DD232057A1 - PROCESS FOR PREPARING ALPHA, OMEGA DUFINCTIONAL PREPOLYMERS WITH TWO GLYCIDYLENE GROUPS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von a,v-difunktionellen Prepolymeren mit zwei Glycidylendgruppen mit Glycidylendgruppen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Diglycidylverbindungen mit Dithiolverbindungen in einem Molverhaeltnis zwischen 10:1 und 10:9,5, vorzugsweise zwischen 10:5 und 10:9, in Schmelze oder Loesung, gegebenenfalls bei Anwesenheit von Katalysatoren umgesetzt werden. Es entstehen a,v-difunktionelle Prepolymere mit zwei Glycidylendgruppen, die im Molekuelstamm b-Hydroxy-Thioether-Gruppierungen enthalten. Auf Grund der reaktionsfaehigen Glycidylendgruppen koennen die erfindungsgemaessen Prepolymeren als Zwischenprodukt zur Herstellung von Linearpolymeren, Netzwerken, Giessharzen, Kompositen, Laminaten, Beschichtungen, Lacken, Klebstoffen, Photoresisten, lichthaertenden Druck- oder Malfarben. u. a. verwendet werden.The invention relates to a process for preparing a, v-difunctional prepolymers having two glycidyl end groups with glycidyl end groups, which is characterized in that diglycidyl compounds with dithiol compounds in a molar ratio of between 10: 1 and 10: 9.5, preferably between 10: 5 and 10 : 9, in melt or solution, if appropriate in the presence of catalysts are reacted. The result is a, v-difunctional prepolymers having two glycidyl end groups, which contain b-hydroxy-thioether groups in the molecular strain. Because of the reactive glycidyl end groups, the prepolymers according to the invention can be used as intermediates for the preparation of linear polymers, networks, cast resins, composites, laminates, coatings, paints, adhesives, photoresists, light-curing printing or staining paints. u. a. be used.
Description
HS-CH2CH2OCH2CH2OCH2Ch2-SHHS-CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 Ch 2 -SH
HS-CH0CH0-SHHS-CH 0 CH 0 -SH
HS-CH2-CH(SH)-Ch2OHHS-CH 2 -CH (SH) -Ch 2 OH
HS-(CH2)n-SH η = 5, 8HS- (CH 2 ) n -SH η = 5, 8
HS-CH2COOCH2CH2OCH2CH2OCh2CH2OOCCH2-SHHS-CH 2 COOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCh 2 CH 2 OOCCH 2 -SH
HS-CH2COO(CH2) 00CCH2-SH n = 6, 8HS-CH 2 COO (CH 2 ) 00CCH 2 -SH n = 6, 8
HS-CH2COO-C6H4-OOCCH2-Sh HS-CH2COO-C6H4CH2CgH4-OOCCH2-SHHS-CH 2 COO-C 6 H 4 -OOCCH 2 -Sh HS-CH 2 COO-C 6 H 4 CH 2 CgH 4 -OOCCH 2 -SH
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von a, ω-difunktionellen Prepolymeren mit zwei Glycidylendgruppen, die auf Grund der reaktionsfähigen Glycidylendgruppen als vielseitig verwendbare Zwischenprodukte für die Herstellung von Linearpolymeren, Netzwerken, Gießharzen, Kompositen, Photoresisten, lichthärtenden Druck- oder Malfarben u.a. dienen können.The invention relates to a process for the preparation of a, ω-difunctional prepolymers having two glycidyl end groups, which can serve as versatile intermediates for the production of linear polymers, networks, casting resins, composites, photoresists, light-curing printing or staining paints, etc. due to the reactive glycidyl end groups ,
Es handelt sich um Verbindungen des folgenden Typs ->These are connections of the following type ->
- CH - CH0 - A - CH0 - CH - CH,- CH - CH 0 - A - CH 0 --CH - CH,
Verfahrensbedingt treten Mischungen von Prepolymeren mit unterschiedlicher Zwischenkettenlänge (A) auf. In AbhängigkeitDue to the process occur mixtures of prepolymers with different intermediate chain length (A). Dependent on
_wjijd^^hem|_schen_Struktur und der Durchschnittsmasse oder -länge von A können die thermischen Eigenschaften _wjijd ^^ hem | _schen_Struktur and the average weight or length of A can characteris tics which Thermis chen e ig
(Glastemperatur, Fließtemperatur) der Prepolymeren und die thermischen Eigenschaften von Folgeprodukten beeinflußt werden.(Glass transition temperature, flow temperature) of the prepolymers and the thermal properties of secondary products are influenced.
Der Einsatz von Prepolymeren für die Herstellung von Polymerprodukten hat gegenüber der Verwendung von Monomeren den Vorteil, daß die Toxizität oder Geruchsintensität der Reaktionskomponenten herabgesetzt oder aufgehoben ist, schon ein erheblicher Anteil an Reaktionswärme abgeführt ist und bei Polymerisationsreaktionen eine erheblich geringereThe use of prepolymers for the preparation of polymer products has the advantage over the use of monomers that the toxicity or odor intensity of the reaction components is reduced or eliminated, already a significant amount of heat of reaction is dissipated and in polymerization a much lower
Volumenkohtraktion auftritt. Gegenüber den Hochpolymeren haben die Prepolymeren den Vorteil einer niedrigeren Viskosität, bei niedrigerer Temperatur liegender Schmelz- und Fließbereiche, verbesserter Löslichkeit und eben der erhalten gebliebenen funktioneilen Endgruppen in einer noch verwertbaren Konzentration.Volume coughing occurs. Compared to the high polymers, the prepolymers have the advantage of lower viscosity, lower melting and flow ranges, improved solubility and just preserved functional end groups in a still usable concentration.
Prepolymere mit /3-Hydroxy-Thioethergruppierungen im Molekühlstamm und zwei Glycidylendgruppen sind nicht bekannt. Als a, ω-difunktionelle Prepolymere mit Glycidylendgruppen sind sogenannte Phenoxyharze oder höhermolekulare Epoxidharze bekannt, die zum Beispiel durch US 2602075, US 2615007 und US 2615008 hergestellt werden. Diese Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß Bisphenol-A und Epichlorhydrin in verschiedenen Molverhältnissen umgesetzt werden. Diese höhermolekularen Epoxidharze tragen die charakteristische 2 (Hydroxy)propylen-GruppePrepolymers with / 3-hydroxy thioether groups in the molecule and two glycidyl end groups are not known. As α , ω-difunctional prepolymers with glycidyl end groups, so-called phenoxy resins or higher molecular weight epoxy resins are known, which are prepared for example by US 2602075, US 2615007 and US 2615008. These processes are characterized in that bisphenol A and epichlorohydrin are reacted in different molar ratios. These higher molecular weight epoxy resins carry the characteristic 2 (hydroxy) propylene group
- CH0 - CH - CH0 -2 ι d, - CH 0 - CH - CH 0 -2 ι d,
OH .OH.
im Molekülstamm. Durch DD-210915 wird ein Verfahren zur Herstellung von Prepolymeren mit zwei Glycidylendgruppen beschrieben, die/3-Hydroxy-amin-Gruppenderfolgenden Art im Molekülstamm aufweisen und die aus Diglycidylverbindungen und Aminen hergestellt sind.in the molecule trunk. DD-210915 describes a process for the preparation of prepolymers having two glycidyl end groups which have / 3-hydroxy-amine groups of the following type in the parent molecule and which are prepared from diglycidyl compounds and amines.
R'R '
- CH0-CH-CH0-N-CH0-CH-Ch0 -- CH 0 -CH-CH 0 -N-CH 0 -CH-Ch 0 -
* ι ^ d ι 2 * ι ^ d ι 2
OH OH , ' 'OH OH , ' '
R" R" ,R "R",
- CH -CH-CH0-N-R"'-N-CH0-CH-CH0 -CH-CH-CH 0 -NR "'- N-CH 0 -CH-CH 0 -
£ ι d d ι 2 £ιd d2
OH OHOH OH
Dagegen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Prepolymeren, die sich von den oben genannten charakteristisch dadurch unterscheiden, daß im Molekülstamm die /3-Hydroxy-thioether-Gruppierung enthalten ist, die den Prepolymeren neue und andersgeartete Eigenschaften verleiht.In contrast, the process according to the invention makes it possible to prepare prepolymers which differ characteristically from the abovementioned ones by virtue of the fact that the / 3-hydroxythioether moiety is contained in the molecular strain, which gives the prepolymers new and different properties.
- CH0 - CH - CH0 -S-R* -S- CH0 - CH - CH0 -- CH 0 - CH - CH 0 -SR * -S - CH 0 - CH - CH 0 -
^ I d <L , d ^ Id <L .d
OH OHOH OH
Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung von Prepolymere, die zwei reaktionsfähige Glycidylendgruppen im Durchschnittsmolekül tragen und damit ein großes Einsatzfeld als Zwischenprodukt für die Herstellung von neuen Polymerprodukten eröffnen. Weiterhin wird angestrebt, Prepolymere mit /3-Hydroxy-Thioether-Gruppierungen im Molekülstamm und mit zahlenmittleren Molekülmassen von ca. 500 bis 6000 durch eine einfach handhabbare, in hohen Ausbeuten verlaufende Synthese auszuarbeiten.The object of the invention is the preparation of prepolymers bearing two reactive glycidyl end groups in the average molecule and thus opening up a large field of use as an intermediate for the preparation of new polymer products. Furthermore, it is desired to work out prepolymers with / 3-hydroxy-thioether groups in the molecular weight and with number-average molecular weights of about 500 to 6000 by an easily manageable, running in high yields synthesis.
Das Verfahren zur Herstellung von a, ω-difunktionellen Prepolymeren mit zwei Glycidylendgruppen ist dadurch gekennzeichnet, daß Diglycidylverbindungen mitDithiolverbindungen in einem Molverhältnis zwischen 10:1 und 10:9,5, vorzugsweise in einem Molverhältnis zwischen 10:5und10:9 unter Bildung von Prepolymeren der Struktur A umgesetzt werden.The process for the preparation of α , ω-difunctional prepolymers having two glycidyl end groups is characterized in that diglycidyl compounds are reacted with dithiol compounds in a molar ratio between 10: 1 and 10: 9.5, preferably in a molar ratio of between 10: 5 and 10: 9, to form prepolymers of Structure A will be implemented.
CH0-CH-CH0-Pr-CH0 -CH-CH-S-R-S-CH0-CH-CH0-^-R-CH0-Ch-CH \<ι / d L d \ 2 2j ZJ d < j CH 0 -CH-CH 0 -Pr-CH 0 -CH-CH-SRS-CH 0 -CH-CH 0 - ^ - R-CH 0 -Ch-CH \ < d / d L d \ 2 2j ZJ d < j
XCT OH OH ο X CT OH OH o
OH OH - . οOH OH - . ο
wobei χ einen vom eingesetzten Molverhältnis abhängigen Durchschnittswert darstellt und R und R' substituierte oder unsubstituierte aliphatische, araliphatische, aromatische, cycloaliphatische oder andere difunktionelle Reste, einschließlich Ether (-O-), Ester (-CO-O-) oder Amin-Gruppen (-NR"-), darstellen, die zwei Glycidylgruppenwhere χ is an average value dependent on the molar ratio used, and R and R 'are substituted or unsubstituted aliphatic, araliphatic, aromatic, cycloaliphatic or other difunctional radicals, including ethers (-O-), esters (-CO-O-) or amine groups ( -NR "-) representing the two glycidyl groups
(-CH0-CH-CH0)(-CH 0 -CH-CH 0 )
oder zwei Thiolgruppen (-SH) miteinander verbinden können. .or two thiol groups (-SH) can connect to each other. ,
Es wurde weiter gefunden, daß die erfindungsgemäße Umsetzung nach der Gleichung (1) verläuft und die Prepolymeren in den meisten Fällen einen Durchschnittspolymerisationsgrad Pn aufweisen, der der Formel (2) folgt, vorausgesetzt, daß dieIt has further been found that the reaction according to the invention proceeds according to equation (1) and the prepolymers have in most cases an average degree of polymerisation P n which follows the formula (2), provided that the
Umsetzung bis zum praktisch völligen Verbrauch derThiolgruppen geführt wird. Gleichung (1):Implementation is led to virtually complete consumption of thiol groups. Equation (1):
η GHo-GH-CH9-R-CH0-CH-CH0 + m HS-R'-3H ^η is GHo-GH-CH 9 -R-CH 0 -CH-CH 0 + m HS-R'-3H ^
\2 0/ 2 2 \0/ 2 \ 2 0/2 2 \ 0/2
CH0-CH-CHo~PR-CHoCHCHo-3-R'-3-CH0CHCH0I-R-Ch0-CH-CH O OH .OH- X O7 CH 0 -CH-CH o ~ PR-CH o CHCH o -3-R'-3-CH 0 CHCH 0 IR-Ch 0 -CH-CH O OH .OH- X O 7
Gleichung (2):Equation (2):
Pn=H-7 r = £ 0,1 < r j 0,95 P n = H-7 r = £ 0.1 <rj 0.95
Zum Beispiel entsteht bei der erfindungsgemäßen Umsetzung von 10 Mol einer Diglycidylverbindung mit 5 Mol eines Dithiols ein Prepolymer der Struktur A mit einem Durchschnittspolymerisationsgrad von Pn = 3 und χ = 1. In diesem Beispiel beträgtFor example, in the reaction according to the invention of 10 mol of a diglycidyl compound with 5 mol of a dithiol, a prepolymer of structure A having an average degree of polymerisation of P n = 3 and χ = 1 is formed
Als für das Herstellungsverfahren besonders geeignete Diglycidylverbindungen seien genannt: Diglycidylether von Dihydroxyaromaten, aliphatische Diglycidylether, Diglycidylester, Diglycidylamine. Vorzugsweise werden eingesetzt:Suitable diglycidyl compounds which are particularly suitable for the preparation process are: diglycidyl ethers of dihydroxyaromatics, aliphatic diglycidyl ethers, diglycidyl esters, diglycidylamines. Preferably used are:
— Bisphenol-A-diglycidyletherBisphenol A diglycidyl ether
γ¥\ y-O-CHg-CH-CH γ ¥ \ yO-CHg-CH-CH
— höhermolekulare Epoxidharze, die sich von Bisphenol-A ableiten, z. B. die Handelsprodukte der Fa. Ciba-Geigy, Schweiz unter den Handelsnamen Araldite, wie Araldite GT 6071, GT 7071- High molecular weight epoxy resins derived from bisphenol-A, z. As the commercial products of the Fa. Ciba-Geigy, Switzerland under the trade names Araldite, such as Araldite GT 6071, GT 7071
— Bisphenol-F-diglycidylether, IsomerenmischungBisphenol F diglycidyl ether, isomeric mixture
— aliphatische Diglycidylether- aliphatic diglycidyl ethers
-CH-CH0-O-CH0CH0OCH0CH-Ch 2 2 2 2 /-CH-CH0-O-CH0CH0OCH0CH-CH2 2 2 2 /
z. B. CH0-CH-CH0-O-CH0CH0OCH0 z. For example, CH 0 -CH-CH 0 -O-CH 0 CH 0 OCH 0
\2 y 2 2 2 2\ /\ 2 y 2 2 2 2 \ /
N0 0 N 0 0
— Diglycidylester z.B.Diglycidyl ester e.g.
0 00 0
ü 11ü 11
CH0-CH-CH0-OC-R"-CO-CH0-CH-CH0 s2 / 2 2 \ / 2CH 0 -CH-CH 0 -OC-R "-CO-CH 0 -CH-CH 0 s2 / 2 2/2
0 00 0
02 0 2
Rtt " C6H4' W ' CH2CH2 — Diglycidylamine, z. B. Rtt " C 6 H 4 'W' CH 2 CH 2 - diglycidyl amines, eg.
0 ^O0 ^ O
Für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eingesetzte Dithiolverbindungen entsprechen der FormelDithiol compounds used for the preparation process according to the invention correspond to the formula
HS-FT-SH Als besonders geeignete Dithiolverbindungen seien genannt:HS-FT-SH Particularly suitable dithiol compounds are:
HS-CHOCÄH,CH0-SH, HS-CHo-f 7-0 HS-CH O C Ä H, CH 0 -SH, HS-CH o -f 7- 0
HS-CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2-ShHS-CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 -Sh
HS-(CH2CH )nSH η = 2 - 10, besonders η = 2, S, 8HS- (CH 2 CH) n SH η = 2-10, especially η = 2, S, 8
HS-CH2CH(SH)-Ch2OHHS-CH 2 CH (SH) -Ch 2 OH
HS-CH2COOCH2CH2OCH2CH2OCh2CH2OOCCH2-SHHS-CH 2 COOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCh 2 CH 2 OOCCH 2 -SH
HS-CH0COO-(CH0) 0OCCH0-SH η = 6, 8HS-CH 0 COO- (CH 0 ) 0OCCH 0 -SH η = 6, 8
HS-CH2COO-C6H4-OOCCH2-Sh HS-CH2COO-C5H4-CH2-C5H4-OOCCH2-ShHS-CH 2 COO-C 6 H 4 -OOCCH 2 -Sh HS-CH 2 COO-C 5 H 4 -CH 2 -C 5 H 4 -OOCCH 2 -Sh
Die Umsetzung wird vorteilhaft ohne Lösungs- oder Verdünnungsmittel durch Erwärmen der homogenen Mischung der beiden Komponenten und bei einerTemperatur von 0 <T< 14O0C vorgenommen, vorzugsweise bei 60-1200C. Und zwar wird so lange erhitzt, bis die Thiolgruppen umgesetzt sind. Die nach dieser Verfahrensweise hergestellten Prepolymeren weisen eine bestimmte zahlenmittlere Molekülmasse auf, die durch das Molverhätltnis r der Reaktionskomponenten vorgegeben ist. Die Prepolymeren bestehen aus einer Serie von Oligomeren (x = 1,2,3,4,...), wobei häufig auch noch Diglycidylausgangsverbindung enthalten bleibt (x = 0). Das ist besonders bei r zwischen 0,1 und 0,75 der Fall. Die erfindungsgemäßen Prepolymeren sind also Mischungen von Diglycidylverbindungen unterschiedlicher Kettenlänge, in weiterer Ausprägung der Erfindung ist es als vorteilhaft erschienen, die erfindungsgemäße Umsetzung in einem Lösungsoder Verdünnungsmittel durchzuführen, vorzugsweise in Monomethylglykol, Ethylendiglykol, Toluol, Chlorbenzol, Benzylalkohol, und/oder bei Gegenwart von Umsetzungskatalysatoren zu arbeiten. Hierfür kommen besonders in Frage tertiäre Amine, Peroxide (wie Benzoylperoxid), Alkoholate.The reaction is advantageously carried out without solvent or diluent by heating the homogeneous mixture of the two components and at a temperature of 0 <T <14O 0 C, preferably at 60-120 0 C. Namely, heated until the thiol groups have reacted , The prepolymers prepared by this procedure have a certain number-average molecular weight, which is predetermined by the molar ratio r of the reaction components. The prepolymers consist of a series of oligomers (x = 1,2,3,4, ...), which often also diglycidyl starting compound remains (x = 0). This is especially the case for r between 0.1 and 0.75. The prepolymers according to the invention are thus mixtures of diglycidyl compounds of different chain lengths, in a further embodiment of the invention it has appeared advantageous to carry out the reaction according to the invention in a solvent or diluent, preferably in monomethylglycol, ethylene diglycol, toluene, chlorobenzene, benzyl alcohol and / or in the presence of reaction catalysts to work. Tertiary amines, peroxides (such as benzoyl peroxide), alcoholates are particularly suitable for this purpose.
Die Variationsbreite des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist sich als außerordentlich groß. Das gilt sowohl hinsichtlich der einsetzbaren Diglycidyl- und Dithiol-Komponenten, wie auch hinsichtlich der erzielbaren mittleren Molekulargewichte der Prepolymeren.The breadth of variation of the method according to the invention proves to be extraordinarily large. This applies both with regard to the usable diglycidyl and dithiol components, as well as with regard to the achievable average molecular weights of the prepolymers.
10,0g Bisphenol-A-diglycidether (29,38 mmol) und 2,5g Xylylendithiol (HSCH2C6H4CH2SH) (14,69mmol) werden unter Erwärmen auf 80°C miteinander innig vermischt bis eine homogene Mischung gebildet ist und dann ohne Rühren 50-70 Stunden bei 100-1200C umgesetzt. Es entsteht ein glasig amorphes Prepolymer, das in THF löslich ist und pro Durchschnittsmolekül zwei Glycidylendgruppen enthält.10.0 g of bisphenol A diglycidyl ether (29.38 mmol) and 2.5 g of xylylenedithiol (HSCH 2 C 6 H 4 CH 2 SH) (14.69 mmol) are intimately mixed with one another while heating to 80 ° C. until a homogeneous mixture is formed is and then reacted without stirring at 100-120 0 C for 50-70 hours. The result is a glassy amorphous prepolymer which is soluble in THF and contains two glycidyl end groups per average molecule.
Beispeil 2Example 2
11,475g Bisphenol-A-diglycidylether (33,71 mmol) und 3,073g (16,86mmol) 3.6-Dioxaoctan-dithiol-1.8 (HSCH2CH2OCH2CH2OCh2CH2SH) werden durch Erwärmen und Rühren homogen gemischt und 85 Stunden bei 8O0C erhitzt. Es resultiert ein zähflüssiges, farbloses, klares Prepolymer das in THF, CHCI3/CH3OH, Dioxan, Toluol u. a. löslich ist, eine zahlenmittlere Molekülmasse Mn (v.p.o.) von 785 aufweist und zwei Glycidylendgruppen pro Durchschnittsmolekül besitzt.11.475 g of bisphenol A diglycidyl ether (33.71 mmol) and 3.073 g (16.86 mmol) of 3.6-dioxaoctane-dithiol-1.8 (HSCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCh 2 CH 2 SH) are mixed homogeneously by heating and stirring and heated at 8O 0 C for 85 hours. A viscous, clear, colorless prepolymer is soluble in THF, CHCl3 / CH3OH, dioxane, toluene, among other things, has a number average molecular weight M n (VPO) of 785 and has two glycidyl group per average molecule.
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---|---|---|---|
DD27011584A DD232057A1 (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | PROCESS FOR PREPARING ALPHA, OMEGA DUFINCTIONAL PREPOLYMERS WITH TWO GLYCIDYLENE GROUPS |
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DD27011584A DD232057A1 (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | PROCESS FOR PREPARING ALPHA, OMEGA DUFINCTIONAL PREPOLYMERS WITH TWO GLYCIDYLENE GROUPS |
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DD (1) | DD232057A1 (en) |
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-
1984
- 1984-11-30 DD DD27011584A patent/DD232057A1/en unknown
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