DE102015100563B4 - Polyester für flexibilisierte Epoxidharze und deren Verwendung - Google Patents

Polyester für flexibilisierte Epoxidharze und deren Verwendung Download PDF

Info

Publication number
DE102015100563B4
DE102015100563B4 DE102015100563.8A DE102015100563A DE102015100563B4 DE 102015100563 B4 DE102015100563 B4 DE 102015100563B4 DE 102015100563 A DE102015100563 A DE 102015100563A DE 102015100563 B4 DE102015100563 B4 DE 102015100563B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polyester
polyether polyol
difunctional
acid
groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102015100563.8A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102015100563A1 (de
Inventor
Seljam Imeri
Berthold Just
Isabell Skrzypietz
Marcel Volstorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schill and Seilacher Struktol GmbH
Original Assignee
Schill and Seilacher Struktol GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schill and Seilacher Struktol GmbH filed Critical Schill and Seilacher Struktol GmbH
Priority to DE102015100563.8A priority Critical patent/DE102015100563B4/de
Publication of DE102015100563A1 publication Critical patent/DE102015100563A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102015100563B4 publication Critical patent/DE102015100563B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/66Polyesters containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G63/668Polyesters containing oxygen in the form of ether groups derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/40Polyesters derived from ester-forming derivatives of polycarboxylic acids or of polyhydroxy compounds, other than from esters thereof
    • C08G63/42Cyclic ethers; Cyclic carbonates; Cyclic sulfites; Cyclic orthoesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

Polyester, erhältlich durch (a) Umsetzen eines mindestens difunktionellen Polyetherpolyols, das aus der aus Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polytrimethylenglykol, Polytetramethylenglykol, Poly-1,2-butandiol und Polyneopentylglykol bestehenden Gruppe ausgewählt ist, mit einer mehrwertigen Carbonsäure oder deren Anhydrid im Molverhältnis von Carbonsäuregruppen zu OH-Gruppen von mindestens 2 . 1, oder Umsetzung des mindestens difunktionellen Polyetherpolyols mit Chloressigsäure in einem Molverhältnis von Chloressigsäure zu OH-Gruppen von mindestens 1:1, unter Bildung eines carboxylierten Polyetherpolyols mit wenigstens zwei Carbonsäuregruppen im Molekül; und (b) anschließende Umsetzung des carboxylierten Polyetherpolyols mit einer mindestens difunktionellen Glycidylverbindung im Unterschuss, unter Bildung des Polyesters mit einem mittleren Molekulargewicht Mvon mindestens 5.000 g/Mol.

Description

  • Die Erfindung betrifft hochmolekulare Polyester zur Verwendung als Flexibilisierungsmittel für Epoxidharze und deren Verwendung in einer die hochmolekularen Polyester enthaltenden Epoxidharz-Zusammensetzung.
  • Klebstoffe auf der Grundlage von Epoxidharzen sind allgemein bekannt. Zur Aushärtung der Epoxidharze werden in der Regel organische Amine, Anhydride oder latente Härter wie Dicyandiamid verwendet. Aufgrund ihres variablen Eigenschaftsprofils eignen sich Epoxidharz-Klebstoffe insbesondere für Anwendungen mit hohen Ansprüchen an die Chemikalienbeständigkeit oder die thermische Belastbarkeit. Als Anzeichen für die thermische Belastbarkeit dient ein ausreichend hoher Glasumwandlungspunkt.
  • Die im Automobilbau zum Verkleben von hochfesten Stählen eingesetzten Klebstoffe müssen eine hohe Zugscherfestigkeit und Schälfestigkeit sowie eine gute Schlagzähigkeit und thermische Belastbarkeit aufweisen. Ein Nachteil von Epoxidharz-Klebstoffen liegt jedoch in ihrer Neigung zur Versprödung. Zur Herstellung von Epoxid-Klebstoffen mit zähelastischen Eigenschaften werden daher flexibilisierte Epoxidharze eingesetzt, die flexible Kautschuk-, Polyester-, Silikon- oder Urethansegmente enthalten.
  • Des Weiteren kann den Epoxidharz-Zusammensetzungen ein flexibler Weichmacher auf der Grundlage von Styrololigomeren oder Styrol-Phenol-Oligomeren zugesetzt werden. Eine gewisse Flexibilisierung kann auch durch die Verwendung von aliphatischen Glycidylethern wie beispielsweise Dodekylglycidylether als Reaktivverdünner erreicht werden. Der Einsatz dieser Weichmacher und Reaktivverdünner führt aber zu einer Absenkung des Glasumwandlungspunktes und ist bei hochstrukturfesten Klebstoffen oftmals nicht erwünscht.
  • Zur Verbesserung der Schlagfestigkeit werden den Epoxid-Klebstoffen daher sogenannte Zähigkeitsmodifikatoren zugesetzt. Bei diesen Zähigkeitsmodifikatoren handelt es sich um Polymere mit einem mittleren Molekulargewicht Mn von über 10.000 g/mol. Diese Polymere werden beim Aushärten der Epoxidharze unlöslich und bilden eine zweite Phase in der Epoxidharzmatrix.
  • Als Zähigkeitsmodifikatoren dienen üblicherweise Thermoplaste auf der Grundlage von Polyethersulfonen oder aus Epoxidverbindungen und Phenolen gebildete Phenoxyharze. Diese Polymere haben den Nachteil, dass sie aufgrund ihres hohen Molekulargewichts von über 10.000 g/Mol eine sehr hohe Viskosität aufweisen und daher sehr schwer zu verarbeiten sind.
  • Die EP 338 985 B1 beschreibt die Verwendung von blockierten Polyurethanen zur Flexibilisierung von Epoxidharzen. Die dort beschriebenen Epoxidharz-Zusammensetzungen haben aber den Nachteil, dass sie nicht lagerstabil sind.
  • Aus der DE 40 23 145 A1 sind copolymerisierbare Zusammensetzungen bekannt, die aus der Umsetzung eines cycloaliphatischen Epoxids mit einem mehrfunktionellen Polyetherderivat in einem Molverhältnis von mindestens 2:1 entstehen und endständige Epoxidgruppen aufweisen. Das Molekulargewicht dieser copolymerisierbaren Verbindungen wird daher im Wesentlichen durch das als Ausgangsprodukt verwendete Polyetherderivat bestimmt.
  • Die EP 2 145 924 A1 offenbart einen Carbonsäuregruppen aufweisenden Schlagzähigkeitsmodifikator, welcher aus der Reaktion eines intramolekularen Anhydrids einer Di- oder Tricarbonsäure mit mindestens einem amphiphilen Blockcopolymer, welches mindestens eine Hydroxylgruppe aufweist, hergestellt wird. Das mindestens eine Hydroxylgruppe aufweisende amphiphile Blockcopolymer kann ein Blockcopolymer aus Ethylenoxid und/oder Propylenoxid sowie mindestens einem weiteren Alkylenoxid mit mindestens 4 C-Atomen sein, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Butylenoxid, Hexylenoxid und Dodecylenoxid. Der Carbonsäuregruppen aufweisende Schlagzähigkeitsmodifikator kann durch Reaktion mit mindestens einem Polyepoxid weiter modifiziert werden. Insbesondere können der Carbonsäuregruppen aufweisende Schlagzähigkeitsmodifikator und das Polyepoxid für die Reaktion miteinander in einem solchen Verhältnis zueinander eingesetzt werden, dass das Verhältnis der Carbonsäuregruppen des Carbonsäuregruppen aufweisenden Schlagzähigkeitsmodifikators zu den Epoxidgruppen des Polyepoxids grösser als 1 ist.
  • Es besteht daher weiter Bedarf an flexibilisierten Epoxidharz-Zusammensetzungen, die sich insbesondere als hochstrukturfeste Klebstoffe mit guter Zugscherfestigkeit und Schälfestigkeit eignen und gleichzeitig eine gute Schlagzähigkeit und thermische Beständigkeit aufweisen.
  • Die Erfindung stellt hochmolekulare Polyester bereit, die trotz eines hohen Molekulargewichts von über 5.000 g/Mol immer noch flüssig sind und sich zur Flexibilisierung von Epoxidharzen eignen, ohne die Glasübergangstemperatur der ausgehärteten Zusammensetzung nachteilig zu beeinflussen. Die mit den hochmolekularen Polyestern flexibilisierten, ausgehärteten Epoxidharze weisen außerdem eine gute Zugscherfestigkeit und Schälfestigkeit auf und sind insbesondere für Anwendungen im Automobilbau geeignet.
  • Der erfindungsgemäße hochmolekulare Polyester ist erhältlich durch (a) Umsetzen eines mindestens difunktionellen Polyetherpolyols mit einer mehrwertigen Carbonsäure oder deren Anhydrid im Molverhältnis von Carbonsäuregruppen zu OH-Gruppen von mindestens 2:1, oder Umsetzung des mindestens difunktionellen Polyetherpolyols mit Chloressigsäure in einem Molverhältnis von Chloressigsäure zu OH-Gruppen von mindestens 1:1, unter Bildung eines carboxylierten Polyetherpolyols mit wenigstens zwei Carbonsäuregruppen im Molekül; und (b) anschließende Umsetzung des carboxylierten Polyetherpolyols mit einem mindestens difunktionellen Glycidylether im Unterschuss, unter Bildung des hochmolekularen Polyesters mit einem mittleren Molekulargewicht Mn von mindestens 5.000 g/Mol.
  • Das mindestens difunktionelle Polyetherpolyol ist aus der aus Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polytrimethylenglykol, Polytetramethylenglykol, Poly-1,2-butandiol und Polyneopentylglykol bestehenden Gruppe ausgewählt. Vorzugsweise ist das Polyetherpolyol ein lineares Polyetherpolyol mit zwei endständigen Hydroxylgruppen.
  • Das mittlere Molekulargewicht Mn der difunktionellen Polyetherpolyole liegt bevorzugt im Bereich von zwischen 1.000 und 5.000 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 2.000 und 4.000 g/mol. Das mittlere Molekulargewicht Mn bedeutet hier und im Folgenden das zahlengemittelte Molekulargewicht.
  • Die mehrwertige Carbonsäure oder deren Anhydrid ist vorzugsweise ausgewählt aus aromatischen und aliphatischen Polycarbonsäuren, insbesondere aliphatischen C3-C8-Dicarbonsäuren, sowie deren Anhydride, die wahlweise substituiert sein können, und besonders bevorzugt aus der aus Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Phthalsäure und teilhydrierte Phthalsäurederivate, Phenylmaleinsäure, Methylhexahydrophthalsäure und Pyromellithsäure, deren Anhydride sowie deren Mischungen bestehenden Gruppe.
  • Das durch Umsetzung des mindestens difunktionellen Polyetherpolyols mit einer stöchimetrischen Menge oder einem Überschuss der mehrwertigen Carbonsäure, deren Anhydrid oder Chloressigsäure gebildete carboxylierte Polyetherpolyol weist bevorzugt zwei oder mehr endständige Carbonsäuregruppen auf.
  • Zum weiteren Molmassenaufbau und zur Bildung eines hochmolekularen Polyesters mit einem mittleren Molekulargewicht Mn von mindestens 5.000 g/mol wird das carboxylierte Polyetherpolyol erfindungsgemäß mit einer mindestens difunktionellen Glycidylverbindung im Unterschuss umgesetzt.
  • Im Unterschuss bedeutet, dass das molare Verhältnis der Epoxidgruppen im Glycidylether zu den Carbonsäuregruppen des carboxylierten Polyetherpolyols kleiner als 1:1 ist. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis der Epoxidgruppen zu Carbonsäuregruppen im Bereich von 0,9 :1 bis 0,3 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 0,4 : 1 bis 0,6 : 1.
  • Die Umsetzung kann im Ansatz zur Herstellung des carboxylierten Polyetherpolyols, ohne weiteres Aufarbeiten der Reaktionsprodukte, erfolgen. Zur Reaktionskontrolle kann die Säurezahl des Polymerisationsprodukts bestimmt werden.
  • Die mindestens difunktionelle Glycidylverbindung kann aus allen verfügbaren Glycidylethern und -estern ausgewählt werden und ist nicht auf bestimmte Substanzgruppen beschränkt. Bevorzugt sind mindestens difunktionelle Glycidylether, die aus der aus Butandiolglycidylether, Hexandiolglycidylether, Trimethylolproprantriglycidylether, Glycerintriglycidylether, Diglycidylether und oligomere Epoxidharze von Bisphenol A, Bisphenol F und Epoxynovolakharzen sowie deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Diese Epoxidverbindungen sind allgemein im Handel erhältlich.
  • Nach Abschluss der Umsetzung und Aufbau des hochmolekularen Polyesters durch Polyaddition der Carbonsäuregruppen des carboxylierten Polyetherpolyols an die im Unterschuss vorliegende mindestens difunktionelle Glycidylverbindung weist der hochmolekulare Polyester überwiegend Carbonsäure-Endgruppen auf. Zur Verbesserung der Kompatibilität mit Epoxidharzen kann das aus der Polyadditionsreaktion erhaltene Produkt zum Endgruppenverschluss wahlweise in einer weiteren Stufe mit ein- oder mehrfach-funktionellen Glycidylethern oder Glycidylestern umgesetzt werden. Bevorzugt ist eine Umsetzung der Carbonsäure-Endgruppen mit einem oder mehreren der oben bereits genannten polyfunktionellen Glycidylether. Dabei werden die endständigen Carbonsäuregruppen des zuvor erhaltenen hochmolekularen Polyesters ebenfalls wenigstens teilweise verestert. Die Engruppen des hochmolekularen Polyesters sind dann aus Glycidylethergruppen und wahlweise Carbonsäuregruppen aus unvollständiger Umsetzung gebildet.
  • Der erfindungsgemäße hochmolekulare Polyester weist ein mittleres Molekulargewicht Mn von wenigstens 5.000 g/mol auf. Besonders bevorzugt beträgt das mittlere Molekulargewicht Mn mindestens 8.000 g/mol und liegt vorzugsweise im Bereich von 8.000 bis 12.000 g/mol. Die Bestimmung des mittleren Molekulargewichts Mn kann beispielsweise durch Gel-Permeations-Chromatographie oder durch Endgruppenbestimmung erfolgen.
  • Trotz des hohen mittleren Molekulargewichts Mn ist der erfindungsgemäße Polyester noch flüssig und lässt sich daher gut verarbeiten. Die Viskosität des hochmolekularen Polyesters bei 25 °C liegt vorzugsweise im Bereich von 200 Pas bis 600 Pas, gemessen nach DIN EN ISO 3219.
  • Der hochmolekulare Polyester wird erfindungsgemäß zur Flexibilisierung von Epoxidharz-Zusammensetzungen eingesetzt. Dabei kann der Polyester als separate Phase in der Epoxidharzmatrix vorliegen, oder über eine oder mehrere Epoxidendgruppen an die Epoxidharzmatrix angebunden sein.
  • Zur Herstellung der Epoxid-Komponente einer Epoxidharz-Zusammensetzung kann das jeweilige Epoxidharz direkt dem Ansatz zur Herstellung des hochmolekularen Polyesters zugegeben werden, ohne dass der Polyester aufgearbeitet werden muss.
  • Der Anteil des hochmolekularen Polyesters in der Epoxidharz-Zusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von zwischen 5 und 20 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung des erfindungsgemäßen hochmolekularen Polyesters in Epoxidharz-Zusammensetzungen mit:
    1. (A) einem wenigstens difunktionellen Epoxidharz;
    2. (B) wenigstens einem Härter;
    3. (C) einem hochmolekularen Polyester gemäß der vorliegenden Erfindung; und
    4. (D) wahlweise weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.
  • Als Epoxidharz können die vorgenannten mindestens difunktionellen Glycidylether sowie alle weiteren bekannten und im Handel verfügbaren Epoxidharze eingesetzt werden, insbesondere Epoxynovolakharze, Diglycidylether und oligomere Epoxidharze auf Basis von Bisphenol A und Bisphenol F sowie deren Mischungen, aliphatische und cycloaliphatische Epoxidharze, wie Epoxidharze auf Basis von epoxidiertem Cyclopentadien oder 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat.
  • Beispiele für dem Fachmann bekannte Härter sind insbesondere polyfunktionelle primäre und sekundäre aliphatische Amine wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Diaminomethylcyclohexan, Piperazin, Isophorondiamin, N-Aminoethylpiperazin und Diaminomethylbenzol, aminoterminierte Polyether, aminoterminierte Acrylnitrilbutadiencopolymere, aromatische Polyamine wie Diaminodiphenylmethan, Diaminodiphenylsulfon und m-Phenylendiamin, aminoterminierte Polyamide, und latente Härter wie Dicyandiamid. Die Härter werden in der Regel in einer stöchimetrischen Menge zu den in der Epoxidharz-Zusammensetzung vorhandenen Epoxidgruppen eingesetzt.
  • Auch die in Epoxidharzen verwendeten Hilfs- und Zusatzstoffe sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Beispiele sind insbesondere Beschleuniger, Reaktivverdünner, Vernetzer, Thixotropiemittel wie Kieselgel und pyrogene Kieselsäure, Streck-, Füll- und Verstärkungsmittel, Pigmente und Farbstoffe, Flammschutzmittel, Verlaufmittel, Haftvermittler, Antioxidantien und Lichtschutzmittel.
  • Der Anteil der Hilfs- und Zusatzstoffe an der Epoxidharz-Zusammensetzung beträgt vorzugsweise von 0 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
  • Als die Ringöffnungspolymerisation der Epoxide katalysierende Beschleuniger dienen insbesondere tertiäre Amine und Imidazole wie Dimethylaminophenol oder Benzyldimethylamin, 2-Methylimidazol und 2-Phenylimidazol, sowie Harnstoffderivate wie Diuron, Fenuron und Addukte von Dimethylamin an Toluoldiisocyanat (TDI).
  • Als Reaktivverdünner können Glycidylether von aliphatischen Alkoholen und Alkylphenolen eingesetzt werden, wie Butylgycidylether, Kresylglycidylether und 2-Ethylhexylglycidylether.
  • Geeignete Füll-, Streck- und Verstärkungsmittel sind beispielsweise Textilfasern, Glasfasern, Kohlenstoff-Fasern, mineralische Silikate, Glimmer, Quarzmehl, Aluminiumoxid, Bentonite und Kreide.
  • Durch Härtung der vorgenannten Epoxidharz-Zusammensetzungen sind gehärtete Produkte, insbesondere Verbundwerkstoffe mit einer Klebefuge aus der gehärteten Epoxidharz-Zusammensetzung erhältlich. Ferner eignen sich die Epoxidharz-Zusammensetzungen als Klebstoff, Klebefilm oder Vergussmasse.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, die jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind.
  • Herstellung der hochmolekularen Polyester
  • Polymer 1
  • In einem 1000 ml Reaktionsgefäß mit Rührer und Thermometer (Pt-1000) wurden zunächst 700 g Pluriol™ P2000 (Polypropylenglykol mit Mn = 2000 g/mol) vorgelegt, auf 100 °C erwärmt und etwa 1 h lang unter Vakuum entwässert. Danach wurden 70 g (0,7 mol) Bernsteinsäureanhydrid über einen Trichter zugegeben. Unter Rühren und Stickstoffspülung wurde das Gemisch auf 130 °C erwärmt und bei dieser Temperatur etwa 5 h lang gehalten. Der Reaktionsverlauf wurde mittels IR-Spektroskopie verfolgt.
  • Nach Reaktionsende wurden im gleichen Reaktionsgefäß 44,5 g Epilox® 13-21 (Diglycidether auf Basis 1,4-Butandiol; Epoxidequivalent 125-145 g/mol) und 0,5 g Triphenylphosphin zugegeben und anschließend 2 Stunden lang bei 130°C umgesetzt.
  • Danach wurden 185 g D.E.R.™ 331 (oligomerer Diglycidylether von Bisphenol A; Epoxidequivalent 182-192 g/mol) zugegeben und weiter bei 130 °C nachreagiert, bis die Säurezahl <0,2 mgKOH/g betrug.
  • Man erhielt einen hochmolekularen Polyester mit einem Molekulargewicht Mn von etwa 8.800 g/mol, bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie.
  • Polymer 2
  • In einem 1000 ml Reaktionsgefäß mit Rührer und Thermometer (Pt-1000) wurden zunächst 700 g Polytetramethylenglykol (Mn=2000 g/mol) vorgelegt, auf 100 °C erwärmt und etwa 1 h lang unter Vakuum entwässert. Danach wurden 70 g Bernsteinsäureanhydrid über einen Trichter zugegeben. Unter Rühren und Stickstoffspülung wurde das Gemisch auf 130 °C erwärmt und bei dieser Temperatur etwa 5 h lang gehalten. Der Reaktionsverlauf wurde mittels IR-Spektroskopie verfolgt.
  • Nach Reaktionsende wurden 44,5 g Epilox® 13-21 und 0,5 g Triphenylphosphin zugegeben und anschließend 2 Stunden bei 130°C umgesetzt. Danach wurden 185 g D.E.R.™ 331 zugegeben und weiter bei 130 °C nachreagiert, bis die Säurezahl <0,2 mgKOH/g betrug. Man erhielt einen hochmolekularen Polyester mit einem Molekulargewicht Mn von etwa 8.900 g/mol, bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie.
  • Polymer 3
  • In einem 1000 ml Reaktionsgefäß mit Rührer und Thermometer (Pt-1000) wurden zunächst 667 g Polytetramethylenglykol (Mn=2.000 g/mol) vorgelegt, auf 100 °C erwärmt und etwa 1 h lang unter Vakuum entwässert. Danach wurden 99,7 g Phthalsäureanhydrid über einen Trichter zugegeben. Unter Rühren und Stickstoffspülung wurde das Gemisch auf 140 °C erwärmt und bei dieser Temperatur etwa 5 h lang gehalten. Der Reaktionsverlauf wurde mittels IR-Spektroskopie verfolgt.
  • Nach Reaktionsende wurden 42,5 g Epilox® 13-21 und 0,5 g Triphenylphosphin zugegeben und anschließend 2 Stunden lang bei 130 °C umgesetzt. Danach wurden 190,3 g D.E.R. 331 zugegeben und weiter bei 130 °C nachreagiert, bis die Säurezahl <0,2 mgKOH/g betrug. Man erhielt einen hochmolekularen Polyester mit einer Molekulargewicht Mn von etwa 9.000 g/mol, bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie.
  • Polymer 4
  • In einem 1000 ml Reaktionsgefäß mit Rührer und Thermometer (Pt-1000) wurden zunächst 708 g Polytetramethlenglykol (M=2000 g/mol; Hydroxidzahl = 57,5 mgKOH/g) vorgelegt, auf 100 °C erwärmt und etwa 1 h lang unter Vakuum entwässert. Danach wurden 71,5 g Bernsteinsäureanhydrid über einen Trichter zugegeben. Unter Rühren und Stickstoffspülung wurde das Gemisch auf 130 °C erwärmt und bei dieser Temperatur etwa 5 h gehalten. Der Reaktionsverlauf wurde mittels IR-Spektroskopie verfolgt.
  • Nach Reaktionsende wurden zunächst 62 g D.E.R.™ 331 und 0,5 g Triphenylphosphin zugegeben und anschließend 2 Stunden lang bei 130°C umgesetzt. Danach wurden weitere 158 g D.E.R.™ 331 zugegeben und weiter nachreagiert, bis die Säurezahl <0,2 mgKOH/g betrug.
  • Man erhielt einen hochmolekularen Polyester mit einem Molekulargewicht Mn von etwa 8.800 g/mol, bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie.
  • Herstellung der Epoxidharz-Zusammensetzungen
  • Beispiele 1 bis 4 und Kontrollzusammensetzung
  • In einem Schraubdeckel PE-Becher wurden alle Komponenten der Epoxidharz-Zusammensetzung eingewogen, bei ca. 60°C vorgewärmt und anschließend bei 2500 U/min 2x je 2 Min. im Speedmixer homogenisiert. Die Anteile der Komponenten in den Epoxidharz-Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 bis 4 sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Die Kontrollzusammensetzung enthielt keinen hochmolekularen Polyester.
  • Prüfmethoden und Prüfkörperherstellung
  • Schlagzähigkeit nach EN ISO 179
  • Aus den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen, jedoch ohne Calciumcarbonat und pyrogene Kieselsäure, wurden Prüfkörper mit den Abmessungen 80 × 10 × 4 mm hergestellt, die in einer Gießform 1 Stunde lang bei 180 °C ausgehärtet wurden.
  • Zuascherfestigkeit nach DIN EN 1465
  • Die Prüfkörper wurden aus den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen und DC-04 Stahl mit den Abmessungen 100 × 25 × 1,5 mm (Klebfläche: 25 × 10 mm, Klebstoffdicke: 0,2 mm) hergestellt und 30 min lang bei 180°C ausgehärtet. Die Prüfgeschwindigkeit betrug 5 mm/min.
  • T-Schäiprüfung nach DIN EN ISO 11339
  • Die Prüfkörper wurden aus den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen und feuerverzinktem Stahl DX51 D+Z275 mit den Abmessungen 200 × 25 × 0,5 mm (Klebfläche: 150 × 25 mm, Klebstoffdicke: 0,2 mm) hergestellt und 30 min lang bei 180 °C ausgehärtet. Die Prüfgeschwindigkeit betrug 100 mm/min.
  • In der nachfolgenden Tabelle sind die Kontrollzusammensetzung ohne Polyester und die erfindungsgemäßen Epoxidharz-Zusammensetzungen sowie die aus den oben genannten Tests erhaltenen Ergebnisse dargestellt. Tabelle
    Kontrolle Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4
    D.E.R. 331 [g] 100 90 90 90 90
    Polymer 1 [g] 10
    Polymer 2 [g] 10
    Polymer 3 [g] 10
    Polymer 4 [g] 10
    Calciumcarbonat [g] 15 15 15 15 15
    Pyrogene Kieselsäure [g] 3 3 3 3 3
    Dicyandiamid [g] 6 6 6 6 6
    Beschleuniger [g] 2 2 2 2 2
    Schlagzähigkeit [kJ/m2] *) 22,19 32,2 36,7 35,5 36,3
    Glasumwandlungstemp. [°C] *) 144,5 131 136 138 133
    Zugscherfestigkeit [MPa] 20,7 22,9 24,4 24,0 25,6
    T-Schälfestigkeit [N/mm] 0,46 6,78 7,26 5,58 7,17
    *) Die Zusammensetzungen enthielten kein Calciumcarbonat und keine pyrogene Kieselsäure.
  • Zu erkennen ist, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine deutliche Verbesserung der Schlagzähigkeit sowie der Zugscherfestigkeit und T-Schälfestigkeit aufweisen als die Kontrollzusammensetzung, bei nur unwesentlich veränderter Glasübergangstemperatur.
  • Die Zusammensetzungen sind bei Raumtemperatur (20 °C) mindestens 6 Wochen lang lagerfähig, ohne dass sich eine wesentliche Änderung der Viskosität zeigt. Die für industrielle Anwendungen erforderliche Lagerbeständigkeit der Zusammensetzungen ist daher gegeben.

Claims (15)

  1. Polyester, erhältlich durch (a) Umsetzen eines mindestens difunktionellen Polyetherpolyols, das aus der aus Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polytrimethylenglykol, Polytetramethylenglykol, Poly-1,2-butandiol und Polyneopentylglykol bestehenden Gruppe ausgewählt ist, mit einer mehrwertigen Carbonsäure oder deren Anhydrid im Molverhältnis von Carbonsäuregruppen zu OH-Gruppen von mindestens 2 . 1, oder Umsetzung des mindestens difunktionellen Polyetherpolyols mit Chloressigsäure in einem Molverhältnis von Chloressigsäure zu OH-Gruppen von mindestens 1:1, unter Bildung eines carboxylierten Polyetherpolyols mit wenigstens zwei Carbonsäuregruppen im Molekül; und (b) anschließende Umsetzung des carboxylierten Polyetherpolyols mit einer mindestens difunktionellen Glycidylverbindung im Unterschuss, unter Bildung des Polyesters mit einem mittleren Molekulargewicht Mn von mindestens 5.000 g/Mol.
  2. Polyester nach Anspruch 1, wobei der Polyester in einer weiteren Stufe mit einem Überschuss einer weiteren mindestens difunktionellen Glycidylverbindung umgesetzt wird.
  3. Polyester nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens difunktionelle Polyetherpolyol ein lineares Polyetherpolyol mit endständigen Hydroxylgruppen ist.
  4. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Molekulargewicht Mn des difunktionellen Polyetherpolyols im Bereich von zwischen 1.000 und 5.000 g/mol liegt.
  5. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrwertige Carbonsäure oder deren Anhydrid ausgewählt ist aus der aus Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, teilhydrierten Phthalsäurederivaten, Phenylmaleinsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Methylhexahydrophthalsäure und Pyromellithsäure, deren Anhydride sowie deren Mischungen bestehenden Gruppe.
  6. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das carboxylierte Polyetherpolyol endständige Carbonsäuregruppen aufweist.
  7. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung des carboxylierten Polyetherpolyols mit der mindestens difunktionellen Glycidylverbindung im Unterschuss mit einem molaren Verhältnis der Epoxidgruppen in der Glycidylverbindung zu den Carbonsäuregruppen des carboxylierten Polyetherpolyols erfolgt, das im Bereich von 0,9 :1 bis 0,3 : 1 liegt.
  8. Polyester nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis im Bereich von 0,4 : 1 bis 0,6 : 1 liegt.
  9. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens difunktionelle Glycidylverbindung und/oder die weitere mindestens difunktionelle Glycidylverbindung aus der aus Butandiolglycidylether, Hexandiolglycidylether, Trimethylolpropantriglycidylether, Glycerintriglycidylether, Diglycidylether und oligomere Epoxidharze von Bisphenol A, Bisphenol F und Epoxynovolakharzen sowie deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  10. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester ein mittleres Molekulargewicht Mn von wenigstens 8.000 g/mol aufweist.
  11. Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester eine Viskosität bei 25 °C im Bereich von 200 mPas bis 600 mPas aufweist.
  12. Verwendung des Polyesters nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Flexibilisierungsmittel in Epoxidharz-Zusammensetzungen.
  13. Verwendung nach Anspruch 12 in Epoxidharz-Zusammensetzungen mit (A) einem wenigstens difunktionellen Epoxidharz; (B) wenigstens einem Härter; (C) einem Polyester gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11; und (D) wahlweise weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.
  14. Verwendung nach Anspruch 13, wobei der Polyester in einem Anteil von zwischen 5 und 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Epoxidharz-Zusammensetzung, vorliegt.
  15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Epoxidharzzusammensetzung ausgehärtet ist und als Klebefuge in einem Verbundwerkstoff vorliegt.
DE102015100563.8A 2015-01-15 2015-01-15 Polyester für flexibilisierte Epoxidharze und deren Verwendung Active DE102015100563B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015100563.8A DE102015100563B4 (de) 2015-01-15 2015-01-15 Polyester für flexibilisierte Epoxidharze und deren Verwendung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015100563.8A DE102015100563B4 (de) 2015-01-15 2015-01-15 Polyester für flexibilisierte Epoxidharze und deren Verwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015100563A1 DE102015100563A1 (de) 2016-07-21
DE102015100563B4 true DE102015100563B4 (de) 2019-07-25

Family

ID=56293674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015100563.8A Active DE102015100563B4 (de) 2015-01-15 2015-01-15 Polyester für flexibilisierte Epoxidharze und deren Verwendung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015100563B4 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0338985A2 (de) 1988-04-18 1989-10-25 Ciba-Geigy Ag Modifizierte Epoxidharze
DE4023145A1 (de) 1990-07-20 1992-01-23 Thera Ges Fuer Patente Copolymerisierbare zusammensetzung, diese enthaltende haertbare harzmasse und ihre verwendung
DE69425731T2 (de) * 1993-02-18 2001-05-31 Owens Corning Fiberglass Corp Ungesättigte polyesterharzzusammensetzungen
US20090281230A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Branched low profile additives and methods of production
EP2145924A1 (de) 2008-07-18 2010-01-20 Sika Technology AG Auf amphiphilen Block-Copolymer basierende Reaktionsprodukte und deren Verwendung als Schlagzähigkeitsmodifikator
US20140227540A1 (en) * 2011-10-19 2014-08-14 Momentive Specialty Chemicals Inc. Polyether polyol resins compositions

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0338985A2 (de) 1988-04-18 1989-10-25 Ciba-Geigy Ag Modifizierte Epoxidharze
DE4023145A1 (de) 1990-07-20 1992-01-23 Thera Ges Fuer Patente Copolymerisierbare zusammensetzung, diese enthaltende haertbare harzmasse und ihre verwendung
DE69425731T2 (de) * 1993-02-18 2001-05-31 Owens Corning Fiberglass Corp Ungesättigte polyesterharzzusammensetzungen
US20090281230A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Branched low profile additives and methods of production
EP2145924A1 (de) 2008-07-18 2010-01-20 Sika Technology AG Auf amphiphilen Block-Copolymer basierende Reaktionsprodukte und deren Verwendung als Schlagzähigkeitsmodifikator
US20140227540A1 (en) * 2011-10-19 2014-08-14 Momentive Specialty Chemicals Inc. Polyether polyol resins compositions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN EN ISO 3219

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015100563A1 (de) 2016-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69921991T2 (de) Harzzusammensetzungen
EP2917255B1 (de) Neue schlagzähigkeitsmodifikatoren für epoxy-basierte klebstoffe
EP2084199B1 (de) Blockierte polyurethanprepolymere und hitzehärtende epoxidharzzusammensetzungen
EP0353190B1 (de) Flexibilisatorkombinationen für Epoxidharze
EP2137226B1 (de) Epoxidgruppen terminierte polymere, deren zusammensetzungen und deren verwendung als schlagzähigkeitsmodifikatoren
EP2880071B1 (de) Flüssige härter zur härtung von epoxidharzen (i)
EP2145924A1 (de) Auf amphiphilen Block-Copolymer basierende Reaktionsprodukte und deren Verwendung als Schlagzähigkeitsmodifikator
EP1741734A1 (de) Tieftemperaturschlagzähe hitze-härtbare Epoxidharzzusammensetzung mit Epoxidfestharzen
EP2917254B1 (de) Reaktive flüssigkautschuke aus blockierten isocyanat-terminierten präpolymeren mit glycolfänger
EP2837645A1 (de) Verwendung von 2,5-bisaminomethylfuran als härter für epoxidharze
DE112014001685B4 (de) Wärmehärtbare Harzzusammensetzung
WO2016102359A1 (de) Oxazolidinon- und isocyanurat-vernetzte matrix für faserverstärktes material
EP3009461A1 (de) Polyester-Präpolymere als Schlagzähigkeitsverbesserer in Epoxyformulierungen
US7915344B2 (en) Ester pre-extended epoxy-terminated viscosifiers and method for producing the same
DE102016006910A1 (de) Zusammensetzung enthaltend ein Polymer auf der Basis von Epoxidverbindungen
EP2611865B1 (de) Härter für epoxidharze
EP3560980B1 (de) Kettenverlängerte polyester, präpolymerisierte derivate davon und deren verwendung sowie epoxidharzmassen
JP3253919B2 (ja) 接着剤組成物
DE102015100563B4 (de) Polyester für flexibilisierte Epoxidharze und deren Verwendung
DE102011012079A1 (de) Neue Härter für Epoxidharze
KR102016135B1 (ko) 내충격성이 우수한 구조용 에폭시 접착제 조성물
WO2020043521A1 (de) Härtbare zweikomponentenmasse
KR20220157117A (ko) 신규한 글리시딜 산 무수물기반 폴리올 화합물, 이로부터 제조된 개질된 폴리우레탄 공중합체와 이를 포함하는 접착제 조성물 및 이로부터 제조된 경화물
EP3728370B1 (de) Verfahren zum strukturellen verbinden von substraten mit unterschiedlichen thermischen längenausdehnungs-koeffizienten
DE102014226834A1 (de) Verwendung eines Thiolester als Härter für Epoxid-Klebstoffe

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final