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Dokumentenidentifikation DE102005039536A1 22.02.2007
Titel Verfahren zur Herstellung von (Meth)acrylsäureestern
Anmelder BASF AG, 67063 Ludwigshafen, DE
Erfinder Bergmann, Hermann, Dr., 68167 Mannheim, DE;
Höfer, Frank, Dr., 67098 Bad Dürkheim, DE
DE-Anmeldedatum 18.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005039536
Offenlegungstag 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse C07C 69/54(2006.01)A, F, I, 20050818, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C07C 67/08(2006.01)A, L, I, 20050818, B, H, DE   C08F 20/10(2006.01)A, L, I, 20050818, B, H, DE  
Zusammenfassung Verfahren zur Herstellung von teilveresterten (Meth)acrylsäureestern von Diolen mit unterschiedlichen Hydroxygruppen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von teilveresterten (Meth)acrylsäureestern von Diolen mit unterschiedlichen Hydroxygruppen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.

Die Herstellung von (Meth)acrylsäureestern erfolgt zumeist durch säure- oder basenkatalysierte Veresterung von (Meth)acrylsäure oder Umesterung von anderen (Meth)acrylsäureestern mit Alkoholen.

Teilveresterte (Meth)acrylsäureester von Diolen mit unterschiedlichen Hydroxygruppen lassen sich durch eine Ver- oder Umesterung in der Regel nicht gezielt herstellen, da statistische Gemische erhalten werden.

Bei basenkatalysierter Umesterung oder anderen Synthesen entstehen oft komplexe und bisweilen gefärbte Produktgemische. Zur Entfernung von Färbungen und unumgesetzten Reaktanden müssen die Produktgemische durch aufwendige alkalische Wäschen aufgearbeitet werden.

Die unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2004 033555.9 und dem Anmeldetag 9. Juli 2004 offenbart ein enzymatisches Verfahren zur Herstellung von teilveresterten (Meth)acrylsäureestern von Polyalkoholen mit unterschiedlichen Hydroxygruppen.

Nachteilig ist, daß dafür Enzyme als Katalysatoren eingesetzt werden müssen, die teuer sind und nur in einem engen Temperaturbereich einsetzbar sind. Zudem besteht die Notwendigkeit zumeist hohe Überschüsse an einem Edukt einzusetzen, um akzeptable Ausbeuten zu erhalten, wodurch die Notwendigkeit besteht, diesen Überschuß wieder abzutrennen. Zudem wird dadurch die Raum-Zeit-Ausbeute gesenkt.

JP 11-269129 beschreibt die Trennung von herstellungsbedingt entstandenen Produktgemischen aus der (Meth)acrylierung von Polyolen mit überkritischem CO2.

Nachteilig daran ist, daß JP 11-269129 keine technische Lösung anbietet, Produktgemische zu verhindern, sondern lediglich die entstandenen Produktgemische trennt. Als Polyole werden lediglich Diole mit gleichwertigen Hydroxygruppen oder Polyole mit mehr als zwei Hydroxygruppen angeführt.

JP 55-157632 beschreibt die Herstellung von Monoestern des 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol zur Verwendung in Harzfilmen. Als Säuren zur Veresterung werden innerhalb langer Listen auch Acrylsäure und Methacrylsäure aufgelistet, es finden sich jedoch keine Aussagen zur Selektivität oder zur Steuerung der Selektivität.

J. S. Nelson und T. H. Applewhite offenbaren in Journal of the American Oil Chemists' Society, 1966, 43(9), 542-5 die Umesterung von 12-Hydroxystearylalkohol mit Methylacrylat in Gegenwart von para-Toluolsulfonsäure. Als Produkt wird das an der primären Hydroxygruppe in Position 1 monoacrylierte Produkt im Gemisch mit dem Ausgangsdiol erhalten, in dem praktisch kein Diacrylat gebildet worden ist. Veresterung mit Acrylsäure führte unselektiv zu einem Gemisch der Mono- und Diacrylate.

Nachteilig ist, daß die Produktgemische entweder, wie bei der Veresterung, unselektiv zu Gemischen der Mono- und Diacrylate führen oder, wie bei der Umesterung, mit dem Ausgangsdiol verunreinigt sind, was eine aufwendige Reinigung erfordert.

K. L. Shantha, G. Pratap, V. S. Bhaskar Rao und N. Krishnamurti beschreiben in Journal of Applied Polymer Science, 1990, 41, 945-954 die Monoacrylierung von langkettigen 1,6- und 1,7-Dihydroxyalkanen in Gegenwart von para-Toluolsulfonsäure.

Nachteilig ist, daß unter den angegebenen Reaktionsbedingungen trotz Behandlung mit Aktivkohle stark gefärbte Produkte erhalten werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem teilveresterte (Meth)acrylsäureester von Diolen mit unterschiedlichen Hydroxygruppen in hohen Umsätzen und hohen Selektivitäten bzgl. der Reaktion an den unterschiedlichen Hydroxygruppen und hohen Reinheiten aus einfachen Edukten herstellbar sind. Die Synthese sollte unter milden Bedingungen ablaufen, so daß Produkte mit einer niedrigen Farbzahl und hoher Reinheit resultieren. Zudem sollte auf Schutzgruppen verzichtet werden, ebenso auf den Einsatz aktivierter (Meth)Acrylsäurederivate, wie beispielsweise Monooxime, Vinyl(meth)acrylat, (Meth)Acrylsäureanhydrid oder (Meth)Acrylsäurechlorid, und auf den Einsatz von Enzymen.

Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von teilveresterten (Meth)acrylsäureestern (F) mit einer Farbzahl gemäß DIN ISO 6271 unter 500 APHA und einem Anteil an Di(meth)acrylat an der Summe aus Mono- und Di(meth)acrylat der Diole (C) von weniger als 5 Gew%, von mindestens zweiwertigen, aliphatischen Diolen (C), die unterschiedliche Hydroxygruppen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man

entweder

  • (1) mindestens ein Diol (C1) mit einer primären Hydroxyguppe und einer sekundären Hydroxyguppe,

    oder
  • (2) mindestens ein Diol (C2) mit einer primären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

    oder
  • (3) mindestens ein Diol (C3) mit einer sekundären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

    wobei die höhersubstituierte Hydroxygruppe in Position &bgr; mindestens einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

    oder
  • (4) mindestens ein Diol (C4) mit zwei primären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

    oder
  • (5) mindestens ein Diol (C5) mit zwei sekundären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

    in Gegenwart mindestens eines Katalysators (S) mit (Meth)acrylsäure verestert oder mindestens einem (Meth)acrylsäureester (D) umestert, wobei der Katalysator (S) im Falle einer Umesterung des Diols (C) mit mindestens einem (Meth)Acrylsäureester (D) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus

    – (S1) anorganischen Salzen,

    – (S2) Metallsalze, die mindestens ein Kation aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, Zinn oder Titan,

    – (S3) Alkalimetalisalzen von C1 bis C6-Alkanolaten,

    und im Falle einer Veresterung des Diols (C) mit (Meth)Acrylsäure ausgewählt ist aus

    – (S4) Säuren mit einem pKs-Wert von 0 bis 3.

Bevorzugt ist die Umesterung.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herstellung teilveresterter (Meth)acrylsäureester (F) in hoher chemischer und Raum-Zeit-Ausbeute und unter milden Bedingungen mit guten Farbzahlen unter Verzicht auf Schutzgruppenoperationen und aktivierte (Meth)Acrylsäurederivate und unter Einsatz einfacher Katalysatoren möglich.

(Meth)acrylsäure steht in dieser Schrift für Methacrylsäure und Acrylsäure, bevorzugt für Acrylsäure.

Erfindungsgemäß geeignete Diole (C) sind aliphatische Diole, d.h. beide Hydroxygruppen sind an Kohlenstoffatome gebunden, die aliphatisch sind, also nicht Bestandteile eines gesättigten, ungesättigten oder aromatischen Ringsystems. Zwar können aromatische oder cycloaliphatische Substituenten im Diol (C) vorhanden sein, diese tragen jedoch keine Hydroxygruppen.

Diese erfindungsgemäß geeigneten Diole (C) tragen unterscheidbare Hydroxygruppen, d.h. sie weisen erfindungsgemäß eine niedrigersubstituierte und eine höhersubstituierte Hydroxygruppe im selben Molekül auf. Durch die unterschiedliche Umgebung der Hydroxygruppen werden diese in einer katalytischen (Meth)acrylierung unter milden Bedingungen unterscheidbar, so daß man gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine höhere Selektivität erreicht als mit den aus dem vorveröffentlichten Stand der Technik bekannten Verfahren.

Mit niedriger- und höhersubstituiert ist damit die Anzahl der Substituenten an dem Kohlenstoffatom gemeint, mit dem die jeweilige Hydroxygruppe verbunden ist, also am &agr;-Kohlenstoffatom (siehe unten).

Niedrigersubstituierte Hydroxygruppen sind beispielsweise primäre oder sekundäre Hydroxygruppen, höhersubstituierte Hydroxygruppen sind beispielsweise sekundäre oder tertiäre Hydroxygruppen. Dabei bezieht sich der Substitutionsgrad auf die Anzahl an Nicht-Wasserstoffatomen, die mit dem Kohlenstoffatom verbunden sind, das mit der betrachteten Hydroxygruppe verbunden ist.

Dabei weisen die Diole (C) eine niedrigersubstituierte Hydroxygruppe sowie eine höhersubstituierte Hydroxygruppe auf.

Zusätzliches erfindungsgemäßes Merkmal ist das Vorhandensein mindestens eines Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrestes in Position &bgr; zur höher substituierten Hydroxygruppe, bevorzugt ist mindestens ein Alkyl-, Cycloalkyl- oder Aralkylrest in Position &bgr;, besonders bevorzugt handelt es sich ausschließlich um Alkylreste.

Dabei ist die allgemeine Konvention die, daß das Kohlenstoffatom, mit dem die betrachtete Hydroxygruppe verbunden ist, das &agr;-Kohlenstoffatom ist, das übernächste das &bgr;-Kohlenstoffatom und danach das &ggr;-Kohlenstoffatom, wie beispielsweise im Folgenden schematisch dargestellt (eventuelle Substituenten sind nicht gezeichnet):

Bevorzugte Diole sind

entweder

  • (1) Diole (C1) mit einer primären Hydroxyguppe und einer sekundären Hydroxyguppe,

    oder
  • (2) Diole (C2) mit einer primären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

    oder
  • (3) Diole (C3) mit einer sekundären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

    oder
  • (4) Diole (C4) mit zwei primären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

    oder
  • (5) Diole (C5) mit zwei sekundären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt.

Unter diesen besonders bevorzugt sind Diole (C1) und (C2) und ganz besonders bevorzugt sind Diole (C1).

Besonders bevorzugt sind Diole (C) der Formeln I und Formel II, und Formel III, worin

R1 und R3 bis R10 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C18-Alkyl, gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-C18-Alkyl, C6-C12-Aryl, C5-C12-Cycloalkyl oder einen fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus, wobei die genannten Reste jeweils durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiert sein können, und

R2 eine Einfachbindung, C1-C20-Alkylen, C5-C12-Cycloakylen, C6-C12-Arylen oder durch ein- oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen und/oder durch eine oder mehrere Cycloalkyl-, -(CO)-, -O(CO)O-, -(NH)(CO)O-, -O(CO)(NH)-, -O(CO)- oder -(CO)O-Gruppen unterbrochenes C2-C20-Alkylen, wobei die genannten Reste jeweils durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiert sein können,

bedeuten,

wobei

für den Fall (1) in Formel I R1 Wasserstoff ist und mindestens einer der Reste R3 bis R7 ungleich Wasserstoff ist,

für den Fall (2) in Formel II R1 Wasserstoff ist und mindestens einer der Reste R3 bis R10 ungleich Wasserstoff ist und

für den Fall (3) in Formel II R1 ungleich Wasserstoff und mindestens einer der Reste R3 bis R10 ungleich Wasserstoff ist,

für den Fall (4) in Formel III R1 und R5 gleich Wasserstoff sind und mindestens einer der Reste R3 und R4 ungleich Wasserstoff ist und

für den Fall (5) in Formel III R1 und R5 ungleich Wasserstoff sind und mindestens einer der Reste R3 und R4 ungleich Wasserstoff ist.

Die Reste R1 bis R10 weisen keine weiteren Hydroxy- und/oder Aminogruppen auf, besonders bevorzugt weisen die Reste R1 bis R10 keine Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Ester- und/oder Amidgruppen auf und ganz besonders bevorzugt weisen die Reste R1 bis R10 keine weiteren Sauerstoff- und/oder Stickstoffatome auf.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Resten R1 und R3 bis R10 um Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffe, d.h. sie enthalten ausschließlich Kohlenstoff und Wasserstoff.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Rest R2 um eine Einfachbindung oder einen Kohlenwasserstoff und bei den Resten R3 bis R10 um einen Kohlenwasserstoff.

In den obigen Definitionen bedeuten

gegebenenfalls durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C1-C20-Alkylen beispielsweise Methylen, 1,1-Ethylen, 1,2-Ethylen, 1,1-Propylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,1-Butylen, 1,2-Butylen, 1,3-Butylen, 1,4-Butylen, 1,6-Hexylen, 2-Methyl-1,3-Propylen, 2-Ethyl-1,3-Propylen, 2,2-Dimethyl-1,3-Propylen, 2,2-Dimethyl-1,4-butylen,

gegebenenfalls durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-C12-Cycloalkylen beispielsweise Cyclopropylen, Cyclopentylen, Cyclohexylen, Cyclooctylen, Cyclododecylen,

gegebenenfalls durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes, durch ein- oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen und/oder durch eine oder mehrere Cycloalkyl-, -(CO)-, -O(CO)O-, -(NH)(CO)O-, -O(CO)(NH)-, -O(CO)- oder -(CO)O-Gruppen unterbrochenes C2-C20-Alkylen beispielsweise 1-Oxa-1,3-propylen, 1,4-Dioxa-1,6-hexylen, 1,4,7-Trioxa-1,9-nonylen, 1-Oxa-1,4-butylen, 1,5-Dioxa-1,8-octylen, 1-Oxa-1,5-pentylen, 1-Oxa-1,7-heptylen, 1,6-Dioxa-1,10-decylen, 1-Oxa-3-methyl-1,3-propylen, 1-Oxa-3-methyl-1,4-butylen, 1-Oxa-3,3-dimethyl-1,4-butylen, 1-Oxa-3,3-dimethyl-1,5-pentylen, 1,4-Dioxa-3,6-dimethyl-1,6-hexylen, 1-Oxa-2-methyl-1,3-propylen, 1,4-Dioxa-2,5-dimethyl-1,6-hexylen, 1-Oxa-1,5-pent-3-enylen, 1-Oxa-1,5-pent-3-inylen, 1,1-, 1,2-, 1,3-oder 1,4-Cyclohexylen, 1,2- oder 1,3-Cyclopentylen, 1,2-, 1,3-oder 1,4-Phenylen, 4,4'-Biphenylen, 1,4-Diaza-1,4-butylen, 1-Aza-1,3-propylen, 1,4,7-Triaza-1,7-heptylen, 1,4-Diaza-1,6-hexylen, 1,4-Diaza-7-oxa-1,7-heptylen, 4,7-Diaza-1-oxa-1,7-heptylen, 4-Aza-1-oxa-1,6-hexylen, 1-Aza-4-oxa-1,4-butylen, 1-Aza-1,3-propylen, 4-Aza-1-oxa-1,4-butylen, 4-Aza-1,7-dioxa-1,7-heptylen, 4-Aza-1-oxa-4-methyl-1,6-hexylen, 4-Aza-1,7-dioxa-4-methyl-1,7-heptylen, 4-Aza-1,7-dioxa-4-(2'-hydroxyethyl)-1,7-heptylen, 4-Aza-1-oxa-(2'-hydroxyethyl)-1,6-hexylen oder 1,4-Piperazinylen,

gegebenenfalls durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-C12-Arylen beispielsweise 1,2-, 1,3- oder 1,4-Phenylen, 4,4'-Biphenylen, Toluylen oder Xylylen,

C1-C18-Alkyl oder gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-C18-Alkyl beispielsweise beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, Hetadecyl, Octadecyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, &agr;,&agr;-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonethyl, 2-Ethoxycarbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, 2-Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 1,3-Dioxolan-2-yl, 1,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1,3-dioxoian-2-yl, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 2-Isopropoxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2-Octyloxyethyl, Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl, 1,1-Dimethyl-2-chlorethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-Ethoxyethyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenylthioethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybuhyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl oder 6-Ethoxyhexyl, und bevorzugt Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, Hetadecyl, Octadecyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, &agr;,&agr;-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl, 1,1-Dimethyl-2-chlorethyl und 2,2,2-Trifluorethyl,

gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C6-C12-Aryl beispielsweise Phenyl, Tolyl, Xylyl, &agr;-Naphthyl, &bgr;-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlornaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2- oder 4-Nitrophenyl, 2,4- oder 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl oder Ethoxymethylphenyl, und bevorzugt Phenyl, Tolyl, Xylyl, &agr;-Naphthyl, &bgr;-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Chlornaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2- oder 4-Nitrophenyl, 2,4- oder 2,6-Dinitrophenyl,

gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C5-C12-Cycloalkyl beispielsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie z.B. Norbornyl oder Norbornenyl, und bevorzugt Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie z.B. Norbornyl oder Norbornenyl

und

gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus beispielsweise Furyl, Thiophenyl, Pyrryl, Pyridyl, Indolyl, Benzoxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchinolyl, Dimethylpyrryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl, Difluorpyridyl, Methylthiophenyl, Isopropylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl.

Beispiele für R2 sind eine Einfachbindung, Methylen, 1,1-Ethylen, 1,2-Ethylen, 1,1-Propylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,1-Dimethyl-1,2-ethylen, 1,4-Butylen, 1,6-Hexylen, 2-Methyl-1,3-Propylen, 2-Ethyl-1,3-Propylen, 2,2-Dimethyl-1,3-Propylen und 2,2-Dimethyl-1,4-butylen, 3-Methyl-1,5-pentylen, 3,5-Heptylen, 1,2-Cyclopentylen, 1,3-Cyclopentylen, 1,2-Cyclohexylen,1,3-Cyclohexylen und ortho-Phenylen

bevorzugt sind eine Einfachbindung, Methylen, 1,1-Ethylen, 1,2-Ethylen, 1,1-Propylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,1-Dimethyl-1,2-ethylen und 3,5-Heptylen,

besonders bevorzugt sind eine Einfachbindung, Methylen, 1,1-Ethylen, 1,2-Ethylen, 1,1-Propylen, 1,3-Propylen und 3,5-Heptylen, und

ganz besonders bevorzugt sind 1,1-Propylen und 3,5-Heptylen.

Bevorzugte Beispiele für R1 und R3 bis R10 sind unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C4-Alkyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Decyl, n-Dodecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl, n-Octadecyl, n-Eicosyl, 2-Ethylhexyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Phenyl, Naphthyl oder Benzyl.

C1-C4-Alkyl bedeutet im Rahmen dieser Schrift Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sek-Butyl oder tert-Butyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, n-Propyl und n-Butyl, besonders bevorzugt Methyl, Ethyl und n-Butyl und ganz besonders bevorzugt Methyl und Ethyl.

Bevorzugte Beispiele für Diole (C) sind 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 2-Methyl-1,3-pentandiol, 2-Propyl-1,3-heptandiol, 2,4-Diethyloctan-1,5-diol, 2,2-Dimethyl-1-phenyl-1,3-propandiol, 2-Methyl-1,5-pentandiol, 3-Methyl-2,6-heptandiol, 4-Methyl-cyclohexan-1,3-diol und 3,3-Dimethyl-1,2-butaniol. Besonders bevorzugt sind 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 2-Methyl-1,3-pentandiol und 2,4-Diethyloctan-1,5-diol und ganz besonders bevorzugt sind 2-Ethyl-1,3-hexandiol und 2,4-Diethyloctan-1,5-diol und insbesondere um 2,4-Diethyloctan-1,5-diol.

Zur Unterscheidbarkeit der Hydroxygruppen ist es erfindungsgemäß erforderlich, daß die Hydroxygruppen eine unterschiedliche Umgebung aufweisen, also beispielsweise keine Konformation mit Spiegelebene (&sgr;) aufweisen, wie es beispielsweise bei 2-Methyl-1,3-Propandiol der Fall ist und/oder keine C2-Drehachse aufweisen, wie beispielsweise bei 2,2-Dimethyl-1,3-Propandiol.

Bei bevorzugten Diolen (C) sind die beiden Hydroxygruppen durch nicht mehr als fünf Kohlenstoffatome voneinander getrennt, besonders bevorzugt von drei bis fünf Kohlenstoffatomen.

Weitere bevorzugte Diole (C) weisen nicht mehr als 12 Kohlenstoffatome auf.

Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Veresterung mit (Meth)acrylsäure oder bevorzugt die Umesterung des Diols (C) mit mindestens einem, bevorzugt einem (Meth)acrylat (D) in Anwesenheit mindestens eines, bevorzugt genau eines Katalysators (S).

Verbindungen (D) können (Meth)acrylsäure oder Ester von (Meth)acrylsäure mit einem gesättigten Alkohol sein, bevorzugt gesättigte C1C10-Alkylester oder C3-C12-Cycloalkylester der (Meth)acrylsäure, besonders bevorzugt gesättigte C1-C4-Alkylester der (Meth)acrylsäure.

Gesättigt bedeutet im Rahmen dieser Schrift Verbindungen ohne C-C-Mehrfachbindungen (außer selbstverständlich die C=C-Doppelbindung in den (Meth)acryleinheiten).

Beispiele für Verbindungen (D) sind (Meth)acrylsäuremethyl-, -ethyl-, -n-butyl-, -iso-butyl-, n-octyl- und -2-Ethylhexylester, 1,2-Ethylenglycoldi- und -mono(meth)acrylat, 1,4-Butandioldi- und -mono(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi- und -mono(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat und Pentaerythrittetra(meth)acrylat.

Besonders bevorzugt sind (Meth)acrylsäuremethyl-, -ethyl-, -n-butyl- und -2-Ethylhexylester und ganz besonders bevorzugt (Meth)acrylsäuremethyl-, -ethyl- und -n-butylester.

Soweit die genannten Alkohole optisch aktiv sind werden sie bevorzugt racemisch oder als Diastereomerengemische eingesetzt, es ist jedoch auch möglich, sie als reine Enantiomere bzw. Diastereomere oder als Enantiomerengemische einzusetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird katalysiert durch mindestens einen Katalysator (S), der im Falle einer Umesterung des Diols (C) mit mindestens einem (Meth)Acrylsäureester (D) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus

  • – (S1) anorganischen Salzen,
  • – (S2) Metallsalze, die mindestens ein Kation aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, Zinn oder Titan, bevorzugt Kalzium, Magnesium oder Zinn,
  • – (S3) Alkalimetallsalzen von C1 bis C6-Alkanolaten, bevorzugt Alkalimetallsalze von C1 bis C4-Alkanolaten und besonders bevorzugt Kalium methanolat,

    und im Falle einer Veresterung des Diols (C) mit (Meth)Acrylsäure ausgewählt ist aus
  • – (S4) Säuren mit einem pKs-Wert von 0 bis 3, bevorzugt Phosphorige Säure (H3PO3), Diphosphorsäure (H4P2O7), Sulfonsäuren, besonders bevorzugt Methansulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, para-Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Cyclododecansulfonsäure, Kamphersulfonsäure oder saure Ionentauscher mit Sulfonsäuregruppen.

Bei mehrprotonigen Säuren bezieht sich der pKS-Wert dabei auf die erste Hydrolysestufe.

Erfindungsgemäß einsetzbare anorganische Salze (S1) sind bevorzugt solche, die einen pKB-Wert von nicht mehr als 7,0, bevorzugt von nicht mehr als 6,1 und besonders bevorzugt von nicht mehr als 4,0 aufweisen. Gleichzeitig sollte der pKB-Wert 1,0 nicht unterschreiten, bevorzugt nicht weniger als 1,5 betragen und besonders bevorzugt nicht weniger als 1,6.

Erfindungsgemäß einsetzbare anorganische Salze (S1) sind bevorzugt heterogene anorganische Salze.

Heterogene Katalysatoren sind im Rahmen dieser Schrift solche, die eine Löslichkeit im Reaktionsmedium bei 25 °C von nicht mehr als 1 g/l aufweisen, bevorzugt von nicht mehr als 0,5 g/l und besonders bevorzugt von nicht mehr als 0,25 g/l.

Das anorganische Salz (S1) weist bevorzugt mindestens ein Anion auf ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonat (CO3 2-), Hydrogencarbonat (HCO3 -), Phosphat (PO4 3-), Hydrogenphosphat (HPO4 2-), Dihydrogenphosphat (H2PO4 -), Sulfat (SO4 2-), Sulfit (SO3 2-) und Carboxylat (R6-COO-), worin R6 C1-C18-Alkyl oder gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-C18-Alkyl oder C6-C12-Aryl bedeutet.

Bevorzugt sind Carbonat und Phosphat, besonders bevorzugt ist Phosphat.

Unter Phosphat sind auch die Kondensationsprodukte zu verstehen, wie beispielsweise Diphosphate, Triphosphate und Polyphosphate.

Das anorganische Salz (S1) weist bevorzugt mindestens ein, besonders bevorzugt genau ein Kation auf ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Ammonium, Cer, Eisen, Mangan, Chrom, Molybdän, Kobalt, Nickel oder Zink.

Bevorzugt sind Alkalimetalle und besonders bevorzugt sind Lithium, Natrium oder Kalium.

Besonders bevorzugte anorganische Salze (S1) sind Li3PO4, K3PO4, Na3PO4, K2CO3 und Na2CO3 sowie deren Hydrate, ganz besonders bevorzugt ist K3PO4.

K3PO4 kann erfindungsgemäß in wasserfreier Form eingesetzt werden sowie als Tri-, Hepta- oder Nonahydrat.

Die durch den erfindungsgemäßen Katalysator katalysierte Ver- oder Umesterung erfolgt im Allgemeinen bei 50 bis 140°C, bevorzugt bei 50 bis 100 °C, besonders bevorzugt bei 50 bis 90°C, ganz besonders bevorzugt bei 50 bis 80 °C und insbesondere 50 bis 75°C.

Gegebenenfalls kann die Reaktion unter leichtem Vakuum von beispielsweise 300 hPa bis Normaldruck durchgeführt werden, wenn das bei der Veresterung freigesetzte Wasser oder der bei der Umesterung entstehende niedrigsiedende Alkohol, gegebenenfalls als Azeotrop, abdestilliert werden soll.

Das molare Verhältnis bei der Umesterung zwischen (Meth)Acrylsäureester (D) und Alkohol (C) beträgt bei der durch den Katalysator katalysierten Umesterung in der Regel 2-7:1 mol/mol, bevorzugt 2-3,5:1 mol/mol und besonders bevorzugt 2,5-3,0:1 mol/mol (bezogen auf umzuesternde OH-Gruppen).

Das molare Verhältnis bei der Veresterung zwischen (Meth)Acrylsäure und Alkohol (C) beträgt bei der durch den Katalysator katalysierten Veresterung in der Regel 1,0-4 1 mol/mol, bevorzugt 1,1-3,5:1 mol/mol und besonders bevorzugt 1,2-3,0:1 mol/mol (bezogen auf veresternde OH-Gruppen).

Die Reaktionszeit bei der durch erfindungsgemäßen Ver- oder Umesterung beträgt in der Regel bis zu 8 Stunden, bevorzugt bis zu 6 Stunden, besonders bevorzugt weniger als 4 Stunden, ganz besonders bevorzugt bis zu 3 Stunden und insbesondere bis zu 2 Stunden.

Die Reaktionszeit beträgt in der Regel mindestens 10 min, bevorzugt mindestens 15 min, besonders bevorzugt mindestens 30 min, ganz besonders bevorzugt mindestens 45 min und insbesondere mindestens 60 min.

Der Gehalt an Katalysator (S) im Reaktionsmedium liegt in der Regel im Bereich von etwa 0,01 bis 10 mol%, bevorzugt 0,1-2,5, besonders bevorzugt 0,2-2 mol% und ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 1,5 mol% bezogen auf die Summe der eingesetzten Komponenten (C).

Bei der Ver- oder Umesterung ist die Anwesenheit von Polymerisationsinhibitoren (s.u.) erfindungsgemäß bevorzugt.

Die Anwesenheit von sauerstoffhaltigen Gasen (s.u.) während der erfindungsgemäßen Reaktion ist bevorzugt.

Bei der erfindungsgemäß katalysierten Ver- oder Umesterung werden die Produkte mit einer Farbzahl unter 500 APHA, bevorzugt unter 300, besonders bevorzugt unter 200, ganz besonders bevorzugt unter 150, insbesondere unter 100, speziell unter 80 und sogar unter 50 APHA (gemäß DIN ISO 6271) erhalten.

Der Anteil an Di(meth)acrylat an der Summe aus Mono- und Di(meth)acrylat der Diole (C) beträgt bei der erfindungsgemäß katalysierten Ver- oder Umesterung weniger als 5 Gew%, bevorzugt weniger als 3, besonders bevorzugt weniger als 2, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 und insbesondere weniger als 0,5 Gew%.

Die Reaktion kann in organischen Lösungsmitteln oder deren Gemischen oder ohne Zusatz von Lösungsmitteln ablaufen. Die Ansätze sind in der Regel weitgehend wasserfrei (d.h. unter 10, bevorzugt unter 5, besonders bevorzugt unter 1 und ganz besonders bevorzugt unter 0,5 Gew% Wassergehalt). Ferner sind die Ansätze weitgehend frei von primären und sekundären Alkoholen, d.h. unter 10, bevorzugt unter 5, besonders bevorzugt unter 1 und ganz besonders bevorzugt unter 0,5 Gew% Alkoholgehalt.

Geeignete organische Lösungsmittel sind solche für diese Zwecke bekannten, beispielsweise tertiäre Monoole, wie C3-C6-Alkohole, bevorzugt tert-Butanol, tert-Amylalkohol, Pyridin, Poly-C1-C4-alkylenglykoldi-C1-C4-alkylether, bevorzugt Polyethylenglycoldi-C1-C4-alkylether, wie z.B. 1,2-Dimethoxyethan, Diethylenglycoldimethylether, Polyethylenglycoldimethylether 500, C1-C4-Alkylencarbonate, insbesondere Propylencarbonat, C3-C6-Alkylessigsäureester, insbesondere tert.-Butyl-essigsäureester, THF, Toluol, 1,3-Dioxolan, Aceton, iso-Butyl-methylketon, Ethylmethylketon, 1,4-Dioxan, tert-Butylmethylether, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Toluol, Hexan, Dimethoxymethan, 1,1-Dimethoxyethan, Acetonitril, sowie deren ein- oder mehrphasige Mischungen. Bevorzugt sind solche Lösungsmittel, die zusammen mit abgetrenntem Wasser (Reaktionswasser aus der Veresterung) oder zusammen mit abgespaltenem Alkohol (aus der Umesterung) ein Azeotrop bilden.

In einer möglichen Ausführungsform der Umesterung wird die Reaktion in dem als Edukt eingesetzten (Meth)Acrylsäureester durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt ist die Durchführung der Reaktion in der Weise, daß das Produkt (F) nach Beendigung der Reaktion als etwa 10-80 Gew%ige Lösung in dem als Edukt eingesetzten (Meth)Acrylsäureester anfällt, insbesondere als 20 bis 50 Gew%ige Lösung.

Die Edukte liegen entweder gelöst, als Feststoffe suspendiert oder in Emulsion im Reaktionsmedium vor. Vorzugsweise liegt die anfängliche Konzentration der Reaktanden im Bereich von etwa 0,1 bis 20 Mol/l, insbesondere bei 0,15 bis 10 Mol/l oder 0,2 bis 5 mol/l liegt.

Die Reaktion kann kontinuierlich, beispielsweise in einem Rohrreaktor oder in einer Rührreaktorkaskade, oder diskontinuierlich erfolgen.

Die Umsetzung kann in allen für eine solche Umsetzung geeigneten Reaktoren durchgeführt werden. Solche Reaktoren sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt erfolgt die Umsetzung in einem Rührkesselreaktor oder einem Festbettreaktor.

Zur Durchmischung des Reaktionsansatzes können beliebige Verfahren eingesetzt werden. Spezielle Rührvorrichtungen sind nicht erforderlich. Die Durchmischung kann beispielsweise durch Einspeisen eines Gases, bevorzugt eines sauerstoffhaltigen Gases (siehe unten) erfolgen. Das Reaktionsmedium kann ein- oder mehrphasig sein und die Reaktanden werden darin gelöst, suspendiert oder emulgiert, gegebenenfalls zusammen mit dem Molekuiarsieb vorgelegt und zum Start der Reaktion, sowie gegebenenfalls ein- oder mehrmals im Verlauf der Reaktion, mit dem Katalysator (S) versetzt. Die Temperatur wird während der Reaktion auf den gewünschten Wert eingestellt und kann, falls gewünscht, während des Reaktionsverlauf erhöht oder verringert werden.

Wird die Reaktion im Festbettreaktor durchgeführt, so ist der Festbettreaktor bevorzugt mit Katalysator (S) bestückt, wobei die Reaktionsmischung durch eine mit dem Katalysator (S) gefüllte Säule gepumpt wird. Die Reaktionsmischung kann kontinuierlich durch die Säule gepumpt werden, wobei mit der Fließgeschwindigkeit die Verweilzeit und damit der gewünschte Umsatz steuerbar ist. Es ist auch möglich, die Reaktionsmischung im Kreislauf durch eine Säule zu pumpen, wobei auch unter Vakuum der freigesetzte Alkohol gleichzeitig abdestilliert werden kann.

Die Entfernung von Wasser im Falle einer Veresterung oder Alkoholen, die bei einer Umesterung aus den Alkyl(meth)acrylaten freigesetzt werden, erfolgt kontinuierlich oder schrittweise in an sich bekannter Weise, z.B. durch Vakuum, azeotrope Entfernung, Strippen, Absorption, Pervaporation und Diffusion über Membranen oder Extraktion.

Das Strippen kann beispielsweise durch Durchleiten eines sauerstoffhaltigen Gases, bevorzugt eines Luft oder Luft-Stickstoff-Gemisches, durch das Reaktionsgemisch erfolgen, gegebenenfalls zusätzlich zu einer Destillation.

Zur Absorption eignen sich vorzugsweise Molekularsiebe oder Zeolithe (Porengröße z.B. im Bereich von etwa 3-10 Angström), eine Abtrennung durch Destillation oder mit Hilfe geeigneter semipermeabler Membranen.

Es ist aber auch möglich, das abgetrennte Gemisch aus Alkyl(meth)acrylat und dem diesem zugrundeliegenden Alkohol, das häufig ein Azeotrop bildet, direkt in eine Anlage zur Herstellung des Alkyl(meth)acrylats zuzuführen, um es dort in einer Veresterung mit (Meth)acrylsäure wiederzuverwerten.

Nach Beendigung der Reaktion kann man das erhaltene Reaktionsgemisch ohne weitere Aufreinigung weiterverwenden oder es erforderlichenfalls in einem weiteren Aufreinigungsschritt aufreinigen.

Aufreinigungsschritt

In der Regel wird lediglich der eingesetzte Katalysator vom Reaktionsgemisch abgetrennt und das Reaktionsprodukt vom gegebenenfalls verwendeten organischen Lösungsmittel abgetrennt.

Eine Abtrennung von heterogenen Katalysator erfolgt in der Regel durch Filtration, Elektrofiltration, Absorption, Zentrifugation, Sedimentation oder Dekantieren. Der abgetrennte heterogene Katalysator kann anschließend für weitere Reaktionen eingesetzt oder verworfen werden.

Die Abtrennung vom organischen Lösungsmittel erfolgt in der Regel durch Destillation, Rektifikation oder bei festen Reaktionsprodukten durch Filtration.

Zur weiteren Aufreinigung des Reaktionsproduktes kann auch eine Chromatographie durchgeführt werden. Eine solche ist jedoch zumeist nicht erforderlich und daher weniger bevorzugt.

Bevorzugt werden im Aufreinigungsschritt jedoch lediglich der Katalysator und das gegebenenfalls eingesetzte Lösungsmittel abgetrennt.

Die Reaktionsbedingungen bei der erfindungsgemäßen Ver- oder Umesterung sind mild. Aufgrund der niedrigen Temperaturen und sonstigen milden Bedingungen wird die Bildung von Nebenprodukten im Reaktionsschritt vermieden. Bei der erfindungsgemäßen Reaktionsführung kann der (Meth)acrylverbindung (D) über den ohnehin meist enthaltenen Lagerstabilisator hinaus zusätzliche Stabilisator in mindestens das eingesetzte (Meth)acrylat oder in die Reaktionsmischung zugegeben werden, beispielsweise Hydrochinonmonomethylether, Phenothiazin, Phenole, wie z.B. 2-tert.-Butyl-4-methylphenol, 6-tert.-Butyl-2,4-dimethyl-phenol oder N-Oxyle, wie 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl oder Uvinul® 4040P der BASF Aktiengesellschaft, beispielsweise in Mengen von 50 bis 2000 ppm.

Bevorzugt wird die Ver- oder Umesterung in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases, bevorzugt Luft oder Luft-Stickstoff-Gemische, durchgeführt. Dieses sauerstoffhaltige Gas kann als Abdeckung über das Reaktionsgemisch geleitet oder bevorzugt durch das Reaktionsgemisch geperlt werden.

Verwendete heterogene Katalysatoren (S1) können unproblematisch vom Endprodukt entfernt werden, denn durch die geringe Löslichkeit des heterogenen Katalysators im Reaktionsmedium verbleiben höchstens unwesentliche Spuren des Katalysators im Produkt. Dadurch reicht zur Aufarbeitung des Reaktionsproduktes in der Regel eine einfache Filtration oder Dekantierung.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem nicht-heterogenen Katalysator durchgeführt, so kann mindestens eine Neutralisation und/oder Wäsche sinnvoll sein.

So ist im Fall von Metallsalzen (S2) oder Alkanolaten (S3) als erfindungsgemäßem Katalysator in der Regel ein Wäsche ausreichend, wohingegen bei Einsatz der Säuren (S4) oder bei einer Veresterung eine Neutralisation gefolgt von einer Wäsche sinnvoll ist.

Für eine Wäsche wird das Reaktionsgemisch in einem Waschapparat mit Wasser oder einer 5-30 Gew%-igen, bevorzugt 5-20, besonders bevorzugt 5-15 Gew%-igen Kochsalz-, Kaliumchlorid-, Ammoniumchlorid-, Natriumsulfat- oder Ammoniumsulfatlösung, bevorzugt Kochsalzlösung, behandelt.

Das Mengenverhältnis Reaktionsgemisch:Waschflüssigkeit beträgt in der Regel 1:0,1-1, bevorzugt 1:0,2-0,8, besonders bevorzugt 1:0,3-0,7.

Die Wäsche kann beispielsweise in einem Rührbehälter oder in anderen herkömmlichen Apparaturen, z.B. in einer Kolonne oder Mixer-Settler-Apparatur, durchgeführt werden.

Verfahrenstechnisch können für eine Wäsche im erfindungsgemäßen Verfahren alle an sich bekannten Extraktions- und Waschverfahren und -apparate eingesetzt werden, z.B. solche, die in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed, 1999 Electronic Release, Kapitel: Liquid – Liquid Extraction – Apparatus, beschrieben sind. Beispielsweise können dies ein- oder mehrstufige, bevorzugt einstufige Extraktionen, sowie solche in Gleich- oder Gegenstromfahrweise, bevorzugt Gegenstromfahrweise sein.

Vorzugsweise werden Siebboden- oder gepackte beziehungsweise Füllkörperkolonnen, Rührbehälter oder Mixer-Settler-Apparate, sowie Kolonnen mit rotierenden Einbauten eingesetzt.

Für eine Neutralisation wird die organische Phase, die noch geringe Mengen an Katalysator und die Hauptmenge an überschüssiger (Meth)acrylsäure enthalten kann, wird mit einer 5-25, bevorzugt 5-20, besonders bevorzugt 5-15 Gew%igen wäßrigen Lösung einer Base, wie z.B. Natronlauge, Kalilauge, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Kalziumhydroxid, Ammoniakwasser oder Kaliumcarbonat, der gegebenenfalls 5-15 Gew% Kochsalz, Kaliumchlorid, Ammoniumchlorid oder Ammoniumsulfat zugesetzt sein können, bevorzugt mit Natronlauge oder Natronlauge-Kochsalz-Lösung, neutralisiert.

Die Zugabe der Base erfolgt in einer Weise, daß die Temperatur im Apparat nicht über 35 °C ansteigt, bevorzugt zwischen 20 und 35 °C beträgt und der pH-Wert 10-14 beträgt. Die Abfuhr der Neutralisationswärme erfolgt vorzugsweise durch Kühlung des Behälters mit Hilfe von innenliegenden Kühlschlangen oder über eine Doppelwandkühlung.

Das Mengenverhältnis Reaktionsgemisch:Neutralisationsflüssigkeit beträgt in der Regel 1:0,1-1, bevorzugt 1:0,2-0,8, besonders bevorzugt 1:0,3-0,7.

Hinsichtlich der Apparatur gilt das bei der Wäsche Gesagte.

Des weiteren ist die Reaktion unter den erfindungsgemäßen Reaktionsbedingungen sehr selektiv, man findet in der Regel weniger als 10 %, bevorzugt weniger als 5 Nebenprodukte (bezogen auf den Umsatz).

Nebenprodukte können beispielsweise Di(meth)acrylate sein, Monoveresterungsprodukte der höhersubstituierten Hydroxygruppe mit (Meth)Acrylsäure anstelle der niedrigersubstituierten Hydroxygruppe oder Michael-Addukte der Hydroxygruppen mit (Meth)Acrylsäure.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die aus den Diolen (C) mit unterschiedlichen Hydroxygruppen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen (Meth)acrylate, bei denen ausschließlich die niedrigersubstituierten Hydroxygruppen (meth)acryliert sind, nicht jedoch die höhersubstituierten Hydroxygruppen.

Bevorzugt sind dies die Verbindungen der Formel Ia und Formel IIa, und Formel IIIa worin

R1 bis R10 wie oben definiert sind und

R11 Wasserstoff oder Methyl bedeutet.

Besonders bevorzugt sind die folgenden, an der niedrigersubstituierten Hydroxygruppe veresterten Monoester: (Meth)acrylsäure 2-Ethyl-3-hydroxy-hexyl ester, (Meth)acrylsäure 2-Methyl-3-hydroxy-pentyl ester und (Meth)acrylsäure 2,4-Diethyl-1,5-dihydroxy-octyl ester, ganz bevorzugt sind Acrylsäure 2-Ethyl-3-hydroxy-hexyl ester, Acrylsäure 2-Methyl-3-hydroxy-pentyl ester und Acrylsäure 2,4-Diethyl-1,5-dihydroxy-octyl ester, insbesondere Acrylsäure 2-Ethyl-3-hydroxy-hexyl ester und Acrylsäure 2,4-Diethyl-1,5-dihydroxy-octyl ester und speziell Acrylsäure 2,4-Diethyl-1,5-dihydroxy-octyl ester.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Gemische, enthaltend mindestens einen teilveresterten (Meth)acrylsäureester (F) und mindestens ein Di(meth)acrylat eines Diols (C), in dem das Gewichtsverhältnis von teilverestertem (Meth)acrylsäureester (F) zu Di(meth)acrylat eines Diols (C) mindestens 99:1 und bevorzugt mindestens 99,5:0,5 beträgt.

Der Anteil des Di(meth)acrylats des Diols (C) in solchen Gemischen beträgt mindestens 0,01 Gew%, bevorzugt mindestens 0,05 und besonders bevorzugt 0,1 Gew%.

Bevorzugt sind solche Gemische erhalten aus dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bevorzugt weisen solche Gemische eine Farbzahl unter 500 APHA, bevorzugt unter 300, besonders bevorzugt unter 200, ganz besonders bevorzugt unter 150, insbesondere unter 100, speziell unter 80 und sogar unter 50 APHA (gemäß DIN ISO 6271) auf.

Beschichtungen, die so erhaltene teilveresterte (Meth)Acrylsäureester (F) enthalten, weisen sehr hohe Kratzfestigkeiten, Härten, Chemikalienbeständigkeiten, Elastizität und Haftung, sowohl auf hydrophilen als auch auf hydrophoben Substraten auf.

Die erfindungsgemäß erhältlichen teilveresterten (Meth)acrylsäureester (F) können vorteilhaft als Monomere oder Comonomere in Poly(meth)acrylaten oder als Reaktivverdünner in thermisch-, strahlungs- und/oder Dual-Cure-härtbaren Poly(meth)acrylaten eingesetzt werden. Derartige Poly(meth)acrylate sind beispielsweise als Bindemittel in thermisch-, strahlungs- oder Dual-Cure-härtbaren Beschichtungsmitteln sowie in Klebstoffen, z.B. Acrylatklebstoffen geeignet sowie in Dichtungsmassen. Weiterhin sind die teilveresterten (Meth)acrylsäureester (F) verwendbar in Polyurethanen, beispielsweise PU-Dispersionen, PU-Schäumen, PU-Klebstoffen und PU-Beschichtungen. Unter thermisch härtbar versteht man z.B., 1K- und 2K-Lacksysteme, die noch zusätzlich mit vernetzenden Reagenzien, z.B. Melaminharze oder Isocyanatderivate, umgesetzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist daher die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten teilveresterten (Meth)acrylsäureester als Reaktivverdünner oder Bindemittel in Strahlen oder Dual-Cure-härtbaren Beschichtungsmassen, bevorzugt in Deckbeschichtungen, besonders bevorzugt in transparenten Klarlacken. Selbstverständlich können die erfindungsgemäß hergestellten teilveresterten (Meth)acrylsäureester auch als Monomere in Polymerisationen, gegebenenfalls zusammen mit anderen polymerisierbaren Monomeren, wie z.B. (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylsäureester, Styrol, Butadien, Acrylnitril, Vinylacetat, N-Vinylpyrrolidon, 4-Hydroxybutylvinylether oder N-Vinylformamid, verwendet werden.

Unter "Dual-Cure" ist zu verstehen, dass die Beschichtungsmassen thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung wie sichtbares Licht, UV-Strahlung oder Röntgenstrahlung, insbesondere UV-Strahlung, und Korpuscularstrahlung wie Elektronenstrahlung zu verstehen.

Strahlenhärtbare Bindemittel sind solche, die mittels aktivischer Strahlung wie vorstehend definiert, insbesondere mittels UV-Strahlung härtbar sind.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind Lackformulierungen, enthaltend die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen teilveresterten (Meth)acrylsäureester. Dabei können die teilveresterten (Meth)acrylsäureester sowohl in Basislacken als auch in Decklacken eingesetzt werden. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften, wie der Erhöhung der Kratzfestigkeit und Elastizität, sowie der Erniedrigung der Viskosität, insbesondere bei verzweigten Polyacrylaten, einer strahlengehärteten Klarlackbeschichtung, ist ihr Einsatz in Deckbeschichtungen bevorzugt.

Neben den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen teilveresterten (Meth)acrylsäureester (F) kann eine erfindungsgemäße strahlungshärtbare Masse noch folgende Komponenten enthalten:

  • (G) mindestens eine polymerisierbare Verbindung mit mehreren copolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Gruppen,
  • (H) gegebenenfalls Reaktivverdünner,
  • (I) gegebenenfalls Photoinitiator sowie
  • (J) gegebenenfalls weitere lacktypische Additive.

Als Verbindungen (G) kommen strahlungshärtbare, radikalisch polymerisierbare Verbindungen mit mehreren, d.h. mindestens zwei, copolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Gruppen in Betracht.

Bevorzugt handelt es sich bei Verbindungen (G) um Vinylether- oder (Meth)acrylatverbindungen, besonders bevorzugt sind jeweils die Acrylatverbindungen, d.h. die Derivate der Acrylsäure.

Bevorzugte Vinylether- und (Meth)acrylat- Verbindungen (G) enthalten 2 bis 20, bevorzugt 2 bis 10 und ganz besonders bevorzugt 2 bis 6 copolymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen.

Besonders bevorzugt sind solche Verbindungen (G) mit einem Gehalt an ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen von 0,1-0,7 mol/100 g, ganz besonders bevorzugt 0,2-0,6 mol/100 g.

Das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn der Verbindungen (G) liegt, wenn nicht anders angegeben, bevorzugt unter 15000, besonders bevorzugt bei 300-12000, ganz besonders bevorzugt bei 400 bis 5000 und insbesondere bei 500-3000 g/mol (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie mit Polystyrol als Standard und Tetrahydrofuran als Elutionsmittel).

Als (Meth)acrylatverbindungen genannt seien (Meth)acrylsäureester und insbesondere Acrylsäureester sowie Vinylether von mehrfunktionellen Alkoholen, insbesondere solchen, die neben den Hydroxylgruppen keine weiteren funktionellen Gruppen oder allenfalls Ethergruppen enthalten. Beispiele solcher Alkohole sind z.B. bifunktionelle Alkohole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol und deren höher kondensierte Vertreter, z.B. wie Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol etc., 1,2-, 1,3- oder 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, Neopentylglykol, alkoxylierte phenolische Verbindungen, wie ethoxylierte bzw. propoxylierte Bisphenole, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Cyclohexandimethanol, trifunktionelle und höherfunktionelle Alkohole, wie Glycerin, Trimethylolpropan, Butantriol, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Ditrimethylolpropan, Dipentaerythrit, Sorbit, Mannit und die entsprechenden alkoxylierten, insbesondere ethoxylierten und/oder propoxylierten Alkohole.

Die Alkoxylierungsprodukte sind in bekannter Weise durch Umsetzung der vorstehenden Alkohole mit Alkylenoxiden, insbesondere Ethylen- oder Propylenoxid, erhältlich. Vorzugsweise beträgt der Alkoxylierungsgrad je Hydroxylgruppe 0 bis 10, d.h. 1 mol Hydroxylgruppe kann mit bis zu 10 mol Alkylenoxiden alkoxyliert sein.

Als (Meth)acrylatverbindungen seien weiterhin Polyester(meth)acrylate genannt, wobei es sich um die (Meth)acrylsäureester oder Vinylether von Polyesterolen handelt, sowie Urethan-, Epoxid- oder Melamin(meth)acrylate.

Urethan(meth)acrylate sind z.B. erhältlich durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit Hydroxyalkyl(meth)acrylaten und gegebenenfalls Kettenverlängerungsmitteln wie Diolen, Polyolen, Diaminen, Polyaminen oder Dithiolen oder Polythiolen.

Die Urethan(meth)acrylate haben vorzugsweise ein zahlenmittleres Molgewicht Mn von 500 bis 20 000, insbesondere von 750 bis 10 000 besonders bevorzugt 750 bis 3000 g/mol (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie mit Polystyrol als Standard).

Die Urethan(meth)acrylate haben vorzugsweise einen Gehalt von 1 bis 5, besonders bevorzugt von 2 bis 4 Mol (Meth)acrylgruppen pro 1000 g Urethan(meth)acrylat.

Epoxid(meth)acrylate sind erhältlich durch Umsetzung von Epoxiden mit (Meth)acrylsäure. Als Epoxide in Betracht kommen z.B epoxidierte Olefine oder Glycidylether, z.B. Bisphenol-A-diglycidylether oder aliphatische Glycidylether, wie Butandioldiglycidether.

Melamin(meth)acrylate sind erhältlich durch Umsetzung von Melamin mit (Meth)acrylsäure oder deren Ester.

Die Epoxid(meth)acrylate und Melamin(meth)acrylate haben vorzugsweise ein zahlenmittleres Molgewicht Mn von 500 bis 20000, besonders bevorzugt von 750 bis 10000 g/mol und ganz besonders bevorzugt von 750 bis 3000 g/mol; der Gehalt an (Meth)acrylgruppen beträgt vorzugsweise 1 bis 5, besonders bevorzugt 2 bis 4 pro 1000 g Epoxid(meth)acrylat oder Melamin(meth)acrylat (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie mit Polystyrol als Standard und Tetrahydrofuran als Elutionsmittel).

Weiterhin geeignet sind Carbonat(meth)acrylate, die im Mittel vorzugsweise 1 bis 5, insbesondere 2 bis 4, besonders bevorzugt 2 bis 3 (Meth)acrylgruppen und ganz besonders bevorzugt 2(Meth)acrylgruppen enthalten.

Das zahlungsmittlere Molekulargewicht Mn der Carbonat(meth)acrylate ist vorzugsweise kleiner 3000 g/mol, besonders bevorzugt kleiner 1500 g/mol, besonders bevorzugt kleiner 800 g/mol (bestimmt durch Gelpermeationschromatgraphie mit Polystyrol als Standard, Lösemittel Tetrahydrofuran).

Die Carbonat(meth)acrylate sind in einfacher Weise erhältlich durch Umesterung von Kohlensäureestern mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen Alkoholen (Diolen, z.B. Hexandiol) und anschließende Veresterung der freien OH-Gruppen mit (Meth)acrylsäure oder auch Umesterung mit (Meth)acrylsäureestern, wie es z.B. in EP-A 92 269 beschrieben ist. Erhältlich sind sie auch durch Umsetzung von Phosgen, Harnstoffderivaten mit mehrwertigen, z.B. zweiwertigen Alkoholen.

Als Reaktivverdünner (Verbindungen (H)) kommen strahlungshärtbare, radikalisch oder kationisch polymerisierbare Verbindungen mit nur einer ethylenisch ungesättigten, copolymerisierbaren Gruppe in Betracht.

Genannt seien z.B. C1-C20-Alkyl(meth)acrylate, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, Vinylester von bis zu 20 C-Atomen enthaltenden Carbonsäuren, ethylenisch ungesättigte Nitrile, Vinylether von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, &agr;,&bgr;-ungesättigte Carbonsäuren und deren Anhydride und aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen und 1 oder 2 Doppelbindungen.

Als (Meth)acrylsäurealkylester bevorzugt sind solche mit einem C1-C10-Alkylrest, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.

Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet.

Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z.B. Vinyllaurat, Vinylstearat, Vinylpropionat und Vinylacetat.

&agr;,&bgr;-Ungesättigte Carbonsäuren und deren Anhydride können beispielsweise sein Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, bevorzugt Acrylsäure.

Als vinylaromatische Verbindungen kommen z.B. Vinyltoluol, &agr;-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht.

Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril.

Geeignete Vinylether sind z.B. Vinylmethylether, Vinylisobutylether, Vinylhexylether und Vinyloctylether.

Als nicht aromatische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und einer oder zwei olefinischen Doppelbindungen seien Butadien, Isopren, sowie Ethylen, Propylen und Isobutylen genannt.

Weiterhin sind N-Vinylformamid, N-Vinylpyrrolidon sowie N-Vinylcaprolactam einsetzbar.

Als Photoinitiatoren (I) können dem Fachmann bekannte Photoinitiatoren verwendet werden, z.B. solche in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 oder in K. K. Dietliker, Chemistry and Technology of UV- and EB-Formulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P. K. T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London, genannten.

In Betracht kommen z.B. Mono- oder Bisacylphosphinoxide Irgacure 819 (Bis(2,4,6-Trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid), wie sie z.B. in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751 oder EP-A 615 980 beschrieben sind, beispielsweise 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Lucirin® TPO), Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoyiphenylphosphinat, Benzophenone, Hydroxyacetophenone, Phenylglyoxylsäure und ihre Derivate oder Gemische dieser Photoinitiatoren. Als Beispiele seien genannt Benzophenon, Acetophenon, Acetonaphthochinon, Methylethylketon, Valerophenon, Hexanophenon, &agr;-Phenylbutyrophenon, p-Morpholinopropiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, 4-Morpholinodeoxybenzoin, p-Diacetylbenzol, 4-Aminobenzophenon, 4'-Methoxyacetophenon, &bgr;-Methylanthrachinon, tert-Butylanthrachinon, Anthrachinoncarbonysäureester, Benzaldehyd, &agr;-Tetralon, 9-Acetylphenanthren, 2-Acetylphenanthren, 10-Thioxanthenon, 3-Acetylphenanthren, 3-Acetylindol, 9-Fluorenon, 1-Indanon, 1,3,4-Triacetylbenzol, Thioxanthen-9-on, Xanthen-9-on, 2,4-Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethylthioxanthon, 2,4-Di-iso-propylthioxanthon, 2,4-Dichlorthioxanthon, Benzoin, Benzoin-iso-butylether, Chloroxanthenon, Benzoin-tetrahydropyranylether, Benzoin-methylether, Benzoin-ethylether, Benzoinbutylether, Benzoin-iso-propylether, 7-N-Benzoin-methylether, Benz[de]anthracen-7-on, 1-Naphthaldehyd, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, 4-Phenylbenzophenon, 4-Chlorbenzophenon, Michlers Keton, 1-Acetonaphthon, 2-Acetonaphthon, 1-Benzoylcyclohexan-1-ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon, 1,1-Dichloracetophenon, 1-Hydroxyacetophenon, Acetophenondimethylketal, o-Methoxybenzophenon, Triphenylphosphin, Tri-o-Tolylphosphin, Benz[a]anthracen-7,12-dion, 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzilketale, wie Benzildimethylketal, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-on, Anthrachinone wie 2-Methylanthrachinon, 2-Ethylanthrachinon, 2-tert-Butylanthrachinon, 1-Chloranthrachinon, 2-Amylanthrachinon und 2,3-Butandion.

Geeignet sind auch nicht- oder wenig vergilbende Photoinitiatoren vom Phenylglyoxalsäureestertyp, wie in DE-A 198 26 712, DE-A 199 13 353 oder WO 98/33761 beschrieben.

Unter den genannten Photoinitiatoren sind Phosphinoxide, &agr;-Hydroxyketone und Benzophenone bevorzugt.

Insbesondere können auch Gemische verschiedener Photoinitiatoren verwendet werden.

Die Photoinitiatoren können allein oder in Kombination mit einem Photopolymerisationspromotor, z.B. vom Benzoesäure-, Amin- oder ähnlichem Typ verwendet werden.

Als weitere lacktypische Additive (J) können beispielsweise Antioxidantien, Oxidationsinhibitoren, Stabilisatoren, Aktivatoren (Beschleuniger), Füllmittel, Pigmente, Farbstoffe, Entgasungsmittel, Glanzmittel, antistatische Agentien, Flammschutzmittel, Verdicker, thixotrope Agentien, Verlaufshilfsmittel, Bindemittel, Antischaummittel, Duftstoffe, oberflächenaktive Agentien, Viskositätsmodifikatoren, Weichmacher, Plastifizierer, klebrigmachende Harze (Tackifier), Chelatbildner oder Verträglichkeitsmittel (compatibilizer) verwendet werden.

Als Beschleuniger für die thermische Nachhärtung kann z.B. Zinnoctoat, Zinkoctoat, Dibutylzinnlaureat oder Diaza[2.2.2]bicyclooctan verwendet werden.

Weiterhin können ein oder mehrere photochemisch und/oder thermisch aktivierbare Initiatoren zugesetzt werden, z.B. Kaliumperoxodisulfat, Dibenzoylperoxid, Cyclohexanonperoxid, Di-tert.-Butylperoxid, Azobis-iso-butyronitril, Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, Di-iso-propylpercarbonat, tert-Butylperoktoat oder Benzpinakol, sowie beispielsweise solche thermisch aktivierbare Initiatoren, die eine Halbwertszeit bei 80°C von mehr als 100 Stunden aufweisen, wie Di-t-Butylperoxid, Cumolhydroperoxid, Dicumyl-peroxid, t-Butylperbenzoat, silylierte Pinakole, die z. B. unter dem Handelsnamen AD-DID 600 der Firma Wacker kommerziell erhältlich sind oder Hydroxylgruppen-haltige Amin-N-Oxide, wie 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-N-oxyl, 4-Hydroxy-2,2,6,6-Tetra-methylpiperidin-N-oxyl etc.

Weitere Beispiele geeigneter Initiatoren sind in "Polymer Handbook", 2. Aufl., Wiley & Sons, New York beschrieben.

Als Verdicker kommen neben radikalisch (co)polymerisierten (Co)Polymerisaten, übliche organische und anorganische Verdicker wie Hydroxymethylcellulose oder Bentonite in Betracht.

Als Chelatbildner können z.B. Ethylendiaminessigsäure und deren Salze sowie &bgr;-Diketone verwendet werden.

Geeignete Füllstoffe umfassen Silikate, z. B. durch Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid erhältliche Silikate wie Aerosil® der Fa. Degussa, Kieselerde, Talkum, Aluminiumsilikate, Magnesiumsilikate, Calciumcarbonate etc.

Geeignete Stabilisatoren umfassen typische UV-Absorber wie Oxanilide, Triazine und Benzotriazol (letztere erhältlich als Tinuvin®-Marken der Ciba-Spezialitätenchemie) und Benzophenone. Diese können allein oder zusammen mit geeigneten Radikalfängern, beispielsweise sterisch gehinderten Aminen wie 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin, 2,6-Di-tert.-butylpiperidin oder deren Derivaten, z. B. Bis-(2,2,6,6-tetra-methyl-4-piperidyl)sebacinat, eingesetzt werden. Stabilisatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die in der Zubereitung enthaltenen festen Komponenten, eingesetzt.

Weiterhin geeignete Stabilisatoren sind beispielsweise N-Oxyle, wie z.B. 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4-Acetoxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl, 4,4',4''-Tris(2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl)-phosphit oder 3-Oxo-2,2,5,5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl, Phenole und Naphthole, wie z.B. p-Aminophenol, p-Nitrosophenol, 2-tert.-Butylphenol, 4-tert.-Butylphenol, 2,4-di-tert.-Butylphenol, 2-Methyl-4-tert.-Butylphenol, 4-Methyl-2,6-tert.-Butylphenol (2,6-tert.-Butyl-p-Kresol) oder 4-tert.-Butyl-2,6-dimethylphenol, Chinone, wie z.B. Hydrochinon oder Hydrochinonmonomethylether, aromatische Amine, wie z.B. N,N-Diphenylamin, N-Nitrosodiphenylamin, Phenylendiamine, wie z.B. N,N'-Dialkyl-para-phenylendiamin, wobei die Alkylreste gleich oder verschieden sein können und jeweils unabhängig voneinander aus 1 bis 4 Kohlenstoffatome bestehen und geradkettig oder verzweigt sein können, Hydroxylamine, wie z.B. N,N-Diethylhydroxylamin, Harnstoffderivate, wie z.B. Harnstoff oder Thioharnstoff, phosphorhaltige Verbindungen, wie z.B. Triphenylphosphin, Triphenylphosphit oder Triethylphosphit oder schwefelhaltige Verbindungen, wie z.B. Diphenylsulfid oder Phenothiazin.

Bevorzugte Stabilisatoren sind Hydrochinonmonomethylether und Phenothiazin, besonders bevorzugt ist Hydrochinonmonomethylether.

Typische Zusammensetzungen für strahlungshärtbare Massen sind beispielsweise

  • (F) 20-100 Gew%, bevorzugt 40-90, besonders bevorzugt 50-90 und insbesondere 60-80 Gew%,
  • (G) 0-60 Gew%, bevorzugt 5-50, besonders bevorzugt 10-40 und insbesondere 10-30 Gew%,
  • (H) 0-50 Gew%, bevorzugt 5-40, besonders bevorzugt 6-30 und insbesondere 10-30 Gew%,
  • (I) 0-20 Gew%, bevorzugt 0,5-15, besonders bevorzugt 1-10 und insbesondere 2-5 Gew% sowie
  • (J) 0-50 Gew%, bevorzugt 2-40, besonders bevorzugt 3-30 und insbesondere 5-20 Gew%,
mit der Maßgabe, daß (F), (G), (H), (I) und (J) zusammen 100 Gew% ergeben.

Die Beschichtung der Substrate erfolgt nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren, wobei man wenigstens eine Beschichtungsmasse auf das zu beschichtende Substrat in der gewünschten Stärke aufbringt und die gegebenenfalls enthaltenen flüchtigen Bestandteile der Bechichtungsmasse, gegebenenfalls unter Erhitzen, entfernt. Dieser Vorgang kann gewünschtenfalls ein- oder mehrfach wiederholt werden. Das Aufbringen auf das Substrat kann in bekannter Weise, z. B. durch Spritzen, Spachteln, Rakeln, Bürsten, Rollen, Walzen, Gießen, Laminieren, Hinterspritzen oder Coextrudieren erfolgen. Die Beschichtungsstärke liegt in der Regel in einem Bereich von etwa 3 bis 1000 g/m2 und vorzugsweise 10 bis 200 g/m2.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Beschichten von Substraten offenbart, bei dem man die Beschichtungsmasse auf das Substrat aufbringt und gegebenenfalls trocknet, mit Elektronenstrahlen oder UV Belichtung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre oder bevorzugt unter Inertgas härtet, gegebenenfalls bei Temperaturen bis zur Höhe der Trocknungstemperatur und anschließend bei Temperaturen bis zu 160°C, bevorzugt zwischen 60 und 160 °C, thermisch behandelt.

Das Verfahren zum Beschichten von Substraten kann auch so durchgeführt werden, daß nach dem Aufbringen der Beschichtungsmasse zunächst bei Temperaturen bis zu 160°C, bevorzugt zwischen 60 und 160 °C, thermisch behandelt und anschließend mit Elektronenstrahlen oder UV Belichtung unter Sauerstoff oder bevorzugt unter Inertgas gehärtet wird.

Die Härtung der auf dem Substrat gebildeten Filme kann gewünschtenfalls ausschließlich thermisch erfolgen. Im allgemeinen härtet man die Beschichtungen jedoch sowohl durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung als auch thermisch.

Die Härtung kann auch zusätzlich oder anstelle der thermischen Härtung durch NIR-Strahlung erfolgen, wobei als NIR-Strahlung hier elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 760 nm bis 2,5 &mgr;m, bevorzugt von 900 bis 1500 nm bezeichnet ist.

Gegebenenfalls kann, wenn mehrere Schichten des Beschichtungsmittels übereinander aufgetragen werden, nach jedem Beschichtungsvorgang eine thermische, NIR und/oder Strahlungshärtung erfolgen.

Als Strahlungsquellen für die Strahlungshärtung geeignet sind z.B. Quecksilber-Niederdruckstrahler, -Mitteldruckstrahler mit Hochdruckstrahler sowie Leuchtstoffröhren, Impulsstrahler, Metallhalogenidstrahler, Elektronenblitzeinrichtungen, wodurch eine Strahlungshärtung ohne Photoinitiator möglich ist, oder Excimerstrahler. Die Strahlungshärtung erfolgt durch Einwirkung energiereicher Strahlung, also UV-Strahlung oder Tageslicht, vorzugsweise Licht im Wellenlängenbereich von &lgr; = 200 bis 700 nm strahlt, besonders bevorzugt von &lgr; = 200 bis 500 nm und ganz besonders bevorzugt &lgr; = 250 bis 400 nm, oder durch Bestrahlung mit energiereichen Elektronen (Elektronenstrahlung; 150 bis 300 keV). Als Strahlungsquellen dienen beispielsweise Hochdruckquecksilberdampflampen, Laser, gepulste Lampen (Blitzlicht), Halogenlampen oder Excimerstrahler. Die üblicherweise zur Vernetzung ausreichende Strahlungsdosis bei UV-Härtung liegt im Bereich von 80 bis 3000 mJ/cm2.

Selbstverständlich sind auch mehrere Strahlungsquellen für die Härtung einsetzbar, z.B. zwei bis vier.

Diese können auch in jeweils unterschiedlichen Wellenlängebereichen strahlen.

Die Bestrahlung kann gegebenenfalls auch unter Ausschluß von Sauerstoff, z. B. unter Inertgas-Atmosphäre, durchgeführt werden. Als Inertgase eignen sich vorzugsweise Stickstoff, Edelgase, Kohlendioxid, oder Verbrennungsgase. Desweiteren kann die Bestrahlung erfolgen, indem die Beschichtungsmasse mit transparenten Medien abgedeckt wird. Transparente Medien sind z. B. Kunststofffolien, Glas oder Flüssigkeiten, z. B. Wasser. Besonders bevorzugt ist eine Bestrahlung in der Weise, wie sie in der DE-A1 199 57 900 beschrieben ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten, wobei man

  • i) ein Substrat mit einer Beschichtungsmasse, wie zuvor beschrieben, beschichtet,
  • ii) flüchtige Bestandteile der Beschichtungsmasse zur Filmbildung unter Bedingungen entfernt, bei denen der Photoinitiator (I) im wesentlichen noch keine freien Radikale ausbildet,
  • iii) gegebenenfalls den in Schritt ii) gebildeten Film mit energiereicher Strahlung bestrahlt, wobei der Film vorgehärtet wird, und anschließend gegebenenfalls den mit dem vorgehärteten Film beschichteten Gegenstand mechanisch bearbeitet oder die Oberfläche des vorgehärteten Films mit einem anderen Substrat in Kontakt bringt,
  • iv) dem Film thermisch oder mit NIR-Strahlung endhärtet

Dabei können die Schritte iv) und iii) auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt, d. h. der Film kann zuerst thermisch oder per NIR-Strahlung und dann mit energiereicher Strahlung gehärtet werden.

Weiterhin sind auch Substrat, beschichtet mit einer erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierung Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die Dicke einer solche wie beschrieben zu härtenden Schicht kann von 0,1 &mgr;m bis mehrere mm betragen, bevorzugt von 1 bis 2000 &mgr;m, besonders bevorzugt 5 bis 1000 &mgr;m, ganz besonders bevorzugt von 10 bis 500 &mgr;m und insbesondere von 10 bis 250 &mgr;m.

Die erfindungsgemäß hergestellten teilveresterten (Meth)acrylsäureester können aufgrund ihrer geringeren Färbung vorteilhaft auch in einer thermisch induzierten (radikalischen) (Co)polymerisation eingesetzt werden.

Als Monomere, mit denen die erfindungsgemäß hergestellten teilveresterten (Meth)acrylsäureester beispielsweise copolymerisiert werden können seien genannt z.B. C1-C20- Alkyl(meth)acrylate, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, Vinylester von bis zu 20 C-Atomen enthaltenden Carbonsäuren, ethylenisch ungesättigte Nitrile, Vinylether von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen und 1 oder 2 Doppelbindungen.

Als (Meth)acrylsäurealkylester bevorzugt sind solche mit einem C1-C10-Alkylrest, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und verzweigte Alkylderivate wie 2-Ethylhexylacrylat.

Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet.

Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z.B. Vinyllaurat, Vinylstearat, Vinylpropionat und Vinylacetat.

Als vinylaromatische Verbindungen kommen z.B. Vinyltoluol, &agr;-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht.

Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril.

Geeignete Vinylether sind z.B. Vinylmethylether, Vinylisobutylether, Vinylhexylether und Vinyloctylether.

Als nicht aromatische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und einer oder zwei olefinischen Doppelbindungen seien Butadien, Isopren, sowie Ethylen, Propylen und Isobutylen genannt.

Eine häufige, aber nicht die einzige Methode zur Herstellung solcher (Co)Polymerisate ist die radikalische oder ionische (Co)Polymerisation in einem Lösungs- oder Verdünnungsmittel.

Die radikalische (Co)Polymerisation solcher Monomere erfolgt beispielsweise in wäßriger Lösung in Gegenwart von Polymerisationsinitiatoren, die unter Polymerisationsbedingungen in Radikale zerfallen, beispielsweise Peroxodisulfate, H2O2-Redoxysysteme oder Hydroxyperoxide, wie z.B. tert. Butylhydroperoxid oder Cumolhydroperoxid. Die (Co)Polymerisation kann in einem weiten Temperaturbereich, gegebenenfalls unter vermindertem oder auch unter erhöhtem Druck in der Regel bei Temperaturen bis zu 100 °C vorgenommen werden. Der pH-Wert des Reaktionsgemisches wird gewöhnlich in dem Bereich von 4 bis 10 eingestellt.

Die (Co)Polymerisation kann aber auch in anderer, dem Fachmann an sich bekannter Weise kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden, z.B. als Lösungs-, Fällungs-, Wasser-in-Öl-Emulsions-, inverse Emulsions, Suspensions oder umgekehrte Suspensionspolymerisation.

Dabei wird das Monomer/die Monomere unter Verwendung radikalischer Polymerisationsinitiatoren, z.B. in Radikale zerfallende Azoverbindungen, wie 2,2'-Azo-bis(iso-butyronitril), 2,2'-Azobis-(2-amidinopropan)-hydrochlorid oder 4,4'-Azo-bis-(4'-cyanpentansäure) oder Dialkylperoxide, wie Di-tert.-Amylperoxid, Aryl-alkylperoxide, wie tert.-Butyl-cumylperoxid, Alkyl-acylperoxide, wie tert.-Butyl-peroxy-2-ethylhexanoat, Peroxidicarbonate, wie Di-(4-tert.-Butylcyclohexyl)peroxydicarbonat oder Hydroperoxide (co)polymerisiert.

Die genannten Verbindungen werden meist in Form wäßriger Lösungen oder wäßriger Emulsionen eingesetzt, wobei die untere Konzentration durch die in der (Co)Polymerisation vertretbare Wassermenge und die obere Konzentration durch die Löslichkeit der betreffenden Verbindung in Wasser bestimmt ist.

Als Lösungs- oder Verdünnungsmittel können dienen z.B. Wasser, Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n- oder iso-Propanol, n- oder iso-Butanol, oder Ketone, wie Aceton, Ethylmethylketon, Diethylketon oder iso-Butylmethylketon. Besonders bevorzugt sind unpolare Lösungsmittel wie beispielsweise Xylol und dessen Isomerengemische, Shellsol® A und Solventnaphtha.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Monomere vorgemischt und Initiator mit gegebenenfalls weiteren Zusätzen gelöst in Lösungsmittel zugegeben. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist beschrieben in WO 01/23484 und dort besonders auf Seite 10, Z. 3 bis Z. 24.

Gegebenenfalls kann die (Co)Polymerisation in Gegenwart von Polymerisationsreglern, wie beispielsweise Hydroxylammoniumsalze, chlorierte Kohlenwasserstoffe und Thioverbindungen, wie z.B. tert.-Butylmercaptan, Thioglycolsäureethylacrylester, Mercaptoethynol, Mercaptopropyltrimethoxysilan, Dodecylmercaptan, tert.-Dodecylmercaptan oder Alkalimetallhypophosphite, durchgeführt werden. Bei der (Co)Polymerisation können diese Regler, z. B. in Mengen von 0 bis 0,8 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der zu (co)polymerisierenden Monomeren, eingesetzt werden, durch die die Molmasse des entstehenden (Co)Polymers verringert wird.

Bei der Emulsionspolymerisation können Dispergiermittel, ionische und/oder nichtionische Emulgatoren und/oder Schutzkolloide bzw. Stabilisatoren als grenzflächenaktive Verbindungen verwendet werden.

Als solche kommen sowohl die zur Durchführung von Emulsionspolymerisationen üblicherweise eingesetzten Schutzkolloide als auch Emulgatoren in Betracht.

Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Cellulosederivate oder Vinylpyrrolidon enthaltende Copolymerisate. Eine ausführliche Beschreibung weiterer geeigneter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1, makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1969, S. 411 bis 420. Selbstverständlich können auch Gemische aus Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden verwendet werden. Vorzugsweise werden als Dispergiermittel ausschließlich Emulgatoren eingesetzt, deren relative Molekulargewichte im Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 1000 liegen. Sie können sowohl anionischer, kationischer oder nichtionischer Natur sein. Selbstverständlich müssen im Falle der Verwendung von Gemischen granzflächenaktiver Substanzen die Einzelkomponenten miteinander verträglich sein, was im Zweifelsfall an Hand weniger Vorversuche überprüft werden kann. Im allgemeinen sind anionische Emulgatoren untereinander und mit nichtionischen Emulgatoren verträglich.

Desgleichen gilt auch für kationische Emulgatoren, während anionische und kationische Emulgatoren meistens miteinander unverträglich sind. Gebräuchliche Emulgatoren sind z. B. ethoxylierte Mono-, Di- und Tri-Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 100,: C4 bis C12), ethoxylierte Fettalkohole (EO-Grad: 3 bis 100, Alkylrest: C8 bis C18), sowie Alkali- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: Ca bis C16) von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 100, Alkylrest: C4 bis C12), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C12 bis C18) und von Alkylacrylsulfonsäuren (Alkylrest: C9 bis C18). Weitere geeignete Emulgatoren wie Sulfobernsteinsäureester finden sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme Verlag, Stuttgart, 1961, Seiten 192 bis 208.

In der Regel beträgt die Menge an eingesetzten Dispergiermittel 0,5 bis 6, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-% bezogen auf die radikalisch zu polymerisierenden Monomeren.

Beispiele für (meth)acrylathaltige Dispersionen sind n-Butylacrylat/Acrylnitril – Dispersionen, die als Klebstoffe Anwendung finden, n-Butylacrylat/Butadien/Styrol-

Die Polymerdispersionen, in denen erfindungsgemäß hergestellte teilveresterten (Meth)acrylsäureester verwendet werden, können zusätzlich chemisch und/oder physikalisch desodoriert werden.

Die mit den erfindungsgemäß hergestellten teilveresterten (Meth)acrylsäureestern erhältlichen Copolymerisate weisen in der Regel eine geringere Farbzahl auf, was im Lackbereich vorteilhaft ist. Die beschriebenen Copolymerisate lassen sich dann in an sich bekannter Weise beispielsweise mit Aminoplasten, wie z.B. Melamin, zu vernetzten Lackharzen umsetzen, wie es beispielsweise beschrieben ist in der EP 738740 oder EP 675141.

Besonders bevorzugt eignen sich die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen als oder in Außenbeschichtungen, also solche Anwendungen, die dem Tageslicht ausgesetzt sind, bevorzugt von Gebäuden oder Gebäudeteilen, Innenbeschichtungen, Straßenmarkierungen, Beschichtungen auf Fahrzeugen und Flugzeugen. Insbesondere werden die Beschichtungen als Holz-, Papier- oder Kunststoffbeschichtungen, beispielsweise für Parkett oder Möbel eingesetzt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herstellung teilveresterten (Meth)acrylsäureester (F) in hoher chemischer und Raum-Zeit-Ausbeute und unter milden Bedingungen mit guten Farbzahlen möglich. Trotz Verzicht auf Schutzgruppen und aktivierte (Meth)Acrylsäureverbindungen werden gezielt die gewünschten teilveresterten Produkte mit hoher Selektivität erhalten, die frei von Nebenprodukten sind.

Liegen mehrer niedrigersubstituierte Hydroxygruppen vor, so werden in der Regel, bei ausreichender Menge an (Meth)acrylierungsreagens, alle niedrigersubstituierten Hydroxygruppen gleichmäßig substituiert, bevor höhersubstituierte Hydroxygruppen (meth)acryliert werden.

Die Selektivität der erfindungsgemäßen Reaktion bzgl. der (Meth)acrylierung der niedrigersubstituierten Hydroxygruppen gegenüber den niedriger substituierten Hydroxygruppen ist in der Regel mindestens 90:10, bevorzugt mindestens 95:5, besonders bevorzugt mindestens 97:3, ganz besonders bevorzugt mindestens 98:2 und insbesondere mindestens 99:1.

Der Anteil an mehrfach (meth)acryliertem Produkt beträgt in der Regel nicht mehr als 10 mol% bezogen auf das Diol (C), bevorzugt nicht mehr als 5 mol%, besonders bevorzugt nicht mehr als 3, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 2 und insbesondere nicht mehr als 1 mol%.

Die folgenden Beispiele sollen die Eigenschaften der Erfindung erläutern, ohne sie aber einzuschränken.

Als "Teile" seien in dieser Schrift, wenn nicht anders angegeben, "Gewichtsteile" verstanden.

Vergleichsbeispiel

Die Vorschrift von K. L. Shantha, G. Pratap, V. S. Bhaskar Rao und N. Krishnamurti aus Journal of Applied Polymer Science, 1990, 41, 945-954 wurde auf die Veresterung von 2,4-Diethyloctan-1,5-diol angewandt:

Dazu wurden 20,2 g (0,1 mol) 2,4-Diethyloctan-1,5-diol in 200 ml bei Raumtemperatur vorgelegtem Benzol gelöst und 7,92 g (0,11 mol) Acrylsäure, 0,5 g Hydrochinon sowie 0,5 g (0,0026 mol) para-Toluolsulfonsäure zugegeben.

Man rührte 4 Stunden bei Siedetemperatur und kreiste dabei 1,4 ml Wasser über einen Wasserabscheider aus. Anschließend wurde auf Raumtemperatur abgekühlt.

Es wurden 0,21 g Natriumacetat zugegeben, das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen und zu dem Rückstand 150 ml Methyl-tert.-Butylether zugegeben und die organische Phase zweimal mit je 70 ml Wasser gewaschen.

Anschließend wurde 1 Spatelspitze Aktivkohle zugegeben, der Ansatz filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen.

Man erhielt 21,1 g eine gelben Flüssigkeit mit einer Farbzahl von 5 Gardner (538 APHA). Laut 1H-NMR betrug der Anteil an Diacrylat und Monoacrylat an der sekundären Hydroxygruppe in Summe im Verhältnis zum gewünschten Monoacrylat an der primären Hydroxygruppe mindestens 1:10.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung von teilveresterten (Meth)acrylsäureestern (F) mit einer Farbzahl gemäß DIN ISO 6271 unter 500 APHA und einem Anteil an Di(meth)acrylat an der Summe aus Mono- und Di(meth)acrylat der Diole (C) von weniger als 5 Gew%, von mindestens zweiwertigen, aliphatischen Diolen (C), die unterschiedliche Hydroxygruppen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man

entweder

(1) mindestens ein Diol (C1) mit einer primären Hydroxyguppe und einer sekundären Hydroxyguppe,

oder

(2) mindestens ein Diol (C2) mit einer primären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

oder

(3) mindestens ein Diol (C3) mit einer sekundären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

wobei die höhersubstituierte Hydroxygruppe in Position &bgr; mindestens einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

oder

(4) mindestens ein Diol (Ca) mit zwei primären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

oder

(5) mindestens ein Diol (C5) mit zwei sekundären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

in Gegenwart mindestens eines Katalysators (S) mit (Meth)acrylsäure verestert oder mindestens einem (Meth)acrylsäureester (D) umestert, wobei der Katalysator (S) im Falle einer Umesterung des Diols (C) mit mindestens einem (Meth)Acrylsäureester (D) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus

– (S1) anorganischen Salzen,

– (S2) Metallsalze, die mindestens ein Kation aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, Zinn oder Titan,

– (S3) Alkalimetallsalzen von C1 bis C6-Alkanolaten,

und im Falle einer Veresterung des Diols (C) mit (Meth)Acrylsäure ausgewählt ist aus

– (S4) Säuren mit einem pKs-Wert von 0 bis 3.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Diol (C) um eines der Formel I oder Formel II, oder Formel III handelt worin

R1 und R3 bis R10 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C18-Alkyl, gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-C18-Alkyl, C6-C12-Aryl, C5-C12-Cycloalkyl oder einen fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus, wobei die genannten Reste jeweils durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiert sein können, und

R2 eine Einfachbindung, C1-C20-Alkylen, C5-C12-Cycloakylen, C6-C12-Arylen oder durch ein- oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen und/oder durch eine oder mehrere Cycloalkyl-, -(CO)-, -O(CO)O-, -(NH)(CO)O-, -O(CO)(NH)-, -O(CO)- oder -(CO)O-Gruppen unterbrochenes C2-C20-Alkylen, wobei die genannten Reste jeweils durch Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiert sein können,

bedeuten,

wobei

für den Fall (1) in Anspruch 1 in Formel I R1 Wasserstoff ist und mindestens einer der Reste R3 bis R7 ungleich Wasserstoff ist,

für den Fall (2) in Anspruch 1 in Formel II R1 Wasserstoff ist und mindestens einer der Reste R3 bis R10 ungleich Wasserstoff ist,

für den Fall (3) in Anspruch 1 in Formel II R1 ungleich Wasserstoff und mindestens einer der Reste R3 bis R10 ungleich Wasserstoff ist,

für den Fall (4) in Anspruch 1 in Formel III R1 und R5 gleich Wasserstoff sind und mindestens einer der Reste R3 und R4 ungleich Wasserstoff ist und

für den Fall (5) in Anspruch 1 in Formel III R1 und R5 ungleich Wasserstoff sind und mindestens einer der Reste R3 und R4 ungleich Wasserstoff ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß R2 ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend eine Einfachbindung, Methylen, 1,1-Ethylen, 1,2-Ethylen, 1,1-Propylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,1-Dimethyl-1,2-ethylen, 1,4-Butylen, 1,6-Hexylen, 2-Methyl-1,3-Propylen, 2-Ethyl-1,3-Propylen, 2,2-Dimethyl-1,3-Propylen und 2,2-Dimethyl-1,4-butylen, 3-Methyl-1,5-pentylen, 3,5-Heptylen, 1,2-Cyclopentylen, 1,3-Cyclopentylen, 1,2-Cyclohexylen, 1,3-Cyclohexylen und ortho-Phenylen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß R1 und R3 bis R10 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Wasserstoff, C1-C4-Alkyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Decyl, n-Dodecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl, n-Octadecyl, n-Eicosyl, 2-Ethylhexyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Phenyl, Naphthyl oder Benzyl. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Diol ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 2-Methyl-1,3-pentandiol, 2-Propyl-1,3-heptandiol, 2,4-Diethyfoctan-1,5-diol, 2,2-Dimethyl-1-phenyl-1,3-propandiol und 3,3-Dimethyl-1,2-butandiol. Teilveresterte (Meth)acrylsäureester (F) von zweiwertigen Diolen (C), die unterschiedliche Hydroxygruppen enthalten, mit einer Farbzahl gemäß DSN ISO 6271 unter 500 APHA und einem Anteil an Di(meth)acrylat an der Summe aus Mono- und Di(meth)acrylat der Diole (C) von weniger als 5 Gew%, erhalten dadurch, daß man

entweder

(1) mindestens ein Diol (C1) mit einer primären Hydroxyguppe und einer sekundären Hydroxyguppe,

oder

(2) mindestens ein Diol (C2) mit einer primären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

oder

(3) mindestens ein Diol (C3) mit einer sekundären Hydroxyguppe und einer tertiären Hydroxyguppe,

wobei die höhersubstituierte Hydroxygruppe in Position &bgr; mindestens einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

oder

(4) mindestens ein Diol (Ca) mit zwei primären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

oder

(5) mindestens ein Diol (C5) mit zwei sekundären Hydroxygruppen, von denen eine in Position &bgr; mindestens einen und eine in Position &bgr; keinen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest trägt,

in Gegenwart mindestens eines Katalysators (S) mit (Meth)acrylsäure verestert oder mindestens einem (Meth)acrylsäureester (D) umestert, wobei der Katalysator (S) im Falle einer Umesterung des Diols (C) mit mindestens einem (Meth)Acrylsäureester (D) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus

– (S1) anorganischen Salzen,

– (S2) Metallsalze, die mindestens ein Kation aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, Zinn oder Titan,

– (S3) Alkalimetallsalzen von C1 bis C6-Alkanolaten,

und im Falle einer Veresterung des Diols (C) mit (Meth)Acrylsäure ausgewählt ist aus

– (S4) Säuren mit einem pKs-Wert von 0 bis 3.
Teilveresterte (Meth)acrylsäureester (F) gemäß Anspruch 6 der Formel Ia Formel IIa, und Formel IIIa, worin

R1 bis R10 wie in Anspruch 2 definiert sind und

R11 Wasserstoff oder Methyl bedeutet.
Verfahren und teilveresterte (Meth)Acrylsäureester (F) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine anorganische Salz (S1) einen pKB-Wert von nicht mehr als 7,0 und nicht weniger als 1,0 aufweist. Verfahren und teilveresterte (Meth)Acrylsäureester (F) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine anorganische Salz (S1) eine Löslichkeit im Reaktionsmedium bei 25 °C von nicht mehr als 1 g/l aufweist. Verfahren und teilveresterte (Meth)Acrylsäureester (F) gemäß einem der vorstehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heterogene anorganische Salz (S) mindestens ein Anion aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonat (CO3 2-), Hydrogencarbonat (HCO3 -), Phosphat (PO43-), Hydrogenphosphat (HPO4 2-), Dihydrogenphosphat (H2PO4 -), Sulfat (SO4 2-), Sulfit (SO3 2-) und Carboxylat (R6-COO-), worin R6 C1-C18-Alkyl oder gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-C18-Alkyl oder C6-C12-Aryl bedeutet. Verfahren und teilveresterte (Meth)Acrylsäureester (F) gemäß einem der vostehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heterogen anorganische Salz (S1) mindestens ein Kation aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Ammonium, Cer, Eisen, Mangan, Chrom, Molybdän, Kobalt, Nickel oder Zink. Verfahren und teilveresterte (Meth)Acrylsäureester (F) gemäß einem der vostehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heterogene anorganische Salz (S) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Li3PO4, K3PO4, Na4PO4, K2CO3 und Na2CO3 sowie deren Hydrate. Verwendung eines teilveresterten (Meth)acrylsäureesters (F) gemäß Anspruch 6 bis 12 oder erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 12 als Monomer oder Comonomer in Poly(meth)acrylaten oder als Reaktivverdünner in thermisch-, strahlungs- und/oder Dual-Cure-härtbaren Poly(meth)acrylaten. Verwendung eines teilveresterten (Meth)acrylsäureesters (F) gemäß Anspruch 6 bis 12 oder erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 12 in PU-Dispersionen, PU-Schäumen, PU-Klebstoffen und PU-Beschichtungen. Thermisch-, Strahlungs- oder Dual-Cure-härtbare Beschichtungsmassen, enthaltend mindestens einen teilveresterten (Meth)acrylsäureesters (F) gemäß gemäß Anspruch 6 bis 12 oder erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 12.






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