DE1645503B1 - Verfahren zur Herstellung von hitzegehaerteten Dienpolymerisaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von hitzegehaerteten Dienpolymerisaten

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DE1645503B1
DE1645503B1 DE19661645503 DE1645503A DE1645503B1 DE 1645503 B1 DE1645503 B1 DE 1645503B1 DE 19661645503 DE19661645503 DE 19661645503 DE 1645503 A DE1645503 A DE 1645503A DE 1645503 B1 DE1645503 B1 DE 1645503B1
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diene
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Burns Eugene Anthony
Lubowitz Hyman Ralph
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Description

Für viele Anwendungen ist es wünschenswert, aus hitzehärtbaren Kunststoffen hitzegehärtete Harze, welche zusätzlich zur thermischen Beständigkeit, zum hohen Festigkeitsmodul (Steifheit, Biegefestigkeit bzw. Härte) und zur Verarbeitbarkeit im vorgehärteten Zustand einen hohen Kohlenwasserstoffgehalt haben, zu erzeugen. Der hohe Kohlenwasserstoffgehalt trägt zur Feuchtigkeitsbeständigkeit, welche beispielsweise im Falle von Maschinenelementen, wie Getrieben, welche ihre Formbeständigkeit in feuchter Umgebung beibehalten müssen, wichtig ist, bei. Die üblichsten hitzehärtbaren Harze, wie Phenolharze, Polyester, Epoxyde und Urethane, haben normalerweise einen Kohlenwasserstoffgehalt von nur etwa 80 bis 85 Gewichtsprozent und enthalten darüber hinaus andere Bestandteile, welche die Neigung haben, die Harze hydrophil zu machen und ihre Beständigkeit gegenüber Bedingungen hoher Feuchtigkeit zu vermindern. Andererseits sind die ganz aus Kohlenwasserstoffen zusammengesetzten Harze, wie Polyäthylen, Polystyrol, Polypropylen und Styrol-Butadien-Copolymere, thermoplastisch. Eine chemische Vernetzung dieser thermoplastischen Materialien ergibt selbst unter extremen Bedingungen keine Kunststoffe mit hohem Modul. Einige der neueren Harze, wie die Polyphenylene, sind zwar ohne Vernetzung steif, biegefest bzw. hart, jedoch äußerst schwer zu verarbeiten.
Aus der deutschen Patentschrift 854706 ist es bekannt,· Butadienkohlenwasserstoffe unter Verwendung von Alkalimetallen zu polymerisieren und die so erhaltenen hochmolekularen Metallalkylverbindungen mit reaktionsfähigen Verbindungen, wie Alkylenoxyden, zu polyfunktionellen Polymeren umzusetzen. Es ist jedoch keine Rede von einer Kettenverlängerung der polyfunktionell substituierten Dienvorpolymerisate mit einem Kettenverlängerungsmittel oder gar einer Härtung. Analoges gilt für das in der deutschen Auslegeschrift 1 073 742 beschriebene Verfahren, gemäß welchem durch Polymerisation in Gegenwart von Alkalimetallen bzw. Alkalimetallverbindungen erhaltene metallorganische Polymerisate mit, gegebenenfalls polyfunktionellen, reaktionsfähigen Verbindungen, die mit metallorganischen Polymerisaten unter C-C-Verknüpfung reagieren, zu polyfunktionellen Polymerisaten umgesetzt werden.
Ferner ist aus der deutschen Auslegeschriftll69674 ein Verfahren zur Herstellung von Umsetzungsprodukten aus hochmolekularen alkalimetallorganischen Verbindungen, die durch Polymerisation eines Vinylgruppen enthaltenden Monomeren in Gegenwart einer polylithiumorganischen Verbindung als Katalysator hergestellt worden sind, durch Umsetzung mit solchen reaktionsfähigen Verbindungen, die die Lithiumatome in dem Polymerisat durch stabilere reaktionsfähige Gruppen ersetzen, bekannt. Es ist erwähnt, daß die so erhaltenen Produkte mit polyfunktionellen Verbindungen umgesetzt und gehärtet werden können. Bei diesem Verfahren werden jedoch als Ausgangsstoffe Dienvorpolymerisate mit einem überwiegenden Anteil von 1,4-Konfiguration, wobei die 1,2-Konfiguration die untergeordnete ist, verwendet. Dies hat aber große Nachteile. So ist es nicht möglich, aus solchen Materialien zufriedenstellende Gebrauchsgegenstände, wie Schichtstoffe, zu erzeugen. Dazu kommt noch, daß die Härtezeit bei Polymeren mit überwiegender 1,4-Konfiguration wesentlich länger ist als bei Polymeren mit überwiegender 1,2-Konfiguration. Es ist beim bekannten Verfahren auch keine Rede von der Herstellung von hitzegehärteten harten Duroplastpolymeren. Ferner ist keine Rede von der Verwendung'eines freie Radikale liefernden Peroxydinitiators als Härter oder gar davon, daß dieser bereits vor der Kettenverlängerungsreaktion zum Dienvorpolymerisat zugegeben wird. Auch aus der ein dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren im wesentlichen entsprechendes Verfahren betreffenden USA.-Patentschrift 3 109 871 geht nicht
ίο die Verwendung eines solchen polyfunktionell substituierten Dienvorpolymerisats, dessen Polymerstruktur überwiegend 1,2-Konfiguration hat, als Ausgangsmaterial hervor. Ferner, werden die Kettenverlängerungsreaktion und die Härtung gleichzeitig in einer Stufe unter Anwendung einer auch zur Härtung ausreichend hohen Temperatur durchgeführt. So werden auch nicht hitzegehärtete harte Harze, sondern gummiartige Produkte erhalten.
Die Nachteile des Standes der Technik werden durch die Erfindung behoben.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von hitzegehärteten Dienpolymerisaten ^ durch Umsetzen eines durch anionische Polymerisation % hergestellten polyfunktionell substituierten Polydienvorpolymerisats mit einem polyfunktionellen organischen Kettenverlängerungsmittel, welches mit den funktioneilen Gruppen des Dienvorpolymerisats zu reagieren vermag, bei Raumtemperatur bzw. mäßig erhöhter Temperatur und Härten des kettenverlängerten Produktes mit Hilfe von Wärme und einem Härter, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als polyfunktionell substituiertes Dienvorpolymeiisat ein solches, dessen Polymerenstruktur überwiegend 1,2-Konfiguration hat, verwendet wird und der als Härter eingesetzte freie Radikale liefernde Peioxydinitiator bereits vor der Kettenverlängerungsreaktion zum Dienvorpolymerisat zugegeben wird, wobei bei der Kettenverlängerungsreaktion unterhalb der Aktivierungstemperatur des Peroxydinitiators gearbeitet und die Härtung nach der Kettenverlängerungsreaktion durch Erhöhung der Temperatur über die Aktivierungstemperatur des Peroxydinitiators durchgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt gegenüber ( dem Stand der Technik, sofern er nicht lediglich die Herstellung der im erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsstoffe verwendeten polyfunktionell substituierten Dienvorpolymerisate bzw. der Alkaliderivate derselben beschreibt und daher schon aus diesem Grunde außer Betracht bleibt, den großen technischen Fortschritt mit sich, daß durch es mit kurzen Hältezeiten und ohne scharfe Reaktionsbedingungen hitzegehärtete harte Duroplastpolymere mit überlegenen mechanischen Festigkeitseigenschaften, wie hinsichtlich der Biegefestigkeit, Zähigkeit, Schlagfestigkeit und des Elastizitätsmoduls erzeugt werden. Zur Veranschaulichung des durch die Erfindung erzielten technischen Fortschrittes wurden die folgenden Versuche durchgeführt.
Es wurden verschiedene Schichtstoffe aus den in den nachfolgenden Tabellen I bis III angegebenen Ausgangsstoffen nach dem Stand der Technik innerhalb der »Formpreßbedingungsgrenzen« des Peroxydgehaltes von bis zu 10 %, der Preßdauer von bis zu 10 Minuten, des Preßdruckes von bis zu 70 kg/cm2 und der Preßtemperatur von bis zu 176,7° C hergestellt. Die Annehmbarkeit der Eigenschaften dieser Schichtstoffe wurde mit einer Biegefestigkeit (trocken)
von mindestens 3500 kg/cm2, einer Biegefestigkeit nach 2stündigem Sieden in Wasser von mindestens 3150 kg/cm2 und einem Biegemodul (trocken) von mindestens 105 000 kg/cm2 festgestellt. In den Tabellen bedeuten Angaben mit der Abkürzung R45M 1,4-Polybutadiendiole mit einem Äquivalentgewicht von 1250, einem Hydroxygehalt von 0,80 Milliäquivalent/g und einem Gehalt an der 1,2-Konfiguration von 20%· Angaben mit der Abkürzung Rl 5 M bedeuten 1,4-Polybutadiendiole mit einem Äquivalentgewicht von 1330, einem Hydroxygehalt von 0,75 Milliäquivalent/g und einem Gehalt an der 1,2-Konfiguration von 20%. Die Mengen sind in Teilen angegeben.
Tabelle I
R45M R45M-1R45M-2R45M-3]R45M-4R45M-5R45M-6|R45M-7R45M-8 R45M-9 R45M-10 R45M-11 R45M-12
1,4-Polybutadiendiole
Toluoldiisocyanat
Triethylendiamin
Dibutylzinndilaurat
Dicumylperoxyd
Toluol
100,0
5,0
1,0
9,0
50,0
100,0 5,0
1,0
12,0 50,0
100,0 6,0
0,2
9,0 50,0
100,0 6,0
9,0 50,0
100,0
100,0
7,0
0,1
8,0
0,50
100,0
7,0
1,0
7,0
0,50
100,0
7,5
0,2
10,0
0,60
100,0
8,0
10,0
50,0
100,0
8,0
0,1
8,0
50,0
100,0
8,0
0,2
10,0
50,0
Tabelle II
XR45M-2 XR 45 M (gereinigtes 1,4-Polybutadiendiol) XR45M-4 XR45M-5 XR45M-6 XR45M-7 XR45M-8
XR 45 M-I 100,0 XR45M-3 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
100,0 7,0 100,0 8,0 8,0 9,0 9,0 9,0
5,0 0,2 7,0 0,2 0,2 0,2 1,0
0,4 0,2 0,2
5,0 10,0 10,0 7,5 10,0 10,0
10,0 50,0 9,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0
50,0 50,0 1,5 1,5
XR45M-9
1,4-Polybutadiendiole....
Toluoldiisocyanat
Triäthylendiamin
Dibutylzinndilaurat
Dicumylperoxyd
Toluol
Phenylisocyanat
Tabelle III
R15M-1 R15M R15M-3 R15M-4
R15M-2
1,4-Polybuta 100,0 100,0 100,0
diendiole ... 100,0
Toluoldiiso 8,0 8,0 9,0
cyanat 8,0
Triäthylen 0,2 0,05
diamin 0,1
Dicumyl 10,0 15,0 10,0
peroxyd ...... 50,0 10,0 50,0 50,0
Toluol 50,0
Phenyliso
cyanat 1,0
In der folgenden Tabelle IV sind die Beobachtungen bei der Verarbeitung und die Eigenschaften der erhaltenen Produkte zusammengestellt. Es wurden zwei verschiedene Glasoberflächenbeschaffenheiten (1-545 und 1-550) verwendet. Das Glasfasermaterial 1-545 war mit einem Acrylsilan und das Material 100,0
9,0
0,2
10,0
50,0
1-550 mit einem Chromkomplexsilän ausgerüstet. Die Annahmen bezüglich der Erzeugung der »vorimprägnierten Glasfasermaterialien« waren wie folgt:
a) Das Erhitzen auf 121,1° C bis zur Erzielung eines trockenen festen vorimprägnierten Glasfasermaterials könnte einen besseren C-Stadium-Schichtstoff erzeugen, da wenig Harzfließen stattfinden würde. Dies könnte die Verluste an Peroxyd bei der Härtetemperatur von 176,7° C des C-Stadiums verhindern.
b) Das Erhitzen während eines sehr kurzen Zeitraumes auf 121,1° C könnte Peroxydverluste während der Ofenperiode des B-Stadiums verhindern oder auf ein Mindestmaß herabsetzen.
c) Das Erhitzen auf niedrigere Temperaturen bzw. auf Raumtemperatur könnte bei 121,1° C auftretende Peroxydverluste verhindern bzw. auf ein Mindestmaß herabsetzen und das lichtige Maß von Klebrigkeit und Fließen im B-Stadium des vorimprägnierten Glasfasermaterials herbeiführen.
Die Annahmen bezüglich der Variierung der Härtebindungen bei den 1,4-Polymere aufweisenden Schichtstoffen waren wie folgt:
a) Drücke von über 14 kg/cm2 könnten bei Massen, die eine niedrige Schichtbildungsfestigkeit erzeugen, ein stärkeres Fließen herbeiführen.
b) Längere Härtungsperioden könnten in den Fällen, in welchen mit der Härtungsperiode von 10 Minuten gummiartige Schichtstoffe erzeugt werden, härtere Schichtstoffe herbeiführen.
c) Höhere Härtetemperaturen könnten in den Fällen, in welchen bei 176,7° C gummiartige Schichtstoffe erhalten werden, härtere Schichtstoffe herbeiführen.
d) Niedrigere Preßdrücke könnten in den Fällen, in welchen die Verfahrensweise des B-Stadiums sehr feuchte vorimprägnierte Glasfasermaterialien mit übermäßigen Fließeigenschaften erzeugt, zufriedenstellende Schichtstoffe herbeiführen.
Tabelle IV
Art des Glas Verfahrens C 112,8 112,8 Zustand des Harzgehalt Preßverfahrensweise Min. 1C 176,7 Zustand des Harz Barcol-
1,4-PoIybuta
diendiols
beschaf
fenheit
weise zur 121,1 121,1 vorimprä- des vorim
prägnierten.
10 176,7 Schichtstoffes gehalt des
Schicht-
Härte
Erzeugung
des vorim-
24 Stun gnicricn urids-
faser-
materials
Glasfaser
materials in
Gewichts
stolTes in
Gewichts
prozent
Nr. prägnierten
Glasfaser-
materiais
den bei 121,1 prozent kg/cm2 176,7
R45M-1 1-545 121,1 Raum 14 :gep reßt 176,7 kein Fließen 0
Min. 112,8 tempera feucht _ 10 176,7 keine Bindung
1 15 tur 121,1 gummiartig
R45M-2 1-545 112,8 5 121,1 nich 10 176,7
R45M-3 1-545 5 sehr
klebrig
14 hoher 30 bis 40
2 5 klebrig _ Harzgehalt
3 R45M-3 1-545 5 121,1 70 hoher 30 bis 35
15 Stun 121,1 klebrig 10 176,7 Harzgehalt
4 5 den bei Luft
Raum 5 einschlüsse
R45M-3 1-545 tempera 10 14 schlechte 50 bis 55
tur schwach Bindung
5 15 Stun klebrig 10 176,7
den bei 5
Raum 5
R45M-3 1-545 tempera 70 schlechte 50 bis 60
tur schwach . Bindung
6 5 klebrig 10 176,7
10 176,7
R45M-4 . 1-545 14 schlechte 30 bis 40
trocken Bindung
7 R45M-4 1-545 14 schlechte 30 bis 40
trocken Bindung . .
8 10 176,7
10 176,7
R45M-5 1-545 14 10 176,7 keine Bindung 0
R45M-6 1-545 trocken 35 kein Fließen 30 bis 40
9 klebrig keine Bindung
10 R45M-7 1-545 14 gepreßt schlechte 0 bis 10
feucht —. 10 Bindung
11 gummiartig
R45M-8 1-545 nicht
R45M-9 1-545 sehr
klebrig
14 10 kein Fließen 0
12 klebrig _ 10 keine Bindung
13 gummiartig
R45M-10 1-545 14 keine Bindung 50 bis 55
R45M-11 1-545 klebrig 42 kein Fließen 0 bis 20
14 feucht keine Bindung
15
Fortsetzung
Art des
1,4-Polybuta
diendiols
Glas-
beschal
fenheit
Verfahrens 0C 112,8 121,1 121,1 121,1 Zustand des Harzgehalt Preßverfahrensweise Min 0C Zustand des
Schichtstoffes
nicht Harz Barcol-
Härte
weise zur 48 Stun 121,1 A^ ULI LHUU UVhJ
- vorimprä
gnierten GIa
faser-
materials
des vorim
prägnierten
Glasfaser
materials in
Gewichts
10 176,7 gewertet gehalt des
Schkht-
stoffes in
Gewichts
prozent
Nr. Erzeugung
des vorim
prägnierten
Glasfaser
materials
den bei 24 Stun 121,1 93,3 prozent kg/cirf nicht
R45M-12 1-545 Raum den bei 121,1 14 kein Fließen gewertet
Min tempera Raum 20 Stun trocken keine Bindung
16 tur tempera den bei gummiartig
10 tur Raum 121,1 10 176,7
5 tempera - keine Bindung
XR 45 M-I 1-545 5 tur 121,1 14 10 176,7 keine Bindung
5 5 trocken 27,9 keine Bindung 27,6
17 XR 45 M-I 1-545 121,1 14 gummiartig
trocken 35,5 kein Fließen 29,3
18 5 121,1 keine Bindung
20 190,6
121,1 10 190,6
XR45M-2 1-545 20 14 10 176,7 0
XR45M-2 1-545 klebrig 70 starkes 0
19 XR45M-3 1-545 20 24 Stun klebrig 14 10 176,7 Fließen 0 bis 30
20 den bei klebrig gummiartig 35,6
21 XR45M-3 1-545 5 Raum 14 starkes 30 bis 50
tempera schwach Fließen 32,2
22 5 tur klebrig gummiartig
24 Stun 10 176,7 kein Fließen
5 den bei keine Bindung
XR45M-4 1-550 Raum 1,05 kein Fließen Obis 5
tempera feucht 29,9 10 176,7 keine Bindung
23 tur kein Fließen
XR45M-4 1-550 5 14 0 bis 35
feucht 29,9 10 176,7 gummiartig
24 1
XR45M-4 1-545 14 10 176,7 schlechte
schwach Bindung
25 XR45M-4 1-545 klebrig 70 10 176,7 weiß
schwach keine Bindung
26 XR45M-5 1-550 klebrig 14 10 176,7 gummiartig lObis 15
schwach 31,3 —.
27 XR45M-6 1-550 klebrig 14 10 176,7 0
feucht 36,9 29,1
28 XR45M-6 1-550 klebrig . 14 ceine Bindung 30 bis 40
klebrig 33,9 , 10 176,7 gummiartig 27,9
29
XR45M-8 1-550 14 Obis 5
trocken
30 cein Fließen
10 176,7 ceine Bindung
ceine Bindung
XR45M-8 1-550 70
trocken
31
10 176,7
XR45M-9 1-550 14 10 176,7 Obis 10
schwach 35,3 36,6
32 R15M-1 1-550 klebrig 14
feucht
33
Fortsetzung
Nr. Art des
1,4-Polybuta-
diendiols
Gas
beschaf
fenheit
Verf;
wei
Erze
des
präg
GIa
ma
Min.
ihrens-
se zur
ugung
vorim-
nierten
sfaser-
erials
C
121,1 Zustand des
vorimprä
gnierten Gias-
faser-
materials
Harzgehalt
des vorim
prägnierten
Glasfaser
materials in
Gewichts
prozent
Preßve
kg/cm2
rfahre
Min.
nsweise
3C
Zustand des
Schichtstoffes
Harz
gehalt des
Schicht
stoffes in
Gewichts
prozent
Barcol-
Härte
34 R15M-1 1-550 1 121,1 121,1 klebrig . 3,5 10 176,7 keine Bindung
35 R15M-1 1-550 5 121,1 93,3 trocken •— 14 JO 176,7 keine Bindung
36 R15M-1 1-550 15 Stun
den bei
Raum
tempera
tur
121,1 trocken 14 10 176,7 keine Bindung
37 R15M-2 1-550 10 121,1 feucht 14 10 176,7 keine Bindung 0 bis 20
38 R15M-2 1-550 10 20 Stun
den bei
Raum
tempera
tur
feucht 14 10 176,7 keine Bindung — -
39 R15M-3 1-550 5 feucht 14 10 176,7 gutes Fließen 55
40 R15M-3 1-550 5 feucht 14 10 176,7 gummiartig
41 R15M-4 1-550 5 feucht 14 10 176,7 gutes Fließen 17,5 40 bis 55
42 R15M-4 1-550 feucht 14 10 176,7 starkes
Fließen
schlechte
Bindung
50 bis 55
Den obigen Ergebnissen ist zu entnehmen, daß mit Ausnahme von zwei Probeplatten (Proben Nr. 39 und 41) alle anderen Probeplatten für die mechanische Prüfung ungeeignet waren. Sie waren zu weich, gummiartig, nicht ausgehärtet (beispielsweise Barcol-Härte: 0) bzw. hatten eine zu geringe Schichtbindung, um eine weitere Prüfung zu gestatten, oder sie hatten sogar mehrere oder alle dieser Mängel. Die Ergebnisse der Prüfung der Probeplatten Nr. 39 und 41 sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt.
Tabelle V
Versuch Nr. Biegefestigkeit Biegemodul
39
41
1890 kg/cm2
1930 kg/cm2
103 600 kg/cm2
186 200 kg/cm2
Auch diese Probeplatten hatten also eine außerordentlich geringe mechanische Festigkeit, so daß sie unbrauchbar waren, weswegen eine weitere Prüfung sich erübrigte. Zusammenfassend ergibt sich also, daß aus Vorpolymerisaten mit überwiegender 1,4-Konfiguration hergestellte Schichtstoffe unbrauchbar waren.
Zum Vergleich wurden Dienvorpolymerisate mit überwiegender 1,2-Konfiguration nach der Erfindung zur Herstellung von mit Glasfasern verstärkten Schichtstoffen verwendet. Das Glasfasergewebe wurde bei 65,6° C mit einem A-Stadiummaterial nach der Erfindung imprägniert. Aus dem mit dem B-Stadiummaterial vorimprägnierten Gewebe wurden bei 162,8°C während 5 Minuten Schichtstoffe von 25,4 · 101,6 · 3,2 mm hergestellt. Die Biegefestigkeit der gepreßten Schichtstoffe betrugen 4760 bis 5740 kg/cm2, und die Biegemodule waren 227 500 bis 308 000 kg/cma.
Das Gewebe eignete sich hervorragend zur Verwendung.
Aus den obigen Versuchsergebnissen geht hervor, daß bei Polymeren mit überwiegender 1,2-Konfiguration, also nach der. Erfindung mit einer 5 Minuten dauernden Härtung bei 162,80C Schichtstoffe mit Biegefestigkeiten von 4760 bis 5740 kg/cm2 und Biegemodulen von 227 500 bis 308 000 kg/cm2 erhalten werden. Demgegenüber konnten selbst bei der langen Härtezeit von 10 Minuten bei 176,7° C bei Polymeren, deren Polymerenstruktur zu 80% 1,4-Konfiguration und zu 20°/0 1,2-Konfiguration, also überwiegend 1,4-Konfiguration hatte, weitaus überwiegend keine für die mechanische Prüfung geeigneten Produkte (zu weich, gummiartig, nicht ausgehärtet bzw. zu geringe Schichtbindung) erhalten werden, und die restlichen zwei Produkte hatten ebenfalls schlechtere Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Festigkeit, als die nach der Erfindung und waren unbrauchbar. Daraus ergibt sich die sehr große Überlegenheit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik.
Aus Dienvorpolymerisaten mit einer überwiegend 1,4-Konfiguration aufweisenden Polymerenstruktur hergestellte Produkte haben außer den unbrauchbaren physikalischen Eigenschaften auch schlechte chemische Eigenschaften, weswegen ein Dienvorpolymerisat mit einer überwiegend 1,4-Konfiguration aufweisenden Polymerenstruktur als Ausgangsmaterial zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren nicht in Frage kommt. So haben die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte den Vorteil dei hohen chemischen Beständigkeit, insbesondere auch gegenüber der Oxydation
und der Feuchtigkeit. Auch trocknen bzw. härten im allgemeinen die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Dienvorpolymerisate in Luft bei Raumtemperatur bzw. mäßig erhöhten Temperaturen nicht oxydativ. Weiterhin haben die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte eine hohe Wärmebeständigkeit. Ferner ist es von Vorteil, daß sie leicht sind.
Auch die beim erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgende Zugabe einer freien Radikale liefernden Peroxydinitiators als Härter schon, vor der Kettenverlängerungsreaktion und seine erst nach der das Kautschukzwischenprodukt bzw. Elastomerzwischenprodukt ergebenden Kettenverlängerungsreaktion erfolgende Aktivierung durch Erhöhung der Temperatur über seine Aktivierungstemperatur bringt erhebliche Vorteile mit sich. So ist zur Einleitung des Härtens kein Härterzusatz mehr erforderlich, da dieser bereits im Kautschukzwischenprodukt nicht umgesetzt zugegen ist, und das Härten kann einfach durch Erhitzen erfolgen, wobei die Härtung auch einen erheblichen Zeitraum nach der Herstellung des Kautschukzwischenprodukts möglich ist. So wird also erfindungsgemäß zunächst das polyfunktionell substituierte flüssige Dienvorpolymerisat mit einem Kettenverlängerungsmittel zu einem gießbaren Elastomer kettenverlängert. Dieses Elastomerzwischenprodukt kann wie jedes andere Kautschukmaterial zerhackt, vermählen, stranggepreßt bzw. verformt werden. Es ist in Lösungsmittel quellbar. Wenn zur Mischung aus flüssigem polyfunktionell substituiertem Dienvorpolymerisat und Kettenverlängerungsmittel vor der Kettenverlängerungsreaktion Füllstoffe, wie Kohlenstoff. Siliciumdioxyd usw., zugesetzt worden sind, können Preßpulver erzeugt werden. Wenn in die flüssige Mischung vor der Kettenverlängerungsreaktion Glasbzw. Kohlenstoffgewebe eingetaucht worden ist, können Schichtstoffe erhalten werden. Die flüssige Mischung vor der Kettenverlängerungsreaktion kann auch zum Kleben und Überziehen verwendet werden. Alle kettenverlängerten Materialien sind biegsam und elastomer bzw. gummiartig; beispielsweise können die Schichtstoffe mit dem kettenverlängerten Material zu einer Seite eines Handkoffers oder eines Fahrzeugkotflügels verformt werden. Zur Verformung in die endgültige Form ist lediglich Hitzeanwendung erforderlich, wodurch das Elastomerzwischenprodukt zu. einem harten hitzegehärteten Harz gehärtet wird. Dies bringt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil mit sich, daß das Elastomer in einer zentralen Anlage, in welcher das flüssige Ausgangsmaterial behandelt werden kann und welche die notwendigen Entgasungs- und Reinigungsvorrichtungen aufweist, hergestellt werden kann, wodurch ein nichtklebriges Zwischenprodukt, welches ohne besondere Handhabung bzw. Behandlung zu den Endverarbeitern befördert werden kann, entsteht. Wie bereits dargelegt, können daraus durch bloße Hitzeanwendung harte hitzegehärtete Gegenstände hergestellt werden, was einen großen Vorteil darstellt. Dieses feste harte Harz hat, wie bereits erwähnt, sehr gute chemische, mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften. Wenn es beispielsweise in Lösungsbzw. Quellungsmittel für das Elastomerzwischenprodukt eingebracht wird, findet kein Lösen bzw. Quellen statt. Es ist glasähnlich, d. h. klar (obwohl bernsteinfarbig), es hat eine gute dielektrische Festigkeit bzw. Durschlagsfestigkeit und ist chemisch sehr beständig (sogar gegenüber Stickstofftetroxyd).
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten hitzegehärteten cyclisierten Dienpolymerisate sind hauptsächlich aus vernetzten und linear verlängerten Ketten von kondensierten substituierten bzw. nichtsubstitüierten Cyclohexangruppen zusammengesetzt.. Diese kondensierten substituierten bzw. nichtsubstitüierten Cyclohexangruppen sind durch kettenverlängernde chemische Gruppen verbunden. Beim erfindangsgemäßen Verfahren wird durch das Umsetzen des polyfunktionell substituierten Dienvorpolymerisats, welches eine langgestreckte Kohlenstoffkette mit hängenden Vinylgruppen an alternierenden Kohlenstoffatomen der Kette aufweist, mit dem polyfunktionellen organischen Kettenverlängerungsmittel, welches mit den funktioneilen Gruppen des Dienvorpolymerisats reagiert, eine deutliche bzw. starke Erhöhung des Molekulargewichtes durch Verlängerung der Kettenlänge herbeiführt. Das Cyclisieren der hängenden Vinylgruppen zu kondensierten cycloaliphatischen Gruppen und das Vernetzen von benachbarten Ketten werden durch den freie Radikale liefernden Peroxydinitiator eingeleitet und gefördert. Der Kohlenwasserstoffgehalt der Dienpolymerisatharze beträgt mindestens 90°/0, im allgemeinen über 93°/o> typischerweise größenordnungsmäßig 96°/0, ist ._ also hoch.
Vorzugsweise sind die funktioneilen Substituentengruppen des polyfunktionell substituierten Dienvorpolymerisats an den Enden des Vorpolymerisats angeordnet. Zwar sind difunktionelle Materialien mit endständiger Substitution bevorzugt, es können jedoch andere polyfunktionelle Vorpolymerisate, beispielsweise solche mit einer endständigen Gruppe und einer vom anderen Ende des Vorpolymerisats entfernt liegenden zweiten Gruppe, verwendet werden. Das bevorzugte Dienyorpolymeiisat ist ein 1,2-Polybutadiendiol mit an den Enden des Vorpolymerisats angeordneten Hydroxysubstituenten. Das Vorpolymerisat hat wünschenswerterweise ein.Molekulargewicht von etwa 500 bis 3000. Das Dienvorpolymerisat kann auch ein 3,4-Polyisoprenmaterial, wie 3,4-Polyisoprendiol, sein. Das polyfunktionell substituierte Dienvorpolymerisat ist vorzugsweise ein Dihydroxymaterial, es kann jedoch beispielsweise eine dicarboxysubstituierte Verbindung, eine diaminsubstituierte Verbindung oder ein anderes Dienvorpolymerisat mit iunktionellen Gruppen, die vorzugsweise endständig angeordnet sind, sein.
Die 1,2-isomere Form des Polybutadiendioles kann durch anionische Polymerisation von herkömmlichen 1,3-Butadien hergestellt werden. In einem typischen Reaktionssystem wird ein Alkalimetall, beispielsweise Lithium bzw. Natrium, mit dem Butadien in einem polaren Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, dispergiert. Das Butadien unterliegt einer 1,2-Polymerisation unter Bildung eines mit den Alkalimetallen endigenden aliphatischen Polykohlenwasserstoffes. Das Polymer wird dann mit Äthylenoxyd oder anderen geeigneten organischen Oxyden umgesetzt und anschließend angesäuert, wodurch sich das 1,2-Polybutadiendiolvorpolymerisat ergibt. Als andere Möglichkeit kann das Polymer mit Sauerstoff umgesetzt und anschließend angesäuert werden, wodurch das 1,2-Polybutadiendiolvorpolymerisat erhalten wird. Das Vorpolymer wird durch Verdampfen des Lösungsmittels isoliert. Für viele Zwecke kann es jedoch nicht notwendig sein, das Lösungsmittel in diesem Stadium zu entfernen. Die Polymerisationsreaktion wird in einer sauerstoff- bzw. wasserdampf freien Atmosphäre. unter Verwendung
von Temperaturen von —80 bis etwa — 200C durchgeführt. Die Zugabe von Äthylenoxyd wird bei Temperaturen von größenordnungsmäßig etwa —50° C durchgeführt.
Pie 1,2-isomere Form des Polybutadiendiqapben·* §ä_yrevorpolymerisats kann ebenfalls durch anianische Polymerisation von herkömmlichem 1,3-Butadien hergestellt werden. In einem typischen Reaktionssystem wird ein Alkalimetall, beispielsweise Lithium bzw. Natrium, mit dem Butadien in einem polaren Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, dispergiert. Das Butadien unterliegt einer 1,2-Polymerisation unter Bildung eines mit den Alkalimetallen endigenden aliphatischen Polykohlenwasserstoffes. Das Polymer wird dann mit Kohlendioxyd umgesetzt und anschließend angesäuert, wodurch sich das 1,2-Polybutadiendicarbonsäurevorpolymerisat ergibt.
In den bei der erfindungsgemäßen Herstellung der hitzegehärteten Dienpolymerisatharze verwendeten Dienvorpolymerisaten jmit überwiegend 1,2-Konfiguration soll das Polymere wünschenswerterweise mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, 1,2-Konfiguration haben.
Das Dienvorpolymerisat wird mit dem polyfunktionellen organischen Kettenverlängerungsmittel und dem Peroxydinitiator innig vermischt und unterhalb der Aktivierungstemperatur des Peroxydinitiators mit dem Kettenverlängerungsmittel umgesetzt, worauf wünschenswerterweise ein Entgasen folgt. Daraufhin kann das Härten durch Erhitzen über die Aktivierungstemperatur des Peroxydinitiators durchgeführt werden. Im Falle eines Dihydroxypolydienvorpolymerisats und eines Diisocyanates als Kettenverlängerungsmittel geht die Kettenverlängerungsreaktion bei Raumtemperatur bzw. mäßig erhöhten Temperaturen unter Bildung eines Kautschukzwischenproduktes, in welchem der freie Radikale liefernde Peroxydinitiator durch und durch molekular dispergiert ist, vor sich. Das Erhitzen des Kautschukzwischenproduktes auf Temperaturen von etwa 70 bis 140° C führt das Cyclisieren der Vinylgruppen der Vorpolymerisatkette unter Bildung von kondensierten (substituierten bzw. nichtsubstituierten) Cyclohexanringen und die Vernetzung von benachbarten Ketten herbei. Es ist klar, daß das Diisocyanat das Molekulargewicht des Vorpolymerisats durch Bildung von Polyurethanbindungen deutlich erhöht.
Die im vorhergehenden Absatz dargelegten Bedingungen sind für das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung eines Dihydroxypolydienvorpolymerisats und eines Diisocyanates als Kettenverlängerungsmittel typisch. Es ist klar, daß die Bedingungen mit den für die Herstellung des hitzegehärteten Dienpolymerisats verwendeten Materialien variieren und leicht ermittelt werden können.
Das organische Kettenverlängerungsmittel ist normalerweise ein difunktionelles Material, es kann jedoch mehr als zwei funktioneile Gruppen aufweisen. Bei einem Dihydroxypolydienvorpolymerisat, wie 1,2-Polybutadiendiol, ist das bevorzugte polyfunktionelle organisfche Kettenverlängerungsmittel ein organisches Diisocyanatmaterial, welches im erfindungsgemäßen Verfahren bei einer mäßig niedrigen Temperatur unter Bildung von Polyurethanbindungen und deutlicher Erhöhung des Molekulargewichtes des Vorpolymerisats reagiert. Typische Diisocyanatverbindungen, welche im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, umfassen:
Tabelle VI
2,4-Toluoldiisocyanat
Hexamethylendiisocyanat
2,6-Toluoldiisocyanat
Dianisidindiisocyanat
1,4-Benzoldiisocyanat
p,p'-Diisocyanatdiphenylmethan
l-Chlorphenyl-2,4-diisocyanat
Trimethylendiisocyanat
Pentamethylendiisocyanat
Butylen-1,2-diisocyanat
Butylen-l,4-diisocyanat
Xyloldiisocyanat
2,4-Cyclohexylendiisocyanat
1,1-Dibutylätherdüsocyanat
1,5-Cyclopentandiisocyanat
2,5-Indendiisocyanat
Diphenylmethandiisocyanat
1,5-Naphthalindiisocyanat
Triphenylmethandiisocyanat
Die bei der Kettenverlängerung von Dihydroxypoly- λ dienvorpolymerisaten unter Verwendung von Diiso- ™ cyanaten gebildete Urethanbindung ist erwünscht, indem keine Kondensationsprodukte, wie Wasser bzw. Ammoniak, gebildet werden. Das Fehlen von flüchtigen Kondensationsprodukten macht die Reaktion bei der Bildung von Klebstoffbindungen bzw. -verklebungen, Schichtstoffen und kompakten bzw. dichten Harzmassen besonders geeignet. Darüber hinaus ist die Diisocyanat-Dihydroxypolydienvorpolymerisat-Mischung gießbar, und durch eine Umsetzung, welche bei einer mäßig niedrigen Temperatur stattfindet, ergibt sich ein nichtklebriges kautschukartiges Material mit hoher Lagerbeständigkeit. Der von der Diisocyanatreaktion herrührende Urethankautsch.uk weist einen freie Radikale liefernden Peroxydinitiator durch und durch molekulai dispergiert auf, welcher Initiator für die Cyclisierungs- und Vernetzungsreaktion zur Erzeugung des harten hitzegehärteten Dienpolymerisatharzes erforderlich ist.
Es gibt andere mögliche Kombinationen von Kettenverlängerungsmitteln und Dienvorpolymerisaten, aus welchen den aus den Diisocyanat-Dihydroxypolydien- \ vorpolymerisat - Kombinationen erhaltenen Dienpolymerisatharzen äquivalente Harze erzeugt werden können. Beispielsweise erzeugt die Umsetzung des Dihydroxypolydienvorpolymerisats mit Dicarbonsäuren, Disäurehalogeniden, Diestern, Anhydriden und Dianhydriden ein zur Cyclisierung fähiges Harz, welches durch Polyestergruppen kettenverlängert ist. Die Verwendung von Dicarbonsäuren, Disäurehalogeniden und Diestem für die Kettenverlängerung führt zur Bildung von chemischen Nebenprodukten, welche flüchtig sein können, wodurch diese besonderen Kombinationen für viele Anwendungen weniger wünschenswert sind. Dianhydride sind bevorzugt, da die Kettenverlängerung ohne Bildung von chemischen Nebenprodukten bewirkt wird.
Andere mögliche Kombinationen von Reaktionsteilnehmern können über die Verwendung der Dihydroxypolydienvorpolymerisate erhaltenen Dienpolymerisatharze hinaus weitere cyclisierte vernetzte Dienpolymeiisatharze liefern. Beispielsweise können PoIydiencarbonsäurevorpolymerisate mit hängenden Vinylgruppen an alternierenden Kohlenstoffatomen am Rückgrat mit einer Mannigfaltigkeit von Verbindungen, wie Diolen, Diaminen, Diisocyanaten, Diepoxy-
den, Diiminen und Diimiden, kettenverlängert werden. Mit Diepoxyden, Diiminen und Diimiden kettenverlängerte Polydiencarbonsäuren sind für die Zwecke der Erfindung bevorzugt, da sich bei der Reaktion keine chemischen Nebenprodukte bilden. Typische Polydiendicarbonsäuren'umfassen die 1,2-Polybutadiendicarbonsäuren und 3,4-Polyisoprendicarbonsäuren. Es ist klar, daß auch Derivate der Dicarbonsäurepolydiene, wie Disäurehalogenide, Polyanhydride und Diester, verwendet werden können und passende Kettenverlängerungsmittel äquivalente kettenverlängerte hitzegehärtete Dienpolymerisatharze ergeben.
Analoge brauchbare Harze, aus welchen cyclisierte Dienpolymerisate erzeugt werden können, können aus polyfunktionellen Polydienaminen Tiergestellt werden. Beispielsweise können 1,2-Polybutadien- bzw. 3,4-Polyisoprenverbindungen, die endständige Amingruppen aufweisen, durch eine Reihe von difunktionellen und polyfunktionellen Kettenverlängerungsmitteln kettenverlängert werden- Typische Diaminkettenverlängerungsmittel, die für die Zwecke der Erfindung brauchbare Produkte liefern, sind Diisocyanate, Anhydride, Dianhydride, Dicarbonsäuren, Disäurechloiide, Diester und Diepoxyde. Es ist klar, daß Kettenverlängerungsmittel, wie Diisocyanate, Dianhydride und Diepoxyde, welche keine Nebenprodukte liefern, für die Zwecke der Erfindung bevorzugt sind.
Unter den als Kettenverlängerungsmittel verwendbaren Säuren und Anhydriden sind folgende:
Tabelle IX
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
201
Tabelle VII
Adipinsäure
Fumarsäure
Cyclohexan-l^-dicarbonsäure Terephthalsäure
Malonsäure
Trimersäure
Dimersäure
Azelainsäure
Sebacinsäure
Isophthalsäure
Endo-cis-bicyclo-[2,2,l]-5-hepten-2,3-dicarbonsäuredianhydrid
Bernsteinsäureanhydrid
Dodecenylbernsteinsäureanhydrid Tetrahydrophthalsäureanhydrid Hexahydrophthalsäureanhydrid Maleinsäureanhydrid
Phthalsäureanhydrid
Glutarsäureanhydrid
^JJyP 2,3-dicarbonsäureanhydrid
Tetrachlorphthalsäureanhydrid
Als Kettenverlängerungsmittel brauchbare Dianhydride und Polyanhydride umfassen die folgenden:
Tabelle VIII
1. Benzophenon-S.S'^^'-tetfacarbonsäuredianhydrid
2. Polyazelainsäurepolyanhydrid
3. Pyromellitsäuredianhydrid
4. Pyromellitsäuredianhydrid/Glykol-Addukte
5. Cyclopentan-l^^^-tetracarbonsäuredianhydrid
Als Kettenverlängerungsmittel brauchbare Diepoxyde umfassen die folgenden:
1. Epoxynovolake
2. bis-Epoxydicyclopentyläther mit Äthylenglykol
3. Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und
Bisphenol A
4. l-Epoxyäthyl-S^-epoxycyclohexan
5. Dicyclopentadiendioxyd
6. Limonendioxyd
7. bis-(2,3-Epoxypropoxy)-benzol
8. Vinylcyclohexendioxyd
9. S^-Epoxy-o-methylcyclohexancarbonsäuie-S^-epoxy-o-methylcyclohexylmethylester
10. Zeaxanthindiepoxyd
11. Triester von 9,10-Epoxy-12-hydroxyoctadecansäuie mit Glycerin bzw. Triester von 9,10-Epoxy-12-hydroxysteaiinsäure mit Glycerin
Als Kettenverlängerungsmittel brauchbare Diimine, Diimide und Triimide umfassen die folgenden:
Tabelle X
1. l,6-Hexan-N,N'-di-(äthylenimin)
2. 1,6-Hexan-N,N'-di-(propylenimin)
3. l,7-Heptan-N,N'-di-(äthylenimin)
4. 1,7-Heptan-N,N'-di-(propylenimin)
5. l,8-Octan-N,N'-di-(äthylenimin)
6. l,8-Octan-N,N'-di-(propylenimin)
7. 1,3-Di-(carboxy-N-propylenimid)-benzol
8. l,3,5-Tri-(carboxy-N-propylenirnid)-benzol
9. l,3-Di-(äthylen-N-l,2-butylimin)-benzol
Bei einigen Anwendungen kann zur Beschleunigung der Kettenverlängerungsreaktion ein Katalysator zugeführt werden. Beispielsweise ist es bei der Bildung der Urethanbindung zwischen dem Diisocyanat und dem Dihydroxypolydienvorpolymerisat manchmal wünschenswert, einen Katalysator, welcher die Polyurethanbildung fördert, vorzusehen. Brauchbare Katalysatoren zur Förderung der Bildung von kettenverlängernden Bindungen durch Reaktionen von anderen Verbindungen sind in der Technik wohlbekannt. In ähnlicher Weise sind die Bedingungen, welche im allgemeinen die Reaktionen mit anderen Kombinationen von Reaktionsteilnehmern begünstigen, bekannt. Beispielsweise wird die zwischen einem Dicarboxypolydienvorpolymerisat und einem Diimin als organischem Kettenverlängerungsmittel stattfindende Kettenverlängerungsreaktion im allgemeinen bei 20 bis 90° C durchgeführt und die Kettenverlängerungsreaktion eines Dicarboxypolydienvorpolymerisats mit einem Diepoxyd als Kettenverlängerungsmittel im allgemeinen bei 50 bis 120° C bewerkstelligt. Wenn die 1,2-Polybutadien- bzw. 3,4-Polyisoprenverbindung endständige Amingruppen aufweist, wird die Umsetzung mit einem Diisocyanat zur Bildung einer kettenverlängernden Polyharnstoffbindung im allgemeinen bei 0 bis 50° C durchgeführt. Im Falle, daß das 1,2-Polybutandiendiol bzw. 3,4-Polyisoprendiol durch eine Esterbindung mittels einer Umsetzung mit einer 2basischen Säure kettenverlängert wird, wird die Umsetzung typischerweise bei 80 bis 135° C durchgeführt. Eine Dianhydridkettenverlängerung mit einem Dihydroxypolydienvorpolymerisat geht in einem annähernd um 20 bis 30° C niedrigeren Temperaturbereich als die Kettenverlängerung bei der Umsetzung mit der 2basischen Säure vor sich. Eine Kettenverlängerung unter Verwendung eines mit einem Dihydroxypolydienvorpolymerisat reagierenden Disäure-
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chlorides geht bei 40 bis 1000C vonstatten. Es ist klar, daß die Gegenwart bzw. Abwesenheit eines Katalysators einen Einfluß auf die Reaktionsbedingungen hat. Die obigen Temperaturbereiche sind nur als Anhaltspunkte für die allgemeinen Bedingungen angegeben und sind nicht als Beschränkung aufzufassen.
Es können im erfindungsgemäßen Verfahren freie Radikale liefernde organische bzw. anorganische Peroxydinitiatoren verwendet werden. Typische organische Peroxyde, welche die Cyclisierung von hängenden Vinylgruppen des Vorpolymerisats einleiten, sind in der folgenden Tabelle XI zusammengestellt:
Tabelle XI
1. ditert. Butylperoxyd
2. 2,5-Dimethyl-2,5-bis-(tert. butylperoxy)'hexan
3. n-Butyl-4,4-bis-(tert. butylperoxy)-valerianat bzw. 4,4-bis-(tert. Butylpei oxy)-valeriansäure-n -butylester
4. 2,5-DimethyI-2,5-bis-(tert. butylperoxy)-hexin-(3)
5. tert. Butylperbenzoat Das Gesamtreaktionssystem für die Herstellung
6. Dicumylperoxyd der besseren. Dienpolymerisatharze aus einem 1,2-Poly-
7. Methyläthylketonperoxyd butadiendiol und 2,4-Toluoldiisocyanat ist idealer-
8. Cumolhydroperoxyd weise durch die folgende Folge von Reaktionen dar-
9. Di-(N-methyl)-tert. butylpercarbamat 20 gestellt:
10. Lauroylperoxyd
11. Acetylperoxyd
12. Decanoylperoxyd
13. tert. Butylperacetat
14. tert. Butylperoxyisobutyrat
H-C
Il
CH2
H-C
Il
CH2
H3C
-C-CH2-C-CH2-CH2-CH2-OH + O=C=N
H-C H-C
Il Il
„ CH2 CH2
Toluoldiisocyanat
Dihydroxy-l,2-polybutadien Kettenverlängerung unter Bildung von Polyurethanelastomerzwischenprodukten
- -0-CH2-CH2-C-CH2-
—-»CH,
H -C-CH2-
H-C--^
Il ~
-0-CH2-CH2-R-CH2-
I I Il
C-CH2-C-CH2-CH2-CH2-O-C-N
I I I
H—
R:R—>2Re Cyclisierung der hängenden Vinylgruppen und Vernetzung
-CH2-CH2-CH2-O-C-N
*) Jeder Strich (—) stellt ein Wasserstoffatom dar.
Zu zusätzlichen Vernetzungsstellen
CH,
Ν—C—O—CH,—CB1-CH
CH,-CH,-O-
Die erste Reaktion ist die zwischen dem Polybutadiendiol und dem Diisocyanat unter Bildung eines Polyurethanelastomerzwischenpi oduktes bzw. viele Urethangruppen aufweisenden Elastomerzwischenproduktes, welches in ihm molekular dispergiert einen freie Radikale liefernden Peroxydinitiator aufweist. Bei der Hitzeanwendung bei der zweiten Reaktion zersetzt sich der Peroxydinitiator, wodurch sich ein freies Radikal R° ergibt, welches die Cyclisierung der hängenden Vinylgruppen des Polydienes und die Vernetzung von benachbarten Ketten einleitet und fördert. In den obigen Gleichungen bedeuten H1 und n2 typischerweise ganze Zahlen, die ausreichend hoch sind, um ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 500 bis 3000 beim Vorpolymerisat zu ergeben, R steht für den Rest des aktiven freie Radikale liefernden Initiators, und χ und γ sind ganze Zahlen, die ausreichend hoch sind, um ein festes vernetztes Produkt zu ergeben, und sie liegen typischerweise über 100.
Das Dienvorpolymerisat und das organische Kettenverlängeiungsmittel werden vorzugsweise in im wesentlichen äquimolaren Anteilen umgesetzt. Es ist jedoch klar, daß starke Abweichungen vom stöchiometischen Verhältnis vorgenommen werden können, im allgemeinen führt dies aber zu einem weniger wünschenswerten Produkt. Der freie Radikale liefernde Peroxydinitiator wird in einer Menge, die ausreicht, um die Cyclisierung der hängenden Vinylgruppen und die Vernetzung von benachbarten Ketten zu fördern, zugeführt. Das Peroxyd wird im allgemeinen in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 2 bis 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymei und das organische KettenverlängerungsmitteJ, verwendet. Es ist klar, daß größere und kleinere Mengen des Peroxydes verwendet werden können und daß die optimale Menge unter anderem von Faktoren wie dem speziell verwendeten Peroxydinitiator, dem verwendeten Dienvorpolymerisat und dem für die Reaktion gewählten Kettenverlängerungsmittel abhängt.
Die hohe Wärmebeständigkeit und Steifheit, Biegefestigkeit bzw. Härte der erfindungsgemäß hergestellten Materialien ist der kondensierten cyclischen Konfiguration der Polymerkette zwischen chemischen Vernetzungen zuzuschreiben. Im Gegensatz dazu sind für vernetzte Polyolefine »biegsame« einfache chemische Bindungen zwischen Vernetzungen charakteristisch, wodurch sich Materialien, welche weniger wärmebeständig und hinsichtlich der Form weniger steif, weniger biegefest bzw. weniger hart sind als die cyclisierten Materialien ergeben. Die Zähigkeits- und die Schlagfestigkeitseigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Dienpolymerisatharze sind der Kettenverlängerung des Vorpolymerisats unter Bildung hochmolekularer Polymere durch Polyurethanbindungen, welche bei der Umsetzung des Vorpolymerisats mit dem Diisocyanat zustande kommen, zuzuschreiben.
Die erfindungsgemäß hergestellten cyclisierten Dienpolymerisatharze mit der hohen Wärmebeständigkeit von über 4000C sind für Hochtemperaturklebstoffe besonders geeignet. Dies gilt ganz besonders für die kondensierten cyclisierten Butadienurethanpolymere, welche ein neues chemisches System in die Klebetechnik einführen. Das Polydienurethanharz erzeugt beim Härten kein Kondensationsprodukt, wie Wasser, welches die Bildung einer guten Bindung bzw. Verklebung beeinträchtigen würde. Das. letztgenannte wünschenswerte Merkmal ist auch ein Charakteristikum der Reaktion zwischen einem dicarboxysubstituierten Dienvorpolymerisat und einem organischen Diimin bzw. Diepoxyd als Kettenverlängerungsmittel. Die cyclisierten Dienpolymerisatharze sind einzigartig, da sie sich stufenweise aus einem flüssigen Vorpolymerisatsystem über ein zähes nichtklebriges Elastomerzwischenprodukt, welches schließlich in einen zähen, steifen, biegefesten bzw. harten und widerstandsfähigen bzw. Belastungen aushaltenden Klebstoff übergeführt wird, bilden. Diese stufenweise Umwandlung bzw. Umsetzung gestattet die Bildung von nichtklebrigen elastomeren Filmen an der Oberfläche eines zu verklebenden Körpers, welcher gelagert und anschließend für eine Klebstoffbindung bzw. -verklebung verwendet werden kann. Im Gegensatz dazu sind herkömmliche Klebstoffe mit vergleichbaren Hochtemperaturbeständigkeiten, wie die Polyimide, die Polybenzimidazole und die Polyphenylene, äußerst schwierig zu verarbeiten.
Die Herstellung der Dihydroxypolydienurethanharzklebstoffbindung bzw. -verklebung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in zwei Stufen duichgeführt. Dabei wird zweckmäßigerweise das das Dihydroxypolydienvorpolymerisat und das nicht umgesetzte Diisocyanat zusammen mit dem freie Rakikale liefernden Peroxydinitiator enthaltende flüssige Vorpolymerisatsystem auf die zu verbindende bzw. verklebende Oberfläche aufgebracht. Bei etwa Raumtemperatur unterliegt das flüssige Vorpolymerisatsystem einer wie oben erläuterten Kettenverlängerung des Dienvorpolymerisatmaterials durch Bildung von
Urethanbindung unter Erzeugung eines zähen und nichtklebrigen Elastomers mit dem Peroxydinitiator durch und durch gleichmäßig verteilt. Das Benetzen des Substrates mit dem flüssigen Vorpolymerisat kann durch vorab erfolgendes Lösen des flüssigen. Vorpolymerisatsystems in einem geeigneten Harzlösungsmittel, so daß das zähe und nichtklebrige Elastomer mit dem darin durch und durch gleichmäßig verteilten Peroxydinitiator nach der Entfernung des Lösungsmittelträgers durch Verdampfen erhalten wird, erleichtert werden. Die behandelte Oberfläche kann während langer Zeiträume in dieser Form gehalten werden und anschließend, wenn sie mit einei anderen Oberfläche, vorzugsweise einer ähnlich behandelten Oberfläche, in Berührung ist, erhitzt weiden, um die zähe, steife, biegefeste bzw. harte und widerstandsfähige bzw. Belastungen aushaltende Klebstoffbindung bzw. -verklebung zu erhalten. Als andere Möglichkeit kann das flüssige Vorpolymerisatsystem zwischen die Oberflächen der zwei zu verklebenden Körper gebracht werden, und es kann ein Mindestpreßdruck angewandt werden, die Kettenverlängerungsreaktion zum Elastomer bei etwa Raumtemperatur erfolgen und schließlich das System durch eine Härtefolge bis auf 130° C erhitzt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Dienpolymerisatharze sind für Überzüge auf Rohren, Behältern und anderen Materialien, die hohen Temperatpren und korrodierend wirkenden Chemikalien ausgesetzt werden, besonders geeignet. Der Überzug verhindert den Angriff durch Wasser und schützt gegen die Bewitterung bzw. Verwitterung von Oberflächen und kann auf Holz, Metall, keramische Materialien, Kunststoffe und Gewebe bzw. Stoffe aufgebracht werden. Der Überzug kann auf die zu schützende Oberfläche entweder in Form des unverdünnten bzw. reinen Harzes oder in einem geeigneten Harzlösungsmittel, aufgebracht werden. Diese Klasse von Harzen hat wegen der sehr guten chemischen Beständigkeit selbst gegenüber Verbindungen wie Stickstofftetroxyd, Salpetersäure, konzentrierter Schwefelsäure, Natriumhydroxydlösung, Essigsäure, Halogenkohlenwasserstoffen, Aceton und Kohlenwasserstofflösungsmitteln Vorteile gegenüber herkömmlichen Kunststoffschutzüberzügen. Der Überzug kann als Spray bzw. Spiitzflüssigkeit (Aerosol), Anstrich bzw. Tauchüberzug entweder in einem Träger oder in der unverdünnten bzw. reinen flüssigen nicht gehärteten Form aufgebracht werden. Der Schutzüberzug ist nahezu farblos, und folglich können Pigmente bzw. Farbstoffe in die Mischung eingearbeitet werden, um wünschenswerte Farben zu erhalten.
Für eine typische Schutzüberzugsmasse wird ein Diisocyanaünaterial und ein organisches Peroxyd in einer eine Dihydroxypolybutadienmasse enthaltenden Vorpolymerisatflüssigkeit dispergiert. Ein geeignetes Diisocyanatmaterial ist 2,4-Toluoldiisocyanat, und ein geeigneter freie Radikale liefernder Peroxydinitiator ist ditert. Butylperoxyd. Die obige Mischung kann in Gegenwart oder Abwesenheit eines Trägerlösungsmittels hergestellt werden. Ein Beispiel für ein gutes Trägerlösungsmittel für die obige Masse ist Cyclohexan. Es ist klar, daß viele andere flüchtige Lösungsmittel, welche entsprechend als Trägerlösungsmittel dienen können, verfügbar sind. Die Bestandteile werden mit dem Lösungsmittel in wünschenswerten Anteilen je nach den erwünschten endgültigen Überzugseigenschaften, beispielsweise der Härte und anderen mechanischen Eigenschaften, der Haftung an der Oberfläche, dem Grad der chemischen Beständigkeit und der relativen Flüchtigkeit des Trägerlösungsmittels, der erwünschten Härtezeit usw., vermischt. Die Überzugsmasse wird auf die zu behandelnde Oberfläche in Form eines Anstriches, Sprays bzw. einer Sprühflüssigkeit (Aerosol) oder als Tauchüberzug aufgebracht. Dann erfolgt die Kettenveilängerungsreaktion bei etwa Raumtemperatur. Wenn ein Träger, wie Cyclohexan, verwendet wird, wird der Träger durch Verdampfen, welches durch Erhitzen, Evakuieren oder Blasen eines inerten Gases über die Oberfläche gefördert werden kann, entfernt. Das Harz wird dann an der Oberfläche bei Temperaturen um etwa 120° C zu einer steifen bzw. biegefesten und halten Substanz gehärtet.
Erfindungsgemäß kann der obenerwähnte Überzug gleichmäßig in vorher festgesetzter Dicke auf der Oberfläche des Substrates erzeugt werden. Die Bildung der kautschukartigen Masse bei Raumtemperatur gestattet das Erhitzen des Überzuges auf erhöhte Temperaturen ohne Laufen bzw. Fließen oder Verformung Λ des Harzes. Ohne Auftreten der Urethanreaktion der \ ersten Stufe würde das Erhitzen des Überzuges auf
erhöhte Temperaturen die Viskosität des Überzuges erniedrigen und das Fließen gestatten, was zu einem nicht gleichmäßigen Produkt führen würde.
Es ist klar, daß außer dem Beispiel der cyclisierten Polybutadientoluylenurethane nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch aus anderen Harzsystemen Überzugsmassen hergestellt werden können. Zufriedenstellende Schutzüberzüge können bei Verwendung irgendeines Dioles mit hängenden Vinylgruppen an alternierenden Rückgratkohlenstoffatomen, beispielsweise von 3,4-Polyisoprendiol, erhalten werden. Außer den betreffenden Überzügen mit Polyurethangruppen kann die Kettenverlängerung des Dihydroxypolydien-
• vorpolymerisats mit Esterbindungen, beispielsweise durch eine Reaktion mit einer 2basischen Säure, einem Dianbydrid bzw. einem Disäurechloiid, erhalten werden. Es ist klar, daß auch analoge Verbindungen, die aus 1,2-Polybutadien- bzw. 3,4-Polyisoprenstrukturen, welche endscändige Amingruppen, die mit einem Diisocyanat als Kettenverlängerungsmittel unter (
Bildung eines substituierten Polyharnstoffes oder mit einem 2basischen Säureanhydrid bzw. einem Disäurechlorid unter Bildung der Polyamidkettenverlängerungsbindungen reagieren können, aufweisen, bestehen, verwendet werden können.
Eine wäßrige Masse für Schutzüberzüge kann unter Verwendung eines Dicarboxypolydienvorpolymerisals und eines organischen Diepoxydes, wie von 3,4-Epoxyo-methylcyclohexancarbonsäure-S^-epoxy-o-methylcyclohexylmethylester, als Kettenverlängerungsmittel hergestellt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Dienpolymerisatharze eignen sich sehr gut auch für unter Anwendung herkömmlicher Verarbeitungs- bzw. Fertigungsverfahrensweisen hergestellte verstärkte Gebilde bzw. Teile. Die verstärkten Gebilde bzw. Teile können Glas, Kohlenstoff, Graphit bzw. andere verstärkende Gewebe bzw. Metalle enthalten. Aus dieser Klasse von Verbindungen hergestellte Kunststoffbauteile sind vielversprechend bei der Verwendung bei Meeresbehältern mit großer Tauchtiefe, bei leichten Kunststoffbauteilen und bei Abtiagungs- bzw. Fortwaschbedingungen unterliegenden Materialien. Das zusammengesetzte verstärkte Gebilde bzw. der zusammengesetzte
23 24
veistärkte Bauteil kann beispielsweise durch Vakuum- und hellgelb. Ein. typischer Gießling hatte die folgenden gummisackauflegeverfahrensweisen, Vorimprägnieren physikalischen Eigenschaften: und Formpressen bzw. Pressen, Streifen- bzw. Bandwickeln und Härten oder durch Fadenwickelver- Zugfestigkeit bzw. Zerreißfestigfahrensweisen hergestellt werden. 5 keit 387 kg/cm2
Beim erfindungsgemäßen. Verfahren kann die Härte Barcol No. Of40
Mischung aus Dienvorpolymerisat, Kettenverlänge- Druckfestigkeit 2 688 kg/cm2
rungsmittel und Peroxydinitiatorharzsystem mit einem Elastizitätsmodul für Druck bzw.
Trägerlösungsmittel, welches beim Trocknen ein Zusammendrückungsmodul .. 15 800 kg/cm2
imprägniertes Verstärkungsmaterial zurückläßt, auf io Dichte 1,04 g/cm2
ein Verstärkungsmaterial aufgebracht werden. Dann Spezifische Wärme 0,34 cal/°C/g
erfolgt die Kettenverlängerungsreaktion bei etwa Wärmeleitfähigkeit 7,54 · 10~* cal/
Raumtemperatur. Das so imprägnierte Material kann cm2/Sekunde
anschließend bei mäßigen Temperaturen unter nied- Zersetzungstemperatur 4570C(InN2)
rigen mechanischen Drücken zu einem festen zusam- 15 Gewichtsverlust in Luft bei 300° C 0,079 %/Stunde menhängenden Formstückmaterial bzw. Bauteilmate- Dielektrische Festigkeit bzw.
rial gepreßt werden. Bei Anwendung der Vorimpräg- Durchschlagsfestigkeit 70 866 V/mm
nierungsverfahrensweise wird das Trägerlösungsmittel
durch einfache Lufttfocknungsverfahrensweisen leicht . .
entfernt. Wenn Vakuumgummisackauflege- bzw. 20 Beispiel 2
Fadenwickelverfahrensweisen angewendet werden, ist Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit
es nicht bevorzugt, ein Trägerlösungsmittel zu ver- einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 wenden. Das Produkt wird wünschenswerterweise in und 0,40 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß einer sauerstofffreien Umgebung bei mäßig hohen eingebracht und innig vermischt. Es wurden 1,88 Teile Temperaturen und unter mäßigen mechanischen 25 Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde Drücken gehärtet. Die maximalen mechanischen Eigen- gerührt, bis sie homogen war. Das Entgasen und schäften des verstärkten Kunststoffes wurden dann Härten wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt. Es erhalten, wenn das Verstärkungsmaterial an seiner wurde ein hellgelber durchsichtiger Kunststoff mit Oberfläche freie Vinylgruppen, welche an den Cycli- einer Barcol-Härte von 35 bis 45 erhalten, sierungs- und Vernetzungsreaktionen während der 30 . .
Härtung direkt teilnehmen können, hat. Ein besonderes Beispiel 3
Beispiel hierfür ist die Verwendung einer Vinylsilan- Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit
appretur bzw. Vinylsilanausrüstung auf Verstärkungs- einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 materialien auf der Grundlage von Glas. und 0,40 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her- 35 eingebracht und innig vermischt. Es wurden 1,60 Teile gestellte verstärkte Kunststoffgebilde bzw. der nach Hexamethylendiisocyanat zugegeben, und die Lösung dem erfindungemäßen Verfahren hergestellt verstärkte wurde gerührt, bis sie homogen war. Das Entgasen und Kunststoff bauteil hat eine niedrigere Dichte als gegen- Härten wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt. Es wärtig verfügbare Gebilde bzw. Bauteile unter Ver- wurde ein hellgelber durchsichtiger Kunststoff mit wendung von nach herkömmlichen Verfahren herge- 40 einer Barcol-Härte von 43, einer spezifischen Wärme stellten Harzzwischenmassen bei derselben gewichts- von 0,365 cal/° C/g und einer Zersetzungstemperatur prozentualen Beschwerung bzw. Füllung mit Bestand- von 457° C in Stickstoff erzeugt, teilen bzw. Füllstoffen. Die mechanischen Eigenschaf- . .
ten der verstärkten Kunststoffgebilde bzw. -bauteile B e 1 s ρ 1 e 1 4
werden durch siedendes Wasser nennenswert ver- 45 Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit mindert. einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000
Die Erfindung wird an Hand der folgenden nicht und 0,40 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher er- eingebracht und innig vermischt. Es wurden 2,90 Teile läutert. Bitoluylendiisocyanat zugegeben, und das Material
50 wurde gelinde erwärmt und gerührt, bis das Diiso-
Beispiel 1 cyanat in Lösung gebracht wurde. Das Entgasen und
Härten wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt. Es
Es wurden 600 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles würde ein ähnliches Material wie das im Beispiel 1 mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von beschriebene erhalten; es hatte eine Barcol-Zahl von 34, 2000 und 12 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasge- 55 eine spezifische Wärme von 0,346 und eine Zersetzungsfäß eingebracht und innig vermischt. Dann wurden temperatur von 456° G in Stickstoff. 60 Teile Toluoldiisocyanat in das Gefäß eingebracht, . .
und die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen wurde. Jseispieio
Die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter Es wurden 10 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit
einem angewandten bzw. angelegten Vakuum von 60 einem Molekulargewicht von annähernd 2000 mit etwa 1 mm Hg während annähernd 15 Minuten ent- 0,2 Teile 2,5-Methyl-2,5-di-(tert. butylperoxyd)-hexan gast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde das in einem Glasgefäß vermischt. Zu dieser Lösung wurde Material in eine Form eingegossen und aufeinander- 1,0 Teil Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Matefolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen rialien wurden vermischt, bis sie homogen waren. Die gehärtet: Erstens 10 Tage bei 9O0C in Luft, zweitens 65 Harzmischung wurde wie im Beispiel 1 dargelegt ver-6 Tage bei 1100C in Luft, drittens 8 Tage bei 115° C arbeitet, wodurch sich ein klarer durchsichtiger hellin Luft und viertens 15 Tage bei 1700C unter Vakuum. gelber Kunststoff mit einer Barcol-Härtezahl von 42 Die gehärteten Harze waren klar, durchsichtig, hart ergab.
25
Beispiel 6
Es wurden 10 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem Molekulargewicht von annähernd 2000 mit 0,2 Teile tert. Butylperbenzoat in einem Glasgefäß vermischt. Zu dieser Lösung wurde 1,0 Teil Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Materialien wurden vermischt, bis sie homogen waren. Dann wurde die Harzmischung wie im Beispiel 1 angegeben verarbeitet, wodurch ein klarer durchsichtiger hellgelber Kunststoff mit einer Barcol-Härtezahl von 30 erhalten wurde.
Beispiel 7
Es wurden 30 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem annähernden Molekulargewicht von 2000 mit 0,6 Teile Dicumylperoxyd in einem Glasgefäß vermischt. Zur obigen Mischung wurden 3,0 Teile Toluoldüsocyanat zugegeben. Die Materialien wurden im Glasgefäß vermischt, bis sich eine homogene Lösung erjab, und die Lösung wurde wie im Beispiel 1 angegeben verarbeitet, wodurch sich ein brauner durchscheinender Kunststoff mit einer Barcol-Härtezahl von 25 ergab.
Beispiel 8
Es wurden 135 Teile 3,4-Polyisoprenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1350 und 2,7 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 18,8 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war. Die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter einem Druck von etwa 1 mm Hg während annähernd 5 Minuten entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde das Material in eine Form eingegossen und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 8 Tage bei 900C in Luft, zweitens 10 Tage bei 115° C in Luft und drittens 10 Tage bei 1700C unter Vakuum. Die gehärteten Harze waren klar, durchsichtig, hart und gelb.
Beispiel 9
Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 0,00002 Teile Triäthylendiamin in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Die Mischung wurde auf 100° C erhitzt und gerührt, bis sich das Triäthylendiamin im Vorpolymerisat löste. Das Gefäß wurde auf Raumtemperatur gekühlt, und es wurden 0,40 Teile ditert. Butylperoxyd in die Lösung eingemischt. Es wurden 1,88 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war. Die Lösung wurde in eine Form übergeführt, in eine Vakuumkammer eingebracht und unter einem Druck von etwa 1 mm Hg während annähernd 3 Minuten entgast. Das entgaste Material wurde aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 2 Tage bei 900C in Luft, zweitens 10 Tage bei 115° C in Luft und drittens 5 Tage bei 1700C unter Vakuum. Die gehärteten Harze waren klar, durchsichtig, hart und gelb.
Beispiel 10
Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 0,00002 Teile wasserfreie p-Toluolsulfonsäure in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Die Mischung wurde auf 1100C erhitzt und gerührt, bis sie homogen war. Das Gefäß wurde auf Raumtemperatur gekühlt, und es wurden 0,40 Teile ditert. Butylperoxyd in die Lösung eingemischt. Es wurden l,88Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war. Die Lösung wurde in eine Form übergeführt, in eine Vakuumkammer eingebracht und unter einem Druck von etwa 1 mm Hg während annähernd 3 Minuten entgast. Das entgaste Material wurde aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 2 Tage bei 9O0C in Luft, zweitens 10 Tage bei 115° C in Luft und drittens 5 Tage bei 1700C unter Vakuum. Die gehärteten Harze waren klar, durchsichtig, hart und gelb.
Beispiel 11
Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 0,00002 Teile Eisen(III)-acetylacetonat in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Zu dieser Mischung wurden 0,4 Teile ditert. Butylperoxyd und 1,88 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben; die Mischung wurde gerührt, bis sie homogen war. Das Material wurde in eine Form übergeführt, in eine Vakuumkammer eingebracht und unter einem Druck von etwa 1 mm Hg während annähernd 3 Minuten entgast. Das entgaste Material wurde aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 2 Tage bei 9O0C in Luft, zweitens 10 Tage bei 115° C in Luft und drittens 5 Tage bei 17O0C unter Vakuum. Die gehärteten Harze waren klar, durchsichtig, hart und braun.
Beispiel 12
Es wurden 100 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 14,6 Teile Polymethylenpolyphenylisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war. Die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter einem Druck von etwa 1 mm Hg während annähernd 5 Minuten entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde das Material in eine Form gegossen und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 7 Tage bei 900C in Luft, zweitens 10 Tage bei 115° C in Luft und drittens 6 Tage bei 1700C unter Vakuum. Die gehärteten Harze waren klar, durchsichtig, hart und gelb.
Beispiel 13
Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendio!es mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 0,8 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 1,88 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde innig gemischt. Es wurden 20 Teile Cyclohexan in die Lösung eingemischt. Die Lösung wurde auf ein 25,4 · 50,8 mm großes Stück Titanblech bzw. -platte und ein Stück rostfreien bzw. korrosionsbeständigen Stahl 303 von ähnlicher Größe aufgestrichen bzw. aufgepinselt, und dann wurden die Stücke zum Trocknen 48 Stunden lang in Luft aufgehängt. Nach dem Trocknungszeitraum wurden die überzogenen Stücke aneinandergeklemmt bzw. miteinander verklammert und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens !Stunde bei 900C, zweitens 2 Stunden
bei 115° C und drittens 3 Stunden bei 170° C. Die Zugfestigkeit bzw. Zerreißfestigkeit der Bindung bzw. Verklebung war höher als 70 kg/cm2.
Beispiel 14
Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2Ö00 und 0,8 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 1,88 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde innig gemischt. Es wurden 20 Teile Cyclohexan in die Lösung eingemischt. Die Lösung wurde auf zwei 25,4 · 50,8 mm große Stücke Titanblech bzw. -platte durch Eintauchen des Metalls in die Lösung aufgebracht. Die Bleche bzw. Platten wurden zum Trocknen 48 Stunden lang in Luft aufgehängt. Nach dem Trocknungszeitraum wurden die überzogenen Stücke aneinandergeklemmt bzw. miteinander verklammert und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 1 Stunde bei 90° C, zweitens 2 Stunden bei 115°C und drittens 3 Stunden bei 170°C. Die durchschnittliche Zugfestigkeit bzw. Zerreißfestigkeit der Bindung bzw. Verklebung war höher als 70 kg/cm2.
Beispiel 15
Es wurden 30 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 600 und 0,6 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 9,4 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gemischt, bis sie homogen war. Die Lösung wurde auf zwei 25,4 · 50,8 mm große Stücke Titanblech bzw. -platte durch Eintauchen des Metalls in die Lösung aufgebracht. Die Bleche bzw. ,, Platten wurden zum Trocknen 48 Stunden lang in Luft aufgehängt. Nach dem Trocknungszeitraum wurden die überzogenen Stücke aneinandergeklemmt bzw. miteinander verklammert und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 1 Stunde bei 90°C, zweitens 2 Stunden bei 115°C und drittens 3 Stunden bei 170° C. Es ergab sich eine gute Klebstoff bindung bzw. -verklebung.
Beispiel 16
45
Es wurden 100 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 0,8 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 9,4 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde geruht t, bis sie homogen war. Die Lösung wurde in einer Vakuumkammer bei 9O0C unter einem angelegten Vakuum von etwa 1 mm Hg während annähernd 5 Minuten entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurden saubere bzw. blanke Aluminiumbleche bzw. -platten (25,4 · 50,8 ■ 1,59mm) einmal in das Harz eingetaucht und 8 Stunden lang bei Raumtemperatur in Luft getrocknet. Das mit Harz überzogene Aluminium wurde dann 5 Stunden lang bei 170° C in Luft gehärtet. Die fertigen Überzüge waren klar, durchsichtig und hart und hatten einen schwach gelben Farbton.
Beispiel 17
Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von und 0,80 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glas-
65 gefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 1,88 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gut gemischt. Es wurden 20 Teile Cyclohexan in die Lösung eingemischt, und die Lösung wurde in eine Schale eingegossen. Es wurde ein 152,4 · 355,6 mm großes Stück von vorher 2 Stunden bei 170° C getrocknetem Siliciumdioxydgewebe (99°/0 SiO2) langsam einmal durch die Harzlösung geleitet. Das Gewebe wurde 3 Tage lang bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet. Es wurden 50 Scheiben mit einem Durchmesser von 25,4 mm vom imprägnierten Gewebe abgeschnitten, und die Scheiben wurden in eine Form eingebracht. Die Scheiben wurden 2 Stunden lang bei 90° C gehärtet, worauf 3 Stunden bei 170° C folgten, wobei in der Form ein Druck von 176 kg/cm2 aufrechterhalten wurde. Am Ende des Härtearbeitsganges wurde ein fester Schichtstoffstopfen bzw. -zapfen aus der Form entfernt.
Es wurde ein riß- bzw. sprungfreier, lunker- bzw. porenfreier und cremfarbiger Schichtstoff erhalten. Das Material hatte einen Harzgehalt von 34,4 °/„ und eine Barcol-Härte von 50 bis 60.
Beispiel 18
Es wurden 20 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 0,80 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 1,88 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gemischt. Es wurden 20 Teile Cyclohexan in die Lösung eingemischt, und die Lösung wurde in eine Schale eingegossen. Es wurde ein 152,4 ■ 355,6 mm. großes Stück von vorher 2 Stunden bei 170° C getrocknetem Kohlenstoffgewebe langsam einmal durch die Harzlösung geleitet. Das Gewebe wurde 3 Tage lang bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet. Es wurden 50 Scheiben mit einem Durchmesser von 25,4 mm vom imprägnierten Gewebe abgeschnitten, und die Scheiben wurden in einer Form auf ein andergeschichtet. Die Scheiben wurden 2 Stunden lang bei 90° C gehärtet, worauf 3 Stunden bei 170° C folgten, wobei in der Form ein Druck von 176 kg/cm2 aufrechterhalten wurde. Am Ende des Härtearbeitsganges wurde ein fester Schichtstoffstopfen bzw. -zapfen aus der Form entfernt. Es wurde ein riß- bzw. sprungfreier, lunker- bzw. porenfreier und schwarzer Schichtstoff erhalten. Das Material hatte eine Barcol-Härte von 50 bis 60.
Beispiel 19
Es wurden 250 Gewichtsteile eines 1,2-Polybutadiendioles mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 0,025 Teile Triäthylendiamin (ein Kettenveilängerungskatalysator) in ein Glasgefäß eingebracht und gelinde erwärmt, bis sich das Triäthylendiamin im Harz löste. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt, und es wurden 20 Teile ditert. Butylperoxyd in die Lösung eingemischt. Es wurden 23,5 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, worauf die Zugabe von 300 Teilen Cyclohexan folgte. Die Bestandteile wurden vermischt, bis sie homogen waren, und dann in eine flache Schale eingegossen. Es wurden vier 152,4 · 355,6 mm große Stücke von vorher 1 Stunde bei 12O0C getrocknetem Siliciumdioxydgewebe (99 °/0 SiO2) jeweils durch die- Lösung geleitet und 3 Tage lang bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet. Es wurden 50 Scheiben mit
29 30
einem Durchmesser von 63,5 mm vom Gewebe abge- Erstens 16 Stunden bei 115° C, zweitens 16 Stunden
schnitten, und die Scheiben wurden in eine Form bei 130° C und drittens 16 Stunden bei 150° C. Am
eingebracht. Die Scheiben wurden einenr Druck von Ende des Härtearbeitsganges wurde ein fester Stopfen
176 kg/cm2 unterworfen und aufeinanderfolgend unter bzw. Zapfen aus der Form entfernt. Es wurde ein
den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: 5 harter und von Rissen bzw. Sprüngen und Lunkern
Erstens 4 Stunden bei 90° C, zweitens 2 Stunden bei bzw. Poren freier Stickstoff erhalten.
115° C, drittens 16 Stunden bei 130° C und viertens
24 Stunden bei 150° C. Die Form wurde auf Raum- B e 1 s ρ ι e 1 22
temperatur kühlen gelassen, bevor der Druck auf- Es wurden 100 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles gehoben und der Schichtstoff entfernt wurde. Es 10 mit einem durchschnittlichen Molekulai gewicht von wurde ein hellgelber Schichtstoff, welcher frei von 2000 und 4 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glas-Rissen bzw. Sprüngen und Lunkern bzw. Poren war gefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden und die folgenden physikalischen Eigenschaften hatte, 5 Teile Bernsteinsäureanhydrid in 100 Teilen Tetraerhalten, chlorkohlenstoff gelöst und in das Glasgefäß ein-. _, , „.. .„ , . sn 15 gebracht. Der Gefäßinhalt wurde gründlich gemischt
ä Barcol-Harte 50 bis 60 und in ßine Schale eingegossen. Es wurde ein
ΐ>) Diente i,x> g/cm 1524. 3556mm ßeg Stück von vorher 2 Stunden
c) Harzgehalt 32,8 Gewichtsprozent bei U5oC getrocknetem Siliciumdioxydgewebe (99%
in Gewichtskonzen- SiQ^ langsam 2mal durch die Harzlösung geleitet,
tration 20 j-jas imprägnierte Gewebe wurde 2 Tage lang bei
. . 80° C in einer Stickst off atmosphäre gehärtet. Es
Beispiel 20 wurden 50 Scheiben mit einem Durchmesser von -
Es wurden 100 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles 25,4 mm vom Gewebe abgeschnitten, und die Schei- ^
mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von ben wurden in eine Form eingebracht. Die Scheiben
2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glas- 25 wurden einem Druck von 176 kg/cm2 unterworfen
gefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen
10 Teile Sebacinsäure in 100 Teilen Aceton gelöst von Bedingungen gehärtet: Erstens 16 Stunden bei
und in das Glasgefäß eingebracht. Der Gefäßinhalt 115° C, zweitens 16 Stunden bei 130° C und drittens
wurde gründlich gemischt und in eine Schale ein- 16 Stunden bei 150° C. Am Ende des Härtearbeits-
gegossen. Es wurde ein 152,4 · 355,6 mm großes 3° ganges wurde ein fester Stopfen bzw. Zapfen aus
Stück von vorher 2 Stunden bei 115°C getrock- der Form entfernt. Es wurde ein harter und von
netem Siliciumdioxydgewebe (99% SiO2) langsam Rissen bzw. Sprüngen und Lunkern bzw. Poren
zweimal durch die Harzlösung geleitet. Das imprä- freier Schichtstoff erhalten,
gnierte Gewebe wurde 2 Tage lang bei 80° C in einer . · 1 oo
Stickstoffatmosphäre gehärtet. Es wurden 50 Scheiben 35 B e 1 s ρ 1 e 1 23
mit einem Durchmesser von 25,4 mm Gewebe abge- Es wurden 100 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles
schnitten, und die Scheiben wurden in eine Form mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von
eingebracht. Die Scheiben wurden einem Druck von 2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glas-
176 kg/cm2 unterworfen und aufeinanderfolgend unter gefäß eingebracht und innig vermischt. Es wuiden
den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: 40 17,4 Teile 3,3',4,4' - Benzophenontetracarbonsäuredi-
Erstens 16 Stunden bei 115° C, zweitens 16 Stunden anhydrid zugegeben, und die Lösung wurde gerührt,
bei 130° C und drittens 16 Stunden bei 150° C. Am bis sie homogen war. Die Lösung wurde in einer
Ende des Härtearbeitsganges wurde ein fester Stopfen Vakuumkammer unter einem angelegten Vakuum
bzw. Zapfen aus der Form entfernt. Es wurde ein von etwa 1 mm Hg während annähernd 5 Minuten i
harter und von Rissen bzw. Sprüngen und Lunkern 45 entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde
bzw. Hohlräumen freier Schichtstoff erhalten. das Material in eine Form eingegossen und aufein-
ß . . anderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedin-
Beispiel 21 gungen gehärtet: Erstens. 6Tage bei 90°C in Luft,
Es wurden 100 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles zweitens 5 Tage bei 1150C in Luft und drittens
mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 5o 5 Tage bei 150° C in Luft. Das gehärtete Harz war
2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glas- hart, zäh und formbeständig,
gefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden . ,
100Teile wasserfreies Benzol zugegeben und in die Beispiel 24
Lösung eingemischt. Es wurden 34,7 Teile Dodecenyl- Es wurden 100 Teile eines 1,2-Polybutadiendioles
succinylchlorid zugegeben, und das Material wurde 55 mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von
gelinde erhitzt und gerührt, bis es homogen war. 2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glas-
Der Gefäßinhalt wurde in eine flache Schale ein- gefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden
gegossen. Es wurde ein 152,4 · 355,6 mm großes 13,6 Teile Pyromellitsäuredianhydrid zugegeben, und
Stück von vorher 2 Stunden bei 115°C getrocknetem die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war.
Siliciumdioxydgewebe (99% SiO2) langsam zweimal 60 Die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter
durch das Harz geleitet. Das imprägnierte Gewebe einem angelegten Vakuum von etwa 1 mm Hg wäh-
wurde 2 Tage lang bei 80° C in einer Stickstoffatmo- rend annähernd 10 Minuten entgast. Am Ende des
Sphäre gehärtet. Es wurden 50 Scheiben mit einem Entgasungszeitraumes wurde das Material in eine
Durchmesser von 25,4 mm vom Gewebe abgeschnit- Form eingegossen und aufeinanderfolgend unter den
ten, und die Scheiben wurden in eine Form eirige- 65 folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens
bracht. Die Scheiben wurden einem Druck von 6 Tage bei 90° C in Luft, zweitens 5 Tage bei 115° C
176 kg/cm2 unterworfen und aufeinanderfolgend unter in Luft und drittens 5 Tage bei 150° C in Luft. Das
den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: gehärtete Harz war hart, zäh und formbeständig.
Beispiel 25
Es wurden 100 Teile eines mit Carbonsäure- bzw. Carboxygruppen endigenden 1,2-Polybutadienes mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 15,1 Teile 3,4 - Epoxy - 6 - methylcyclohexancarbonsäure-S^-epoxy-ö-methylcyclohexylmethylester zugegeben und gerührt, bis das Ganze homogen war, und die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter einem angelegten Vakuum von etwa 1 mm Hg während annähernd 5 Minuten entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde das Material in eine Form eingegossen und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 4 Tage bei 900C in Luft, zweitens 5 Tage bei 115° C in Luft und drittens 5 Tage bei 1500C in Luft. Das gehärtete Harz war hart, zäh und formbeständig.
B ei spiel"26
Es wurden 100 Teile eines mit Carbonsäure- bzw. Carboxygruppen endigenden 1,2-Polybutadiens mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 91^TeHe l,6-Hexan-N,N'-diäthylenimin rasch in das Gefäß eingemischt, und die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war. Die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter einem Druck von etwa 1 mm Hg während annähernd 5 Minuten entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde das Material in eine Form gegossen und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens ITag bei 600C in Luft, zweitens 5 Tage bei 115° C in Luft und drittens 5 Tage bei 15O0C in Luft. Das gehärtete Harz war hart, zäh und formbeständig.
Beispiel 27
Es wurden 100 Teile eines mit Amingruppen endigenden 1,2-Polybutadienes mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 2 Teile ditert. Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 9,4 Teile Toluoldiisocyanat zugegeben, und die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war. Die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter einem angelegten Vakuum von etwa 1 mm Hg während annähernd 5 Minuten entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde das Material in eine Form eingegossen und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens 6 Tage bei 500C in Luft, zweitens 5 Tage bei 115° C in Luft und drittens Tage bei 1500C in Luft. Das gehärtete Harz war hart, zäh und formbeständig.
Beispiel 28
Es wurden 100 Teile eines mit Amingruppen endigenden 1,2-Polybutadienes mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 und 2 Teile ditert.Butylperoxyd in ein Glasgefäß eingebracht und innig vermischt. Es wurden 17,4 Teile 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid zugegeben, und die Lösung wurde in einer Vakuumkammer unter einem angelegten Vakuum von etwa 1 mm Hg während annähernd 10 Minuten entgast. Am Ende des Entgasungszeitraumes wurde das Material in eine Form eingegossen und aufeinanderfolgend unter den folgenden Sätzen von Bedingungen gehärtet: Erstens Tage bei 70°C in Luft, zweitens 5 Tage bei 115° C in Luft und drittens 5 Tage bei 1500C in Luft. Das gehärtete Harz war hart, zäh und formbeständig.

Claims (1)

  1. Patentanspruch :
    Verfahren zur Herstellung von hitzegehärteten Dienpolymerisaten durch Umsetzen eines durch anionische Polymerisation hergestellten polyfunktionell substituierten Polydienvorpolymerisats mit einem polyfunktionellen organischen Kettenverlängerungsmittel, welches mit den funktionellen Gruppen des Dienvorpolymerisats zu reagieren vermag, bei Raumtemperatur bzw. mäßig erhöhter Temperatur und Härten des kettenverlängerten Produktes mit Hilfe von Wärme und einem Härter, dadurch gekennzeichnet, daß man als polyfunktionell substituiertes Dienvorpolymerisat ein solches, dessen Polymerenstruktur überwiegend 1,2-Konfiguration hat, verwendet und den als Härter eingesetzten freie Radikale liefernden Peroxydinitiator bereits vor der Kettenverlängerungsreaktion zum Dienvorpolymerisat zugibt, wobei man bei der Kettenverlängerungsreaktion unterhalb der Aktivierungstemperatur des Peroxydinitiators arbeitet und die Härtung nach der Kettenverlängerungsreaktion durch Erhöhung der Temperatur über die Aktivierungstemperatur des Peroxydinitiators durchführt.
    009549/380
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