DE69715978T2

DE69715978T2 - Stabile wässrige Dispersionen von Dibutylzinnoxid

Info

Publication number: DE69715978T2
Application number: DE69715978T
Authority: DE
Inventors: Mark Harold; Oliver Schumacher; Rosemarie E Stewart; Ulrich Stewen
Original assignee: Crompton Corp
Current assignee: Lanxess Solutions US Inc
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2017-07-12
Also published as: EP0818457B1; DE69715978D1; EP0818457A2; ES2184936T3; EP0818457A3; US5807802A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, enthaltend Dibutylzinnoxid (hier als DBTO bezeichnet). Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere wässrige Dispersionen, worin die Dibutylzinnoxidkomponente einen wesentlichen Teil ausmacht, z. B. mehr als 50 Gew.-% der Dispersion, aber Dibutylzinnoxid für einen längeren Zeitraum gleichmäßig und homogen dispergiert bleibt und eine kontrollierte Viskosität aufweist, so dass die Dispersion ausreichend flüssig ist, damit sie gegossen und gepumpt werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Dibutylzinnoxid ist eine anerkannte Sonderchemikalie mit einer Anzahl von Anwendungen. Beispielsweise wird Dibutylzinnoxid weltweit als Katalysator bei dem elektrophoretischen Auftragen von Farbe für die Automobilindustrie verwendet.
Es war üblich, Dibutylzinnoxid als einen Feststoff einzusetzen, der üblicherweise in die Konsistenz eines Pulvers oder von Partikeln mit feinerer Größe zerteilt wurde. Leider besitzt Dibutylzinnoxid in dieser Feststoffform eine Anzahl von Nachteilen. Die sehr feine Partikelgröße beinhaltet eine bestimmte Menge von ultrafeinem Pulver oder Staub, was ein Umweltrisiko für die Arbeiter und die Ausrüstung darstellen kann, so dass spezielle Behandlungstechniken und spezielle Ausrüstung notwendig ist. Zusätzlich stellt der Verlust von festem Dibutylzinnoxid als Staub oder ähnlichem einen Produktverlust dar, der einen wirtschaftlichen Verlust für den Anwender darstellt. Die Probleme im Zusammenhang mit festem Dibutylzinnoxid in sehr feiner Partikelgröße tauchen somit bei der Herstellung, der Verpackung und der Anwendung von Dibutylzinnoxid auf.
Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, die hohe Mengen an Dibutylzinnoxid enthalten, wobei die Probleme im Zusammenhang mit Dibutylzinnoxid in sehr fein verteilter fester Form vermieden werden. Der Ansatz, der in der vorliegenden Erfindung gemacht wird, liegt darin, Dibutylzinnoxid in Form einer wässrigen Dispersion zur Verfügung zu stellen. Jedoch zeigte es sich, dass es sehr schwierig ist, Dibutylzinnoxid in einer wässrigen Dispersion zu Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Zusammensetzungen, worin die vorstehend genannten Komponenten (A), (B), (C) und (D) in relativen Mengen an Gewichtsteilen von (50 bis 70) : (1 bis 5) : (0,05 bis 0,15) : (0,25 bis 0,75) vorliegen. Die Zusammensetzungen können wasserfrei sein oder können Wasser in einer Menge enthalten, die geringer ist als eine Menge, die in der fertigen hierin beschriebenen Dispersion vorliegen würde. Folglich können diese Zusammensetzungen auch als Konzentrate bezeichnet werden. Sie können verwendet werden unter Zugabe von Wasser, um die Konzentrationen innerhalb der hier beschriebenen Bereiche für die fertige Dispersion einzustellen und durch ein möglichst sorgfältiges Dispergieren der Komponenten, um die Homogenität herzustellen.
Erfindungsgemäße Dispersionen behalten ihren homogenen Zustand über einen längeren Zeitraum von mehreren Tagen und mehr bei. Die Dispersionen bleiben homogene Flüssigkeiten anstelle von Pasten trotz des beträchtlich hohen Dibutylzinnoxidgehalts in den Dispersionen. Die Fähigkeit dieser Dispersionen, dass sie als Flüssigkeiten trotz des hohen Dibutylzinngehalts gehandhabt werden können, ist ein sehr wesentliches und überraschendes Merkmal der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Fähigkeit der Dispersionen der vorliegenden Erfindung, eine verlängerte Homogenität sogar bei einem hohen Dibutylzinnoxidgehalt aufzuweisen, ist einer der deutlichen und unerwarteten Vorteile dieser Erfindung. Im allgemeinen liegt der Dibutylzinnoxidgehalt bei wenigstens 50 Gew.-% der Dispersion und kann so hoch sein wie ungefähr 70 Gew.-% der Dispersion. Ein noch bevorzugter Bereich von Dibutylzinnoxid ist ungefähr 55 Gew.-% bis ungefähr 65 Gew.-% der Dispersion und noch bevorzugter ungefähr 57 Gew.-% bis 63 Gew.-% der Dispersion.
Die Fähigkeit der Dispersion, die gewünschte Homogenität und Fließfähigkeit aufzuweisen, basiert auf der sorgfältigen Auswahl der Komponenten und der Mengen davon, wie hier beschrieben. Eine wesentliche Komponente ist eine Komponente eines oberflächenaktiven Mittels, enthaltend mindestens eine Verbindung der Formel
R-C(O)-O(CH&sub2;CH&sub2;O)aX
worin in der Formel X -H ist, und einen Monoester darstellt, oder X R¹C(O)- ist, und einen Diester darstellt; und R und R¹ jeweils eine geradkettige oder verzweigte, vorzugsweise eine geradkettige Alkyl- oder Alkenylgruppe darstellen, enthaltend 11 bis 23 Kohlenstoffatome (im Fall von R) und 12 bis 24 Kohlenstoffatome (im Fall von R¹) und 0 bis 5 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen. Folglich stellen die Substitutenten R und R¹ die Reste einer Fettsäure oder einer Mischung von Fettsäuren dar. Das Symbol a stellt den Grad der Ethoxylierung des Ethoxylats der vorstehend genannten Formel dar.
Vorzugsweise bedeutet a 6 bis 12, noch bevorzugter 7 bis 10. Die Fettsäureethoxylate der vorstehend genannten Formel sind in vielen Fällen kommerziell erhältliche Produkte und können auf einfache Art und Weise aus den entsprechenden Fettsäuren R-C(O)OH (und wahlweise R¹COOH) und Ethylenoxid hergestellt werden.
Es ist so zu verstehen, dass die Komponente des oberflächenaktiven Mittels Mischungen von verschiedenen Verbindungen der vorstehend genannten Formel umfassen kann. Dies ist deshalb so, da die Verbindungen durch Veresterung der Fettsäure R-C(O)OH (und R¹COOH wenn erwünscht) mit Polyethylenglykol HO(CH&sub2;CH&sub2;O)aH hergestellt werden können und viele kommerziell erhältliche Fettsäuren Mischungen von verschiedenen Kettenlängen je nach ihrer natürlichen Herkunft, wie Talg, Kokosnuss, Palm oder ähnlichem, darstellen. Weiterhin sind die Polyethylenglykole häufig als Mischungen von Verbindungen erhältlich, worin a die durchschnittliche molare Kettenmenge darstellt.
Ein Beispiel eines bevorzugten oberflächenaktiven Mittels der vorstehend genannten Formel ist Polyethylenglykol 400 Tallat, das ein Gemisch von Polyethylenglykolmonoestern von Tallölfettsäureradikalen ist, worin der -(CH&sub2;CH&sub2;O)aH-Rest ein durchschnittliches Molekulargewicht von 400 besitzt. Weitere bevorzugte Beispiele beinhalten Polyethylenglykollaurat, -dilaurat, -oleat, -dioleat, -stearat, -distearat und Kombinationen davon.
Die Komponente des oberflächenaktiven Mittels umfasst üblicherweise ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% der wässrigen Dispersion, noch bevorzugter ungefähr 2 Gew.-% bis ungefähr 4 Gew.-% davon. Es wird davon ausgegangen, dass das oberflächenaktive Mittel dazu dient, das Dibutylzinnoxid gleichmäßig dispergiert in dem wässrigen Medium zu halten.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen beinhalten weiterhin ein Suspensionsmittel, um behilflich zu sein, dass die Dispersion in dem gewünschten homogenen Zustand bleibt. Das am meisten bevorzugte Suspensionsmittel ist Carrageenan. Weitere Suspensionsmittel, die eine äquivalente Funktion besitzen, sind ebenfalls in Betracht zu ziehen. Das Suspensionsmittel sollte in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% der Dispersion, noch bevorzugter ungefähr 0,9 bis 0,12 Gew.-% der Dispersion vorliegen.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen beinhalten außerdem eine Komponente eines Viskositätsmodifikators, die wirksam ist, dabei behilflich zu sein, dass der erwünschte relative flüssige Zustand der Dispersion erreicht wird, während der notwendige homogene Zustand beibehalten wird. Geeignete Viskositätsmodifikatoren beinhalten Fettsäuren, enthaltend 12 bis 24 Kohlenstoffatome, und Alkalimetallsalze davon. Hierbei sind auch Mischungen dieser Fettsäuren, Mischungen dieser Alkalimetallsalze der Fettsäuren und Mischungen von mindestens einer Fettsäure mit mindestens einem Alkalisalz davon in Betracht zu ziehen. Beispiele bevorzugter Viskositätsmodifikatoren beinhalten Natriumstearat, Isostearinsäure, Ölsäure und Kombinationen von mindestens zwei davon. Die Komponente des Viskositätsmodifikators sollte ungefähr 0,25 Gew.-% bis ungefähr 0,75 Gew.-% der wässrigen Dispersion ausmachen und noch bevorzugter ungefähr 0,40 Gew.-% bis ungefähr 0,60 Gew.-% davon.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen können außerdem wahlweise weitere funktionelle Zusätze für ihre speziellen Funktionen enthalten, solange wie diese Zusätze nicht die gewünschte Homogenität, Stabilität und Fließfähigkeit der Dispersionen beeinträchtigen. Einer von diesen optionalen Zusätzen, der als brauchbar angesehen wird, ist ein Entschäumungsmittel in einer geringen, aber wirksamen Menge im Bereich von 0,1 Gew.-% der Dispersion. Ein Entschäumungsmittel hilft bei der Beseitigung von eingeschlossener Luft aus der Dispersion bei der Herstellung davon. Beispiele von geeigneten Entschäumungsmitteln existieren in der Technologie zum Dispergieren von anorganischen Feststoffen in flüssigen Medien und sind dem Fachmann auf diesem Gebiet gut bekannt.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können auf sehr einfache Weise hergestellt werden, indem die angeführten Bestandteile in einem geeigneten Mischtank sorgfältig miteinander gemischt werden, vorzugsweise während die Komponenten auf eine Temperatur im Bereich von 45ºC bis 75ºC erhitzt werden. Das Mischen sollte für einen Zeitraum durchgeführt werden, der ausreichend ist, um eine vollständige homogene Dispersion aller Komponenten zu erreichen. Die Mischzeiten sollten mindestens im Bereich von 45 Minuten bis zu mehreren Stunden oder länger liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden zuerst die Komponenten Wasser, oberflächenaktives Mittel und Viskositätsmodifikator und Suspensionsmittel miteinander gemischt und das Dibutylzinnoxid wird zuletzt in Portionen zugefügt abhängig von der Größe der Charge, die hergestellt wird. Auf diese Weise wird das Dibutylzinnoxid schnell und gleichmäßig in dem Dispersionssystem, umfassend die anderen Komponenten, die hier erwähnt werden, dispergiert.
Dispersionen, die auf diese Weise hergestellt werden, können sofort verwendet werden, um Dibutylzinnoxid in ein Herstellungsverfahren oder Ausrüstung einzuführen, bei dem Dibutylzinnoxid gegenwärtig in seiner festen, partikulären Form eingesetzt wird. Höchstens eine einfache Modifikation der vorhandenen Ausrüstung ist notwendig, um den fließenden, flüssigen Zustand der Dibutylzinnoxiddispersion Rechnung zu tragen. Insbesondere bei Anwendungen, die ein Versprühen von Dibutylzinnoxid verlangen, sind die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen recht vorteilhaft, da das flüssige Suspensionsmedium mit jeder vorhandenen Ausrüstung leicht zu pumpen und zu sprühen ist.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen haben folglich ebenfalls die Fähigkeit, Dibutylzinnoxid in einer sehr leicht kontrollierbaren Weise abzugeben, ohne dass Ausrüstungen und Kontrollen benötigt werden, die vorher notwendig waren, um mit den Nachteilen der Verwendung von festem, fein verteilten Dibutylzinnoxid zurechtzukommen.
Wie bemerkt wurde, sind die wässrigen Dispersionen homogen und stabil, so dass sie ihren im wesentlichen homogenen Zustand über einen längeren Zeitraum, d. h. mehrere Tage oder länger, beibehalten. Sogar in den Fällen, wo geringe Mengen von Dibutylzinnoxidfeststoff anfangen sich von der Dispersion abzuteilen, kann diese geringe Menge von Dibutylzinnoxid auf einfache Weise durch leichtes Rühren in der vorhandenen Ausrüstung in die Dispersion redispergiert werden und das somit redispergierte Material bleibt in der Zusammensetzung dispergiert.
Die wässrigen Dispersionen, die gemäß dieser Lehre zubereitet werden, zeigen Viskositäten im Bereich von 3000 centipoise oder weniger. Dadurch können sie als leicht gießfähig und pumpfähig angesehen werden, was bei speziellen Anwendungen dieser Dispersionen notwendig sein kann. Folglich können die Dispersionen wie jede anderen Verfahrensflüssigkeiten gehandhabt werden.
Die vorliegende Erfindung wird in folgenden Beispielen näher erläutert. Diese Beispiele dienen zum Zwecke der Beschreibung und sind nicht zur Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung anzusehen.

BEISPIEL 1

Eine Dispersion wurde aus den folgenden Komponenten hergestellt:
Diese Dispersion wurde hergestellt durch Zugabe von Wasser, Polyethylenglykol 400 Monotallat und Isostearinsäure zu einem Behältnis, das in der Lage ist, seinen Inhalt auf bis zu 60ºC zu erhitzen, und mit einem Rührer ausgerüstet ist. Das Gemisch wurde gerührt und auf 60ºC erhitzt. Als die Temperatur 60ºC erreicht hatte, wurden Natriumstearat und Carrageenan zugefügt und gemischt, bis sie gelöst waren. Das Dibutylzinnoxid wurde in drei ungefähr gleichen Portionen unter Vermischen zur Homogenität zwischen jeder Zugabe zugefügt. Nach der letzten Zugabe von Dibutylzinnoxid wurde das Gemisch sorgfältig für weitere 10 Minuten gemischt und danach auf Umgebungstemperatur gekühlt.
Die Viskosität dieser Dispersion nach einem Tag betrug 1355 centipoise. Die Viskosität dieser Dispersion nach einem Monat war 1400 centipoise. Nach Lagerung für einen Monat hatten sich weniger als 0,5 Gew.-% der Feststoffe von der Dispersion abgesetzt.

Claims

1. Homogene stabile wässrige Dispersion von Dibutylzinnoxid, umfassend

(A) 50 bis 70 Gew.-% Dibutylzinnoxid;

(B) eine Komponente eines oberflächenaktiven Mittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fettsäureethoxylaten der Formel (1)

RC(O)-O(CH&sub2;CH&sub2;O)aX (1)

und Mischungen davon, worin X -H oder R¹C(O)- ist, R Alkyl oder Alkenyl, enthaltend 11 bis 23 Kohlenstoffatome und 0 bis 5 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen, ist, R¹ Alkyl oder Alkenyl, enthaltend 12 bis 24 Kohlenstoffatome und 0 bis 5 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen, ist, und a 6 bis 12 bedeutet, in einer Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 5 Gew.-%;

(C) ein Suspensionsmittel in einer Menge von 0,05 bis 0,15 Gew.-%;

(D) eine Komponente eines Viskositätsmodifikators, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&sub2; bis C&sub2;&sub4;-Fettsäuren und Alkalimetallsalzen davon in einer Menge von 0,25 bis 0,75 Gew.-%; und

(E) Wasser.

2. Dispersion gemäß Anspruch 1, worin in der Formel (1) X -H ist.

3. Dispersion gemäß Anspruch 2, worin das Suspensionsmittel Carrageenan ist.

4. Dispersion gemäß Anspruch 2, worin a 7 bis 10 bedeutet.

5. Dispersion gemäß Anspruch 1, worin in der Formel (1) X R¹C(O)- ist.

6. Dispersion gemäß Anspruch 5, worin das Suspensionsmittel Carrageenan ist.

7. Dispersion gemäß Anspruch 5, worin a 7 bis 10 bedeutet.

8. Zusammensetzung von Stoffen, aus denen ein homogene stabile wässrige Dispersion von Dibutylzinnoxid hergestellt werden kann durch Zugabe von Wasser dazu, wobei die Zusammensetzung umfasst:

(A) Dibutylzinnoxid;

R-C(O)-O(CH&sub2;CH&sub2;O)aX (1)

und Mischungen davon, worin X -H oder R¹C(O)- ist, R Alkyl oder Alkenyl, enthaltend 11 bis 23 Kohlenstoffatome und 0 bis 5 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen, ist, R¹ Alkyl oder Alkenyl, enthaltend 12 bis 24 Kohlenstoffatome und 0 bis 5 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen, ist, und a 6 bis 12 bedeutet;

(C) ein Suspensionsmittel;

(D) eine Komponente eines Viskositätsmodifikators, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&sub2; bis C&sub2;&sub4;-Fettsäuren und Alkalimetallsalzen davon;

worin diese Komponenten in einem Verhältnis von Gewichtsteilen von (Komponente (A)) : (Komponente (B)) : (Komponente (C)) : (Komponente (D)) von (50-70) : (1-5) : (0,05-0,15) : (0,25-0,75) vorliegen.

9. Zusammensetzung gemäß Anspruch 8, worin in der Formel (1) X -H ist.

10. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, worin das Suspensionsmittel Carrageenan ist.

11. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, worin a 7 bis 10 bedeutet.

12. Zusammensetzung gemäß Anspruch 8, worin in der Formel (1) X R¹C(O)- ist.

13. Zusammensetzung gemäß Anspruch 12, worin das Suspensionsmittel Carrageenan ist.

14. Zusammensetzung gemäß Anspruch 12, worin a 7 bis 10 bedeutet.

15. Verfahren zum Bilden einer homogenen stabilen wässrigen Dispersion von Dibutylzinnoxid, umfassend ein Dispergieren von Dibutylzinnoxid in einer Menge, die ungefähr 50 bis ungefähr 70 Gew.-% dieser Dispersion in einer Zusammensetzung entspricht, mit

einer Komponente eines oberflächenaktiven Mittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fettsäureethoxylaten der Formel (1)

R-C(O)-O(CH&sub2;CH&sub2;O)aX (1)

und Mischungen davon, worin X -H oder R¹C(O)- ist, R Alkyl oder Alkenyl, enthaltend 11 bis 23 Kohlenstoffatome und 0 bis 5 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen, ist, R¹ Alkyl oder Alkenyl, enthaltend 12 bis 24 Kohlenstoffatome und 0 bis 5 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen, ist, und a 6 bis 12 bedeutet, in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% dieser Dispersion,

einem Suspensionsmittel in einer Menge von 0,05 bis 0,15 Gew.-% dieser Dispersion,

einer Komponente eines Viskositätsmodifikators, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub4;-Fettsäuren und Alkalimetallsalzen davon, in einer Menge von 0,25 bis 0,75 Gew.-% dieser Dispersion, und

Wasser.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, worin in der Formel (1) X -H ist.

17. Verfahren gemäß Anspruch 16, worin das Suspensionsmittel Carrageenan ist.

18. Verfahren gemäß Anspruch 16, worin a 7 bis 10 bedeutet.

19. Verfahren gemäß Anspruch 15, worin in der Formel (1) X R¹C(O)- ist.

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, worin das Suspensionsmittel Carrageenan ist.

21. Verfahren gemäß Anspruch 19, worin a 7 bis 10 bedeutet.