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WO2005026249A1 - Verwendung von isononylbenzoaten als filmbildehilfsmittel - Google Patents

Verwendung von isononylbenzoaten als filmbildehilfsmittel Download PDF

Info

Publication number
WO2005026249A1
WO2005026249A1 PCT/EP2004/051523 EP2004051523W WO2005026249A1 WO 2005026249 A1 WO2005026249 A1 WO 2005026249A1 EP 2004051523 W EP2004051523 W EP 2004051523W WO 2005026249 A1 WO2005026249 A1 WO 2005026249A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
benzoate
phthalate
ether
film
isononyl
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/051523
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Grass
Jürgen Koch
Original Assignee
Oxeno Olefinchemie Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oxeno Olefinchemie Gmbh filed Critical Oxeno Olefinchemie Gmbh
Priority to PL04742000T priority Critical patent/PL1664177T3/pl
Priority to DE502004004107T priority patent/DE502004004107D1/de
Priority to CA2538549A priority patent/CA2538549C/en
Priority to US10/570,199 priority patent/US7638568B2/en
Priority to DK04742000T priority patent/DK1664177T3/da
Priority to JP2006525799A priority patent/JP4399459B2/ja
Priority to EP04742000A priority patent/EP1664177B1/de
Priority to SI200430412T priority patent/SI1664177T1/sl
Publication of WO2005026249A1 publication Critical patent/WO2005026249A1/de
Priority to NO20061557A priority patent/NO332948B1/no

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/06—Non-macromolecular additives organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/47—Levelling agents

Definitions

  • the present invention relates to the use of isononyl esters of benzoic acid as film-forming aids in compositions such as emulsion paints, mortars, plasters, adhesives and paints, and compositions comprising film-forming polymers and isononyl esters of benzoic acid.
  • Aqueous dispersions of film-forming homo-, co- or terpolymers can, for. B. be used as a binder for paints for indoor and outdoor use.
  • An important criterion for the processing of a paint is the minimum film temperature (MFT), which must be below the ambient temperature, for exterior paints usually at about 5 ° C, so that a good spreadability is guaranteed.
  • MFT minimum film temperature
  • the setting of the minimum film temperature can be done in principle in two different ways.
  • the first possibility of adjusting the MFT is the co- or terpolymerization with monomers, which due to their structure can contribute to lowering the glass transition temperature T G and thus the MFT (internal plasticization).
  • monomers which due to their structure can contribute to lowering the glass transition temperature T G and thus the MFT (internal plasticization).
  • suitable monomers are acrylates.
  • the addition of film-forming aids for lowering the MFT is the cheaper method. Similar to the external softening of PVC, the MFT is significantly reduced here depending on the efficiency and amount of the film-forming assistant.
  • TEX ⁇ NOL 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate
  • DMP dimethyl phthalate
  • benzoic acid esters of alcohols having a chain length of 8 to 13 C atoms for use as plasticizers for PVC is described in DE 19 62 500.
  • the not yet disclosed application DE 102 17 186 describes the use of isomeric nonyl benzoates with a proportion of less than 10% 3,5,5-trimethylhexyl benzoate as a flexibilizer for coatings, paints, adhesives or adhesive components and as a plasticizer for PVC.
  • the Be suitable for use in paints which then meet the requirements of VdL RL 01, 2nd Revision, April 2000.
  • esters of benzoic acid with isomeric C6 alcohols (isononanol) over the quasi-homologous 2-ethylhexyl and isodecyl benzoate show improved properties when used as film-forming aids in aqueous binder dispersions.
  • 2-ethylhexylbenzoate isononyl benzoate despite a higher boiling point and detectable via thermogravimetry lower volatility at least a comparable good evaporation of coatings at least the same efficiency (lowering the minimum film temperature).
  • isononyl benzoate shows a better reduction of the MFT and in particular a significantly better evaporation behavior (faster drying possible). This relationship was particularly surprising since it was to be assumed that with the increasing chain length of the alcohol, not only does the boiling temperature increase or the volatility decreases, but the evaporation behavior of coatings also deteriorates due to the higher boiling point. Surprisingly, however, it has been found that with respect to these quantities, C 8 -, C 9 -, Cin-benzoate appears to be optimum in the homologous series of isononyl benzoate.
  • the present invention therefore relates to compositions which have a dispersion, in particular an aqueous dispersion, of at least one film-forming polymer selected from homopolymers, copolymers or terpolymers and at least one film-forming assistant, which are characterized in that they contain at least one film-forming agent, isononyl benzoate, which is disclosed in US Pat a concentration of 0.1 to 30% by mass, based on the dry weight of the polymer.
  • compositions according to the invention as a paint, adhesive or for the production of paints or adhesives.
  • a good film-forming aid must meet essentially four important criteria. First, it must have a high compatibility with the base polymer, often referred to as a binder, that is, it must not come to demixing. It still has to be high Show efficiency in lowering the film temperature and the volatility should be low. It should be noted that too low volatility could cause the film-forming agent to adhere to the surface disproportionately long and dirt would bind as a result. Thus, a good compromise on volatility should be found. Since experts are already considering raising the minimum boiling point of the film-forming aids to 280 or 300 ° C as a future criterion for awarding the "Blue Angel", products with a boiling point of just over 300 ° C appear to be particularly suitable.
  • water-solubility should be very low, so that the film-forming agent can most effectively unfold its efficacy on the surface of the particles during the drying process.
  • Isomeric nonyl benzoates meet these criteria at least equally well if not better than the previously known or used in the market systems. Compared to the ester alcohols (TEX ⁇ NOL) or the glycol monobutyl ethers (for example DOW ⁇ NOL, Dow Chemical), they have the advantage of lower water solubility with comparable efficiency.
  • the boiling range is above 310 ° C, z. B., as determined in the example, in the range of 316 to 326 ° C.
  • 2-Ethylhexylbenzoat a boiling point of about 297 ° C (manufacturer, Velsicol) on.
  • the subject of the present invention is therefore also a film-forming aid, which is e.g.
  • the film-forming assistant is an isononyl benzoate in which the nonyl alcohols obtained by saponification of the isomeric isononyl benzoate contain less than 10 mole% 3,5,5-trimethylhexanol.
  • the film-forming aid according to the invention is also suitable as a cleaning agent or as an ingredient of cleaning agents, in particular for cleaning agents for cleaning of paint lines.
  • composition according to the invention which has the film-forming assistant according to the invention, has the advantage that it has an equally good evaporation behavior in spite of the significantly higher boiling point, in particular with respect to 2-ethyl-hexyl benzoate-containing compositions From coatings and / or films shows what is advantageous for rapid curing of a color.
  • compositions which have the isononyl benzoate according to the invention (isomeric nonyl ester, isononyl benzoate, INB) show a better lowering of the MFT at the same concentration.
  • compositions of the invention are very easy and inexpensive to produce, since the alcohol component of the INB, isononanol, industrially based on naphtha in several hundred thousand tons per year is produced and not a benzoic acid ester must be used on much more expensive, pure isomers of nonanol, such as for example, n-nonanol, based.
  • isononyl benzoate as film-forming assistant in compositions, as well as these compositions and their use, is described below by way of example, without the invention being restricted to these forms of execution.
  • composition according to the invention which has an aqueous dispersion of at least one film-forming polymer selected from homopolymers, copolymers or terpolymers and at least one film-forming assistant, is characterized in that it comprises benzoic acid isononyl ester, which is present in a concentration of from 0.1 to 30% as at least one film-forming assistant % By mass, preferably from 0.3 to 20% by mass, particularly preferably from 0.5 to 10% by mass, based on the dry weight of the polymer.
  • the amount of film-forming aid depends on the minimum film temperature desired for the end product and the minimum film temperature of the unmodified polymer. In the case of emulsion paints, minimum film temperatures of less than 5 ° C. are generally desired.
  • the composition is used in emulsion paints of from 0.5 to 15, preferably from 0.5 to 3,% by mass and in paints of from 5 to 30% by mass, preferably from 15 to 30% by mass. % in each case based on the dry weight of the polymer (binder).
  • the composition preferably has an isononyl benzoate in which the nonyl alcohols obtained by saponification of the isomeric isononyl benzoate are less than 10 Mole% 3,5,5-trimethylhexanol.
  • the saponification of the benzoic esters or of the other esters mentioned below can be carried out by conventional methods by reaction with alkaline media (see, for example, Ullmann's Enzyklopadie der Technischen Chemie, 5 Ed., A 10, pp. 254-260).
  • benzoic acid isononyl ester isomeric nonyl benzoate, INB
  • Use product for the preparation of the benzoic acid isononyl ester is a mixture of isomeric nonyl alcohols and benzoic acid.
  • the mixture of isomeric nonyl alcohols used to prepare the benzoic acid isononyl ester is often referred to as isononanol.
  • the preferred mixtures used have a high linearity, by a proportion of less than 10 mol% (0-10), preferably less than 5 (0-5) mol%, more preferably less than 2 (0-2 ) Mol% of 3,5,5 - trimethylhexanol.
  • the isomer distribution of nonyl alcohol mixtures is determined by the nature of the preparation of the nonyl alcohol (isononanol).
  • the isomer distributions of the nonyl radicals can be determined by the customary measuring methods known to the person skilled in the art, such as NMR spectroscopy, GC or GC / MS spectroscopy. The information given relates to all nonyl alcohol mixtures mentioned below.
  • Such nonyl alcohols (nonyl alcohol mixtures) are commercially available under CAS Nos. 27458-94-2, 68515-81-1, 68527-05-9 or 68526-84-1.
  • Isononanol is produced by hydroformylation of octenes, which in turn are produced in different ways.
  • octenes As a raw material for this purpose are generally technical C-St ⁇ öme, which initially contain all isomeric C 4 olefins in addition to the saturated butanes and optionally impurities such as C 3 - and Cs-olefins and acetylenic compounds.
  • oligomerization of this olefin mixture is obtained predominantly isomeric octene mixtures in addition to higher oligomers such as -C 2 - and C
  • These octene mixtures are hydroformylated to the corresponding aldehydes and then hydrogenated to the alcohol.
  • composition ie the isomer distribution of the technical nonanol mixtures, depends on the starting material and on the oligomerization and hydroformylation processes. All of these can be used to prepare the esters according to the invention Mixtures are used.
  • Preferred nonanol mixtures are those obtained by hydroformylating Cs-olefin mixtures obtained by oligomerization of substantially linear butenes to supported nickel catalysts (eg OCTOL process, OXENO Olefinchemie GmbH) in the presence of known hydroformylation catalysts such as Rh (unmodified or with Ligands) or unmodified cobalt compounds and subsequent hydrogenation of the decatalyzed hydroformylation mixture were obtained.
  • the proportion of isobutene in the starting material based on the Bacbutengehalt, less than 5 wt .-%, preferably less than 3 wt .-%, more preferably less than 1 wt .-%. This ensures that the proportion of more branched nonanol isomers, including those of 3,5,5-trimethylhexanol, which has been shown to be less advantageous, is clearly pushed back and is within the preferred ranges.
  • composition according to the invention may also comprise isononyl benzoate obtained by esterification of benzoic acid with a commercially available alcohol mixture, e.g. C ⁇ S Nos. 68551-09-7, 91994-92-2, 68526-83-0, 66455-17-2, 68551-08-6, 85631-14-7 or 97552-90-4 can be obtained ,
  • a commercially available alcohol mixture e.g. C ⁇ S Nos. 68551-09-7, 91994-92-2, 68526-83-0, 66455-17-2, 68551-08-6, 85631-14-7 or 97552-90-4
  • These are alcohol mixtures which, in addition to the isononyl alcohols mentioned, also contain alcohols having 7 to 15 carbon atoms (according to C ⁇ S definition).
  • benzoic acid alkyl ester mixtures are obtained which, in addition to benzoic acid isononyl esters, have further alkyl esters.
  • isononyl benzoate that is the esterification of benzoic acid with an isomerically pure nonanol or a Isononanolgemisch to the corresponding esters
  • isomerically pure nonanol or a Isononanolgemisch to the corresponding esters
  • catalytically for example with Brönstedt or Lewis acids.
  • an entraining agent can be used, with the help of which the water of reaction is removed from the batch.
  • the oleol mixtures used for the esterification boil lower than the benzoic acid and its esters and have a miscibility gap with water, they are frequently used as entrainer, which can be returned to the process after water separation.
  • the alcohol used for forming the ester or the mixture of isomeric alcohols, which also serves as an entraining agent, is therefore used in excess, preferably with an excess of 5 to 50%, in particular 10 to 30% of the amount necessary to form the ester.
  • acids such as sulfuric acid, methanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid, or metals or their compounds can be used.
  • Suitable z As tin, titanium, zirconium, which are used as finely divided metals or expediently in the form of their salts, oxides or soluble organic compounds.
  • the metal catalysts are high-temperature catalysts, which often only reach their full activity at temperatures above 180 ° C. However, they are preferably used because, compared to the proton catalysis less by-products, such as olefins from the alcohol used to form.
  • Exemplary representatives of metal catalysts are tin powder, tin (H) oxide, tin (II) oxalate, titanic acid esters such as tetraisopropyl orthotitanate or tetrabutyl orthotitanate and zirconium esters such as tetrabutyl zirconate.
  • the catalyst concentration depends on the type of catalyst. In the case of the titanium compounds which are preferably used, this is 0.005 to 1.0% by mass, based on the reaction mixture, in particular 0.01 to 0.5% by mass, very particularly 0.01 to 0.1% by mass.
  • the esterification reaction temperatures are preferably from 160 ° C to 270 ° C, preferably from 180 to 250 ° C, when using titanium catalysts.
  • the optimum temperatures depend on the starting materials, the reaction progress and the catalyst concentration. They can easily be determined by experiment for each individual case. Higher temperatures increase the reaction rates and promote side reactions, such as dehydration from alcohols or formation of colored by-products. It is favorable for the removal of the water of reaction that the alcohol can distill off from the reaction mixture.
  • the desired temperature or the desired temperature range can be adjusted by the pressure in the reaction vessel. At low boiling alcohols, therefore, the reaction is carried out at elevated pressure and at higher boiling alcohols at reduced pressure. For example, in the reaction of benzoic acid with a mixture of isomeric nonanols in a temperature range of 170 ° C to 250 ° C in the pressure range of 1 bar to 10 mbar.
  • the amount of liquid attributable to the reaction may be partially or wholly made from alcohol obtained by working up the azeotropic distillate. It is also possible to carry out the work-up at a later time and the removed liquid amount in whole or in part by fresh alcohol, d. H. from an alcohol in the storage vessel.
  • the crude ester mixtures which contain in addition to the ester (s), alcohol, catalyst or its secondary products and optionally by-products, are worked up by processes known per se.
  • the workup comprises the following steps: separation of the excess alcohol and optionally low boilers, neutralization of the acids present, optionally steam distillation, conversion of the catalyst into a readily filterable residue, separation of the solids and optionally drying. Depending on the processing method used, the order of these steps may be different.
  • nonyl ester or the mixture of nonyl esters can be removed by distillation from the reaction mixture, if appropriate after neutralization of the batch.
  • the nonyl benzoates according to the invention can be obtained by transesterification of a benzoic acid ester with nonanol or a ⁇ sononanolgemisch.
  • the educts used are benzoic acid esters whose alkyl radicals bonded to the O-atom of the ester group have 1 to 8 C atoms. These radicals may be aliphatic, straight-chain or branched, alicyclic or aromatic. One or more methylene groups of these alkyl groups may be substituted by oxygen. It is expedient that the alcohols which form the reactant ester boil lower than the nonanol or isononanol mixture used.
  • Preferred starting materials for the transesterification are methyl benzoate, ethyl benzoate, propyl benzoate, isobutyl benzoate,
  • Benzoic acid amide and / or butyl benzoate The transesterification is carried out catalytically, for example with Bronsted or Lewis acids or bases. No matter which catalyst is used, there is always a temperature-dependent equilibrium between the starting materials (alkyl benzoate and nonanol or isononanol mixture) and the products (nonyl ester or nonyl ester mixture and liberated alcohol). In order to shift the equilibrium in favor of the nonyl ester or of the isononyl ester mixture, the alcohol formed from the reactant ester is distilled off from the reaction mixture.
  • acids such as sulfuric acid, methanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid, or metals or their compounds can be used.
  • Suitable z As tin, titanium, zirconium, which are used as finely divided metals or expediently in the form of their salts, oxides or soluble organic compounds.
  • the metal catalysts are high-temperature catalysts that only reach full activity at temperatures above 180 ° C. However, they are preferably used because, compared to the proton catalysis less by-products, such as olefins from the alcohol used to form.
  • Exemplary representatives of metal catalysts are tin powder, stannous oxide, stannous oxalate, titanic acid esters such as tetraisopropyl orthotitanate or tetrabutyl orthotitanate and zirconium esters such as tetrabutyl zirconate.
  • basic catalysts such as oxides, hydroxides, bicarbonates, carbonates or alkoxides of alkali or alkaline earth metals can be used.
  • Alcohols such as sodium methylate, are preferably used from this group. Alcoholates can also be prepared in situ from an alkali metal and a nonanol or a Isononanolgemisch.
  • the catalyst concentration depends on the type of catalyst. It is usually from 0.005 to 1, 0% by mass based on the reaction mixture.
  • reaction temperatures for the transesterification are usually from 100 to 220 ° C. she must be at least so high that the resulting alcohol from the starting material at the predetermined pressure, usually atmospheric pressure, can distill out of the reaction mixture.
  • transesterification mixtures can be worked up in exactly the same way as described for the esterification mixtures.
  • compositions according to the invention can be used as film-forming agents, a mixture of isononyl benzoate and one or more substances from the group comprising diethylene glycol dibenzoate, dipropylene glycol dibenzoate, triethylene glycol dibenzoate,
  • Tripropylene glycol dibenzoate diethylene glycol monobenzoate, dipropylene glycol monobenzoate, triethylene glycol monobenzoate, tripropylene glycol monobenzoate, n-butyl benzoate, isobutyl benzoate, n-heptyl benzoate, isoheptyl benzoate, n-octyl benzoate, 2-ethylhexyl benzoate, isooctyl benzoate,
  • Triethylene glycol monomethyl ether Triethylene glycol monoethyl ether
  • LUSOLVAN FBH BASF AG
  • DBE-IB DuPont
  • compositions according to the invention may additionally be used in an amount of preferably 0.1 to 50% by mass, preferably 1 to 25% by mass and particularly preferably 10 to 20% by mass. %, based on the dry weight of the polymer.
  • Fillers can be e.g. Aluminum hydroxide, calcium carbonate, calcium silicate, cristobalite, dolomite, mica, calcite, kaolin, silica glass, diatomaceous earth, silica, chalk, sodium aluminum silicate, quartz powder, silica, barite or talc may be present in the compositions of the invention.
  • color pigments such as inorganic pigments such as ocher, umber, graphite, synthetic white pigments such as titanium white (TiO 2 ), synthetic black pigments such as carbon black, synthetic pigments such as zinc yellow, zinc green, cadmium red, cobalt blue, ultramarine, manganese violet , Iron oxide red, chromium oxide green or strontium yellow, magnetic pigments or organic pigments, such as azo dyes, may be present in the compositions according to the invention.
  • inorganic pigments such as ocher, umber, graphite
  • synthetic white pigments such as titanium white (TiO 2 )
  • synthetic black pigments such as carbon black
  • synthetic pigments such as zinc yellow, zinc green, cadmium red, cobalt blue, ultramarine, manganese violet , Iron oxide red, chromium oxide green or strontium yellow
  • magnetic pigments or organic pigments, such as azo dyes may be present in the compositions according to the invention.
  • the composition according to the invention in particular e.g. Thickener, dispersing aids, defoaming agents or biocides may be present.
  • the thickeners are used to adjust the viscosity of the composition. Can be used for this purpose, for example, cellulose ethers, acid group-containing copolymers, polyurethane thickeners or inorganic systems such as finely divided silica. Often, to obtain optimum properties in terms of processability, water retention, water resistance and storage stability, a mixture of several different thickening agents is used.
  • the dispersing aids serve for better wetting of fillers and pigments. you are especially necessary to improve the storage stability of compositions according to the invention comprising fillers or pigments.
  • Examples of dispersants which can be used are compounds based on polyphosphates, polyacrylic acid and acetophosphonic acid.
  • Dispersion paints according to the current state of the art are based predominantly on water. Additional organic solvents present in the composition usually only act as filming auxiliaries. In the compositions according to the invention, therefore, besides water, e.g. Glycols, but also ⁇ liphaten, alcohols, aromatics, esters, glycol ethers, ketones, white spirits and terpene hydrocarbons may be present as a filming aid.
  • water e.g. Glycols, but also ⁇ liphaten, alcohols, aromatics, esters, glycol ethers, ketones, white spirits and terpene hydrocarbons may be present as a filming aid.
  • compositions according to the invention can have a wide variety of polymers (binders) customary for this purpose.
  • polymers binders
  • the composition of the invention preferably homopolymers, copolymers or terpolymers of esters which have at least one double bond as monomers, wherein the double bond may have been present either in the carboxylic acid part or in the alcohol part of the monomeric ester.
  • the composition according to the invention particularly preferably has polymers which are characterized by
  • Suitable comonomers are, for example, ethylene or styrene.
  • polymers of monomers in which the double bond is present in the carboxylic acid part are those obtained by esterification of ethylenically unsaturated acids, such as acrylic or methacrylic acid, with an alcohol, which usually has a chain length of 1 to 9, in particular from 1 to 4 C atoms, can be obtained.
  • polyacrylates may optionally contain repeating units of ethylenically unsaturated compounds such as ethylene or styrene, for example styrene-acrylate copolymers.
  • Polymerizable esters having the double bond in the alcohol group are, for example, vinyl esters such as vinyl acetate or vinyl butyrate.
  • polymers may also be present as binders in the composition according to the invention which have been obtained by terpolymerization of vinyl chloride with ethylene and vinyl esters.
  • Homopolymers of vinyl acetate or copolymers of vinyl acetate and ethylene are frequently used, for example, in aqueous adhesive systems as a binder.
  • terpolymers of vinyl acetate, ethylene and acrylates or copolymers of styrene and acrylic acid esters are frequently used as binders. In some cases, pure acrylates are used.
  • aqueous dispersion of a film-forming polymer and / or copolymer and / or terpolymer is mixed with various additives.
  • additives include, i.a. Thickeners, dispersing aids, film-forming aids, fillers, pigments, defoaming agents, glycols, biocides, etc.
  • compositions according to the invention preferably takes place by a process for producing mixtures of film-forming polymers (binders) with isomeric nonyl benzoates, ie compositions according to the invention, which is likewise the subject of this invention.
  • the compositions according to the invention are preferably prepared by first processing the film-forming agent (s) with the optionally present thickeners, dispersing agents, fillers, pigments, defoaming agents, glycols, biocides, etc. to form a dispersion. This can e.g. done by means of a high-speed mill.
  • the suspension thus prepared is then preferably mixed with a slow-running mixer under the aqueous binder dispersion (latex).
  • compositions according to the invention can be used as a paint (emulsion paint or varnish), adhesive or for the production of paints
  • End products such as emulsion paints for the interior or exterior, paints or Adhesives are made by a method known to those skilled in the art.
  • the isononyl benzoate could be distilled over in a range of 142 to 147 ° C (at 2 mbar), measured at the top of the column. By gas chromatography, a purity of> 99.7% could be determined.
  • the substance was measured in the FP 800 thermo system (Mettler) in the FP 85 measuring cell, which was connected to the central FP 80 processor. At a starting temperature of 100 ° C, a temperature ramp of 10 ° C / min to 400 ° C was driven. From the DSC curve thus obtained, the boiling range of the isononyl benzoate was determined to be 316 to 326 ° C.
  • the batch was cooled to 80 ° C and transferred to a 4 liter reaction flask with dip tube, attached dropping funnel and column, and attached to a Claisen bridge. It was then neutralized with 5% strength by weight aqueous sodium hydroxide solution (10-times excess of alkali).
  • the mixture was then heated to 190 ° C. under reduced pressure (10 mbar).
  • 8% by weight of deionized water, based on the amount of crude ester used, were added dropwise at constant temperature via the dropping funnel. After adding the water, the heater was turned off and cooled under vacuum.
  • the ester was filtered at room temperature over a suction filter paper filter aid. By gas chromatography, a purity of the ester of 99.7% could be determined.
  • Example 4 Determination of the volatility by means of thermogravimetric analysis (TGA)
  • TGA thermogravimetric analysis
  • the temperature at which 50% of the sample has evaporated is 267 ° C for isononyl benzoate, 255 ° C for 2-ethylhexyl benzoate and 275 ° C for isodecyl benzoate.
  • the relative sequence and significant differences are in line with the expectation that volatility will decrease with increasing molecular weight.
  • Example 5 Influence of Various Film Forming Auxiliaries on the Minimum Film Temperature (MFT) Lipaton® 4620 (Polymer Latex, Mari), a finely dispersed aqueous dispersion of a styrene-acrylic ester copolymer having a solids content of about 50%, is blended with the amounts (masses -% based on the dry weight of the polymer) mixed with film-forming aids. After a one-day maturing period, the minimum film temperature (MFT) is determined on the basis of DIN ISO 2115. The last column shows the minimum liquid temperatures of the aqueous dispersion without the addition of film-forming auxiliaries.
  • MFT Minimum Film Temperature
  • Example 6 King pendulum damping for determining the evaporation behavior.
  • the dispersions of the Lipaton AE 4620 (see Table 2, bottom line), mixed with 3% by mass of film-forming aids, are allowed to mature for 24 hours in a standard atmosphere and then coated on glass plates in wet layer thicknesses of about 200 ⁇ m (layer thickness in the dry film about 85 ⁇ m). and thus produces the coatings to be tested. Subsequently, the test specimens produced in this way are subjected to the pendulum fatigue test according to König (DIN EN ISO 1522) after different storage times. In this test, a pendulum resting on the surface of a coating is vibrated and the period of time during which the amplitude of oscillation falls to a predetermined level is measured.
  • compositions according to the invention can be cured more rapidly despite the higher boiling point compared to 2-ethylhexyl benzoate.
  • the effect of isononyl benzoate on the minimum film temperature of a composition is comparable to that of 2-ethylhexyl benzoate.
  • the pressure was reduced to 2 mbar and first distilled off the excess alcohol (temperature at the top of the column about 120 ° C). Thereafter, the batch was cooled to 80 ° C and transferred to a 4 liter reaction flask with dip tube, attached dropping funnel and column, and attached to a Claisen bridge. It was then neutralized with 5 wt .-% aqueous sodium hydroxide solution (5-fold excess of alkali) and stirred for a further 30 minutes. The mixture was then heated to 190 ° C. under reduced pressure (about 10 mbar). Then 8% by weight of deionized water, based on the amount of crude ester used, were added dropwise at constant temperature via the dropping funnel.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Isononylestern der Benzoesäure als Filmbildchilfsmittel in Kompositionen wie Dispersionsfarben, Mörteln, Putzen, Klebstoffen und Lacken sowie Kompositionen, die filmbildende Polymere und den Isononylester der Benzoesäure aufweisen.

Description

Verwendung von Isononylbcnzoatcn als Filmbildchilfsmittcl
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Isononylestern der Benzoesäure als Filmbildehilfsmittel in Kompositionen wie Dispersionsfarben, Mörteln, Putzen, Klebstoffen und Lacken sowie Kompositionen, die filmbildende Polymere und Isononylester der Benzoesäure aufweisen.
Wässrige Dispersionen von filmbildenden Homo-, Co- oder Terpolymeren können z. B. als Bindemittel für Anstrichstoffe für den Innen- und Außenbereich eingesetzt werden. Ein wichtiges Kriterium für die Verarbeitung einer Farbe ist die Mindestfilmtemperatur (MFT), die unterhalb der Umgebungstemperatur, bei Λußenfarben üblicherweise bei ca. 5 °C liegen muss, damit eine gute Verstreichbarkeit gewährleistet wird. Das Einstellen der Mindestfilmtemperatur kann prinzipiell auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen.
Die erste Möglichkeit der Einstellung der MFT besteht in der Co- oder Terpolymerisation mit Monomeren, die auf Grund ihrer Struktur zur Absenkung der Glasübergangstemperatur TG und somit der MFT beitragen können (innere Weichmachung). Als geeignete Monomere können z.B. Acrylate dienen.
In der Regel ist jedoch die Zugabe von Filmbildehilfsmitteln zur Absenkung der MFT die preisgünstigere Methode. Ähnlich wie bei der äußeren Weichmachung von PVC wird hier die MFT in Abhängigkeit von Effizienz und Menge des Filmbildehilfsmittels deutlich reduziert.
In Europa werden als Filmbildehilfsmittel überwiegend 2,2,4-Trimethyl-l,3-pentandiol- monoisobutyrat (z.B. TEXΛNOL, Fa. Eastman) und Glycolether vom Typ Dipropylenglycol-n- butylether (DPnB) oder Tripropylenglycol-n-butylether (TPnB) oder auch Dimethylphthalat (DMP) eingesetzt. TEXΛNOL war lange Zeit der Standard unter den Filmbildehilfsmitteln. Allerdings ist der vergleichsweise hohe Dampfdruck dieses Produkts nicht mehr mit den immer stringenteren Regulierungen bezüglich der flüchtigen, organischen Inhaltsstoffe (VOC) vereinbar.
Insbesondere in Deutschland spielt das Gütesiegel „Blauer Engel" (RΛL-UZ 102) für Innenraumfarben für den Endverbrauchermarkt eine immer wichtigere Rolle. In Kombination mit einer vom Verband der Lackindustrie e.V. heraus gegebenen „Richtlinie zur Deklaration von Inhaltsstoffen in Bautenlacken, Bautenfarben und verwandten Produkten" (VdL-RL 01, 2. Revision, April 2000) ergibt sich, dass die Verwendung der meisten der oben genannten Produkte prohibitiv für die Vergabe dieses Umweltzeichens ist. So scheiden DPnB und TEXANOL schon wegen des geringen Siedepunktes (< 250 °C) aus. Glycolether und Phthalate werden von der VdL-RL 01 (2. Revision, April 2000) als „Weichmacher" eingestuft. Produkte, die diese „Weichmacher" in Mengen größer 1 g/1 im Fertigprodukt aufweisen, sind von der Vergabe des Blauen Engels ausgeschlossen.
Es besteht daher die Notwendigkeit zur Entwicklung weiterer, insbesondere kosteneffizienter Produkte, die eine starke Absenkung der MFT auch bei niedrigen Konzentrationen ermöglichen und die gleichzeitig einen so niedrigen Dampfdruck aufweisen, dass die genannten Bestimmungen eingehalten werden können.
Die Verwendung von Benzoesäureestern aus Alkoholen mit einer Kettenlänge von 8 bis 13 C- Λtomen für den Einsatz als Weichmacher für PVC ist in DE 19 62 500 beschrieben.
In US 5,236,987 wird auch die Verwendung anderer Benzoesäureester mit Kettenlängen von C8 bis C 12 erwähnt. Aus dem Stand der Technik ist die Verwendung solcher Monoalkylbenzoate wie beispielsweise 2-Ethylhexylbenzoat (WO 01/29140) oder Isodecylbenzoat (US 5,236,987) als Filmbildehilfsmittel bekannt. Diese zeichnen sich gegenüber dem Standard TEXΛNOL durch geringere Flüchtigkeit und deutlich verminderten Geruch aus.
In der noch nicht offengelegten Anmeldung DE 102 17 186 ist die Verwendung isomerer Nonylbenzoate mit einem Anteil von weniger als 10 % 3,5,5-Trimethylhexylbenzoat als Flexibilisierungsmittel für Lacke, Farben, Klebstoffe oder Klebstoffkomponenten und als Weichmacher für PVC beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung von Filmbüdehilfsmitteln, die eine geringe Flüchtigkeit aufweisen und die einfach und damit preiswert hergestellt werden können, und von Kompositionen, die diese Filmbildehilfsmittel aufweisen. Insbesondere sollten die Filmbildehilfsmittel geeignet sein, in Farben eingesetzt zu werden, die dann den Anforderungen der VdL-RL 01, 2. Revision, April 2000 gerecht werden.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Ester der Benzoesäure mit isomeren Cg-Alkoholen (Isononanol) gegenüber den quasi-homologen 2-Ethylhexyl- und Isodecylbenzoat verbesserte Eigenschaften bei der Verwendung als Filmbildehilfsmittel in wässrigen Bindemitteldispersionen zeigen. Gegenüber 2-Ethyιhexyιbenzoat zeigt Isononylbenzoat trotz eines höheren Siedepunktes und der über Thermogravimetrie nachweisbaren geringeren Flüchtigkeit eine zumindest vergleichbar gute Verdunstung aus Beschichtungen bei zumindest gleicher Effizienz (Absenkung der Mindestfilmtemperatur). Im Vergleich zu Isodecylbenzoat zeigt Isononylbenzoat eine bessere Absenkung der MFT und insbesondere ein deutlich besseres Verdunstungsverhalten (schnelleres Trocknen möglich). Dieser Zusammenhang war besonders überraschend, da anzunehmen war, dass mit der steigenden Kettenlänge des Alkohols nicht nur die Siedetemperatur steigt bzw. die Flüchtigkeit sinkt, sondern sich auch das Verdunstungsverhalten aus Beschichtungen auf Grund des höheren Siedepunktes verschlechtert. Überraschenderweise wurde aber gefunden, dass bezüglich dieser Größen bei Isononylbenzoat in der homologen Reihe C8-, C9-, Cin-Benzoat ein Optimum zu liegen scheint.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind deshalb Kompositionen, welche eine Dispersion, insbesondere eine wässrige Dispersion zumindest eines filmbildenden Polymeren ausgewählt aus Homo-, Co- oder Terpolymeren und zumindest eines Filmbildchilfsmittels aufweisen, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie als zumindest ein Filmbildehilfsmittel Benzoesäureisononylester, welches in einer Konzentration von 0,1 bis 30 Massen-% bezogen auf das Trockengewicht des Polymeren vorhanden ist, aufweisen.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Kompositionen als Anstrichfarbe, Klebstoff oder zur Herstellung von Anstrichfarben oder Klebstoffen.
Ein gutes Filmbildehilfsmittel muss im wesentlichen vier wichtige Kriterien erfüllen. Zunächst muss es eine hohe Verträglichkeit gegenüber dem Basis-Polymer aufweisen, oft als Bindemittel bezeichnet, das heißt, es darf nicht zur Entmischung kommen. Es muss weiterhin eine hohe Effizienz hinsichtlich der Absenkung der Mmdestfilmtemperatur zeigen und die Flüchtigkeit sollte niedrig sein. Hierbei ist zu beachten, dass eine zu geringe Flüchtigkeit dazu führen könnte, dass das Filmbildehilfsmittel unverhältnismäßig lange an der Oberfläche haften bleiben und in der Folge Schmutz binden würde. Somit sollte ein guter Kompromiss hinsichtlich der Flüchtigkeit gefunden werden. Da in Fachkreisen bereits über eine Λnhebung des minimalen Siedepunkts der Filmbildehilfsmittel auf 280 oder 300 °C als künftiges Kriterium für die Vergabe des „Blauen Engels" nachgedacht wird, scheinen Produkte mit einem Siedepunkt von knapp über 300 °C besonders geeignet zu sein.
Schließlich sollte die Wasserlöslichkeit sehr gering sein, damit das Filmbildehilfsmittel während des Trocknungsprozesses auf der Oberfläche der Partikel seine Wirksamkeit am effizientesten entfalten kann.
Isomere Nonylbenzoate erfüllen diese Kriterien mindestens gleich gut wenn nicht besser als die bisher bekannten bzw. im Markt eingesetzten Systeme. Gegenüber den Esteralkoholen (TEXΛNOL) oder den Glycolmonobutylethern (z.B. DOWΛNOL, Fa. Dow Chemical) besitzen sie den Vorteil der geringeren Wasserlöslichkeit bei vergleichbarer Effizienz. Der Siedebereich liegt oberhalb von 310 °C, z. B., wie im Beispiel ermittelt, im Bereich von 316 bis 326 °C. Im Gegensatz dazu weist z.B. 2-Ethylhexylbenzoat eine Siedetemperatur von ca. 297 °C (Herstellerangaben, Velsicol) auf. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb auch ein Filmbildehilfsmittel, welches z.B. zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Komposition geeignet ist, und ein Benzoesäureisononylester ist. Vorzugsweise ist das Filmbildehilfsmittel ein Benzoesäureisononylester, bei dem die durch Verseifung der isomeren Benzoesäureisononylester erhaltenen Nonylalkohole weniger als 10 Mol % 3,5,5- Trimethylhexanol enthalten.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Filmbildehilfsmittel auch als Reinigungsmittel oder als Inhaltsstoff von Reinigungsmitteln, insbesondere für Reinigungsmitteln zur Reinigung von Lackierstraßen geeignet.
Die erfindungsgemäße Komposition, welche das erfindungsgemäße Filmbildehilfsmittel aufweist, hat den Vorteil, dass sie insbesondere gegenüber 2-Ethylhcxylbenzoat aufweisenden Kompositionen trotz des deutlich höheren Siedepunkts ein ebenso gutes Verdunstungsverhalten aus Beschichtungen und/oder Filmen zeigt, was zum schnellen Aushärten einer Farbe vorteilhaft ist. Gegenüber Isodecylbenzoat aufweisenden Kompositionen zeigen Kompositionen, die den erfindungsgemäßen Benzoesäureisononylester (isomere Nonylester, Isononylbenzoat, INB) aufweisen, bei gleicher Konzentration eine bessere Absenkung der MFT. Die erfindungsgemäßen Kompositionen sind sehr leicht und preisgünstig herzustellen, da die Alkoholkomponente des INB, Isononanol, großtechnisch auf Basis von Naphtha in mehreren hunderttausend Tonnen pro Jahr hergestellt wird und nicht ein Benzoesäureester eingesetzt werden muss, der auf deutlich teureren, reinen Isomeren des Nonanols, wie zum Beispiel n- Nonanol, basiert.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Benzoesäureisononylester als Filmbildehilfsmittel in Kompositionen sowie diese Kompositionen und deren Verwendung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese Λusführungsformen beschränkt sein soll.
Die erfindungsgemäße Komposition, welche eine wässrige Dispersion zumindest eines filmbildenden Polymeren ausgewählt aus Homo-, Co- oder Terpolymeren und zumindest eines Filmbildehilfsmittels aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass sie als zumindest ein Filmbildehilfsmittel Benzoesäureisononylester, welches in einer Konzentration von 0,1 bis 30 Massen-%, vorzugsweise von 0,3 bis 20 Massen-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 10 Massen-% bezogen auf das Trockengewicht des Polymeren vorhanden ist, aufweist. Die Menge an Filmbildehilfsmittel ist abhängig von der für das Endprodukt angestrebten Mindestfilmtemperatur und der Mindestfilmtemperatur des unmodifizierten Polymeren. Bei Dispersionsfarben werden in der Regel Mindestfilmtemperaturen von unter 5 °C angestrebt.
Je nach Verwendungszweck der Komposition kann es vorteilhaft sein, wenn die Komposition in Dispersionsfarben von 0,5 bis 15, vorzugsweise von 0,5 bis 3 Massen-% und in Lacken von 5 bis 30 Massen-%, vorzugsweise von 15 bis 30 Massen-% jeweils bezogen auf das Trockengewicht des Polymeτen (Bindemittels) aufweist.
Die Komposition weist vorzugsweise einen Benzoesäureisononylester auf, bei dem die durch Verseifung der isomeren Benzoesäureisononylester erhaltenen Nonylalkohole weniger als 10 Mol % 3,5,5-Trimethylhexanol enthalten. Die Verseifung der Benzoesäureester bzw. der weiteren, im folgenden noch genannten Ester kann nach üblichen Methoden durch Umsetzung mit alkalischen Medien erfolgen (siehe z. B. Ullmann's Enzyklopädie der Technischen Chemie, 5 Ed. A 10, S. 254-260).
Die Herstellung des in der erfindungsgemäßen Komposition als erfindungsgemäßes Filmbildehilfsmittel vorhandenen Benzoesäureisononylesters (Isomeres Nonylbenzoat, INB) wird im Folgenden beschrieben. Einsatzprodukt für die Herstellung des Benzoesäureisononylesters ist ein Gemisch isomerer Nonylalkohole sowie Benzoesäure. Das zur Herstellung des Benzoesäureisononylesters eingesetzte Gemisch von isomeren Nonylalkoholen wird häufig als Isononanol bezeichnet. Die bevorzugt eingesetzten Gemische (Isononanole) weisen eine hohe Linearität auf, die durch einen Anteil von weniger als 10 Mol % (0-10), bevorzugt weniger als 5 (0-5) Mol %, besonders bevorzugt weniger als 2 (0-2) Mol % an 3,5,5 - Trimethylhexanol gekennzeichnet ist. Die Isomeren Verteilung von Nonylalkohol-Gemischen wird durch die Art der Herstellung des Nonylalkohols (Isononanol) bestimmt. Die Isomerenverteilungen der Nonylreste können mit den üblichen, dem Fachmann geläufigen Meßmethoden wie NMR-Spektroskopie, GC- oder GC/MS-Spektroskopie ermittelt werden. Die gemachten Angaben beziehen sich auf alle im folgenden genannten Nonylalkohol-Gemische. Solche Nonylalkohole (Nonylalkohol-Gemische) sind kommerziell unter den CAS-Nummern 27458-94-2, 68515-81-1, 68527-05-9 oder 68526-84-1 erhältlich.
Isononanol wird durch Hydroformylierung von Octenen, die wiederum auf unterschiedliche Art erzeugt werden, hergestellt. Als Rohstoff hierzu dienen im allgemeinen technische C -Stτöme, die zunächst alle isomeren C4-Olefine neben den gesättigten Butanen und ggf. Verunreinigungen wie C3- und Cs-Olefinen und acetylenischen Verbindungen enthalten. Durch Oligomerisierung dieses Olefingemisches erhält man vorwiegend isomere Octengemische neben höheren Oligomeren wie Cι2- und C|6-Olefingemischen. Diese Octengemische werden zu den entsprechenden Aldehyden hydroformyliert und anschließend zum Alkohol hydriert.
Die Zusammensetzung, d. h. die Isomerenverteilung der technischen Nonanolgemische ist abhängig vom Λusgangsmaterial und von den Oligomerisierungs- und Hydroformylierungsverfahren. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Ester können alle diese Gemische eingesetzt werden. Bevorzugte Nonanolgemische sind diejenigen, die durch Hydroformylierung von Cs-Olefingemischen, erhalten durch Oligomerisierung von im Wesentlichem linearen Butenen an Nickelträgerkatalysatoren (z. B. OCTOL-Prozeß, OXENO Olefinchemie GmbH), in Gegenwart von bekannten Hydroformylierungskatalysatoren' wie beispielsweise Rh (unmodifiziert oder mit Liganden) bzw. unmodifizierten Kobaltverbindungen und anschließender Hydrierung des entkatalysierten Hydroformyliemngsgemisches gewonnen wurden. Dabei beträgt der Anteil von Isobuten im Ausgangsstoff, bezogen auf den Gesamtbutengehalt, weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%. Hierdurch wird erreicht, dass der Anteil stärker verzweigter Nonanol-Isomerer, u.a. auch der des 3,5,5-Trimethylhexanols, welches sich als wenig vorteilhaft gezeigt hat, deutlich zurück gedrängt wird und im Rahmen der bevorzugten Bereiche liegt.
Die erfindungsgemäße Komposition kann aber auch Benzoesäureisononylester aufweisen, die durch Veresterung von Benzoesäure mit einer kommerziell erhältlichen Λlkoholmischung, die z.B. die CΛS-Nummern 68551-09-7, 91994-92-2, 68526-83-0, 66455-17-2, 68551-08-6, 85631-14-7 oder 97552-90-4 aufweisen können, erhalten werden. Es handelt sich hier um Alkoholmischungen, die neben den genannten Isononylalkoholen auch Alkohole mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen (gemäß CΛS-Definition) enthalten. Es werden also Benzoesäurealkylestergemische erhalten, die neben Benzoesäureisononylester weitere Λlkylester aufweisen.
Die Herstellung von Benzoesäureisononylester, also die Veresterung der Benzoesäure mit einem isomerenreinen Nonanol oder einem Isononanolgemisch zu den entsprechenden Estern kann autokatalytisch oder katalytisch, beispielsweise mit Brönstedt- oder Lewissäuren durchgeführt werden. Ganz gleich welche Art der Katalyse gewählt wird, entsteht immer ein temperaturabhängiges Gleichgewicht zwischen den Einsatzstoffen (Säure und Alkohol) und den Produkten (Ester und Wasser). Um das Gleichgewicht zu Gunsten des Esters zu verschieben, kann ein Schleppmittel eingesetzt werden, mit dessen Hilfe das Reaktionswasser aus dem Ansatz entfernt wird. Da die zur Veresterung eingesetzten Λlkoholgemische niedriger als die Benzoesäure und deren Ester sieden und mit Wasser eine Mischungslücke aufweisen, werden sie häufig als Schleppmittel eingesetzt, das nach Wasserabtrennung wieder in den Prozess zurückgeführt werden kann. Der zur Bildung des Esters eingesetzte Alkohol bzw. das Gemisch isomerer Alkohole, das gleichzeitig als Schleppmittel dient, wird deshalb im Überschuss, bevorzugt mit einem Überschuss von 5 bis 50 %, insbesondere 10 bis 30 % der zur Bildung des Esters notwendigen Menge eingesetzt.
Als Veresterungskatalysatoren können Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Methansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure, oder Metalle oder deren Verbindungen eingesetzt werden. Geeignet sind z. B. Zinn, Titan, Zirkonium, die als feinverteilte Metalle oder zweckmäßig in Form ihrer Salze, Oxide oder löslichen organischen Verbindungen verwendet werden. Die Metallkatalysatoren sind im Gegensatz zu Protonensäuren Hochtemperaturkatalysatoren, die ihre volle Aktivität oft erst bei Temperaturen oberhalb 180 °C erreichen. Sie werden jedoch bevorzugt eingesetzt, weil sie im Vergleich zur Protonenkatalyse weniger Nebenprodukte, wie beispielsweise Olefine aus dem eingesetzten Alkohol, bilden. Beispielhafte Vertreter für Metallkatalysatoren sind Zinnpulver, Zinn(H)oxid, Zinn(II)oxalat, Titansäureester wie Tetraisopropylorthotitanat oder Tetrabutylorthotitanat sowie Zirkoniumester wie Tetrabutylzirkonat.
Die Katalysatorkonzentration hängt von der Art des Katalysators ab. Bei den bevorzugt eingesetzten Titanverbindungen beträgt diese 0,005 bis 1,0 Massen-% bezogen auf das Reaktionsgemisch, insbesondere 0,01 bis 0,5 Massen-%, ganz besonders 0,01 bis 0,1 Masscn- %.
Die Reaktionstemperaturen der Veresterung betragen bei Verwendung von Titankatalysatoren vorzugsweise von 160 °C bis 270 °C, vorzugsweise von 180 bis 250 °C. Die optimalen Temperaturen hängen von den Einsatzstoffen, vom Reaktionsfortschritt und der Katalysatorkonzentration ab. Sie können für jeden Einzelfall durch Versuche leicht ermittelt werden. Höhere Temperaturen erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeiten und begünstigen Nebenreaktionen, wie beispielsweise Wasserabspaltung aus Alkoholen oder Bildung farbiger Nebenprodukte. Es ist zur Entfernung des Reaktionswassers günstig, dass der Alkohol aus dem Reaktionsgemisch abdestillieren kann. Die gewünschte Temperatur oder der gewünschte Temperaturbereich kann durch den Druck im Reaktionsgefäß eingestellt werden. Bei niedrig siedenden Alkoholen wird daher die Umsetzung bei Überdruck und bei höher siedenden Alkoholen bei verminderten Druck durchgeführt. Beispielsweise wird bei der Umsetzung von Benzoesäure mit einem Gemisch isomerer Nonanole in einem Temperaturbereich von 170 °C bis 250 °C im Druckbereich von 1 bar bis 10 mbar gearbeitet.
Die in die Reaktion zurückzuführende Flüssigkeitsmenge kann teilweise oder vollständig aus Alkohol bestehen, der durch Aufarbeitung des azeotropen Destillats gewonnen wird. Es ist auch möglich, die Aufarbeitung zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen und die entfernte Flüssigkeitsmenge ganz oder teilweise durch frischen Alkohol, d. h. aus einem im Vorratsgefäß bereitstehenden Alkohol zu ersetzen.
Die Rohestergemische, die neben dem/den Ester(n), Alkohol, Katalysator oder dessen Folgeprodukten und gegebenenfalls Nebenprodukte enthalten, werden nach an sich bekannten Verfahren aufgearbeitet. Die Aufarbeitung umfasst dabei folgende Schritte: Abtrennung des überschüssigen Alkohols und ggf. Leichtsieder, Neutralisation der vorhandenen Säuren, optional eine Wasserdampfdestillation, Umwandlung des Katalysators in einen leicht filtrierbaren Rückstand, Abtrennung der Feststoffe und gegebenenfalls eine Trocknung. Dabei können je nach angewendetem Λufarbeitungsverfahren die Reihenfolge dieser Schritte verschieden sein.
Optional kann der Nonylester oder das Gemisch der Nonylester aus dem Reaktionsgemisch, gegebenenfalls nach Neutralisation des Ansatzes, destillativ abgetrennt werden.
Alternativ können die erfindungsgemäßen Nonylbenzoate durch Umesterung eines Benzoesäureesters mit Nonanol oder einem ϊsononanolgemisch gewonnen werden. Als Edukte werden Benzoesäureester eingesetzt, deren am O-Λtom der Estergruppe gebundenen Λlkylreste 1 bis 8 C-Λtome aufweisen. Diese Reste können aliphatisch, geradkettig oder verzweigt, alicyclisch oder aromatisch sein. Eine oder mehrere Methylengruppen dieser Alkylreste können durch Sauerstoff substituiert sein. Es ist zweckmäßig, dass die dem Eduktester zugrunde liegenden Alkohole niedriger sieden als das eingesetzte Nonanol oder Isononanolgemisch. Bevorzugte Einsatzstoffe für die Umesterung sind Benzoesäuremethylester, Benzoesäureethylester, Benzoesäurepropylester, Benzoesäureisobutylester,
Benzoesäureamylester und/oder Benzoesäurebutylester. Die Umesterung wird katalytisch, beispielsweise mit Brönstedt- oder Lewissäuren oder Basen, durchgeführt. Ganz gleich welcher Katalysator eingesetzt wird, es entsteht immer ein temperaturabhängiges Gleichgewicht zwischen den Einsatzstoffen (Alkylbenzoat und Nonanol oder Isononanolgemisch) und den Produkten (Nonylester oder Nonylestergemisch und freigesetzter Alkohol). Um das Gleichgewicht zu Gunsten des Nonylesters oder des Isononylestergemisches zu verschieben, wird der aus dem Eduktester entstehende Alkohol aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert.
Es ist auch hier zweckmäßig, Nonanol bzw. das Isononanolgemisch im Überschuss einzusetzen.
Als Umesterungskatalysatoren können Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Methansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure, oder Metalle oder deren Verbindungen eingesetzt werden. Geeignet sind z. B. Zinn, Titan, Zirkonium, die als feinverteilte Metalle oder zweckmäßig in Form ihrer Salze, Oxide oder löslichen organischen Verbindungen verwendet werden. Die Metallkatalysatoren sind im Gegensatz zu Protonensäuren Hochtemperaturkatalysatoren, die ihre volle Aktivität erst bei Temperaturen oberhalb 180 °C erreichen. Sie werden jedoch bevorzugt eingesetzt, weil sie im Vergleich zur Protonenkatalyse weniger Nebenprodukte, wie beispielsweise Olefine aus dem eingesetzten Alkohol, bilden. Beispielhafte Vertreter für Metallkatalysatoren sind Zinnpulver, Zinn(II)oxid, Zinn(II)oxalat, Titansäureester wie Tetraisopropylorthotitanat oder Tetrabutylorthotitanat sowie Zirkoniumester wie Tetrabutylzirkonat.
Weiterhin können basische Katalysatoren, wie beispielsweise Oxide, Hydroxide, Hydrogencarbonate, Carbonate oder Alkoholate von Alkali- oder Erdalkalimetallen verwendet werden. Λus dieser Gruppe werden bevorzugt Alkoholate, wie beispielsweise Natriummethylat eingesetzt. Alkoholate können auch in situ aus einem Alkalimetall und einem Nonanol bzw. einem Isononanolgemisch hergestellt werden.
Die Katalysatorkonzentration hängt von der Art des Katalysators ab. Sie beträgt üblicherweise von 0,005 bis 1 ,0 Massen-% bezogen auf das Reaktionsgemisch.
Die Reaktionstemperaturen für die Umesterung betragen üblicherweise von 100 bis 220 °C. Sie müssen mindestens so hoch sein, dass der aus dem Eduktester entstehende Alkohol bei dem vorgegebenen Druck, meistens Normaldruck, aus dem Reaktionsgemisch abdestillieren kann.
Die Umesterungsgemische können genauso wie für die Veresterungsgemische beschrieben aufgearbeitet werden.
In der erfindungsgemäßen Komposition können neben Benzoesäureisononylester weitere Verbindungen, die als Filmbildehilfsmittel geeignet sind, vorhanden sein. So können erfindungsgemäße Kompositionen als Filmbildehilfsmittel ein Gemisch aus Benzoesäureisononylester und einem oder mehreren Stoffen aus der Gruppe, die Diethylenglycoldibenzoat, Dipropylenglycoldibenzoat, Triethylenglycoldibenzoat,
Tripropylenglycoldibenzoat, Diethylenglycolmonobenzoat, Dipropylenglycolmonobenzoat, Triethylenglycolmonobenzoat, Tripropylenglycolmonobenzoat, Benzoesäure-n-butylester, Benzoesäure-isobutyl ester, Benzoesäure-n-heptylester, Benzoesäure-isoheptylester, Benzoesäure-n-octylester, Benzoesäure-2-ethylhexylester, Benzoesäure-isooctylester,
Benzoesäure-n-nonylester, Benzoesäure-n-decylester, Benzoesäureisodecylester, Benzoesäure- 2-propylheptylester, Benzoesäure-n-undecylester, Benzoesäure-isoundecylester, Benzoesäure-n- dodccylester, Benzoesäure-isododecylester, Benzoesäure-isotridecylestcr, Benzoesäure-n- tridecylester, Benzoesäure-Cn-C] -alkylester (Cι3-reich), Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Di- n-propylphthalat, Di-n-butylphthalat, Di-isobutylphthalat, Di-n-pentylphthalat,
Diisopentylphthalat, Diisoheptylphthalat, Diisooctylphthalat, Di-2-ethylhexylphthalat, Di- isononylphthalat, Di-isodecylphthalat, Di-2-propylheptylphthalat, Di-n-undecylphthalat, Di- isoundecylphthalat, Diisotridecylphthalat, Diethylenglycolmonomethylether,
Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonopropylether, Diethylenglycolmono-n- butylether, Diethylenglycolmono-iso-butylether, Diethylenglycol-mono-pentylether,
Triethylenglycolmonomethylether, Triethylenglycolmonoethylether,
Triethylenglycolmonopropylether, Triethylenglycolmono-n-butylether, Triethylenglycolmono- iso-butylether, Triethylenglycol-mono-pentylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonoethylether, Dipropylenglycolmonopropylether, Dipropylenglycolmono-n- butylether, Dipropylenglycolmono-iso-butylether, Dipropylenglycolmono-pentylether,
Tripropylenglycolmonomethylether, Tripropylenglycolmonoethylether, Tripropylenglyolmono- propylether, Tripropylenglycolmono-n-butylether, Tripropylenglycolmono-iso-butylether, Tripropylenglycolmono-pentylether, 2,2,4-trimethyl-l ,3-pentandiol-monoisobutyrat, 2,2,4- trimethylpentandiol-diisobutyrat, Gemische von Diisobutylestern von Dicarbonsäuren, z.B. LUSOLVAN FBH (BASF AG) oder DBE-IB (DuPont), 2-Ethylhexyl-2-ethylhexanoat umfasst, aufweisen.
Neben den Filmbildehilfsmitteln und Polymeren als Bindemittel können in erfindungsgemäßen Kompositionen zusätzlich Füllstoffe, weitere Additive und/oder Pigmente in einer Menge von vorzugsweise 0,1 bis 50 Massen-%, bevorzugt 1 bis 25 Massen-% und besonders bevorzugt von 10 bis 20 Massen-%, bezogen auf das Trockengewicht des Polymeren, enthalten sein.
An Füllstoffen können z.B. Aluminiumhydroxid, Calciumcarbonat, Calciumsilikat, Cristobalit, Dolomit, Glimmer, Kalkspat, Kaolin, Kieselglas, Kieselgur, Kieselsäure, Kreide, Natrium- Aluminium-Silikat, Quarzmehl, Siliciumdioxid, Schwerspat oder Talkum in den erfindungsgemäßen Kompositionen vorhanden sein.
Als Pigmente können insbesondere Farbpigmente, wie z.B. anorganische Pigmente, wie z.B. Ocker, Umbra, Graphit, synthetische Weißpigmente wie z.B. Titanweiß (TiO2), synthetische Schwarzpigmente wie z.B. Ruß, synthetische Buntpigmente wie z.B. Zinkgelb, Zinkgrün, Cadmiumrot, Cobaltblau, Ultramarin, Manganviolett, Eisenoxidrot, Chromoxidgrün oder Strontiumgelb, Magnetpigmente oder organische Pigmente, wie z.B. Azofarbstoffe in den erfindungsgemäßen Kompositionen vorhanden sein.
Als weitere Additive können in der erfindungsgemäßen Komposition insbesondere z.B. Verdickungsmittel, Dispergierhilfsmittel, Entschäumungsmittel oder Biozide vorhanden sein. Die Verdickungsmittel werden zur Einstellung der Viskosität der Komposition verwendet. Eingesetzt werden können hierfür beispielsweise Celluloseether, säuregruppenhaltige Copolymerisate, Polyurethan-Verdickungsmittel oder anorganische Systeme wie hochdisperse Kieselsäure. Oft wird, um optimale Eigenschaften hinsichtlich Verarbeitbarkeit, Wasserrückhaltevermögen, Wasserfestigkeit und Lagerstabilität zu erhalten, ein Gemisch aus mehreren verschiedenen Verdickungsmitteln eingesetzt.
Die Dispergierhilfsmittel dienen zur besseren Benetzung von Füllstoffen und Pigmenten. Sie sind insbesondere notwendig, um die Lagerstabilität von erfindungsgemäßen Kompositionen, die Füllstoffe oder Pigmente aufweisen, zu verbessern. Beispiele für einsetzbare Dispergierhilfsmittel sind Verbindungen auf der Basis von Polyphosphaten, Polyacrylsäure und Acetophosphonsäure.
Bedingt durch den hohen Wassergehalt der Dispersionsfarben liegt ein idealer Nährboden für Schimmelpilze und Bakterien vor. Um hier entgegen zu wirken, werden oft Konservierungsmittel eingesetzt. Diese können im Gebinde (sog. Gebindekonservierung) undoder zum Schutz des Beschichtungsfilmes auf dem Untergrund zugegeben werden. Typisch sind hier Isothiazolinone und sog. Formaldehyd-Λbspalter.
Dispersionsfarben nach dem heutigen Stand der Technik basieren überwiegend auf Wasser. Zusätzlich in der Komposition befindliche organische Lösemittel wirken in der Regel nur als Verfilmungshilfsmittel. In den erfindungsgemäßen Kompositionen können deshalb neben Wasser z.B. Glykole, aber auch Λliphaten, Alkohole, Aromaten, Ester, Glykolether, Ketone, Testbenzine und Terpenkohlenwasserstoffe als Verfilmungshilfsmittel vorhanden sein.
In Abhängigkeit von der Endanwendung, für die die erfindungsgemäße Komposition eingesetzt werden soll, also z.B. als Lack, Klebstoff oder Dispersionsfarbe, können die erfindungsgemäßen Kompositionen die unterschiedlichsten für diese Zwecke gebräuchlichen Polymere (Bindemittel) aufweisen. Als filmbildende Polymere weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise Homo-, Co- oder Terpolymere von Estern auf, die als Monomere zumindest eine Doppelbindung aufweisen, wobei die Doppelbindung entweder im Carbonsäureteil oder auch im Alkoholteil des monomeren Esters vorgelegen haben kann. Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Komposition Polymere auf, die durch
Homo-, Co- oder Terpolymerisation von zumindest einem Monomer, ausgewählt aus Vinylestern, Λcrylaten oder Methacrylaten erhalten wurden. Geeignete Comonomere sind beispielsweise Ethylen oder Styrol. Beispiele für Polymere aus Monomeren, bei denen die Doppelbindung im Carbonsäureteil vorliegt, sind solche, die durch Veresterung von ethylenisch ungesättigten Säuren, wie Acryl- oder Methacrylsäure, mit einem Alkohol, der in der Regel eine Kettenlänge von 1 bis 9, insbesondere von 1 bis 4 C-Atome, aufweist, erhalten werden. Die hiervon abgeleiteten Polymere, u.a. Polyacrylate, können optional Wiederholungseinheiten aus ethylenisch ungesättigten Verbindungen wie Ethylen oder Styrol enthalten, beispielsweise also Styrol- Acrylat-Copolymere. Polymerisierbare Ester mit der Doppelbindung in der Alkoholgruppe sind beispielsweise Vinylester wie z.B. Vinylacetat oder Vinylbutyrat. Des weiteren können auch Polymere als Bindemittel in der erfindungsgemäßen Komposition vorhanden sein, die durch Terpolymerisation von Vinylchlorid mit Ethylen und Vinylestern erhalten wurden. Homopolymere des Vinylacetats oder auch Copolymere aus Vinylacetat und Ethylen werden häufig beispielsweise in wässrigen Klebstoffsystemen als Bindemittel verwendet. Für Dispersionsfarben werden häufig als Bindemittel entweder Terpolymerisate aus Vinylacetat, Ethylen und Acrylaten oder Copolymerisate aus Styrol und Λcrylsäureestern eingesetzt. In manchen Fällen werden auch Reinacrylate verwendet.
Zur Herstellung einer Anstrichfarbe (Dispersionsfarbe) wird die wässrige Dispersion eines filmbildenden Polymeren und/oder Copolymeren und/oder Terpolymeren mit verschiedenen Additiven versetzt. Zu diesen gehören u.a. Verdickungsmittel, Dispergierhilfsmittel, Filmbildehilfsmittel, Füllstoffe, Pigmente, Entschäumungsmittel, Glycole, Biozide etc.
Bevorzugt erfolgt die Herstellung von erfϊndungsgemäßcn Kompositionen durch ein Verfahren zur Erzeugung von Mischungen von filmbildenden Polymeren (Bindemitteln) mit isomeren Nonylbenzoaten, also von erfindungsgemäßen Kompositionen, welches ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung ist. Dabei werden die erfindungsgemäßen Kompositionen vorzugsweise hergestellt, in dem zunächst das oder die Filmbildehilfsmittel mit den gegebenenfalls vorhandenen Verdickungsmitteln, Dispergierhilfsmitteln, Füllstoffen, Pigmenten, Entschäumungsmitteln, Glykolen, Bioziden etc. zu einer Dispersion verarbeitet werden. Dies kann z.B. mittels einer Hochgeschwindigkeitsmühle erfolgen. Die so hergestellte Suspension wird dann vorzugsweise mit einem langsam laufenden Mischer unter die wässrige Bindemitteldispersion (Latex) gemischt.
Eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Kompositionen können als Anstrichfarbe (Dispersionsfarbe oder Lack), Klebstoff oder zur Herstellung von Anstrichfarben
(Dispersionsfarben oder Lacken) oder Klebstoffen verwendet werden. Die Herstellung von
Endprodukten wie Dispersionsfarben für den Innen- oder Λußenbereich, Lacken oder Klebstoffen erfolgt nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne die Λnwendungsbreite einzuschränken, die sich aus der Beschreibung und den Patentansprüchen ergibt.
Beispiele:
Beispiel 1 : Synthese von Isononylbenzoat (INB)
In einem 4-Liter-Destillationskolben mit aufgesetztem Wasserabscheider und Rückflusskühler sowie einem Probenahmestutzen und Thermometer wurden 976 g Benzoesäure (8 Mol), 1728 g Isononanol der Fa. OXENO Olefinchemie GmbH (12 Mol) und 0,59 g Butyltitanat (0,06% bezogen auf die Säuremenge) eingewogen und unter Stickstoffatmosphäre zum Sieden erhitzt. Das bei der Veresterung anfallende Reaktionswasser wurde regelmäßig abgenommen. Als die Säurezahl unter 0,1 mg KOH/g sank, (nach ca. 3 Stunden) wurde der Ansatz zunächst auf unter 60 °C abgekühlt und eine 20 cm Multifillkolonne aufgesetzt. Danach wurde der Druck auf 2 mbar verringert und zunächst der überschüssige Alkohol (etwa 120 °C) abdestilliert. Nach der Abtrennung eines Zwischenlaufes bis 140 °C, konnte in einem Bereich von 142 bis 147 °C (bei 2 mbar), gemessen am Kolonnenkopf, das Isononylbenzoat überdestilliert werden. Gaschromatographisch konnte eine Reinheit von > 99,7% ermittelt werden. Zur Bestimmung des Siedepunktes bzw. Siedebereiches wurde die Substanz in dem Thermosystem FP 800 (Fa. Mettler) in der Messzelle FP 85, die mit dem zentralen Prozessor FP 80 verbunden war, vermessen. Bei einer Start-Temperatur von 100 °C wurde eine Temperaturrampe von 10 °C /min bis 400 °C gefahren. Aus der so erhaltenen DSC-Kurve konnte der Siedebereich des Isononylbenzoates zu 316 bis 326 °C bestimmt werden.
Beispiel 2: Synthese von 2-Ethylhexylbenzoat
Analog zu der unter Beispiel 1 durchgeführten Prozedur wurden 12 Mol 2-Ethylhexanol mit 8 Mol Benzoesäure und Tetrabutyltitanat umgesetzt. Nach Destillation (3 mbar, Kopftemperatur 134 °C) wird 2-Ethylhexylbenzoat in einer gaschromatographisch bestimmten Reinheit von 99,7% erhalten
Beispiel 3: Synthese von Isodecylbenzoat
In einem 4-Liter-Destillationskolben mit aufgesetztem Wasserabscheider und Rückflusskühler sowie einem Probenahmestutzen und Thermometer wurden 976 g Benzoesäure (8 Mol), 1872 g (12 Mol) Isodecanol (EXXAL 10, Fa. ExxonMobil) und 0,59 g Butyltitanat (0,06% bezogen auf die Säuremenge) eingewogen und unter Stickstoffatmosphäre zum Sieden erhitzt. Das bei der Veresterung anfallende Reaktionswasser wurde regelmäßig abgenommen. Als die Säurezahl nach etwa 3 Stunden unter 0,1 mg KOH/g sank, wurde der überschüssige Alkohol im Vakuum, über eine 10 cm Kolonne mit Raschigringen, abdestilliert. Danach wurde der Ansatz auf 80°C abgekühlt und in einen 4 Liter Reaktionskolben mit Tauchrohr, aufgesetztem Tropftrichter und Kolonne umgefüllt, und an einer Claisenbrücke befestigt. Danach wurde mit 5 Gew.-%iger wässriger Natronlauge neutralisiert ( 10-facher Laugenüberschuss). Anschließend wurde unter Vakuum (10 mbar) auf 190 °C aufgeheizt. Dann wurden über den Tropftricher 8 Gew.-% VE- Wasser, bezogen auf die eingesetzte Menge Rohester, bei konstanter Temperatur zugetropft. Nach Zugabe des Wassers wurde die Heizung abgestellt und unter Vakuum abgekühlt. Der Ester wurde bei Raumtemperatur über eine Nutsche mit Filterpapier und Filterhilfsmittel filtriert. Gaschromatographisch konnte eine Reinheit des Esters von 99,7 % ermittelt werden.
Beispiel 4: Bestimmung der Flüchtigkeit mittels Thermogravimetrischer Analyse (TGA) Um eine Aussage über die Flüchtigkeit der Produkte zu erhalten, wurden die nach den Beispielen 1 bis 3 hergestellten Benzoesäureester mit Hilfe der dynamischen TGA-Methode bezüglich ihrer Masseverluste bei höheren Temperaturen verglichen.
Zu diesem Zweck wurden 20 mg einer Probe unter Luftatmosphäre in einer Thermowaage TG 209 der Fa. Netzsch in einem Temperaturbereich von 23 bis 300 °C bei einer dynamischen Temperatursteigerung von 10 K/min in einem Pt-Tiegel (Deckel mit Loch) aufgeheizt und der jeweilige Masseverlust in % bestimmt.
In der untenstehenden Tabelle 1 sind die nicht verdampften Anteile (= 100 % - Masseverlust in %) aufgeführt: Tabelle 1 :
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
Die Temperatur, bei der 50% der Probe verdampft sind, beträgt bei Isononylbenzoat 267 °C, bei 2-Ethylhexylbenzoat 255 °C und bei Isodecylbenzoat 275 °C. Die relative Abfolge und die deutlichen Unterschiede stehen im Einklang mit den Erwartungen, dass mit zunehmendem Molekulargewicht die Flüchtigkeit abnimmt.
Beispiel 5: Einfluss verschiedener Filmbildehilfsmittel auf die Mindestfilmtemperatur (MFT) Lipaton ΛE 4620 (Polymer Latex, Mari), eine feindisperse wässrige Dispersion eines Styrol- Λcrylsäureester-Copolymerisats mit einem Feststoffanteil von etwa 50%, wird mit den in der Tabelle aufgeführten Mengen (Massen-% bezogen auf die Trockenmasse des Polymeren) an Filmbildehilfsmitteln gemischt. Nach eintägiger Reifezeit erfolgt die Bestimmung der Mindestfilmtemperatur (MFT) in Anlehnung an die DIN ISO 2115. In der letzten Spalte sind die Mindestfϊlmtemperaturen der wässrigen Dispersion ohne Zugabe von Filmbildehilfsmitteln angegeben.
Tabelle 2: Bestimmung der MFT nach DIN ISO 2115
Figure imgf000018_0002
In beiden Konzentrationen ist die mit Isononylbenzoat erreichbare MFT etwas niedriger als die mit Isodecylbenzoat. Im Rahmen der Messgenauigkeit (±1 °C) sind 2-Ethylhexylbenzoat und Isononylbenzoat vergleichbar effiziente Filmbildehilfsmittel mit Vorteilen auf Seiten des INB, da bei geringen Konzentrationen eine bessere Absenkung der MFT durch Isononylbenzoat erzielt wird.
Beispiel 6: Pendeldämpfung nach König zur Bestimmung des Verdunstungsverhaltens. Die mit 3 Massen-% Filmbildehilfsmittel versetzten Dispersionen des Lipaton AE 4620 (s. Tabelle 2, unterste Zeile) lässt man 24 Stunden im Normklima reifen, trägt diese dann auf Glasplatten in Nassschichtdicken von etwa 200 μm (Schichtdicke im trockenen Film etwa 85 μm) auf und erzeugt so die zu prüfenden Beschichtungen. Anschließend werden die so hergestellten Prüflinge nach verschiedenen Lagerzeiten der Pendeldämfungsprüfung nach König (DIN EN ISO 1522) unterzogen. Bei dieser Prüfung wird ein Pendel, das auf der Oberfläche einer Beschichtung aufliegt, in Schwingung versetzt und die Zeitdauer, in der die Schwingungsamplitude bis zu einem festgesetzten Maß abfällt, gemessen. Je kürzer die Dämpfungsdauer, desto geringer die Härte und desto höher auch noch der Gehalt an Filmbildehilfsmittel. Hiermit erhält man eine Information darüber, wie das Verdunstungsverhalten des Filmbildehilfsmittels aus dem Film ist. Das Filmbildehilfsmittel gilt als verdunstet, wenn die Härte des unmodifizierten Filmes erreicht wird. Die Ergebnisse der Prüfung, also die Zeiten, in der die Auslenkung normgerecht von 6° auf 3° zurück geht, sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3: Ergebnisse zu Beispiel 6: Dämpfungsdauer in Sekunden
Figure imgf000019_0001
Überraschenderweise wurde gefunden, dass das Verdunstungsverhalten von Isononylbenzoat und 2-Ethylhexylbenzoat aus den entsprechenden Filmen nahezu identisch ist und deutlich besser ist als das des Isodecylbenzoates. Farben bzw. Kompositionen, die Isononylbenzoat und 2-Ethylhexylbenzoat als Filmbildehilfsmitel aufweisen, zeigen deshalb eine schnellere Durchhärtung der Farbe als solche, die Isodecylbenzoat aufweisen. Dies ist insbesondere deshalb überraschend, da die in Beispiel 4 über Thermogravimetrie ermittelten Flüchtigkeiten dieser Benzoate zwischen 2-Ethylhexylbenzoat und Isononylbenzoat einen deutlichen Unterschied hätten erwarten lassen. Durch diese Abweichung von der erwarteten Korrelation lassen sich erfindungsgemäße Kompositionen trotz des im Vergleich zu 2-Ethylhexylbenzoat höheren Siedepunktes schneller aushärten. Wie an Hand von Beispiel 5 gezeigt werden konnte, ist aber die Wirkung des Isononylbenzoats auf die Mindestfilmtemperatur einer Komposition mit der des 2-Ethylhexylbenzoats vergleichbar.
Beispiel 7: Alternative Synthese von Isononylbenzoat (INB)
In einem 4-Liter-Destillationskolben mit aufgesetztem Wasserabscheider und Rückflusskühler sowie einem Probenahmestutzen und Thermometer wurden 976 g Benzoesäure (8 Mol), 1728 g Isononanol der Fa. OXENO Olefinchemie GmbH (12 Mol) und 0,59 g Butyltitanat (0,06 Gew.- % bezogen auf die Säuremenge) eingewogen und unter Stickstoffatmosphäre zum Sieden erhitzt. Das bei der Veresterung anfallende Reaktionswasser wurde regelmäßig abgenommen. Als die Säurezahl unter 0,1 mg KOH/g sank, (nach ca. 3 Stunden) wurde der Ansatz zunächst auf unter 60 °C abgekühlt und eine 20 cm Füllkörperkolonne aufgesetzt. Danach wurde der Druck auf 2 mbar verringert und zunächst der überschüssige Alkohol (Temperatur am Kolonnenkopf etwa 120 °C) abdestilliert. Danach wurde der Ansatz auf 80 °C abgekühlt und in einen 4 Liter Reaktionskolben mit Tauchrohr, aufgesetztem Tropftrichter und Kolonne umgefüllt, und an einer Claisenbrücke befestigt. Danach wurde mit 5 Gew.-%iger wässriger Natronlauge neutralisiert (5-facher Laugenüberschuss) und noch 30 Minuten gerührt. Anschließend wurde unter Vakuum (ca. 10 mbar) auf 190 °C aufgeheizt. Dann wurden über den Tropftricher 8 Gew.-% vollentsalztes Wasser, bezogen auf die eingesetzte Menge Rohester, bei konstanter Temperatur zugetropft. Dabei wurde darauf geachtet, dass die Kopftemperatur nicht über 120 °C stieg. Nach Zugabe des Wassers wurde die Heizung abgestellt und unter Vakuum abgekühlt. Der Ester wurde bei Raumtemperatur über eine Nutsche mit Filterpapier und Filterhilfsmittel filtriert. Gaschromatographisch konnte eine Reinheit des Esters von 99,7 % ermittelt werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Komposition, welche eine wässrige Dispersion zumindest eines filmbildenden Polymeren ausgewählt aus Homo-, Co- oder Terpolymeren und zumindest eines Filmbildehilfsmittels aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie als zumindest ein Filmbildehilfsmittel Benzoesäureisononylester, welches in einer Konzentration von 0, 1 bis 30 Massen-% bezogen auf das Trockengewicht des Polymeren vorhanden ist, aufweist.
2. Komposition nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Benzoesäureisononylester aufweist, bei dem die durch Verseifung der isomeren Benzoesäureisononylester erhaltenen Nonylalkohole weniger als 10 Mol % 3,5,5-Trimethylhexanol enthalten.
3. Komposition nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Filmbildehilfsmittel ein Gemisch aus Benzoesäureisononylester und einem oder mehreren Stoffen aus der Gruppe die Diethylenglycoldibenzoat, Dipropylenglycoldibenzoat, Triethylenglycoldibenzoat, Tripropylenglycoldibenzoat, Diethylenglycolmonobenzoat, Dipropylenglycolmonobenzoat, Triethylenglycol- monobenzoat, Tripropylenglycolmonobenzoat, Benzoesäure-n-butylester, Benzoesäure- isobutylester, Benzoesäure-n-heptylester, Benzoesäure-isoheptylester, Benzoesäure-n- octylester, Benzoesäure-2-ethylhexylester, Benzoesäure-isooctylester, Benzoesäure-n- nonylester, Benzoesäure-n-decylester, Benzoesäureisodecylester, Benzoesäure-2- propylheptylester, Benzoesäure-n-undecylester, Benzoesäure-isoundecylester, Benzoesäure-n-dodecylester, Benzoesäure-isododecylester, Benzoesäure- isotridecylester, Benzoesäure-n-tridecylester, C|3-reiche Benzoesäure-Cn-Cι4-alkylester, Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Di-n-propylphthalat, Di-n-butylphthalat, Di- isobutylphthalat, Di-n-pentylphthalat, Diisopentylphthalat, Diisoheptylphthalat, Diisooctylphthalat, Di-2-ethylhexylphthalat, Di-isononylphthalat, Di-isodecylphthalat, Di-2-propylheptylphthalat, Di-n-undecylphthalat, Di-isoundecylphthalat, Diisotridecylphthalat, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmono- ethylether, Diethylenglycolmonopropylether, Diethylenglycolmono-n-butylether, Diethylenglycolmono-iso-butylether, Diethylenglycol-mono-pentylether, Triethylen- glycolmonomethylether, Triethylenglycolmonoethylether, Triethylenglycolmono- propy lether, Triethylenglycolmono-n-buty lether, Triethylenglycolmono-i so-butylether, Triethylenglycol-monc-pentylether,Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylen- glycolmonoethylether, Dipropylenglycolmonopropylether, Dipropylenglycolmono-n- butylether, Dipropylenglycolmono-iso-butylether, Dipropylenglycol-mono-pentylether, Tripropylenglycolmonomethy lether, Tripropylenglycolmonoethylether, Tripropylen- glyolmonopropylether, Tripropylenglycolmono-n-butylether, Tripropylenglycolmono- iso-butylether, Trip ropylenglycolmono-pentylether, 2,2,4-trimethyl-l ,3-pentandiol- monoisobutyrat, 2,2,4-trimethylpentandiol-diisobutyrat, Gemische von Diisobutylestem von C -C6-Dicarbonsäuren und 2-Ethylhexyl-2-ethylhexanoat umfasst, aufweist.
Komposition nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in ihr zusätzlich Füllstoffe, Additive und/oder Pigmente in einer Menge von 0,1 bis 50 Massen-%, bezogen auf das Trockengewicht des Polymeren, enthalten sind.
Komposition nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Verfilmungshilfsmittel aufweisen.
6. Komposition nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Polymere Homo-, Co- oder Terpolymere von ungesättigten Estern aufweisen.
7. Komposition nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Polymere aufweisen, die durch Homo-, Co- oder Terpolymerisation von zumindest einem Monomer, ausgewählt aus Vinylestem, Acrylaten oder Methacrylaten erhalten wurden.
8. Verwendung einer oder mehrerer der Kompositionen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 als Anstrichfarbe, Klebstoff oder zur Herstellung von Anstrichfarben oder Klebstoffen.
9. Filmbildehilfsmittel zum Einsatz in einer Komposition gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filmbildehilfsmittel ein Benzoesäureisononylester ist.
10. Filmbildehilfsmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Benzoesäureisononylester ist, bei dem die durch Verseifung der isomeren Benzoesäureisononylester erhaltenen Nonylalkohole weniger als 10 Mol % 3,5,5- Trirnefhylhexanol enthalten.
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