CS254265B1 - Epoxidová kompozice - Google Patents

Abstract

Účelem řešení je epoxidová kompozice s nízkou viskozitou a dobrou zpracovatelností při normální teplotě, vhodné k zalévání, odlévání, přípravě plastbetonů, licích podlahovin, lepidel, tmelů a štěrkových hmot. Účelu se.dosahuje přípravou kompozice, která obsahuje 50 až 90 % hmot. epoxidové pryskyřice dianového typu průměrné molekulové hmotnosti 350 až 1 000, obsahu epoxiskupin 0,20 až 0,55 mol/100 g a 5 až 25 % hmot. alkyl či cykloalkylesterů kyseliny maleinové a nebo fumarové, s počtem uhlíku v substituentech 1 až 10, 5 až 45 % hmot. alkyl či cykloalkylesterů aromatických a nebo alifatických a nebo cykloalifatických dikarboxylových kyselin ě počtem uhlíků v molekule 4 až 10 a s počtem uhlíku v substituentu 1 až 10 a případně až 3 % hmot. látek s fenolickým hydroxylem.

Description

Vynález se týká epoxidové kompozice s nízkou viskozitou a dobrou zpracovatelností při normální teplotě, vhodné k zalévání, odlévání, přípravě plastbetónů, licích podlahovin, lepidel, tmelů a štěrkových hmot. Skládá se ze základní epoxidované směsi směsi esterů dikarboxylových kyselin a případně z vhodných plniv, pigmentů, barviv a aditiv. Takto připravené kompozice se vyznačují velmi dobrými zpracovatelskými a užitnými vlastnostmi.

Epoxidové pryskyřice nalezly pro své dobré užitné vlastnosti mnohostranné uplatnění téměř ve všech odvětvích národního hospodářství, zejména ve strojírenství, elektrotechnice, průmyslu nátěrových hmot a stavebnictví. Jedná se převážně o produkty reakce dianu (2,2-bis/4hydroxyfenyl/propanu) a epichlorhydrinu v různých vzájemných molárních poměrech.

Čisté epoxidové pryskyřice nacházejí uplatnění pouze v aplikacích, při kterých se vytvrzovací proces provádí při zvýšené teplotě, kdy je dosaženo vhodné tekutosti pryskyřic, neboř za normální teploty je převážná část epoxidových pryskyřic skupenství pevného, nízkomolekulární produkty jsou vysokoviskózní kapaliny.

Pro aplikace založené na vedení vytvrzovaoího procesu za normální teploty je nutné pryskyřice upravovat, a to jak za účelem snížení jejich viskozity, tak i za účelem zlepšení jejich zpracovatelských i užitných vlastností. Opravy epoxidových pryskyřic spočívají především v přídavcích různých modifikujících látek.

Podstatného snížení viskozity epoxidových kompozic lze dosáhnout přídavkem nereaktivních těkavých rozpouštědel (např. aceton, toluen, xylen). Současně s tím, se významně posunuje i stupeň konverze vytvrzovací reakce. Nevýhodou tohoto postupu, mimo případu aplikace ve formě nátěrových filmů, je postupné vytěkávání volných rozpouštědel, z vytvrzené kompozice, zvýšení její objemové kontrakce, zhoršení vlastností vytvrzených kompozic, dlouhotrvající zápach těkajících rozpouštědel a jejich případná zdravotní závadnost.

Z nízkotěkavých nereaktivních ředidel se nejčastěji používá dibutylftalát nebo dioktylftalát. Snížení viskozity však není tak výrazné a se stoupajícím obsahem modifikujícího činidla se zvyšuje stupeň plastifikace a dochází ke zhoršeni mechanických vlasností.

Druhou skupinou látek používaných k modifikaci epoxidových pryskyřic jsou reaktivní rozpouštědla, jejichž předností je to, že jsou schopná v průběhu vytvrzování se chemicky vázat svými reaktivními skupinami ve vytvrzené hmotě a nedochází tudíž k jejich následnému vytěkávání.

Jako reaktivních ředidel se nejčastěji užívá monoglycidyléterů alifatických či aromatických, alifatických bisglycidyléterů, glycidylesterů, styrenu a akrylátů.

Tak přídavkem glycidyléterů nebo glycidylesterů lze dosáhnout vhodného snížení viskozity kompozice. Přidaná reaktivní rozpouštědla se svými epoxidovými skupinami během vytvrzování účastní výstavby makromolekulám! sítě a nedochází tedy k jejich postupenému vytěkávání z vytvrzené hmoty. (Čs. patent č. 85 694). Nevýhodou těchto typů reaktivních rozpouštědel je to, že jsou to převážně látky zdraví škodlivé, což je na závadu při vlastní aplikaci kompozic.

Při použití monomerního styrenu jako reaktivního rozpouštědla se získají nízkoviskózní kompozice, k jejichž vytvrzení je třeba použít třísložkový systém skládající se z vhodného iniciátoru a urychlovače polymerace styrenu a tvrdidla vlastní epoxidové pryskyřice.

Konverze kopolymeračni reakce styrenu je za těchto podmínek asi 95 %, obsah monomerního styrenu ve vytvrzené kompozici se pohybuje podle podmínek mezi 0,5 až 3 % hmot., což omezuje možnosti použití těchto kompozic z hygienických důvodů (AO č. 217 136).

Modifikace epoxidových pryskyřic estery kyseliny akrylové poskytuje kompozice s velmi dobrými užitnými vlastnostmi po vytvrzení.Tyto látky se začleňují do makromolekulární sítě adicí reaktivních vodíků polyaminů, běžně užívaných pro vytvrzování epoxidových pryskyřic, na dvojné vazby esterů kyseliny akrylové (AO č. 170 958). Zpracování těchto kompozic je však značně problematické, nebot estery kyseliny akrylové, které přicházejí v úvahu, jsou látky nepříjemného zápachu a při inhalaci zdravotně závadné.

Uváděné nedostatky, zejména hygienickou závadnost při zpracování Či po vytvrzení kompozic, řeší použití monomerů na bází nenasycených dikarboxylových kyselin k modifikaci epoxidových pryskyřic. (AO 220 737). Tento způsob modifikace využívá vysokého stupně konverze adiční reakce aminových tvrdidel s dvojnou vazbou použitých modifikujících látek.

Tímto způsobem lze připravit vysoce reaktivní kompozice, vyhovující viskozity. Vytvrzené kompozice vykazují velmi dobré užitné vlastnosti. Nevýhodou tohoto Způsobu modifikace epoxidových pryskyřic je vysoká reaktivita kompozic a jejich nízká odolnost po vytvrzení proti vodě a zvýšené teplotě.

Dále pak to, že při použití esterů kyseliny maleinové je stupen modifikace omezen (u dibutylesteru na max. 20 % hmot. v pojivu). Modifikáty s vyšším obsahem esterů vykazují po vytvrzení nevyhovující mechanické vlastnosti, nízkou tvarovou stálost při vyšší teplotě a nízkou odolnost proti vodě. U všech stupňů modifikace epoxidových pryskyřic estery kyseliny maleinové dochází v průběhu vytvrzovacího procesu při reakci esterů s polyaminovými tvrdidly k aminolý2e esterů a tím k uvolňování alkoholů. To je pak hlavní příčinou vysoké nasákavosti a nízké tvarové stálosti kompozic při vyšších teplotách.

Uvedené nedostatky odstraňují epoxidové kompozice s nízkou viskozitou a dobrou zpracovatelností při normální teplotě na bázi epoxidové pryskyřice modifikované estery dikarboxylových kyselin obsahující případně též i plniva, pigmenty, barviva a aditiva podle vynálezu tím, že sestávají hmotnostně z 50%až 90 % epoxidové pryskyřice dlaňového typu, průměrné molekulové hmotnosti 350 až 1 000 obsahu epoxy skupiny 0,20 až 0,55 mol/100 g a 5 až 25 % alkyl-či cykloalkylesterů kyseliny maleinové a/nebo fumarové s počtem uhlíků substituentu 1 až 10 a 5 až 45 % alkyl - či cykloalkylesterů aromatických a/nebo alifatických a/nebo cykloalifatických dikarboxylových kyselin s počtem uhlíků v molekule 4 až 10 a s počtem uhlíků v substituentu 1 až 10 a případně až 3 % látek s fenolickým hydroxylem.

Získané kompozice vykazují vhodnou viskozitu, velmi dobré zpracovatelské vlastnosti a po vytvrzení i velmi dobré užitné vlastnosti. Výhoda formulace kompozic podle vynálezu spočívá v tom, že použití navržené směsi esterů dikarboxylových kyselin dovoluje vyšší stupeň modifikace epoxidových pryskyřic než při použití esterů nenasycených dikarboxylových kyselin, bez zhoršení aplikačních vlastností vytvrzených kompozic a za současného snížení reaktivity připravených kompozic. Důsledkem vyššího stupně modifikace je snížení viskozity, které umožňuje zvýšit obsah plniv v kompozici.

Vyšší stupeň plnění pak zlepšuje mechanické a další aplikační vlastnosti a zlepšuje ekonomiku vyráběných kompozic. Snížení reaktivity zlepšuje zpracovatelnost kompozic, což je zvláště výhodné při zpracování na plastbetony a lité podlahoviny. Přídavek látek s fenolickým hydroxylem selektivně ovlivňuje epoxidové skupiny s polyaminovým tvrdidlem a spolu s přítomností esterů nasycených kyselin potlačuje aminolýzu esterů nenasycených kyselin.

K přípravě kompozic podle vynálezu se používají epoxidové pryskyřice dianového typu o průměrné molekulové hmotnosti 350 až 1 000 a obsahu epoxidových skupin 0,20 až 0,55 mol/100 g. Jedná se obvykle o produkty reakce dianu (2,2-bis/4hydroxyfenyl/propanu) a epichlorhydrinu v alkalickém prostředí. Používají se bud jednotlivé produkty nebo směsi.

Z esterů kyseliny maleinové nebo fumárové lze užít např. dimetyl-, dibutyl-, di-2-etylhexyl-, dicyklohexyl-, butyloktylesterů uvedených kyselin. Pro dosažení příznivých výsledků je třeba, aby použité estery kyseliny maleinové obsahovaly nejméně 8 % hmot. složky v konfiguraci trans. Z esterů nasycených a aromatických dikarboxylových kyselin lze užít např. esterů kyseliny adipové, metyladipové, jantarové, sebakové, ftalové a jejich izomerů, hexahydroftalové. Alkylové zbytky a příslušné kyseliny mohou být stejné nebo různé, např. dibutyladipát, dimetylcyklohexyladipát, etylhexyljantarát, dietyIsebakát, dioktylftalét. Nejčastěji se užívá dibutylftalát a di-2-etylhexylftalát. Výhodou uvedených esterů je zdravotní nezávadnost, nízká těkavost a nízká viskozita.

Z látek s fenolickým hydroxylem lze užít např. fenolu, kresolu, p-terc. butylfenolu, případně destilačních zbytků po destilaci cyklohexynolu, metylcyklohexanolu, metylcyklohexanonu.

Připravené kompozice se vytvrzují vhodnými typy tvrdidel a to zejména na bázi alifatických polyalkylenpolyaminů, případně polyaminů cykloalifatických, heterocyklických či aromatických. Dále je možno vytvrzovat aminoamidy mastných kyselin a jejich roztoky v alifatických polyaminech, dále pak adukty epoxidových pryskyřic a alifatických polyaminů, případně jejich roztoky v těchto polyaminech. Při výpočtu dávkování tvrdidla je nutné k vypočítanému množství, odpovídajícímu obsahu epoxidových skupin v kompozici připočítat množství tvrdidla potřebné k realizaci adiční reakce dvojné vazby s aminoskupinou tvrdidla, přičemž jeden aktivní vodík aminoskupiny připadá na jednu dvojnou vazbu. Celkové takto vypočtené množství tvrdidla se pak ještě zvýší nejméně o 5 % hmot.

Přikladl

700 hmot. dílů směsi epoxidových pryskyřic o průměrném obsahu epoxyskupin 0,445 mol/100 g se při teplotě 90 °C smísí se 150 hmot. díly dibutylmaleinátu s obsahem 10 % hmot. dibutylfumarátu a se 150 hmot. díly di-2-etylhexylftalátu. Získané pojivo je vhodné zejména pro přípravu' licích podlahovin, plastbetonů a tmelů. Vytvrzuje se za normální teploty přídavkem 11 hmot. dílů dietylentriaminu na 100 hmot. dílů pojivá.

Příklad 2

Do 1 000 hmot. dílů pojivá podle příkladu č. 1 se disperguje 185 hmot. dílů křemeliny F 20, 38 hmot. dílů železité žluti a vmíchává se 35 hmot. dílů melformu 345. Vytvrzuje se přídavkem 9 hmot. dílů dietylentriaminu na 100 hmot. dílů kompozice. Získá se licí podlahovina velmi dobrých technologických a užitných vlastností.

Příklad 3

700 hmot. dílů epoxidové pryskyřice s obsahem epoxyskupin 0,405 mol/100 g se při teplotě 90 °C smísí s 200 hmot. díly dibutylmaleinátu, 100 hmot. díly dioktylftalátu a 10 hmot. díly destilačních zbytků z destilace metylcykloxexanonu (0,6 hmot. dílů krezolu).

Po ochlazení se pojivo smísí se 120 díly dietylentriaminu a po homogenizaci se vmíchává 5 600 hmot. dílů vysušeného křemenného písku T 2 S. Získaná plastbetonová kompozice se pokládá běžným zednickým způsobem.

Příklad 4

750 hmot. dílů epoxidové pryskyřice s obsahem epoxyskupin 0,360 se pří teplotě 100 °C smísí s 50 hmot. díly dibutylmaleinátu a 1200 hmot. díly dibutylftalátu. Připravené pojivo se vytvrzuje přídavkem 8 hmot. dílů dipropylentriaminu na 100 hmot. dílů pojivá. Používá se k lepení skla, keramiky, kovů, zejména lehkých slitin, dřeva a podobně.

Příklad 5

850 hmot. dílů epoxidové pryskyřice s obsahem epoxyskupin 0,480 se při 80 °C smísí se 100 hmot. díly dioktylmaleinátu a 50 hmot. díly dicyklohexyladipátu. Po chlazení se pojivo smísí se 75 hmot. díly siloxidu a 380 hmot. díly mletého křemence JUK. Násada se zhomogenizuje ve hnětáku. Připravená kompozice se používá jako tmel.

Příklad 6

650 hmot. dílů epoxidové pryskyřice s obsahem epoxyskupin 0,520 se při 60 °C smísí s 50 hmot. díly dibutylmaleinátu a 300 hmot. díly 2-etylhexylftalátu. Připravené pojivo se smísí s 500 hmot. díly křemelinového plniva F 20. Připravená kompozice se vytvrzuje 12 hmot. díly Tvrdidla A 38 ana 100 hmot. dílů kompozice. Tvrdidlo A 38 je roztok aduktu středněmolekulární epoxidové kpryskyřice s dietylentriaminem v dietylentriaminu {vodíkový ekvivalent 38). Získaná kompozice se užívá jako vyrovnávací hmota k vyrovnávání nerovností betonových podlah, stěn, tmelení prasklin a podobně.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT .VYNÁLEZU

   Epoxidové kompozice s nízkou viskozitou s dobrou zpracovatelností při normální teplotě na bázi epoxidové pryskyřice, modifikované estery dikarboxylových kyselin, obsahující případně též plniva, pigmenty, barviva a aditiva, vyznačené tím, že sestávají hmotnostně z 50 až 90 % epoxidové pryskyřice dianového typu, průměrné molekulové hmotnosti 350 až 1 000, obsahu epoxyskupin 0,20 až 0,55 mol/100 g a 5 až 25 % alkyl- či cykloalkylesterů kyseliny maleinové a/nebo fumarové, s počtem uhlíků v substituentu 1 až 10 a 5 až 45 % alkyl- či cykloalkyl esterů aromatických a/nebo alifatických a/nebo cykloalifatických dikarboxylových kyselin s počtem uhlíků v molekule 4 až 10 a s počtem uhlíků v substituentu 1 až 10 a případně až 3 % látek s fenolickým hydroxylem.