AT242959B

AT242959B - Glycidyläther als Verdünnungsmittel für härtbare Kunstharze

Info

Publication number: AT242959B
Application number: AT137062A
Authority: AT
Inventors: Hans-Joachim Dr Beck; Karl Dr Schmidt; Guenther Dr Weigel
Original assignee: Beck & Co Gmbh Dr
Priority date: 1961-05-31
Filing date: 1962-02-19
Publication date: 1965-10-11

Description


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  Glycidyläther als Verdünnungsmittel für härtbare Kunstharze 
Die Erfindung bezieht sich auf aktive Verdünnungsmittel für härtbare Kunstharze. Sie sind insbesondere geeignet für die Verwendung bei Epoxydharzen, lassen sich jedoch auch für modifizierte und nicht modifizierte, ungesättigte und gesättigte Polyesterharze sowie für Acrylatharze od. dgl. verwenden. Die mit den erfindungsgemässen Verdünnungsmitteln versetzten Harzmischungen sind zur Herstellung von Isolierformkörpern für elektrotechnische Zwecke besonders geeignet. 
 EMI1.1 
 einer bei gewöhnlicher Temperatur giessfähigen Konsistenz mit unterschiedlichen Mengen Glycidyläthern zu verdünnen.

   Diese reaktionsfähigen, niedrig molekularen Verdünnungsmittel sind meist   Glycidyläther   ein-oder mehrwertiger, aliphatischer oder aromatischer Alkohole, ferner cyclische und aliphatische Verbindungen mit einer oder zwei Epoxydgruppen im Molekül. Nach dem Zusatz eines bekannten Härtungsmittels härten diese   verdünnten Epoxydharze   bei gewöhnlicher oder höherer Temperatur zu einem Festharz aus, dessen mechanische und dielektrische Eigenschaften aber gegenüber dem unverdünnten Harz vielfach herabgesetzt sind. 



   Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass bei Verwendung von Glycidyläthern heterocyclisch substituierter Alkohole als reaktionsfähige Verdünnungsmittel für härtbare noch reaktionsfähige Gruppen enthaltende Kunstharze, insbesondere für Epoxydharze, eine erheblich stärkere Viskositätserniedrigung zu erreichen ist als mit den meisten der bisher bekannten Glycidyläthern. Darüber hinaus besitzt die Harzmischung nach der Härtung bessere mechanische und dielektrische Werte als das unverdünnt oder mit den bisher bekannten Verdünnungsmitteln ausgehärtete Harz. Von den erfindungsgemässen Glycidyläthern haben sich vor allem solche als besonders geeignet erwiesen, deren Alkoholkomponente in dem heterocyclischen Substituenten Sauerstoff oder tertiären Stickstoff als Heteroatom enthält.

   Besonders vorteilhafte Wirkungen zeigen hiebei Tetrahydrofurfurylglycidyläther (I) und Furfurylglycidyläther (II), die durch folgende Formeln gekennzeichnet werden : 
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Die Herstellung dieser neuen Verdünnungsmittel geschieht in an sich bekannter Weise, indem man heterocyclische Alkohole mit Epichlorhydrin in alkalischem Medium umsetzt. Dabei wird als Mengen- 

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 verhältnis vorteilhaft 1 Teil Alkohol und 4 Teile Epichlorhydrin gewählt. Man kann den Anteil an Epichlorhydrin aber auch erhöhen, da das überschüssige Ausgangsprodukt nach Beendigung der Reaktion durch Destillation aus dem Reaktionsgemisch zurückgewonnen wird.

   Zweckmässig arbeitet man bei höherer Temperatur, vorzugsweise zwischen   800   und   1200C.   Gegebenenfalls wird das Endprodukt durch Destillation von in geringem Umfang mitentstandenen höher molekularen Verbindungen befreit. 



   Die neuen Verdünnungsmittel sind bei gewöhnlicher Temperatur farblose oder schwach gelbe, praktisch nicht flüchtige Flüssigkeiten von angenehme Geruch und niedriger Viskosität. Eine hervorragende Verträglichkeit, insbesondere mit bekannten Epoxydharzen, ist in jedem Mischungsverhältnis gewährleistet. Die niedrig viskosen Gemische aus den erfindungsgemässen, neuen Verdünnungsmitteln und bekannten härtbaren Kunstharzen können mit den üblichen Härtern reagieren. Wegen der niedrigeren Viskosität der Gemische ergeben sich weitere Vorteile beim Einverleiben von Füllstoffen. Ebenfalls ist die Ausfüllung auch komplizierter Giessformen besser gewährleistet. 



   Die   ausgehärteten Harzmischungen   sind klar und blasenfrei und lassen sich besonders für elektrotechnische Zwecke einsetzen. 



   Die Herstellung und die vorteilhaften Eigenschaften von mit den erfindungsgemässen heterocyclischen Glycidylathern versetzten Harzmischungen sind aus den nachstehenden Beispielen und Vergleichstabellen ersichtlich. 



     B'e i s pie l :   Herstellung von Furfurylglycidyläther. 



   In einem Reaktionsgefäss mit Rührer, Thermometer und Rückflusskühler werden 392 g Furfurylalkohol   und 1480 g Epichlorhydrin auf zirka 800C erhitzt. Zu dieser Mischung gibt man portionsweise 196 g Ätznatron und hält die Temperatur während der Zugabe auf etwa 80-90 C. Nach Beendigung der Reaktion   werden das gebildete Wasser und der grösste Teil des überschüssigen Epichlorhydrins unter Vakuum durch Destillation entfernt. Zum Rückstand gibt man annähernd gleiche Mengen Benzol und filtriert das Reaktionsgemisch zur Entfernung des entstandenen Natriumchlorids. Dann wird das Benzol im Vakuum zwischen 800 und   1200C   abdestilliert. Es hinterbleiben 490 g einer gefärbten Flüssigkeit, die in der Hauptsache aus monomerem Furfurylglycidyläther besteht.

   Das Reaktionsprodukt weist ein Epoxydäquivalentgewicht von zirka 180 und einen Gesamtchlorgehalt von weniger als 0, 5% auf. 



   Die physikalischen Eigenschaften dieses heterocyclischen Äthers sind folgende : 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> K <SEP> 760 <SEP> mm <SEP> 220-225 C
<tb> P
<tb> K <SEP> 15 <SEP> mm <SEP> 105 <SEP> - <SEP> 110 C <SEP> 
<tb> P
<tb> d20 <SEP> 1, <SEP> 106
<tb> 
 
Viskosität DIN-Becher 2 mm zirka   200C   50 sec. 



     Beispiel 2 :   Herstellung von Tetrahydrofurfurylglycidyläther. 



   Die Arbeitsweise ist analog der Herstellung von Furfurylglycidyläther nach Beispiel 1. Dabei werden 408 g Tetrahydrofurfurylalkohol und 1480 gEpichlorhydrin mit Ätznatron zur Reaktion gebracht. Man erhält 270   gTetrahydrofurfurylglycidyläther   mit   einemEpoxydäquivalentgewicht   von zirka 180. Die physikalischen Eigenschaften sind folgende : 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> K <SEP> 38 <SEP> mm <SEP> 110-115 C
<tb> d20 <SEP> 1,261
<tb> 
 
 EMI2.3 
 



   Es wurde ein Epoxydharz mit einem Epoxydäquivalentgewicht von zirka 200 und einer Viskosität von zirka 30000 cP, das mit Furfurylglycidyläther versetzt war, untersucht und verglichen mit Mischungen aus dem gleichen Epoxydharz, aber andern bereits bekannten Glycidyläthern bzw. Oxyden. In allen Fällen wurden zu 100 g Epoxydharz 20 g Verdünnungsmittel hinzugefügt und die Viskosität bestimmt. Zum Härten wurde   ein handelsübliches   cycloaliphatisches Diamin verwendet. In der nachfolgenden Tabelle 1 werden die gefundenen Viskositäten a   und der dielektrische Verlustfaktor   b der gehärteten Harze gegenübergestellt : 

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 Tabelle 1. 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Verdünnungsmittel <SEP> a) <SEP> Viskosität <SEP> bei <SEP> 200C <SEP> b) <SEP> tan <SEP> 10-4
<tb> ohne <SEP> Härter <SEP> in <SEP> cP <SEP> bei <SEP> 60 C
<tb> Furfurylglycidyläther <SEP> 1370 <SEP> 78
<tb> Phenylglycidyläther <SEP> 2685 <SEP> 316
<tb> Diäthylenglykoldiglycidyläther <SEP> 2875 <SEP> 736
<tb> Fettalkoholäther <SEP> 3020 <SEP> 480
<tb> Styroloxyd <SEP> 1342 <SEP> 396
<tb> 
 
Wie sich aus der Tabelle ergibt, ist nur die Viskosität von mit Styroloxyd verdünntem Epoxydharz annähernd gleich der Viskosität der Harzmischung bei Verwendung der erfindungsgemässen Verdünnungsmittel. Alle andern Mischungen haben eine erheblich höhere Viskosität.

   Der niedrige und damit sehr günstige Wert des Verlustfaktors - hier beispielsweise bei   600C   angegeben-ist aber allen Vergleichsmischungen weit überlegen und zeigt, dass die gemäss vorliegender Erfindung erhaltenen Produkte besonders für Giessharze für die Elektrotechnik geeignet sind. 



   Um den Einfluss der erfindungsgemässen heterocyclischen Äther auf die mechanischen Eigenschaften der Mischungen zu ermitteln, wurden in den gleichen Mengen wie oben ein Epoxydharz und Furfurylglycidyläther gemischt (Harz   1)   und mit Diäthylentriamin bei gewöhnlicher Temperatur ausgehärtet. Die erhaltenen Werte wurden einem mit Phenylglycidyläther und Fettalkoholäther modifizierten Epoxydharz (Harz 2) mit annähernd gleicher Viskosität von 1000 cP gegenübergestellt.

   Die Tabelle 2 veranschaulicht die erhaltenen Ergebnisse : 
Tabelle 2 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Harz <SEP> 1 <SEP> Harz <SEP> 2
<tb> Gelzeit <SEP> Minuten <SEP> 180 <SEP> 110
<tb> Formbeständigkeit <SEP> nach <SEP> Martens <SEP> 67 <SEP> 55
<tb> Biegefestigkeit <SEP> kg/cm <SEP> 1400 <SEP> 960
<tb> Fliessgrenze <SEP> kg/cm <SEP> 1110 <SEP> 785
<tb> Druckfestigkeit <SEP> kg/cm <SEP> 1940 <SEP> 1440
<tb> Schlagzähigkeit <SEP> cm <SEP> kg/cm <SEP> 15 <SEP> 17,7
<tb> Wasseraufnahme <SEP> 0, <SEP> 15% <SEP> 0, <SEP> 24% <SEP> 
<tb> 
 
Aus diesem Vergleich ergibt sich, dass die mit dem erfindungsgemässen Furfurylglycidyläther verdünnten Epoxydharze sehr brauchbare, gut gehärtete und, was besonders wertvoll ist, in der Elastizität verbesserte Harze liefern.

   Die unter Verwendung der neuen Äther hergestelltenEpoxydharzmischungen zeigen gegenüber Harzmischungen mit bereits bekannten Verdünnungsmitteln Vorteile in der Biege- und Druckfestigkeit, Fliessgrenze, Formbeständigkeit, Wasseraufnahme und Gelzeit. 



   Durch die gute Verdünnungsfähigkeit der beschriebenen heterocyclischen   Glycidyläther   zeigen die damit hergestellten Mischungen neben den verbesserten mechanischen und dielektrischen Eigenschaften ferner den weiteren Vorteil einer besseren Verarbeitungsmöglichkeit, wie sich aus den in der Tabelle angeführten Werten über die Gelzeit ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verwendung vonG1ycidyläthern heterozyklisch substituierter Alkohole als reaktionsfähige Verdünnungsmittel für härtbare, noch reaktionsfähige Gruppen enthaltende Kunstharze, insbesondere für Epoxydharze.

2. Verwendung von Glycidyläthern nach Anspruch 1, wobei die Alkohole durch einen Sauerstoff enthaltenden heterozyklischen Rest substituiert sind.

3. Verwendung von Glycidyläthern nach Anspruch l, wobei die Alkohole durch einen tertiären Stickstoff enthaltenden heterozyklischen Rest substituiert sind.

4. Verwendung von Glycidyläthern des Furfurylalkohols nach den Ansprüchen 1 und 2.

5. Verwendung von Glycidyläthern des Tetrahydrofurfurylalkohols nach Anspruch 1 und 2.