DE10002726A1

DE10002726A1 - Verwendung von Polyoxyalkylen-modifizierten Polyhydrogenmethylorganosiloxanen

Info

Publication number: DE10002726A1
Application number: DE2000102726
Authority: DE
Inventors: George-Hans Bayne; Georg Feldmann-Krane; Stefan Stadtmueller
Original assignee: TH Goldschmidt AG; Goldschmidt GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2000-01-22
Filing date: 2000-01-22
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polyoxyalkylen-modifizierten Polyhydrogenmethylorganosiloxanen (nachfolgend auch als Polyethersiloxan bezeichnet) zur Bildung und Stabilisierung von Epoxidharzschäumen.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polyoxyalkylen modifizierten Polyhydrogenmethylorganosiloxanen (nachfol gend auch als Polyethersiloxan bezeichnet) zur Bildung und Stabilisierung von Epoxidharzschäumen.

Epoxidharze finden in technischen Bereichen eine vielfältige Anwendung als kalthärtende Beschichtungsmittel für beispiels weise Industriefußböden, als Formmassen zur Herstellung von Formteilen in der Automobilindustrie, Korrosionsschutz, In genieurbau oder Elektronikindustrie.

Solche Epoxidharzsysteme setzen sich aus einer Harzkomponente mit einer oder mehreren Epoxidgruppen, beispielsweise Bisphe nol-A-Harz, und einem Basisamin als Härter zusammen. Bei den zur Vernetzung geeigneten Härtern handelt es sich üblicherweise um polyaminohaltige Komponenten, beispielsweise Dipropylen triamin, Isophorondiamin oder Xylylendiamin. Zur Erreichung optimaler Eigenschaften des gehärteten Epoxidharzes ist es er forderlich, dass die reaktiven Gruppen vollständig zur Reaktion kommen, d. h. dass einer vorgegebenen Anzahl an Epoxidgruppen die gleiche Anzahl an Amingruppen entsprechen.

Ein wesentliches Element der Erfindung ist die Zudosierung von Polyethersiloxanen, die in der Molekülstruktur noch nicht ab reagierte Si-H-Gruppen tragen. Die erfindungsgemäß einzusetzen den Verbindungen haben die allgemeine Formel I:

wobei
a = 5 bis 500 und
b = 1 bis 100 und
und die Reste
R₁ = gleiche oder verschiedene aliphatische oder aromati sche Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 8 C-Atomen sind,
R₂ = R₁ oder ein Rest R_2a oder R_2b, mit der Maßgabe, dass mindestens je ein Rest R_2a und R_2b am Siloxangerüst enthalten ist,
wobei der Rest R_2a für Wasserstoff und
der Rest R_2b für eine Polyoxyalkylengruppe der allgemeinen For mel

-(CH₂)_c(OC₂H₄)_d(OC₃H₆)_eOR₃

mit der Bedeutung
C = 2 bis 10,
d = 0 bis 20 und
e = 0 bis 10 steht,
wobei mindestens eines der Indizes d oder e ≠ 0 ist und
R₃ = ein Wasserstoffrest, ein einwertiger, gegebenenfalls substituierter oder unsubstituierter, aliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 C-Atomen ist.

Erfindungsgemäß werden die vorgenannten Verbindungen bei der Herstellung und Stabilisierung von Epoxidharzschäumen eingesetzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung werden die Polyethersiloxane dergestalt herge stellt, dass das Gewichtsverhältnis von Wasserstoffsiloxan resten zu Polyoxyalkylenresten 95 zu 5 bis 5 zu 95, insbe sondere etwa 50 zu 50 beträgt.

Durch Zugabe der vorgenannten Verbindungen, insbesondere in Mengenanteilen von 1 bis 20 Gew.-% zu an sich bekannten Epoxidharzen erzielt man folgende überraschende Effekte:
Durch Reaktion von freien Wasserstoffvalenzen an Silicium atomen in den Verbindungen mit Hydroxylgruppen der oligome ren Epoxidharze und/oder den Aminogruppen der üblichen Här terkomponente erfolgt die Entwicklung und Abspaltung von Wasserstoff nach den Gleichungen:

Si-H + HO-R → Si-OR + H₂

Si-H + H₂N-R → Si-NHR + H₂

Dieser gebildete Wasserstoff kann nun als Treibmittel die nen und dadurch zu einer Schaumbildung innerhalb der Epoxidharzmischung führen. Gleichzeitig wirken die Poly ethersiloxananteile der Verbindung durch ihre hervorragen den Oberflächeneigenschaften als Stabilisatoren für die gebildeten Schaumzellen, so dass der Aushärtungsprozess des Epoxidharzes abgeschlossen wird, bevor es zu einer Zerset zung des Schaumes kommt.

Üblicherweise werden Epoxidharz und Polyamin der Härterkompo nente in einem definierten Mischungsverhältnis abgemischt. Die Aushärtung der Masse erfolgt beispielsweise nach Mischung bei Raumtemperatur oder im Trockenschrank bei 50°C. Erfindungsgemäß wird in gleicher Weise verfahren.

Nach Zugabe des Wasserstoffsiloxans (1 bis 10 Gew.-%) kommt es zur Schaumbildung.

Mit Wasserstoffsiloxan und Polyethersiloxan kommt es ebenfalls zur Schaumbildung, dabei wird der Schaum besser stabilisiert.

Durch Zugabe der Polyethersiloxane, d. h. Polyethersiloxane, die in der Molekülstruktur noch nicht abreagierte Si-H-Gruppen tragen, werden beste Stabilisierung der Schäume, großes Schaumvolumen, gute Schaumhöhe und kleine Poren erreicht.

Ausführungsbeispiele

Allgemeine Herstellvorschrift für die erfindungsgemäßen Bei spiele:

Beispiel 1

In einem 1000-ml-Dreihalskolben, der mit einem Rührer, Inten sivkühler, Thermometer und Tropftrichter ausgerüstet war, wur den 0,19 val eines Allylpolyethers, hier der allgemeinen Formel H₂C=CH-CH₂-(OCH₂CH₂)₁₂-(OCH₂CH(CH₃))₅-OCH₃ in 200 ml Toluol auf 100°C erhitzt. Nach Zugabe von 10 ppm H₂PtCl₆ wurden 1,6 val eines seitenständig Si-H-funktionalisierten Wasserstoff siloxans, beispielsweise der allgemeinen Formel Me₃SiO(SiHMeO)₄₀SiMe₃ (I) zugegeben. Anschließend wurde ca. 2 Stunden bei der Temperatur gerührt bis der Umsatz nach Si-H-Verbrauch ca. 12% betrug. Das Lösemittel wurde abdestilliert und das Produkt wurde nach Abkühlen auf Raumtemperatur filtriert. Man erhielt eine trübe Flüssigkeit mit einer Viskosität von ca. 60 mPas [25°C], der laut ¹H- und ²⁹Si-NMR-Spektren die nachstehende Formel (II) zukam:

Anwendungsbeispiele

Zur Herstellung einer härtenden Epoxidharzmasse wurde folgendes Gemisch hergestellt. 30 g Epoxidharz Eurepox® 730 und 6,8 g Euredur® 42 (Xylylendiamin) wurden in einer Glasschale homogen vermengt. Anschließend wurde das jeweilige Additiv gemäß der allgemeinen Herstellungsvorschrift in einer Menge von 3 Gew.-%, bezogen auf die Harzkomponenten zugegeben und nochmals gerührt. Die Härtung war nach zwei Stunden bei 25°C abgeschlossen.

Tabelle 1

Additivgemisch Vergleichsbeispiele 1 bis 5

Zur Beurteilung der Güte der Schaumbildung wurde der gehärtete Schaum entlang seines Durchmessers geschnitten und die Höhe in der Mitte gemessen. Dabei wurde einerseits die Höhe der nicht- geschäumten Masse sowie die Höhe der geschäumten Masse gemes sen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Bei dem Vergleichsbeispiel 1 handelte es sich um das reine Was serstoffsiloxan Me₃Si(SiHMeO)₄₀SiMe₃ (I).

Bei den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 handelte es sich um Ab mischungen (2 : 1) aus Wasserstoffsiloxan (I) und einem Poly ether. Die jeweils eingesetzten Polyether wurden anhand ihres Trübungspunktes charakterisiert.

Die eingesetzten Polyether können durch die allgemeine Struktur H₂C=CH-(CH₂)_c-2(OC₂H₄)_d(OC₃H₆)_eOR₃ beschrieben werden.

Tabelle 2

Claims

1. Verwendung von Polyhydrogenorganosiloxanen mit Polyoxy alkylengruppen der allgemeinen Formel I
wobei
a = 5 bis 500 und
b = 1 bis 100 und
und die Reste
R₁ = gleiche oder verschiedene aliphatische oder aromati sche Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 8 C-Atomen sind,
R₂ = R₁ oder ein Rest R_2a oder R_2b, mit der Maßgabe, dass mindestens je ein Rest R_2a und R_2b am Siloxangerüst enthalten ist,
wobei der Rest R_2a für Wasserstoff und
der Rest R_2b für eine Polyoxyalkylengruppe der allgemeinen Formel
-(CH₂)_c(OC₂H₄)_d(OC₃H₆)_eOR₃
mit der Bedeutung
c = 2 bis 10,
d = 0 bis 20 und
e = 0 bis 10 steht,
wobei wenigstens einer der Indizes d oder e ≠ 0 ist
und
R₃ = ein Wasserstoffrest, ein einwertiger, gegebenenfalls substituierter oder unsubstituierter, aliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 C-Atomen
bei der Herstellung und Stabilisierung von Epoxidharzschäu men.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis des Wasserstoffsiloxanrestes zum Polyoxyalkylenrest 95 zu 5 bis 5 zu 95 beträgt.

3. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis des Wasserstoffsiloxanrestes zum Polyoxyalkylenrest 50 zu 50 beträgt.

4. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei man Polyethersi loxan in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz einsetzt.

5. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei man Polyethersi loxan in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz einsetzt.

6. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Anzahl der Gruppen R_2a zu R_2b 20 : 1 bis 1 : 3 beträgt.

7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Index a für eine Zahl von 5 bis 100 steht.

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Index a für eine Zahl von 10 bis 50 steht.

9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Index b für eine Zahl von 3 bis 50 steht.

10. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Index b für eine Zahl von 10 bis 30 steht.