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Dokumentenidentifikation DE3543512A1 11.06.1987
Titel Azofarblacke
Anmelder Bayer AG, 5090 Leverkusen, DE
Erfinder Zimmermann, Gesine, Dr., 5632 Wermelskirchen, DE
DE-Anmeldedatum 10.12.1985
DE-Aktenzeichen 3543512
Offenlegungstag 11.06.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.06.1987
IPC-Hauptklasse C09B 63/00
IPC-Nebenklasse C09B 29/46   C08K 5/23   C08J 3/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Azofarblacke der Formel

in der
und für den Fall, daß R1 = -NR4R5

zusätzlich H, oder Carboxylat, Alkyl, insbesondere Methyl,
R4, R5 = H, Alkyl, Cycloalkyl, Aralkyl, Aryl, wobei die genannten Kohlenwasserstoffreste substituiert sein können,

S, S&min;, S&sec; = Carboxylat, Sulfonat,

A, B, C, E, F, X, Y = H, -CF3, Halogen, -NO2, -CN, R6, -OR6, -NR6R7, -NH2, -SO2NH2, -SO2NR6R7, -CONH2, -CONR6R7, -NHCOR6,

M = Ammonium oder Metall,

n, o, p = 0, 1, 2,

m = n + o + p und für den Fall, daß R2 = -COOH, n + o + p + 1, mit der Bedingung 1 ≤m ≤ 3,

1 = Wertigkeit von M,

R6, R7 = Alkyl, Cycloalkyl, Aralkyl, Aryl, wobei die genannten Kohlenwasserstoffreste substituiert sein können,

ausgenommen der Lack der Formel
m steht vorzugsweise für 2, d. h., daß der dem Farblack zugrunde liegende anionische Teil zwei Carboxylat- und/ oder Sulfonatgruppen aufweist, die sich besonders bevorzugt in D und R3 befinden.

Alkyl (R2, R4, R5, R6, R7) bezeichnet bevorzugt C1-C4-Alkyl, insbesondere Methyl und Ethyl.

Cycloalkyl (R4, R5, R6, R7) bezeichnet bevorzugt C3-C7- Cycloalkyl, insbesondere Cyclopentyl und Cyclohexyl.

Aralkyl (R4, R5, R6, R7) bezeichnet bevorzugt Phenyl-C1-C4- alkyl, insbesondere Benzyl und Phenethyl.

Aryl (R4, R5, R6, R7) bezeichnet bevorzugt Phenyl und Naphthyl.

Halogen (A, B, C, E, F, X, Y) bezeichnet bevorzugt Chlor, Brom und Fluor.

D steht bevorzugt für

(In dieser und den folgenden Formeln haben wiederkehrende Symbole die bereits in Formel I angegebenen Bedeutungen und Vorzugsbedeutungen).

A&min;, B&min;, C&min; = H, Cl, Br, -CH3, -C2H5, -OCH3, -OC2H5, -NO2, -NHCOCH3.

Weitere Vorzugsbedeutungen für D sind:

Individuelle Beispiele für Reste D sind:

R1 steht bevorzugt für -OH oder -NH2,

Für R2 kommen folgende Vorzugsbedeutungen infrage:

und -CH3, für den Fall, daß R1 = -NR4R5.

E&min; = H, Cl, Br, -CH3, -C2H5, -OCH3, -OC2H5, -NHCOCH3, -NO2.

R3 hat folgende Vorzugsbedeutung:

p ist bevorzugt 1 und steht vorzugsweise in 2&min;- oder 3&min;- Stellung des Phenylrings.

Individuelle Beispiele für Reste R3 sind:

Durch Kombination der vorstehend genannten bevorzugten Reste entstehen besonders bevorzugte Farbstoffe. Die folgende Tabelle zeigt einige dieser Kombinationen:

Tabelle

M bezeichnet vorzugsweise ein Alkali-(Na, K), oder Erdalkalimetall (BA, Sr), Mangan oder Ammonium. Besonders bevorzugt bezeichnet M Calcium.

Mischungen von Azofarblacken der Formel I mit verschiedenen M, z. B. Ca und Sr, zeigen ebenfalls gute Eigenschaften. Die erfindungsgemäßen Azofarblacke können in verschiedenen Kristallmodifikationen auftreten.

Zu erwähnen ist, daß die erfindungsgemäßen Farblacke im allgemeinen von der Herstellung her mehr oder minder große Anteile an Ammonium- oder Alkalimetallionen, z. B. Na, K, Li, enthalten können.

Die Herstellung der Verbindungen der Formel I erfolgt gemäß literaturbekannten Verfahren.

So erhält man die Iminopyrazolone gemäß Förmel I durch Umsetzung der entsprechenden Hydrazine mit dimerem Acetonitril bzw. den entsprechenden β-Ketonitrilen. Die 3-Arylpyrazolone lassen sich u. a. durch Kondensation der entsprechenden Benzoylessigester oder -amide mit Hydrazinen gewinnen. Die Reaktionen können sowohl im stark und schwach sauren als auch im neutralen und alkalischen Gebiet ablaufen.

Zur Herstellung der Azofarblacke der Formel I kann man Amine der Formel

diazotieren und auf Verbindungen der Formel
kuppeln und die Farbstoffe in die gewünschten Metallsalze überführen. Die Umsetzungen können in Gegenwart nichtionogener, anion- oder kationaktiver Dispergiermittel und/oder unter Zusatz von oder in organischen Lösungsmitteln erfolgen.

Zur Erzielung bestimmter Primäreigenschaften ist es zweckmäßig, das Kupplungsgemisch einige Zeit zu erhitzen, gegebenenfalls zum Kochen oder unter Druck auf über 100°C zu bringen.

Besonders gut verarbeitbare Produkte erhält man, wenn die Farblacke nach der Kupplung als feuchte Preßkuchen oder als getrocknete Pulver einer Nachbehandlung mit organischen Lösungsmitteln wie Pyridin, Dimethylformamid, Alkoholen, wie Ethanol, Methanol, Isopropanol, Butanol, Toluol, Xylol, Glykol, Glykolmonomethylether, Eisessig, Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Nitrobenzol oder Gemischen von diesen gegebenenfalls mit Wasser bei Rückflußtemperatur oder unter Druck bei erhöhter Temperatur unterwirft oder eine Mahlung der Farblacke unter Zusatz von Mahlhilfsmitteln anschließt. Gute Ergebnisse lassen sich auch durch Nachbehandlung der Produkte, suspendiert in Wasser, den obengenannten organischen Lösungsmitteln oder Gemischen von diesen mit sich selbst oder Wasser mit Ultraschall bei Raum- oder erhöhter Temperatur erzielen.

Die isolierten Farblacke können einer thermischen Nachbehandlung, z. B. einer Trocknung bei erhöhter Temperatur, bevorzugt bei 40°C bis 150°C, unterworfen werden.

Verbindungen der Formel I sind wertvolle Pigmente. Besonders hochwertige Pigmente stellen die Erdalkalimetall- oder Manganfarblacke dar. Diese lassen sich auch aus den in der Regel leichter löslichen Ammonium- und Alkalimetallfarblacken herstellen. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Pigmente zur Einfärbung von Kunststoffen. Man erhält grünstichig gelbe bis rotstichig orange und braune Einfärbungen. Besonders zu erwähnen sind Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen sowie Polystyrol mit Butadien, modifiziertes Polystyrol, Polycarbonat, Polyoimylchlorid, ABS und Polymerblends wie Polycarbonat/ ABS, Polyphenylenoxid/Styrol-Butadien, Ethylenpropylencopolymerisat/ Polypropylen und Polycarbonat/Polybutylenterephthalat.

Die Farblacke besitzen eine ausgezeichnete Thermostabilität, Lösungsmittel-, Wasser-, Weichmacher- und Migrierechtheit, hohe Farbstärke sowie sehr gute Licht- und Wetterbeständigkeit. Die Pigmente eignen sich auch zum Färben von Lacken, Kautschuk, natürlichen und synthetischen Harzen, Kunstseide aus Viskose und Zellulosethern bzw. -estern, Polyamiden, Polyurethanen, Polyglykolterephtalaten und Polyacrylnitril in der Spinnmasse.

Beispiel 1

6,4 g 1-Amino-4-chlor-5-methylbenzol-2-sulfonsäure werden in 55 ml Wasser mit 5 ml Natronlauge gelöst und mit 9,7 ml konzentrierter Salzsäure gefällt. Man kühlt mit Eis auf 0-5°C und diazotiert durch Zugabe von 6,8 ml einer 30%iger Natriumnitritlösung.

Die Diazotierung wird zu einer Lösung von 9,5 g 1-(3&min;-Sulfophenyl)- 3-phenyl-5-pyrazolon in 55,4 ml 25%iger Natriumacetatlösung gegeben. Nach beendeter Kupplung wird auf 80°C geheizt und 24 g Calciumchlorid zugegeben. Nach einer Stunde bei 80°C wird abgesaugt, gewaschen und bei 80°C getrocknet.

Man erhält 16 g eines stark rotstichig gelben Farblackes der Formel

Beispiel 2:

7 g 1-Amino-3,4-dichlorbenzol-6-sulfonsäure werden, wie in Beispiel 1 angegeben, diazotiert. Nach beendeter Umsetzung werden zum Reaktionsgemisch 44 ml Wasser und 7,6 g 1-(3&min;-Sulfophenyl)-3-methyl-5-imino-pyrazolon gegeben, mit 25%iger Ammoniaklösung der pH-Wert auf 6-6,5 gestellt und bis zur Beendigung der Kupplung nachgerührt. Es wird auf 80°C erhitzt, 24 g Calciumchlorid zugesetzt und eine Stunde bei 80°C nachgerührt.

Nach Absaugen des entstandenen Pigmentes, Waschen mit Wasser und Trocknen erhält man 15 g eines grünstichig gelben Farblackes der Formel

Beispiel 3:

Nach einem Versuch gemäß Beispiel 1 wird der wäßrige Preßkuchen in Butanol entwässert, abgesaugt, gewaschen und bei 50°C getrocknet. Man erhält 15 g eines gelben Farblackes.

Beispiel 4:

Analog zu Beispiel 2 wird der wäßrige Preßkuchen in Butanol entwässert, die erhaltenen Suspensionen mit Ultraschall behandelt, abgesaugt, gewaschen und bei 50°C getrocknet. Man erhält 13,2 g eines grünstichig gelben Farblackes mit verbesserter Dispergierbarkeit.

Analog zu den Beispielen 1-4 wurden die im folgenden genannten Beispiele 5-161 hergestellt.

Beispiel 121-154

Ferner wurde 1-Amino-3-chlor-4-methylbenzol-6-sulfonsäure auf die in den Beispielen 5-15, 17-20, 22-39 genannten Kupplungskomponenten nach den in den Beispielen 1-4 angegebenen Verfahren gekuppelt. Man erhält grünstichig gelbe bis rotstichig orange Produkte.

Beispiel 155-161

4-Ethoxyanilin-2-sulfonsäure wurde mit den in Beispielen 105-111 genannten Kupplungskomponenten analog den Vorschriften von Beispiel 1 ≙umgesetzt. Man erhält rotstichig gelbe bis rotstichig orange Pigmente.

Beispiel 162

Transparente Einfärbung in PVC-P:

0,1 Teil Gelbpigment, hergestellt nach Beispiel 1, werden mit 100 Teilen PVC-Compound in einer langsam laufenden Labormischvorrichtung vermischt, auf das laufende Labor- Mischwalzwerk gegeben, homogenisiert und als Fell abgezogen.

Man erhält gelbe transparente Färbungen mit ausgezeichneter Lichtbeständigkeit.

Beispiel 163

Gedeckte Einfärbung in PVC-P:

0,2 Teile Gelbpigment, hergestellt nach Beispiel 42, werden zusammen mit 10 Teilen Titandioxid (Rutiltyp) mit 100 Teilen PVC-Compound vermischt und bei 160°C homogenisiert. Das vom Laborwalzwerk abgezogene Fell hat eine deckende, gelbe Farbnuance. Die Färbungen zeigen eine sehr gute Migrations- und Lichtechtheit.

Beispiel 164

Transluzente und deckende Färbungen in HD-Polyethylen und Polypropylen:

100 Teile eines handelsüblichen Polyethylen-Granulates werden mit 0,2 Teilen Gelbpigment aus Beispiel 24 in einer langsam laufenden Mischtrommel gemischt. Das erhaltene Granulat wird über einen Extruder bei 170°C homogenisiert und zu flachen Bändern abgezogen, erneut granuliert und auf einer Schneckenspritzgießmaschine bei Temperaturen oberhalb 200°C verspritzt. Bei Erhöhung der Spritztemperatur von 200°C auf 320°C läßt sich keine Veränderung der Farbnuance feststellen.

Gleiche Ergebnisse werden in deckenden Einfärbungen mit Titandioxid (Rutiltyp) in HD-PE und in kristallinem Polypropylen ebenfalls als transparente und deckende Pigmentierungen erreicht.

Beispiel 165

Einfärbung von Polystyrol (PS) und mit Butadien modifiziertem Polystyrol (SB):

0,1 Teil Gelbpigment, hergestellt nach Beispiel 65, werden mit 0,5 Teilen Titandioxid (Rutiltyp) und 100 Teilen PS- Granulat (SB-Granulat) gemischt und auf einer Schneckenspritzgießmaschine bei erhöhtem Staudruck verspritzt. Man erhält Formteile mit einer stark rotstichig gelben, brillanten Nuance und gleichmäßiger Pigmentverteilung.

Beispiel 166

Einfärbung von ABS:

0,5 Teile Gelbpigment aus Beispiel 21 werden mit 4 Teilen Titandioxid (Rutiltyp) und 100 Teilen ABS-Pulver vermischt, im Stempelkneter bei 180°C plastifiziert, homogenisiert über ein Walzwerk ausgetragen, nach den üblichen Methoden granuliert und auf einer Schneckenspritzgießmaschine zu Formteilen mit einem leuchtend gelbem Farbton gespritzt. Bei Verarbeitungstemperaturen von 220°C bis 280°C und langen Verweilzeiten sind keine Farbtonänderungen feststellbar.

Gleich gute Ergebnisse werden in Kunststoffblends der Zusammensetzung ABS/Polycarbonat erreicht.

Beispiel 167

Einfärbung von Polycarbonat (PC) und Polycarbonat/Polybutylenterephthalat (PC/PBT):

0,2 Teile Gelbpigment, hergestellt nach Beispiel 2, werden mit einem handelsüblichen Polycarbonat trocken gemischt, auf einem Zweiwellenextruder bei 290°C geschmolzen und dabei das Pigment dispergiert. Das homogen angefärbte PC wird erneut granuliert und das Granulat nach den üblichen Methoden des Spritzgießverfahrens bei Temperaturen bis zu 340°C verarbeitet. Farbtonänderungen der grünstichig gelb gefärbten Formteile sind bei verschiedenen Temperaturen nicht zu beobachten.

Auch in PC/PBT ist bei Verarbeitungstemperaturen von 250°C bis 290°C das Pigment ohne Änderung der Nuance hitzebeständig. Auffallend ist ferner eine gute Kraftstoffbeständigkeit.


Anspruch[de]
  1. 1. Azofarblacke der Formel
    in der
    und für den Fall, daß R1 = -NR4R5

    zusätzlich H oder Carboxylat, Alkyl, insbesondere Methyl,
    R4, R5 = H, Alkyl, Cycloalkyl, Aralkyl, Aryl, wobei die genannten Kohlenwasserstoffreste substituiert sein können,

    S, S&min;, S&sec; = Carboxylat, Sulfonat,

    A, B, C, E, F, X, Y = H, -CF3, Halogen, -NO2, -CN, R6, -OR6, -NR6R7, -NH2, -SO2NH2, -SO2NR6R7, -CONH2, -CONR6R7, -NHCOR6,

    M = Ammonium oder Metall,

    n, o, p = 0, 1, 2,

    m = n + o + p und für den Fall, daß R2 = -COOH, n + o + p + 1, mit der Bedingung 1 ≤m ≤ 3, vorzugsweise m = 2,

    1 = Wertigkeit von M,

    R6, R7 = Alkyl, Cycloalkyl, Aralkyl, Aryl, wobei die genannten Kohlenwasserstoffreste substituiert sein können,

    ausgenommen der Lack der Formel
  2. 2. Azofarblacke gemäß Anspruch 1, bei denen D für
    steht, wobei

    A&min;,B&min;,C&min; H, Cl, Br, -CH3, -C2H5, -OCH3, -OC2H5, -NO2, -NHCOCH3

    bezeichnen.
  3. 3. Azofarblacke gemäß den Ansprüchen 1-2, bei denen

    R1 = OH oder -NH2.
  4. 4. Azofarblacke gemäß den Ansprüchen 1-3, bei denen
    wobei

    E&min; = H, Cl, Br, -CH3, -C2H5, -OCH3, -OC2H5, -NHCOCH3, -NO2.
  5. 5. Azofarblacke gemäß den Ansprüchen 1-4, bei denen
  6. 6. Azofarblacke gemäß den Ansprüchen 1-5, bei denen M ein Alkali- oder Erdalkalimetall, Mangan oder Ammonium bedeutet.
  7. 7. Azofarblacke gemäß den Ansprüchen 1-6, bei denen M Ca bedeutet.
  8. 8. Verfahren zum Pigmentieren, dadurch gekennzeichnet, daß man Erdalkalimetall- oder Manganazofarblacke gemäß den Ansprüchen 1-7 verwendet.
  9. 9. Verfahren zum Pigmentieren von Kunststoffen gemäß Anspruch 8.






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