DE1520780C3 - Process for the production of flame-retardant epoxy polyadducts - Google Patents
Process for the production of flame-retardant epoxy polyadductsInfo
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Description
(HO ■■(HO ■■
k.-.., Nz(OH)2, ■ ·■ I ! ik .- .., Nz (OH) 2 , ■ · ■ I! i
χ ·ι ■■ \ 1 ' \ / ' 1 'χ · ι ■■ \ 1 '\ /' 1 '
■V Ί ° . ·.■ V Ί °. ·.
Cl« ei,« .55 -Cl «ei,« .55 -
Die Menge der für die Herstellung der PolyaddukteThe amount of material used to make the polyadducts
verwendet, in der die Summe von λ: + y die Werte 2,. verwendeten chlorierten Polyphenole hängt von deris used, in which the sum of λ: + y has the values 2 ,. Chlorinated polyphenols used depends on the
3 oder 4 und die Summe von η + m die Werte 6, 7 Art der Epoxydverbindung und den gewünschten3 or 4 and the sum of η + m the values 6, 7 type of epoxy compound and the desired
oder 8 haben, wobei die Summe von λ- + y + η + m Eigenschaften des Endproduktes ab. Im allgemeinenor 8, where the sum of λ- + y + η + m properties of the end product depend on. In general
gleich 10 ist. 60 liegt diese Menge zwischen 0,8 und 1,2, vorzugsweiseequals 10. This amount is between 0.8 and 1.2, preferably
Als Epoxydverbindungen können erfindungsgemäß bei 1 Hydroxyläquivalent pro Epoxyäquivalent. UnterAccording to the invention, 1 hydroxyl equivalent per epoxy equivalent can be used as epoxy compounds. Under
insbesondere die folgenden Verbindungen verwendet »Äquivalent« ist die Stoffmenge in Gramm zu ver-in particular the following compounds are used »equivalent« is the amount of substance in grams
werden: stehen, die eine Hydroxylgruppe bzw. eine Epoxy-are: stand that contain a hydroxyl group or an epoxy
gruppe enthält.group contains.
a) von einer mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden 65 Ein Vorteil der Erfindung ist die Leichtigkeit, mita) of a 65 containing several hydroxyl groups. An advantage of the invention is the ease with which
organischen Verbindung abgeleitete Glycidylpoly- der Gemische des chlorierten Polyphenols mit derorganic compound derived glycidyl poly- mixtures of chlorinated polyphenol with the
äther, die mehr als zwei Epoxygruppen im Mole- Epoxydverbindung hergestellt werden können. Esethers that can produce more than two epoxy groups in the mole epoxy compound. It
kül enthalten; genügt, das Polyphenol in kleinen Mengen zur Ep-contain kül; is sufficient to use the polyphenol in small amounts to ep-
oxydverbindung zu geben, die auf eine Temperatur zwischen 40 und 1200C, vorzugsweise zwischen 60 und 8O0C, gebracht ist, wenn diese flüssig ist und etwas oberhalb ihres Erweichungspunktes liegt, wenn sie fest ist. Es ist auch möglich, das Polyphenol als Lösung in einem Lösungsmittel einzuarbeiten. Die ungiftigen Gemische haben ausreichende Gebrauchsbzw. Topfzeiten, die mit denen der klassischen Systeme aus Säureanhydrid und Epoxyharz vergleichbar sind. Es ist auch möglich, Produkte mit längerer Gebrauchszeit herzustellen, indem man das chlorierte Polyphenol und die Epoxydverbindung in Pulverform kalt mischt.To give oxide compound, which is brought to a temperature between 40 and 120 0 C, preferably between 60 and 80 0 C, if this is liquid and slightly above its softening point, if it is solid. It is also possible to incorporate the polyphenol as a solution in a solvent. The non-toxic mixtures have sufficient use or Pot life that is comparable to that of classic acid anhydride and epoxy resin systems. It is also possible to manufacture products with a longer shelf life by cold mixing the chlorinated polyphenol and the epoxy compound in powder form.
In an sich bekannter Weise können dem chlorierten Polyphenol unterschiedliche Mengen eines oder mehrerer anderer schon bekannter Härter saurer oder basischer Natur zugegeben werden, ohne daß dadurch die Flammbeständigkeit der Polyaddukte beeinträchtigt wird. Als zusätzliche Härter eignen sich organische Polycarbonsäuren oder deren Anhydride, wie Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Dodecylbernsteinsäureanhydrid, oder primäre, sekundäre und/oder tertiäre Amine, wie Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Diäthylaminopropylamin, Dimethylanilin, oder Polyamide, Polysulfide und BFs-Amin-Komplexe. Die Mengen der Härtergemische mit Ausnahme derjenigen, die tertiäre Amine oder Komplexe von BF3 und tertiären Aminen enthalten, werden so gewählt, daß die hitzehärtbaren Massen 0,8 bis 1,2, vorzugsweise eine wirksame Gruppe des Härtergemisches pro Epoxygruppe enthalten. Der Ausdruck »wirksame Gruppe« bedeutet eine Carboxylgruppe im Falle eines Säureanhydrids und/oder einer organischen Säure oder ein Wasserstoffatom, das im Falle eines chlorierten Polyphenols an ein Sauerstoffatom, im Falle von primären und/oder sekundären Aminen und im Falle von Polyamiden an ein Stickstoffatom und im Falle von Polysulfiden an ein Schwefelatom gebunden ist. Dagegen werden die tertiären Amine und die Komplexe von BF3 und tertiären Aminen auf Grund ihrer katalytischen und/oder beschleunigenden Eigenschaften nur in sehr kleinen Mengen verwendet.In a manner known per se, different amounts of one or more other known hardeners of an acidic or basic nature can be added to the chlorinated polyphenol without impairing the flame resistance of the polyadducts. Organic polycarboxylic acids or their anhydrides, such as maleic anhydride, phthalic anhydride, succinic anhydride, dodecylsuccinic anhydride, or primary, secondary and / or tertiary amines, such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, diethylenetetramine, diethylaminopropylamine, dimethylaniline, or amine-complexesulfide-polyaniline, or amine-complexesulfide, are suitable as additional hardeners. The amounts of the hardener mixtures, with the exception of those containing tertiary amines or complexes of BF 3 and tertiary amines, are chosen so that the thermosetting compositions contain 0.8 to 1.2, preferably one effective group of the hardener mixture per epoxy group. The term "effective group" means a carboxyl group in the case of an acid anhydride and / or an organic acid or a hydrogen atom, which in the case of a chlorinated polyphenol to an oxygen atom, in the case of primary and / or secondary amines and in the case of polyamides to a nitrogen atom and in the case of polysulfides, is bonded to a sulfur atom. In contrast, the tertiary amines and the complexes of BF 3 and tertiary amines are used only in very small amounts due to their catalytic and / or accelerating properties.
Es ist stets möglich, ebenfalls in an sich bekannter Weise zusätzlich inerte Füllstoffe, Pigmente, Weichmacher, reaktionsfähige und nicht reaktionsfähige Verdünnungsmittel oder Gemische dieser verschiedenen Stoffe zu verwenden.It is always possible to add inert fillers, pigments, plasticizers, reactive and non-reactive diluents or mixtures of these different Substances to use.
Die gegebenenfalls modifizierten hitzehärtbaren Ausgangs-Mischungen für das erfindungsgemäße Verfahren können zur Herstellung von Gießmassen, Schichtstoffen, Anstrichstoffen, bei der Herstellung von elektrotechnischen und/oder elektronischen Teilen sowie zur Umhüllung von elektrischen und/oder elektronischen Teilen verwendet werden.The optionally modified thermosetting starting mixtures for the process according to the invention can be used for the production of casting compounds, laminates, paints, during manufacture of electrotechnical and / or electronic parts and for encasing electrical and / or electronic parts.
Die Härtebedingungen beim erfindungsgemäßen Verfahren hängen im wesentlichen von der Art der Epoxydverbindung und von den gegebenenfalls in Verbindung mit dem chlorierten Polyphenol verwendeten anderen Härtern ab. Optimale Bedingungen sind im allgemeinen Härtezeiten von 24 bis 48 Stunden und Temperaturen zwischen 20 und 2000C, vorzugsweise zwischen 20 und 1400C. Die unter diesen Bedingungen erhaltenen Polyaddukte haben ausgezeichnete Flammbeständigkeit und interessante mechanische und thermische Eigenschaften, wie aus den folgenden Beispielen ersichtlich ist. In diesen Beispielen sind die Teile Gewichtsteile.The hardening conditions in the process according to the invention essentially depend on the type of epoxy compound and on the other hardeners which may be used in connection with the chlorinated polyphenol. Optimum conditions can be seen in general, cure times of 24 to 48 hours and temperatures between 20 and 200 0 C, preferably 20-140 0 C. The polyadducts obtained under these conditions have excellent flame resistance and interesting mechanical and thermal properties, as shown in the following examples is. In these examples, parts are parts by weight.
Das in den nachstehend beschriebenen hitzehärtbaren Massen enthaltene Octochlordihydroxydiphenyl ist ein Isomerengemisch mit einem Schmelzpunkt um 240° C.The octochlorodihydroxydiphenyl contained in the thermosetting compositions described below is a mixture of isomers with a melting point of 240 ° C.
Die in den Beispielen genannten Ergebnisse wurden nach folgenden Methoden erhalten:The results given in the examples were obtained by the following methods:
Schlagzähigkeit nach derImpact strength according to the
Izod-Methode (mit gekerbtemIzod method (with notched
Probestab) ASTM D 256-56Test stick) ASTM D 256-56
Rockwell-Härte ASTM D 785-51Rockwell hardness ASTM D 785-51
Formbeständigkeit in derDimensional stability in the
Wärme unter 18,56 kg/cm2 ... ASTM D 648-56Heat below 18.56 kg / cm 2 ... ASTM D 648-56
1/10-Vicat-Punkt (Temperatur,1/10 Vicat point (temperature,
bei der eine Nadel von 1 mm8 with a 1 mm needle 8
Querschnitt unter einerCross section under one
Belastung von 1 kg 0,1 mm tiefLoad of 1 kg 0.1 mm deep
eindringt) ASTM D 1525-58Tpenetrates) ASTM D 1525-58T
Flammwidrigkeit ASTM D 757-49Flame retardancy ASTM D 757-49
und ASTM D 635-56Tand ASTM D 635-56T
Beispiel 1 "-■""' Example 1 "- ■""'
100 Teile Octochlordihydroxydiphenyl, 100 Teile epoxydiertes Polybutadien, 20 Teile Maleinsäureanhydrid und 50 Teile chloriertes Paraffin mit 55 % Chlor wurden bei 8O0C unter vermindertem Druck gemischt. Das Gemisch wurde 24 Stunden bei 1200C gehärtet. Das durchgehärtete Produkt war transparent, dunkelgelb, hart und flammwidrig gemäß ASTM D 635-56T. 100 parts Octochlordihydroxydiphenyl, 100 parts of epoxidised polybutadiene, 20 parts of maleic anhydride and 50 parts of chlorinated paraffin containing 55% of chlorine were blended at 8O 0 C under reduced pressure. The mixture was cured at 120 ° C. for 24 hours. The fully cured product was transparent, dark yellow, hard and flame retardant according to ASTM D 635-56T.
B eispiel 2Example 2
100 Teile Octochlordihydroxydiphenyl, 100 Teile epoxydiertes Sojabohnenöl mit 6,5% Epoxydsauerstoff wurden bei 60 bis 80° C gemischt. Das Gemisch wurde 24 Stunden bei 1400C gehärtet. Das erhaltene Produkt war transparent, dunkelgelb und hatte folgende Eigenschaften:100 parts of octochlorodihydroxydiphenyl, 100 parts of epoxidized soybean oil with 6.5% epoxy oxygen were mixed at 60 to 80 ° C. The mixture was cured at 140 ° C. for 24 hours. The product obtained was transparent, dark yellow and had the following properties:
Dichte, g/cm3 1,325Density, g / cm 3 1.325
Kerbschlagzähigkeit, mkg/25 mm Kerbe 0,069Notched impact strength, mkg / 25 mm notch 0.069
Rockwellhärte M 60,6Rockwell hardness M 60.6
Formbeständigkeit in der Wärme unter 18,56 kg/cm2 49,0°CDimensional stability when heated below 18.56 kg / cm 2 49.0 ° C
1/10-Vicat-Punkt 51,50C1 / 10th Vicat point 51.5 0 C
Flammwidrigkeit, mm/Min 7,5Flame retardancy, mm / min 7.5
in 1,2 Minuten; erlosch dann von selbst.in 1.2 minutes; then went out by itself.
Bei 8O0C wurden 100 Teile epoxydiertes Sojabohnenöl mit 6,5% Epoxydsauerstoff und 100 Teile Octochlordihydroxydiphenyl gemischt. Nachdem das Gemisch homogen geworden war, wurde es auf 300C gekühlt und mit 1 Teil Dimethylanilin versetzt. Die erhaltene Masse wurde 24 Stunden bei 1000C gehärtet und bildete ein transparentes, hellgelbes Produkt mit folgenden Eigenschaften:At 8O 0 C, 100 parts of epoxidized soybean oil were mixed with 6.5% and 100 parts Epoxydsauerstoff Octochlordihydroxydiphenyl. After the mixture had become homogeneous, it was cooled to 30 ° C. and 1 part of dimethylaniline was added. The mass obtained was cured for 24 hours at 100 ° C. and formed a transparent, light yellow product with the following properties:
Dichte, g/cm3 1,31Density, g / cm 3 1.31
Kerbschlagzähigkeit,
mkg/25 mm Kerbe ..... 0,032Notched impact strength,
mkg / 25 mm notch ..... 0.032
Rockwellhärte M 56,8Rockwell hardness M 56.8
Formbeständigkeit in der
Wärme, °C 48Dimensional stability in the
Heat, 48 ° C
1/10-Vicat-Punkt, °C 531/10 Vicat point, 53 ° C
Flammwidrigkeit, mm/Min. ... 7,5Flame retardancy, mm / min. ... 7.5
in 1 Minute
und 20 Sekunden; erlosch dann von selbst.in 1 minute
and 20 seconds; then went out by itself.
Bei 80° C wurden 100 Teile epoxydiertes Sojabohnenöl mit 6,5 °/o Epoxydsauerstoff, 85 Teile Octochlordihydroxydiphenyl und 6 Teile Maleinsäureanhydrid gemischt. Das Gemisch wurde 24 Stunden bei 120°C gehärtet. Das erhaltene Produkt war transparent und dunkelgelb und hatte folgende Eigenschaften: At 80 ° C., 100 parts of epoxidized soybean oil were mixed with 6.5 % of epoxy oxygen, 85 parts of octochlorodihydroxydiphenyl and 6 parts of maleic anhydride. The mixture was cured at 120 ° C for 24 hours. The product obtained was transparent and dark yellow and had the following properties:
Dichte, g/cm3 , 1,35Density, g / cm 3 , 1.35
Kerbschlagzähigkeit, mkg/25 mmNotched impact strength, mkg / 25 mm
■ Kerbe , 0,078■ Notch, 0.078
Rockwellhärte M ^ 56Rockwell hardness M ^ 56
. Formbeständigkeit in der Wärme,. Dimensional stability in heat,
6C 58,5 6 C 58.5
' 1/10-Vicat-Punkt, °C 50,51/10 Vicat point, 50.5 ° C
Flämmwidrigkeit, mm/Min. 13,0Flame resistance, mm / min. 13.0
in 2 Minuten; erlosch dann von selbst.in 2 minutes; then went out by itself.
Zum Vergleich wurde ein gleiches Gemisch hergestellt, in dem jedoch das Octochlordihydroxydiphenyl durch eine chemisch äquivalente Menge Maleinsäureanhydrid ersetzt wurde. Dieses Gemisch bestand aus 100 Teilen epoxydierten Sojabohnenöl und 40 Teilen Maleinsäureanhydrid. Es würde 48 Stunden bei 120°C gehärtet. Das erhaltene Produkt war transparent, dunkelgelb, nicht sehr hart und sehr brüchig. Es war nicht flammwidrig; seine Verbrennungsgeschwindigkeit betrug 21,8 mm/Min, nach ASTM D 757-49 und 15,2 mm/Min, nach ASTM D 635-56T.For comparison, an identical mixture was prepared, but in which the octochlorodihydroxydiphenyl by a chemically equivalent amount of maleic anhydride was replaced. This mixture consisted of 100 parts of epoxidized soybean oil and 40 parts Maleic anhydride. It would be cured at 120 ° C for 48 hours. The product obtained was transparent, dark yellow, not very hard and very brittle. It wasn't flame retardant; its rate of burn was 21.8 mm / min, according to ASTM D 757-49 and 15.2 mm / min, according to ASTM D 635-56T.
B ei sρ i el 5Example 5
150 Teile Octochlordihydroxydiphenyl und 100 Teile eines Kondensationsproduktes von Glyzerin und Epichlorhydrin wurden bei 60 bis 100° C unter Vakuum gemischt. Das Gemisch wurde 24 Stünden bei 120°C gehärtet. Das erhaltene Produkt war transparent und hellgelb. Es hatte folgende Eigenschaften:150 parts of octochlorodihydroxydiphenyl and 100 parts of a condensation product of glycerol and epichlorohydrin were mixed at 60 to 100 ° C under vacuum. The mixture was left at 120 ° C for 24 hours hardened. The product obtained was transparent and light yellow. It had the following properties:
Dichte, g/cm3 1,56Density, g / cm 3 1.56
Kerbschlagzähigkeit,Notched impact strength,
mkg/25 mm Kerbe 0,073mkg / 25 mm notch 0.073
Rockwellhärte M 80,6Rockwell hardness M 80.6
Formbeständigkeit in derDimensional stability in the
Wärme, °C 49Heat, 49 ° C
1/10-Vicat-Punkt, 0C 671/10 Vicat point, 0 C 67
Flammwidrigkeit, mm/Min. ... 7,7Flame retardancy, mm / min. ... 7.7
in 1 Minutein 1 minute
und 12 Sekunden;and 12 seconds;
erlosch dann vonthen went out of
selbst.self.
150 Teile Octochlordihydroxydiphenyl, 100 Teile des im Beispiel 5 genannten Kondensationsprodukts und 10 Teile chloriertes Paraffin mit 55°/0 Chlor wurden zwischen 60 und 80° C unter Vakuum gemischt. Das Gemisch wurde 24 Stunden bei 120°C gehärtet. Das gehärtete Produkt hatte die gleiche Form wie das Produkt gemäß Beispiel 5 und folgende ίο Eigenschaften:150 parts Octochlordihydroxydiphenyl, 100 parts of said condensation product in Example 5 and 10 parts of chlorinated paraffin with 55 ° / 0 were mixed chlorine between 60 and 80 ° C under vacuum. The mixture was cured at 120 ° C for 24 hours. The cured product had the same shape as the product according to Example 5 and the following ίο properties:
. Dichte, g/cm3 1,55. Density, g / cm 3 1.55
Kerbschlagzähigkeit, mkg/25 mmNotched impact strength, mkg / 25 mm
Kerbe 0,069Notch 0.069
Rockwellhärte M 84Rockwell hardness M 84
Formbeständigkeit in der Wärme,Dimensional stability in heat,
OQ 55OQ 55
1/10-Vicat-Punkt, °C 55,51/10 Vicat point, 55.5 ° C
Flammwidrigkeit, mm/Min. ...... 6,15 .Flame retardancy, mm / min. ...... 6.15.
in 2 Minuten; erlosch dannin 2 minutes; then went out
von selbst. B ei spi e1 7by itself. For example, 7
100 Teile Octochlordihydroxydiphenyl, 20 Teile' Maleinsäureanhydrid und 100 Teile des Köndensationsp.rodukts von Glyzerin und Epichlorhydrin wurden zwischenJjO und: 80° C im Vakuum gemischt.100 parts of octochlorodihydroxydiphenyl, 20 parts of maleic anhydride and 100 parts of the condensation product of glycerine and epichlorohydrin were mixed between 10 and 80 ° C in a vacuum.
Das Gemisch wurde 24 Stunden bei 120° C gehärtet.The mixture was cured at 120 ° C for 24 hours.
Das gehärtete Produkt hatte das gleiche Aussehen wie die gemäß Beispiel 5 und 6 erhaltenen Produkte und folgende Eigenschaften:The cured product had the same appearance as the products obtained in Examples 5 and 6 and the following properties:
Dichte, g/cm3 1,50Density, g / cm 3 1.50
Kerbschlagzähigkeit,
mkg/25 mm Kerbe 0,16Notched impact strength,
mkg / 25mm notch 0.16
Rockwellhärte M : 81,6Rockwell hardness M: 81.6
Formbeständigkeit in der
Wärme, °C 60Dimensional stability in the
Heat, 60 ° C
1/10-Vicat-Punkt, 0C 641/10 Vicat point, 0 C 64
Flammwidrigkeit, mm/Min. ... 6,3Flame retardancy, mm / min. ... 6.3
in 1 Minute und 35 Sekunden; erlosch dann von selbst.in 1 minute and 35 seconds; then went out by itself.
35 Zum Vergleich wurde ein gleiches Gemisch hergestellt, in dem jedoch das Octochlordihydroxydiphenyl durch eine chemisch äquivalente Menge Maleinsäureanhydrid ersetzt wurde. Dieses Gemisch hatte folgende Zusammensetzung: 35 For comparison, a similar blend was prepared, but the Octochlordihydroxydiphenyl was replaced by a chemically equivalent amount of maleic anhydride in the. This mixture had the following composition:
100 Teile eines Kondensationsproduktes aus100 parts of a condensation product
Glyzerin aus Epichlorhydrin 65 Teile Maleinsäureanhydrid.Glycerine from epichlorohydrin 65 parts maleic anhydride.
Es wurde 24 Stunden bei 120° C gehärtet. Das erhaltene Produkt war transparent, hellgelb und hatte folgende Eigenschaften:It was cured at 120 ° C. for 24 hours. The product obtained was transparent, light yellow and had following properties:
Dichte, g/cm3 .' 1,37Density, g / cm 3. ' 1.37
Kerbschlagzähigkeit, mkg/25 mmNotched impact strength, mkg / 25 mm
Kerbe 0,15Notch 0.15
Rockwellhärte M 84Rockwell hardness M 84
Formbeständigkeit in der Wärme,Dimensional stability in heat,
0C 48 0 C 48
1/10-Vicat-Punkt, 0C 501/10 Vicat point, 0 C 50
Flämmwidrigkeit: Erlischt nichtFlame resistance: Does not go out
von selbst.by itself.
ASTM D 635-56 T, mm/Min. ... 30,0ASTM D 635-56 T, mm / min. ... 30.0
ASTM D 757-49, mm/Min 30,0ASTM D 757-49, mm / min 30.0
Claims (2)
der allgemeinen Formelchlorinated compounds chlorinated polyphenols the following reaction equation is shown:
the general formula
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |