DE1520741C3 - METHOD OF MANUFACTURING EPOXY POLY ADDUCTS - Google Patents
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Description
Epoxypolyaddukte sind wohlbekannte Produkte. Sie werden ijn allgemeinen durch Einwirkung von Epichlorhydrin auf ein Phenol hergestellt, das wenigstens zwei Hydroxylgruppen enthält. Diese Polyaddukte können mit Säuren oder Anhydriden, wie Maleinsäureanhydrid oder Aminen, wie Triäthanolamin, als Härtemittel in hitzehärtbare Produkte übergeführt werden. Alle diese Addukte ,brennen an der Luft, und durch ihre Brennbarkeit wird ihr Anwendungsgebiet stark begrenzt.Epoxy polyadducts are well known products. They are generally caused by the action of Epichlorohydrin made on a phenol that contains at least two hydroxyl groups. These polyadducts can with acids or anhydrides, such as maleic anhydride or amines, such as triethanolamine, can be converted into thermosetting products as hardeners. All of these adducts burn on the Air, and its field of application is severely limited by its flammability.
Man hat versucht, diesen Nachteil durch Zusatz von mineralischen Füllstoffen, wie beispielsweise Talkum oder Kaolin, zu beheben. Die Abnahme der Brennbarkeit war hierbei aber nur gering und wurde meist auf Kosten der physikalischen und mechanischen Eigenschaften erzielt.Attempts have been made to overcome this disadvantage by adding mineral fillers, such as Talc or kaolin, to fix. The decrease in flammability was only slight and was mostly achieved at the expense of physical and mechanical properties.
Es ist seit langem bekannt, daß durch Einführung von Chlor in ein Molekül dem erhaltenen Produkt Unbrennbarkeit verliehen wird, die um so ausgeprägter ist, je höher der Chlorgehalt ist. Es war daher folgerichtig, zu versuchen, Chlor in verschiedenen Formen in die Epoxypolyaddukte einzuführen. Zu diesem Zweck wurden schon verschiedene Verfahren beschrieben.It has long been known that by introducing chlorine into a molecule the product obtained Incombustibility is conferred, which is the more pronounced the higher the chlorine content. It was therefore logical to try to introduce chlorine in various forms into the epoxy polyadducts. to Various methods have already been described for this purpose.
So beschreibt die britische Patentschrift 741 870 Polyepoxyde von chlorierten Polyäthern. die in ihrem Molekül nur aliphatisches Chlor enthalten, das das Polyaddukt in der Wärme instabil macht. Ferner übersteigt im Endprodukt der Chlorgehalt 10 bis ll°/0 nicht. Dies genügt nicht, um zufriedenstellende Unbrennbarkeit zu gewährleisten.British patent 741 870 describes polyepoxides of chlorinated polyethers. which only contain aliphatic chlorine in their molecule, which makes the polyadduct unstable when exposed to heat. Further, in the end product does not exceed the chlorine content of 10 to ll ° / 0th This is not enough to ensure satisfactory incombustibility.
Gemäß der französischen Patentschrift 1154 500 wird das Polyaddukt durch Zusatz von Pentachlorphenol oder seines Glycidyläthers modifiziert. Auf diese Weise wird Chlor in das Produkt eingeführt. Aber die Höhe des Zusatzes geht jedoch hierbei ohne Gefahr des Ausschwitzens nicht über 65°/o hinaus. Im übrigen liegt selbst dann der maximale Chlorgehalt im Harz nicht höher als 43,5 °/0; außerdem ist ein wesentlicher Teil des Pentachlorphenol chemisch nicht gebunden. Um ein Produkt zu erhalten, in dem das Pentachlorphenol chemisch gebunden ist, kondensiert man Bisphenol A und Pentachlorphenol mit genügend Epichlorhydrin, aber unter diesen Bedingungen wird ein Chlorgehalt von 15 °/0 praktisch nicht überschritten. Zwar wird in einem Beispiel ein Chlorgehalt von 30°/,, erwähnt, aber ein solcher Gehalt entspricht einer monofunktionellen Verbindung, die nicht polymerisierbar ist.According to French patent specification 1154 500, the polyadduct is modified by adding pentachlorophenol or its glycidyl ether. This is how chlorine is introduced into the product. But the amount of the addition does not exceed 65% without the risk of exudation. Incidentally, the maximum chlorine content of the resin itself is then no higher than 43.5 ° / 0; in addition, a substantial part of the pentachlorophenol is not chemically bound. In order to obtain a product in which the pentachlorophenol is chemically bonded, fused to bisphenol A and epichlorohydrin with enough pentachlorophenol, but under these conditions, a chlorine content of 15 is / 0 ° virtually not exceeded. In one example, a chlorine content of 30% is mentioned, but such a content corresponds to a monofunctional compound that is not polymerizable.
Die britische Patentschrift 744 388 lehrt die Einführung des Chlors mit Hilfe des Härtemittels, das in Form gewisser chlorierter Di-Säuren, insbesondere als Anhydrid der Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäure oder HET-Säure, angewendet wird. Die Auflösung dieses Härtemittels verläuft jedoch langsam, und zur Erzielung eines homogenen Gemisches muß bei verhältnismäßig hoher Temperatur gearbeitet werden. Hierbei verläuft die Härtung auch währendBritish patent specification 744 388 teaches the introduction of chlorine with the aid of the hardening agent that in the form of certain chlorinated di-acids, especially as anhydride of hexachlorendomethylenetetrahydrophthalic acid or HET acid. However, the dissolution of this hardener is slow, and to achieve a homogeneous mixture, it is necessary to work at a relatively high temperature will. In this case, the hardening also takes place during
ίο der Auflösung sehr schnell, wodurch die Verwendung des Produktes erschwert und seine technische Entwicklung beeinträchtigt wird.ίο the dissolution very quickly, which eliminates the use of the product and its technical development is impaired.
Gemäß der britischen Patentschrift 773 655 wird diese Schwierigkeit vermieden, indem das Härtemittel in Lösung in das Pentachlordiphenyl eingeführt wird, aber die hierbei erhaltenen Polyaddukte sind nur in der Wärme härtbar, und ihre Härtung dauert lange. Sie enthalten nur 30% Chlor, das außerdem zum Teil nicht an das Molekül gebunden ist.According to British Patent 773,655, this difficulty is avoided by adding the hardener is introduced in solution into the pentachlorodiphenyl, but the resulting polyadducts are only in curable by heat, and it takes a long time to cure. They only contain 30% chlorine, which is also used for Part is not bound to the molecule.
In der französischen Patentschrift 1 180 194 wird vorgeschlagen, als Ausgangsprodukt die chlorierten Derivate von Bisphenol A, d. h. die am Kern chlorierten Derivate des Bis-(hydroxyphenyl)-propans zu verwenden. Diese Produkte werden durch direkte Chlp.rierung von Bisphenol A erhalten, aber die Ausbeuten, sind mäßig, nämlich 40 bis 45% für das Derivat mit 4 Chloratomen pjo Molekül. In der Patentschrift werden zwar höhere Chlorgehalte genannt, aber in der Praxis ist es kaum möglich, mehr als 4 Chloratome zu erreichen, ohne daß große Schwierigkeiten in der Reinigung auftreten. Die dem Tetrachlorbisphenol entsprechenden Epoxyharze enthalten 27 bis 30 0I0 Chlor.In French patent specification 1 180 194 it is proposed to use the chlorinated derivatives of bisphenol A, ie the derivatives of bis (hydroxyphenyl) propane chlorinated on the core, as the starting material. These products are obtained by direct chlorination of bisphenol A, but the yields are moderate, namely 40 to 45% for the derivative with 4 chlorine atoms per molecule. Although higher chlorine contents are mentioned in the patent, in practice it is hardly possible to achieve more than 4 chlorine atoms without great difficulties in cleaning. The epoxy resins corresponding to tetrachlorobisphenol contain 27 to 30 0 I 0 chlorine.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung vongehärteten Epoxydpolyaddukten durch an sich bekanntes Umsetzen von Epoxydverbindungen mit mehrbasischen Carbonsäuren oder mehrwertigen ■ Aminen kalt oder in der Wärme, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Epoxydverbindungen solche chlorhaltigen Verbindungen verwendet werden, die durch Umsetzen von Epichlorhydrin oder Glycerindichlorhydrin mit Octachlordihydroxy-diphenyl in Gegenwart von alkalischen Mitteln hergestellt worden sind.The invention relates to a process for the production of cured epoxy polyadducts known reaction of epoxy compounds with polybasic or polybasic carboxylic acids ■ amines cold or in the heat, which is characterized is that such chlorine-containing compounds are used as epoxy compounds that by reacting epichlorohydrin or glycerol dichlorohydrin with octachlorodihydroxydiphenyl in Presence of alkaline agents.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, Epoxypolyaddukte aus chlorreichen und wirtschaftlich und technisch leicht zugänglichen Chlordiphenolen zu gewinnen, wobei Produkte entstehen, die sich durch folgende Eigenschaften auszeichnen: The inventive method makes it possible to produce epoxy polyadducts from chlorine-rich and to obtain economically and technically easily accessible chlorodiphenols, resulting in products which are characterized by the following properties:
Ihren sehr hohen Gehalt an Chlor, das chemisch an das Molekül gebunden ist,
ihre Fähigkeit, von selbst zu erlöschen, gemessen nach der A.S.T.M.-Methode D 757-49,
ihre hohe Rockwell-Härte undTheir very high content of chlorine, which is chemically bound to the molecule,
their ability to self-extinguish as measured by ASTM method D 757-49,
their high Rockwell hardness and
ihren hohen Erweichungspunkt nach Vi cat, ohne daß die üblichen Eigenschaften dieser Harze beeinträchtigt werden.their high Vi cat softening point, without the usual properties of these resins being impaired.
Bei der Gewinnung der Umsetzungsprodukte wird als alkalisches Mittel im allgemeinen Natriumhydroxyd verwendet, besonders in Form einer wäßrigen Lösung, aber die anderen Alkalibasen eignen sich ebenso gut. Als Chlorhydrinkomponente dieser Umsetzungsprodukte wird Epichlorhydrin oder Glycerindichlorhydrin verwendet.In the recovery of the reaction products, sodium hydroxide is generally used as the alkaline agent used, especially in the form of an aqueous solution, but the other alkali bases work just as well. The chlorohydrin component of these reaction products is epichlorohydrin or glycerol dichlorohydrin used.
Die Herstellung des zum Einsatz kommenden Octochlordihydroxydiphenyls kann über das Deca-The octochlorodihydroxydiphenyl used can be produced via the deca-
chlordiphenyl erfolgen, dessen Phenolisierung mit Natriumhydroxyd zu Octachlordihydroxydiphenyl führt. Dieses Produkt kann allein oder in Mischung mit anderen Verbindungen, die mit ihm verträglich sind und mit einem Chlorhydrin unter Bildung eines Epoxydpolyadduktes in Reaktion treten können, beispielsweise den Diphenolen oder insbesondere mit Bisphenol A umgesetzt werden.chlorodiphenyl, its phenolization with sodium hydroxide to octachlorodihydroxydiphenyl leads. This product can be used alone or in admixture with other compounds compatible with it and can react with a chlorohydrin to form an epoxy polyadduct, for example the diphenols or in particular with bisphenol A are reacted.
Durch Veränderung des Anteils und der Konzentration des alkalischen Mittels und der Art und des Überschusses des Chlorhydrins erhält man eine ganze Palette von Polyaddukten von festen Produkten bis zu solchen von Honigkonsistenz, abhängig vom Grad des Epoxyäquivalents.By changing the proportion and concentration of the alkaline agent and the nature and excess of the chlorohydrin one obtains a whole Range of polyadducts from solid products to those with a honey consistency, depending on the grade of the epoxy equivalent.
Diese Umsetzungsprodukte werden dann kalt oder in der Wärme in Gegenwart von klassischen Härtern, wie Polysäuren und Polyaminen, gehärtet. Nach der Härtung ist die Fähigkeit der Epoxypolyaddukte, von selbst zu erlöschen, vollkommen. Sie genügen ohne weiteres den Bedingungen des A.S.T.M.-Tests D 757-49. Wenn sie mit einem Lötbrenner beflammt werden, verkohlen sie, erlöschen aber augenblicklich, wenn die Flamme entfernt wird.These reaction products are then cold or in the heat in the presence of classic hardeners, such as polyacids and polyamines, hardened. After curing, the ability of the epoxy polyadducts to extinguish by itself, completely. They easily meet the conditions of the A.S.T.M.test D 757-49. If they are flamed with a soldering torch, they will char, but go out immediately, when the flame is removed.
- Beispiel 1- Example 1
5 Teile einer Epoxydverbindung, die das aus 231 Teilen Octachlordihydroxydiphenyl, 321 Teilen 10°/0igem Natriumhydroxyd und 57,8 Teilen Epichlorhydrin bei 1000C gewonnen wurde, einen Erweichungspunkt zwischen 150 und 165°C und ein Epoxyäquivalent von 1040 hatte und dessen Chlorgehalt 53,5% beträgt, werden in 8 Teilen-Methyläthylketon gelöst. Zur Lösung werden 2 Teile Maleinsäureanhydrid, gegeben. Eine Glasplatte wird mit dieser Lösung beschichtet, die man 1 Stunde an der Luft trocknen läßt und 16 Stunden bei 150°C tempert. Auf diese Weise wird ein transparenter, farbloser Lack erhalten, der sich nur schwer ritzen läßt und eine sehr gute Haftfestigkeit zeigt.5 parts of an epoxy compound, which consisting of 231 parts of Octachlordihydroxydiphenyl, 321 parts of 10 ° / 0 sodium of sodium hydroxide and 57.8 parts of epichlorohydrin was recovered at 100 0 C, a softening point of 150-165 ° C and an epoxy equivalent of 1040 had, and its chlorine content 53.5% are dissolved in 8 parts of methyl ethyl ketone. 2 parts of maleic anhydride are added to the solution. A glass plate is coated with this solution, which is allowed to air dry for 1 hour and tempered at 150 ° C. for 16 hours. In this way a transparent, colorless varnish is obtained which is difficult to scratch and exhibits very good adhesive strength.
4,9 Teile Maleinsäureanhydrid werden in 22 Teilen einer Verbindung warm gelöst, das aus 462 Teilen Diphenol, 925 Teilen Epichlorhydrin und 164 Teilen einer wäßrigen 48,9°/oigen Natriumhydroxydlösung bei 1080C und anschließender azeotroper Destillation erhalten worden war, ein Epoxyäquivalent von 428 hatte und einen Chlorgehalt von 51,5 0J0 aufwies. Nach Zusatz von 0,5 Teilen Tri-n-butylamin wird die homogene Mischung in eine mit Polyvinylalkohol ausgekleidete Form gegossen. Die Mischung wird 14 Stunden bei 1300C gehalten (in 20 Minuten war die Mischung geliert). Auf diese Weise wird ein hellgelbes, transparentes, sehr hartes Polyaddukt erhalten, das eine Rockwell-Härte von 111,3 und einen Erweichungspunkt nach Vi cat von 140,50C aufweist. 4.9 parts of maleic anhydride are dissolved hot in 22 parts of a compound consisting of 462 parts of biphenol, 925 parts of epichlorohydrin and 164 parts of an aqueous 48.9 ° / o sodium hydroxide solution at 108 0 C and subsequent azeotropic distillation was obtained, an epoxy equivalent of 428 and had a chlorine content of 51.5 0 I 0 . After adding 0.5 part of tri-n-butylamine, the homogeneous mixture is poured into a mold lined with polyvinyl alcohol. The mixture is kept at 130 ° C. for 14 hours (the mixture was gelled in 20 minutes). In this way, a light yellow, transparent, very hard polyadduct is obtained which has a Rockwell hardness of 111.3 and a softening point according to Vi cat 140.5 0 C.
Es wird gemäß Beispiel 2 gearbeitet, jedoch mit dem Unterschied, daß 25 Teile der dort in Maleinsäureanhydrid gelösten Verbindung nunmehr in 25 Teilen Pentachlordiphenyl gelöst werden. Zur erhaltenen Lösung werden 2,5 Teile Diäthylaminopropylamin gegeben. Nach 4 Stunden bei Raumtemperatur ist die Mischung geliert. Nach 16 Stunden ist sie vollständig gehärtet. Zur Verbesserung der Formbeständigkeit in der Wärme kann die Härtung durch 4stündiges Erhitzen auf 80° C ergänzt werden.The procedure is as in Example 2, but with the difference that 25 parts of there in maleic anhydride dissolved compound can now be dissolved in 25 parts of pentachlorodiphenyl. To the received 2.5 parts of diethylaminopropylamine are added to the solution. After 4 hours at room temperature the mixture is gelled. It is completely hardened after 16 hours. To improve the For dimensional stability in the heat, hardening can be supplemented by heating at 80 ° C for 4 hours.
Die Rockwell-Härte des gehärteten Harzes beträgt 101,3, sein Erweichungspunkt nach Vi cat 127° C.The Rockwell hardness of the cured resin is 101.3, its Vi cat softening point 127 ° C.
Die gemäß diesen Beispielen gehärteten HarzeThe resins cured according to these examples
verkohlen bei der Prüfung nach der A.S.T. M.-Methode D 757-49 in der Flamme eines Brenners, brennen jedoch bei Beendigung der Beflammung nicht weiter.. Sie erlöschen von selbst.char during the test according to the A.S.T. M.-Method D 757-49 in the flame of a burner, however, they do not continue to burn when the flame is stopped .. They go out by themselves.
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn man Umsetzungsprodukte von Epichlorhydrin und Octochlordihydroxydiphenyl härtet, bei deren Herstellung das Verhältnis der beiden Komponenten variiert wurde, beispielsweise ein Umsetzungsprodukt aus 1 Teil Epichlorhydrin und 2 Teilen Octochlordihydroxydiphenyl mit einem Epoxyäquivalent von 1670, ein Umsetzungsprodukt aus 1 Teil Epichlorhydrin und 2 Teilen Octachlordihydroxydiphenyl mit einem Epoxyäquivalent von 900 oder ein Umsetzungsprodukt aus 8 Teilen Epichlorhydrin, 2 Teilen Octachlordihydroxydiphenyl und 1 Teil Bisphenol A mit einem Epoxyäquivalent von 331.Similar results are obtained if reaction products of epichlorohydrin and octochlorodihydroxydiphenyl are used hardens, during the manufacture of which the ratio of the two components varies was, for example, a reaction product of 1 part epichlorohydrin and 2 parts octochlorodihydroxydiphenyl with an epoxy equivalent of 1670, a reaction product of 1 part epichlorohydrin and 2 parts of octachlorodihydroxydiphenyl with an epoxy equivalent of 900 or a reaction product of 8 parts of epichlorohydrin and 2 parts of octachlorodihydroxydiphenyl and 1 part bisphenol A with an epoxy equivalent of 331.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |