DE1543307C - Hardening of epoxy resins - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer neuen Klasse nicht fleckender Härter, die bei Raumtemperatur farblose, transparente, flexible, gehärtete Epoxyde liefern.The invention relates to the use of a new class of non-staining hardeners, which in Deliver room temperature colorless, transparent, flexible, hardened epoxies.
Bislang sind hauptsächlich als Härter für Epoxyharze Polyamine, Säureanhydride, Polyamide oder Polysulfidpolymere benutzt worden. Auf den Anwendungsgebieten des Vergießens der Klebstoffe sowie der Beschichtung werden jedoch insbesondere Härter benötigt, die den gehärteten Harzen Flexibilität verleihen. In diesem Zusammenhang sind von den genannten konventionellen Härtern die" Polyamide und Polysulfidpolymeren als Mittel zur Verleihung von Flexibilität bei den Epoxyharzen angewandt worden. Durch diese Verbindungen wird jedoch die physikalische Festigkeit, wie die Zug- und Biegefestigkeit, in den gehärteten Produkten herabgesetzt; da es außerdem sehr schwierig ist, allein durch Härten bei Raumtemperatur Harze genügender Festigkeit zu erhalten, ist noch Erhitzen zum Nachhärten erforderlich. Ferner wirken viele der konventionellen Härter als solche färbend, und die gehärteten Produkte sind merklich dunkel bzw. trüb, was auf den weiteren Einfluß der während der Härtung exotherm entwickelten Hitze oder der Hitzebehandlung zur Nachhärtung zurückzuführen ist.So far, polyamines, acid anhydrides, or polyamides are mainly used as hardeners for epoxy resins Polysulfide polymers have been used. In the areas of application of potting adhesives as well as the coating, however, hardeners in particular are required which give the hardened resins flexibility to lend. In this context, of the conventional hardeners mentioned, the "polyamides and polysulfide polymers have been used as agents for imparting flexibility to the epoxy resins been. However, these connections increase the physical strength, such as tensile and tensile strength Flexural strength, decreased in the hardened products; since it is also very difficult to be alone To obtain resins of sufficient strength by curing at room temperature, there is still heating for post-curing necessary. Furthermore, many of the conventional hardeners have a coloring effect as such, and the cured products are noticeably dark or cloudy, which indicates the further influence of the during curing exothermically developed heat or the heat treatment for post-curing.
Es wurde gefunden, daß man Epoxyharze bei Raumtemperatur vollständig zu farblosen und transparenten Harzen ausgezeichneter Flexibilität härten kann, ohne daß gleichzeitig eine Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit stattfindet, wenn man gewisse modifizierte Spiroacetaldiamine als Härter verwendet.It has been found that epoxy resins can be completely colorless and transparent at room temperature Resins of excellent flexibility can cure without impairment The mechanical strength takes place when using certain modified spiroacetaldiamines as hardeners used.
Die Erfindung betrifft demnach die Verwendung von viskosen Reaktionsprodukten von Spiroacetaldiaminen der allgemeinen FormelThe invention accordingly relates to the use of viscous reaction products of spiroacetal diamines the general formula
H2N-R'H 2 N-R '
O—CH2 O-CH 2
0-CH2 0-CH 2
CH2O.CH 2 O.
CH2OCH 2 O
R-NH2 R-NH 2
in der R Wasserstoff, einen Methyl- oder Äthyl rest und R' ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen bedeutet, mit einem Epoxid oder Acrylnitril zum Härten für Epoxyharze.in which R is hydrogen, a methyl or ethyl residue and R 'denotes a straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, with an epoxide or Acrylonitrile for curing epoxy resins.
Das gemäß Erfindung als Härter verwendete Reaktionsprodukt von Spiroacetaldiaminen mit Epoxyden oder Acrylnitril ist ;sehr beständig, so daß bei Lagerung, während oder .nach der Härtung, keine Färbung oder Verfärbung auftritt, und gibt in Kombination mit gewöhnlichen Epoxyharzen harte, feste, praktisch farblose, transparente, gehärtete Formkörper. . ■The reaction product of spiroacetal diamines with epoxides used as hardener according to the invention or acrylonitrile; very resistant, so that no discoloration during storage, during or after curing discoloration occurs and, in combination with ordinary epoxy resins, gives hard, strong, practically colorless, transparent, hardened moldings. . ■
Einige Beispiele für Spiroacetaldiamine der oben angegebenen Formel, die sich zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Härter eignen, umfassen Some examples of Spiroacetaldiamine of the formula given above, which can be used for the preparation of the hardeners used according to the invention include
3,9-Bis-(aminomethyl)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-bis (aminomethyl) -2,4,8,10-tetraoxa-
spiro-[5,5]-undecan,
3,9-Bis-(2-aminoäthyl)-2,4,8,10-tetraoxa-spiro- [5,5] -undecane,
3,9-bis (2-aminoethyl) -2,4,8,10-tetraoxa-
spiro-[5,5]-undecan,
3,9-Diäthyl-3,9-bis-(2-aminoäthyl)-spiro- [5,5] -undecane,
3,9-diethyl-3,9-bis (2-aminoethyl) -
2,4,8,1 ()-tctraoxa-spiro-[5,5]-undecan,
3,9-Bis-(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxa-2,4,8,1 () -tctraoxa-spiro- [5,5] -undecane,
3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxa-
spiro-f 5,5]-iindccan,spiro-f 5,5] -iindccan,
3,9-Bis-(4-aminobutyl)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-bis (4-aminobutyl) -2,4,8,10-tetraoxa-
spiro-[5,5]-undecan oder
3,9-Bis-(l ,1 -dimethyl-4-aminobutyl)-spiro- [5,5] -undecane or
3,9-bis- (1,1-dimethyl-4-aminobutyl) -
2,4,8,10-tetraoxa-spiro-[5,5]-undecan.2,4,8,10-tetraoxa-spiro- [5,5] -undecane.
Diese Spiroacetaldiamine jassen sich leicht nach bekannten Verfahren, wie denen der deutschen Patentschrift 1 092 029 oder der USA.-Patentschrift 2 996 517 herstellen, wonach Formylnitril undThese spiroacetaldiamines can easily be found according to known processes, such as those of the German patent 1 092 029 or U.S. Patent 2 996 517, according to which formyl nitrile and
ίο Pentaerythrit in Gegenwart eines sauren Katalysators zu dem Zwischenprodukt 3,9-Bis-(cyanoalkyl)-2,4,8,10-tetra-oxa-spiro-[5,5]-undecan umgesetzt werden, das dann katalytisch reduziert wird. Sie können auch durch Reaktion von Aminoaldehydacetal mit Pentaerythrit in Gegenwart eines sauren Katalysators direkt hergestellt werden.ίο Pentaerythritol in the presence of an acidic catalyst to the intermediate 3,9-bis (cyanoalkyl) -2,4,8,10-tetra-oxa-spiro- [5,5] -undecane are implemented, which is then reduced catalytically. You can also by reacting aminoaldehyde acetal with Pentaerythritol can be prepared directly in the presence of an acidic catalyst.
Zur Bildung der Addukte der Spiroacetaldiamine • können alle Epoxyde mit mindestens einer Oxyrangruppe im Molekül benutzt werden.To form the adducts of the spiroacetaldiamines • all epoxides with at least one oxyrane group can be used can be used in the molecule.
Die Epoxyd- oder Acrylnitril-Addukte der Spiroacetaldiamine können durch Erhitzen einer Mischung von Spiroacetaldiamin und Epoxyd oder Acrylnitril in An- oder Abwesenheit von Lösungsmitteln erhal- / ten werden. ' . . .The epoxy or acrylonitrile adducts of the Spiroacetaldiamine can by heating a mixture of spiroacetal diamine and epoxy or acrylonitrile in the presence or absence of solvents. will be. '. . .
Einige Beispiele der hierfür geeigneten Lösungsmittel sind Methanol, Äthanol, Butanol, Benzol, Toluol, Xylol, Dioxan,. Äthylenglykolmonomethyläther oder Äthylenglykolmonoäthyläther.Some examples of the solvents suitable for this purpose are methanol, ethanol, butanol, benzene, Toluene, xylene, dioxane ,. Ethylene glycol monomethyl ether or ethylene glycol monoethyl ether.
Das Erhitzen zur Durchführung der Reaktion von Spiroacetaldiaminen mit Epoxyd oder Acrylnitril wird gewöhnlich so lange fortgesetzt, bis die Mischung der Reaktionsteilnehmer eine homogene viskose Flüssigkeit bildet. Die Reaktionstemperatur kann oberhalb des Schmelzpunktes der Diamine oder um den Siedepunkt des Epoxyds oder Acrylnitril liegen. Im allgemeinen haben sich Temperaturen ini Bereich zwischen 20 und 150° C als zweckmäßig erwiesen.The heating to carry out the reaction of spiroacetal diamines with epoxy or acrylonitrile is usually continued until the mixture of reactants is a homogeneous viscous liquid forms. The reaction temperature can be above the melting point of the diamines or around the The boiling point of the epoxy or acrylonitrile. In general, temperatures are in the range between 20 and 150 ° C proved to be appropriate.
Bei der Umsetzung mit Epoxiden werden die Spiroacetaldiamine zweckmäßig in einer Menge von mehrWhen reacting with epoxides, the spiroacetaldiamines are expediently used in an amount greater than this
40.als 0,25,. vorzugsweise 0,5 bis 6 Mol Spiroacetaldiamin pro Oxyrangruppen des Epoxids, und bei der Reaktion mit Acrylnitril werden die Spiroacetaldiamine im Molverhältnis von 0,25 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 6 Mol pro Mol Acrylnitril verwendet. ( 40. as 0.25 ,. preferably 0.5 to 6 mol of spiroacetal diamine per oxyrane groups of the epoxide, and in the reaction with acrylonitrile the spiroacetal diamines are used in a molar ratio of 0.25 to 10, preferably 0.5 to 6 mol per mol of acrylonitrile. (
Das Reaktionsprodukt aus Spiroacetaldiamin und V Epoxid oder Acrylnitril kann in Form einer viskosen Flüssigkeit isoliert werden. Außerdem können die erhaltenen Reaktionsmischungen, die überschüssiges Spiroacetaldiamin und Lösungsmittel, sofern es angewandt wurde, enthalten, ohne fraktionierte Destillation direkt als Härter für Epoxyharze benutzt werden.The reaction product of spiroacetal diamine and V Epoxy or acrylonitrile can be isolated in the form of a viscous liquid. In addition, the obtained reaction mixtures containing excess spiroacetaldiamine and solvent, provided it is applied was used directly as a hardener for epoxy resins without fractional distillation will.
Die Menge, in der die erfindungsgemäß verwendeten Härter pro Polyepoxid angewandt werden, hängt von der Anzahl der aktiven Wasserstoffatome in dem jeweiligen Härter und der Anzahl der.im eingesetzten Polyepoxid vorhandenen Oxyrangruppen ab. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, äquivalente Gewichtsmengen an Spiroacetaldiamin-Addukte (oder deren Reaktionsmischungen) und Polyepoxid zu benutzen. Die Eigenschaften der gehärteten Produkte werden jedoch durch Fehler, die weniger als 20% der optimalen Menge des Härters gemäß Erfindung ausmachen, nicht beeinträchtigt.The amount in which the hardeners used according to the invention are used per polyepoxide, depends on the number of active hydrogen atoms in the respective hardener and the number of der.im used Polyepoxide present from oxyrane groups. In general, it is appropriate to use equivalents To use amounts by weight of spiroacetal diamine adducts (or their reaction mixtures) and polyepoxide. However, the properties of the hardened products are affected by defects that are less than 20% make up the optimal amount of hardener according to the invention, not impaired.
f>5 Aus der deutschen Patentschrift I 092 029 ist es bereits bekannt, freies Spiroacetaldiamin: 3,9-bis-(Aminoäthyl)-2,4,8,10-tetroxaspiro-[5,5]-iindecan, als Härter für Epoxyharze zu verwenden. Demgegenüberf> 5 From the German patent I 092 029 it is already known, free spiroacetal diamine: 3,9-bis- (aminoethyl) -2,4,8,10-tetroxaspiro- [5,5] diindecane, to be used as a hardener for epoxy resins. In contrast
handelt es sich bei dem gemäß Erfindung verwendeten Härter nicht um freies Spiroacetaldiamin, sondern um viskose Reaktionsprodukte zwischen Spiroacetaldiamin und Epoxid oder Acrylnitril. Die mit diesen viskosen Reaktionsprodukten gehärteten Epoxyharzkompositionen weisen eine größere Flexibilität und Zähigkeit auf als die unter Verwendung von freiem Spiroacetaldiamin gehärteten Epoxydharze (vgl. Beispiel 9, Biegeteste der Tabelle 10).The hardener used according to the invention is not free spiroacetal diamine, but around viscous reaction products between spiroacetal diamine and epoxy or acrylonitrile. With Epoxy resin compositions cured by these viscous reaction products have greater flexibility and toughness than the epoxy resins cured using free spiroacetal diamine (see Example 9, bending tests in Table 10).
Weitere Vorteile der mit Epoxyd- oder Acrylnitril modifizierten Spiroacetaldiamine der Erfindung bestehen darin,There are further advantages of the epoxy or acrylonitrile modified spiroacetal diamines of the invention in this,
1. daß sie farblose und transparente viskose Flüssigkeiten darstellen, die im Gegensatz zu den festen Materialien, wie die freien Spiroacetaldiamine, leicht zu behandeln sind,1. that they represent colorless and transparent viscous liquids, which in contrast to the solid materials, such as the free spiroacetal diamines, are easy to handle,
2. daß bei ihnen — im Gegensatz zu den freien Spiroacetaldiaminen, die auf Grund ihres basischen Charakters beim Liegen an der Luft leicht Carbonate bilden — diese Carbonatbildung stark herabgesetzt ist,2. That with them - in contrast to the free spiroacetal diamines, which are based on their basic Form carbonates easily when lying in the air - this carbonate formation is strong is degraded,
3. daß sie einen sehr hohen Siedepunkt haben und beim Verdampfen keine Hautreizungen verursachen, 3. that they have a very high boiling point and do not cause skin irritation when they evaporate,
4. daß sie außerordentlich stabil sind, z. B. nach Lagerung von 3 Monaten bei Raumtemperatur keine Verfärbung aufweisen und bei längerer Lagerung unterhalb von 5° C keine Abscheidung oder Kristallisation nicht umgesetzter Spiroacetaldiaminkomponenten auftritt,4. that they are extremely stable, e.g. B. after storage for 3 months at room temperature do not show any discolouration and if stored for a long time below 5 ° C no separation or crystallization of unreacted spiroacetal diamine components occurs,
5. daß sie auf Grund der sehr geringen Hygroskopizität und der ausgezeichneten Verträglichkeit mit Epoxyharzen weder das sogenannte »Amine Brushing« noch Ausblühungen verursachen, 5. that they are due to their very low hygroscopicity and the excellent compatibility with epoxy resins neither causes so-called »amine brushing« nor efflorescence,
6. daß sie farblose und transparente Harze liefern, die nicht braun werden,6. that they provide colorless and transparent resins that do not turn brown,
7. daß sie zähe, flexible, hitzeschockresistente Harze7. That they are tough, flexible, heat shock resistant resins
liefern und gleiche oder bessere mechanische elastische, chemische Eigenschaften haben, verglichen mit den übrigen konventionellen Raumtemperaturhärtern, deliver and have the same or better mechanical, elastic, chemical properties compared with the other conventional room temperature hardeners,
daß die Härtung vollständig bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann, ohne daß Erhitzen oder Nachhärten notwendig ist, man jedoch durch Erhitzen die Härtungsbehandlung abkürzen kann.that curing can be carried out completely at room temperature without heating or post-curing is necessary, but the curing treatment can be shortened by heating can.
Außerdem kann man in angemessener Weise weitere Komponenten, wie Streckmittel, Füller, Verstärker oder Pigmente, je nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung, vorsehen.In addition, other components such as extenders, fillers, reinforcers can be added in an appropriate manner or provide pigments, depending on the requirements of the particular application.
Die Erfindung soll durch die folgenden Beispiele näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail by the following examples.
Es wurden verschiedene Arten von Addukte nach dem folgenden Verfahren aus Spiroacetaldiaminen und Epoxiden hergestellt.Various types of adducts were made from spiroacetal diamines by the following procedure and epoxies.
In einen Vierhalskolben mit einem Rührer, Rückflußkühler, Tropftrichter und Thermometer wurden 109,6 g (0,4 Mol) 3,9-Bis-(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxa-spiro-[5,5]-undecan gegeben und auf 45 bis 55° C erhitzt. Der erhaltenen Schmelze tropfte man aus dem Tropftrichter innerhalb von 2 Stunden 30,0 g (0,2 Mol) Phenylglycidyläther zu und hielt die Mischung weitere 2 Stunden auf dieser Temperatur. Es wurde eine farblose, transparente, viskose Flüssigkeit, die Mischung von Reaktionsprodukt und nicht umgesetztem 3,9-Bis-(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxa-spiro-[5,5]-undecan erhalten. Nach 24stündiger Lagerung unterhalb von 5° C oder nach einer Lagerung von 3 Monaten bei Raumtemperatur waren keine Anzeichen für eine Abscheidung oder Kristallisation vorhanden.In a four-necked flask with a stirrer, reflux condenser, dropping funnel and thermometer were 109.6 g (0.4 mol) of 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxa-spiro- [5.5] -undecane and added to 45 bis Heated to 55 ° C. The melt obtained was dripped from the dropping funnel over the course of 2 hours 30.0 g (0.2 mol) of phenyl glycidyl ether and kept the mixture at this temperature for a further 2 hours. It became a colorless, transparent, viscous liquid, the mixture of reaction product and unreacted 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxa-spiro- [5,5] -undecane receive. After storage below 5 ° C for 24 hours or after storage for 3 months at room temperature there was no evidence of separation or crystallization.
Die verwendeten Amine und Epoxyde sind in Tabelle 1 aufgeführt. Alle Addukte stellten transparente und viskose Flüssigkeiten dar.The amines and epoxides used are listed in Table 1. All adducts made transparent ones and viscous liquids.
Theoretische Mengen der in Tabelle 1 angegebenen Addukte wurden mit einem Poly-(phenylglycidyläther) vermischt und 50 g der Mischungen in einem Raum mit Klimaanlage (Temperatur 20 ± 1°C, relative Feuchtigkeit 65%) gehalten. Die so beobachteten exothermen Maxima und Topfzeiten sind in Tabelle 2 zugleich mit denen von Vergleichsharzen, die mit Triäthylentetramin gehärtet wurden — einem typischen Härter für Raumtemperaturhärtung — und zugleich mit denen von Harzen angegeben, die mit einem typischen Polyamid zur Verleihung von Flexibilität für Epoxyharze gehärtet worden waren.Theoretical amounts of the adducts given in Table 1 were with a poly (phenylglycidyl ether) mixed and 50 g of the mixtures in a room with air conditioning (temperature 20 ± 1 ° C, relative Humidity 65%). The exothermic maxima and pot lives observed in this way are shown in Table 2 at the same time as those of comparison resins that were hardened with triethylenetetramine - a typical one Hardener for room temperature curing - and at the same time with those of resins specified with a Typical polyamide had been cured to give flexibility to epoxy resins.
IOIO
Härters*)Amount of
Hardener *)
(Min.)Service life
(Min.)
Maximum
("OExothermic
maximum
("O
*) Gewichtsteile/100 Gewichtsteile Poly-(phenylglycidyläther).*) Parts by weight / 100 parts by weight of poly (phenylglycidyl ether).
*) Gewichtsteile/100 Gewichtsteile Poly-(phenylglycidyläther).*) Parts by weight / 100 parts by weight of poly (phenylglycidyl ether).
Hitzeverformungsteste nach ASTM D 648-56 und Biegeteste nach ASTM D 790-49 T wurden an den in Tabelle 2 angegebenen Epoxyharzsystemen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.Heat deformation tests according to ASTM D 648-56 and bending tests according to ASTM D 790-49 T were carried out on the carried out in Table 2 specified epoxy resin systems. The results are shown in Table 3.
HärterHarder
Versuch 1 ,
Versuch 2 ,
Versuch 3
Versuch 4
Versuch 5
Versuch 6
Versuch 7Attempt 1,
Attempt 2,
Attempt 3
Attempt 4
Attempt 5
Trial 6
Trial 7
Versuch 8 .
Versuch 9 .
Versuch 10
Versuch 11Trial 8.
Attempt 9.
Attempt 10
Attempt 11
Versuch 12 Attempt 12
TriäthylentetraminTriethylenetetramine
Polyamid polyamide
Gewichtsteile/Parts by weight /
100 Gewichtsteile100 parts by weight
Poly-(phenyl-Poly (phenyl
glycidyläther)glycidyl ether)
60
60
50
60
50
70
55
6060
60
50
60
50
70
55
60
55
5055
50
60
1060
10
HärtebedingungHardness condition
r.t.r.t.
3h/80°C3h / 80 ° C
r.t.r.t.
3h/8O°C3h / 80 ° C
r.t.r.t.
3h/80°C3h / 80 ° C
r.t.r.t.
3h/80°C3h / 80 ° C
r.t.r.t.
3 h/l 20°C3 h / l 20 ° C
r.t.r.t.
3 h/l00°C3 h / 100 ° C
r.t.r.t.
3h/80°C3h / 80 ° C
r.t.r.t.
r.t.r.t.
r.t.r.t.
3h/80°C3h / 80 ° C
r.t.r.t.
r.t.r.t.
3 h/l00°C3 h / 100 ° C
3h/65°C Hitze-3h / 65 ° C heat
verformungstemperatur Γ C)deformation temperature Γ C)
75 52 55 75 77 74 65 52 75 58 55 79 74 75 52 55 75 77 74 65 52 75 58 55 79 74
55 70 65 55 79 6455 70 65 55 79 64
BiesetestPiping test
r.t. = Raumtemperatur.r.t. = Room temperature.
— = Teststücke brachen nicht während des Biegetests.- = test pieces did not break during the bending test.
B e i s ρ i e 1 3 65 den folgende Testproben und Testmethoden angeB e i s ρ i e 1 3 65 the following test samples and test methods are given
wandt:turns:
Die Hitzeschockwiderstandsfähigkeit wurde an 80 g einer Mischung von Poly-(phenylglycidyl-The heat shock resistance was measured on 80 g of a mixture of poly (phenylglycidyl
einigen Epoxyharzadduktsystemen geprüft. Es wur- äther) und Härter wurden in einem Gefäß von 70 mmsome epoxy resin adduct systems tested. There was aether) and hardener in a vessel of 70 mm
Durchmesser und 30 mm Tiefe zusammen mit einer Springfeder-Metallunterlage mit 2,54 cm Durchmesser verformt und 14 Tage bei Raumtemperatur gehärtet. Die thermalen Zyklen wurden diesen Testproben dadurch gegeben, daß man sie abwechselnd in siedendes Wasser und Eiswasser gab. Die Dauer des Zyklus jedes Erhitzens bzw. Kühlens betrug 30 Minuten. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem thermischen Schock dieser Testproben wurde nach dem Grad der von den thermischen Zyklen verursachten Sprünge gemessen.Diameter and 30 mm depth together with a spring-spring metal pad with a diameter of 2.54 cm deformed and cured for 14 days at room temperature. The thermal cycles were these test specimens given by adding them alternately to boiling water and ice water. The duration the cycle of each heating and cooling was 30 minutes. Resilience to the thermal shock of these test samples was determined according to the degree of caused by the thermal cycling Jumps measured.
Tabelle 4 ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Formkörper eine überlegene Widerstandsfähigkeit beim thermischen Schock zeigten, und zwar nicht nur gegenüber dem mit Triäthylentetramin, sondern auch gegenüber einem mit einem Polyamid gehärteten Harz.Table 4 shows that the invention obtained moldings showed superior resistance to thermal shock, and not only against the one with triethylenetetramine, but also against one with one Polyamide hardened resin.
Kriterien für das Schätzen:Criteria for estimating:
C: kleine Risse.C: small cracks.
A: überhaupt keine Risse. D: beträchtliche Risse.A: No cracks at all. D: considerable cracks.
B: wenig Risse. E: große Risse.B: few cracks. E: large cracks.
*) Während des Härtens wurden große Risse beobachtet.*) Large cracks were observed during curing.
Es wurden Schlagfestigkeitsteste an mit einem Schlagfestigkeitstester nach Sharpy entsprechend dem japanischen Industrial Standard K-6911 an Epoxyharzen durchgeführt, die mit den aus Beispiel 2 ausgewählten Härtern gehärtet worden waren. Es wurden Testproben benutzt, die 14 Tage bei Raumtemperatur gehärtet worden waren und denen maschinell die in F i g. 1 angegebene Größe gegeben worden war. Die bei dem Schlagfestigkeitstest erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben. Einheit = mm.Impact tests were carried out using a Sharpy impact tester accordingly the Japanese Industrial Standard K-6911 carried out on epoxy resins, which with the from Example 2 selected hardeners had been hardened. Test samples cured for 14 days at room temperature and those cured by machine were used the in F i g. 1 specified size was given. Those obtained in the impact resistance test Results are given in Table 5. Unit = mm.
Tabelle 5
(Mittelwerte von 6 Teststücken)Table 5
(Mean values of 6 test pieces)
nations- .Station wagon
nations.
1_ ·Hardening
1_ ·
*) Bei der benutzten Testapparatur trat kein Bruch auf.*) No breakage occurred in the test apparatus used.
nations-
verhältnisStation wagon
national
ratio
beiHardening
at
(kg/cm/cm2)Impact resistance
(kg / cm / cm 2 )
Versuch 7Trial 6
Trial 7
5570 '
55
r.t., 14 Tagert, 14 days
rt, 14 days
. 15,7*)14.4
. 15.7 *)
*) Bei der benutzten Testapparatur trat kein Bruch auf.*) No breakage occurred in the test apparatus used.
Die Zugfestigkeit und der Spannungselastizitätsmodul wurden in Versuchen gemessen, die nach dem japanischen Industrial Standard K-6911 bei 21°C, relativer Luftfeuchtigkeit 65% und bei einer Querkopfziehgeschwindigkeit von 5 mm/min durchgeführt wurden. Die in F i g. 2 gezeigten Testproben wurden maschinell aus einem Bogen geformt, der inThe tensile strength and the modulus of elasticity in tension were measured in tests carried out according to the Japanese Industrial Standard K-6911 at 21 ° C, relative humidity 65% and carried out at a cross-head pulling speed of 5 mm / min became. The in F i g. Test samples shown in FIG. 2 were machine formed from a sheet shown in FIG
109 512/392109 512/392
einer Glasform 30 Minuten bei 120° C gehärtet worden war (Tabelle 6).a glass mold has been cured at 120 ° C for 30 minutes was (Table 6).
Tabelle 6
(Mittelwert von 3 bis 6 Teststücken)Table 6
(Average of 3 to 6 test pieces)
nations-
verhältnisStation wagon
national
ratio
(kg/mm2)tensile strenght
(kg / mm 2 )
elastizitäts
modul
(kg/mm2)Tension
elasticity
module
(kg / mm 2 )
tetraminTriethylene
tetramine
*) Teile/100 Teile Poly-(phenylglycidyläther).*) Parts / 100 parts poly (phenyl glycidyl ether).
Es wurden verschiedene Arten der Addukte in der weiter unten angegebenen Weise hergestellt. Die verwendeten Amine sind in Tabelle 7 angegeben. Das Molverhältnis von Acrylnitril zu Amin beträgt 1:1 oder 1 :2. Die erhaltenen Addukte stellten transparente und viskose Flüssigkeiten dar.Various types of adducts were prepared in the manner shown below. The used Amines are given in Table 7. The molar ratio of acrylonitrile to amine is 1: 1 or 1: 2. The adducts obtained were transparent and viscous liquids.
53 g (1 Mol) Acrylnitril tropfte man bei einer Temperatur zwischen 45 und 55° C innerhalb einer Stunde zu 274 g (1 Mol) 3,9-Bis-(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxa-spiro-[5,5]-undecan, das in einem Kolben enthalten war. Die Mischung hielt man weitere 60 Minuten unter Rühren, wobei man das Addukt in Form einer transparenten und viskosen Flüssigkeit erhielt.53 g (1 mol) of acrylonitrile were added dropwise at a temperature between 45 and 55 ° C. over the course of one hour to 274 g (1 mol) of 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxa-spiro- [5,5] -undecane contained in a flask was. The mixture was kept stirring for an additional 60 minutes, the adduct in shape a transparent and viscous liquid.
AcrylnitrilAmine too
Acrylonitrile
4040
4545
40 bis 30 Gewichtsteile des erhaltenen Produkts wurden zu 100 Gewichtsteile Poly-(phenylglycidyläther) gegeben, 500 g der erhaltenen Mischung wurden in einem klimatisierten Laboratorium bei 20 ± TC und relativer Luftfeuchtigkeit von 65% gehalten und die exotherme Reaktion unter Gelbildung beobachtet. Die exotherme Spitze und die Topfzeit ist für die entsprechenden Verbindungen in Tabelle 8 angegeben, in der auch diese Werte für Vergleichsverbindungen, d. h. für Triäthylentetramin und für ein Polyamid enthalten sind.40 to 30 parts by weight of the product obtained were 100 parts by weight of poly (phenylglycidyl ether) given, 500 g of the mixture obtained were added in an air-conditioned laboratory 20 ± TC and relative humidity of 65% and the exothermic reaction with gel formation observed. The exothermic peak and the pot life is for the corresponding compounds in Table 8, in which these values for comparison compounds, i.e. H. for triethylenetetramine and for a polyamide are included.
Tabelle 8 ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Formkörper die Eigenschaft aufweisen, daß die Zeit zur Gelbildung zweimal länger als bei den konventionellen Härtern ist, obgleich das exotherme Maximum nahe bei derselben Temperatur lag. Dieses Merkmal hat sich dann als besonders wertvoll erwiesen, wenn die Verbindung für Gießlinge verwendet wird, da die Topfzeit länger als bei der üblichen konventionellen Verbindung ist.Table 8 shows that the moldings obtained according to the invention have the property that the time for gel formation is twice as long as that of the conventional hardeners, although that exothermic maximum was close to the same temperature. This feature then turned out to be special Proven valuable when the compound is used for castings, as the pot life is longer than when the usual conventional connection.
Harzes*)Amount of
Resin *)
bildungs
zeit**)
(Min.)gel
educational
time**)
(Min.)
thermes
Maximum
CQExo
thermes
maximum
CQ
Erreichen des
exothermen
Maximums
(Min.)Time until
Achievement of the
exotherms
Maximum
(Min.)
tetraminTriethylene no
tetramine
bis 210200
to 210
*) Gewichtsteile/l 00 Gewichtsteile Poly-(phenylglycidyläther). **) Zeitspanne zwischen dem Zugabezeitpunkt des Härters und dem Zeitpunkt, bei dem die Verbindung eine zu hohe Viskosität für die praktische Anwendung erreicht.*) Parts by weight / 100 parts by weight of poly (phenylglycidyl ether). **) Time between the time the hardener is added and the point in time at which the compound reaches too high a viscosity for practical use.
5555
Die Ergebnisse der Hitzeverformungsteste, die nach den in ASTM D 648-56 beschriebenen Testmethoden und der Biegeteste, die nach den in ASTM D 790-49 T angegebenen Testmethoden durchgeführt wurden, sind in Tabelle 9 angegeben.The results of the heat distortion tests performed according to the test methods described in ASTM D 648-56 and the bending tests performed according to the test methods specified in ASTM D 790-49 T, are given in Table 9.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Formkörper weisen dieselbe Farbe auf wie das ungehärtete Epoxyharz. Die Farbe der mit den konventionellen Härtern gehärteten Harze war in der Regel Gelb oder Gelblichbraun. The moldings obtained according to the invention have the same color as the uncured epoxy resin. The color of the resins cured with the conventional hardeners was usually yellow or yellowish brown.
1212th
HärterHarder
Hitzeverformungstemperatur Heat distortion temperature
(0C) Biegetest( 0 C) bending test
Festigkeit (kg/mm2) Elastizitätsmodul
(kg/mm2) Strength (kg / mm 2 ) Young's modulus
(kg / mm 2 )
Maximale Dehnung vorMaximum stretch before
dem Bruch der Probethe breakage of the sample
(mm)(mm)
Versuch 13 Trial 13
Versuch 14 Attempt 14
Versuch 15 Attempt 15
Versuch 16 Attempt 16
Versuch 17 Attempt 17
Versuch 18 Attempt 18
Triäthylentetramin Triethylenetetramine
Triäthylentetramin 3 StundenTriethylenetetramine 3 hours
bei 1000C gehärtet hardened at 100 ° C
Polyamid 3 StundenPolyamide 3 hours
bei 65° C gehärtet cured at 65 ° C
69,5 80,7 65,0 72,1 70,1 71,0 55,069.5 80.7 65.0 72.1 70.1 71.0 55.0
78,0 64,078.0 64.0
11,6 12,4 11,0 12,1 11,5 12,2 9,1511.6 12.4 11.0 12.1 11.5 12.2 9.15
298
297
295
290
293
300
388298
297
295
290
293
300
388
320320
242242
32,3 25,0 30,0 24,2 31,3 25,0 4,632.3 25.0 30.0 24.2 31.3 25.0 4.6
15,6 20,715.6 20.7
Mit den folgenden Versuchen soll gezeigt werden, daß die Harze, die mit dem Addukt von 3,9-Bis-(3 - aminopropyl) - 2,4,8,10 - tetraoxa - spiro - [5,5] - undecan und Epoxid gemäß Erfindung gehärtet worden sind, bessere Eigenschaften als die Harze aufweisen, die mit 3,9-Bis-(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxaspiro-[5,5]-undecan gehärtet worden sind.The aim of the following experiments is to show that the resins obtained with the adduct of 3,9-bis- (3 - aminopropyl) - 2,4,8,10 - tetraoxa - spiro - [5,5] - undecane and epoxy according to the invention have been cured have better properties than the resins prepared with 3,9-bis- (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro- [5,5] -undecane have been hardened.
Tabelle 10 zeigt, daß die Flexibilität der mit den Addukten gehärteten Harze stark verbessert ist. Der Beweis dieser Tatsache ist leicht den Daten der maximalen Dehnung zu entnehmen, d. h. dem Wert der Dehnung, bevor die Probe unter der Biegebelastung gebrochen ist. Die Werte für die Vergleichsverbindungen, d. h. für Triäthylentetramin und für ein Polyamid, sind ebenfalls angegeben.Table 10 shows that the flexibility of the resins cured with the adducts is greatly improved. the Evidence of this fact can easily be found in the maximum elongation data; H. the value of Elongation before the specimen is broken under the bending load. The values for the comparison compounds, d. H. for triethylenetetramine and for a polyamide are also given.
Tabelle 10 a) Biegetests bei RaumtemperaturhärtungTable 10 a) Flexural tests at room temperature curing
(kg/mm2)■ Strength
(kg / mm 2 )
Elastizitätsmodul
(kg/mm2)Bending test
modulus of elasticity
(kg / mm 2 )
dem Bruch der Probe
(mm)Maximum elongation before
the breakage of the sample
(mm)
60
60
50
1035
60
60
50
10
14,4
10,0
11,0
9,1512.9
14.4
10.0
11.0
9.15
388
290
290
388312
388
290
290
388
31,3
20,1
bricht nicht
4,619.3
31.3
20.1
does not break
4.6
Versuch 2
Versuch 3
TTA**) Attempt 1
Attempt 2
Attempt 3
TTA **)
b) Biegetests bei Hochtemperaturhärtungb) Bending tests with high temperature hardening
dem Bruch der ProbeMaximum elongation before
the breakage of the sample
*) 3,9-Bis-(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxa-spiro-[5,5]-undecan. **) Triäthylentetramin.*) 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxa-spiro- [5,5] -undecane. **) triethylenetetramine.
Claims (1)
Family
ID=
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