201343. lajstromszámú szabadalom • Eljárás legfeljebb 2 tömegszázalék észtertartalmú alumínium-oxid-karboxilát polimerek előállítására
1 HU 201343 A 2 A találmány tárgya eljárás legfeljebb 2 t% észtertartalmú alumínium-oxid-karboxilát polimerek előállítására. Az aluminium-oxid-karboxilát polimereket aluminium-alkoholátok, zsírsavak és esetenként viz reakciójával állítják elő. A képződött vegyületeket Theobald a 2 744 074 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban [-Al-0-]n képlettel I X jellemezte, és hasonló [0=A1-X]n képletet feltételez Stedebauder és Viveen a 2 925 430 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban. A képletekben X szerves savgyök, n a polimerizációs szám és értéke legalább 16. Az említett esetekben a lánczárás során RO [—Al—O—]n R molekula I X keletkezik, ahol R alkilcsoport. A kötött alkoxicsoportok számára vonatkozó méréseink szerint a fenti képletben n értéke 25-nél nagyobb. Az aluminium-oxid-karboxilát polimereket Rimse a 2 979 497 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ciklusos-trimer-aluminium-oxid-karboxilát formával jellemezte, melyet a tiszta vegyületek nagyon kis kötött alkoxi-tartalma valószinűsit, de egyéb, szerkezetfelderitésre vonatkozó mérésekkel nem tudtunk alátámasztani. A Hutchison által, a 4 069 236 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban közölt molekulatömeg mérések a polimer struktúrát erősítik meg. Ezért jelen találmányunknál a véleményünk szerint általánosabb .polimer' formulát alkalmazzuk. Ezeket a vegyületeket általában gélképző és sűrítő ágensként használják alkid-gyanták, gliceridek, ásványi olajok és más szénhidrogének esetében. Felhasználási területük napjainkban egyre szélesedik. Legfontosabb jelenleg az alumínium-komplex zsírgyártás, de egyre jelentősebb mennyiséget használ a nyomdaipar, bőripar, kozmetikai ipar, finomvegyszergyártás. Alkalmas adalék több polimerkompozíciónál műgyanták és műanyagok előállításánál. Ezen vegyületek előnyös tulajdonságaira rámutattunk a 192 257 számú magyar szabadalmi leírásban. Az aluminium-oxid-karboxilát polimerek előállításának ismert módja a bázikus alumíniumsókon keresztül történő eljárás. A 2 925 430 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint (HO)2Al-X típusú bázikus aluminiumsókat, ahol X szerves savgyök, reagáltatnak (R0)2Al-X képletü alkoholátokkal, melyeknél az R 1-10 szénatomszámú alkilcsoport. A reakciókban inert szerves oldószert használnak és a felszabaduló alkoholt kidesztillálják a rendszerből, így H0-[Al-0-X-]n-R képletü alumínium-oxid-karboxilát polimereket hoznak létre - ahol X, R és n jelentése megadott. Az alumínium-oxid-karboxilát polimerek előállításának másik útját ismertetik az 1 555 831 számú francia, a 2 744 074 számú amerikai egyesült államokbeli és a 806 113 számú nagy-britanniai szabadalmi leírások. Ezeknél az ejárásoknál az alkalmazott karbonsavat egynél nagyobb mólfeleslegben adják az alumínium-alkoholátokhoz. A karbonsav reakcióba lép az alumínium-alkoholáttal és a reakcióban ROH általános képletü alkohol - a képletben R jelentése alkilcsoport - szabadul fel. Ha a karbonsavat egynél nagyobb mólarányban adagolják és a reakcióhőfokot 120-350 “C-ra felemelik, az aluminiumvegyület aluminium-oxid-karboxilát polimer felé tolódik el, miközben észterképződés történik. A fenti eljárást a következő reakcióegyenlettel szemléltetjük: n Al(OR)3+2n XH-»[-O-Al-]n+nRX+2nR0H ! X- ahol R, X és n jelentése a megadott. Ezen eljárások közös jellemzője tehát, hogy a reakció során a felhasznált karbonsav egy részéből észter keletkezik, a polimerizálás befejezéséhez pedig a karbonsav legalább kétszeres mennyisége szükséges. A felsorolt irodalmak általában 2,4-2,6 mólfelesleget alkalmaznak. Az alumínium-oxid-karboxilátok előállításának egy harmadik módja, amikor az aluminium-alkoholátot vízzel és szerves karbonsavval reagáltatják. A 825 878 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban leírt eljárás szerint az alumínium-alkoholátot olajban melegen feloldják, majd az alkohol kidesztillálásának hőmérséklete közelében tartva az elegyet lassan hozzáengedik a vizet alkoholos oldatban. A beadagolás után az elegyet több órán keresztül visszafolyatás közben forralják, majd azt követően hőmérsékletét magas, 140-150 °C hőmérsékletre emelik és alkoholmentesitik. Az így nyert anyaghoz alacsonyabb hőmérsékleten hozzámérik a megfelelő karbonsavat, vagy karbonsavelegyet, a reakció lejátszódása után ismét magas hőmérsékleten oldószermentesítik, és ilyen módon nyerik az alumínium-oxid-karboxilát polimereket. A leírt eljárás bonyolult, hosszadalmas. A vizes alkohol bekeverésénél szilárd fázisú aluminiumvegyület kiválása tapasztalható, mely csökkenti a termékbe kerülő alumíniumvegyületeket, és csak szűréssel különíthető el. A hosszadalmas eljárás ezenkívül kedvez az észterképzódésnek, így a termékben 15-25 t% észter is keletkezhet, ami a polimerben karbonsavhiányként jelentkezik, és csak pótlólagos karbonsav hozzáadással korrigálható. Ez az oka, hogy a példákban ismertetett karbonsav/aluminium mólarány az elméleti 1,0 helyett eléri az 1,7-et. Hasonló körülmények közötti rea-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
