DE1151935B - Verfahren zum Haerten von Epoxyharzen mit Aminen - Google Patents

Verfahren zum Haerten von Epoxyharzen mit Aminen

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DE1151935B
DE1151935B DESCH28499A DESC028499A DE1151935B DE 1151935 B DE1151935 B DE 1151935B DE SCH28499 A DESCH28499 A DE SCH28499A DE SC028499 A DESC028499 A DE SC028499A DE 1151935 B DE1151935 B DE 1151935B
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DE
Germany
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amines
epoxy resins
parts
acids
curing epoxy
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Pending
Application number
DESCH28499A
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English (en)
Inventor
Dr Martin Wallis
Dr Eugen Griebsch
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.)
Bayer Pharma AG
Original Assignee
Schering AG
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Publication date
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Publication of DE1151935B publication Critical patent/DE1151935B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/5006Amines aliphatic
    • C08G59/5013Amines aliphatic containing more than seven carbon atoms, e.g. fatty amines

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

  • Verfahren zum Härten von Epoxyharzen mit Aminen Die Erfindung betrifft das Härten von Epoxyharzen mit mehrwertigen Aminen, die durch Dienaddition von Fettsäuren mit mindestens zwei C=C-Gruppen und 16 bis 22 C-Atomen oder ihren Derivaten mit Acrylnitril und anschließende Überführung in die entsprechenden polyfunktionellen Amine hergestellt worden sind.
  • Es sind eine Reihe von Aminen auf Basis von Fettsäuren bekannt. Die einfachsten Verbindungen dieser Art sind die aus den Monofettsäuren über Nitril und deren Hydrierung leicht zugänglichen Fettamine.
  • Diese Monoamine sind jedoch als Härter für Epoxyharze völlig ungeeignet, da sie nur zwei aktive Wasserstoffatome pro Molekül enthalten.
  • Auch die Aminverbindungen aus dimerisierten Fettsäuren mit mehr als zwei aktiven Wasserstoffatomen pro Molekül sind bekannt, die nun aber wegen ihres hohen Aquivalentgewichts für den gewünschten Zweck ungeeignet sind. Außerdem haben diese Amine eine zu hohe Viskosität, um sie in lösungsmittelfreien Systemen verwenden zu können.
  • Auch die aus Fettaminen durch Cyanäthylierung und anschließende Hydrierung zugänglichen Diamine sind für die Härtung von Epoxyharzen, besonders der flüssigen, ebenfalls nicht geeignet.
  • Mit dem als Härter für Epoxyharze beschriebenen Nonadekandiamin kann man zwar höher molekulare Epoxyharze härten, erhält aber dabei keine brauchbaren Filme, wenn man niedermolekulare flüssige Epoxyharze verwendet. Das gleiche gilt bei der Kalthärtung auch für das Diaminooctadekan.
  • Aber nicht nur die technische Verwendbarkeit des Nonadekandiamins bzw. Diaminooctadekans ist mit offensichtlichen Nachteilen verbunden, sondern auch die betriebliche Herstellung dieser Amine ist aufwendig und mit unangenehmen Schwierigkeiten verbunden.
  • Mehrwertige Aminverbindungen auf Basis von Fettsäuren als flüssige Härter für flüssige Epoxyharze besitzen aber für lösungsmittelfreie Überzüge und Beschichtungen nach wie vor ein außerordentliches technisches Interesse.
  • Es wurde nun ein Verfahren zum Härten von Epoxyharzen mit mehrwertigen Aminen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß solche mehrwertigen Amine verwendet werden, die durch die Diensynthese aus Fettsäuren mit mindestens zwei C=C-Gruppen und 16 bis 22 C-Atomen oder aus deren Ester mit Acrylnitril und anschließende Nitrilierung und durch Überführung der Cyangruppen in entsprechende Aminogruppen erhalten worden sind.
  • Zur Herstellung der Aminoverbindungen, auf die hier kein Schutz beansprucht wird, mit den gewünschten Härtereigenschaften werden zweckmäßigerweise als Fettsäurekomponente Cl8-Diensäuren, vorzugsweise die Säuren des dehydratisierten Ricinusöls oder deren Säurederivate, oder C,8-Triensäuren, vorzugsweise die Säuren des Holzöls, z. B.
  • Elaostearinsäure oder deren Säurederivate oder Tetraensäuren, wie die Säuren des Impatiensöls oder Oiticicaöls oder auch Isolensäuren, wie z. B. die Säuren des Leinöls, Hanföls, Mohnöls, Cottonöls, Sojaöls usw. oder des Tallöls, oder deren Säurederivate, die entweder vor oder aber auch während der Reaktion zu den bevorzugten Konjuensäuren durch thermische Behandlung, gegebenenfalls unter Zusatz gebräuchlicher Katalysatoren, z. B. Tonerden, vorzugsweise Montmorillonit, isomerisiert werden.
  • Die erfindungsgemäß zu verwendenden Aminoverbindungen werden aus den durch Diensynthese der genannten Fettsäurekomponenten mit Acrylnitril erhaltenen Produkten nach vorangegangener Nitrilierung durch Reduktion der Cyangruppen vorzugsweise mit katalytisch angeregtem Wasserstoff hergestellt, wobei es für die Härtereigenschaften der gewünschten Aminoverbindungen gleichgültig ist, ob im Molekül zusätzlich anwesende Kohlenstoffdoppelbindungen während der Reduktionsreaktion erhalten bleiben oder nicht.
  • Eine besonders günstige und wirtschaftliche Ausführungsform zur Herstellung der erfindungsgemäßen Härter ist es, Konjuensäureester, wie den im Holzölfettsäuremethyléster mit hohem Gehalt vorkommenden a-Eläostearinsäureester oder den daraus durch Umlagerung erhältlichen ,B-Eläostearinsäureester oder Reaktionstemperaturen ab 1600 C zu unterwerfen, die Estergruppe des in guter Ausbeute erhaltenen Dienadduktes mit Ammoniak bei 200 bis 3000 C in die entsprechenden Nitrile zu überführen und diese anschließend in bekannter Weise mittels katalytischer Hydrierung in die gewünschten Amine überführt.
  • Zur Verarbeitung des erfindungsgemäßen Systems »flüssiges Epoxyharz-Polyamin« werden die Komponenten vermischt und dann auf die zu beschichtenden Flächen aufgetragen, wobei eine Vorreaktion zuweilen von Vorteil ist. Die Aushärtung des erfindungsgemäßen Systems, das insbesondere als lösungsmittelfreies System von Bedeutung ist, erfolgt auch bei Raumtemperatur schnell.
  • Die erhaltenen Filme sind klar, hart und elastisch, von großer Haftfestigkeit am Untergrund und von guter Beständigkeit gegen Chemikalien und Lösungsmittel.
  • Das erfindungsgemäße System eignet sich, da es karte und flexible Gußstücke ergibt, auch ebenfalls gut für Gieß- und Laminierharze sowie für Verklebungen.
  • Es war nicht vorauszusehen, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Aminkomponenten den Epoxyharzen die gefundenen vorteilhaften Eigenschaften verleihen würden.
  • Beispiel 1 a) Herstellung des hier nicht geschützten Ausgangsprodukts 200 Teile Holzölfettsäuremethylester werden mit 40 Teilen Acrylnitril und 1,2 Teilen Hydrochinon im Autoklav 5 Stunden auf 160 bis 1650 C erhitzt, wobei ein maximaler Druck von 4 atü auftritt.
  • 150 Teile der bei Kp.3 209 bis 2200 C übergehenden Fraktion wurden unter Einblasen eines kräftigen Ammoniakstromes während 7 Stunden bei 3000 C ins Dinitril übergeführt.
  • 100 Teile des Dinitrils wurden in Gegenwart von 5 Teilen Raney-Nickels und 200 Teilen mit Ammoniak gesättigten Methanols bei einem Wasserstoffdruck von 140 atü und einer Temperatur von 1200 C zum Amin hydriert. b) Das erfindungsgemäße Verfahren 9,5 Teile des Hydrierungsproduktes wurden mit 15 Teilen eines Epoxyharzes mit der EpoxyzahlO,5 vom Typ Bisphenol-diglycidyläther vermischt. Die Mischung besaß nach 30 Minuten bei 250 C eine Viskosität von 35 Poisen und nach 4 Stunden eine Viskosität von 822 Poisen. Nach Aushärten bei Zimmertemperatur entstand ein klares, hartes, flexibles Gußstück mit der Kugeldruckhärte von 1275 kg/cm2 und einer Martenszahl von 55.
  • Ein Vergleichsversuch mit 30 Teilen eines handelsüblichen »Polyaminoamids«, hergestellt aus Tallölfettsäure und Tetraäthylenpentamin, und 70 Teilen des oben beschriebenen Epoxyharzes besitzt nach 30 Minuten die Viskosität von 92 Poisen und ist nach 4 Stunden geliert. Nach Aushärten bei Zimmertemperatur zeigt diese Mischung eine Kugeldruckhärte von 990 kg/cm2 und eine Martenszahl von 30.
  • Beispiel 2 Eine Mischung des erfindungsgemäß zu verwendenden Amins mit einem Epoxyharz in der gleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 1 wurde nach 2stündiger Vorreaktion auf Holz aufgetragen. Die Beschichtung ist nach 20 Stunden klebfrei und zeigt eine glatte, glänzende Oberfläche.
  • Ein Vergleichsversuch mit einer Mischung aus 30 Teilen des »Polyaminoamids« wie im Beispiel 1 und 70 Teilen des oben beschriebenen Epoxyharzes ergab eine Beschichtung auf Holz mit stumpfer und matter Oberfläche, die erst nach Polieren glatt und glänzend wird.
  • Beispiel 3 6,6 Teile des Härters nach Beispiel 1 wurden mit 62 Teilen einer 500/obigen Lösung eines festen Epoxyharzes mit der Epoxyzahl 0,2 in Xylol-Methylisobutylketon (1:1) vermischt und mit 30 Teilen Verdünnter (Xylol-Methylglykol 9: 1) aufgefüllt.
  • Lackierungen von Eisenblechen sind nach 45 Minuten staubtrocken und nach 5 Stunden klebfrei. Sie zeigen nach 24 Stunden die Buchholzhärte 93. Die Gitterschnittprobe zeigt Kennwert 1, bei der Dornbiegeprobe um einen 1-mm-Dorn und der Kugelfallprobe zeigen sich keine Markierungen.
  • Ein Vergleichsversuch unter Verwendung des im Beispiel 1 beschriebenen »Polyaminoamids« an Stelle des erfindungsgemäßen Härters ergab nach 24 Stunden Lufttrocknung nur eine Buchholzhärte von 57.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Härten von Epoxyharzen mit mehrwertigen Aminen, dadurch gekennzeichnet, daß solche mehrwertigen Amine verwendet werden, die durch die Diensynthese aus Fettsäuren mit mindestens zwei C=C-Gruppen und 16 bis 22 C-Atomen oder aus deren Ester mit Acrylnitril und anschließende Nitrilierung und durch Überführung der Cyangruppen in entsprechende Aminogruppen erhalten worden sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 006 101, 1019461, 1009808, 1 006 991, 1062697; USA.-Patentschrift Nr. 2875218; Paquin, »Epoxydverbindungen und Epoxydharze«, Berlin, 1958, S. 492.
DESCH28499A 1960-09-17 1960-09-17 Verfahren zum Haerten von Epoxyharzen mit Aminen Pending DE1151935B (de)

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