DE69214220T3

DE69214220T3 - Organophiler Ton

Info

Publication number: DE69214220T3
Application number: DE69214220T
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Fujisaki; Hiromichi Hayashi; Motoyuki Ikegami; Yutaro Ishida; Takashi Iwasaki; Takahiro Sekimoto; Kazuo Torii
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Co Op Chemical Co Ltd
Current assignee: Co Op Chemical Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 2000-01-20
Anticipated expiration: 2012-07-11
Also published as: EP0524503A2; DE69214220D1; DE69214220T2; EP0524503A3; US5376604A; EP0524503B1; EP0524503B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines organophilen Tons als Geliermittel in einem hochpolaren organischen Lösungsmittel.
Die Tonmineralien werden in ein Schichtsilikat- Mineral und ein amorphes Mineral eingeteilt, und nahezu der gesamte Anteil besteht aus dem erstgenannten. Das Schichtsilikat-Mineral weist Platten auf, in denen tetraedrische SiO&sub4;-Platten zu einer zweidimensionalen Netzwerk-Struktur angeordent sind. Unter diesen weist ein Schichtsilikat- Mineral vom 2 : 1 Typ eine lamellenartige Struktur von immer wieder zehn Silikatplatten auf, die eine dreischichtige Struktur besitzen, in der eine oktaedrische Magnesiumplatte oder eine oktaedrische Aluminiumplatte sandwichartig zwischen zwei tetraedrische Siliciumdioxid-Platten eingelagert ist.
Eine Platte eines dehnbaren Schichtsilikats besitzt eine negative elektrische Ladung, und die elektrische Ladung wird durch das Vorhandensein von Alkalimetallkationen oder Erdalkalimetallkationen in den Zwischenschichten neutralisiert, wobei sich die gesamten elektrischen Ladungen im Gleichgewicht befinden. Fetton oder dehnbarer Glimmer, welche dehnbare Schichtsilikate sind, besitzen eine Kationenaustauschfähigkeit und ihre Zwischenschicht ist leicht ausdehnbar. Er ist auch in Wasser dispergierbar, um ein Sol zu bilden, und hat die besondere Eigenschaft, daß er eine thixotrope Eigenschaft unter Gelbildung aufweist, wenn die Konzentration hoch wird. Durch Verwendung dieser charakteristischen Eigenschaften wurde das dehnbare Schichtsilikat als Komponente der Bohrspülung, als Sandbindemittel zum Gießen und als Geliermittel für ein wäßriges System verwendet.
Ferner kann der Ton vom Fettontyp durch die Reakion mit verschiedenen kationischen organischen oder anorganischen Verbindungen zu einem Komplex umgeformt werden. Als Beispiel für einen solchen organischen Komplex wurde ein organophiler Ton, in den ein Dimethyl-dioctadecyl-ammoniumion, welches ein quaternäres Ammoniumion ist, mittels Kationenaustausch zwischen die Platten eines Fettons eingeführt wurde, industriell produziert und als Geliermittel für eine Beschichtung verwendet. Dieser Komplex weist jedoch den Nachteil auf, daß ein organisches Lösungsmittel, welches durch Dispergieren geliert werden kann, auf ein niedrig polares Lösungsmittel wie Toluol oder Xylol begrenzt ist. Als Geliermittel eines polaren Lösungsmittels war auch ein organophiler Ton bekannt, in den ein Dimethyl-benzyl-octadecyl-ammoniumion in die Zwischenschichten eines Fettons mittels Kationenaustausch eingeführt wurde, aber er hat keine ausreichende gelierende Wirkung für die Verwendung in industriellen Verfahren als Geliermittel für ein hochpolares organisches Lösungsmittel gezeigt.
Andererseits war auch ein Geliermittel für ein organisches Lösungsmittel bekannt, dem eine Affinität durch Modifikation der Oberfläche von feinkörnigem Siliciumdioxid mit einer organischen Substanz verliehen wird, aber dieses weist die Nachteile auf, daß, wenn es nicht in einer großen Menge verwendet wird, kein gelierender Effekt erhalten werden kann und die Affinität zu einem Lösungsmittel gering ist, so daß, wenn es über eine lange Zeit verwendet wird, sich ein Teil davon absetzt und es schwierig wird, eine Redispergierung durchzuführen.
Die obigen vorhandenen Geliermittel für ein organisches Lösungsmittel weisen die Nachteile auf, daß sie kaum einen ausreichenden gelierenden Effekt auf hochpolare organische Lösungsmittel, wie Alkohole, Ketone, Ether, halogenierte Kohlenwasserstoffe und Amide, aufweisen und sie nicht über eine lange Zeit verwendet werden können. Somit war die Entwicklung eines organophilen Tons, welcher eine hohe Affinität zu einem hochpolaren organischen Lösungsmittel aufweist und welcher über eine lange Zeit stabil als Geliermittel verwendet werden kann, erforderlich.
US-A-4.677.158 beschreibt organophile Tone, welche 2 oder 3 Hydroxypolyethylengruppen und 1 oder 2 Gruppen mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten. Diese Tone werden verwendet, um wäßrige Beschichtungssysteme, wie wäßrige Emulsionsfarben, zu verdicken.
EP-A-0 133 071 beschreibt die Verdickung von organischen Flüssigkeiten mit einem organophilen Ton, in den zu dem Ton ein Surfactant hinzugefügt ist, der eine quaternäre Ammoniumverbindung ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen organophilen Ton und ein Geliermittel für ein organisches Lösungsmittel zur Verfügung zu stellen, welches für eine lange Zeit in einem hochpolaren organischen Lösungsmittel dispergiert sein kann, welches einen ausreichenden gelierenden Effekt auf ein organisches Lösungsmittel, wie es in verschiedenen industriellen Verfahren, wie Produktion von Beschichtungen, Kunststoffprodukten, Filmen und Klebstoffen, verwendet wird, aufweist, und welches einem Film nach dem Pressen, z. B. bei der Herstellung einer Kunststofffolie, eine gute filmbildende Fähigkeit verleihen kann.
Die jetzigen Erfinder haben viele Jahre hindurch intensive Untersuchungen durchgeführt, um einen organophilen Ton zu entwickeln, und haben schließlich gefunden, daß ein organophiler Ton, in den ein quaternäres Ammoniumkation, welches eine Hydroxypolyethylengruppe als Substituent enthält, in die Zwischenschichten eines dehnbaren Schichtsilikats, z. B. in einen Ton vom Fettontyp oder in einen dehnbaren Glimmer, eingeführt ist, eine verbesserte Affinität zwischen einem dehnbaren Schichtsilikat und einem hochpolaren organischen Lösungsmittel, wie Alkohole, Ketone, Ether und Amide, aufweist, und daß das dehnbare Schichtsilikat in einem hochpolaren organischen Lösungsmittel dispergiert ist und einen ausreichenden gelierenden Effekt aufweist. Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.
Das heißt, die vorliegende Erfindung stellt die Verwendung eines organophilen Tons, welcher ein Hydroxypolyoxyethylen-alkylammoniumion, das durch die Formel (I) dargestellt wird, umfaßt, das in die Zwischenschichten eines dehnbaren Schichtsilikats eingelagert ist, als Geliermittel für ein hochpolares organisches Lösungsmittel, ausgewählt ausschließlich aus einem Alkohol, einem Keton, einem Ether und einem Amid, zur Verfügung:
worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; gleich oder verschieden sein können und jeder ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen oder eine (CH&sub2;CH&sub2;O)nH -Gruppe, in der n 2 oder eine größere Zahl ist, bedeutet, unter der Bedingung, daß einer bis drei der Reste R&sub1; bis R&sub4; eine (CH&sub2;CH&sub2;O)nH - Gruppe ist/(CH&sub2;CH&sub2;O)nH -Gruppen sind und mindestens drei der Reste R&sub1; bis R&sub4; (CH&sub2;CH&sub2;O)nH - Gruppen und Alkylgruppen sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das dehnbare Schichtsilikat besitzt eine Fähigkeit zum Kationenaustausch und es ist ein Schichtsilikat mit der spezifischen Eigenschaft, daß Wasser in die Zwischenschichten eingelagert wird, um sie auszudehnen, und es waren beispielsweise ein Ton vom Fettontyp und ein dehnbarar Glimmer bekannt. Bezüglich des in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Tons vom Fettontyp kann jeder der natürlichen Fettontypen wie Hectorit, Saponit, Stevensit, Beidellit, Montmorillonit, Nontronit und Bentonit, oder ein chemisch synthetisierter Ton vom Fettontyp, oder substituierte Produkte, Derivate oder Mischungen hiervon erwähnt werden. Als in der vorliegenden Erfindung zu verwendender dehnbarer Glimmer kann ein dehnbarer Glimmer erwähnt werden, der chemisch synthetisiert wurde, und es kann z. B. ein synthetischer dehnbarar Glimmer mit Li-Ionen oder Na-Ionen in den Zwischenschichten speziell erwähnt werden.
Die Kationenaustausch-Kapazität des dehnbaren Schichtsilikats, das zur Herstellung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten organophilen Tons verwendet werden soll, beträgt bevorzugt 70 Milliäquivalente oder mehr, besonders wünschenswert 85 bis 130 Milliäquivalente pro 100 g des Tons.
Das Geliermittel für ein hochpolares organisches Lösungsmittel, welches den organophilen Ton der vorliegenden Erfindung enthält, kann 50% oder weniger an Verunreinigungen enthalten, die nicht Ton sind, aber es ist erwünscht, daß die Menge der Verunreinigungen, die nicht Ton sind, 10 % oder weniger beträgt.
Die Alkylgruppe in dem Hydroxypolyoxyethylen-alkylammoniumion der Formel (I) weist 1 bis 30 Kohlenstoffatome auf, und sie kann z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Amyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl und Octadecyl umfassen, jedoch beträgt die Anzahl der Kohlenstoffatome von mindestens einer Alkylgruppe bevorzugt 10 bis 20, z. B. Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Octadecyl und Eicosyl. n der Hydroxypolyoxyethylengruppe (CH&sub2;CH&sub2;O)nH ist bevorzugt 2 bis 20, und eine größere Zahl von n (Additionskondensationszahl) wird bevorzugt, Wenn ferner mehrere Hydroxypolyoxyethylengruppen als Substituenten vorliegen, beträgt die Gesamtzahl der Oxyethyleneinheiten 2 bis 50, bevorzugt 10 oder mehr, insbesondere 15 oder mehr.
Das organische Kation, welches zur Herstellung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Produkts benutzt wird, ist ein solches mit 2 bis 20 (Additionskondensations zahl) Hydroxypolyoxyethylengruppen (n: 2 ~ 20) einer Oxyethyleneinheit, und Beispiele hierfür sind
Monohydroxy-polyoxyethylen-trialkylammoniumchlorid
Monohydroxy-polyoxyethylen-trialkylammoniumbromid
Monohydroxy-polyoxyethylen-dialkylammoniumchlorid
Monohydroxy-polyoxyethylen-dialkylammoniumacetat
Dihydroxy-polyoxyethylen-dialkylammoniumchlorid
Dihydroxy-polyoxyethylen-dialkylammoniumbromid
Dihydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumchlorid
Dihydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumacetat
Trihydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumchlorid
Trihydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumbromid
Trihydroxy-polyoxyethylen-ammoniumchlorid und
Trihydroxy-polyoxyethylen-ammoniumacetat.
Für die Einführung eines quaternären Ammoniumions (ein Hydroxy-polyoxyethylen(alkyl)ammoniumion) wird ein quaternäres Ammoniumsalz, welches dieses Kation enthält, verwendet. So ein Salz ist z. B. ein Salz eines Anions wie Cl&supmin;, Br&supmin;, NO&sub3;&supmin;, OH&supmin; und CH&sub3;COO&supmin; und eines Ammoniumions der Formel (I).
Von diesen quaternären Ammoniumionen werden diejenigen bevorzugt, die durch die Formeln (Ia) bis (Ic) gezeigt werden:
worin R&sub1; ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen und R&sub3; eine Alkylgruppe mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeuten und n eine ganze Zahl von 5 bis 30 ist,
worin R&sub1; ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R&sub2; eine Alkylgruppe mit 10 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeuten und n und m beide ganze Zahlen von 2 oder mehr sind und n + m = 5 bis 30,
worin R&sub1; ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeutet und n, m und 1 alle ganze Zahlen von 2 oder mehr sind und n + m + 1 = 6 bis 30.
Der organophile Ton, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann durch eine Ionenaustauschreaktion zwischen einem Kation der Zwischenschicht des dehnbaren Schichtsilikats und einem quaternären Ammoniumion (ein Hydroxy-polyoxyethylen(alkyl)ammoniumion) erhalten werden.
Das Verfahren zur Herstellung des organophilen Tons, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht speziell beschränkt, sofern es ein Verfahren ist, bei welchem ein quaternäres Ammoniumion (ein Hydroxy-polyoxyethylen- (alkyl)ammoniumion) und das austauschbare Kation des Tons effektiv ausgetauscht werden können. Er kann z. B. mit folgendem Verfähren hergestellt werden.
Der organophile Ton, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann hergestellt werden, wie es nachstehend beschrieben wird. In der ersten Stufe wird ein dehnbares Schichtsilikat in Wasser dispergiert. Als Feststoffkonzentration der Dispersion sind im allgemeinen 1 bis 15 Gew.-% erwünscht, aber sie kann ohne Beschränkung so weit eingestellt werden, als sie im Konzentrationsbereich liegt, innerhalb dessen das dehnbare Schichtsilikat ausreichend dispergiert werden kann. In diesem Fall wird ein vorher lyophilisiertes dehnbares Schichtsilikat effektiv verwendet, um den organophilen Ton leicht herzustellen. Weiter kann durch Zugabe der obigen Lösung des quaternären Ammoniumsalzes zu dieser Suspension des dehnbaren Schichtsilikats, oder alternativ durch Zugabe der Suspension des dehnbaren Schichtsilikats zu der Lösung des quaternären Ammoniumsalzes der organophile Ton ebenfalls hergestellt werden.
Es ist erwünscht, daß die Menge des zuzugebenden quaternären Ammoniumsalzes die zu der Kationenaustauschkapazität des dehnbaren Schichtsilikats äquivalente Menge ist, aber es ist möglich, den organophilen Ton selbst unter Verwendung einer darunter liegenden Menge herzustellen. Es kann auch problemlos in einer Menge zugesetzt werden, die über der Kationenaustauschkapazität liegt. Die Menge ist bevorzugt das 0,5-1,5 fache (berechnet in Milliäquivalenten), insbesondere das 0,8-1,2fache der Kationenaustauschkapazität des genannten Tons.
Die Reaktion kann in einem ausreichenden Maße bei Raumtemperatur vonstatten gehen, sie kann jedoch auch unter Erwärmen durchgeführt werden. Bei dem Erwärmen ist die höchste Temperatur durch die Wärmebeständigkeit des zu verwendenden quaternären Ammoniumsalzes bestimmt, und sie kann, falls erwünscht, bis zum Zersetzungspunkt des Salzes oder darunter eingestellt werden. Dann werden die feste Substanz und die Flüssigkeit getrennt und der gebildete organophile Ton wird mit Wasser gewaschen, um die als Nebenprodukte gebildeten Elektrolyten ausreichend zu entfernen. Dieser organophile Ton wird getrocknet und, falls erforderlich, pulverisiert, um ein Endprodukt herzustellen.
Wenn der in der vorliegenden Erfindung verwendete organophile Ton als Geliermittel verwendet wird, wird der organophile Ton zu einem organischen Lösungsmittel zugegeben und mittels Rühren dispergiert. Solange eine bestimmte Menge des Tons dispergiert werden kann, ist der gelierende Effekt höher, wenn die zugegebene Menge größer ist. Die organischen Lösungsmittel mit einer höheren Polarität, wie Dimethylformamid, Methanol und Ethanol, können effektiver viskos gemacht werden.
Die allgemeinen Charakteristika des in der vorliegenden Erfindung verwendeten organophilen Tons können bewertet werden, indem man je nach Verwendungszweck einen der folgenden Punkte auswählt oder sie kombiniert durchführt.
(1) Chemische Analyse
(2) Röntgen-Pulverbeugungsverfahren (Methode der regellosen oder der bevorzugten Orientierung)
(3) NMR (kernmagnetische Resonanz)
(4) Infrarotabsorptionsspektrum-Analye
(5) Thermowaage und Thermodifferentialanalyse
(6) Fließprüfung eines hochpolaren organischen Lösungsmittelsystems
(7) Farbton
(8) Quellfähigkeit in einem hochpolaren Lösungsmittel
Beispielsweise kann die Bildung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten organophilen Tons leicht durch Messung einer Position der 001 Basisreflexion mittels Röntgenbeugung bestätigt werden. Im Falle, daß ein Ton vom Fettontyp als Ausgangsmaterial verwendet wird, hat er im dehydratisierten Zustand einen Basisabstand von 10 A, und einen von 12 bis 16 A bei normaler Temperatur und Feuchtigkeit, aber der organophile Ton der vorliegenden Erfindung weist einen Basisabstand von 18 A und mehr auf, obwohl es von der Kohlenstoffzahl der Alkylgruppe und der Additionskondensationszahl der Hydroxypolyoxyethylengruppen in dem quaternären Ammoniumion in den Zwischenschichten abhängt. So kann man erkennen, daß sich der organophile Ton gebildet hat. Ferner kann die Funktion des Geliermittels leicht bestätigt werden, indem es in einem hochpolaren Lösungsmittel, z. B. in einem Alkohol, dispergiert wird und die Viskosität visuell beobachtet wird, und sie kann auch erkannt werden, indem die rheologischen Kennzahlen der resultierenden Dispersion mit einem Viskosimeter gemessen werden.
Es kann angenommen werden, daß der Grund, warum der der in der vorliegenden Erfindung verwendete organophile Ton eine Affinität zu einem hochpolaren Lösungsmittel besitzt und ferner dispergierende und gelierende Effekte aufweist, darin liegt, daß Sauerstoff oder ein terminales Proton der Hydroxypolyoxyethylengruppe eine Wasserstoffbrücke mit einem Proton oder mit Sauerstoff des hochpolaren organischen Lösungsmittels bildet, und die Moleküle des Lösungsmittels den Abstand zwischen den Zwischenschichten des dehnbaren Schichtsilikats erweitern und ferner die lamellenartigen Silikatplatten trennen. Man nimmt an, daß die getrennten Silikatplatten aufgrund einer negativen elektrischen Ladung, die auf der Schichtoberfläche zurückbleibt, gegenseitig unregelmäßig gebunden sind und eine positive elektrische Ladung an der Randzone eine Gelstruktur bildet.
Während ein konventioneller organophiler Ton nur für niedrigpolare Lösungsmittel verwendet wird, kann der in der vorliegenden Erfindung verwendete organophile Ton in einem hochpolaren organischen Lösungsmittel, ausgewählt ausschließlich aus Alkoholen, Ketonen, Ethern und Amiden, dispergiert und als Geliermittel verwendet werden.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete organophile Ton besitzt eine Affinität zu einem hochpolaren organischen Lösungsmittel, er wird darin leicht dispergiert und weist bei Zugabe einer geringen Menge einen hervorragenden gelierenden Effekt auf, so daß er äußerst gut verwendbar ist, da er als rheologisches Steuerungsmittel, als Dispergiermittel, als Emulgator und als Bindemittel in verschiedenen Produkten und industriellen Verfahren verwendet werden kann, z. B. in Kosmetika, in Pharmazeutika, in Mitteln der Hygiene, in Klebstoffen, Beschichtungen, Ausgansmaterialien für Farben, verschiedenen Kunststoffprodukten und in der Faserstoffindustrie, wo eine rheologische Steuerung eines hochpolaren Lösungsmittels erforderlich ist. Ferner enthält dieser organophile Ton eine Hydroxypolyoxyethylengruppe, so daß er gut verwendbar ist, da er auch als antistatisches Mittel, als Germizid, als Färbehilfe, als Egalisierungsmittel und als Kupplungsmittel von Fasern und Kunststoffen brauchbar ist. Er ist auch als Lagerungsmittel für eine organische Substanz, als Mittel für die langsame Freisetzung, als Katalysator, als Trennmittel, als Absorptionsmittel, als Harzstabilisator, als Polymerisationinitiator, als Trägerstoff und als Füllstoff verwendbar, indem er einen Zwischenraum zwischen den Platten hiervon ausnutzt.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird ferner detailliert unter Verweisung auf die Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

In 1000 ml Leitungswasser wurden 20 g eines synthetischen Fettons, der die Zusammensetzung von Hectorit aufwies, welcher eine Gattung von Fetton ist, mit einem Basisabstand von 12,5 A an der Luft und mit einer Kationenaustausch-Kapazität von 110 Milliäquivalent/100 g, dispergiert, und 300 ml einer Lösung, in der 21,4 g eines Produkts, welches 95% eines quaternären Ammoniumsalzes enthielt, das durch die allgemeine Formel
dargestellt wird und in Leitungswasser gelöst war, wurden zu der obigen Dispersion des synthetischen Fettons zugegeben. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden unter Rühren reagieren gelassen. Das Produkt wurde in eine feste Substanz und in eine Flüssigkeit aufgetrennt, die feste Substanz wurde gewaschen, um die als Nebenprodukte gebildeten Salze zu entfernen, anschließend getrocknet und pulverisiert, um das vorliegende Produkt zu erhalten.
Wenn die Röntgenbeugung des Produkts gemessen wurde, betrug der Basisabstand, berechnet aus der Position seines 001-Reflexionspeaks, 21 A, und die Bildung des organophilen Tons der vorliegenden Erfindung war bestätigt. Das vorliegende Produkt wurde vollständig in N,N-Dimethylformamid unter Bildung einer transparenten Dispersion dispergiert und wies eine Affinität zu einem hochpolaren Lösungsmittel auf.

Beispiel 2

Das vorliegende Produkt, hergestellt im Beispiel 1, wurde in Ethanol mit verschiedenen Konzentrationen dispergiert. Wenn die Scheinviskositäten mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ unter Verwendung eines Rotationsviskosimeters von 6 Umdr./Min., mit einem Brookfield- Viskosimeter, hergestellt von Tokyo Keiki K. K., gemessen wurden, wiesen sie gute gelierende Effekte auf. Die Resultate werden in der Tabelle 1 gezeigt. Die Dispersionen waren klar weiß und hatten thixotrope Eigenschaften.

Tabelle 1 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/ Ethanol

Konzentr.der Dispersion des vorl. Produkts (%) Scheinviskos. bei Schergeschw.v.5,58 Sek.&supmin;¹(mPa. Sek.)

-
0 < 1
2 22,5
4 520
6 2600
8 15000
10 33000

Beispiel 3

Das vorliegende Produkt, hergestellt im Beispiel 1, wurde in Methanol mit verschiedenen Konzentrationen dispergiert. Wenn die Scheinviskositäten mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ unter Verwendung des obigen Rotationsviskosimeters gemessen wurden, wiesen sie äußerst gute gelierende Effekte auf, wie in der Tabelle 2 gezeigt wird. Die Dispersionen waren klar weiß und wiesen thixotrope Eigenschaften auf.

Tabelle 2 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/Methanol

Konzentr. der Dispersion des vorl. Produkts (%) Scheinviskos. bei Schergeschw.v.5,58 Sek.&supmin;¹(mPa.Sek.)

0 < 1
2 230
3 1400
4 2500
5 13000
6 23000

Beispiel 4

Das vorliegende Produkt, hergestellt im Beispiel 1, wurde in N,N-Dimethylformamid mit verschiedenen Konzentrationen dispergiert. Wenn die Scheinviskositäten mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ in der gleichen Weise, wie sie oben beschrieben ist, gemessen wurden, wiesen sie äußerst gute gelierende Effekte auf, wie in der Tabelle 3 gezeigt wird. Die Dispersionen waren vollkommen transparent und wiesen thixotrope Eigenschaften auf.

Tabelle 3 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/N,N-Dimethylformamid

0 < 1
3 15,8
4 32,5
5 2000
6 30000

Vergleichsbeispiel 1

In der gleichen Weise wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß 12,4 g eines Dimethyl-dioctadecyl-ammoniumsalzes (Handelsname: erhältlich von Arquad 2HT, LION AKZO K. K.) statt des quaternären Ammoniumsalzes des Beispiels 1 verwendet wurden, wurde ein organophiler Ton hergestellt.
Dieser organophile Ton wurde in Ethanol und in Methanol dispergiert, aber er setzte sich ab. Somit konnte die Scheinviskosität nicht gemessen werden. Der erhaltene organophile Ton wurde ebenfalls zu Aceton und zu Methylethylketon zugesetzt, aber er ließ sich in keinem von beiden dispergieren, er trennte sich von den Lösungsmitteln und setzte sich ab. Somit konnte die Scheinviskosität nicht gemessen werden.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde versucht, einen Komplex aus einem natürlichen Hectorit und einem Dimethyl-benzyl-octadecyl-ammoniumion (Handelsname: Bentone 27, erhältlich von N. L. Industries Incorporated) in Ethanol zu lösen, aber er setzte sich ab und es fand eine Trennung in zwei Schichten statt. Somit konnte keine Scheinviskosität gemessen werden.

Beispiel 5

Der organophile Ton wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 20,9 g eines 65%igen quaternären Ammoniumsalzes, dargestellt durch die folgende Formel:
statt des quaternären Ammoniumsalzes, das im Beispiel 1 verwendet wurde, eingesetzt wurden. Der resultierende organophile Ton, der so erhalten wurde, wurde in N,N- Dimethylformamid mit verschiedenen Konzentrationen dispergiert und die Scheinviskositäten wurden mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ unter Verwendung des obigen Rotationsviskosimeters gemessen. Die Resultate werden in der Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/N,N-Dimethylformamid

0 < 1
4 3770
6 7800
Wie aus der Tabelle 4 klar ersichtlich ist, wiesen die erhaltenen organophilen Tone äußerst gute gelierende Effekte auf, und die Dispersionen waren klar weiß und wiesen thixotrope Eigenschaften auf.

Beispiel 6

Der organophile Ton wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 12,2 g eines 100%igen quaternären Ammoniumsalzes, welches durch die folgende Formel dargestellt wird:
(1 + m + n = 8)
statt des im Beispiel 1 verwendeten quaternären Ammoniumsalzes eingesetzt wurde. Der resultierende organophile Ton, der so erhalten wurde, wurde in N,N-Dimethylformamid mit verschiedenen Konzentrationen dispergiert und die Scheinviskositäten wurden mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ unter Verwendung des obigen Rotationsviskosimeters gemessen. Die Resultate werden in der Tabelle 5 gezeigt.

Tabelle 5 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/N,N-Dimethylformamid

0 < 1
2 110
4 9010
Wie aus der Tabelle 5 klar ersichtlich ist, wiesen die erhaltenen organophilen Tone äußerst gute gelierende Effekte auf, und die Dispersionen waren klar weiß und wiesen thixotrope Eigenschaften auf.

Beispiel 7

Der organophile Ton wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 19,9 g eines 100%igen quaternären Ammoniumsalzes, dargestellt durch die folgende Formel:
(m + n = 15)
statt des quaternären Ammoniumsalzes, das im Beispiel 1 verwendet wurde, eingesetzt wurden. Der resultierende organophile Ton, der so erhalten wurde, wurde in N,N- Dimethylformamid mit verschiedenen Konzentrationen suspendiert und die Scheinviskositäten wurden mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ unter Verwendung des obigen Rotationsviskosimeters gemessen. Die Resultate werden in der Tabelle 6 gezeigt.

Tabelle 6 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/N,N-Dimethylformanid

0 < 1
2 140
4 9860
Wie aus der Tabelle 6 klar ersichtlich ist, wiesen die erhaltenen organophilen Tone äußerst gute gelierende Effekte auf, und die Dispersionen waren klar weiß und wiesen thixotrope Eigenschaften auf.

Beispiel 8

In der gleichen Weise wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß ein fein pulverisiertes Produkt aus Talk und hexafluorkieselsaurem Natrium statt des synthetischen Fettalgs und 20,5 g eines dehnbahren synthetischen Glimmers, erhalten durch Hitzebehandlung bei 800ºC, verwendet wurden, wurde das vorliegende Produkt erhalten.
Das vorliegende Produkt war vollstänig in N,N- Dimethylformamid dispergiert, bildete eine im wesentlichen transparente Dispersion und wies eine Affinität zu einem hochpolaren organischen Lösungsmittel auf.

Beispiel 9

Das vorliegende, im Beispiel 8 hergestellte Produkt wurde in Ethanol mit verschiedenen Konzentrationen suspendiert. Wenn die Scheinviskositäten mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ unter Verwendung des obigen Rotationsviskosimeters mit 6 Umdr./Min. gemessen wurden, wiesen sie äußerst gute gelierende Effekte auf, wie in der Tabelle 7 gezeigt wird. Die Dispersionen waren im wesentlichen transparent weiß und wiesen thixotrope Eigenschaften auf.

Tabelle 7 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/Ethanol

0 < 1
5 30,5
10 730

Beispiel 10

Das vorliegende, im Beispiel 8 hergestellte Produkt wurde in Methanol mit verschiedenen Konzentrationen dispergiert. Wenn die Scheinviskositäten mit einer Schergeschwindigkeit von 5,58 Sek.&supmin;¹ unter Verwendung des obigen Rotationsviskosimeters mit 6 Umdr./Min. gemessen wurden, wiesen sie äußerst gute gelierende Effekte auf, wie in der Tabelle 8 gezeigt wird. Die Dispersionen waren im wesentlichen transparent weiß und wiesen thixotrope Eigenschaften auf.

Tabelle 8 Scheinviskosität des Systems organophiler Ton/Ethanol

0 < 1
5 210
10 1200

Beispiel 11

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete und gemäß Beispiel 1 erhaltene organophile Ton wurde in Ethanol oder in N,N-Diethylformamid suspendiert und die betreffenden Suspensionen wurden in einem verschlossenen Gefäß gelagert.
Nach einem Jahr hatte sich in den betreffenden Suspensionen keine Ausfällung gebildet, somit wurde ein stabiler gelierender Zustand aufrechterhalten.
Da in dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten organophilen Ton und dem Geliermittel die organischen Moleküle in den Zwischenschichten eine hohe Affinität zu einem Lösungsmittel aufweisen, dehnen die Moleküle des Lösungsmittels die Zwischenschichten aus und trennen außerdem die lamellenartigen Silikatschichten. Somit weisen sie eine ausreichende dispergierende Wirkung und einen gelierenden Effekt auf ein hochpolares organisches Lösungsmittel, wie Alkohole, Amide, Ketone und Ether auf, während ein Geliermittel für ein organisches Lösungsmittel, welches einen konventionellen organophilen Ton umfaßt, nur für niedrigpolare Lösungsmittel verwendet wird.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Geliermittel für ein organisches Lösungsmittel besitzt eine Affinität zu einem hochpolaren organischen Lösungsmittel, die Silikatplatten, von welchen der organophile Ton begrenzt wird, sind aufgrund einer negativen Schichladung auf der Silikatoberfläche und einer positiven Ladung an der Randzone gegenseitig gebunden und bilden ein Gel, und das Geliermittel wird leicht dispergiert und weist bei Zugabe einer kleinen Menge einen hervorragenden gelierenden Effekt auf, so daß es äußerst gut verwendbar ist, da es als rheologisches Steuerungsmittel in verschiedenen Produkten und industriellen Verfahren verwendet werden kann, z. B. in Kosmetika, in Mitteln der Hygiene, in Beschichtungen, Klebstoffen, Ausgangsmaterialien für Farben, verschiedenen Kunststoffprodukten und in der Faserstoffindustrie, wo eine rheologische Steuerung eines hochpolaren Lösungsmittels erforderlich ist.

Claims

1. Die Verwendung eines organophilen Tons, welcher ein Hydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumion, das durch die Formel (I) dargestellt wird, umfaßt, eingelagert in die Zwischenschichten eines dehnbaren Schichtsilikats, als Geliermittel für ein Lösungsmittel, welches aus einem hochpolaren organischen Lösungsmittel besteht, ausgewählt ausschließlich aus einem Alkohol, einem Keton, einem Ether und einem Amid:

worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; gleich oder verschieden sein können und jeder ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen oder eine (CH&sub2;CH&sub2;O)nH -Gruppe, in der n 2 oder eine größere Zahl ist, bedeutet, unter der Bedingung, daß einer bis drei der Reste R&sub1; bis R&sub4; eine (CH&sub2;CH&sub2;O)nH -Gruppe ist/(CH&sub2;CH&sub2;O)nH -Gruppen sind und mindestens drei der Reste R&sub1; bis R&sub4; (CH&sub2;CH&sub2;O)nH -Gruppen und Alkylgruppen sind.

2. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 1, worin das Hydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumion mindestens eines ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus:

Monohydroxy-polyoxyethylen-trialkylammoniumion,

Monohydroxy-polyoxyethylen-dialkylammoniumion,

Dihydroxy-polyoxyethylen-dialkylammoniumion,

Dihydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumion,

Trihydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumion und Trihydroxy-polyoxyethylen-ammoniumion besteht, und n in der Formel (I) 2 bis 20 ist.

3. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 1, worin die genannte Alkylgruppe 10 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist.

4. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 1, worin die Zahl der gesamten Oxyethyleneinheiten (CH&sub2;CH&sub2;O) 2 bis 50 beträgt.

5. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 2, worin das Hydroxy-polyoxyethylen-alkylammoniumion mindestens eines ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus

worin R&sub1; ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen und R&sub3; eine Alkylgruppe mit 10 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeuten und n eine ganze Zahl von 5 bis 30 ist,

worin R&sub1; ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R&sub2; eine Alkylgruppe mit 10 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeuten und n und m beide ganze Zahlen von 2 oder mehr sind und n + m = 5 bis 30, und

worin R&sub1; ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeutet und n, m und 1 alle ganze Zahlen von 2 oder mehr sind und n + m + 1 = 6 bis 30, besteht.

6. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 1, worin der Ton vom Fettontyp eine Kationenaustauschkapazität von 85 bis 130 Milliäquivalenten pro 100 g des Tons aufweist.

7. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 1, worin die Menge des Hydroxy-polyoxyethylenalkylammoniumions die 0,5 bis 1,5-fache Menge, berechnet in Milliäquivalenten, der Kationenaustauschkapazität des Tons ist.

8. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 1, worin der Basisabstand des organische Komplexes des Tons 1,8 nm (18 A) oder mehr betsrägt.

9. Die Verwendung eines organophilen Tons gemäß Anspruch 1, worin das genannte ausdehnbare Schichsilikat ein Ton vom Fettontyp oder ein dehnbarer Glimmer ist.