PROCESS FOR PRODUCING TERTIARY SULFONIUM MONTMORRILLONITES, AND THEIR USE

Abstract: 1. Method for the production of tertiary sulphonium montmorillonites by the reaction of montmorillonite with tertiary sulphonium salts in an aqueous medium, characterized in that a tertiary sulphonium salt of the general formula (I) see diagramm : EP0079972,P8,F2 is used, in which X**- is the alkylsulphate anion see diagramm : EP0079972,P8,F3 or, if R3 is = HOOC-CH2 -, also the chloride anion, R1 is a straight chain or branched alkyl group with 8 to 24 carbon atoms, R2 is an alkyl group with 1 to 24 carbon atoms, which may also be branched from C8 , R3 is a lower alkyl radical with 1 to 4 carbon atoms, a benzyl radical or, if X**- = Cl**- , also the carboxymethyl group, and R4 is a lower alkyl radical with 1 to 4 carbon atoms.

Description: Beschreibung: Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von tertiären Sulfonium-montmorilloniten durch Umsetzung von Montmorillonit mit tertiären Sulfoniumsalzen in einem wässrigen Milieu und die Verwendung der so erhaltenen tertiären Sulfonium-montmorillonite als Thixotropierungsmittel. Montmorillonit ist ein natürlich vorkommendes Dreischichten-Aluminium-Hydrosilikat der allgemeinen Formel A1203 4 SLO2 H20 + n H20, bei dem eine aluminiumhaltige Octaederschicht jeweils zwischen zwei Silicium dioxid-Tetraederschic'hten liegt. Weil einige der Gitterplätze des Aluminiums-durch zweiwertige Kationen, wie Magnesium und einige Siliciumatome gegen dreiwertige Kationen, wie Aluminium, ausgestauscht sind, ergeben sich Ladungsdefizite, die im natürlichen Montmorillonit meist durch Natriumionen ausgeglichen sind. Montmorillonit besteht somit aus zweidimensionalen unendlichen Makro-Anionen, welche über die dazwischen liegenden Kationen elektrostatisch vernetzt sind. Aufgrund dieses Aufbaus hat der Montmorillonit die Fähigkeit Kationen auszutauschen. Aus der US-A 2 531 427 ist es bekannt, von Tonen, deren Kationen austauschbar sind, u. a. auch von Montmorilloniten, durch Umsetzung mit Oniumsalzen, Onium-Mol-tmo- rillonite herzustellen, die gelbildende Eigenschaften haben. Dementsprechend werden in erster Linie aus Wyoming Bentonit, bei dem es sich im wesentlichen um das Natriumsalz der Montmorillonitsäure handelt, durch Umsetzung mit Alkylammoniumverbindungen, von denen wenigstens eine Kette mehr als lo Kohlenstoffatome hat, entsprechende Alkylammoniumbentonite hergestellt. In einem Beispiel dieser Patentschrift wird auch die Umsetzung von Didodecyläthylsulfoniuinbromid mit dem Wyoming-Bentonit in wässriger- Suspension beschrieben. Hierbei entsteht der entsprechende Sulfonium-Montmorillonit aber nur in sehr schlechter Qualität, d.h. völlig unzureichenden gelbildenden Eigenschaften, weil ein Ionenaustausch zwischen dem Sulfoniumbromid und dem Montmorillonit nur in geringem Masse stattfindet und ein wesentlicher Teil des Sulfoniumbromids nur oberflächlich vom Montmorillonit adsorbiert wurde Weil es bisher nicht gelang, technisch verwendbare tertiäre Sulfonium-Montmorillonite herzustellen, haben von den beschriebenen Onium-Montmorilioniten auch nur quaternäre Ammonium-Montmorillonite technische Verwendung als thixotrope Substanzen gefunden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue thixotrope Substanzen zu entwickeln, die einfach herzustellen sind und hervorragende thixotrope Eigenschaften in organischen Medien haben und nicht den Zusatz von Aktivatoren erfordern, wie das insbesondere bei quaternären Ammonium-Montmorilloniten der Fall ist. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von tertiären Sulfonium-Montmorilloniten durch Umsetzung von Montmorillonit mit tertiären Sulfoniumsalzen in einem wässrigen Milieu, dadurch gekennzeichnet, dass man ein tertiäres Sulfoniumsalz der allgemeinen Formel EMI3.1 verwendet, in der X das Alkylsulfat-Anion EMI3.2 oder, wenn R3 = HOOC-CH2- ist, auch Chlorid bedeutet und R1 eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, R2 eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, die ab C8 auch verzweigt sein kann, R3 einen niederen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoff atomen, einen Benzylrest oder, wenn X =Cl , auch die Carboximethylgruppe und R4 einen niederen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoff atomen bedeutet. Es gibt nur wenige natürliche Vorkommen mit reinem Natriummontmorillonit in der Welt. Daher wird man im allgemeinen darauf angewiesen sein,den Montmorillonit aus einem Bentonit durch Reinigung und Anreicherung in möglichst hoch-aktiver Form zu gewinnen. Für die Herstellung der tertiären Sulfonium-montmorillonite kann man sowohl hochwertige Natrium-montmorillqnite, z.B.: einen natürlichen Natrium-montmorillonit aus Südafrika, als auch gereinigte Bentonite geringerer Qualität einsetzen. Zur Herstellung der erfindungsgemässen Substanzen werden Bentonite mit einem möglichst hohen Anteil an Montmorillonit verwendet. Den Montmorillonitgehalt eines Betonits kann man durch physikalische Methoden z.B.: durch Dekantieren, Sedimentieren oder Zentrifugieren erhöhen. Es ist ausserdem wichtig, dass der Montmorillonit in möglichst kationenreicher Form vorliegt. In der Praxis kann man besonders Natrium-montmorillonit, Calcium-montmorillonit oder Ammonium-montmorillonit einsetzen. Dabei wird dem Natrium-montmorillonit aus wirtschaftlichen Gründen allgemein der Vorzug gegeben. Die Anreicherung eines Bentonits mit Natriumionen lässt sich durch Behandeln einer wässrigen Suspension mit Natriumchlorid oder anderen Natriumsalzen, wie Natriumcarbonat oder Natriumacetat, erreichen. Ebenso kann man einen Ammonium-montmorillonit durch Behandeln mit Ammoniumchlorid oder anderen Ammoniumsalzen in wass riger Suspension erhalten. Auch mit Calcium oder Magnesium angereicherte Montmorillonite stellt man in entsprechender Weise her. Die Aktivität, das ist die Ionenaustauschkapazität eines Montmorillonits oder eines mit Montmorillonit angereicherten Bentonits, lässt sich bestimmen, indem man eine Probe mit Dodec;l-ammonium- acetat in wässriger Mischung 4 Stunden lang mev nisch rührt und den Überschuss an Dodecyl-ammonium-actä bestimmt. Die Aktivität eines guten Montmorillonitssollte mindestens 80 Nilliäquivalent/loo g betragen, besser bei 150 Milliäquivalent/loo g liegen. Je höher die Aktivität eines Montmorillonits ist, desto mehr Sulfoniumionen können aufgenommen werden. Bei den erfindungsgemäss zur Herstellung der tertiären Sulfonium-montmorillonite eingesetzten tertiären Sulfoniumsalzen der obigen allgemeinen Formel (I) handelt es sich entweder um tertiäre Sulfoniumalkylsulfate oder Dialkylcarboxymethylsulfoniumchloride. Diese Ausgangsprodukte des erfindungsgemässen Verfahrens sind zum Teil, wie z.B. die Dimethyl-dodecyl-, oder hexadecyl-, oder octadecyl-sulfonium-methylsulfate (Beilstein 1, III, 1791, 1824, 1838) oder Methyl dodecyl-carboximethyl- sulfonium-methylsulfat (Beilstein 3, IV, 607) bekannt oder nach analogen Verfahren zugänglich. Trialkylsulfoniumsalze lassen sich leicht durch Erhitzen von Dialkylsulfiden mit Di-niederalkylsulfaten, insbesondere Dimethylsulfat oder Diäthylsulfat, herstellen. Diese Reaktion lässt sich schematisch durch die nachfolgende Gleichung III darstellen, in der R3 die gleiche Bedeutung wie R4 hat. EMI5.1 Man erhitzt die Dialkylsulfide mit dem Di-niederalkylsulfat auf Temperaturen zwischen 80 und 150 C, am besten auf 110 bis 120 C. Je nach der Art des verwendeten Dialkylsulfids oder Alkylsulfats beträgt die Reaktionsdauer 1 bis 20 h und verläuft insbesondere bei Verwendung von Dimethyl- oder Diäthylsulfat quantitativ. Die Reaktion kann durch Titration von Proben mit o,1 N Kaliumbromid-Kaliumbromat-Lösung in Eisessig oder Dimethylformamid unter Zusatz geringer Mengen konzentrierter Salzsäure verfolgt werden. Trialkylsulfoniumalkylsulfate der allgemeinen Formel EMI6.1 in der R1 die obige Bedeutung hat und R2, R3 und R4 einen niederen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl oder Äthyl, bedeuten, lassen sich nach dem folgenden Reaktionsschema, in dem Dimethylsulfat als Beispiel des Didniederalkyl)- sulfats gewählt wurde, leicht herstellen EMI6.2 Dabei sind Reaktionstemperaturen von9o0C meistens ausreichend. Höhere Temperaturen sind zu vermeiden, da dann eine Disproportionierung der Methylschwefelsäure zu Dimethylsulfat und Schwefelsäure erfolgen kann. Letztere würde das gebildete Sulfoniumsalz zersetzen. Die Herstellung von Dialkylcarboxymethylsulfoniumchloriden geschieht vorzugsweise durch Umsetzung von Dialkylsulfiden mit Chloressigsäure. Dabei erhält man Carboxymethylsulfoniumchloride der allgemeinen Formel EMI7.1 Auch diese Umsetzung wird zweckmässig bei Temperaturen von 11o bis 15o0C durchgeführt. Insbesondere mit Dialkylsulfiden bis zu einer Kettenlänge von C12 werden gute Ausbeuten erzielt. Selbstverständlich ist die Herstellung der erfindungsgemäss einzusetzenden tertiären Sulfoniumalkylsulfate oder Dialkylcarboxymethylsulfoniumchloride nicht auf die beschriebenen Umsetzungen beschränkt, sondern kann auch nach anderen dem Chemiker bekannten präparativen Methoden erfolgen. Die bei den beschriebenen Reaktionen verwendeten Mercaptane und Dialkylsulfide sind bekannt und in-vielen Fällen handelsüblich. Generell lassen sich Dialkylsulfide mit gleicher Kettenlänge leicht durch Umsetzen eines Halogenalkans mit Natriumsulfid herstellen. Gemischte Dialkylsulfide können durch Umsetzung eines Mercaptans mit einem Halogenalkan in Gegenwart von Lauge in alkoholischer oder wässriger Lösung erhalten werden. Die für die Herstellung von tertiären Sulfonium-montmorilloniten verwendeten Sulfoniumsalze müssen mindestens einen langkettigen Alkylrest enthalten, der zwischen 8 und 24 Kohlenstoffatome enthält. Sie können aber auch zwei langkettige Alkylreste gleicher oder ungleicher Kettenlänge enthalten, die ausserdem noch verzweigt sein können. Alle diese Sulfoniumsalze, auch die der gemischten Dialkylsulfide sind in Form ihrer Methyl-dialkylsulfonium-methylsulfate präparativ leicht zugänglich. Tertiäre Sulfoniumsalze sind im allgemeinen in kaltem Wasser schwerer löslich als quaternäre Ammoniumsalze. Enthält das Sulfoniumsalz aber nur eine lange Alkylkette, dann ist es in heissem Wasser klar löslich, so sind z.B.: Dimethyl-dodecyl-sulfoniummethylsulfat oder Dimethyl-octadecyl-sulfonium- methylsulfat in heissem Wasser klar löslich, wobei man für Letzteres allerdings mehr Wasser benötigt. Methyl-dialkyl-sulfonium-methylsulfate, wie z . Methyl-dioctadecyl- sulfonium-methylsulfat, quellen und gelieren in heissem Wasser. Erst beim Abkühlen beginnt das Gel wieder auszukristallisieren. Noch höhere Methyl-dialkylsulfoniumsalze, wie z.B.: Methyl-didocosyl-sulfonium-methylsulfat, lassen sich in heissem Wasser zumindest emulgieren. Wenn das Sulfoniumsalz in einer dieser drei Formen vorliegt, also entweder gelöst, geliert oder emulgiert, lässt sich das Sulfoniumion durch Ionenaustausch in den Montmorillonit einbauen. Für die Herstellung der tertiären Sulfonium-montmorillonite wird also das tertiäre Sulfoniumalkylsulfat oder das Dialkylcarboxymethylsulfoniumchlorid als wässrige Lösung oder Emulsion eingesetzt, wobei die Emulsion auch die Konsistenz eines Hydrogels haben kann. Der Montmorillonit wird zweckmässig in fester Form, d.h. als trockenes Pulver, in die wässrige Lösung oder Emulsion der tertiären Sulfoniumsalze eingetragen. Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, dass man mit Wassermengen auskommt, die um einen Faktor von 2 bis 10 geringer sind als die bei der Herstellung der quaternären Ammoniumsalze üblichen, was vor allem bei der technischen Herstellung dieser tertiären Sulfonium-montmorillonite ein wesentlicher Vorteil ist. Die wässrigen Lösungen oder Emulsionen der tertiären Sulfoniumsalze oder das Reaktionsgemisch werden zweckmässig auf eine Temperatur von 50 bis 1 oo C erwärmt. In vielen Fällen lässt sich die Reaktion aber auch durchaus mit kaltem Wasser in vertretbaren Reaktionszeiten durchfahren. Es wurde gefunden, dass tertiäre Sulfonium-montmorillonite auch vorteilhaft hergestellt werden können, wenn man Sulfoniumsalze mit Montmorilloniten vermahlt oder fein vermischt und dieses Gemisch unter. mechanischem Rühren in Wasser einträgt. Dabei ist es günstig, vor allem bei Verwendung schwer löslicher Sulfoniumsalze, in siedendem Wasser zu arbeiten und die Mischung noch 5 Minuten bis maximal 2 Stunden am Sieden zu halten. Die nach einer der beschriebenen Methoden erhaltene wässrige Mischung wird noch eine zeitlang mechanisch gerührt. Im allgemeinen genügen 30 bis 9o Minuten, bei Verwendung besonders langkettiger Sulfoniumsalze kann auch ein Zeitraum bis zu 8 Tagen günstig sein. Nach beendeter Reaktion wird vom Ungelösten abgesaugt. Der Rückstand wird mit Wasser ausgewaschen und getrocknet. Man erhält je nach Art des verwendeten Montmorillonits farblose, beige oder grau gefärbte Pulver mit guten thixotropen Eigenschaften. Diese erfindungsgemäss hergestellten terti ären Sulfonium-montmorillonite quellen und gelieren in unpolaren oder wenig polaren Lösungsmitteln auf ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens und geben mit 5 % Wirkstoff steife, fäst durchsichtige oder trübe Pasten mit guten thixotropen Eigenschaften. Während bei den quaternären Ammonium-montmorilloniten der Zusatz eines sogenannten Aktivators erforderlich ist, um z.B. in Xylol eine steife Paste zu erhalten, ist ein solcher Zusatz bei den erfindungsgemäss hergestellten tertiären Sulfonium-montmorilloniten in der Regel überflüssig, weil man auch ohne Aktivatoren schon eine steife Paste erhält. Sofern aus irgendwelchen Gründen Aktivatoren erwünscht sind, verwendet man stark polare Lösungsmittel, wie Methanol und Äthanol oder Aceton. Man-kann bei den tertiären Sulfonium-montmorilloniten die thixotropen Eigenschaften noch wesentlich steigern, wenn man zu den Sulfonium-montmorilloniten noch gewisse Mengen an Montmorillonit zumischt. Es ergibt sich eine Steigerung der Thixotropie zunehmend bei Zusatz von 1 bis 30% Montmorillonit, berechnet auf die eingesetzte Menge an tertiärem Sulfonium-montmorillonit. Dabei kann man das zusätzliche Montmorillonit schon vorher zumischen oder auch in die fertige Paste geben. Ein zunächst klares, durchscheinendes Gel trübt sich nach Zugabe von zusätzlichem Montmorillonit jedoch zunehmend ein. Bei Verwendung in Pigmentlacken oder Bitumenanstrichen stört dies aber nicht. Die thixotropen Eigenschaften der tertiären Sulfoniummontmorillonite verhindern bei Zusatz zu Farben und Lacken das Abtropfen, sie verbessern das Absetzverhalten der Pigmente, sie verbessern die Verstreichbarkeit, Glanzunterschiede verschiedener Lacke werden verhindert, und sie geben den Lacken ein homogenes Aussehen. Ausserdem werden Oberflächenstörungen, wie z.B,. Risse, beim Aushärten der Lacke verhindert, und es lassen sich demzufolge dickere Filmschichten auftragen, was ein mehrmaliges Überstreichen überfiussig macht. Die tertiären Sulfonium-montmorillonite können eingesetzt werden in Alkydharzlacken, Öllackfarben, Epoxidlacken, in Schiffs farben und Antifoulinganstrichen, weiterhin in Nitrolacken, Polyurethanlacken, Polyesterlacken, Vinylharzlacken, Siliconlacken und Chlorkautschuklacken. Sie können ausserdem eingesetzt werden in Strassenmarkierungsanstrichen, in Bitumenanstrichen, Abbeizmitteln, Druckfarben, aber auch in Klebstoffen, Spachtelmassen, Kitten und Schmierfetten. Da die Viskosität bei steigenden Temperaturen weitgehend konstant bleibt,sind die tertiären Sulfoniummontmorillonite auch besonders geeignet zum Einsatz in Einbrennlacken, in Schmierölen und Schmierfetten. Beispiele Die Herstellung der tertiären Sulfonium-montmorillonite kann nach drei einander ähnlichen Methoden erfolgen, die in den Beispielen 1 bis 3 beschrieben sind. In Beispiel 4 sind Substanzen mit guten thixotropen Eigenschaften aufgeführt, die nach eine der drei Methoden hergestellt werden. Beispiel 1: Methyl-ethyl-dodecyl-sulfonium-mont- morillonit 10,7 g Methyl-ethyl-dodecyl-sulfonium-methylsulfat werden in loo ml Wasser unter Erwärmen gelöst. Unter mechanischem Rühren gibt man dazu im Verlauf von ?o Minuten aus einem Dosiertrichter 20 g Montmorillonit einer Aktivität von 152 Milliäquivalent/100 g. Die Mischung wird noch 9o Minuten lang weiter gerührt. Vom Ungelösten wird abgesaugt. Der Rückstand wird mit Wasser nachgewaschen und im Vakuum im Exsiccator über einem Trocknungsmittel getrocknet. Es werden 25,1 g eines farblosen Pulvers erhalten, das sehr gute thixotrope Eigenschaften hat. Es werden bei diesem Versuch 88,74 % des eingesetzten Sulfoniumsalzes vom Montmorillonit aufgenommen, dies kann durch Bestimmung des bei der Umsetzung freiwerdenden Natriummethylsulfats ermittelt werden Beispiel 2: Methyl-tetradecyl-octadecyl-sulfonium montmorillonit 14,6 g Methyl-tetradecyl-octadecyl-sulfonium-methylsulfat werden mit 200 ml Wasser 5 Minuten lang zum Sieden erhitzt bis ein einheitliches Gel entstanden ist. Unter mechanischem Rühren dosiert man dazu im Verlauf von 5 Minuten 20,0 g des gleichen Montmorillonits wie in Beispiel 1. Die Mischung wird noch 9o Minuten lang weiter gerührt. Dann wird vom Ungelösten abgesaugt. Der Rückstand wird mit Wasser nachgewaschen und im Trockenschrank bei 11o0C getrocknet. Es werden 25,4 g eines farblosen Pulvers erhalten, das sehr gute thixotrope Eigenschaften hat. Es werden 77,68 % des Sulfoniumsalzes umgesetzt. Beispiel 3: Methyl-didocosyl-sulfonium-montmorillonit In einer Reibschale werden 23,3 g Methyl-didocosylsulfonium-methyl-sulfat mit 2o,o g des gleichen Montmorillonits wie in Beispiel 1 feinst verrieben. 200 ml Wasser werden unter mechanischem Rühren am Rückflusskühler zum Sieden erhitzt. Dazu dosiert man aus einem Dosiertrichter im Verlauf von 1o Minuten die oben hergestellte Pulvermischung. Unter fortgesetztem Rühren wird die Mischung noch 2 Stunden lang zum gelinden Sieden erhitzt. Danach wird die Heizung abgestellt und noch 9o Minuten lang weiter gerührt. Vom Ungelösten wird abgesaugt. Der Rückstand wird mit Wasser nachgewaschen und im Vakkum im Rotationsverdampfer bei einer Badtemperatur von So0C getrocknet. Es werden 31,8 g eines schwach gelblich gefärbten Pulvers erhalten, das hervorragende thixotrope Eigenschaften hat. Es haben 65,14 % des Sulfoniumsalzes mit dem Montmorillonit reagiert, was aus der Menge an freigewordenem Natriummethylsulfat berechnet werden kann. Beispiel 4 In der folgenden Tabelle 1 sind eine Reihe von terti ären Sulfonium-montmorilloniten aufgeführt, die nach einer der in den Beispielen 1 bis 3 angeführten Methoden hergestellt werden können. Dabei können die, in den Beispielen 1 bis 3, angeführten Bedingungen noch variiert werden. So kann die Reaktionsdauer von 30 Minuten bis 8 Tage bei Zimmertemperatur variiert werden. Die Kochdauer in Beispiel 3 kann von 5 Minuten bis maximal 4 Stunden variieren. Ausserdem können die Mengenverhältnisse Sulfoniumsalz zu Montmorillonit zwischen 80 Milliäquivalent pro loo g Montmorillonit und 200 Milliäquivalent pro loo g betragen, wobei diese Änderung allerdings Auswirkungen auf die thixotropen Eigenschaften des Produktes hat. Die Trocknungsbedingungen können gleichfalls variiert werden, doch sollten Trocknungstemperaturen über 15o0C vermieden werden In der Tabelle 1 ist auch die Viskosität für die einzelnen tertiären Sulfonium-montmorillonite angegeben. Sie ist zwar kein Mass für die thixotropen Eigenschaften dieser Verbindungen. Es zeigte sich jedoch, dass je höher die Viskosität ist, desto besser sind die thixotropen Eigenschaften, deshalb wurde sie als nützliche Vergleichszahl mit angegeben. Die Viskosität wurde in 6 %igen Pasten gemessen, die wie folgt hergestellt wurden: 12,o g tertiärer Sulfonium-montmorillonit wurden mit 184,8 g Xylol 15 Minuten lang im Ultraschallbad behandelt, dann wurde die Mischung von 3,o g Methanol und o,2 g Wasser zugesetzt-und nochmals 15 Minuten lang im Ultraschallbad behandelt. Nach 24 Stunden Stehen wurde in der Mischung die Viskosität gemessen. Dazu wurde ein Haake Rotations-Viskotester VT 24 mit der Messeinrichtung MV II verwendet. Die Rotationsgeschwindigkeit betrug o,7 U/min. Die Versuche in Tabelle 1 wurden mit verschiedenen Montmorilloniten durchgeführt, um zu zeigen, dass die verschiedensten Typen zur Herstellung von thixotrop wirksamen tertiären Sulfonium-montmorilloniten Verwendung finden können. Diese Typen sind im Folgenden näher beschrieben: Montmorillonit SA ist ein natürlicher Natrium-montmorillonit aus Südafrika. Bentonit SF wird von der Firma Serva, Heidelberg, gehandelt. Bentonit Greenbond ist ein Produkt der Südchemie, München. Bentonite Microfine NF BC wird von der Firma American Colloid Co., Skokie I11., geliefert. Montmorillonit Nr. 5, aus Bentonit SF, wurde erhalten durch Behandlung von Bentonit SF mit 5 %iger Natriumchloridlösung und Sedimentation. Montmorillonit Nr. lo, aus Bentonit Greenbond, wurde durch Behandeln von Bentonit Greenbond mit o,25 %iger wässriger Natriumchloridlösung und Sedimentation erhalten. Montmorillonit Nr. 11, aus Bentonit Greenbond, wurde durch Behandeln von Bentonit Greenbond mit einer o,45 %igen Natriumhypochlorit-lösung und Sedimentation erhalten. Tabelle 1 Tertiäre Sulfonium-montmorillonite EMI16.1 Nr. <SEP> eingesetzter <SEP> eingesetzte <SEP> Sulfoniumverbindung <SEP> Herstel- <SEP> % <SEP> Sulfonium- <SEP> Viskosität <tb> <SEP> Montmorillonit <SEP> lung <SEP> n. <SEP> rest <SEP> im <SEP> mPa <SEP> x <SEP> s <tb> <SEP> Beisp. <SEP> Nr <SEP> Produkt <SEP> bei <SEP> 0,7 <SEP> U/min <tb> A <SEP> Montmorillanit <SEP> SA <SEP> Dimethyl-dodecyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 1 <SEP> 14,8 <SEP> 35251 <tb> B <SEP> Bentonit <SEP> SF <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 1 <SEP> 31,0 <SEP> 17800 <tb> C <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -hexadacyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 1 <SEP> 37,3 <SEP> 17900 <tb> D <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -octadecyl- <SEP> " <SEP> " <SEP> 1 <SEP> 27,8 <SEP> 67565 <tb> E <SEP> Montmorillonit <SEP> Nr. <SEP> 11 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 1 <SEP> 31,8 <SEP> 16200 <tb> F <SEP> Sentonite <SEP> Microfine <SEP> NF <SEP> BC <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 1 <SEP> 24,9 <SEP> 20500 <tb> G <SEP> Montmorillonit <SEP> Nr. <SEP> 5 <SEP> -2-octyl-dodecyl-(1)-sulfonium <SEP> 2 <SEP> 35,5 <SEP> 15900 <tb> <SEP> methylsulfat <tb> H <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> Methyl-ethyl-dodecyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 3 <SEP> 29,9 <SEP> 39168 <tb> I <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 1 <SEP> 31,8 <SEP> 39168 <tb> J <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -dodecyl-carboxymethyl-sulfonium-chlorid <SEP> 2 <SEP> 17,0 <SEP> 15850 <tb> K <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -octyl-octademyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 2 <SEP> 35,6 <SEP> 35251 <tb> L <SEP> Sentonit <SEP> SFnit <SEP> SA <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 28,7 <SEP> 17730 <tb> M <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -didecyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 1 <SEP> 30,9 <SEP> 15250 <tb> Fortsetzung Tabelle 1 Tertiäre Sulfonium-montmorillonite EMI17.1 <SEP> Herstel- <SEP> %Sulfonium- <SEP> Viskosität <tb> Nr. <SEP> eingesetzter <SEP> eingesetzte <SEP> Sulfoniumverbindung <SEP> lung <SEP> n- <SEP> rest <SEP> im <SEP> mPa <SEP> x <SEP> s <tb> <SEP> Montmorillonit <SEP> Beisp. <SEP> Nr. <SEP> Produkt <SEP> bei <SEP> 0,7 <SEP> U/min <tb> N <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> Methyl-diundacyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 2 <SEP> 33,9 <SEP> 14800 <tb> O <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -diisotridecyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 2 <SEP> 31,7 <SEP> 19500 <tb> P <SEP> Bentonit, <SEP> Greenbond <SEP> " <SEP> -dipentadecyl <SEP> " <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 26,8 <SEP> 12280 <tb> Q <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -dodecyl-octadecyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 2 <SEP> 41,0 <SEP> 24500 <tb> R <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -dioctadecyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 3 <SEP> 40,2 <SEP> 19800 <tb> S <SEP> Montmorillonit <SEP> Nr. <SEP> 10 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 31,3 <SEP> 17100 <tb> T <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> -disicosyl-sulfonium-methylsulfat <SEP> 3 <SEP> 42,5 <SEP> 30410 <tb> U <SEP> Montmorillonit <SEP> Nr. <SEP> 11 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 3 <SEP> 35,1 <SEP> 29300 <tb> V <SEP> Montmorillonit <SEP> Nr. <SEP> 5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 3 <SEP> 43,6 <SEP> 25200 <tb> W <SEP> Montmorillonit <SEP> Nr.10 <SEP> " <SEP> -didocosyl <SEP> " <SEP> " <SEP> 3 <SEP> 38,6 <SEP> 35280 <tb> X <SEP> Montmorillonit <SEP> SA <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 3 <SEP> 43,2 <SEP> 37120 <tb> Vergleichsbeispiel (Nach Beispiel IV der US-A 2 531 427) 1/1o Mol (47,9 g) Didodecyläthylsulfoniumbromid wurde in 1 Liter Wasser dispergiert und unter Rühren mit 400 ml einer 2 1/2 %igen Suspension von Wyoming Bentonit vermischt. Nach einstündigem Stehen wurde filtriert, getrocknet und gemahlen. Dann wurde die Viskosität in Xylol in der Weise bestimmt, wie das oben in Beispiel 4 beschrieben ist. Die Viskosität bei 0,7 U/min war kleiner als 320 mPa 5. Das ist der niedrigste Wert, der mit dem in Beispiel 4 beschriebenen Viskotester gemessen werden kann. Beispiel 5 In der Tabelle 2 sind die Viskositäten einiger teriärer Sulfonium-montmorillonite angegeben. Die Viskosität wurde mit dem Viskotester VT 24 der Firma Haake, Karlsruhe, bei verschiedenen Geschwindigkeiten des Rotationskörpers der Messeinrichtung MV II gemessen. Die Ergebnisse zeigen bei allen Substanzen bei hohen Geschwindigkeiten geringe Viskositäten und bei geringen Geschwindigkeiten hohe Viskositäten. In diesen Messergebnissen drückt sich das thixotrope Verhalten dieser Substanzen aus. Auch hier wurden die Messungen in Pasten mit 6 % Wirkstoff vorgenommen, deren Herstellung in Beispiel 4 beschrieben wurde. Die in Tabelle 2 eingesetzten Sulfonium-montmorillonite wurden mit einem natürlichen Montmorillonit aus Südafrika hergestellt. Tabelle 2 EMI19.1 Umdrehungen <SEP> pro <SEP> 22,6 <SEP> 11,3 <SEP> 5,66 <SEP> 2,83 <SEP> 1,44 <SEP> 0,7 <tb> <SEP> Minute <tb> Viskosität <SEP> mPa <SEP> x <SEP> s <tb> Dimethyl-octadecyl-sul- <SEP> 3610 <SEP> 6732 <SEP> 12240 <SEP> 22032 <SEP> 40637 <SEP> 67565 <tb> fonium-montmorillonit <tb> Methyl-ethyl-dodecyl- <SEP> 3213 <SEP> 6120 <SEP> 11016 <SEP> 17136 <SEP> 24480 <SEP> 39168 <tb> sulfonium-montmorillonit <tb> Methyl-octyl-octadecyl- <SEP> 2631 <SEP> 5018 <SEP> 9302 <SEP> 17136 <SEP> 23500 <SEP> 35251 <tb> sulfonium-montmorillonit <tb> Dimethyl-dodecyl-sulfo- <SEP> 3244 <SEP> 6487 <SEP> 10771 <SEP> 13954 <SEP> 22522 <SEP> 35251 <tb> nium-montmorillonit <tb> Beispiel 6 In diesem Beispiel wird das thixotrope Verhalten der erfindungsgemässen tertiären Sulfonium-montmorillonite an der Substanz <RTI ID=20.1> Dimethyl-octadecyl-sulfonium-mont- morillonit näher beschrieben. Die hier gefundenen Ergebnisse gelten, wenn auch in etwas abgeschwächter Form, für alle anderen tertiären Sulfonium-montmorillonite, die entsprechend den Beispielen 1 bis 4 hergestellt wurden. Durch Zusatz von Motmorillonit zu tertiären Sulfoniummontmorilloniten kann die Viskosität und damit das thixotrope Verhalten wesentlich gesteigert werden. Dies verdeutlicht die Tabelle 3, die die Viskosität bei einer Rotationsgeschwindigkeit von o,7 U/min bei den oben in Verbindung mit Tabelle 1 beschriebenen Bedingungen für Dimethyl-octadecyl-sulfonium-montmorillonit mit wechselnden Mengen des als Ausgangsproduktes verwendeten Montmorillonits einer Aktivität von 152 Milliäquivalent/loo g zeigt. Dabei ist gleichgültig, ob man den Montmorillonit mit dem tertiären Sulfoniummontmorillonit vorher mischt oder zur fertigen Paste aus dem Sulfonium-montmorillonit und Xylol gibt. Die Einarbeitung muss auf alle Fälle mechanisch erfolgen, entweder durch Behandeln mit Ultraschall oder mit einem schnellrührenden Rührwerk. Tabelle 3 MDntmarillonit % 0 2 5 10 20 30 Viskosität 63500 72200 80000 110000 183000 272000 mPa 5 Beispiel 7 Tabelle 4 zeigt das thixotrope Verhalten von Dimethyl octadecyl-sulfonium-montmorillonit in verschiedenen Lösungsmitteln. Dabei wurde anstelle des Xylols bei der Herstellung der 6 %igen Paste, wie in Beispiel 4 beschrieben, ein anderes Lösungsmittel eingesetzt. Gemessen wurde gleichfalls mit dem Viskotester VT 24 von Haake und der Messeinrichtung MV II bei einer Geschwindigkeit des Rotationskörpers von o,7 U/min. Tabelle 4 EMI21.1 <tb> Lösungsmittel <SEP> Viskosität: <SEP> mPa <SEP> x <SEP> s <tb> Xylol <SEP> 67500 <tb> Petroleum <SEP> 64500 <tb> Petroleumbenzin, <SEP> Kp <SEP> 40-70 C <SEP> 58800 <tb> Testbenzin <SEP> 47100 <tb> Terpentinersatz <SEP> 35400 <tb> Paraffinöl <SEP> 23700 <tb> Di-isopropyl-ether <SEP> 6000 <tb>

Claims: P a t e n t a n s p r ü c h e: 1Verfahren zur Herstellung von tertiären Sulfonium montmorilloniten durch Umsetzung von Montmorillonit mit tertiären Su-lfoniumsalzen in einenl wässrigen Mi lieu, dadurch gekennzeichnet, dass man ein tertiäres Sulfoniumsalz der allgemeinen Formel EMI22.1 verwendet, in der X das Alkylsulfat-Anion EMI22.2 oder, wenn R3=HOOC- ist, auch Chlorid bedeutet und R1 eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, R2 eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, die ab C8 auch verzweigt sein kann, R3 einen niederen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffa tomen, einen Benzylrest oder, wenn X =Cl , auch die Carboximethylgruppe und R4 einen niederen Alkylrest mit 1 bis4 Kohlenstoffa tomen bedeutet. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R3 und R4 einen Methyl- oder Ethylrest bedeuten. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass das tertiäre Sulfonium-alkylsulfat oder das Dialkyl-carboxymethyl-sulfoniumchlorid als wässrige Lösung oder Emulsion eingesetzt werden. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Montmorillonit einer Kationen austauscherkapazität von mindestens 80 Milliäquivalent/ 100 g, insbesondere 130 bis 160 Milliäquivalent/100 g eingesetzt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der Montmorillonit als trockenes Pul ver in die wässrige Lösung oder Emulsion der tertiären Sulfoniumsalze eingetragen wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die wässrigen Lösungen oder Emulsi onen der tertiären Sulfoniumsalze oder das Reaktion gemisch auf eine Temperatur von 50 bis 1000C erwärmt werden. 7. Verwendung von tertiären Sulfonium-montmorilloniten der allgemeinen Formel EMI23.1 <tb> <SEP> R1,R3 <SEP> + <tb> jR1 <SEP> R3 <SEP> (II) <tb> <SEP> R2 <SEP> in <SEP> der <tb> <SEP> 2 <SEP> ¯ <SEP> in <SEP> der <tb> Mont das Anion eines Montmorillonits mit einer Kat ionenaustauscherkapazität von mindestens 80, ins besondere 130 bis 160 Milliäquivalent/100 g, R1 eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, R2 eine Alkylgruppe mit 1 bis 24KohlenstofEatsen,wobei die Alkylkette ab C8 auch verzweigt sein kann, R3 einen niederen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoff atomen den Benzylrest oder die Carboximethylgrup pe bedeuten, wobei R1 und R2 nicht Dodecyl sind wenn R3 Ethyl ist, als Thixotropierungsmittel. 8. Verwendung von tertiären Sulfonium-montmorilloniten der allgemeinen Formel II, in der R1 eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und R2 und R3 Methyl oder Ethyl bedeuten, als Thixotropie rungsmittel. 9. Verwendung von Dimethyl-dodecyl-sulfonium-motmorillonit als Thixotropierungsmittel. 10. Verwendung von Dimethyl-octadecyl-sulfonium-montmorillo nit als Thixotropierungsmittel. 11. Verwendung von Methyl-ethyl-dodecyl-sulfonium-montmoril lonit als Thixotropierungsmittel. 12. Verwendung von Methyl-octyl-octadecyl-sulfonium-montmo rillonit als Thixotropierungsmittel 13. Verwendung von Methyl-didocosyl-sulfonium-montmorillonit als Thixotropierungsmittel. 14. Verwendung von tertiären Sulfonium-Montmorilloniten nach einem der Ansprüche 7 bis 13 in Kombination mit 1 bis 30 Gewichtsprozent Montmorillonit als Thixotropierungs mittel.

Inventors: HIMMELREICH, ROLF G., SPIESS, WOLFRAM, DR. DIPL.-CHEM.
Applicants: C.F. SPIESS & SOHN GMBH & CO. CHEMISCHE FABRIK
Application year: 1981
Main classification: C01B33
IPC codes: C09D7, C01B33