DD266239A3

DD266239A3 - Verfahren zur herstellung von mehrfach modifizierten pf-novolaken

Info

Publication number: DD266239A3
Application number: DD30300987A
Authority: DD
Inventors: Michael Hesselbarth
Original assignee: Sprela Werke Spremberg Veb
Priority date: 1987-05-22
Filing date: 1987-05-22
Publication date: 1989-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mehrfach modifizierten PF-Novolaken, die als Bindemittel fuer Schleifbelaege und Trennschleifkoerper eingesetzt werden. Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines kostenguenstigen Bindemittels fuer Diamantschleifkoerper, das bei hoher thermischer Beanspruchung nur einem geringen thermisch-oxidativen Abbau unterliegt. Erfindungsgemaess wird ein PF-Novolak durch die Zugabe von aromatischen Phosphorsaeureestern, vorzugsweise Arylphosphat und/oder Aralkylphosphat sowie eines Dicyamdiamid als Haerter enthaltendes Bisphenol-A-Epoxidharz modifiziert. Das Verhaeltnis der Gewichtsteile Novolak:aromatische Pheosphorsaeureester betraegt 100:2 bis 10 und das von Novolak:Epoxidharz 100:5 bis 40.

Description

Eine Erhöhung des Phosphatanteile über 5 Teile hincus verlängert die Fließstracke und senkt den Schmelzboreich soweit, daß der modifizierte Novclak nach dem Vermählen eine zu große Sinterneigung zeigt. Als Novolakhärter wird in bekannter Waiso Hexamethylentetramin und/oder Paraformalc'ehyd verwendet. Um eine optimale thermische Beständigkeit zu erzielen, sind 0-12 Teile Härter auf 100 Teile Novolak erforderlich.

Erfindungsgemäß wird während des Vermahlons weiterhin ein Härtungsmitte! enthaltendes Epoxid-Pulvorharz zugosetzt. Fs enthält ale phenolischen Grundbaustein das Dihydroxidlphenylpropan, der mittlere Kondensationsgrad liegt bei 3-5. Das Härtungsmittel ist Dicyandiamid. Jedoch könnon auch ähnllch'j Epoxidharz-Pulver, wie sie als Einkomponentenhdrze für Klebstoffe verwendet werden, Anwendung finden. Die Menge des zugesetzten Epoxidharzes liegt vorzugsweise bei 15-23 Gowichteteilen je 100 Teile Novolak.

Der daraus resultierende erzielte Effekt war nicht ohne weiteres zu erwarten. Ein Einsatz von weniger als 15 Gewichtsteilen Epoxidharz ohne Verwendung von Phosphat ergibt Formkörper von unzureichender Flexibilisierung. Eine weitere Erhöhung des Epoxldhncianteilesvorschlochtort die thermische Beständigkeit. Der then nische Abbau der orfindungsgemäß hergestellten und ausgehärteten Novolake, trotz flexibillsierender Additive, ist nur wenig größer als der eines unmodifizierten Novolaks. Diu gleichzeitige Modifizierung mit einem Epoxidharz und einem aromatischen Phosphorsäureester ermöglicht, die Zusätze weitgehend zu minimieren und damit störende Nebenwirkungen zu verringern. Günstig wirkt sich wahrscheinlich weiter aus, daß die flexibilisie*ende Wirkung beider Komponenten auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruht, so auf die Bildung von Brückenr.trukturen größerer Kettenlänge mit dem E'poxidharz sowie auf eine Phasenseperation in der Harzmatrix durch das Phosphat.

Autführiingsbelipiele Beispiel 1

Die Herstellung eines mehrfach modifizierton Novolaks gemäß der Erfindung wird wie folgt durchgeführt: Ein Novolak wird durch Kondensation von Phenol und Formaldehyd im molaren Verhältnis von 1:0,85 bis 0,6 bei pH-Wert kleiner 2 hergestellt. Als Katalysator ist Salzsäure und/oder vorzugsweise Oxalsäure geeignet. Die Kondenoation erfolgt in bekannter Welse In einem Rührwerkereaktor mit Doppelmantel in 2-4 Stunden unter Rückflußbedingungen. Nach Abdekantieren der Vl' sserphaso gibt man den organischen Phosphorsäureester zu und destilliert unter allmählicher Temperaturerhöhung bis > 433 K. Die chemische Analyse ergibt für den so erhaltenen Novolak Molekulargewichtswerte um 800 bis 1000. Der Schmolzpunkt einos B-Teile-Phosphorsäureesters enthaltenden Novolaks liegt bei 353 K. Als aromatischer Phosphorsäureester wird bevorzugt Trikresylphosphat eingesetzt. Während des Vermahlons wird das Härtungsmittel Hexamethylentetramin und das Härtungsmittel enthaltende Bisphenol-A-Epoxidharz zugesetzt. Die Monge dos Epoxidharzes ist vorzugsweise mit 15-23 Gewichtsteilen je 100 Toüa Novolak einzuarbeiten. Der mit 2-5 Teilen Phosphat und 15-23 Teilen Epoxidharz modifizierte und 8-10 Teile Hexamethylentetramin enthaltende Novolak weist eine Fließstrecke von 2O-25mmbei39CKauf.

Beispiel

Erfindungsgemäß wird ein v/eiterer, mehrfach modifizierter Novolak folgendermaßen hergestellt: Die Kondensation von Phenol und Formaldehyd erfolgt im bekannten Molverhältnis und in bekannter Verfahrensweiso. Als Katalysator gelangt Oxalsäure zur Anwendung. Nach etwa 2-4 Stunden Kondensation wird die Wasserphase abdekantiert und der Novolak bei Temperaturen < 445 K allmählich entwässert. Dem noch unmodifizierten Novolak mit einem Schmelzpunkt >358K wird beim Vermählen das Härtungsmittel Hexamethylentetramin, der organische Phosphorsäureester mit einem Schmelzpunkt > 323 K und die Epoxidharzkomponente zu den in Beispiel 1 genannten Mengenanteilen zugegeben. Die daraus hergestellten Diamanttrennscheiben und Schleifkörper gestatten hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und erreichen hohe Standzeiten.

Claims

-1- 2S6 239 Erfindungsanspruch:

Verfahren zur Herstellung von mehrfach modifizierten Phenol-Formaldehyd-Novolaken durch Kondensation von Phenol und/oder seinen Homologen und Formaldehyd im Verhältnis Phenol:Formaldehyd 1 :<0,85 in Gegenwart saurer Katalysatoren, vorzugsweise Oxalsäure, dadurch gekennzeichnet, daß dem Novolak aromatische Phosphorsäureester mit einom Schmelzpunkt >323K, vorzugsweise Arylphosphate und/oder Aralkylphosphate im Verhältnis 100:2 bis 10, bevorzugt 100:3 bis 5Gew.-Teile und ein Dicyandiamid als Härter enthaltenes Bisphenol-A-Epoxidharz mit einem mittleren Kondensationsgrad von 3-5 im Verhältnis von Novolak:Epoxidharz von 100:5 bis 40, vorzugsweise 5 bis 20Gew.-Teile zugegeben werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mehrfach modifilierten Novolaken, die als schlagzähes und thermisch gut beständiges Bindemittel für Schleifbeläge und Tronnschleifkörper eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es Ist bekannt, kunstharzgebundene SchlelfbelBge und Schleifkörper aus Schleifmittel, wie Korund, Siliciumcarbid und/oder Aluminiumoxid, in speziellen Fällen Diamantkorn und Bindemittel, wie flüssige und feste Phenolharze, Epoxidharze, Polyphenylchlnoxalln, herzustellen. Der so erhaltenen Mischung werden außerdem Haftvermittler und Füllstoffe zugesetzt. Dabei werden hohe Schlagzähigkeiten und hohe Arbeitsgeschwindigkeiten an den Schielfbelägen und Schlelfkfirpern realisiert. Die auftretende stärkere Erwärmung dos Materials beim Schleifen setzt eine ausreichende mechanische Festigkeit bei Temperaturen, die wesentlich oberhalb der Raumtemperatur liegen, voraus, Gleichzeitig wird eine hohe thermische und Oxidationsbeständigkeit des Bindemittels gefordert. Insbesondere beim Einsau hochwertiger Schleifmittel, wie Diamantkorn, soll der Schleifkörper ne lange Lebensdauer aufweisen. Deshalb ist z.B. Im DD-¹VP 200085 vorgeschlagen werden, das thormisch außerordentlich stabile Polyphenylchlnoxalin als Bindemittel für Ui τη ant-Trennschlelfkörpor einzusetzen. Dio geringe Verfügbarkeit und die hohen Kosten dieses Spezialpolymers begrenzt jedoch die Anwendung auf wo.* .ge Spezialfälle. En Ist weiter bekannt, als Bindemittel für Schleifkörper Phenolharze einzusetzen, die Thermoplaste, insbesondere ABS-Terpolymere onthalten, wie In DE-OS 2248687 dargelegt. Auch Epoxidharze sind als flexlbilisierender Zusatz bekannt, z. B. aus OS-DE 2138678. Beide Varianten sind für ein mittleres Niveau der mechanischen Festigkeit ausreichend. Acrylnitril-Butadlen-Styrol-Terpolymero und in geringem Umfang das Epoxidharz setzen jedoch später die thermische Beständigkeit, iiowohl die Festlgkoitskennwerte bei erhöhter Temperatur als auch die Beständigkeit gegen thermischen und thermischoxiditlven Abbau herab, insbesondere wenn der Anteil des modifizierenden Zusatzes über 10% hinausgeht. Trotz verbo88ei1er mechanischer Festigkeit, die hohe Arbeitsgeschwindigkeiten bei Kurzzeitbeanspruchungon ermöglicht, ist die Lebensdauer der Schleifkörper und Trennschleifscheiben nicht ausreichend.Weiterhin sind Phosphorsäureester als Zusatz zu Phenolharzen seit 1918, wie im US-PS 1439056, bekannt. Sie finden bis heute z. B. in Schichtpreßstoffharzen Anwendung, wo sie gleichzeitig als Flammschutzmittel und als Weichmacher wirken. Wie jeder flexibllisierende Zusatz erhöhen sie jedoch den Gewichtsverlust bei thermischer Beanspruchung erheblich. Deshalb sind Phosphate für dio Schlagzähmodifizierung von Bindemitteln für Schleifkörper in der Praxis bisher nicht angewendet worden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Herstellern von Trennschleifkörpern, insbesondere von Diamantbelägen und Diamantschleifkörpern, ein kostengünstiges und gut verfügbares Kunstharzbindemittel anzubieten. Das Bindemittel muß auf vorhandenen Anlagen hergestellt und aufbereitet werden können und muß bei thermischer Beanspruchung keinem thormischoxidativen Abbau unterliegen sowie seine hohe Schlagzähigkeit behalten. Die Schleifkörper sollen hohe Abtragleistungen boi geringem Verschleiß aufweisen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe dar Erfindung ist die Entwicklung von modifizierten Novolaken, deren Schlagzähmodifizierung die thermische und thermlsch-oxldative Beständigkeit nicht nach.'oillg beeinflußt. Die technische Aufgabe der Erfindung Ist es auch, das Herstellungsverfahren so zu gestalten, daß die Realisierung auf den vorhandenen Anlagen zur Novolak-Synthese, -Aufbereitung und -Anwendung möglich ist.

Es wurde gefunden, daß ein der Ziel- und Aufgabenstellung entsprechender Novolak hergestellt werden kann, wenn eine mehrfache Modifizierung durch ein Epoxidharz und einen aromatischen Phosphorsäureester vorgenommen wird. Dabei werden als aromatische Phosphorsäureester bevorzugt Arylphosphatestor eingesetzt. Auch Aralkylphosphate sind geeignet, jedoch müssen mindestens zwei der drei Estergruppen aromatische Reste (Phenyl-Kresyl) sein. Diese werden vor der Destillation der Novolakheretellung oder bei Verbindungen mit einem Schmelzpunkt >323K während der Vermahlung in einer Menge von vorzugsweise 2-5 Gewichtsteilen je 100 Teile Novo'ak zugesetzt.