DE1071333B - Verfahren zur FIcrstellung von Form korpern durch Harten von gegebenenfalls mit Füllstoffen gemischten Polyepoxyverbmdungen - Google Patents
Verfahren zur FIcrstellung von Form korpern durch Harten von gegebenenfalls mit Füllstoffen gemischten PolyepoxyverbmdungenInfo
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Description
Es ist bekannt, daß Glycidylpolyäther mehrwertiger Alkohole mit Polyaminen zu vernetzten Kunststoffen
umgesetzt werden können. Infolge ihrer hohen Reaktionsfähigkeit eignen sich diese Komponenten im allgemeinen
nicht für die Herstellung von großvolumigen Formkörpern, da die frei werdende Reaktionswärme zur
Rißbildung und zu Verkohlungserscheinungen Anlaß gibt.
Es ist ferner vorgeschlagen worden, Epoxy derivate aromatischer Amine mit mindestens zwei Epoxygruppen
in Kombination mit aliphatischen Polyaminen auf dem Wege der Kalthärtung in unlösliche Kunststoffe zu überführen.
Derartige Mischungen können mit Vorteil für die Herstellung großvolumiger Formkörper, wie z. B. von
Werkzeugen, eingesetzt werden, da die Härtung sich über einen genügend langen Zeitraum erstreckt, so daß die
entstehende Reaktionswärme leicht abgeführt werden kann. Dadurch wird die Schrumpfung der Harze in der
Hitze auf ein Minimum reduziert, so daß größte Maßhaltigkeit der Formkörper gewährleistet ist. In vielen
Fällen ist es jedoch erforderlich, für die Herstellung spezieller Schichtkörper ein möglichst schnelles Aushärten
der Ansätze, jedoch unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile, zu erreichen.
Es wurde nun gefunden, daß Gemische aus (1) basischen, mindestens zwei Epoxygruppen an tertiären
Stickstoffatomen aufweisenden Derivaten eines Mono- oder Polyamins und (2) Glycidylpolyäthern drei- oder
höherwertiger Alkohole sich hervorragend zur Herstellung von Schichtkörpern eignen, wenn die Härtung dieser
Gemische mit aliphatischen Polyaminen erfolgt. Es können mit diesen Komponenten innerhalb relativ kurzer
Härtungszeiten großvolumige Formkörper, wie z. B. Werkzeuge, Modelle, Lehren, hergestellt werden, die sich
durch hervorragendeFestigkeitseigenschaften auszeichnen und frei von Rissen und Zersetzungsprodukten sind.
Geeignete basische Epoxyderivate von Aminen sind z. B. die Reaktionsprodukte von aromatischen Monoaminen,
wie z. B. Anilin und aromatischen Diaminen, wie z. B. Bis-(4-aminophenyl)-alkanen und Bis-(4-monoalkylaminophenyl)-alkanen,
die im Molekül mehr als eine Epoxygruppe enthalten, wobei diese Epoxygruppen an tertiäre Stickstoffatome gebunden sind. Diese Verbindungen
können nach dem Verfahren des deutschen Patents 1011618 hergestellt werden. Als Glycidylpolyäther
eignen sich beispielsweise die Triglycidyläther von Glycerin, 3,3,3-Trirnethylolpropan, 1,2,6-Hexantriol,
1,3,5-Hexantriol, die Tetraglycidyläther von Erythrit
und Pentaerythrit; als aliphatisch^ Polyamine können Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin,
Tetraäthylenpentamin herangezogen werden. Es eignen sich auch die N-alkylierten Derivate dieser Amine.
Diese Gemische können gegebenenfalls unter Zusatz von Füllstoffen wie Quarz-, Schiefermehl, Talkum und
Verfahren zur Herstellung
von Formkörpern durch Härten
von gegebenenfalls mit Füllstoffen
gemischten Polyepoxyverbindungen
Anmelder:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk
Dr. Karlheinz Andres, Dr. Richard Wegler
und Dr. Gunter Frank, Leverkusen,
sind als Erfinder genannt worden
ähnlichen mineralischen Materialien zur Herstellung von kalt gehärteten Kunstharzwerkzeugen verwendet werden.
Man verfährt dabei so, daß zunächst auf eine Form aus Gips, Holz oder Metall, von der ein Negativ angefertigt
werden soll, eine 2 bis 5 mm dicke Schicht des verarbeitungsfertigen Gemisches aufgetragen wird, die je
nach Höhe des Glycidylpolyätheranteiles nach 20 bis 60 Minuten abbindet. Die Epoxyderivate aromatischer
Amine binden vergleichsweise erst nach 6 bis 12 Stunden ab. Man kann also bei Verwendung der erfindungsgemäß
hergestellten Gemische den weiteren Aufbau des Werkzeuges schon nach kurzer Zeit vornehmen. Das geschieht
in der Weise, daß je nach Beanspruchung des Fertigteiles mehrere Glasseidengewebe aufgelegt und mit der gleichen
Mischung, wie sie zum Axifbau der erwähnten Schicht Verwendung findet, getränkt werden. Bei der Herstellung
von Modellen und Lehren erübrigt sich diese Manipulation in vielen Fällen. Nach kurzer Zeit kann die Hauptmenge
des Harz-Härter-Füllstoff-Gemisches zur Füllung oder Hinterfütterung eingesetzt werden. Diese Mischung wird
meistens durch Erhöhung des Anteiles an Epoxyderivaten aromatischer Amine weniger reaktionsfähig eingestellt,
um Spannungen im Material zu vermeiden. Nach 12 bis 24 Stunden kann die Entformung des Werkzeuges aus
Kunstharz vorgenommen werden. Es zeichnet sich durch gute Festigkeitseigenschaften, hohe Dimensionsstabilität
und gute Wasserbeständigkeit aus.
Weitere Einzelheiten sind den folgenden Beispielen zu entnehmen.
Der Triglycidyläther des 3,3,3-Trimethylolpropans
(Harz I) wird in bekannter Weise durch Umsetzung von
909 689/583
3,3,3-Trimethylolpropan mit Epichlorhydrin im Molverhältnis
1 : 3 in Gegenwart von H2SO4 als Katalysator
und durch anschließende Behandlung des erhaltenen Tri-(3-chlor-2-oxypropyl)-äthers des 3,3,3-Trimethylolpropans
mit Natriumhydroxydlösung hergestellt. Das Epoxydäquivalent des erhaltenen Reaktionsproduktes ist
179, der Chlorgehalt beträgt 5,7 °/0.
Das difunktionelle Epoxydderivat von Bis-(4-monomethylaminophenyl)-methan
(Harz II) wird in bekannter Weise durch Umsetzung von Bis-(4-monomethylaminophenyl)-methan
mit Epichlorhydrin und anschließender Behandlung mit Natronlauge erhalten. Das Epoxydäquivalent
ist 262. Aus Tabelle 1 sind die Reaktionsfähigkeit, die mechanischen Festigkeitseigenschaften und
die Wasseraufnahme der reinen Polyepoxyde (Harz I und Harz II) und verschiedener Mischungen derselben
nach Härtung mit Triäthylentetramin bei Zimmertemperatur zu entnehmen. Die Gelierzeit und die maximale
Reaktionstemperatur wurden an einem 100-g-Ansatz ermittelt.
Man erkennt deutlich die Vorteile der Epoxyharzgemische gegenüber den reinen Komponenten. Die Abbindezeiten
liegen so, wie man sie im Werkzeug- und Formenbau, insbesondere zur Herstellung von dünnen
und mehrlagigen Schichten, fordert, bei gleichzeitiger Steigerung der mechanischen Festigkeitseigenschaften
-der erhaltenen Polyaddukte.
Der Triglycidyläther des 1,2,6-Hexantriols (Harz III)
wird in bekannter Weise durch Umsetzung von 1,2,6-Hexantriol mit Epichlorhydrin im Molverhältnis
1 : 3 in Gegenwart von H2SO4 als Katalysator und durch
anschließende Behandlung des erhaltenen Tri-(3-chlor-2-oxypropyl)-äthers des 1,2,6-Hexantriols mit Natronlauge
hergestellt. Das Epoxydäquivalent des erhaltenen Reaktionsproduktes ist 168, der Chlorgehalt beträgt 5,6 °/0.
Zur Abmischung mit Harz III wird das im Beispiel 1 beschriebene Harz II eingesetzt.
Harz I Harz II
70: 30
Harz I + Harz II I 50: 50 I
30:70
g Triäthylentetramin/100 g Harz
Gelierzeit (Minuten)
Maximale Reaktionstemperatur (0C) .
Brinellhärte (kg/cm2)
10"
60"
Schlagzähigkeit (kgcm/cm2)
Biegefestigkeit (kg/cm3)
Biegewinkel
Wasseraufnahme (°/0) nach 24 Stunden Temperatur
220C
50°C
9O0C
13,5 8 >300
1120 1050
9,9 1315 20
4,28 10,4 17,2
15
480
25
1350
1280
1280
1,5
760
11
760
11
0,34
0,82
2,93
0,82
2,93
22
300
1180
1115
1115
8,5
1390
18
1390
18
2,74
4,10
10,3
4,10
10,3
14
33
290
1220 1152
7,9 1420 17
1,01 2,36 7,81
14,5 55 250
1295 1220
6,3 1422 17
0,48
1.21 4,26
Harz III Harz II
70:30
Harz III + Harz II I 50:50 I
30:70
g Triäthylentetramin/100 g Harz
Gelierzcit (Minuten)
Maximale Reaktionstemperatur (0C) Brinellhärte (kg/cm2)
10"
60"
Schlagzähigkeit (kgcm/cm2)
Biegefestigkeit (kg/cm2)
Biegewinkel
Wasseraufnahme (%) nach 24 Stunden Temperatur
220C
5O0C
900C
14,5 22 >300
661 548
34,5 505
64
12,7 22,7 26,2 15
480
25
1350
1280
1280
1,5
760
11
760
11
0,34
0,82
2,93
0,82
2,93
270
853
765
765
24,6
929
929
48
13,0
19,0
24,5
19,0
24,5
15
57
250
1100 1030
21,3 1266
29
4,61 8,99 13,6
15 107 200
1175 1115
8,1 1284 18
Aus Tabelle 2 sind die Reaktionsfähigkeit, die mechanischen Festigkeitseigenschaften und die Wasseraufnahme
der reinen Polyepoxyde (Harz III und Harz II) und verscliiedener Mischungen derselben, die mit Triäthylentetramin
gehärtet wurden, zu entnehmen. Die Gelierzeit und die maximale Reaktionstemperatur wurden an
einem 100-g-Ansatz ermittelt.
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Eigenschaften des Harzes III weniger gut als die des unter Beispiel 1
genannten Harzes I sind; in geeigneter Kombination mit Harz II erhält man jedoch Gemische, welche die geforderten
Bedingungen, die man an Gießharze stellt, die im Werkzeug- und Formenbau Verwendung finden,
erfüllen.
Der Triglycidyläther des 1,3,5-Hexantriols (Harz IV)
7η wird in bekannter Weise durch Umsetzung von 1,3,5-
Hexantriol mit Epichlorhydrin im Molverhältnis 1 : 3 in Gegenwart von H2SO4 als Katalysator und durch anschließende
Behandlung des erhaltenen Tri-(3-chlor-2-oxypropyl)-äthers des 1,3,5-Hexantriols mit Natronlauge
hergestellt. Das Epoxydäquivalent des erhaltenen Reaktionsproduktes ist 220, der Chlorgehalt beträgt 4,7 °/0.
Zur Abmischung mit Harz IV wird das im Beispiel 1 beschriebene Harz II eingesetzt.
Aus der Tabelle 3 sind die Reaktionsfähigkeit, die mechanischen Festigkeitseigenschaften und die Wasseraufnahme
der reinen Polyepoxyde (Harz IV und Harz II)
und verschiedener Mischungen derselben ersichtlich. Die Gelierzeit und die maximale Reaktionstemperatur vrarden
an einem 100-g-Ansatz ermittelt.
Im Vergleich zwischen Harz I und Harz III liegt, wie aus Tabelle 3 ersichtlich, Harz IV in seinen Eigenschaften
zwischen diesen. Die Kombinationen des Harzes IV mit Harz II nehmen in ihrer Reaktionsfähigkeit und in den
mechanischen Festigkeitseigenschaften ihrer Polyaddukte ebenfalls eine Mittelstellung zwischen den entsprechenden
Kombinationen aus Harz I -J- II und Harz III -f II
ein.
TabeUe
| Harz IV | Harz II | Harz | 70 : 30 | IV + Harz | II | 30:70 |
| 12 | 50 : 50 | 14 | ||||
| 11 | 15 | 41 | 13 | 115 | ||
| 25 | 480 | 250 | 65 | 180 | ||
| >300 | 25 | 962 | 210 | 1210 | ||
| 771 | 1350 | 896 | 1180 | 1130 | ||
| 745 | 1280 | 14,3 | 1110 | 7,8 | ||
| 27,3 | 1,5 | 1150 | 12,1 | 1390 | ||
| 723 | 760 | 36 | 1310 | 18 | ||
| 45 | 11 | 6,55 | 19 | 1,23 | ||
| 10,3 | 0,34 | 10,1 | 2,88 | 2,05 | ||
| 17,1 | 0,82 | 15,5 | 6,12 | 5,15 | ||
| 20,8 | 2,93 | 10,2 | ||||
g Triäthylentetramin/100 g Harz
Gelierzeit (Minuten)
Maximale Reaktionstemperatur (°C)
Brinellhärte (kg/cm2)
10"
60"
Schlagzähigkeit (kgcm/cm2)
Biegefestigkeit (kg/cm2)
Biegewinkel
Wasseraufnahme (°/0) nach 24 Stunden Temperatur
22°C
500C
900C
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Formkörpern durch Härten von gegebenenfalls mit Füllstoffen gemischten PolyepoxyverbindungenmitaliphatischenPolyaminen, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyepoxyverbindungen Gemische aus Glycidylpolyäthern von mindestens dreiwertigen aliphatischen Alkoholen und basischen, mindestens zwei Epoxydgruppen an tertiären Stickstoffatomen aufweisenden Derivaten eines Mono- oder Polyamins verwendet werden.© 909 689/583 12.
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