen Alkoholkomponenten Ri-GH und/oder R2-OH mittels einer organischen Säure oder Mineralsäure, insbesondere konzentrierter Schwefelsäure, durchgeführt werden. Es kann dabei vorteilhaft sein, dass die Alkoholkomponente mindestens in der doppelten stöchiometrischen Menge, bezogen auf die Dicarbonsäure, eingesetzt wird.
Die Veresterung kann bei Umgebungsdruck oder vermindertem oder erhöhtem Druck erfolgen. Es kann bevorzugt sein, dass die Veresterung bei Umgebungsdruck oder vermindertem Druck durchgeführt wird.
Die Veresterung kann in Abwesenheit eines zugesetzten Lösungsmittels oder in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt werden.
Falls die Veresterung in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt wird, handelt es sich dabei vorzugsweise um ein unter den Reaktionsbedingungen inertes Lösungsmittel. Unter einem inerten Lösungsmittel wird in der Regel ein Lösungsmittel verstanden, welches unter den gegebenen Reaktionsbedingungen keine Reaktionen mit den an der Reaktion beteiligten Edukten, Reagenzien, Lösungsmitteln oder den entstehenden Produkten eingeht. Vorzugsweise kann das inerte Lösungsmittel ein Azeotrop mit Wasser bilden. Dazu gehören beispielsweise aliphatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische und substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe oder Ether. Es kann bevorzugt sein, dass das Lösungsmittel unter Pentan, Hexan, Heptan, Ligroin, Petrolether, Cyclohexan, Dichlormethan, Trichlormethan, Tetrachlormethan, Benzol, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Dichlorbenzolen, Dibutylethern, THF, Dioxan und Mischungen davon ausgewählt wird.
Die Veresterung wird üblicherweise in einem Temperaturbereich von 50 bis 250 °C durchgeführt.
Ist der Veresterungskatalysator ausgewählt unter organischen Säuren oder Mineralsäuren, wird die Veresterung üblicherweise in einem Temperaturbereich von 50 bis 160 °C durchgeführt.
Ist der Veresterungskatalysator ausgewählt unter amphoteren Katalysatoren, wird die Veresterung üblicherweise in einem Temperaturbereich von 100 bis 250 °C durchgeführt.
Die Veresterung kann in Abwesenheit oder in Gegenwart eines Inertgases erfolgen. Unter einem Inertgas wird in der Regel ein Gas verstanden, welches unter den gegebenen Reaktionsbedingungen keine Reaktionen mit den an der Reaktion beteiligten Edukten, Reagenzien, Lösungsmitteln oder den entstehenden Produkten eingeht. Es kann bevorzugt sein, dass die Veresterung ohne die Zugabe eines Inertgases erfolgt. Beispielsweise werden der Alkohol und die Säure in einem Molverhältnis von 2:1 in einem Rührkolben zusammen mit dem Veresterungskatalysator Aluminium-tri-methyl-sulfonat in einem Molverhältnis von 400:1 , bezogen auf die Säure ohne Inertgas zusammengegeben. Das Reaktionsgemisch wird zum Sieden erhitzt, vorzugsweise von 100 bis 140 °C. Das bei der Reaktion entstehende Wasser wird zusammen mit dem Alkohol azeotrop abdestilliert und anschließend abgetrennt. Der Alkohol wird wieder in das Reaktionsgemisch zurückgeführt.
Die zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) eingesetzte Dicarbonsäure und aliphatischen Alkohole können entweder kommerziell erworben oder nach literaturbekannten Synthesewegen hergestellt werden.
Umesterung
Die Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) kann auch durch Umesterung erfolgen. Umesterungsverfahren und spezifische Verfahrensmaßnahmen sind entweder dem Fachmann bekannt oder erschließen sich ihm durch sein allgemeines Fachwissen. Als Edukte dienen im Allgemeinen Verbindungen der allgemeinen Formel (I), in denen Ri und R2 unabhängig voneinander für Ci bis C2-Alkyl stehen. Dazu zählt beispielsweise die Umsetzung entsprechender Carbonsäuredialkylester, beispielsweise 4- Oxoheptandisäuredimethylester oder 4-Oxoheptandisäurediethylester oder 4-Oxoheptandisäureethylmethylester oder Mischungen davon, mit mindestens einer Alkoholkomponente ausgewählt aus den Alkoholen R1-OH und R2- OH, wobei Ri und R2 für Cio-Ci3-Alkyl stehen, wobei zumindest ein Teil der Reste Ri und/oder R2 verzweigt ist, in Anwesenheit eines geeigneten Umesterungskatalysators.
Als Umesterungskatalysatoren kommen beispielsweise die üblichen, gewöhnlich für Umesterungsreaktionen verwendeten Katalysatoren in Betracht, die meist auch bei Veresterungsreaktionen eingesetzt werden. Hierzu zählen z.B. Mineralsäuren, wie Schwefelsäure oder Phosphorsäure; organische Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure; oder spezielle Metallkatalysatoren aus der Gruppe der Zinn-(IV)- Katalysatoren, beispielsweise Dialkylzinndicarboxylate wie Dibutylzinndiacetat, Trialkylzinnalkoxide, Monoalkylzinnverbindungen wie Monobutylzinndioxid, Zinnsalze wie Zinnacetat oder Zinnoxide; aus der Gruppe der Titankatalysatoren, monomere oder polymere Titanate oder Titanchelate wie Tetraethylorthotitanat, Tetrapropylorthotitanat, Tetrabutylorthotitanat, Triethanolamintitanat; aus der Gruppe der Zirkonkatalysatoren, Zirkonate oder Zirkonchelate wie Tetrapropylzirkonat, Tetrabutylzirkonat, Triethanolaminzirkonat; sowie Lithiumkatalysatoren wie Lithiumsalze, Lithiumalkoxide; oder Aluminium(lll)-, Chrom(lll)-, Eisen(lll)-, Kobalt(ll)-, Nickel(ll) und Zink(l l)-acetylacetonat.
Die Menge an eingesetztem Umesterungskatalysator kann im Allgemeinen bei 0,001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-% liegen. Das Reaktionsgemisch wird in der Regel bis zum Siedepunkt des Reaktionsgemisches erhitzt, so dass die Reaktionstemperatur in Abhängigkeit von den Reaktanden in einem Temperaturbereich von 20 bis 200 °C liegt. Die Umesterung kann bei Umgebungsdruck oder vermindertem oder erhöhtem Druck erfolgen. Es kann bevorzugt sein, dass die Umesterung bei einem Druck von 0,001 bis 200 bar, stärker bevorzugt 0,01 bis 5 bar, durchgeführt wird.
Der bei der Umesterung abgespaltene, niedriger siedende Alkohol kann zwecks Verschiebung des Gleichgewichts der Umesterungsreaktion kontinuierlich abdestilliert werden. Die hierzu benötigte Destillationskolonne steht in der Regel in direkter Verbindung mit dem Umesterungsreaktor. Beispielsweise kann die Destillationskolonne direkt am Umesterungsreaktor installiert sein. Im Falle der Verwendung mehrerer, in Serie geschalteter Umesterungsreaktoren kann jeder dieser Reaktoren mit einer Destillationskolonne ausgerüstet sein oder es kann, vorzugsweise aus den letzten Kesseln der Umesterungsreaktorkaskade, das abgedampfte Alkoholgemisch über eine oder mehrere Sammelleitungen einer Destillationskolonne zugeführt werden. Der bei dieser Destillation zurückgewonnene höhersiedende Alkohol wird vorzugsweise wieder in die Umesterung zurückgeführt.
Im Falle der Verwendung eines amphoteren Katalysators gelingt dessen Abtrennung im Allgemeinen durch Hydrolyse und anschließende Abtrennung des gebildeten Metalloxids, z.B. durch Filtration. Es kann bevorzugt sein, dass nach erfolgter Reaktion der Katalysator mittels Waschen mit Wasser hydrolysiert und das ausgefallene Metalloxid abfiltriert wird. Das Filtrat kann einer weiteren Aufarbeitung zur Isolierung und/oder Reinigung des Produkts unterzogen werden. Es kann bevorzugt sein, dass das Produkt destillativ abgetrennt wird.
Die Umesterung der Di-(Ci-C2)-Alkylester entsprechender Dicarbonsäuren, beispielsweise 4- Oxoheptandisäuredimethylester, mit mindestens einer Alkoholkomponente, ausgewählt aus den Alkoholen Ri-GH und R2-OH kann bevorzugt in Gegenwart mindestens eines Titan (IV)-Alkoholats erfolgen. Bevorzugte Titan (IV)- Alkoholate sind Tetrapropoxytitan, Tetrabutoxytitan oder Gemische davon. Es kann bevorzugt sein, dass die Alkoholkomponente mindestens in der doppelten stöchiometrischen Menge, bezogen auf die eingesetzten Di-(Ci- C2-Alkyl)-Ester eingesetzt wird.
Die Umesterung kann in Abwesenheit oder in Gegenwart eines zugesetzten Lösungsmittels durchgeführt werden. Es kann bevorzugt sein, dass die Umesterung in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels durchgeführt wird. Geeignete Lösungsmittel sind die zuvor für die Veresterung genannten. Dazu zählen speziell Toluol und THF.
Die Temperatur bei der Umesterung liegt in der Regel in einem Bereich von 20 bis 200 °C.
Die Umesterung kann in Abwesenheit oder in Gegenwart eines Inertgases erfolgen. Unter einem Inertgas wird in der Regel ein Gas verstanden, welches unter den gegebenen Reaktionsbedingungen keine Reaktionen mit den an der Reaktion beteiligten Edukten, Reagenzien, Lösungsmitteln oder den entstehenden Produkten eingeht. Es kann bevorzugt sein, dass die Umesterung ohne Hinzufügen eines Inertgases durchgeführt wird. Die zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) eingesetzten aliphatischen Dicarbonsäuren und cycloaliphatischen Alkohole können entweder kommerziell erworben oder nach literaturbekannten Synthesewegen hergestellt werden.
Michael Tuttle Musser in "Cyclohexanol and Cyclohexanone" in "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" (2011) (DOI: 10.1002/14356007. a08_217.pub2) offenbart technische Synthesewege zur großtechnischen Gewinnung von Cyclohexanol. Cyclohexanol kann grundsätzlich über den Weg der Hydrierung von Phenol in der Gasphase gewonnen werden oder durch eine katalysierte Oxidation von Cyclohexan mit Hilfe von Übergangsmetallkatalysatoren in der flüssigen Phase durch Luftsauerstoff. Cyclohexanol kann selektiver und in höheren Ausbeuten erhalten werden, indem man Borsäure in der flüssigen Phase verwendet und mit Hilfe von ebenfalls Luftsauerstoff oxidiert. Dieser letztere Prozess geht über die Zwischenstufe eines Peroxoborsäureesters des Cyclohexanols. Darüber hinaus ist ebenfalls ein Prozess, ausgehend von Benzol im großtechnischen Maßstab realisiert. Dabei wird Benzol schrittweise hydriert und Cyclohexen von den Nebenkomponenten, wie nicht umgesetztes Benzol und Cyclohexan, abgetrennt. In einem katalysierten Schritt wird anschließend Cyclohexen sehr selektiv und in großen Ausbeuten (bis zu 95% über alle Schritte) zu Cyclohexanol umgesetzt.
Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (II)
Die Verbindungen der allgemeinen Formeln (II), (II. a) und (II. b) können entweder kommerziell erworben oder nach im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden.
Beispielsweise können die Diester durch Veresterung oder Umesterung der Disäuren oder geeigneter Derivate davon mit den entsprechenden Alkoholen erhalten werden. Übliche Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Die Veresterung kann nach üblichen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.
Verbindungen der allgemeinen Formel (II. a)
In der Regel werden die 1,2-Cyclohexandicarbonsäureester meist durch Kernhydrierung der entsprechenden Phthalsäureester erhalten. Die Kernhydrierung kann nach dem in der WO 99/32427 beschriebenen Verfahren erfolgen. Ein besonders geeignetes Kernhydrierungsverfahren beschreibt beispielsweise auch die WO 2011/082991 A2.
Ebenso können 1,2-Cyclohexandicarbonsäureester in einer Reaktionssequenz aus Diels-Alder-Reaktion und anschließender Hydrierung und Veresterung bzw. anschließender Veresterung und Hydrierung hergestellt werden. Geeignete Verfahren sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der WO 02/066412. Des Weiteren können 1 ,2-Cyclohexandicarbonsäureester durch Veresterung von 1 ,2-Cyclohexandicarbonsäure oder geeigneten Derivaten davon mit den entsprechenden Alkoholen erhalten werden. Die Veresterung kann nach üblichen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.
Den Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (II. a) ist gemein, dass ausgehend von Phthalsäure, 1 ,2-Cyclohexandicarbonsäure oder geeigneten Derivaten davon, eine Veresterung bzw. eine Umesterung durchgeführt wird, wobei die entsprechenden C4-Ci2-Alkanolen als Edukte eingesetzt werden. Bei diesen Alkoholen handelt es sich in der Regel nicht um reine Substanzen, sondern um Isomerengemische, deren Zusammensetzung und Reinheitsgrad von dem jeweiligen Verfahren abhängt, mit dem diese dargestellt werden.
Bevorzugte C4-Ci2-Alkanole, die zur Herstellung der in der erfindungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzung enthaltenen Verbindungen (II. a) eingesetzt werden, können geradkettig oder verzweigt sein oder aus Gemischen aus geradkettigen und verzweigten C4-Ci2-Alkanolen bestehen. Dazu zählen n-Heptanol, Isoheptanol, n-Octanol, Isooctanol, 2-Ethylhexanol, n-Nonanol, Isononanol, Isodecanol, 2-Propylheptanol, n-Undecanol, Isoundecanol, n-Dodecanol oder Isododecanol. Besonders bevorzugt sind Cz-Ci2-Alkanole, insbesondere 2-Ethylhexanol, Isononanol und 2-Propylheptanol, insbesondere Isononanol.
Verbindungen der Formel (II. a) sind kommerziell erhältlich. Ein geeigneter kommerziell erhältlicher Weichmacher der Formel (II. a) ist beispielsweise Di-(1 ,2-isononyl-cyclohexanoat), der unter dem Markenname Hexamoll® DINCH von der Firma BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland angeboten wird.
Verbindungen der Formel (II. b)
In der Regel werden die Terephthalsäuredialkylester durch Veresterung von Terephthalsäure oder geeigneten Derivaten davon mit den entsprechenden Alkoholen erhalten. Die Veresterung kann nach üblichen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, wie beispielsweise in WO 2009/095126 beschrieben.
Den Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel (II. b) ist gemein, dass ausgehend von Terephthalsäure oder geeigneten Derivaten davon, eine Veresterung bzw. eine Umesterung durchgeführt wird, wobei die entsprechenden C4-Ci2-Alkanole als Edukte eingesetzt werden. Bei diesen Alkoholen handelt es sich in der Regel nicht um reine Substanzen, sondern um Isomerengemische, deren Zusammensetzung und Reinheitsgrad von dem jeweiligen Verfahren abhängt, mit dem diese dargestellt werden. Bevorzugt werden C7-C12- Alkanole als Edukte eingesetzt.
Bevorzugte C4-Ci2-Alkanole, die zur Herstellung der in der erfindungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzung enthaltenen Verbindungen (II. b) eingesetzt werden, können geradkettig oder verzweigt sein oder aus Gemischen aus geradkettigen und verzweigten C4-Ci2-Alkanolen bestehen. Dazu zählen n-Butanol, Isobutanol, n-Pentanol, Isopentanol, n-Hexanol, Isohexanol, n-Heptanol, Isoheptanol, n-Octanol, Isooctanol, 2-Ethylhexanol, n-Nonanol, Isononanol, Isodecanol, 2-Propylheptanol, n-Undecanol, Isoundecanol, n-Dodecanol oder Isododecanol. Besonders bevorzugt sind Cz-Ci2-Alkanole, insbesondere 2-Ethylhexanol, Isononanol und 2-Propylheptanol, speziell 2-Ethylhexanol.
Verbindungen der Formel (II. b) sind kommerziell erhältlich. Ein geeigneter kommerziell erhältlicher Weichmacher der Formel (II. b) ist beispielsweise Di-(2-ethylhexyl)-terephthalat (DOTP), der unter dem Markenname Eastman 168TM von der Firma Eastman Chemical B.V., Capelle aan den Ijssel, Niederlanden sowie unter dem Markennamen Palatinol® DOTP von der Firma BASF Corp., Florham Park, NJ, USA, angeboten wird.
Alkanole
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist hinsichtlich der im folgenden genannten Alkanole unter dem Begriff "Isoalkohol" ein Gemisch von Strukturisomeren zu verstehen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Heptanol
Die zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (II) eingesetzten Heptanole können geradkettig oder verzweigt sein oder aus Gemischen aus geradkettigen und verzweigten Heptanolen bestehen. Bevorzugt werden Gemische aus verzweigten Heptanolen, auch als Isoheptanol bezeichnet, verwendet, die durch die Rhodium- oder vorzugsweise Kobalt-katalysierte Hydroformylierung von Dimerpropen, erhältlich z.B. nach dem Dimersol®- Verfahren, und anschließende Hydrierung der erhaltenen Isoheptanale zu einem Isoheptanol-Gemisch hergestellt werden. Entsprechend seiner Herstellung besteht das so gewonnene Isoheptanol-Gemisch aus mehreren Isomeren. Im Wesentlichen geradkettige Heptanole können durch die Rhodium- oder vorzugsweise Kobaltkatalysierte Hydroformylierung von 1 -Hexen und anschließende Hydrierung des erhaltenen n-Heptanals zu n- Heptanol erhalten werden. Die Hydroformylierung von 1 -Hexen bzw. Dimerpropen kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen: Bei der Hydroformylierung mit homogen im Reaktionsmedium gelösten Rhodiumkatalysatoren können sowohl unkomplexierte Rhodiumcarbonyle, die in situ unter den Bedingungen der Hydroformylierungsreaktion im Hydroformylierungsreaktionsgemisch unter Einwirkung von Synthesegas z.B. aus Rhodiumsalzen gebildet werden, als auch komplexe Rhodiumcarbonylverbindungen, insbesondere Komplexe mit organischen Phosphinen, wie Triphenylphosphin, oder Organophosphiten, vorzugsweise chelatisierenden Biphosphiten, wie z.B. in US-A 5288918 beschrieben, als Katalysator verwendet werden. Bei der Kobaltkatalysierten Hydroformylierung dieser Olefine werden im Allgemeinen homogen im Reaktionsgemisch lösliche Kobaltcarbonyl-Verbindungen eingesetzt, die sich unter den Bedingungen der Hydroformylierungsreaktion unter Einwirkung von Synthesegas in situ aus Kobaltsalzen bilden. Wird die Kobalt-katalysierte Hydroformylierung in Gegenwart von Trialkyl- oder Triarylphosphinen ausgeführt, bilden sich als Hydroformylierungsprodukt direkt die gewünschten Heptanole, so dass keine weitere Hydrierung der Aldehydfunktion mehr benötigt wird. Zur Kobalt-katalysierten Hydroformylierung des 1 -Hexens bzw. der Hexenisomerengemische eignen sich beispielsweise die in Falbe, New Syntheses with Carbon Monoxide, Springer, Berlin, 1980 auf den Seiten 162-168, erläuterten industriell etablierten Verfahren, wie das Ruhrchemie-Verfahren, das BASF-Verfahren, das Kuhlmann- Verfahren oder das Shell-Verfahren. Während das Ruhrchemie-, BASF- und das Kuhlmann-Verfahren mit nicht ligandmodifizierten Kobaltcarbonyl-Verbindungen als Katalysatoren arbeiten und dabei Hexanal-Gemische erhalten, verwendet das Shell-Verfahren (DE-A 1593368) Phosphin- oder Phosphit-Ligand-modifizierte Kobaltcarbonyl-Verbindungen als Katalysator, die aufgrund ihrer zusätzlichen hohen Hydrieraktivität direkt zu den Hexanolgemischen führen. Vorteilhafte Ausgestaltungen zur Durchführung der Hydroformylierung mit nichtligandmodifizierten Kobaltcarbonylkomplexen werden in DE-A 2139630, DE-A 2244373, DE-A 2404855 und WO 01014297 detailliert beschrieben.
Zur Rhodium-katalysierten Hydroformylierung des 1 -Hexens bzw. der Hexenisomerengemische kann das industriell etablierte Rhodium-Niederdruck-Hydroformylierungsverfahren mit Triphenylphosphinligandmodifizierten Rhodiumcarbonylverbindungen angewandt werden, wie es Gegenstand von US-A 4148830 ist. Vorteilhaft können zur Rhodium-katalysierten Hydroformylierung langkettiger Olefine, wie der nach den vorstehend genannten Verfahren erhaltenen Hexenisomerengemische, nicht-ligandmodifizierte Rhodiumcarbonylverbindungen als Katalysator dienen, wobei im Unterschied zum Niederdruckverfahren ein höherer Druck von 80 bis 400 bar einzustellen ist. Die Durchführung solcher Rhodium-Hochdruck-Hydroformylierungsverfahren wird in z.B. EP-A 695734, EP-B 880494 und EP-B 1047655 beschrieben.
Die nach Hydroformylierung der Hexen-Isomerengemische erhaltenen Isoheptanalgemische werden auf an sich herkömmliche Weise zu Isoheptanolgemischen katalytisch hydriert. Bevorzugt werden hierzu heterogene Katalysatoren verwendet, die als katalytisch aktive Komponente Metalle und/oder Metalloxide der VI. bis VIII. sowie der I. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, insbesondere Chrom, Molybdän, Mangan, Rhenium, Eisen, Kobalt, Nickel und/oder Kupfer, gegebenenfalls abgeschieden auf einem Trägermaterial wie AI2O3, SIÜ2 und/oder TO2, enthalten. Solche Katalysatoren werden z.B. in DE-A 3228881 , DE-A 2628987 und DE-A 2445303 beschrieben. Besonders vorteilhaft wird die Hydrierung der Isoheptanale mit einem Überschuss an Wasserstoff von 1 ,5 bis 20% über der stöchiometrisch zur Hydrierung der Isoheptanale benötigten Wasserstoffmenge, bei Temperaturen von 50 bis 200 °C und bei einem Wasserstoffdruck von 25 bis 350 bar durchgeführt und zur Vermeidung von Nebenreaktionen dem Hydrierzulauf gemäß DE-A 2628987 eine geringe Menge Wasser, vorteilhaft in Form einer wässrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids oder -carbonats entsprechend der Lehre von WO 01087809 zugefügt.
Octanol
2-Ethylhexanol, das für lange Jahre der in den größten Mengen produzierte Weichmacheralkohol war, kann über die Aldolkondensation von n-Butyraldehyd zu 2-Ethylhexenal und dessen anschließende Hydrierung zu 2- Ethylhexanol gewonnen werden (s. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; 5. Auflage, Bd. A 10, S. 137 - 140, VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim 1987).
Im Wesentlichen geradkettige Octanole können durch die Rhodium- oder vorzugsweise Kobalt-katalysierte Hydroformylierung von 1 -Hepten und anschließende Hydrierung des erhaltenen n-Octanals zu n-Octanol erhalten werden. Das dazu benötigte 1-Hepten kann aus der Fischer-Tropsch-Synthese von Kohlenwasserstoffen gewonnen werden.
Bei dem Alkohol Isooctanol handelt es sich im Unterschied zu 2-Ethylhexanol oder n-Octanol, bedingt durch seine Herstellungsweise, nicht um eine einheitliche chemische Verbindung, sondern um ein Isomerengemisch aus unterschiedlich verzweigten Cs-Alkoholen, beispielsweise aus 2,3-Dimethyl-1-hexanol, 3,5-Dimethyl-1-hexanol, 4,5-Dimethyl-1-hexanol, 3-Methyl-1 -heptanol und 5-Methyl-1 -heptanol, die je nach den angewandten Herstellungsbedingungen und -verfahren in unterschiedlichen Mengenverhältnissen im Isooctanol vorliegen können. Isooctanol wird üblicherweise durch die Codimerisierung von Propen mit Butenen, vorzugsweise n- Butenen, und anschließende Hydroformylierung des dabei erhaltenen Gemisches aus Heptenisomeren hergestellt. Das bei der Hydroformylierung erhaltene Octanal-Isomerengemisch kann anschließend auf an sich herkömmliche Weise zum Isooctanol hydriert werden.
Die Codimerisierung von Propen mit Butenen zu isomeren Heptenen kann vorteilhaft mit Hilfe des homogenkatalysierten Dimersol®-Verfahrens (Chauvin et al; Chem. Ind.; Mai 1974, S. 375 - 378) erfolgen, bei dem als Katalysator ein löslicher Nickel- Phosphin-Komplex in Gegenwart einer Ethylaluminiumchlor-Verbindung, beispielsweise Ethylaluminiumdichlorid, dient. Als Phosphin-Liganden für den Nickelkomplex-Katalysator können z.B. Tributylphosphin, Triisopropylphosphin, Tricyclohexylphosphin und/oder Tribenzylphosphin eingesetzt werden. Die Umsetzung findet bei Temperaturen von 0 bis 80 °C statt, wobei vorteilhaft ein Druck eingestellt wird, bei dem die Olefine im flüssigen Reaktionsgemisch gelöst vorliegen (Cornils; Hermann: Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds; 2. Auflage; Bd. 1 ; S. 254 - 259, Wiley-VCH, Weinheim 2002).
Alternativ zum mit homogen im Reaktionsmedium gelösten Nickelkatalysatoren betriebenen Dimersol®-Verfahren kann die Codimerisierung von Propen mit Butenen auch mit auf einem Träger abgeschiedenen, heterogenen NiO- Katalysatoren durchgeführt werden, wobei ähnliche Hepten-Isomerenverteilungen erhalten werden wie beim homogen katalysierten Verfahren. Solche Katalysatoren werden beispielsweise im so genannten Octol®-Verfahren (Hydrocarbon Processing, Februar 1986, S. 31 - 33) verwendet, ein gut geeigneter spezifischer Nickel- Heterogenkatalysator zur Olefindimerisierung bzw. Codimerisierung ist z.B. in WO 9514647 offenbart.
Anstelle von Katalysatoren auf Basis von Nickel können auch Bronsted-azide heterogene Katalysatoren zur Codimerisierung von Propen mit Butenen verwendet werden, wobei in der Regel höher verzweigte Heptene als in den Nickel-katalysierten Verfahren erhalten werden. Beispiele von hierfür geeigneten Katalysatoren sind feste Phosphorsäure-Katalysatoren z.B. mit Phosphorsäure imprägnierte Kieselgur oder Diatomeenerde, wie sie vom PolyGasO-Verfahren zur Olefindi- bzw. Oligomerisierung benutzt werden (Chitnis et al; Hydrocarbon Engineering 10, Nr. 6 - Juni 2005). Zur Codimerisierung von Propen und Butenen zu Heptenen sehr gut geeignete Bronsted- azide Katalysatoren sind Zeolithe, deren sich das auf Basis des PolyGasO-Verfahrens weiterentwickelte EMOGASO-Verfahren bedient.
Das 1-Hepten und die Hepten-Isomerengemische werden nach den vorstehend in Zusammenhang mit der Herstellung von n-Heptanal und Heptanal-Isomerengemische erläuterten bekannten Verfahren mittels Rhodiumoder Kobalt-katalysierter Hydroformylierung, vorzugsweise Kobalt-katalysierter Hydroformylierung, in n-Octanal bzw. Octanal-Isomerengemische überführt. Diese werden anschließend z.B. mittels eines der vorstehend in Zusammenhang mit der n-Heptanol- und Isoheptanol-Herstellung genannten Katalysatoren zu den entsprechenden Octanolen hydriert.
Nonanol
Im Wesentlichen geradkettiges Nonanol kann durch die Rhodium- oder vorzugsweise kobaltkatalysierte Hydroformylierung von 1 -Octen und nachfolgende Hydrierung des dabei erhaltenen n-Nonanals erhalten werden. Das Ausgangsolefin 1-Octen kann beispielsweise über eine Ethylenoligomerisierung mittels einem homogen im Reaktionsmedium - 1 ,4-Butandiol - löslichen Nickelkomplexkatalysator mit z.B. Diphenylphosphinoessigsäure oder 2-Diphenylphosphinobenzoesäure als Liganden erhalten werden. Dieses Verfahren ist auch unter der Bezeichnung Shell Higher Olefins Process oder SHOP-Verfahren bekannt (s. Weisermel, Arpe: Industrielle Organische Chemie; 5. Auflage; S. 96; Wiley-VCH, Weinheim 1998).
Bei Isononanol, welches zur Synthese der in der erfindungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzung enthaltenen Diisononylester der allgemeinen Formel (II) eingesetzt wird, handelt es sich nicht um eine einheitliche chemische Verbindung, sondern um ein Gemisch aus unterschiedlich verzweigten isomeren Cg-Alkoholen, die je nach der Art ihrer Herstellung, insbesondere auch der verwendeten Ausgangsstoffe, unterschiedliche Verzweigungsgrade haben können. Im Allgemeinen werden die Isononanole durch Dimerisierung von Butenen zu Isooctengemischen, anschließende Hydroformylierung der Isooctengemische und Hydrierung der dabei erhaltenen Isononanalgemische zu Isononanolgemischen hergestellt, wie in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Bd. A1, S. 291 - 292, VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim 1995, erläutert.
Als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Isononanole können sowohl Isobuten, cis- und trans-2-Buten als auch 1 -Buten oder Gemische dieser Butenisomere verwendet werden. Bei der vorwiegend mittels flüssiger, z.B. Schwefel- oder Phosphorsäure, oder fester, z.B. auf Kieselgur, SiOg oder AI2O3 als Trägermaterial aufgebrachter Phosphorsäure oder Zeolithe oder Bronsted-Säuren katalysierten Dimerisierung von reinem Isobuten, wird überwiegend das stark verzweigte 2,4,4-Trimethylpenten, auch als Diisobutylen bezeichnet, erhalten, das nach Hydroformylierung und Hydrierung des Aldehyds hochverzweigte Isononanole liefert. Bevorzugt sind Isononanole mit einem geringeren Verzweigungsgrad. Solche gering verzweigten Isononanol- Gemische werden aus den linearen Butenen 1 -Buten, cis- und/oder trans-2-Buten, die gegebenenfalls noch geringere Mengen an Isobuten enthalten können, über den vorstehend beschriebenen Weg der Butendimerisierung, Hydroformylierung des Isooctens und Hydrierung der erhaltenen Isononanal-Gemische hergestellt. Ein bevorzugter Rohstoff ist das so genannte Raffinat II, das aus dem C4-Schnitt eines Crackers, beispielsweise eines Steamcrackers, das nach Eliminierung von Allenen, Acetylenen und Dienen, insbesondere 1 ,3-Butadien, durch dessen Partialhydrierung zu linearen Butenen oder dessen Abtrennung durch Extraktivdestillation, beispielsweise mittels N-Methylpyrrolidon, und nachfolgender Bronsted-Säure katalysierter Entfernung des darin enthaltenen Isobutens durch dessen Umsetzung mit Methanol oder Isobutanol nach großtechnisch etablierten Verfahren unter Bildung des Kraftstoffadditivs Methyl-tert.-Butylether (MTBE) oder des zur Gewinnung von Rein- Isobuten dienenden Isobutyl-tert.-Butylether, gewonnen wird.
Raffinat II enthält neben 1-Buten und cis- und trans-2-Buten noch n- und iso-Butan und Restmengen von bis zu 5 Gew.-% an Isobuten.
Die Dimerisierung der linearen Butene oder des im Raffinat II enthaltenen Butengemischs kann mittels der gängigen, großtechnisch praktizierten Verfahren, wie sie vorstehend in Zusammenhang mit der Erzeugung von Isoheptengemischen erläutert wurden, beispielsweise mittels heterogener, Bronsted-azider Katalysatoren, wie sie im PolyGas®- oder EMOGAS®-Verfahren eingesetzt werden, mittels des Dimersol®-Verfahrens unter Verwendung homogen im Reaktionsmedium gelöster Nickel-Komplex-Katalysatoren oder mittels heterogener, Nickel(ll)oxid- haltiger Katalysatoren nach dem Octol®-Verfahren oder dem Verfahren gemäß WO 9514647 durchgeführt werden. Die dabei erhaltenen Isoocten-Gemische werden nach den vorstehend in Zusammenhang mit der Herstellung von Heptanal-Isomerengemische erläuterten bekannten Verfahren mittels Rhodium- oder Kobalt-katalysierter Hydroformylierung, vorzugsweise Kobalt-katalysierter Hydroformylierung, in Isononanal-Gemische überführt. Diese werden anschließend z.B. mittels einem der vorstehend in Zusammenhang mit der Isoheptanol-Herstellung genannten Katalysatoren zu den geeigneten Isononanolgemischen hydriert.
Die so hergestellten Isononanol-Isomerengemische können über ihren Isoindex charakterisiert werden, der aus dem Verzweigungsgrad der einzelnen isomeren Isononanolkomponenten im Isononanolgemisch multipliziert mit deren prozentualen Anteil im Isononanolgemisch errechnet werden kann. So tragen z.B. n-Nonanol mit dem Wert 0, Methyloctanole (eine Verzweigung) mit dem Wert 1 und Dimethylheptanole (zwei Verzweigungen) mit dem Wert 2 zum Isoindex eines Isononanolgemisches bei. Je höher die Linearität, desto niedriger ist der Isoindex des betreffenden Isononanolgemisches. Dementsprechend kann der Isoindex eines Isononanolgemisches durch gaschromatographische Auftrennung des Isononanolgemisches in seine einzelnen Isomere und damit einhergehender Quantifizierung von deren prozentualen Mengenanteil im Isononanolgemisch, bestimmt nach Standardmethoden der gaschromatographischen Analyse, ermittelt werden. Zwecks Erhöhung der Flüchtigkeit und Verbesserung der gaschromatographischen Auftrennung der isomeren Nonanole werden diese zweckmäßigerweise vor der gaschromatographischen Analyse mittels Standardmethoden, beispielsweise durch Umsetzung mit N-Methyl-N-trimethylsilyltrifluoracetamid, trimethylsilyliert. Um eine möglichst gute Trennung der einzelnen Komponenten bei der gaschromatographischen Analyse zu erzielen, werden vorzugsweise Kapillarsäulen mit Polydimethylsiloxan als stationärer Phase verwendet. Solche Kapillarsäulen sind im Handel erhältlich, und es bedarf lediglich einiger weniger Routineversuche des Fachmanns, um aus dem vielfältigen Angebot des Handels ein optimal für diese Trennaufgabe geeignetes Fabrikat auszuwählen.
Die in der erfindungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzung verwendeten Diisononylester der allgemeinen Formel (II) sind im Allgemeinen mit Isononanolen mit einem Isoindex von 0,8 bis 2, vorzugsweise von 1 ,0 bis 1 ,8 und besonders bevorzugt von 1 ,1 bis 1 ,5 verestert, die nach den vorstehend genannten Verfahren hergestellt werden können.
Lediglich beispielhaft werden im Folgenden mögliche Zusammensetzungen von Isononanolgemischen angegeben, wie sie zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen der allgemeinen Formel (II) verwendet werden können, wobei anzumerken ist, dass die Anteile der im Einzelnen aufgeführten Isomeren im Isononanolgemisch abhängig von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, beispielsweise Raffinat II, dessen Zusammensetzung an Butenen produktionsbedingt variieren kann und von Schwankungen in den angewandten Produktionsbedingungen, beispielsweise dem Alter der benutzten Katalysatoren und daran anzupassenden Temperatur- und Druckbedingungen, variieren können.
Beispielsweise kann ein Isononanolgemisch, das durch Kobalt-katalysierte Hydroformylierung und anschließende Hydrierung aus einem unter Verwendung von Raffinat II als Rohstoff mittels des Katalysators und Verfahrens gemäß WO 9514647 erzeugten Isooctengemisches hergestellt wurde, folgende Zusammensetzung haben:
1.73 bis 3,73 Gew.-%, bevorzugt 1 ,93 bis 3,53 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,23 bis 3,23 Gew.- % 3-Ethyl-6-methyl-hexanol;
0,38 bis 1,38 Gew.-%, bevorzugt 0,48 bis 1,28 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,58 bis 1 ,18 Gew.- % 2,6-Dimethylheptanol;
2,78 bis 4,78 Gew.-%, bevorzugt 2,98 bis 4,58 Gew.-%, besonders bevorzugt 3,28 bis 4,28 Gew.- % 3,5-Dimethylheptanol;
6,30 bis 16,30 Gew.-%, bevorzugt 7,30 bis 15,30 Gew.-%, besonders bevorzugt 8,30 bis 14,30 Gew.-% 3,6-Dimethylheptanol;
5.74 bis 11 ,74 Gew.-%, bevorzugt 6,24 bis 11 ,24 Gew.-%, besonders bevorzugt 6,74 bis 10,74 Gew.-% 4,6-Dimethylheptanol;
1,64 bis 3,64 Gew.-%, bevorzugt 1 ,84 bis 3,44 Gew.-%, besonders bevorzugt 2, 14 bis 3,14 Gew.- % 3,4,5-Trimethylhexanol;
1,47 bis 5,47 Gew.-%, bevorzugt 1 ,97 bis 4,97 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,47 bis 4,47 Gew.- % 3,4,5-Trimethylhexanol, 3-Methyl-4-ethylhexanol und 3-Ethyl-4-methylhexanol; 4,00 bis 10,00 Gew.-%, bevorzugt 4,50 bis 9,50 Gew.-%, besonders bevorzugt 5,00 bis 9,00 Gew.- % 3,4-Dimethylheptanol;
0,99 bis 2,99 Gew.-%, bevorzugt 1 ,19 bis 2,79 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,49 bis 2,49 Gew.- % 4-Ethyl-5-methylhexanol und 3-Ethylheptanol;
2,45 bis 8,45 Gew.-%, bevorzugt 2,95 bis 7,95 Gew.-%, besonders bevorzugt 3,45 bis 7,45 Gew.- % 4,5-Dimethylheptanol und 3-Methyloctanol;
1,21 bis 5,21 Gew.-%, bevorzugt 1 ,71 bis 4,71 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,21 bis 4,21 Gew.- % 4,5-Dimethylheptanol;
1,55 bis 5,55 Gew.-%, bevorzugt 2,05 bis 5,05 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,55 bis 4,55 Gew.- % 5,6-Dimethylheptanol;
1,63 bis 3,63 Gew.-%, bevorzugt 1 ,83 bis 3,43 Gew.-%, besonders bevorzugt 2, 13 bis 3,13 Gew.- % 4-Methyloctanol;
0,98 bis 2,98 Gew.-%, bevorzugt 1 ,18 bis 2,78 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,48 bis 2,48 Gew.- % 5-Methyloctanol;
0,70 bis 2,70 Gew.-%, bevorzugt 0,90 bis 2,50 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,20 bis 2,20 Gew.- % 3,6,6-Trimethylhexanol;
1,96 bis 3,96 Gew.-%, bevorzugt 2,16 bis 3,76 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,46 bis 3,46 Gew.- % 7-Methyloctanol;
1,24 bis 3,24 Gew.-%, bevorzugt 1 ,44 bis 3,04 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,74 bis 2,74 Gew.- % 6-Methyloctanol;
0, 1 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 1 Gew.-% n-Nonanol; 25 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 28 bis 33 Gew.-%, besonders bevorzugt 29 bis 32 Gew.-% sonstige Alkohole mit 9 und 10 Kohlenstoffatomen; mit der Maßgabe, dass die Gesamtsumme der genannten Komponenten 100 Gew.-% ergibt.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen kann ein Isononanolgemisch, das durch Kobalt-katalysierte Hydroformylierung und anschließende Hydrierung unter Verwendung eines Ethylen-haltigen Butengemisches als Rohstoff mittels des PolyGas®- oder EMOGAS®-Verfahrens erzeugten Isooctengemisches hergestellt wurde, im Bereich der folgenden Zusammensetzungen, abhängig von der Rohstoffzusammensetzung und Schwankungen der angewandten Reaktionsbedingungen variieren:
6,0 bis 16,0 Gew.-%, bevorzugt 7,0 bis 15,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 8,0 bis 14,0 Gew.-% n-Nonanol;
12,8 bis 28,8 Gew.-%, bevorzugt 14,8 bis 26,8 Gew.-%, besonders bevorzugt 15,8 bis 25,8 Gew.- % 6-Methyloctanol;
12,5 bis 28,8 Gew.-%, bevorzugt 14,5 bis 26,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 15,5 bis 25,5 Gew.- % 4-Methyloctanol;
3,3 bis 7,3 Gew.-%, bevorzugt 3,8 bis 6,8 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,3 bis 6,3 Gew.-% 2- Methyloctanol; 5.7 bis 11 ,7 Gew.-%, bevorzugt 6,3 bis 11 ,3 Gew.-%, besonders bevorzugt 6,7 bis 10,7 Gew.- % 3-Ethylheptanol;
1,9 bis 3,9 Gew.-%, bevorzugt 2, 1 bis 3,7 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,4 bis 3,4 Gew.-% 2- Ethylheptanol;
1,7 bis 3,7 Gew.-%, bevorzugt 1,9 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,2 bis 3,2 Gew.-% 2- Propylhexanol;
3,2 bis 9,2 Gew.-%, bevorzugt 3,7 bis 8,7 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,2 bis 8,2 Gew.-% 3,5- Dimethylheptanol;
6,0 bis 16,0 Gew.-%, bevorzugt 7,0 bis 15,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 8,0 bis 14,0 Gew.-% 2,5-Dimethylheptanol;
1.8 bis 3,8 Gew.-%, bevorzugt 2,0 bis 3,6 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,3 bis 3,3 Gew.-% 2,3-Dimethylheptanol;
0,6 bis 2,6 Gew.-%, bevorzugt 0,8 bis 2,4 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,1 bis 2, 1 Gew.-% 3- Ethyl-4-methylhexanol;
2,0 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 2,2 bis 3,8 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,5 bis 3,5 Gew.-% 2- Ethyl-4-methylhexanol;
0,5 bis 6,5 Gew.-%, bevorzugt 1,5 bis 6 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,5 bis 5,5 Gew.-% sonstige Alkohole mit 9 Kohlenstoffatomen; mit der Maßgabe, dass die Gesamtsumme der genannten Komponenten 100 Gew.-% ergibt.
Decanol
Bei Isodecanol handelt es sich in der Regel nicht um eine einheitliche chemische Verbindung, sondern um ein komplexes Gemisch unterschiedlich verzweigter isomerer Decanole.
Diese werden im Allgemeinen durch die Nickel- oder Bronsted-Säure-katalysierte Trimerisierung von Propylen, beispielsweise nach dem vorstehend erläuterten PolyGas®- oder dem EMOGAS®-Verfahren, nachfolgende Hydroformylierung des dabei erhaltenen Isononen-Isomerengemisches mittels homogener Rhodium- oder Kobaltcarbonyl-Katalysatoren, vorzugsweise mittels Kobaltcarbonyl-Katalysatoren und Hydrierung des entstandenen Isodecanal-Isomerengemisches, z.B. mittels der vorstehend in Zusammenhang mit der Herstellung von Cz-Cg-Alkoholen genannten Katalysatoren und Verfahren (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; 5. Auflage, Bd. A1 , S. 293, VCH Verlagsgesellschaft GmbH, Weinheim 1985), hergestellt. Das so produzierte Isodecanol ist im Allgemeinen stark verzweigt.
Bei 2-Propylheptanol kann es sich um reines 2-Propylheptanol handeln oder um Propylheptanol- Isomerengemische, wie sie im Allgemeinen bei der industriellen Herstellung von 2-Propylheptanol gebildet werden und gemeinhin ebenfalls als 2-Propylheptanol bezeichnet werden. Reines 2-Propylheptanol kann beispielsweise durch Aldolkondensation von n-Valeraldehyd und nachfolgende Hydrierung des dabei gebildeten 2-Propylheptenals, beispielsweise gemäß US-A 2921089, erhalten werden. Im Allgemeinen enthält kommerziell erhältliches 2-Propylheptanol neben der Hauptkomponente 2-Propylheptanol herstellungsbedingt eines oder mehrere der 2-Propylheptanol-lsomeren 2-Propyl-4-methylhexanol, 2-Propyl-5- methylhexanol, 2-lsopropyl-heptanol, 2-lsopropyl-4-methylhexanol, 2-lsopropyl-5-methylhexanol und/oder 2- Propy I-4, 4-dimethy Ipentanol . Die Anwesenheit anderer Isomere des 2-Propy I heptanols, beispielsweise 2-Ethyl-2,4- dimethylhexanol, 2-Ethyl-2-methyl-heptanol und/oder 2-Ethyl-2,5-dimethylhexanol im 2-Propylheptanol, ist möglich, aufgrund der geringen Bildungsraten der aldehydischen Vorläufer dieser Isomere im Zuge der Aldolkondensation sind diese, wenn überhaupt, nur in Spurenmengen im 2-Propylheptanol enthalten und spielen für die Weichmachereigenschaften des aus solchen 2-Propyheptanol-lsomerengemischen hergestellten Verbindungen praktisch keine Rolle.
Als Ausgangsmaterial zur Herstellung von 2-Propylheptanol können verschiedenerlei Kohlenwasserstoffquellen benutzt werden, beispielsweise 1 -Buten, 2-Buten, Raffinat I (ein aus dem C4-Schnitt eines Crackers nach Abtrennung von Allenen, Acetylenen und Dienen erhaltenes Alkan/Alken-Gemisch, das neben 1- und 2-Buten noch erhebliche Mengen an Isobuten enthält) oder Raffinat II, das aus Raffinat I durch Abtrennung von Isobuten erhalten wird und als Olefinkomponenten außer 1- und 2-Buten nur noch geringe Anteile an Isobuten enthält. Selbstverständlich können auch Gemische aus Raffinat I und Raffinat II als Rohstoff zur 2-Propylheptanol- Herstellung verwendet werden. Diese Olefine oder Olefingemische können nach an sich herkömmlichen Methoden mit Kobalt- oder Rhodium-Katalysatoren hydroformyliert werden, wobei aus 1 -Buten ein Gemisch aus n- und iso- Valeraldehyd (die Bezeichnung iso-Valeraldehyd bezeichnet die Verbindung 2-Methylbutanal) gebildet wird, dessen n/iso-Verhältnis je nach verwendetem Katalysator und Hydroformylierungsbedingungen in relativ weiten Grenzen variieren kann. Beispielsweise wird bei Verwendung eines mit Triphenylphosphin modifizierten homogenen Rhodium-Katalysators (Rh/TPP) aus 1 -Buten n- und iso-Valeraldehyd in einem n/iso-Verhältnis von im Allgemeinen 10 : 1 bis 20 : 1 gebildet, wohingegen bei Verwendung von mit Phosphit-Liganden, beispielsweise gemäß US-A 5288918 oder WO 05028407, oder von mit Phosphoamidit-Liganden, beispielsweise gemäß WO 0283695, modifizierten Rhodium-Hydroformylierungskatalysatoren fast ausschließlich n-Valeraldehyd gebildet wird. Während das Rh/TPP-Katalysatorsystem 2-Buten bei der Hydroformylierung nur sehr langsam umsetzt, so dass der größte Teil des 2-Butens aus dem Hydroformylierungsgemisch wieder zurückgewonnen werden kann, gelingt die Hydroformylierung des 2-Butens mit den erwähnten Phosphit-Ligand- oder Phosphoramidit-Ligand- modifizierten Rhodium-Katalysatoren, wobei vorwiegend n-Valeraldehyd gebildet wird. Hingegen wird im olefinischen Rohstoff enthaltenes Isobuten, wenn auch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, von praktisch allen Katalysatorsystemen zu 3-Methylbutanal und je nach Katalysator in geringerem Umfang zu Pivalaldehyd hydroformyliert.
Die je nach verwendeten Ausgangsmaterialien und Katalysatoren erhaltenen Cs-Aldehyde, d.h. n-Valeraldehyd gegebenenfalls im Gemisch mit iso-Valeraldehyd, 3-Methylbutanal und/oder Pivalaldehyd, können vor der Aldolkondensation gewünschtenfalls vollständig oder teilweise destillativ in die Einzelkomponenten aufgetrennt werden, so dass auch hier eine Möglichkeit besteht, die Isomerenzusammensetzung der Cw-Alkoholkomponente der offenbarungsgemäßen Estergemische zu beeinflussen und zu steuern. Desgleichen ist es möglich, das Cs- Aldehydgemisch, wie es bei der Hydroformylierung gebildet wird, ohne die vorherige Abtrennung einzelner Isomere der Aldolkondensation zuzuführen. Bei der Aldolkondensation, die mittels eines basischen Katalysators, wie einer wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumhydroxid, beispielsweise nach den in EP-A 366089, US-A 4426524 oder US-A 5434313 beschriebenen Verfahren durchgeführt werden kann, entsteht bei Einsatz von n-Valeraldehyd als einziges Kondensationsprodukt 2-Propylheptenal, wohingegen bei Einsatz eines Gemisches isomerer C5- Aldehyde ein Isomerengemisch aus den Produkten der Homoaldolkondensation gleicher Aldehydmoleküle und der gekreuzten Aldolkondensation unterschiedlicher Valeraldehyd-Isomere geformt wird. Selbstverständlich kann die Aldolkondensation durch die gezielte Umsetzung einzelner Isomere so gesteuert werden, dass überwiegend oder vollständig ein einzelnes Aldolkondensationsisomer gebildet wird. Die betreffenden Aldolkondensationsprodukte können anschließend, üblicherweise nach vorausgegangener, meist destillativer Abtrennung aus der Reaktionsmischung und gewünschtenfalls destillativer Reinigung, mit herkömmlichen Hydrierkatalysatoren, beispielsweise den vorstehend zur Hydrierung von Aldehyden genannten, zu den entsprechenden Alkoholen oder Alkoholgemischen hydriert werden.
Wie bereits erwähnt, können die in der Weichmacher-Zusammensetzung enthaltenen Verbindungen der allgemeinen Formel (II) mit reinem 2-Propylheptanol verestert sein. Im Allgemeinen werden zur Herstellung dieser Ester jedoch Gemische des 2-Propylheptanols mit den genannten Propylheptanol-Isomeren eingesetzt, in denen der Gehalt an 2-Propylheptanol mindestens 50 Gew.-% Beträgt. Es kann bevorzugt sein, dass der Gehalt an 2- Propylheptanol 60 bis 98 Gew.-% und stärker bevorzugt 80 bis 95 Gew.-% und besonders bevorzugt 85 bis 95 Gew.-% beträgt.
Geeignete Mischungen von 2-Propylheptanol mit den Propylheptanol-Isomeren umfassen beispielsweise solche aus 60 bis 98 Gew.-% 2-Propylheptanol, 1 bis 15 Gew.-% 2-Propyl-4-methyl-hexanol und 0,01 bis 20 Gew.-% 2- Propyl-5-methyl-hexanol und 0,01 bis 24 Gew.-% 2-lsopropylheptanol, wobei die Summe der Anteile der einzelnen Bestandteile 100 Gew.-% nicht überschreitet. Es kann bevorzugt sein, dass sich die Anteile der einzelnen Bestandteile zu 100 Gew.-% addieren.
Weitere geeignete Mischungen aus 2-Propylheptanol mit den Propylheptanol-Isomeren umfassen beispielsweise solche aus 75 bis 95 Gew.-% 2-Propylheptanol, 2 bis 15 Gew.-% 2-Propyl-4-methyl-hexanol, 1 bis 20 Gew.-% 2- Propyl-5-methyl-hexanol, 0,1 bis 4 Gew.-% 2-lsopropylheptanol, 0,1 bis 2 Gew.-% 2-lsopropyl-4-methylhexanol und 0, 1 bis 2 Gew.-% 2-lsopropyl-5-methyl-hexanol, wobei die Summe der Anteile der einzelnen Bestandteile 100 Gew.-% nicht überschreitet. Es kann bevorzugt sein, dass sich die Anteile der einzelnen Bestandteile zu 100 Gew.-% addieren.
Es kann bevorzugt sein, dass Mischungen von 2-Propylheptanol mit den Propylheptanol-Isomeren solche mit 85 bis 95 Gew.-% 2-Propylheptanol, 5 bis 12 Gew.-% 2-Propyl-4-methyl-hexanol und 0, 1 bis 2 Gew.-% 2-Propyl-5- methylhexanol und 0,01 bis 1 Gew.-% 2-lsopropylheptanol umfassen, wobei die Summe der Anteile der einzelnen Bestandteile 100 Gew.-% nicht überschreitet. Es kann bevorzugt sein, dass sich die Anteile der einzelnen Bestandteile zu 100 Gew.-% addieren.
Bei Verwendung der genannten 2-Propylheptanol-lsomerengemische anstelle von reinem 2-Propylheptanol zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) entspricht die Isomerenzusammensetzung der Alkylestergruppen bzw. Alkylethergruppen praktisch der Zusammensetzung der zur Veresterung verwendeten Propylheptanol-Isomerengemische.
Undecanol
Die Undecanole können verzweigt sein oder aus Gemischen geradkettiger und verzweigter Undecanole zusammengesetzt sein. Es kann bevorzugt sein, dass Gemische aus verzweigten Undecanolen, auch als Isoundecanol bezeichnet, als Alkoholkomponente verwendet werden.
Im Wesentlichen geradkettiges Undecanol kann beispielsweise durch die Rhodium- oder vorzugsweise Kobaltkatalysierte Hydroformylierung von 1-Decen und nachfolgende Hydrierung des dabei erhaltenen n-Undecanals erhalten werden. Das Ausgangsolefin 1-Decen wird beispielsweise über das zuvor bei der Herstellung von 1-Octen erwähnte SHOP-Verfahren hergestellt.
Zur Herstellung verzweigten Isoundecanols kann das im SHOP-Verfahren erhaltene 1-Decen einer Skelettisomerisierung, z.B. mittels azider zeolithischer Molekularsiebe, wie in WO 9823566 beschrieben, unterzogen werden, wobei sich Gemische aus isomeren Decenen bilden, deren Rhodium- oder vorzugsweise Kobalt-katalysierte Hydroformylierung und nachfolgende Hydrierung der erhaltenen Isoundecanal-Gemische zudem zur Herstellung der offenbarungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) verwendeten Isoundecanols führt. Die Hydroformylierung von 1-Decen oder Isodecen-Gemischen mittels Rhodium- oder Kobalt- Katalyse kann wie zuvor in Zusammenhang mit der Synthese von Gz bis Cw-Alkoholen beschrieben erfolgen. Entsprechendes gilt für die Hydrierung von n-Undecanal oder Isoundecanal-Gemischen zu n-Undecanol bzw. Isoundecanol.
Nach destillativer Reinigung des Austrags der Hydrierung können die so erhaltenen Gz bis Cn-Alkylalkohole bzw. deren Gemische, wie vorstehend beschrieben, zur Herstellung der offenbarungsgemäßen Diesterverbindungen der allgemeinen Formel (I) verwendet werden.
Dodecanol
Die Dodecanole können verzweigt sein oder aus Gemischen geradkettiger und verzweigter Dodecanole zusammengesetzt sein. Im Wesentlichen geradkettiges Dodecanol kann beispielsweise über das Alfol®- oder Epal®-Verfahren gewonnen werden. Diese Verfahren beinhalten die Oxidation und Hydrolyse geradkettiger Trialkylaluminium-Verbindungen, welche ausgehend von Triethylaluminium schrittweise über mehrere Ethylierungsreaktionen unter Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatoren aufgebaut werden. Aus den daraus resultierenden Gemischen weitgehend geradkettiger Alkylalkohole unterschiedlicher Kettenlänge kann nach dem destillativen Austrag der C12- Alkylalkohol-Fraktion das gewünschte n-Dodecanol erhalten werden.
Alternativ kann n-Dodecanol auch durch Hydrogenierung natürlicher Fettsäuremethylester, beispielsweise aus Kokosnussöl, hergestellt werden.
Verzweigtes Isododecanol kann analog zu den bekannten Verfahren zur Codimerisierung und/oder Oligomerisierung von Olefinen, wie beispielsweise in der WO 0063151 beschrieben, mit nachfolgender Hydroformylierung und Hydrierung der Isoundecen-Gemische, wie beispielsweise in der DE-A 4339713 beschrieben, erhalten werden. Nach destillativer Reinigung des Austrags der Hydrierung können die so erhaltenen Isododecanole bzw. deren Gemische, wie vorstehend beschrieben, zur Herstellung der offenbarungsgemäßen Diesterverbindungen der allgemeinen Formel (I) verwendet werden.
Beispiele und Figuren
Fig. 1 zeigt das Gelierverhalten verschiedener Plastisole mit offenbarungsgemäßen Weichmacher-
Zusammensetzungen und Vergleichs-Weichmacher-Zusammensetzungen der allgemeinen Formel (II. a).
Fig. 2 zeigt das Gelierverhalten verschiedener Plastisole mit offenbarungsgemäßen Weichmacher-
Zusammensetzungen und Vergleichs-Weichmacher-Zusammensetzungen der allgemeinen Formel (II. b).
Die Erfindung wird anhand der im Folgenden beschriebenen Figuren und der Beispiele näher erläutert. Dabei sollen die Figuren und Beispiele nicht als einschränkend für die Erfindung verstanden werden.
Für die Gaschromatographie wurde ein Gaschromatograph von Fa. Agilent 6890series und als Säule Optima 5 Amin (Länge = 30 m, Innendurchmesser = 0,25 mm, Außendurchmesser = 0,40 mm, Filmdicke = 0,5 Dm) der Fa. Macherey&Nagel (Best.Nr. 726354.30) verwendet. Als Injektor diente ein Split/Splitless mit Topaz Split Precision Liner Whool der Fa. Restek (# 23305). Die Injektionsbedingungen waren: Injektortemperatur = 280 °C, Injektionsvolumen = 1 DL, Split 1 :50, Splitflow 150 mL/min, Septum Purge 3,0 mL/min (gemessen bei Ofentemperatur 80 °C). Als Trägergas diente Stickstoff 28PSI = 3,0 mL/min (gemessen bei Ofentemperatur 80 °C). Das Temperaturprogramm war: Start: 60 °C, Verweildauer 1 : 5 min, Temperaturrampe 1 : 8 °C/min, Endtemperatur 1 : 240 °C, Verweildauer 2: 0 min, Temperaturrampe 2: 30 °C/min, Endtemperatur 2: 300 °C, Verweildauer 3: 10 min, Gesamtlaufzeit: 59,5 min. Die Detektion erfolgte mittels FID mit 300 mL/min Luft, 30 mL/min Wasserstoff und 30 mL/min Make-Up-Gas (Stickstoff) bei 320 °C.
In den Beispielen werden die Einsatzstoffe wie in Tabelle 2 gezeigt verwendet.
Tabelle 2.
Figure imgf000042_0001
Wenn nicht anders angegeben, sind alle Mengenverhältnisangaben auf Gewichts-Basis.
Synthese der Verbindung 1.2 (Dicyclohexyl-4-Oxo-Pimelat)
Figure imgf000043_0001
Ein 1.6 L Reaktorkessel wurde mit Diethyl-4-oxopimelat (296 g, 1.28 mol, 1.0 Äq., BLDpharm), Cyclohexanol (384 g, 3.83 mol, 3.0 Äq., BASF) und Tyzor TPT-20B (0.34 g, 0.05 Gew.-%, Dorf Ketal) befüllt. Unter einem Stickstoff-Strom wurde die Reaktionsmischung auf 157-192 °C erhitzt. Nach 16 Stunden Reaktionszeit war kein Ethanol mehr entstanden. Anschließend wurde das überschüssige Cyclohexanol abdestilliert (max. 185 °C,
9 mbar). Die Reaktionstemperatur wurde auf 80 °C gebracht und die Reaktionsmischung mit einer wässrigen 2.0 Gew.-% NaOH-Lösung (1.7 g) gequenscht. Nach 20-minütigem Rühren bei 80 °C wurde der Reaktionsmischung Wasser (16 mL) hinzugefügt, um das ausgefallene Titandioxid zu agglomerieren. Das Wasser wurde direkt wieder abdestilliert (max. 123 °C, 4 mbar) und das Rohprodukt über eine Druckfilternutsche filtriert (2 L Pall Filterhalter, AK 100). Um das Produkt hochrein zu erhalten, wurde eine Wasserdampfdestillation (max. 210 °C, Dauer: 5 h) durchgeführt und als letztes wurde ein Stickstoff-Strom durch das Produkt geleitet (200 °C,
10 min) und das Produkt über eine Druckfilternutsche filtriert (2 L Pall Filterhalter, AKS 7 mit Aktivkohle, 1 bar). Es wurden 215 g des Produkts erhalten (635 mmol, 50% Ausbeute).
Analytik: GC-Flächen%: 98.75
Die nachfolgende Tabelle 3 gibt die Eigenschaften der wie oben beschriebenen Verbindung nebst nichterfindungsgemäßen Vergleichsbeispielen wieder.
Tabelle 3.
Figure imgf000044_0001
Anwendungstechnische Prüfungen:
II. a) Bestimmung der Lösetemperatur der offenbarungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzungen:
Zur Bestimmung der Lösetemperatur der offenbarungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzungen wurden etwa 10 Gramm einer Mischung nach folgender Rezeptur (siehe Tabelle 4) hergestellt. Die Mischung wird mit einer Pipette aufgerührt und dann sofort ca. 30 Tropfen der homogenen Mischung auf das Platte-Platte-Messsystem gegeben.
Tabelle 4.
Figure imgf000045_0001
Die Messung erfolgte in zwei Rampen. Die erste Rampe für die Dauer von 120 s bei D=10 (1/s) und 30 °C dient zum Temperieren der Probe. Die zweite Rampe bei D=10 (1/s) und kontinuierlicher Temperatursteigerung von 5 °C min ist dann die eigentliche Messung. Der Abbruch erfolgte manuell, nachdem das Viskositätsmaximum überschritten war. Als Ergebnis der Messung wird die Temperatur ermittelt, bei der das Maximum der Viskosität erreicht ist. Diese Messungen werden insgesamt viermal durchgeführt und der arithmetische Mittelwert aller vier Messungen als das Endergebnis gewertet.
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, zeigt 4-Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester (Verbindung I.2) gegenüber den Weichmachern Isononylbenzoat (Vestinol INB), Isodecylbenzoat (Jayflex MB10), Diisononylphthalat (Palatinol® N), Di-(isononyl)-1,2-cyclohexansäuredicarboxylat (Hexamoll DINCH) und Di-(2-ethylhexyl)- terephthalat (Palatinol DOTP) eine deutlich niedrigere Lösetemperatur für PVC. Il.b) Bestimmung des Gelierverhaltens von Plastisolen mit den offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen
Zur Untersuchung des Gelierverhaltens von Plastisolen auf Basis der offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen wurden Plastisole, die PVC und eine Mischung des Weichmachers Di-(2-ethylhexyl)- terephthalat (Palatinol DOTP) mit 4-Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester (Verbindung 1.2) bzw. Di- (isononyl)-1,2-cyclohexansäuredicarboxylat (Hexamoll DINCH) mit 4-Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester (Verbindung I.2) in unterschiedlichen Mengenverhältnissen enthalten (Palatinol DOTP zu 4- Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester 91/9, bzw. Hexamoll DINCH zu 4-Oxoheptandisäure-di- cyclohexylester 78/22), nach folgender Rezeptur hergestellt:
Tabelle 5.
Figure imgf000046_0001
Als Vergleich wurden zudem Plastisole hergestellt, die neben PVC ausschließlich die Weichmacher Di-(2- ethylhexyl)-terephthalat (Palatinol DOTP), Diisononylphthalat (Palatinol® N) bzw. Di-(isononyl)-1,2- cyclohexansäuredicarboxylat (Hexamoll DINCH) enthalten, bzw. Plastisole mit 73 Gew.-% des Weichmachers Di-(2-ethylhexyl)-terephthalat (Palatinol DOTP) mit 27 Gew.-% des Gelierhilfsmittels Isononylbenzoat (Vestinol® INB), ein Plastisol mit 64 Gew.-% des Weichmachers Di-(2-ethylhexyl)- terephthalat (Palatinol DOTP) mit 36 Gew.-% des Gelierhilfsmittels Isodecylbenzoat (Jayflex® MB 10), ein Plastisol aus 45 Gew.-% des Weichmachers Di-(isononyl)-1 ,2-cyclohexansäuredicarboxylat (Hexamoll DINCH) mit 55 Gew.-% des Gelierhilfsmittels Isononylbenzoat (Vestinol® INB) und ein Plastisol mit 33 Gew.-% des Weichmachers Di-(isononyl)-1 ,2-cyclohexansäuredicarboxylat (Hexamoll DINCH) mit 67 Gew.-% des Gelierhilfsmittels Isodecylbenzoat (Jayflex® MB 10). Tabelle 6.
Figure imgf000047_0001
Die Herstellung der Plastisole erfolgte in der Weise, dass die zwei PVC-Typen in einer PVC-freien Vorrichtung zusammen eingewogen wurden. In einer zweiten PVC-freien Vorrichtung wurden die flüssigen Komponenten eingewogen. Mit Hilfe eines Dissolvers (Fa. Jahnke & Kunkel, IKA-Werk, Typ RE-166 A, 60- 6000 1/min, Durchmesser der Dissolverscheibe = 40 mm) wurde bei 400 U/min das PVC in die flüssigen Komponenten eingerührt. Nachdem die Mischung homogenisiert wurde, wurde die Drehzahl auf 2500 1/min erhöht und 150 s homogenisiert. Das Plastisol wurde aus der PVC-freien Vorrichtung in eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise eine Stahlschale, überführt und unter Vakuum gesetzt, mit dem Ziel, die im Plastisol enthaltene Luft zu entfernen. Danach wurde das Plastisol wieder auf Umgebungsdruck gebracht. Messbeginn der rheologischen Messungen war bei allen Plastisolen 30 min nach der Homogenisierung.
Die Viskositätsmessungen wurden mit einem beheizbaren Oszillations- und Rotations- Rheometer MCR 302 von Anton Paar in einem Oszillationsversuch durchgeführt.
Messsystem: Platte/Platte d=50 mm
Amplitude 0: 1%
Frequenz: 1 Hz
Spaltbreite: 1 mm
Ausgangstemperatur: 20 °C
Temperaturprofil: 20 - 200 °C
Temperatursteigerung: 10 °C/min
Messpunkte: 201
Messpunktdauer: 0,09 min
Die Messung erfolgte in zwei Rampen. Die erste Rampe diente zum Temperieren der Probe. Bei 20 °C wurde das Plastisol für 2 min mit 0=1% leicht geschert. Mit der zweiten Rampe startete das Temperaturprogramm. Bei der Messung wurden der Speichermodul und der Verlustmodul aufgezeichnet. Aus dem Quotienten dieser beiden Größen errechnet sich die komplexe Viskosität h*. Die Temperatur, bei der das Viskositätsmaximum erreicht wurde, wird als die Geliertemperatur des Plastisols betrachtet. Wie in Fig. 1 gezeigt, gelieren die Plastisole mit der offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzung im Vergleich zu dem Plastisol, welches ausschließlich den Weichmacher Di-(isononyl)-
I,2-cyclohexansäuredicarboxylat (Hexamoll DINCH) enthält, bei wesentlich niedrigeren Temperaturen. Bereits bei einer Zusammensetzung von 78 Gew.-% Di-(isononyl)-1,2-cyclohexansäuredicarboxylat (Hexamoll DINCH) und 22 Gew.-% 4-Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester (Verbindung I.2) wird eine Geliertemperatur von 150 °C erreicht, die der Geliertemperatur des Weichmachers Palatinol® N entspricht und die für viele Plastisolanwendungen ausreichend ist. Durch weitere Erhöhung des Anteils an 4- Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester in den offenbarungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzungen lässt sich die Geliertemperatur der Plastisole weiter absenken.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird bereits bei einer Zusammensetzung von 91 Gew.-% Di-(2-ethylhexyl)- terephthalat (Palatinol DOTP) und 9 Gew.-% 4-Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester (Verbindung I.2) eine Geliertemperatur von 150 °C erreicht, die der Geliertemperatur des Weichmachers Palatinol® N entspricht und die für viele Plastisolanwendungen ausreichend ist. Durch weitere Erhöhung des Anteils an 4-Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester in den offenbarungsgemäßen Weichmacher-Zusammensetzungen lässt sich die Geliertemperatur der Plastisole weiter absenken.
In beiden Abbildungen sind zwei Vergleichsbeispiele mit Gelierhilfsmitteln enthalten. Ein Plastisol aus 73 Gew.-% des Weichmachers Di-(2-ethylhexyl)-terephthalat (Palatinol DOTP) mit 27 Gew.-% des Gelierhilfsmittels Isononylbenzoat (Vestinol® INB) und ein Plastisol mit 64 Gew.-% des Weichmachers Di- (2-ethylhexyl)-terephthalat (Palatinol DOTP) mit 36 Gew.-% des Gelierhilfsmittels Isodecylbenzoat (Jayflex® MB 10). In beiden Fällen wird ebenfalls die Geliertemperatur von 150 °C erreicht, welche der Geliertemperatur des Diisononylphthalats entspricht.
Bei den Weichmacher-Zusammensetzungen aus den Gelierhilfsmitteln Isononylbenzoat (Vestinol® INB) und Isodecylbenzoat (Jayflex® MB 10) werden wesentlich höhere Anteile von Isononylbenzoat (27 Gew.-%) bzw. Isodecylbenzoat (36 Gew.-%) benötigt, um eine Geliertemperatur der Plastisole von 150 °C zu erzielen. 4-Oxoheptandisäure-di-cyclohexylester besitzt demnach eine deutlich bessere Gelierwirkung als die Gelierhilfsmittel Isononylbenzoat (Vestinol® INB) und Isodecylbenzoat (Jayflex® MB 10) und eignen sich demnach als Gelierhilfsmittel.
II. c) Herstellung und Prüfung von Weich-PVC-Folien hergestellt unter Einsatz erfindungsgemäßer Weichmacher-Zusammensetzungen
Rezeptur: siehe nachfolgende Tabelle 7. Tabelle 7.
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*Vergleichsbeispiel
Die Plastisole der Formulierungen I*, II*, III*, V und VI wurden wie unter II. b) beschrieben hergestellt. Aus den so erhaltenen PI astisolen wurden Folien mit einer Dicke von 0,5 mm hergestellt, indem die Plastisole in einem Mathis-Ofen geliert wurden.
Einstellungen am Mathisofen:
Abluft: Klappe ganz offen
Frischluft: offen
Umluft: maximale Position
Oberluft/Unterluft: Oberluft Stellung 1
Es wurde ein neues Relaispapier in die Einspannvorrichtung am Mathisofen eingespannt. Der Ofen wurde auf 190 °C vorgeheizt und die Gelierzeit auf 120 s eingestellt. Für die Spalteinstellung wurde der Spalt zwischen Papier und Rakel mit der Dickeschablone auf 0, 1 mm eingestellt. Die Dickemessuhr wurde auf 0, 1 mm gestellt. Dann wurde der Spalt auf einen Wert von 0,7 mm auf der Messuhr eingestellt.
Das Plastisol wurde auf das Papier aufgetragen und mit dem Rakel glattgestrichen. Anschließend wurde über den Startknopf die Einspannvorrichtung in den Ofen gefahren. Nach 120 s fuhr die Einspannvorrichtung wieder aus dem Ofen. Das Plastisol war geliert und die entstandene Folie mit der Dicke von 0,5 mm ließ sich abziehen.
II. d) Folien der Formulierung IV* wurden wie folgt hergestellt: 150 g PVC (Homopolymeres Suspensions-PVC, Markenname Inovyn® 271 PC); 90 g Weichmacher- Zusammensetzung und 3 g Ba/Zn-Stabilisator, Markenname Baerostab® UBZ 760 XLP RF wurden mit einem Handmixer bei Raumtemperatur vermischt. Die Mischung wurde anschließend auf einem ölbeheizten Labormischwalzwerk (Fa. Collin, Automatikwalzwerk Typ W250M, Durchmesser: 252 mm, Breite: 450 mm) plastifiziert und zu einem Walzfell verarbeitet. Die Temperatur der beiden Walzen betrug jeweils 180 °C; die Drehzahlen lagen bei 15 Umdrehungen/min. (vordere Walze) und 12 Umdrehungen/min. (hintere Walze); die Walzzeit betrug 5 Minuten. Der Walzenspalt wurde auf 0,5 mm eingestellt. Man erhielt so ein Walzfell mit einer Dicke von 0,53 mm. Das abgekühlte Walzfell wurde anschließend bei einer Temperatur von 190 °C und einem Druck von 150 bar innerhalb von 180 s auf einer Presse vom Typ "Laborplattenpresse 400 P" der Fa. Collin zu einer Weich-PVC-Folie mit einer Dicke von 0,50 mm verpresst. Unter Beibehaltung des Pressdrucks wurde die Pressfolie innerhalb von 10 Minuten auf ca. 40 °C abgekühlt.
II. e) Bestimmung der Shore A-Härte von Folien mit den offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen
Die Messung erfolgt in Anlehnung an die DIN EN ISO 868, Okt. 2003: Aus den wie unter II. d) hergestellten Pressfolien bzw. den unter II. c) hergestellten Folien werden insgesamt 22 Stück 49 x 49 mm große Folien ausgestanzt. Hierzu ist ein entsprechendes Stanzeisen zu verwenden um jeweils gleiche Foliengröße sicherzustellen. Diese werden in einen Pressrahmen (Maße 400 x 400 mm; Dicke 10 mm) luftblasenfrei eingelegt, in dem sich insgesamt 16 Kavitäten zur Herstellung von Shore-A Probekörpern befinden. Jede Kavität hat die Innenmaße von 50 x 50 mm. Nach dem Beschicken des Rahmens wird zwischen zwei hochglanzpolierten verchromten Messing-Pressblechen 400 x 400 x 2 mm gepresst auf einer Presse vom Typ "Laborplattenpresse 400 P" der Fa. Collin. Die Prüfkörper werden bei 185 °C und 200 bar für insgesamt 15 Minuten gepresst. Die abgekühlten Prüfkörper werden nun vor der Messung 7 Tage in einem Klimaraum bei 23 °C und ca. 50% Feuchte konditioniert. Für die Messung der Shore-A-Härte wird ein Durometer HDD- 2 der Fa. Hildebrand verwendet. An einem Probekörper werden 10 Messwerte nach 15 s Eindringzeit gemessen.
II. f) Bestimmung der Folienflüchtigkeit von Folien mit den offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen
Für die Bestimmung der Folienflüchtigkeit wurden aus den unter II. d) hergestellten Pressfolien bzw. den unter II. c) hergestellten Folien vier Einzelfolien (150 x 100 mm) ausgeschnitten, gelocht und gewogen. Die Folien wurden an einen rotierenden Stern in einen auf 130 °C eingestellten Heraeus-Trockenschrank Typ 5042 E gehängt. In dem Schrank wurde 18 mal pro Stunde die Luft gewechselt. Dies entspricht 800 L/h Frischluft. Nach 24 h in dem Schrank wurden die Folien entnommen und zurückgewogen. Der Gewichtsverlust in Prozent gibt die Folienflüchtigkeit der Weichmacher-Zusammensetzungen an.
II. g) Bestimmung der Verträglichkeit (Permanenz) von Folien mit den offenbarungs-gemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen
Für die Bestimmung der Verträglichkeit wurden aus den unter II. d) hergestellten Pressfolien bzw. den unter II. c) hergestellten Folien 10 Prüfkörper (Folien) mit einer Größe von 75 x 110 x 0,5 mm ausgeschnitten. Die Folien wurden an der Breitseite gelocht, beschriftet und gewogen. Die so hergestellten Prüfkörper wurden anschließend auf ein Metallgestell aus nichtrostendem Material in ein Becken aus Glas gestellt. Um eine gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden, dürfen nur Prüfkörper mit gleicher Zusammensetzung in einem Glasbecken gelagert werden. Die Glasbecken werden mit vollentsalztem Wasser bis zu einem Füllstand von etwa 3 cm befüllt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Prüfkörper weitere 2 cm über der Wasseroberfläche sich befinden und das Wasser nicht berühren. Die anschließend luftdicht verschlossenen Glasgefäße werden dann in einen Wärmeschrank mit Innenraumtemperaturkontrolle gegeben. Die Prüfung erfolgt bei 70 °C und 100% rel. Luftfeuchtigkeit für eine Dauer von insgesamt 28 Tagen. In den Intervallen 1 , 3, 7, 14 und 28 Tagen werden jeweils zwei Proben entnommen, und für 1 Std. frei hängend an der Luft klimatisiert. Danach wurden die Folien im Abzug mit Methanol gereinigt. Anschließend wurden die Folien für 16 h bei 80 °C in einem Trockenschrank (natürliche Konvektion) frei hängend getrocknet. Nach Entnahme aus dem Trockenschrank wurden die Folien für 1 Std. im Labor frei hängend konditioniert und anschließend gewogen. Als Prüfergebnis angegeben wurde jeweils der arithmetische Mittelwert der Gewichtsänderungen zu den Proben vor dem Einbringen in den Wärmeschrank.
Zusätzlich zur gravimetrischen Auswertung erfolgt eine visuelle Beurteilung der Folien. Dabei geht man nach der nachfolgenden Beurteilungstabelle vor:
0 = trockener Griff, die Folie ist glatt und trocken (beste Verträglichkeit)
1 = stumpfer Griff, die Folie ist noch trocken, eine geringe Weichmachermenge befindet sich auf der
Oberfläche und ergibt einen stumpfen Griff. Fingerspuren sind sichtbar
2 = klebriger Griff, es ist schon merklich Weichmacher an der Oberfläche ausgetreten, Fingerspuren sind leicht und deutlich zu erkennen
3 = schwacher, trockener Belag; mit bloßem Auge erkennbar
4 = schwacher, flüssiger oder schmieriger Belag
5 = starker trockener Belag
6 = starker schmieriger Belag II. h) Bestimmung der HCI-Reststabilität von Folien mit den offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen
Die Bestimmung der HCI-Reststabilität erfolgt nach DIN EN 60811-405 (VDE 0473-811-405): Als Prüfgerät wird ein Metallblock -Thermostat von Liebisch Labortechnik bei einer Prüftemperatur von 200 °C verwendet. Es wird immer eine 3-fach Bestimmung vorgenommen. Ca. 50 mg der unter II. c) bzw. II. d) hergestellten Folien werden abgewogen, auf 3 cm Länge zugeschnitten und im unteren Teil des Glasröhrchens positioniert. Am oberen Ende des Glasröhrchens wird ein ca. 10 mm langer Indikatorpapierstreifen (Lackmusspapier) so positioniert, dass ca. 2 mm herausstehen. Die so präparierten Glasröhrchen werden in den Metallblock positioniert und die Zeit notiert, bis ein Farbumschlag in Richtung Rot auftritt. Aus den drei Messwerten der drei Proben wird der arithmetische Mittelwert gebildet.
II. i) Bestimmung der Kältebruchtemperatur von Folien mit den offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen
Die Prüfung der Kältebruchtemperatur erfolgt an Prüfkörper, die aus den unter II. c) bzw. II. d) hergestellten Folien erhalten wurden. Die Prüfung erfolgt in Anlehnung an den Entwurf der DIN 53372 von 1981. Maße und Anzahl der Prüfkörper sind entsprechend den Vorgaben der DIN-Vorschrift (Länge von 60 mm, Breite von 15 mm, Dicke exakt 0,50 mm). Die Prüfkörper müssen vor der Prüfung min. 4 Tage bei Raumtemperatur gelagert werden. Entscheidender Unterschied dieser Prüfkonstruktion im Unterschied zum Entwurf der DIN 53372 besteht darin, dass die Hämmer nicht in freiem senkrechtem Fall auf die Prüfkörperschlaufen auftreffen. Stattdessen sind die Hämmer auf einer Welle befestigt und fallen nach dem Auslösen der Schlaggewichte im Kreisbogen aus gleicher Höhe (= Abstand zum Prüfkörper) auf die Prüfschlaufen herab. Hierbei werden jeweils sechs identische Prüfkörper in einer Reihe gleichzeitig geprüft. Die Kältetruhe wird auf eine zu erwartende Starttemperatur eingestellt und der Probenträger (Bombe) mit den Prüfkörpern eingesetzt. Zur Konditionierung der Prüfkörper werden diese pro Prüftemperatur 1 h temperiert. Zur Auswertung werden nur diejenigen Probeschlaufen als defekt gewertet die ganz in zwei oder mehr Teile zerbrochen sind. Um die Kältebruchtemperatur zu ermitteln, müssen mindestens eine 6er-Reihe Prüflinge als komplett zerbrochen, sowie eine 6er-Reihe als komplett erhalten bewertet werden. Das Temperaturintervall der durchzuführenden Prüfungen beträgt jeweils 5 °C. Die Berechnung der Kältebruchtemperatur erfolgt gemäß der Formel im Entwurf der DIN-Norm 53372 (1981). ll.j) Bestimmung der Zugprüfeigenschaften von Folien mit den offenbarungsgemäßen Weichmacher- Zusammensetzungen Diese Prüfung dient der Ermittlung der Parameter Bruchdehnung, Bruchspannung und 100% Modul. Dazu werden auf der Zugprüfmaschine Zwick / Z 2.5 Probekörper Typ 2 nach DIN EN ISO 527-3 gemessen. Die Probekörper sind 150 mm lang, 15 mm breit und ca. 0,50 mm dick. Die Probekörper werden mit Hilfe eines Stanzeisens aus den unter II. c) bzw. II. d) beschriebenen Folienausgestanzt. Vor der Prüfung werden die Prüfkörper 7 Tage im Klimaraum unter Normalklima konditioniert. Dabei ist zu beachten, dass zwischen Herstellung der Pressfolien und Durchführung der Zugprüfung genau 7 Tage vergehen. Die Konditionierung erfolgen bei 23 °C +/- 1,0 °C und 50% +/- 5 R.H. gemäß DIN EN ISO 291. Die Zugprüfungen erfolgen gemäß DIN EN ISO 527, Teil 1-3. Jede Messung besteht aus der Prüfung von 10 einzelnen Probekörpern. Die Messlänge von 100 mm ergibt sich aus der freien Einspannlänge des Probekörpers zwischen den Klemmbacken. Die Prüfgeschwindigkeit beträgt 100 mm/min. Innerhalb der Messlänge wird die Durchschnittsdicke aus 5 Einzelwerten ermittelt. Die Messung der Dehnung und des 100% Moduls erfolgt über die Änderung des Traversenweges.
Die Ergebnisse der anwendungstechnischen Prüfungen sind in Tabellen 8 und 9 gezeigt.
Wie in Tabelle 8 und 9 gezeigt, sind die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Weichmacherzusammensetzungen vergleichbar mit den Eigenschaften der bereits bekannten, nichterfindungsgemäßen Weichmacher. Der Zusatz von entsprechenden Mengen des erfindungsgemäßen Weichmachers 4-Oxoheptandisäuredi-1,2-cyclohexylester führt wegen der geringen notwendigen Mengen, um die Geliereigenschaften von Diisononylphthalat zu erreichen, nur zu einer geringen Änderung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Weichmacherzusammensetzung in PVC.
Tabelle 8.
Figure imgf000054_0001
* Vergleichsbeispiel
Tabelle 9.
Figure imgf000055_0001
Vergleichsbeispiel

Claims

Patentansprüche
1. Weichmacher-Zusammensetzung, enthaltend a) mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000056_0001
wobei
Ri und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Cs-Cs-Cycloalkyl, das unsubstituiert ist oder einen oder mehrere Ci-Cio-Alkyl-Substituenten trägt, und n1 und n2 unabhängig voneinander für 1 , 2 oder 3 stehen; und b) mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (II)
Figure imgf000056_0002
wobei
R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter C4-Ci2-Alkyl, und
Y ausgewählt ist unter (Y.a) und (Y.b)
Figure imgf000056_0003
Figure imgf000057_0001
worin # Anknüpfungspunkte angibt.
2. Weichmacher-Zusammensetzung nach Anspruch 1 , wobei n1 und n2 für 1 stehen.
3. Weichmacher-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei Ri und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter
Cyclopentyl, 2-Methylcyclopentyl, 3-Methylcyclopentyl, 2,3-Dimethylcyclopentyl,
2.4-Dimethylcyclopentyl, 2,5-Dimethylcyclopentyl,
Cyclohexyl, 2-Methylcyclohexyl, 3-Methylcyclohexyl, 2,3-Dimethylcylclohexyl,
2.4-Dimethylcyclohexyl, 2,5-Dimethylcyclohexyl, 2,6-Dimethylcyclohexyl, 3,4-Dimethylcyclohexyl,
3.5-Dimethylcyclohexyl,
Cycloheptyl, 2-Methylcycloheptyl, 3-Methylcycloheptyl, 4-Methylcycloheptyl,
2.3-Dimethylcycloheptyl, 2,4-Dimethylcycloheptyl, 2,5-Dimethylcycloheptyl,
2.6-Dimethylcycloheptyl, 2,7-Dimethylcycloheptyl, 3,4-Dimethylcycloheptyl, 3,5-Dimethylcycloheptyl, 3,6-Dimethylcycloheptyl, 4,5-Dimethylcycloheptyl
Cyclooctyl, 2-Methylcyclooctyl, 3-Methylcyclooctyl, 4-Methylcyclooctyl, 5-Methylcyclooctyl,
2.3-Dimethylcyclooctyl, 2,4-Dimethylcyclooctyl, 2,5-Dimethylcyclooctyl, 2,6-Dimethylcyclooctyl,
2.7-Dimethylcyclooctyl, und 2,8-Dimethylcyclooctyl.
4. Weichmacher-Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei Ri und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl und Cyclooctyl.
5. Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ri und R2 gleich sind.
6. Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Y für (Y.a) steht und R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter verzweigten und unverzweigten C7-Ci2-Alkyl.
7. Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Y für (Y.b) steht und vorzugsweise R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter verzweigtem und unverzweigtem C7-Ci2-Alkyl.
8. Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei R3 und R4 beide für 2-Ethylhexyl oder beide für Isononyl stehen.
9. Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend die mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 7 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und (II).
10. Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend mindestens einen weiteren Weichmacher, der von den Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und (II) verschieden ist.
11 . Weichmacher-Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der weitere Weichmacher ausgewählt ist unter
- Phthalsäuredialkylestern,
- Trimellitsäuretrialkylestern,
- Benzoesäurealkylestern,
- Dibenzoesäureestern,
- Hydroxybenzoesäureestern,
- Estern von gesättigten Monocarbonsäuren,
- Estern von ungesättigten Monocarbonsäuren,
- Estern von Hydroxymonocarbonsäuren,
- Estern von Dicarbonsäuren,
- Estern von gesättigten Hydroxydicarbonsäuren,
- Amiden und Estern von aromatischen Sulfonsäuren,
- Pentaerythritolestern,
- Alkylsulfonsäureestern,
- Glycerinestern,
- Isosorbidestern,
- Phosphorsäureestern,
- Citronensäurediestern und Citronensäuretriestern, - Alkylpyrrolidonderivaten,
- 2,5-Furandicarbonsäureestern,
- 2,5-Tetrahydrofurandicarbonsäureestern,
- epoxidierten Pflanzenölen,
- epoxidierten Fettsäuremonoalkylestern,
- 1 ,3-Cyclohexandicarbonsäuredialkylestern,
- 1 ,4-Cyclohexandicarbonsäuredialkylestern,
- Polyestern aus aliphatischen und/oder aromatischen Polycarbonsäuren mit wenigstens zweiwertigen Alkoholen,
- weiteren Weichmachern, und
- Mischungen davon.
12. Formmasse oder Plastisol, enthaltend die Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, und mindestens ein Polymer, das bevorzugt ausgewählt ist unter einem Thermoplast, einem Elastomer, und Mischungen davon.
13. Formmasse oder Plastisol nach Anspruch 12, wobei der Thermoplast ausgewählt ist unter
- Homo- oder Copolymeren, die mindestens ein Monomer in einpolymerisierter Form enthalten, ausgewählt unter C2-Cio-Monoolefinen wie Ethylen oder Propylen, 1 ,3-Butadien, 2-Chlor-1 ,3- Butadien, Vinylalkoholen und deren C2-Cio-Alkylestern, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Tetrafluorethylen, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Acrylaten und Methacrylaten von Ci-Cw-Alkoholen, Vinylaromaten wie Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, a,ß-ethylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren und Maleinsäureanhydrid,
- Homo- oder Copolymeren von Vinylacetalen, Polyvinylestern, Polycarbonaten, Polyestern, Polyethern, Polyetherketonen, thermoplastischen Polyurethanen, Polysulfiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polyacrylaten, Polymethylmethacrylaten, Polystyrolen, Polyvinylalkoholen, Polyvinylacetaten, Polyvinylbutyralen, Polyvinylchloriden, Polycaprolactonen, Cellulosealkylestern und Mischungen davon, und das Elastomer ausgewählt ist unter natürlichem Kautschuk, und synthetischem Kautschuk wie Polyisopren-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Nitril-Butadien- Kautschuk, Chloropren-Kautschuk und Mischungen davon.
14. Formmasse oder Plastisol nach Anspruch 12 oder 13, zusätzlich enthaltend mindestens einen Zusatzstoff, ausgewählt unter Stabilisatoren, Gleitmitteln, Füllstoffen, Farbmitteln, Flamminhibitoren, Lichtstabilisatoren, Treibmitteln, polymere Verarbeitungsmitteln, Schlagzähverbesserern, optischen Aufhellern, Antistatika, Biostabilisatoren, Siliziumdioxid, Phenolharzen, Vulkanisiermitteln, Vernetzungsmitteln, Vulkanisierbeschleunigern, Vernetzungsbeschleunigern, Aktivatoren, Ölen, Alterungsschutzmitteln und Mischungen davon.
15. Verwendung der Formmasse oder des Plastisols nach einem der Ansprüche 12 bis 14 zur Herstellung von Formkörpern, Handschuhen, Folien, Tapeten, oder heterogenen Fußböden, oder zur Textilbeschichtung.
16. Verwendung der Weichmacher-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Weichmacher für Polymere, bevorzugt für Thermoplasten und Elastomere.
17. Verwendung nach Anspruch 16 als Weichmacher in einer Formmasse oder einem Plastisol.
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