DE1008910B - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern und UEberzuegen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern und UEberzuegen

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DE1008910B
DE1008910B DEF16777A DEF0016777A DE1008910B DE 1008910 B DE1008910 B DE 1008910B DE F16777 A DEF16777 A DE F16777A DE F0016777 A DEF0016777 A DE F0016777A DE 1008910 B DE1008910 B DE 1008910B
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Germany
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acids
acid
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epoxy resins
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DEF16777A
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Dr Erich Eimers
Dr Hermann Schirmer
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/14Polycondensates modified by chemical after-treatment
    • C08G59/1433Polycondensates modified by chemical after-treatment with organic low-molecular-weight compounds
    • C08G59/1438Polycondensates modified by chemical after-treatment with organic low-molecular-weight compounds containing oxygen
    • C08G59/1455Monocarboxylic acids, anhydrides, halides, or low-molecular-weight esters thereof
    • C08G59/1461Unsaturated monoacids

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Formkörpern und Überzügen Es ist bekannt, die Kondensationsprodukte von B.isoxyarylalkanen, z. B. des Diphenylolpropans, mit Epichlorhydrin., meist Epoxyharze genannt, mit Säuren, zu verestern. Besondere Bedeutung als Lackrohstoffe haben mit Säuren von trocknenden Ölen modifizierte Epoxyharze erlangt. Diese können auch mit polymerisationsfähigen Vinylverbindungen, namentlich Styrol, mischpolymerisiert werden und ergeben dann ebenfalls Lackrohstoffe ähnlich den styrolisierten Alkydharzen.
  • Ferner ist bekannt, Styrol bzw. flüssige, in Lösungsmitteln lösliche Mischpolymerisate von Styrol mit Acrylsäure oder Methaerylsäure mit Glycidylacrylaten oder -methacrylaten bzw. mit Polyepoxyden, nämlich mit Diphenylolpropan-,diglycidyläthern oder niedermolekularen polymeren Kondensationsprodukten von Diphenylolpropan mit Epich'lo,rhydrin, zu mischen und diese Gemische durch Erhitzen während mehrerer Stunden und schließlich Verpressen bei 140 bis 170° bzw. durch Erhitzen während etwa einer Stunde auf 150° in unschmelzbare, unlösliche Produkte überzuführen.. Das Anwendungsgebiet der Verfahrenserzeugnisse besteht hauptsächlich in der Verwendung der noch hä,rtbaren Mischungen als Klebemittel und in der Herstellung von Folien und Schutzüberzügen.
  • Es wurde nun gefunden, daß man Formkörper und Überzüge aus Palymerisationsprodukten von modifizierten Epoxyharzen und monomeren Äthylenverbindungen technisch besonders vorteilhaft dadurch herstellen kann, daß man in an sich bekannter Weise mit ,B-Arylacrylsäuren bzw. einem Gemisch aus diesen und gesättigten Carbonsäuren veresterte Epoxyha,rze auf Basis von Bis-oxyarylalkanen in den nionomeren polymerisierbaren Äthylenverbindungen löst, die Masse verformt und unter Erwärmen aushärtet.
  • Gemische von mit ß-Arylacrylsäuren veresterten Epo xyharzen mit polymerisationsfähigen Vi:nylverbindungen, z. B. Styrol, besitzen wesentlich andere Eigenschaften als die eingangs erwähnten Gemische ölsäuremodifiziete;r Epoxyharze mit den erwähnten Vinylverbindungen. Während die letzteren auch nach mehrstündigem Erhitzen auch in Gegenwart von Peroxyden noch in den üblichen Lacklösungsmitteln löslich bleiben und, z. B. zu Filmen vergossen, lufttrocknende Lacke ergeben, härten die Gemische der mit ß-Arylacrylsäuren veresterten Epoxyharze mit den Vinylverbindungen in Gegenwart von Peroxydkatalysatoren beim Erwärmen schon nach kurzer Zeit in stark exotherm.er Reaktion nach Art der bekannten Polyestergießharze zu harten, unlöslichen und unschmelzbaren Produkten. Die gehärteten Misch polymerisate besitzen hervorragende mechanische Eigenschaften, z. B. Zug-, Biege- und Schlaghiegefestigkeit. Gegenüber den soeben erwähnten Polyestergießharzen (härtbaren Mischungen ungesättigter Polyester mit polymerisationsfähigen Vinylverbindungen, insbesondere Styrol) besitzen die neuen Kunststoffe eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien, insbesondere Wasser und Alkalien. So beträgt beispielsweise die Abnahme der Biegefestigkeit von Formteilen nach siebentägigem Kochen in Wasser bei den bekannten Pälyestergießharzen etwa 70%, bei den erfindungsgemäßen Harzen hingegen nur 5 bis 30%. Die Biegefestigkeit nimmt nach Lagern während 200 Stunden bei 60° in 40%iger Natronlauge bei den bekannten Harzen um etwa 300/0, beiden erfindungsgemäßen Harzen praktisch überhaupt nicht und in 12%iger Ammoniaklösung bei den bekannten Harzen um etwa 65 bis 70% und bei den erfindungsgemäßen Harzen nur um etwa 5 bis 80/a ab. Des weiteren besitzendie neuen Harze im Vergleich zu den bekannten. Polyestergießharzen eine bessere Adhäsion zu Glasfasern, was sich in höheren Festigkeitseigenschaften von mit Glasfasereinlagen versehenen Gebilden äußert.
  • Schließlich zeichnen sich die neuen Harze durch eine besonders gute elektrische Isolierfähigkeit aus. So verhält sich der Oberflächenwiderstand der bekannten Polyestergießharze zudem der neuen Harze wie etwa 1.1014Q:4-101-5Q, während der spezifische Widerstand bei den bekannten Harzen etwa 3-1015Q cm und derjenige der neuen Harze etwa 1,3 - 1018 S2 cm beträgt. Als ß-Arylacrylsäuren können erfindungsgemäß namentlich Zimtsäure, aber auch deren Derivate, z. B. a-Chlorzimtsäure und a-Methoxyzimtsäure, sowie z. B. Naphthylacrylsäure, verwendet werden.
  • Neben diesen Säuren können noch. andere gesättigte oder ungesättigte Mono- -oder Pälycarbonsäu.ren mitverwendet werden, letztere jedoch nur in kleineren Mengen, da bei Verwendung von größeren Mengen leicht Gelatinierung eintreten kann. Als solche Säuren, die neben den erfindungsgemäß zu verwendenden ß-Arylacrylsäuren miteinkondensiert werden können, seien z. B. genannt: Fettsäuren, wie Laurin- oder Stearinsäu.re, die durch Verseifen von natürlichen Fetten und Ölen zu gewinnenden Säuregemische und die durch Oxydieren von. Paraffin erhältlichen synthetischen Fettsäuren, weiterhin Harzsäuren, wie die Abietins.äure, halogenierte, hydroxylsubstituierte oder aminosubstituierte Säuren der genannten Art, ungesättigte Säuren, wie Crotons,äure und Sorbinsäure, ferner cycloaliphatische Carbonsäuren, wie die Cyclohexancarbonsäure, aromatische Carbonsäuren, wie Benzoesäure, Toluylsäuren, tert.-Butylbenzoes,äure, Salicylsäure und Naphthalincarbonsäuren, und schließlich die halogenierten Derivate solcher Säuren. Als Dicarbonsäuren kommen z. B. in Betracht: Bernsteinsäure, Adipinsäure und Phtha.lsäuren.
  • Das Verestern: der Epoxyharze mit den vorgenannten Säuren, für das hier kein Schutz beansprucht wird, erfolgt in an sich bekannter Weise durch einfaches Erhitzen der Gemische auf Temperaturen von etwa 150 bis 280°. Dabei isst es zweckmäßig, zur Beschleunigung der Wasserabspaltung ein Inertgas durch das Reaktionsgemisch hinöurchzuleiten. Gegebenenfalls können auch Vereiterungskatalysatoren, wie Toluols:ulfosäu:re und Trifluoressigsäure, zugesetzt werden. Ferner können zur Beschleunigung der Wasserabspaltung Schleppmittel, die mit dem Wasser azeotrop siedende Gemische bilden, zugesetzt werden, jedoch müssen solche Zusätze nach beendeter Kondensation entfernt werden.
  • Es ist auch möglich, die Epoxyharze anstatt mit .den freien Säuren zu verestern, mit Estern der betreffenden Säuren unter Abspaltung des Alkohols der Ester umzuestern. An Stelle der freien Säuren oder deren Ester kann die Veresterung der Epoxyharze schließlich auch mit den Halogeniden der erwähnten Säuren in Anwesenheit von .säurebindenden Mitteln, -wie Alkalien oder Aminen, herbeigeführt werden.
  • Als polymerisations.fähige Vinylverbindungen seien z. B. genannt: aromatische Vinylkohlenwass erstoffe, insbesondere Styrol, ferner a-Methylstyrol und Chlors.tyrole, ferner Vinylester oder -amide, wie Vinylacetat und N-Vinylphthalimi.d, Vinyläther sowie Acryl-und Methacrylsäureester und Allylester, wie Diallylphthalat, Triallylcyanurat und Diallyläthylenglykoldicarbonat.
  • Die mit ß-Arylacrylsäuren veresterten, Epoxyharze lösen sich leicht in den erwähnten Vinylkohlenwasserstoffen, z. B. Styrol. Nach Zusatz einer geringen Menge eines Polymerisationskatalysators, z. B. Benzoylperoxyd, Laurylperoxyd, Cumolperoxyd und tert.-Butylperoxyd, die in Mengen von etwa 0,5 bis 5% anzuwenden sind, tritt bei mäßigem Erhitzen schon in kurzer Zeit Polymerisation ein. Zur weiteren Beschleunigung der Polymerisation bzw. Herabsetzung der Härtungstemperätur können außerdem gegebenenfalls bekannte Promotoren, wie tertiäre: Amine und Salze des Eisens, Kobalts oder Mangans, zugesetzt werden. Auch ultraviolette Bestrahlung fördert die Polymerisation. Beispiel 1 648 Gewichtsteile eines Epoxyharzes, das durch-Kondensieren von Diphenylolpropan mit Epichlorhydrin hergestellt worden ist und ein Hydroxyläquivalentgewicht von 175 besitzt, wird zusammen mit 414 Gewichtsteilen Zimtsäure in einem Rührkessel unter Durchleiten von Stickstoff allmählich auf eine Temperatur von 260° erhitzt und etwa 5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Beim Abkühlen erstarrt das Reaktionsprodukt zu einem spröden, glasartigen Harz, das eine Säurezahl von 10,9 besitzt. Das Harz löst sich in der gleichen Gewichtsmenge Styrol. Die Lösung hat eine Viskosität von 13 Sekunden, gemessen im DIN-Becher Nr. 6 bei 20°. Nach Zusatz von 1 bis 40/a Benzoylperoxyd härtet die Lösung beim Erwärmen auf 80° innerhalb von etwa 4 Minuten. Das gehärtete Produkt hat einen hohen Erweichungspunkt und gute mechanische Eigenschaften und ist hervorragend korrosionsbeständig. Beim Erwärmen auf 60° mit 400/eiger Natronlauge ist nach 200stündiger Einwirkungsdauer noch keine Abnahme der mechanischen Festigkeit zu verzeichnen.
  • Beispiel 2 600 Gewichtsteile des vorbeschriebenen Epoxyharzes werden zusammen mit 300 Gewichtsteilen Zimtsäure und 100 Gewichtsteilen Stearinsäure, wie im Beispiel 1 beschrieben, 9 Stunden auf 260° erhitzt. Das Reaktionsprodukt erstarrt beim Abkühlen zu einem harten, spröden Harz mit einer Säurezahl von 7,2. Das Harz löst sich in jedem Verhältnis in. Styrol und besitzt in. 50%iger Styrollösung eine Viskosität von 15 Sekunden, gemessen im DIN-Becher Nr. 6 bei 20°. Nach Zusatz von Benzoylperoxy.d .härtet die Lösung beim Erwärmen auf 80° innerhalb von etwa 6 Minuten zu einem harten, unschmelzbaren Harz .mit guten mechanischen und elektrischen Eigenschaften, das sehr korrosionsfest ist.
  • Beispiel 3 513 Gewichtsteile des im Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes werden. mit 311 Gewichtsteilen Zimtsäure und 11 Gewichtsteilen Adipinsäure 9 Stunden auf 260° erhitzt. Die Säurezahl des Reaktionsproduktes beträgt 8,25. Das Harz löst sich, in jedem Verhältnis in Styrol und härtet nach Zusatz von Benzoylperoxyd beim Erwärmen auf 80° innerhalb kurzer Zeit zu einem harten, unschmelzbaren Harz mit guten mechanischen Eigenschaften und hoher Korrosions-und Wärmefestigkeit.
  • Beispiel 4 942 Gewichtsteile des im Beispiel l genannten Epoxyharzes, 478 Gewichtsteile Zimtsäure und 180 Gewichtsteile Colophonium werden 91/s Stunden auf 255 bis 260° erhitzt. Beim Erreichen einer Säurezahl von 9,25 wird die Reaktion abgebrochen. Das Reaktionsprodukt stellt ein hartes Harz dar, das in jedem Verhältnis mit Styrol mischbar ist und nach Zusatz von Benzoylperoxy.d beim Erwärmen auf 80° nach kurzer Zeit in ein hartes, unschmelzbares Produkt übergeht.
  • Beispie15 1200 Gewichtsteile eines durch Kondensieren von Diphenylolpropan mit Epichlorhydrin erhaltenen Epoxyharzes mit einem Hydoxyläquivalentgewicht von 190 werden mit 400 Gewichtsteilen Zimtsäure und 8 Gewichtsteilen Triphenylphosphit während 3 Stunden auf 250° aufgeheizt. Dann wird die Temperatur noch 4 Stunden auf 250 bis 255° gehalten. Das Reaktionsprodukt hat eine Säurezahl von 5,6 und in 50%iger Styrollösung eine Farbzahl von 6 (gemessen nach der Jodmethode). Nach Zusatz von Benzoylperoxyd und Erwärmen auf 80° härtet die Lösung innerhalb etwa 6 Minuten. Ein besonders wertvoller Kunststoff wird erhalten, wenn der Lösung vor dem Härten 40% ihres Gewichtes an Glasfasern zugesetzt werden.
  • Beispiel 6 Stellt man nach der Vorschrift gemäß Beispie15 eine Platte mit einer Glasfaserverstärkung (40% Glasfaser) bei einer Härtungstemperatur von 110° her und lagert man diese Platte 5 Wochen bei 60° im Wasser, so beträgt die Wasseraufnahme 0,7 bis 0,8%. Eine aus einem bekannten Polyestergießharz entsprechend hergestellte und behandelte Platte nimmt demgegenüber 2% Wasser auf. Kocht man die erfindungsgemäß hergestellte Platte 5 Wochen, lang in Wasser, so verliert die Biegefestigkeit etwa 25 % ihres ursprünglichen Wertes. Eine mit einem bekannten Polyestergießharz entsprechend hergestellte und behandelte Platte büßt demgegenüber 45% ihrer ursprünglichen Biegefestigkeit ein.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Formkörpern und Überzügen aus Polymerisationsprodukten von modifizierten Epoxyharzen und monomeren Äthylenverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise mit ß-Arylacrylsäuren bzw. einem Gemisch aus diesen und gesättigten Carbonsäuren veresterte Epoxyharze auf Basis von Bis-oxyarylalkanen in den monomeren polymerisierbaren Äthylenverbindungen löst, die Masse verformt und unter Erwärmen aushärtet. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1050 372; USA.-Patentschriften Nr. 2516309, 2521 911, 2 580 901, 2 662 807-; Handbuch der BASF, Kunststoffe 1953, S. 4, 5 und 122, z. B. Gießharz P. 3; Deutsches Jahrbuch für die Industrie der plastischen Massen, 1945 bis 1950, S.199/300, Silicon-Gießharze, z. B. DC 993, 996, 4.
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Citations (5)

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