DE1720856A1 - Verfahren zur Herstellung von Polythioaethern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polythioaethern

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Description

W.R. arace & Co. (W3) New Xork, N.Y./V.St.A. N£UB UNTERLAGEN Hamburg, 1*1. Juli 1970 Verfahren zur Herstellung von Polythloäthern
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf flüssige Systeme, welche zu festen Polymerisaten härtbar sind und inebesondere auf die Herstellung von geruchlosen festen elastonieren oder harzartigen Polythioäthern.
Es ist bekannt, daft man in der Kette ungesättigte Polymere, wie Polybutadien oder Polyisopren, mit Polythiolen härten kann. Diese gehärteten Polymere besitzen jedoch nach dem Härten in der Kette noch ungesättigte Stellen, sind gegenüber thermischer Oxydation und einer durch Ultraviolettstrahlung katalysierten Oxydation unstabil; ferner werden sie schnell durch Ozon angegriffen. Dieses führt oft g
zu einer Zersetzung der Kette der Polymeren, wodurch die Produkte brüchig werden und die Lebensdauer erheblich eingeschränkt wird.
Flüssige Polythiole, welche zu festen elastomeren Produkten gehärtet werden können, indem man die Thiol (- SH) Gruppen
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f · I
zu Disulfldgruppen oxydativ kuppelt, also zu -S-S~Gruppen, sind als Diehtungsmassen, überzüge und in der Klebstoff technik bekannt. Zur Härtung werden gewöhnlich Oxydationsmittel, wie FbOg4 verwendet.
Die mit PbOg-artigen Härtern gehärteten Polythiols ergeben jedoch elastomere Massen, welchen der unangenehme Geruch der ungehärteten Polythiole anhaftet. Hierdurch wird die Einsatzfähigkeit der gehärteten Produkte erheblich beschränkt, d.h., daß diese Produkte nur im Freien Verwendung finden können, wo der Geruch ohne Belästigung an die Atmosphäre abgegeben wird.
Eine weitere Beschränkung der handelsüblichen flüssigen
Polythiole als polymere Dichtungsmittel und überzüge,
welche zu Polydisulfiden gehärtet werden, ergibtsich aus der Tatsache, daß sie als Einkomponentengemische vorliegen. Derartige Einkomponentengemische enthalten alle Bestandteile einschließlich der Härtungsmittel; diese sind miteinander vermischt und in einem fest verschlossenen Behälter z.B. in einer Tube oder einem Kanister verpackt, der bis zum Gebrauch verschlossen bleibt. Bei Gebrauch wird die Mischung direkt aus dem Vorratsbehälter abgegeben und wird der Außenluft ausgesetzt. Bei bekannten Klebstoffen, Überzugsmassen und
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BAD ORfGIMAL
Dlchtungsmassen (Polysulfiden, Polydlsulfi&en, Polymercaptanen, Polyurethanen und Polysillconen} wird das Härten dieser Einkomponentenmischungen durch den Wasserdampf der Luft ausgelöst« Derartige durch Feuchtigkeit härtbare Einkomponentenmischungen sind nicht immer zuverlässig, da der Feuchtigkeitsgehalt der Luft erheblich schwankt und von den Wetterbedingungen zum Zeitpunkt des Verbrauches,von der Jahreszelt und von der geographischen Lage abhängt. Somit ist also das Härteverhalten variabel; es läßt sich nur schwer vorhersagen und regeln. Bei den Polyurethan bildenden Mischungen tritt ein weiterer Nachteil bei der Härtung durch Feuchtigkeit auf, nämlich dass' bei der Härtungsreaktion* wenn -NCO-Gruppen mit HpO reagieren, Xohlendioxyd in Freiheit gesetzt wird und dass dieses Gas unsichtbare, aber die Eigenschaften nachteilig beeinflussende Gas» taschen oder Kohlstellen in dem Fertigprodukt erzeugt.
Ein weiterer Nachteil.der im Handel erhältlichen flüssigen Polyurethan-Vorpclymerisate ist deren Instabilität beim Lagern. Die ~NCO~Gruppen reagieren mit Spuren Feuchtigkeit
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- J* ~ .1728856
aus der Atmosphäre und bilden gasförmiges Kohlendioxyd und Aminogruppen, welche wiederum mit weiteren -IfOQ-Gruppen reagiere^ und dadurch oft höber viskose und manchmal vollständig unlösliche Produkte mit verngfczteiri Harnstoffketten bilden <> Beim Auftreten dieser Unlöslichkeit muß das Polymere verwarfen werden. Ferner kann es bei längerer Lagerung geschehen, das die Vorpolymerisate mit den-NCOo-Endgruppen mit Basen in Berührung kommen, welche beispielsweise als Verunreinigungen vorhanden sind* wodurch durch Dimerisation und/oder Trimerisation der -NCO-Gruppen sich viskose und manchmal unlösliche Produkte bilden» Selbst die verhältnismässig geringen Alkalimengen, die an der Oberfläche von Glasgefäßen oder Behältern vorhanden sind, können zu Schwierigkeiten bei der Lagerung führen.
Ein weiterer Nachteil der bislang bekannten elastomeren Polyurethane ergibt sich aus den gewöhnlich verwendeten Polyurethan—Polymerisaten. Diese leiten sich von aromatischem Diisocanat oder von Polylsocyanat ab, wie z.B. von Tolylen~2,4~dlisocyanat, Tolylen-Siö-diisocyanat und 4,4°-Diisocyanat=diphenylmethan. Diese aromatischen Diisocyanate und deren Gemische werden mit Vorliebe bei der Herstellung von Polyurethan-Elastomeren, SchJSüimen und überzügen verwendet, Insbesondere weil sie leicht
BAD ORIGINAL
209012/1297
erhältlich sind, eine äußerst große Reaktionsfähigkeit und einen verhältnismäßig niedrigen Preis besitzen. Die Polyurethane ändern jedoch bekanntlich unter dem Einfluß einer actinischen Strahlung ihre Farbe, d.h. sie werden gelb, bernsteinfarben, orange oder braun, wenn sie mit Sonnenlicht, ultraviolettem Licht .oder anderer Strahlung in -Berührung kommen, Dieses Vergilben macht sich bei vielen Anwendungsgebieten nachteilig bemerkbare Dieses Vergilben oder diese Verfärbung wird in der Literatur direkt dem Benzolkern der aromatischen
i Diisocyanate zugeschrieben. Man kann dieses Vergilben von Polyurethanen-durch Einsatz von aliphatischen Diisocyanaten oder Polyisocyanaten, wie Hexamethylene
iisocyanat'vermeiden0 Diese aliphatischen Diisocyanate lassen sich Jedoch schwer herstellen und sind demzufolge im Verhältnis zu den aromatischen Produkten sehr teuer; sie haben eine verhältnismäßig langsame Reaktion;?« geschwindigkeit im Verhältnis zu den aromatischen Poly» isocyanaten während der Polymerisation selbst.
Es wurde nun festgestellt, daß die obigen Nachteile erheblich verringert oder überwunden werden können, wenn man flüssige Polyene mit Polythlolen härtet. Diese Einkomponenten- oder Metokomponentengemische gemäß Erfindung haben den Vorteil, daß die Härtungsreaktion
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BAD ORIGINAL
' durch Sauerstoff aus der Luft ausgelöst werden kann» was zu einer sehr viel besseren Reprodusierbarkelt der Bedingungen führt, da die Sauerstoffkonzentration in Luft unter allen Bedingungen sehr viel konstanter ist als die des Wasserdampfes. Die Einkomponenten- oder Mehrkomponentensysteme des flüssigen Polymeren sind gegenüber den Polyurethan-Vorpolymerisaten von Vorteil, da man sie härten kann, ohne daß gasförmige Nebenprodukts entstehen, welche Blasen oder Fehlstellen in dem Vulkanlaat ergeben. Darüberhinaus lassen sich erflndungsgemässe Mischungen mit ausgezeichneter Lagerstabilität formulieren, welche nicht durch Feuchtigkeitsspuren oder Luftspuren während der normalen Lagerung oder Handhabung angegriffen oder zerstört werden. Die Polythioether sind gegenüber thermischer Oxydation stabil, da sich in der Hauptkette keine reaktionsfähigen ungesättigten CC-Bindungen befinden. Viele dieser Produkte sind im wesentlichen geruch« los und lassen sich deshalb sowohl im Freien als auch in Gebäuden anwenden.
Mit "Polyenen" werden im folgenden einfache oder komplexe Alkene oder Alkyne bezeichnet, welche im Durchschnitt zwei oder mehr verzweigte, endständige oder nahezu end« ständig angeordnete "aliphatische" CC ungesättigte Gruppen
besitzen, d.h. also ein© äthylenische Doppelbindung 2C »CC und/oder eine acetylenische Bindung - C - C -j ungesättigte Bindungen 20981,2/^^
BAD ORiGfNAL
in einem aromatischen Ring werden hiervon ausgenommen.
Beispielsweise ist ein Dien ein Polyen« welches zwei
aliphatische Kohlenstoff zu Kohlenstoff Doppelbindungen
Je durchschnittlichem Molekül besitzt, während ein Diyn ein Polyen let„ welches in seiner Struktur zwei
aliphstlsche Dreifachbindungen besitzt. Ferner sind ^j
natürlich Kombinationen von Doppelbindungen und Drei» fachbindungen innerhalb des gleichen Moleküls möglichο
Verbindungen aller dieser Klassenwerden im folgenden
als Polyene bezeichnet.
Als endständlg wird hler das Ende der Hauptkette im Molekül bezeichnet, während nahezu endständig bedeutet, dafi nicht mehr als sechzehn Kohlenstoffatome vom Ende der Hauptkette des Moleküls entfernt eine Mehrfachbin» dung besteht* > Verzweigtkettig bedeutet eine Stellung am Ende oder nahe am Ende einer verzweigten Kette; in diesem Zusammenhang bedeutet endständig am Ende der verzweigten Kette,und nahe dem Ende bedeutet nicht mehr als sechzehn Kohlenstoffatome vom Ende der verzweigten Kette entfernt.
Die flüssigen Polyene enthalten eine oder mehrere der folgenden nicht aromatischen und nicht konjugierten , '
209812/1237
. BAD ORIGINAL
reaktionsfähigen ungesättigten Gruppen zwischen zwei Kohlenstoffatomen, d.h. Gruppen, die mit Thiolresten unter ent-
/zu sprechenden, Bedingungen Verbindungen mit Thioäther-Bindungen
fuhren:
i.) -CHsCH- 2.) -CsC- 3.) -CH«CH2 4.) -CaCH 5.) -CsC- 6.) -CsCH- 7.) -CHsC- 8.) -CaCH9
Diese funktioneilen Gruppen sind verzweigtkettig, endständig oder nahezu endständig, jedoch müssen die Polyene frei von einer endständigen Konjugation sein. Die Bezeichnung "frei von endetändiger Konjugation" bedeutet, daß jede endständige "aliphatisehe" ungesättigte Anordnung nicht direkt an nicht reaktionsfähige ungesättigte Gruppen im Molekül gebunden ist,
wie -C-, -S- , -P- und dergleichen, so daß ein konjugiertes Ü '
System von ungesättigten Bindungen gebildet wird, wie z.B. 0
-C*C-C-. Die Polyene haben eine Viskosität im Bereich von O bis 20 Millionen Centipoise bei 7O0C, oder wenn sie mit einen Weichmacher gemischt sind oder sich.in einer beispielsweise wässrigen Dispersion befinden oder in einem inerten Lösungsmittel, meist einem organischen Lösungsmittel, befinden, eine Viskosität bei 7O°C innerhalb dieses Bereiches.
BAD ORIGINAL
Die Polyene -haben ein föDlekulargewicht isn Bereich von 300-20 000 und vorzugsweise 500 bis 10 000»
Das !Molekulargewicht der Polyene kann auf übliche Welse festgestellt; werden, 'sei es als Lö' durch osraötiseJien Druck und durch, eine Chroaiatograpiatei Ferner kann das ftSoleiculargewlcht aus den bekannten 'Molekulargewichten der Reaktioias teilnehme? berechnet werden.
In dieser Beschreibung werden die Produkte aus der Uas=· setssung von Polyenen' mit Polythiolen» welche zwei oder mehr Thiol-ßruppen' je durchschnlttlichesn Molekül ent»- halten, als Polythioether bezeichnet. Die Polyene
durch die Foriae'l '[Ar--4X)ffi dargestellt werden, in
Ro R-x ' 1 fl B^ k
1 k
welcher X eisi Rest der Gruppe R^=O=C= oder R
L 2■ "5 4
bedeuten und in welcher H , 1 , R* und R gleich· odier verschieden sein können und Wasserstoff, Halogen, Aryl, stuhstttu^Lertes Aryl, Cycloalkyl, substituiertes Cycloalkyl, ftralkyl, substituiertes.Aralkyl, Alkyl oder substituiertes Alkyl mit 1 bis 1β Kohlenstoffatomen, m eine Zahl mit einem Wert von mindestens zwei bedeuten.
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- ίο ~
während A ein mehrwertiger organischer Kest ist« welcher erstens keine aliphatisch« CC»Doppel- oder Mehrfeshbin=· dung gemäß Definition und zweitens keine nicht reaktionsfähige ungesättigte Gruppen in Konjugation mit der aliphatischen CC~Mehrfaehbindung in X besitzt. Dar Best kann also zyklische Reste und kleinere Mengen Heteroatome, wie H, S, P oder 0 besitzen, enthält Jedoch in erster Linie gesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff» Kohlenstoff »Sauerstoff oder Silicium-Sausrstöff Kettenglieder ohne eine aliphatische Kohlenstoff-Kohlenstoff Mehrfesh» bindung und ist also gewöhnlich sin polyaierer Rest.
Beispiele für Polyene, die «rflndurgsgemäss eingesetzt werden können, sind die folgendeng
I. CH0-CH=- (CH0 fc-W—C-O-(C0H11OJr-(CAO Jj-^flgO
in »reicher die Summe von χ + Y * 2 mindssftens 1 ist und R die Bedeutung von CH2-CH=^=C CHg )~~, Wasserstoff, Aryl oder Cycloalkyl oder ein Alkyl rait 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeuten und η einen Wert von mindestens 1 hat.
BAD ORIGINAL
?,si welcher die Summe von χ ψ Γ *· s mindestens 1 ist und R ein Wasserstoff* Aryl, substituiertes.-Αϊ^Ι,
i& Alkji niifc i bis S6 Soh
17 " ^afcoicsa-. bedeuten kann, unö R ' un-ä s. äie obige 2
elautwng haben.
IXI4 0-^0-(C8H4Ci-(C i
in weiche? die Symbole di& Beflsusuaig ge^mS Fortsei II ■
■■■■"■■ I
™ .617'
in welcher die Susüne von '■% + Y + s in ^§öses Kettenteil" minöestsns 1 beträgt^ und ρ den Wert-vo:: 1^2^ 3 oder
BAD ORIGINAL
Il 17 hat, wghrend R und R*' die in der Formel II angegebene
Bedeutung haben.
Vo CH2-CH-(CH2 J5-OJ i
in welcher η mindestens list.
in welcher Y mindestens 1 ist.
VII. RU-C-[CH2=O -(C-,
in welcher Y mindestens 1 und R11 die in der Formel II angegebene Bedeutung hat.
J 9 °
— [0-CH2CH2-O-A-(CH2 Jjr-^J—O
I. CHg-CH-(CH2)n~N-C—[( L-CH2CH2-O-S-Ii-(CHg )n
ί CH
17 in welcher η und R*' die in Formel I angegebene Bedeutung
haben.
BAD ORIGINAL
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IX
ο.
■ IT "
in weicher η mid R ° die in der Formel X angegebene
Bedeutung'haben«,
θ—
-0 - C -NH
n^- CH-CH2
CH
in welcher η mindestens I ist,
209812/1297
BAD
CH2 -
XI. CH, - CH « CH - OH« - O - C -» NH
- O -—*-, (C2H4 -
2H4
- NH
- C - 0
CH « CH-C
in welcher die Summe von χ + Y + ζ mindestens 1 und n mindestens 1 1st.
XII
.1
»Ιί
-ο
JL
0 H
1! I a?
- (CgH4-O)-(C5H6O)7-(C4H8O)^-O - N
CK
OH2
«a
in welcher die Summe von χ + Y + ζ mindestens I und η mindestens I 1st.
.δ-
OU
•ο
43 S •rl
ta G Φ
43
α Φ
«Ή Φ
Φ 43 43
B Φ Ό ©
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CQ
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•Η
Φ Ό
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Φ 43
C2 Φ
•Ö
43
O Φ
CO
•Η
O M Φ
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XV* CH2
CH
j N- |S - O -
17
in welcher die Summe von χ + Y + ζ mindestens 1 und η und R1^ die Bedeutung gemäß Formel I haben.
XVI. C
0 ~
NH -
CH m C
1H2
in welcher die Summe von χ + Y + ζ mindestens 1 ist und η ebenfalls mindestens I ist.
O OO Ol
O (O OO
CH0 - GH - CH2 - O ■- C - NH
- g■ - 0 ·
in welcher Y mindestens I und η mindestens 1 ist
XVIII. R
2H4O)
in weicher die Stanme von χ ■+ Y + ζ mindestens I xma η mindestens 1 iata während R die in der Formel II angegebene Bedeutung hat.
-4 NJ
€0
XJl
cn
ΙΌ O (O
CH,
XIX. CH2-CH- (CHg^J 0 - C -(C — CHg)jj— C-O iCH2^n" CH " CH2 In welcher η mindestens 1 1st· XX. OH2 - 0 - (CgH4O)J-(C5H6O)J-(O4H8O)J- C-MH- (CHg)5 CH - CHg
Rn4c — (CHg)n-
iHj, - 0 - (C0H11O)5-(C-HL-OV-(C11HqO)=— C-NH-— (CH0)-- CH « CH0 '
C. CtAOOItoZii ell C tat
0 °°
in welcher die Summe von ac + Y + ζ in Jedem Xettenteil mindestens 1 1st und m einen Wert von O oder 1 besitzt und ρ einen V/ert von 1, 2, J oder h h&t
11
und η mindestens 1 ist und R die in der Formel II angegebene Bedeutung hat.
απ
•Η!
■Ρ
•Η
co φ
«Ο
ι« e
«J
a φ •β φ
1S
•Η
Oi
M Ci Φ 4Λ Ol &
•Η 3
6 *
φ φ
O Φ
φ φ.
Λ CS
209812/1297
BAD ORIGINAL
Selbstverständlich haben in allen obige» Formeln mehr als einmal auftretenden Symbole ir« der gleichen Formel nicht unbedingt die gleiche Bötif-afcung bei jedem Vorkommen» So kann beispielsweise in «i!*j* Fortsei 2ClX das mittlere η einen Wert von i&efcs? als X heben, obwohl der linke und der rechte Wert von η in jedem Fell nur I sein kann.
Weitere typische Beispiele von Polyene?«,, öle Erfindung eingesetzt werden können» sinds
I, Crotyl»endständige Polyurethane der Formel XI, in welcher η « lg χ mindestens J., Y « O und s ».· O
2ο Äthylen/Propyien /nicht konjugierte Dien-terpolymcsre, wie das von der E.I„ du Pont de Nemours & Co. hergestellte "Nordel 1θ4θ"β welches verzweigte CK « CH - CHL Gruppen enthält.
3, Verbindungen der allgemeinen Formal:
CH2 - CH - CH2 - 0 - C
in welcher χ mindestens 1 ist; ciese Verbindungen
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führen zu der allgemeinen Formel XIX·
4. Verbindungen,'welche nahe am Ende reaktionsfähige
Doppelbindungen haben, wies ,
0 Hg)7 - CH - CH - (CHg)7'- Ä - (OC5H5)^ Ί
-- "~~ " ' " " ; ~~Λ C « (CH2 )j ~ GH - CH ~ (G^2J7CH5
in welcher χ mindestens i ist·
Mit der Bezeichnung "Polythlole" werden im vorliegen&sn Fall immer einfache oder komplexe organische Verbindungen bezeichnet, welche mindestens zwei verzweigtkettige oder ' endständig angeordnete »SH funktioneile Gruppen je durch» schnittliohes Molekül besitzen.
Die Polythiole haben gewöhnlich eine Viskosität im Bereich von O bis 20 Millionen Centlpolse bei 700C, gemessen mit einem Brookfield Viscometer, oder im 1GCmIsCh mit einem inerten Lösungsmittel-Weichmacher oder in wässriger Dispersion öder mit einem Weichmacher eine Mischungen viskosffit bei 700C In dem oben angegebenen Bereich. Polythlole in diesem Viakositätsbereich haben im allgemeinen Molekulargewichte von 50 bis 20 000 und vorzugsweise 100 - 10.000.
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Die Polythlole können durch die allgemeine Formel R^ (SH)n gekennzeichnet werdsn, in welcher η einen Wert von 2 bedeutet und Tr ein polyvalenter organischer Rest 1st, der keine aliphatisch« GC-Mehrfachbindung besitzt. Somit kann also R zyklische Beste und kleinere Mengen Heteroatome, wie M, S, P oder O aufweisen, enthält jedoch in erster Linie gesättigte Kohlenstoff»Kohlenstoff, Kohlenstoff-Wasserstoff, Kohlenstoff-Sauerstoff oder Slllcium-Sauerstoff Bindungen und ist frei von aliphatischen Kohlenstoff·= Kohlenstoff Mehrfachbiadungen.
Eine Klasse der bei der vorliegenden Erfindung ein=
setzbaren Polythlole sind die Ester von thiolenthal-
6 tenden Säuren der allgemeinen Formel HS-R - COOH,
in welcher R ein organischer Rest ist, welcher keine alipha tische Kohlenstoff »Kohlenstoff Hehrfachbindung enthält, wobei die Polyhydroxyverbindungen die allge= meine Formel R* «. (OH)n, in welcher R' ein organischer Rest ist, welcher keine aliphatische KohlenstoffrKonles~.~ stoff Hehrfachbindung besitzt und η den Wert von mindestens 2 hat.Diese Polythioester haben die allgemeine Formel
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Einige Polythiole, wie aIiphatische monomere Polythiole (Kthandithlol, Hexamethylendithiol, Decamethylendithiol) und Tolylen-2,4-dithlol und einige polymere Polythiole, wie thiol-endständlge polymere Ätbyleyelohexyldimeroaptane usw. und ähnliche Polythiole, welche üblicherweise und gewöhnlich in großem HaJBstab hergestellt sind und unangenehm riechen, lassen sich zwar bei dem erfindungs= gemessen Verfahren einsetzen, führen aber zu Produkten, die nicht immer für alle Zwecke einsatzfähig sind. Die wegen ihres verhältnismäßig geringen Geruches bevorzugten Polythiolverbindungen sind Ester von Thioglycolsäure (HS-CHgCOOH), alpah-MereaptopropionsSure (HS-CHtCH-)-C00E) und ß-Mercaptopropionsäure (HS-CHgCHgCOOH) mit Polyhydroxy·= verbindungen, wie Glykolen, Triolen, Tetrolen, Pentölen und Hexolen. Typische Beispiele dieser bevorzugten Polythiole sind u.a. Äthylenglycol~bis-thioglycolat, Äthylenglyccl»bis=ß-njercaptopropionat, Trimethylolpropantris-thioglycolat, Trimethylolpropan-tris-ß-mercapto= propionat, Pentaerythritol-tetrakis-thioglycolat und Pentaerythritol-tetrakis-ß-mercaptopropionat. Ein bevorzugtes polymeres Polythiol ist des Polypropylenglycol=bis°ß-mercaptopropionat, welches aus Polypropylen» ätherglycol z.B. aus dem "Pluracol P2010" der Wyandotte Chemical Corporation und aus ß»Mercaptcpropionsäure durch Veresterung hergestellt werden kann.
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Die bevorzugten Po lyirhiol verbindungen haben einen geringen mereaptanähnlichen Geruch waa geben nach Umsetzung mit dem Polyen im wesentlichen geruchslose Polythioäther«. Als geruchlos werden Produkte bezeichnet, denen der bekannte störende" und soiiMXiehe Geruch von Schwefelwasserstoff und Mercaptans^ fehlt.
Im' folgenden wird mit nicht gilbend die Eigenschaft verstanden, die sioh als Beständigkeit gegenüber der Verfärbung nach längerem Aussetzen gegenüber einer actinisohen Strahlung!, wie Sonnenlicht r kennzeichnet« Polyurethane, die sich von aromatischen Diisocyanate^ oder Polyisocyanaten ableiten« sind nicht ferbheständig und verfärben sich Je nach der Bestrahlung gelb» bena=> et einfärben * orange oder braun«. Solche unregelmäßige VerfKrbung verhindert die Verwendung von füllstoff= freien Produkten. Selbst die Verwendung von Pigmenten oder Füllstoffen kann nach längerer Zeit nicht die anfänglich kaum bemerkbaren Farbveränö^rnmgen beseitigen.
In der folgenden Beschreibung bedeutet der Begriff "Funktionalität" die durchschnittliche Anzahl von äthylenisch oder acetylenisch ungesättigten Gruppen oder Thiolgruppen je Molekül im Polyen oder Polythiol; diese Funktionalität wird durch die siä hßtliegende ganze
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Zahl ausgedruckt· Praktisch ist die tatsächliche
lltät ein Bruch oder eine Dezimalsahl. Baispielsweise hat eine Polyen-Komponente eine theoretische Funktionalität von 2, während eine tatsächliche Funktionalität von weniger als 2 festgestellt wird« beispielsweise wenn bei der Synthese der Verbindung eine nicht lOQ^ige Ausbeute erzielt wurde. Im folgenden werden die theoretischen Funktionalitäten erwähnt· Bei dem erflndungsgemässen Verfahren kann eine
Verbindung mit einer tatsächlichen Funktionalität von 1,9 und einem theoretischen Wert von 2 eingesetzt
Ein allgemeines Verfahren zur Bildung der neuen Polyens, welche Urethan°6ruppen enthalten, besteht darin, daß man ein Polyol der allgemeinen Formel R°—~ COH)n, in welcher R° einen mehrwertigen organischen Rest ohne aliphatisehe Kohlenstoff-Kohlenstoff-Hehrfachbindung und η mindestens 2 bedeuten, mit einem Polyisocyanat umsetzt, welches die allgemein· Formel R9 — (NCO)n besitzt, in welcher R9
ein mehrwertiger organischer Rest ohne eine aliphatische Kohlenstoff»Kohlenstoff-Mehrfachblndung und η mindestens 2 bedeuten, und mit einem En-ol, Yn-Ol0 En=arain oder Yn-amin. Die Reaktion wird unter inerter, feuchtigkeitsfreier
Atmosphäre z.B. unter Stickstoff bei Normaldruck und bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 120°c durchgeführt^
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wobei die Reaktionszeit 5 Minuten bis 25 Stunden beträgt. Wenn ein En~ol oder Yn-ol verwendet wird, so 1st die Reaktion vorzugsweise eine Einstufenreaktion, d.h. es werden alle Reaktionsteilnehmer zusammengegeben. Wenn ein En«=amln oder Yn~amin eingesetzt wird, wird Vorzugs« weise nach einem Zweistufenverfahren gearbeitet, wobei das Polyol und das Polylsooyanat miteinander umgesetzt und anschließend vorzugsweise bei Zimmertemperatur das En-arain oder Yn-amin zu dem NCO-endständigen Polyurethan-Vorpolymerisat zugegeben werden. Die En-ol-,, Yn-ol·, Bn-a«Ln-, und Yn-amin-Verbindungen werden gewohnlich bei der Reaktion In solchen Mengen zugesetzt, dafi nur eine ungesättigte allphatische Kohlenstoff« Kohlenstoff-Bindung in dem Polyen je Hydroxylgruppe in dem Polyol vorhanden ist, und das Polyol und Polyen werden in Kombination in einer stöchlometrischen Menge zugesetzt, die erforderlich ist, um mit allen Isocyanate gruppen des Polyisocyanates zu reagieren.
OemäB der Erfindung ist es möglich, urethangruppenhaltlge Polythioether zu bilden, welche selbst bei längerer Belichtung durch Sonnenlioht sich nicht gelb färben oder vergilben. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren lassen •loh die bei Raumtemperatur hirtbaren, flussigen, nicht
vergilbenden, polyurethanhaltigen Mischungen von aliphatischen
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Honoisooyanaten ableiten. Ferner sind die nicht vergilbenden Polyurethan/Polyen-Reakticnsprodukte genauso preiswert und bezüglich ihrer Reaktionsgesohwindigkeit bei der Polymerisation gleich oder besser als entsprechende Mischungen, die sich von aromatischen Polyisocyanaten ableiten· Die urethangmippenhaltigen Polyene kennzeichnen sich ferner durch ihre leichte ZugSngllchkeit und bequeme Herstellung, wenn die gewünschte Funktionalität des flüssigen Polyen größer als 3 sein soll. Zur Erläuterung kann die Synthese eines Polyhexens herengezogen werden, bei der man mit eine» Polyalkylenätherhexol mit end« atfindigen Hydroxylgruppen als Ausgangsprodukt arbeitet, z.B. mit "lliax" Hexol LS-490, welches ein Molekulargewicht von etwa 700 und eine Viskosit&t von 18 720 cps bei 20 c besitzt« Bei Durchführung des erfIndungsgemäfien Verfahrens wurde versucht, dieses Polymer mit En-Resten endstSndig auszubilden, indem man 1 Hol Hexol mit 6 Hol Tolylen°diisooyanat und 6 Holen Allylalkohol umsetzt. Das Diisocyanat bestand aus einem Gemisch aus 2,4- und 2,6»Isomeren. Die Reaktion ging zwar gut vonstatten, führte aber zu einem vorzeitig in der Kette verlängerten und vernetzten festen Produkt und nicht zu dem gewünschten flüssigen Polyhexen. Bei Verwendung des neuartigen Weges über Monoisocyanate wurde jedoch diese vorzeitige Ketten« Verlängerung vermieden und man konnte das gewünschte
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Polyurethan enthaltende flüssige Polyhexen sehr leicht in einer einfachen einstufigen Reaktion mit einem Mol Hexol und 6 Mol AJylisoeyanat herstellen„-Dieses Ver» fahren kann man verwenden« um flüssige Polyene aus anderem analogen hochfunktionellen Polyolen zu bereiten, ZoB. aue Cellulose, Polyvinylalkohol, teilweise hydroIi--» siertem Polyvinylacetat usw. und aus hcchfunktlonellen Polyaminen, wie Tetraathylen-pentamio, Polyäthylenamin und dergleichen» Bine weitere allgemeine Methode zur Bildung der neuartigen Polyene, welche lirethangruppen oder Harnstoffgruppen,erhalten, besteht deshalb darin, ein Polyol oder ein Polyarain mit einem En~isooyanat öder einem Yn-ieocyanatj, vorzugsweise einem Monoisocyanat zur Bildung des entsprechenden Polyens umzusetzen. Das allgemeine Verfahren und die otöchio nie Irischen Verhältnisse sind ähnlich wie in dem vorigen bsatz im Zusammenhang mit Polyisocyanaten beschrieben.
Bei Bildung dieser neuartigen urethanh Itigen und/oder harnstoffhaltigen Polyene können geeignete Mengen eines Katalysators verwendet werden· Dieses 1st besonders zweckmäßig, wenn ein En=ol zur Bildung des Polyens benutzt wird. Geeignete Katalysatoren si d bei der Poly·= . uretnanherstellung bekannt, wie z.B. Znnoctoat, Zinnoleat, Dibutyl-zinn-dilaurat, Cobart»acetylacetonat, Eisen-acetylaeetonat, Kobalt« oder BleUnaphtenat und
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Dlbutyl»zinn«dlacetat. Man kann ein esterenthaltenöes Polven herstellen, indem men eine SHow» π«τ>
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Formel R — (COCH)n mit einem En~ol oder Yn-ol umsetzt,
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wobei R ein mehrwertiger organischer Rest ist, welcher keine aliphatischen Kohlenstoff«Kohlenstoff Mehrfachbindungen besitzt und η einen Wert von mindestens 2 hat» . Die Reaktion wird unter inerter feuchtigkeitsfreier Atmosphäre, z.B. unter einem Stickstoffmantel, bei Normaldruck und Termperatüren im Bereich von 0 -1200C 5 Minuten bis 25 Stunden lang durchgeführt. Gewöhnlich erfolgt die umsetzung in Gegenwart eines Katalysators wie z.B» p~Toluol~sulfonsäure und in Gegenwart eines Lösungsmittels wie z.B. Benzol unter Rückfluß. Das gebildete Wasser wird durch azeotrope Destillation entfernt. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der esterhaltigen neuartigen Polyene besteht darin, daß
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man ein Polyol der Formal R »—(OH)n, in welcher R eine mehrwertige organische Gruppe ohne aliphatlsche Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindimg und η mindestens 2 ist, mit entweder einer En-säure oder einer Yn=säure umsetzt. Die Reaktion wird wie bei der ersten Methode durchgeführt. Bei dem zweiten Verfahren wurde jedoch festgestellt, daß En~s&uren oder Yn-säuren, bei denen
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der En-R est oder der Yn-Jtest in Konjugation mit einen aktivierenden polaren Radikal wie ~Qr ~, -SO--, -XT -, steht, in allgemeinen nicht erwünscht sind. Diese aktivierten Endverbindungen neigen zu einer Eigenpolymerisation und bilden Yinylpolymere« Eine Überschüssige Eigenpolyaerisation der ungesättigten Gruppen ist eine unerwünschte Nebenreaktion, da dann weniger für die Herstellung der Polythloäther zur Verfügung stehen. DarUberhinaus neigen derartige Verbindungen bei längerer Lagerzeit instabil zu sein, was dazu führt, daβ übermäßig große Mengen an Inhibitor in den gelagerten Mischungen vorhanden sind.
Die oben erwähnten Polyene und Polythlole können auf Wunsch In situ gebildet oder erzeugt werden.
Um eine maximale Festigkeit, LSsungsmlttelbeständlgkelt, Krisenfestigkeit, Wärmebeständigkeit und mögliehst keine klebrigkeit zu erzielen, werden die Reaktionskomponenten, welche aus Polyenen und Polythiolen gemäß Erfindung bestehen, so formuliert, daß man feste, vernetzte dreidimensionale polymere Polythioäthersystene beim Härten erhält. Um eine derartige unbegrenzte Vernetzung der einzelnen Polyene und Polythlole zu erreichen, müssen jede eine Funktionalität von mindestens
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2 haben. Mischungen der Polyene und Mischungen der Polythiole sind einsatzfähig, sofern die durchschnittliche Funktionalität im Gemisch 2 beträgt.
Das «©!verhältnis Polyen/Polythiol wird vorzugsweise so ausgewählt, daß man ein festes gehärtetes Produkt erhält, d-oho ein Produkt, das unter Normalbedingungen nicht fließt und eine gewisse Eigenfestigkeit besitzt. In typischen Fällen kann« wie in den Beispielen gezeigt s dieses Verhältnis etwa 0,2 bis 5 Mol Thiolreste Je Mol ungesättigter allphatischer Rest im Polyen betragene Im allgemeinen neigen Molverhältnisse erheblieh über 1 dazu, daß ein großer Anteil einer Kettenverlängerung oder Pfropfung erfolgt, während Molveriiältnisse in der Nähe von 1 vorherrschend sowohl Kettenverlängerung und Vernetzung ergeben. Gelegentlich können jedoch die Verhältnisse auch außerhalb des angegebenen Bereiches liegen und trotzdem zu festen Produkten führen; es ist daher erforderlich, durch Versuche ein geeignetes Verhältnis zur Herstellung der festen Massen zu bestimmen. Dieses läßt sich leicht durchführen, Die Beispiele in den Tabellen 4 und 5 zeigen, wie man das Verhältnis ändern kann und wie man empirisch die Menge an erforderlichen Polytfiiol feststellen kann, der mit dem Polyen zu einem festen» gehärteten polymeren Produkt führte welches ge-= nUgende Eigenfestigkeit hat.
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Die zu härtenden Gemische können gegebenenfalls noch Zusätze wie Antioxydantlenr Beschleuniger, Farbstoffe, Inhibitoren, Aktivatoren, Füllstoffe, Pigmente, antistatische Zusätze, flammenverhindernde Zusätze, Verdiekungs« mittel, thixotrope Mittel, oberflächenaktive Mittel, Viskositätszusätze, Strecköle, Weichmacher und Mittel zur Erhöhung der Klebrigkeit enthalten. Derartige Zusätze werden gewöhnlich mit dem Polyen oder Polythiol vor oder während des Verarbeitens vermischt. Als Füllstoffe können natürliche und synthetische Harze, Ruß, Glasfasern, Holzmehl, Tonsorten, wie z.B. Kaolintonerde, Carbonate, wie Calciumcarbonat, Oxyde, wie Aluminiuruoxyd und Antimonoxyd sowie Hydroxyde, Silicate, Glasflocken und Perlen,Borate, Phosphate, Diatomenerde, Talk, Bariumsulfat und Calcium« sulfat verwendet werden« Im allgemeinen werden bis zu 300 Gewichtsteilen Zusatzmittel je IGO Gewichtsteilen Polymeres eingesetzt und vorzugsweise 0,005 bis 500 Gewichtsteile·
Die Härtungsreaktion kann durch Jede, freie Radikale erzeugende Maßnahme ausgelöst werden« welche ein Wasserstoffe torn aus der SH=Gruppe bei Normalbedingungen abspaltet oder eine äquivalente Reaktion hervorruft. Es ist also möglich, daß man das Polyen und Polythiolgemisch nur der Luft aussetzt, wobei Sauerstoff der Initiator ist
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und eine gehärtete feste elastomere oder harzartige Masse erhält. Als freie Radikale erzeugende Mittel sind Azoverbindungen oder Peroxyde mit oder ohne Aminbeschleunigern geeignet» welche sich unter Normalbedingungen zersetzen! mit diesen Stoffen kann man Polyen/Polythiolgemische härten, Ferner lassen sich sehr schnelle Härtungen mit ultraviolettem Licht« und zwar mit oder ohne chemischen Fotoanregern» er« möglichen» die mit Benzophenon, Acetophenon, Aoenaphten» chinon oder Methylethylketon oder anderen Formen einer energiereichen Strahlung.
Das Verarbeiten der Komponenten vor dem Härten kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann man das Polyen, das Polythioi und die Zusätze unter inerter . Atmosphäre vermischen und für späteren Gebrauch In einer sauerstofffreien Arosoldose, in einem Fass, in einem Schlauch oder in einer Patrone aufbewahren. Ein Zutritt von Atmosphäre unter Nox*ma!bedingungen löst die Härtung aus. Ein anderes Verfahren zur Erzeugung gehärteter Produkte besteht darin, daß man Gemische aus Polyen aus einem Behälter und Polythioi aus einem anderen Behälter unter atmosphärischen Bedingungen vermishht« Mit der Erfindung wird also eine Mehrkomponentenmischung vorge»
schlagen, die bei der Herstellung von Polythioäthern geeignet ist und die aus einer ersten Packung aus Polyen
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nit einer Viskosität bis zu 20 Millionen Centipolse bei 700C und einer zweiten Packung aus Polythiol mit einem Molekulargawieht iron 50 bis 20.000 oder aus einer Mischung aus Polythiol in einem Inerten Lösungsmittel oder Dispersionsmedium oder in Gemisch alt einem Weichmacher besteht.
Eine weitere geeignete Methode zur Herstellung und Vermischung besteht darin« daß man in einem konventionellen Nischverfahren an Luft oder unter inerter Atmosphäre» aber in Abwesenheit einer actinlschen Strahlung eine Mischung aus Polyen, einem Antioxydationsmittel zur Verhinderung einer spontanen durch Sauerstoff ausgelösten Härtung, Polythiol und vorzugsweise einem V-Potolnitiator und/oder anderen Zusätzen vermischt. Diese Mischung kann längere Zelt in Dunklen gelagert werden, härtet aber bei Belichtung mit einer actinia chert Strahlung, z.B. mit UV-Licht oder Sonnenlicht in einer kontrollierbaren Weise äußerst schnell zu festen Polythioether enthaltenden Produkten.
Die Härtungsdauer kann verzögert oder beschleunigt werden« so dafi man diese in einem weiten Bereich von einer Minute bis zu JO Tagen einstellen kann. Als Auslöser oder Beschleuniger für die Härtung dienen u.a. Sauerstoff, Peroxyde, Hydroperoxyde, Persäuren, Persulfate, Azover-
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blndungen, wie Azobislsovaleronltril, UV-Licht mit oder ohne Fotoinifciator, energiereiche Strahlungen« wie Röntgenstrahlen, abstrahlen, Electronenetrahlen, Gammastrahlen und dergleichen, Ozon, Oxydationsmittel, wie Bleidioxyd und Cyclohexanonperoxyd mit Dimethylanilin. Peroxyde und Hydroperoxyde mit oder ohne Beschleunigung werden bei der Härtung von ungesättigten Polyestern eingesetzt und wirken als Erzeuger für freie Radikale, um die Härtung der Polyen/Polythiolgemische auszulösen. Beispiele für einsatzfähige Peroxyde und Beschleuniger sind Benzoylperoxyd mit Dimethy!anilin als Beschleuniger, Cumolhydroperoxyd mit Cobaltnaphtenat als Beschleuniger und Cyclohexanonperoxyd mit einem der beiden erwähnten Beschleuniger. Die Peroxyde und Hydroperoxyde können gegebenenfalls in situ erzeugt werden. Als Inhibitoren für die Härtung oder als Verzögerungsmittel können u.a. p«t~Butylcateehol, 2,6«=dl=t«Butyl-4~methylphenol, Phenothiazin, N-Phenyl-2~naphthylamln sowie Inerte Gase, welche keinen molekularen Sauerstoff enthalten, wie Helium, Argon, Stickstoff und Kohlendioxyd oder ein Vakuum verwendet werden.
Vor dem Härten kann die härtbare, flüssige polymere Mischung so eingestellt werden, daß sie als iOO$lge feste Masse verwendet wird, d.h. daß keine flüchtigen Bestandteile vorhanden sind, oder man kann organische
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Lösungsmittel verwenden und somit Lösungen mit einem niedrigen oder hohen Gesaratfeststoffgehalt erzielen oder nan kann die Mischungen als Dispersionen ader als wässrige Emulsionen einsetzen.
Die härtbaren, flüssigen polymeren Mischungen können ohne Schwierigkeiten gepumpt« gegossen, unter Druck versprüht, aufgebürstet, normal versprüht, geräkelt, gewalzt, nach dem Tauchverfahren aufgezogen, extrudiert oder mit Spritzpistolen an Ort und Stelle gebracht werden, z.B. in Höhlungen, Formen oder auf flache Oberflächen auf gleichmäßige Welse. Nach einer derartigen Aufbringung kann die Härtung in situ zu einem festen Harz oder Elastomeren durchgeführt werden, und zwar entweder sehr langsam oder überaus schnell, und zwar durch Einstellung der einzelnen Bestandteile und dem ausgesuchten Härtungsverfahren. Die Mischungen lassen sich aufvieie Unterlagen aufbringen und haften im allgemeinen an diesen gut, wie z.B. auf Glas, Holz, Metall, Beton, bestimmte Kunststoffe, Farben, Emaille, Stoff, Papier, Pappe, Porzellan, keramischen Stoffen, Ziegeln, Klinker und Gips,
Die flüssigen den Polythioäther bildenden Reektionsteil= nehmer und Mischungen können vor dem Härten mit anderen
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monomeren und polymeren Stoffen vermischt oder diesen zugemiseht werden» wie thermoplastischen Harzen, elastomere oder wärmehärtbaren Harzen, auf monomerer oder polymerer Basis. Das erhaltene Gemisch kann dann unter den Härtungsbedingungen behandelt werden-, um mit den verschiedenen Komponenten des Gemisches zu härten oder gemeinsam zu härten, so daß gehärtete Produkte mit außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften entstehen« Beispiele für die Stoffe, welche zugemiseht, vermischt oder gemeinsam mit den Polythioether bilden» den Gemischen gehärtet werden können, sind Epoxyharze, Phenolharze, Polysulfidharze und Elastomere, Polyurethan= harze und Elastomere, Polyamidharze, Polyvinylchlorid= harze, amorphe oder kristalline Polyolefine, Polyacrylnltrilpolymere, Siliconpolymere, Harnstof f »Forma Idehyd«=* harze und Polyätherharze und Elastomere.
Die festen gehärteten Polythioäther können auf vielfältige Welse eingesetzt werden, beispielsweise als Klebstoffe, Anstrichmassen, als elastomere Blchtungs= massen, überzüge, als Mischungen zum Einkapseln oder Umhüllen, als flüssige gieSfähige Elastomere, als wärmehirtbare Harze, als Imprägnierungsmittel für
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Textilien, Stoffe, Fasergewebe u.a. porcsen Unterlagen, - als Überzugsmassen« Mastiks, Glasierverbindungei} zur Herstellung von mit glasfaserverstärkten Gebilden,als Streichmasse oder Kaschiermittel, als Füllverbindung, als in situ haftbare Dichtungsmassen, als Bindemittel für Brennstoffe, insbesondere für Plugkörperbrennstoffe, als schaumfähige wänaehärtbare Harze oder Elastomere sowie zur Herstellung von Formkör pem, wie Dichtungen, Diaphragmen, Ballons und Reifen·
Die Viskosität der Polyene und Poly thiole wurde mit einem Brookfield Viscosimeter bei j$O oder 7O°C. auf Übliche Weise bestimmt.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden; alle Mengenangaben beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
Bildung des Polyen-Vorpolymerlsatea Beispiel I
4^8g (0,22 Mol.) eines flüssigen polymeren Diisocyanates, welches unter der Bezeichnung "Adiprene L-100"von E.I.du Pont de Nemours im Handel ist, wurde in einen trocknen Harzkessel gegeben, welcher unter Stlckstoffatraosphäre
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stand und mit einem Kondensator« einem Rührer, einem !Thermometer und einer Gas zuleitung und -ableitung versehen war. 37,8 g (0»65 Mol.) Allylalkohol wurden in den Kessel gegeben und die Heektlon wurde 17 Stunden bei 10O0C unter Rühren durchgeführt. Anschließend wurde die Stickstoffzufuhr unterbrochen und das Reaktionsgefäß 8 Stunden bei 1000C evakuiert, Anschließend wurden 50ml trockenes Benzol zugesetzt und das Reaktionsprodukt mit Bensolazeotrop destilliert* um nicht umgesetzten Alkohol zu entfernen« Dieses flüssige Yorpolymerisat rait Allylendgruppen hat ein Molekulargewicht von etwa 2100 und wird Im folgenden als "Vorpolymerisat A" bezeichnet.
Beispiel i 2
400 g (0,20 Mol.) Adipren-L-lÖÖ wurden gemäß Beispiel I in ein Reaktlonsgef&ß unter Stickstoff gegeben und mit 25,2 g (0,45 Mol.) Propargylalkohol versetzt, Kobei die Reaktion 18 Stunden bei 16O0C durchgeführt wurde. An= schließend wurde die Stickstoffzufuhr unterbrochen und das Reaktionsgefäß 16 Stunden bei 1000C evakuiert, über« schlissiger Propagylalkohol wurde durch aaeotrope Destillation mit 500 ml Wasser und dann mit 500 ml Benzol entfernt. Dieses flüssige Vorpolymerisat mit KCaC-Endgruppen hatte
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eine Viskosität von 27.500 Centipoise bei 700C und ein Molekulargewicht von 2100; dieses Produkt wird als Vorpolyaerieat B bezeichnet.
Beispiel 3
1 Mol. Polyäthylenglycol mit einem Molekulargewicht von 1450, einer spezifischen Dichte von 1,21 wurde in ein Reaktionsgefäß unter Stickstoff gemäß Beispiel I eingebracht. 2,9 g Dibutylzinndilaurat wurden als Katalysator zusammen mit 248 g (2 Mol.) Tolylen-2,,4° diisocyanat und 116 g (2 Mol.} Allylalkohol gegeben. Die Reaktion wurde 2 Stunden unter Rühren fortgesetzte Anschließend wurde der Druck 2 Stunden bei 60°C auf 1 nun HS» verringert, um überschüssigen Alkohol zu entfernen. Dieses Vorpolymerisat mit CHgssCH-Endgruppen hatte ein Molekulargewicht von etwa 1950 und wird als Vorpolymerisat C bezeichnet.
Beispiel 4
1 Mol Polyoxypropylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa I958 und einer Hydroxylzehl von etwa 57*6 wurde gemäß Beispiel 1 in ein Reaktionsgefäß gegeben. In diesen wurden 4 g Dibutylzlnndllaurat als Katalysator zusammen Mit 348 g(2 Mol.) Tolylen-2,4-diisocyanat und 116 g (2 Mol.) Allylalcohol gegeben. Die Reaktion wurde 20 Min.
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bei Zimmertemperatur unter Stickstoff durchgeführte Überschüssiger Alkohol wurde durch Evakuieren Innerhalb von 1 Stunde entfernt. Das flüssige Vorpolymerisat mit CHg-CH-endständigen Gruppen hatte ein Molekulargewicht von.etwa 2.400 und wird als Vorpolymerisat D bezeichnet.
^ > Beispiel 5
750 g eines stickstoffhaltigen Tetrol mit einer Hydroxyl« Funktionalität von 4 und einem Molekulargewicht von 7*500 wie es von der Wyandotte Chemicals Corporation unter der Bezeichnung "Tetronic Polyol 904" in den Handel gebracht wird wurde in einen auf 1100C erwärmten Kolben gebracht und dieser würde 1 Stunde unter Vakuum belassen. Dann wurden unter Stickstoff 0,1 ml Dibutylzinndilaurat zugegeben und der Kolben auf 500C abgekühlt. Es wurden dann 18,3 g Allyllsocyanat langsam zugegeben und die Temperatur etwa 1 Stunde bei 95°C belassen» wonach die. Zugabe beendet war. Das so gebildete polymere Polyen, welches als Vorpolymerisat E bezeichnet wird, hatte eine theoretische Allylfunktionalltät von 2,2, eine theoretische HydroxyIfunktionaIitat von 1,8 und ein berechnetes Molekulargewicht von etwa 7*683·
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Beispiel 5a
Analog Beispiel 1 wurden in ein Reaktionsgefäß 1504 g (0,7*5 Mol.) Adipren L-IOO nit einem Molekulargewicht von 2048 sowie 116 g (2,0 Mol.) Allylalkohol gegeben und die Reaktion 18 Stunden bei 1200C durchgeführt. Anschließend wurde die Stickstoffzufuhr unterbrochen und das Gefäß 15 Stunden bei 1000C evakuiert. Danach wurden 50 ml trockenes Benzol zugesetzt und das Reaktionsprodukt wurde azeotrop mit Benzol zur Entfernung nicht umgesetzten Allylalkohol entfernt. Dieses flüssige Vorpolymerisat; mit CH^-CH-Endgruppen wird als Vorpolymerisat B bezeichnet.
Beispiel 6
In ein ReaktionsgefKß gemäß Beispiel 1 wurden unter Stickstoff 843 g eines handelsüblich erhältlichen flüssigen Dilsöcyanatvorpolymerlsats "MuItrathan P-I96" der Mobay Chemical Company alt einem Molekulargewicht von etwa I68O und einem zur Verfügung stehenden Isocyanatgehalt von 4,7-5» 2Ji gegeben. Anschließend wurden 87 g (1,5 Mol.) Allylalkohol zugesetzt und die Umsetzung 18 Stunden bei l4o°C unter Rühren durchgeführt. An= schließend wurde die Stlckstoffssufuhr unterbrochen und
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J f J I
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das QefKB 22 Stunden bei XOO0C evakuiert. Danach wurden 50 ml trocknes Benzol In das Gefäß gegeben und das Reaktioneprodukt wurde azeotrop behandelt» um nicht umgesetzten Alkohol zu entfernen. Dieses flüssige Vorpolyraerisat mit CHg«CH«Endgruppen hatte eine Viskosität von 25.ΟΟΟ Centipoise bei TO0C und ein Molekulargewicht von etwa !800; dieses wird im folgenden als Vorpolymerisat F bezeichnet.
Beispiel 7
678 g (0,54 Mol.) Propylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 2025, welches unter der Bezeichnung WNIAXW der Union Carbide Co. im Handel ist, wurde 2 Stunden bei 1000C entgast und anschließend in einem Reaktionsgefäß gemäß Baispiel 1 unter Stickstoff ge« gegeben. 118 g (0,68 Mol.) ToIylen 2,4-Düsocyanat wurden zugesetzt, worauf 2 3/4 Stunden bei 1000C unter Rühren erhitzt wurde. Nach Abkühlen wurden 58 g (1,0 Mol.) Allylalkohol zugegeben und das Gemisch l6 Stunden unter Stickstoff bei 1200C unter Rückfluß behandelt· überschüssiger Allylalkohol wurde über Nacht und unter Vakuum bei 1000C entfernt. Die Hälfte des flüssigen Vorpolymerisates mit Allyl-Endgruppen hatte eine Viskosität von.19 ..400 cps. bei JO0C
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(Brookfield Viskosimeter )s dieser Teil wurde als Torpolymerisat G aus dem Gefäß entfernt. Die restliche Hälfte wurde mit 30 ml trockenem Benzol versetzt und über Nacht azeotrop behandelt, wonach überschüssiges Benzol 5 Stunden bei 1200C per Vakuum entfernt wurde. Dieser Teil des Allyl-ends tändigen flüssigen Vcrpoly-· merisates hatte eine Viskosität von I560 cps. bei TO0C und ein Molekulargewicht von etwa 2.500$ es wird Im folgenden als Vorpolymerisat H bezeichnet.
Beispiel 8
751 g (0,58 Mol.) Polyoxypropylenglyco! "Fluracol P 2010" der Wyandotte Chemical Company wurde 3 Stunden bei Zimmertemperatur entgast und dann in ein trockenes Reaktions» geffifi unter Stickstoff gemäß Beispiel I gegeben. 132 g (0,76 Hol.) Tolylen-2,4-diißoeyanat wurden in das Reak» tinnsgefäö gegeben und das Gemisch 2 3tunden bei 120°C unter Stickstoff und unter Rühren behsrdelt. Nach Ab·= kühlen wurden 58 g (1,0 Mol.) Allylalkohol zugesetzt und das Gemisch über Nacht bei 1200C unter Rückfluß behandelt. Überschüssiger Allylalkohol wurde über Nacht bei verringertem Druck und 120°c entfernt. Dieses AllylendetHndige flüssige Vorpolymerisat hatte eine Viskos!° tat von I.500 cps. bei 700C und eines Molekulargewicht
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BADORiG(NAL
von etwa 2.500; es wird als Vorpolymerisat I bezeichnet.
Beispiel 9
In 1-Liter-Reaktionsgefäß mit Rührer, Thermometer, Gas» elnlaß·· und Gasauslaß, der auf 5O°C erwärmt war, wurden 610 g (0,2 Mol.) Polytetramethylenätherglyeol mit einer Hydroxylzahl von 57,1 zusammen mit 0,3 g Dibutylzinn» dilaurat gegeben. Die Heaktionstemperatür wurde auf 1100C erhöht und das Wasser wurde 1 Stunde bei 1 mm Hg. entfernt. Das Reaktionsgefäß wurde auf 6o°C abgekühlt und die Reaktionsteilnehmer während der restliehen Reaktion unter Stickstoff belassen» 25,2 g (0,4 Mol.) Allylisooyanat wurden in das Gefäß so sohneil züge» tropft, daß die Temperatur bei 6o°C blieb. Bei einem Abfall des NCO=Gehaltes auf 0,54 mg/g wurde der Druck auf I mm Hg verringert und das System 1 Stunde bei 700C erwärmt. Das gebildete Polymere ist als Zimmertemperatur fest, läßt sich Jedoch bei 500C gießen und ist klar. Es hatte bei 7O0C eine Viskosität von 1.800 c P und ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa J.200.
Beispiel 10 In ein Gefäß gemäß Beispiel 9 wurden 591 g (0,30 Mol.)
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Polypropylenglyool "PPO 2095" der Union Carbide und 0,3 g Dibutylzlnndllaurat gegeben» worauf das Reaktions= gefSe auf 11O0C erwärmt und der Inhalt eine Stunde bei 1 on Hg· von Wasser befreit wurde· Das OefMB wurde auf 25°C abgekühlt, wobei die Reaktionsteilnehmer während der restlichen Reaktion unter Stickstoff belassen wurden. 53,1 ml (49,8 g bzw. 0,6 Mol.) Allylisocyanat wurden dem System zugesetzt. Durch die Wärmeentwicklung wurde die Temperatur In 22 Minuten auf 45°C gesteigert. Nach 60 Minuten betrug d^v tetrlerte NCO-Oehalt 0,04 mg/g. Anschließend wurde ein Vakuum von 1 mm Hg angelegt und nloht umgesetztes Allyllsooyariat bei 70°C entfernt. Das erhaltene polymere Produkt hatte eine Viskosität von 600 ο P bei 30 C und eiVi durchschnittliches Molekular« gewicht von etwa 2.200·
In den folgenden beiden Beispielen wird ein Verfahren sur Herstellung von erflndungsgemäßen Polyenen durch Dehydrierung von Polyätherglyeolen beschrieben.
Beispiel 11
100 g Polypropylenglycol gemäß Beispiel 10 wurde durch ein heiße« und mit Aluminiumoxyd angefülltes Rohr so
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I I
schnell gegossen, daß die gesamte Reaktion in 2 Stunden stattfand. Das Rohr hatte einen Durchmesser von 2,3 cm und besag eine JO cm lange Reaktionszone» Es war voll·» ständig in einen Höhrenofen eingeschlossen. Der Tonerde« katalysator hatte eine Teilchengröße von 10 bis 18 mesh und wurde mittels eines Lindberg Hevl~Duty-Rohrofens auf 3500G gehalten. Das Rohr war mit einem Tropftrichter und einer Stickstoffzufuhr an der Oberseite versehen. Der Stickstoff druck wurde während der ganzen Reaktion aufrechterhalten» Das am Boden des Rohres aufgesogene Produkt wurde auf Doppelbindungen nach dem Quecksilbereeetattitrierverfahren untersucht und nselgte 100$ der theoretischen Menge von Doppelbindungen, die nach der Dehydrierung von endständigen Hydroxylgruppen des
Polypropylenätherglycols zu erwarten war. Das Polyen hatte eine Viskosität von 125 eP bei 70°c und ein durchschnittHohes Molekulargewicht vcn etwa 2.000,
Beispiel 12
1 kg des Polypropylenglycols gemäß Beispiel 10 wurde in einem Rundkolben auf 1200C erwärmt; anschließend wurden 120 ml (20£iger Überschuß) Essigsäureanhydrid so schnell zugegeben» daß die Temperatur des Gemisches bei 120 « l40°C blieb. Anschließend wurde das Gemisch
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BAD
. 48 -
172085Q
4 Stunden auf 14O°C erwärmt, abgekühlt und mit einem gleichen Volumen Chloroform verdünnt, mit !Obigem wässrigem Natriumcarbonat und dann mit Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde abgetrennt und das Chloroform durch Destillation entfernt· Eine Infrarotanalyse des gereinigten Materials zeigte, daß es das Diacetat des Polypropylenglyeols ohae restliche Hydroxylgruppen war.
100 g dieses Diacetats wurde durch das heiße Rohr Beispiel 11 geführt, wobei jedoch Jetzt als Füllkörper schraubenförmige Glaskörper anstelle von Tonerde und ferner eine Temperatur von 375°C verwendet wurden. Das Produkt enthielt 64£ der theoeretlsch zu erwartenden Mehrfachbindungen nach Eliminierung der Essigsäure aus den beiden endständigen Acetoxy~Gruppen des Polypropylen= glycoldiaoetat·
Beispiel 13
114 g Hexol, nämlich "NIAX" Polyol I£-490n der Union Carbide Chemicals Company mit einem Molekulargewicht von 684 wurden in einen l-Liter-4~Halskolben gegeben und unter verringertem Druck und Stickstoff 1 Stunde bei 1100C erwärmt , anschließend auf etwa 60°C gekühlt und mit O9I ml Dibutylzinndilaurat versetzt. 83 g (1 Mol.)
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Allylisooyanat wurdenlangsam zugegeben^ um die Temperatur während der Zugabe bei 70 - 80°C zu belassen, Nach der Zugabe ließ man die Reaktion noch 1 Stunde bei 700C weitergehen. Das erhaltene polymere Hexenprodukt hatte ein durchschnittliches Molekulargevricht von etwa 1.200 und eine Viskosität von 300 cps. bei 70°C.
Beispiel 14 ·
In einen 4-Hals-Kolben wurden 500 ml Dimethylformamid, 33 g Tolylen«=2,4-diisocyanat und 0,1ml Dibutylzinndilaurat gegeben. Dann wurde ein Gemisch aus 11 a6 g Allylalkohol und 22,8 g Hexol gemäß Beispiel 13 langsam in den Kolben gegeben, wobei die Temperatur auf etwa 65°C und etwa 1 Stunde belassen wurde. Das erhaltene polymere Produkt hatte ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 2.100.
Beispiel 15
Ein 4<->Hals~Kolben wurde mit 100 ml Dimethylformamid, 100 g Tolylen-2,4-diisocyanafc und 0,1 ml Dlbutylzinn» dllaurat beschickt. Anschließend wurden 58 g Hexol des Beispiels I3 und 34 g Allylalkohol miteinander vermischt und in den Kolben getropft. Bevor die Zugabe beendet war,
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ergab sich durch die exotherme Reaktion ein GeI9 worauf die Zugabe unterbrochen wurde.
Bin Vergleich der Beispiele 13» 14 und 15 zeigt, das man bei dem Verfahren gemäß Beispiel 13 eine Verbesserung gegenüber dem der Beispiele 14 und 25 erreicht und daß man ein Polymerisat ohne Lösungsmittel her« βteilen kann. Ein Vergleich der Beispiele 14 und 15 zeigt, daß man bei Verwendung eines starkfunktloneIlen Polyols und beim Arbeiten nach dem Diisocyanat/Allyl« alkohol-Verfahren in verdünnten Lösungen arbeiten muß« um eine vorzeitige Vernetzung« nämlich Oellerung zu vermelden, welche das Polyen als härtbares, flüssiges Vorpolymerisat ungeeignet macht. Diese Schwierigkeit wird vollständig vermieden, wenn man die in Beispiel beschriebene Monolsoeyanat-Methode benutzt.
Beispiel 16
Es wurden in einen 4-Hals-Kolben 220 g (0,32 Hol.) des Hexols gemäß Beispiel 13 und 0,1 ml Dibutylzinndl laurat unter Vakuum eine Stunde bei HO0C erwärmt. Naoh KUhlen unter Stickstoff auf etwa 70°C wurden 80g Allyllsocyanat zugetropft· Die exotherme Reaktion er» zeugte eine Temperatur von 100°C. Nach beendeter Zugabe
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wurde die Umsetzung 1 Stunde bei 70 C fortgesetzt. Das erhaltene polymere Trien hatte ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 950 und eine Viscosität von 300 oP , geraessen auf einem Brookfield Viscosimeter bei 700C.
In einen 4-HaIs-Kolben mit einem Passungsvermögen von 1 Liter wurden 300 g eines Polyesterdiols mit einem Molekulargewicht von 5232, und zwar 1 "RC Polyester S-101-35" der R.C. Division Hooker Chemical Corporation und 0,1 Dibutylzinndilaurat gegeben, Der Kolben wurde unter Vakuum auf 1100C erhitzt, eine Stunde bei dieser Temperatur belassen und dann auf etwa 60 C abgekühlt. Anschließend wurde Stickstoff eingeleitet und 7#7 g Allylisocyanat und 8,1 g Tolylen^S^-diisocyanat in mäßiger Geschwindigkeit zugetropfto Eine Maximaltem» peratur von 900C war erforderlich. Nach beendeter Zugabe ließ man die Reaktion 1 Stunde bei 700C weitergehen. Das gebildete feste Polymerisat hatte ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 6.800 und eine Viskos!·= tat von etwa 13„600 cP auf einem Brockfield Viscosimeter bei 7Q0C.
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- 52 - - , Beispiel 18
Ein auf 11O°C erhitzter 4~Hals~Kolben wurde mit 800 g des Polyesterdiols gemäß Beispiel 17 und 0,1 ml Dibuty» zinndilaurat beschickt und 1 Stunde unter Vakuum bei IiO0C belassen. Der Kolben wurde auf etwa 500C abgekühlt und unter Stickstoff wurde ein Gemisch aus 10 g Allylalkohol und 60 g Tolylen-S,**-.ilsocyanat bei mäßiger Geschwindigkeit zugetropft. Die Reaktion wurde 15 Minuten fortgesetzt„ Durch die exotherme Reaktion ergab sich eine Temperatur von 900C· Das erhaltene Polymerisat war bei Zimmertemperatur fest, jedoch bei 700C flüssig. Das durchschnittliche Molekulargewicht lag bei etwa IO.5OO und die Viskosität betrug 27Ο.ΟΟΟ cps, bei 700C.
Härtungsverfahren Beispiel 19
0,01 Hol. des Vorpolymerisates A wurden zusammen mit 0,0066 Mol. Trimethylolpropantris^fi-raercaptopropionat mit einem Molekulargewicht von 398 in ein Glasgefäß
gegeben, wobei das Propionat in stöchiometrischen
Mengen vorlag, um mit den Ally!resten des Vorpolymerisats A
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zu reagieren. Die flüssigen Bestandteile wurden mitein» ander verrührt, 1/2 Stunde auf l4o°C erwärmt und unter Normaldruck und Temperatur belassen. Nach 2 1/2 Tagen wurden die Reaktionsteilnehmer viskos und nach 2 Wochen ergab sich ein fester, mit Sauerstoff gehärteter, geruchloser elastomerer Polythioether von genügender Eigen« festigkeit. ''■■
Beispiel 20
0,005 Mol· des Vorpolymerisats A wurden zusammen mit 0,005 Mol. Kthylenglycol»bis(thioglycolat) mit einem Molekulargewicht von 210, entsprechend stöchiometrischen Mengen zur Umsetzung mit den CH2*CH~Resten des Polyens in ein QlasgefMS gegeben. Die flüssigen ReaktIonsteilnehmer wurden miteinander verrührt und 1/2 Stunde auf 130°C erwärmt. Anschließend ließ man die Reaktionstell» nehmer im Raum unter Normalbedingungen, d.h. Zimmertemperatur und Normaldruck. Nach 8 Wochen erhielt man ein festes, geruchloses elastomeres gehärtetes PoIythioäther/Polymerisat.
Beispiel 21 Bs wurde gemäß Beispiel 20 gearbeitet, wobei jedoch jetzt
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0,005 Mol. Xthylenglyool-bis-Ce-mercaptopropionat} mit einem Molekulargewicht von 228 anstelle des Thloglyeolatß verwendet wurden. Nach 8 Wochen erhielt man einen festen, geruchlosen elaetomeren gehärteten Polythioäther.
Beispiel 22
a Ee wurde Beispiel 20 unter Verwendung von 0,0022 Mol. Trimethylolpropan-tris-iß-mercaptopropionat) mit einem Molekulargewicht von 298 verwendet. Das Reaktionsgemisch begann auszuhärten, nachdem es aus dem Ofen entfernt wurde und man erhielt nach 1 1/2 Tagen einen festen, geruchlosen gehärteten elastomeren Polythioäther mit genügender Eigen= festigkeit.
Beispiel 23
W 0,005 NoI. des flüssigen Vorpolymerisats E wurden zusammen mit 0,00^6 Mol. Triraethylolpropan<°tris(ß~mercapto~ propionat), entsprechend der stöchlometrisehen Menge eines Poly thiols, welches mit den Allylresten im Vorpolymerisat E reagieren soll, in einen Glasbehälter ge«
geben. Die flüssigen Reaktionsteilnehmer- wurden kurz bei Zimmertemperatur miteinander verrührt und unter Normalbedingungen belassen. Nach 8 Stunden erhielt man einen
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festen, geruchlosen gehärteten elastomeren Polythioether von ausreichender Eigenfestigkeit.
BeispielJ24
Es wurde nach Beispiel 2> gearbeitet, wobei jetzt 0,002? Mol. PentaerythritoltetrakisCß-mercaptopropionat) ver·= wendet wurden und die Reaktionsteilnehmer 50 Minuten bei 1300C vor dem Härten unter Normalbedingungen erwärmt wurden. Nach 4 Stunden erhielt man einen festen, geruchlosen elastomeren Polythioäther mit ausreichender Eigenfestigkeit„
Beispiel 25
0,005 Mol. des Vorpolyraerisates B wurden zusammen mit 0,0033 Mol. Trimethylolpropan-tris-Cß-mercaptopropionat), entsprechend der stSchiometrischen Menge iur Umsetzung mit den HCsC-Resten im Vorpolymerisat B in einen Glasbehälter gegeben. Die Reaktionsteilnehmer wurden miteinander verrührt und 4 Stunden auf 1300C erwärmt. Nach 2 Wochen erhielt man einen gehärteten, festen, geruchlosen, sich selbst tragenden elastomeren Polythioäther.
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Beispiel 26
0,005 Mol« des Vorpolymerisats F wurden zusanssen mit 0*0035 Mol Triroethylolpropan-tris-Cß-mercaptopropionat) mit einem Molekulargewicht von 598» entsprechend der stöchiometrischen Menge zur Umsetzung mit den Allylrester» des Vorpolymerisats F in eine«. Glasbehälter gegeben* Die Reaktionsteilnehtner wurden miteinander verrohrt und 1/2 Stunde bei l40°C erwärmt und ansehließ and bei Korrrtalbe-
dingungen beiaasen. Nach 2 1/2 Tagen begann eine Hä der flüssigen Reaktionsteilnehmer und 2 Wochen erhielt man einen festen, geruchlosen, gehärteten elastaiaerea Polythioäther mit ausreichender Eigenfestigkeit*
Die folgenden Beispiele in der Tabelle I zeigen die durch UV-Strahlung katalysierte Härtung. Bei eilen diesen Beispielen wurden 10 g des flüssigen Fol.yen-Vorpolymerisats mit endständigen AlIyIresten in einen offenen Olesbehälter gegeben, zu welchen eine stöchiocjetrische Menge Polythiol und ein betreffender W-Anreger gegeben wurden. Die Reaktionsteilnehmer wurden kurz miteinander verrührt und dann in strahlender Sonne abgesetzt. Die Proben wurden periodisch untersucht, um das Ausmaß der Härtung zu bestimmen.
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Tabelle ϊ
Beispiel Polyen Polythiol Möl-=Verhältnis W Menge Hartwigs => Vorpolyinerisat PolyensPolythiol Aktivator UV-Aktiva tor verhalten
In g
IO O CO
27 Q 1 P-33 1,0.« ohne 0,2 0,5 geruchloser
Feststoff nach
4 Wochen
28 ° 1*0,5 ohne 0,2 0,5 geruchloser
Feststoff nach
1 Woche
29 0 P-33 1:0,66 Aceton MethyloSthyl»
keton 0,2
0,5 geruchloser
Feststoff nach
I Woche
30 G Q-43 1:0,5 Aceton Acetophenon
0,5
0,5 geruchloser
Feststoff nach
1 Tag
31 0 Q-43 1:0,5 Cyclo
hexanon
geruchloser
Feststoff nach
4 Tagen
32 H «-43 1:0,5 Aceto«
phenon .
in 1 Stunde ^i"^
gehärtet 1^
O
33 H «-43 1*0,5. Aceto
phenon
in 3 Stunden S?
gehärtet ^
34 H P-33 li0,5 Aceto«
phenon
in 1 Stunde
gehärtet
35 I «-»3 I« 0,5 geruchloser Fest
stoff nach
15 Minuten
36 I «-*3 1*0,5 keine Härtung
in 19 Stunden in
dunklem Raum
s Trimethylolpropan-tris-ß-mercaptopropionat; Q-A3 *■ Penfcaerythritol-tetrakis-(ß-=mercaptopropionat}.
Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Beispiele 37 bis 39 zeigen eine mit Peroxyd katalysierte Härtung. Bei allen Beispielen wurden 10 g des flüssigen Polyen« Vorpolymerlsates I mit Allyl-ständigen Endgruppen sit einer stuchiometrischen Menge Pentaerythritol-tetrakis-(fi-meroaptopropionat) in einem Glasbehälter vermischt, die Reaktionsteilnehmer wurden kurz durchgerührt und dann bei Raumbedingungen Ib Zimmer gehärtet.
Tabelle II Beispiel Peroxyd Beschleuniger Härtungsverhalten
Wr. in g in g _
37 0*1 g 0,2 g Dimethyl» Sofortige Härtung Benzoyl- anilin beim Mischen Peroxyd
38 0*4 g 0,1 g Cobalt- In 7 Tagen zu einem Cumol- naphthenat Feststoff gehärtet Hydroperoxyd
39 0,1 g 0,2 g Dimethyl« In 7 Tagen zu eines Cyclohexanon- anilin Feststoff gehärtet peroxyd und
0,01 g Cobalt=
naphthenat
In der folgenden Tabelle sind die Beispiele 4o bis *5 aufgeführt, welche eine mit Sauerstoff katalysierte Härtung
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von mit Füllstoff versehenen Hiscliungen zeigt. Xn allen Beispielen wurden 10 g des flüssigen Vorpolymerisates I. BiIt Allyl-endstßndigen Gruppen zusaranen mit stöchlometrl» scher Henge Pentaerythritol^tetrakis^CB-mercaptopropionat) und einem Füllstoff in einem Glasbehälter verarbeitet. Das Gemisch wurde kurz verrührt und dann unter Normalbedingungen gehärtet. Im Beispiel 44 wurde kein Polythiol zugesetzt und es wurde kein gehärtetes, festes Polymeres erhalten.
Tabelle
Beispiel Füllstoff in g 40 8,0g "Emtal
41
42
8, Og "animal 303"
8,0g "Desertalc 152"
3,0g "HiSiI 233"
44 3,0g "HiSiI 233" (Comparative)
3,0g "HiSil 233" + 58 TlO
O)
Härtun^sverha1ten
Nach 4 Stunden ein geruchsfreier Festkörper
Nach 4 Stunden ein geruchsfreier Fest-= körper
Nach 24 Stunden ein geruchsfreier Festkörper
Nach 1 1/2 Stunden ein geruchsfreier Festkörper
Keine Härtung nach 30 Tagen
Nach 4 Stunden ein geruchsfreier Fest« körper
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(1) Ein im Handel erhältliches Talcum der Eastern Magnesia TaIo Co., Burlington, Vt.
(2) Polyeluminiumsilieat der united Clay Mines, Trenton, N.J.
(3) Ein acioularer Plateytalc der Desert Minerals Inc., Los Angeles, California.
(4) Eine verstärkte Kieselsäure der Columbia Southern Chemical Corporation, Pittsburgh, Pa.
Beispiel 46 A* Herstellung eines Polyens.
1510 g eines 1» Handel erhältlichen Polyoxypropylenglycol "Pluracoi P 2010" wurde in ein ReaktioHsgefäß gemäß Beispiel 1 unter Stickstoff eingebracht und 3 Stunden bei Zimmertemperatur entgast. 265,4 g eines isomeren Gemisches aus 80 Teilen Tplylen-2,4-diisocyanat und 20 Teilen Tolylen-2,6»diisocyanat wurden In das Gefäß gegeben, welcher unter Rühren und Stickstoff 2 Stunden auf 120°C erwärmt wurde· Anschließend wurden 116,9 S (2 Mol.) Allyl= alkohol zugegeben und das Gemisch 16 Stunden bei 1200C unter Rückfluß behandelt. Überschüssiger Allylalkohol wurde unter Vakuum im Verlaufe von 23 Stunden bei 115°C abgedampft. Das so gebildete Polyen-^orpolymerisat
mit CHg-CH-endständigen Gruppen hatte ein Molekular=
) 1 von 16.000 cP bei 300C.
gewicht von etwa 2.460 bis 2.500 und eine Viskosität
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B. Herstellung eines Pglgjkhtoätaers.
0,005 Mola des so gebildeten Polyen-Vorpolymerisats
mit
wurden zusammer/der stöehiometrischen Menge des in Beispiel 52, Teil.A9 hergestellten polymeren Dithiols in einen Glasbehälter gegeben, anschließend wurden 0,5 g Acetophenon als UV-Fotoanreger zugesetzt und das Gemisch sofort verrührt. Anschließend wurde das Geroisch im Freien zur W~Härtung belassen. Nach 24 Stunden erhielt man ein festes» geruchloses# gehärtetes, elastisches Polymerisat»
Beispiel 4?
4*5 S (0,02 Mol.) Diailyladipat ti&rdsn irasaintnen mit 4,9 g (0,01 Mol.) Pentaerythritol-tetrakis^Cß=»mercaptopropiona-fc) in einen Glasbehältez0 gegsbsn, vcbei die stöchiömetrisehe Menge des Mercaptopropionats init üen CE^sCH=ReS ten öss Diallyladipats und 052g Acetophenon reagierte. Die Reakferlosi?»-
teilnehmer wurden kura verrührt isnd ü&nn bei Wormai
ins Freien dem Sonnenlicht ausgesetzt, !fenerhielt ixt
als 4 Minuten einen festen, geruchlossn^ gehärteten Poly
thioäthar.
Beiapiei_
Es wurde nach dem Verfahren gemäß Beispiel 47 gearbeitet p
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wobei jedoch jetzt 0,02 Mol. eines anderen Polyens anstelle des Diallyladlpats verwendet wurde. In allen Fällen wurden feste, geruchlose, gehärtete Polyfchioäther von genügender Eigenfestigfceit in den angegebenen Zelten erhalten.
Beispiel Polyen äürtungszeifc in Minuten
48 Diallylphthalat 60
49 DIallylsuccinat
50 2,2=DIallyloxy~
propan
weniger als 60
Beispiel 51
1#9 g (0,02 Mol.) Dlallylaoin wurden zusammen mit 4,9 g (O9OI Mol«) Pentraerythrltoltetraki8<°CB»mercapto° proplonat), entsprechend der stSchlometrlsch erforderlichen Menge zur Umsetzung mit den Yinylresten im Diallylaminf und 0,5 g Acetophenon als W-Anreger In einen Glas= behälter gegeben. Die einseinen Komponenten wurden kurz verrührt und im Freien der Sonne ausgesetzt» In weniger als 15 Minuten erhielt maß. einen festen* geruchlosen gehärteten, klaren, guraolartigen Polythioether von genügender Eigenfestigkeit.
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In den folgenden Beispielen wird die Härtung einer polymeren thlolenthaltenden Verbindung und eines Polymerisates mil; endständigen Vinylresten beschrieben.
Beispiel 52
A. Herstellung einea PoIythiols
1,5 Mol. ß°MercaptopropionsSurel, 0,5 Hol. des PoIypropylenglycols gemäß Beispiel 46, Teil A, . 0*1 g P-Toluolsulfonsäure und 50 ml Benzol wurden unter Stickstoff in einen Behälter gemäfi Beispiel 1 gegeben» Das Gemisch wurde erwärmt und das azeotrope Benzol/Wasser-Oemiaeh wurde abgenoamen. Hierbei wurden 17#5 g Wasser erhalten· Bas Heaktlonsgemisch wurde unter Vakuum mehrere Stunden zur Entfernung des Benzols bei 70°C verdaiapft· Das erhaltene Folythiol-Polymerisat hatte ein Molekulargewicht von etwa 2210 bis 2230 und eine durchschnittliche Funktionalität von 2· .
B. Herstelllang eines Polyena
659 g (0,145 Mol··) Polyoacypropylentriol mit einem Molekulargewicht von etwa %.500 einer Hydroxylzahl von etwa 3T,lt nämlich «in "Pluracol TPE 45^2" der
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Wyandotte Chemical Corporation und 0,3 g Dibutylzinndilaurat wurden in «in Reaktionsgefäß gemäß Beispiel t unter Stickstoff gegeben. Die einzelnen Bestandteile wurden 1 Stunde bei 1100C belassen und dann unter Stick« stoff auf Zimmertemperatur abgekühlt· Anschließend wurden 25*2 g (0,435 Mol.) Allylalkohol und anschließend 75»7 g (0,435 Hol.) eines aus Tolylen- 2,4-diisooyanat und Tolylen-2,6»dilsocyanat im Verhältnis von 80:20 bestehenden Gemisches zugegeben. Nach 6 Minuten betrug die Temperatur 55°C. Durch Titrieren einer Probe wurde festgestellt, daß nach 20 Minuten 6,02 mg NCO Je g vorhanden waren. Nach i Stunde ergab die NCO-Titration einen Wert von 0,997 mg NCO/g. Das Polyen-Polymerisat hatte ein Molekulargewicht von etwa 5.200 und eine durchschnittliche Funktionalität von 3j es wurde eine Stunde unter verringertem Druck auf 700C erwärmt und dann isoliert.
C. Herstellung eines Polythioäthers
0,003 Mol. des gemäß B hergestellten PoIythiols wurden zusammen mit 0,002 Mol. des gemäß A hergestellten Polyens mit Allyl-Endgruppen und 0,5g Acetophenon in einen Glasbehälter gegeben. Die Komponenten wurden kurz verrührt und dann in Freien aufbewahrt. Nach 1/2 Stunde erhielt man einen festen, geruchlosen, klaren, gehärteten Polythioäther mit genügender Eigensteifigkeit.
209 812/1 297 'bad qrig.n'aJ
; -65 -
Beispiel ffi
2 g eines linearen und in der Kette gesättigten Terpolymerisates mit einer Kohlenwasserstoff «Hauptkette aus Ähtylen, Propylen und nicht konjugiertem Dien* welches von der Firma E. I. Du Pont de Nemours & Co unter der Bezeichnung "Nordel" auf dem Markt ist, wurde in 100 ml· Benzol in einem Glasbehälter aufgelöst. Dieses Produkt war in seiner Viskosität mechanisch bis zu einer reduzierten spezifischen Viskosität von 0,99 behandelt und enthielt 0,4 Vinylreste, 6,4 trans» und 0,4 ois«Vinyliden ungesättigte Reste je 1,000 Kohlenstoffatome. O90006 Mol. (0,3 s) Pentaerythritol»tetrakis-(ß=merGaptopropionat) wurden zugegeben, was einem 50$igen Überschuß über der stoOhlometrisohen Menge entsprach. Ferner wurden 0,5 g Acetophenon zugesetzt. Der Glasbehälter wurde im Freien unter Sonnenlicht und atmosphärischen Bedingungen aufbewahrt· Nach 24 Stunden war im wesentlichen das gesamte Benzol verdampft und ließ eine gelantinöse, polymere Masse zurück. Zur Fällung von Mehrpolymerlaat wurde Aceton zugesetzt· Das Polymerisat wurde abfiltriert, mit Aceton gewaschen und unter Vakuum bei 6Q0C getrocknet.
2,3 g dieses Polythioäthers wurden mit Benzol zusammen
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ait einer Kontrollprobe des Ausgangsproduktes "Kordel" extrahiert· Die Kontrollprobe zeigte einenGelgehalfc bzw» benzolunlusliohe Stoffe von 3,4 %9 während das gehärtete oder vernetzte feste Polythloäther-Prcdukt einen Gelgehalt von 82, §£ aufwies.
Beispiel 54 A. Herstellung eines Polyens
0,5 Mol« eines Polyisobutylene mit Carboxyl-Endgruppen und einen Molekulargewicht von 1.800 sowie 0,1 g p-Toluolsulfonsäure als Katalysator und 1,5 Mol. Allylalkohol wurden in ein Reaktionsgefäß gemäß Beispiel 1 unter Stickstoff gegeben. Dos Gemisch wurde unter Rüokfluß 2 Stunden erwärmt. Anschließend wurden 50 ml Benzol zugegeben und das Benzol/Wasserazeotrop aufgenommen. Hierbei wurden 17,5 g Wasser Isoliert. Das Reaktionsgemisch wurde mehrere Stunden bei 700C unter verringertem Druck erwärmt, um Benzol und nicht umgesetzten Allylalkohol zu entfernen.
B. Herstellung eines Polythioethers
0,005 Mol. eines derartig hergestellten Polyens (9,6 g) sowie 0,0025 Mol. (1,2 g) Pentaerythrit öl-tetraieis-
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(ß-meroaptoproplonat) und 0,5 g Acetophenon wurden in einem Glasbehälter kurz gerührt, der anschließend im Freien aufbewahrt wurde. Nach 1/2 Stunde erhielt man ein festes, geruchloses, gehärtetes, elastomeres Produkt von genügender Eigenfestigkeit.
Beispiel 55, A. Herstellung eines Polyens
64?g (0,52 Mol.) des PolypropylenglyeoXs gemäß Beispiel 46, Teil A wurden eine Stunde hei Zimmertemperatur ent« gast und dann in ein Reaktionsgefäß gemäö Beispiel 1 unter Stickstoff gegeben. .111,4 g (0,64 Mol.) eines Gemisches aus Tolylen-2,4°diisooyanat und Tolylen-2,6-diisocyanat im Verhältnis 86:20 wurden ebenfalls in das ReaktlonegeffiB gegeben. Nach 45 Minuten wurde die peratur auf 1200C erhöht und die Reaktion 50 Minuten fortgesetzt. Durch Titration einer Probe wurde der NCO-Gehalt mit 33*5* «E Je S festgestellt. Bei 105°C wurden 62,7 g Diallylamin zugesetzt and die Umsetzung weitere sehn Minuten fortgeführt. Der NCQ-Oehalt betrug dann 1,20 mg/g« Das Reaktionsgefäß wurde 1 Stunde bei 900C unter verringertem Druck erhitzt und unter Stickstoff abgekühlt. Das erhaltene Produkt hatte ein Molekulargewicht von etwa 2.540 bis 2.580 und eine Kohlenstoff/Kohlenstoff
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Mehrfaohbindungsfunktionalltat von 4.
Β· Herstellung eines &«Polythioäthers
10 g eines Vorpolymerisates gemäß Teil A wurden zusammen »it 2 g Pentraerythrltol-tetrakis-Cß^mercaptopropionat) und 0,5 g Acetophenon in" einen Glasbehälter gegeben. Die flüssigen Reaktionsteilnehmer wurden kurz miteinander verrührt und im Freien aufbewahrt. Nach 15 Minuten wurde ein festes, geruchloses, elastomere^, gehärtetes PoIythioäther«Produkt erhalten,
Beispiel 56
A. Herstellung eines Polyens
215g eines Polyalkylenimine "Montrek 18W der Dow Chemical und 41,5 g Allylisocyanat wurden in ein ReaktionsgefäS gemäß Beispiel 1 unter Stickstoff gegeben und während der Zugabe auf 70-8O0C belassen. Die Reaktion war nach 1 Stunde bei 700C beendet«
B. Herstellung eines Polythioethers
10 g des gemäß A hergestellten Polyens wurden zusammen mit 1,5 g Pentaerythritol-tetrakis-Cß-mercaptopropionat) und 0,5 g Acetophenon In einen Glasbehälter gegeben, kurz
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verrührt und im Freien der Sonne ausgesetzt. Nach 2 Stunden bildete sich ein fester g geruchloser, gehärteter Polythioether.
Das. Beispiel wurde mit 180 g Polyäthylenimin und 29,1 g Allylisocyanat unter den gleichen Bedingungen wiederholt· 10 g des erhaltenen Polyens wurden mit 2,1 g Pentaerythritol-tet?aklS"Cß»mercaptopropionat) und 5 S Acetophenon umgesetzt. Das Gemisch wurde kurz gerührt und im Freien der Sonne ausgesetzt« Nach 2 Stunden wurde ein festes, geruchloses, gehärtetes Polymerisat erhalten.
Beispiel 57
Ein polymeres Polythiol (0,003 Mol., Funktionalität> 2) gemäß Beispiel 52 wurde mit einer sböchiometrischen Menge (0,002 Mol, Funktionalität - j) Olyoerintrloleat (Triolein, Molekulargewicht 885), sowie mit 0,5 g Acetophenon vermischt und in einen Glasbehälter gegeben und nach dem Mischen im Freien der Sonne ausgesetzt. Innerhalb von 30 Minuten bildete sich aus dem flüssigen Gemisch ein fester, geruchloser, klarer, gummiartiger, gehärteter Polythioether.
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Beispiel 58 A* Herstellung eines Polyens
Bs wurde nach dem Verfahren gemäS Beispiel 2 gearbeitet, wobei jedoch die Reaktion 17 Stunden unter Rühren bei 1OO°C durchgeführt und das ReaktionsgefäS 15 Stunden bei 100°C evakuiert wurde.
B. Herstellung eines Polythioethers
10 g des derart hergestellten flüssigen Yorpolymerisats mit Propargyl-Bndgruppen sowie 3,0 g Pentaerythritol« tetrakis-Cfi-mercaptopropionat) und 0,5 g Acetophenon wurden miteinander vermischt, in einem Glasbehälter kurz durchgerührt und im Freien aufbewahrt. Nach 2 1/2 Stunden wurde ein festes, geruchloses, gehärtetes, elastomeres Polymerisat erhalten.
Beispiel 59
40 g eines Vorpolymerisates I und 10 g des Füllstoffes gemäß Beispiel 4? wurden unter Stickstoff in einen 200 ml Rundhalskolben gründlich vermischt und in einem Wasserbad unter vollem Vakuum 2 Stunden bei 60°C erwärmt. Anschließend wurde der Kolben unter Vakuum abgekühlt. 4 g Pentaerythritoltetrakis-Cfi-meroaptopropionat) wurden unter Stickstoff in den Kolben gegeben und ständig gerührt. Nach 6 1/2 Tagen
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unter Stickstoff wurde keine Härtung festgestellt. Das Reaktionsgemisch wurde dann mit atmosphärischem Sauer» stoff in Verbindung gebracht und man erhielt innerhalb von 45 Minuten ein festes, gehärtetes, geruchloses, elastomeres Produkt,
Beispiel 60
125 g des Vor polymerisat es E wurden in einen Erlenmeyer= Kolben mit einer Magnetr8hre gegeben, der durch ein Bohr mit einem anderen Erlenmeyer-Kolben verbunden war, der g Trimethylolpropan-tris-Cß-mercaptopropionat) ent»
hielt. Das System wurde während der Erwärmung des Polymeren auf 100 C unter Rühren auf 0,05 «am Hg. evakuiert. Nach 2 Stunden hörte die gesamte Gasentwicklung auf· Es wurde noch weitere 30 Minuten evakuiert. Anschließend wurde das Trimethylolpropan«tris«(ß°mercaptopropionat) in den Kolben mit dem Vorpolymerisat E unter Stickstoff gegossen. Nach kräftigem Rühren mußte erhebliche Wärme abgeleitet werden, worauf die Umsetzung unter Stickstoff 4 Tage fortgesetzt wurde. Es wurde keine Härtung festge» stellt. Ein Probe des nicht umgesetzten Materials wurde aus dem Erlenmeyer-Kolben unter Stickstoff herausgenommen und in einen Glasbehälter gebracht. Diese Probe wurde im Raum unter Norme!bedingungen belassen und nach 40 Minuten
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zeigte sich eine Härtung durch Viskositätsänderung innerhalb von 8 Stunden erhielt man einen geruchlosen, festen« elastomeren, gehärteten Polythioether»
In den folgenden Beispielen wird die Verzögerung der Härtung durch Verwendung von Antioxydantien erläutert.
m ■ Beispiel 61
10 g des Vorpolyroerisates £ wurden jeweils In ]5 Glasbehälter gegeben. Xn einea dieser Behälter wurden 3 ml Benzol gegeben, welches 0,5 %, bezogen auf das Oewloht des Vorpolymerieates, an einem Antioxydationsmittel "Santonox" der Monsanto Chemical Co* enthielt. Ein anderes Gefäß wurde ebenfalls mit 3 ml Benzol beschickt, welohe«, bezogen auf da* Gewicht des Vorpolymerisates, 0,5 % eines Antioxidants "Dalpac PO" der Hercules Powder ^ enthielt· Der dritte Behälter enthielt als Kontrdlprobe 5 ml Benzol· Die Glasbehälter wurden 25 Minuten unter kräftige« Rühren In einem Ofen bei 1500C aufbewahrt. Danach wurden in die aus dem Ofen entfernten Behälter 1,3 g Trimethylolpropan-tris-{ß=niercaptopropionat) zugesetzt. Bei der Kontrollprobe ohne Antioxidants trat Innerhalb von 30 Minuten eine Härtung auf und es wurde •In festes, elastomere« Polymerisat erhalten. Die Probe
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mit dem Antioxydant "Dalpae" härtete nach 12 Tagen zu einem festen Polymerisat, während die andere Probe mit dem Antioxydant "Santonox" mehr als 2 Wochen benötigte, bevor man ein festes, gehärtetes Polymerisat erhielt.
Die folgenden Beispiele in der Tabelle IV zeigen die Verwendung von Gemischen von Polythiol und wie man
empirisch die Menge des notwendigen Polythiols bestimmen kann, um gehärtetes, festes Polymerisat zu erhalten. In allen Beispielen 62 bis 73 wurden 3 gVorpolymerisat I mit verschiedenen Mengen eines Gemisches aus Polythiolen vermischt und entweder durch Ultraviolett-Licht in Gegen« wart von Acetophenon als UV-Anreger oder in Gegenwart eines Peroxydes mit Dimethylanilin als Beschleuniger oder Peroxydaktivator gehärtet.
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Tabelle IV
K>
O
co
Beispiel Polythiol-
Nr. Gemisch in g
2.9 0 iO$ige Benzoyl-
Peroxydlöaung
in Benzol in g
Dimethyl-
anilin
in g
> Aceto
phenon
in g
Härtungim
Zimmer Freien
X Hartwigs <*> Shore A
zeit in Härte
Minuten
40 Eigen=
keit
62 2.5 0.6 m m 0.5 X 7 25 Ja
Π 29 63 1.7 1.2 - 0.5 X 7 21 Ja
64 1.2 1.7 - 0.5 X 9 1/2 7 Ja
65 0.6 2.5 - m 0.5 X 9 3Λ 0 Ja
66 0 2.9 m 0.5 X 52 1/2 - Ja
67 2.9 0 - ~ 0.5 keine Här
tung
23 nein
68 2.5 0.6 1.5 0.5 = χ 3 13 Ja
I 69 1.7 1.2 1.5 0.5 χ 6 0 Ja
TC 70 1.2 1.7 1.5 0.5 - χ 7 0 Ja^
V 71 0.6 2.5 1.5 0.5 X 9 - Ja
72 0 2.9 1.5 0.3 X keine HKr-
tung
as nein
75 1.5 0.5 X keine Här
tung
nein
1)
2)
Q-45 «m PentÄerythritol-tetrakia°ß~mero*ptoproplonat
E-25 m Äthylenglyool-bie-ßHoereaptopropionat.
-75- 1720S56
In den Beispielen gemäß Tabelle V wurden j50 g des
Vorpolymerisats I mit verschiedenen Mengen Pentaeryfchritoltetrakis-(ß-mercaptopropionBt), 1,5g 1Obiges Benzoylper» oxyd in Benzol und 0,5 g Dimethy!anilin vermischt. Das wurde kurs in einem Glasbehälter verrührt und
dann in eine flache Schale aus Aluminiumfolie gegossen.
Die M&sohungen ließ man dann im Zimmer unter Normalbe~
dingungen härten. - ' - *
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Beispiele
75 76 77 78 79
Tabelle V
Polythiol
in g
Härtungszeit Eigenschaften
in Minuten shore-Härte
1.7 7 0
1.5 14 0
1.2 keine Härtung
in 72 Stunden
0.9 keine Härtung
in 72 Stunden
0.6 keine Härtung - v
in 72 Stunden
0.3 keine Härtung
in 72 Stunden
Eigenfestigkeit
Ja
Janein nein nein nein
Pentaerythritol-tetrakie^ß-mercaptopropionat
In den folgenden Beispielen wird die Verwendung der neuen Thioläther als Klebstoffe, überzüge, Dichtungsinassen und Gußkörper erläutert.
Beispiel 80
Es wurde eine Hisohung aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
Bestandteile Mischung Mischung
. Hr. I {Pew.folie) Nr. 2 (Qew.Teile
Vorpolymerisat D 100 100
TiOg (Pigment) 4 4
Kaolin "tJhimal 507* 60 85
Kaolin "liniBial 505" 25 0
Verdiciningsinittel 4 4 C75S^ Kieselsäuregel,
-25% Asbestfasern)
Pentaerythritol-tetrakis«
(S-meroaptopropionat) 10 10
Die Bestandteile wurden kurz miteinander innig vermischt und anschließend im Zimmer an Luft gehärtet. Die Mischung NrJ härtete in etwa 6 Stunden zu einera elastomeren Dichtungsmittelo während die Mischung Nr. 2 in 2 Tagen zu einem elastomeren Dichtungsmittel härtete.
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. 78 -
Beispiel 81
10 g eines vbrpolynerisates D wurden zusammen mit Of7 β Xthylenglycol-bis-iß-mercaptopropionat), 2,2 g Pentaerythritol-tetrakis-=(S«nsercaptopropionet), 0,5 g einer Lösung von 10J6 Benzoylperoxyd in Benzol und 0,1g NjN-Dimethylanilin in einen Glasbehälter gegeben« Die Konponenten wurden kurz miteinander verrührt und dann zwischen zwei 0,125 »» starke Alualnlumfolien gebracht. Die Aluniniumfollen wurden von Hand zur Erhöhung der Haftung verpreSt, Nach 1 Stunde wurde versucht, die beiden Pollen voneinander zu trennen, Jedoch rissen die Folien bevor der Klebstoff zerstört wurde.
Beispiel 82
50 g des vorpolymerlsates H wurden zusammen mit 5 g Pentaerythrltol-tetrakis-CÄ-mercaptopropionat), 25 g einer 1 Obigen Lösung Benzoylperoxyd in Benzol und 0,5 g N, N-DImethy 1 anilin miteinander in einen Glasbehälter kurz verrührt und dann in einer Alumlnlumfona in Gestalt eines flachen Tellers oder Schale gegossen. Man ließ die Mischung in der Fora 5 Stunden härten, wonach die Form abgenommen wurde und ein fester Formkörper von entsprechender Gestalt erhalten wurde·
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0,005 Mol. des Vorpolymerisates E gemäß Beispiel 5 wurden zusammen mit 0,0OJJ Mol. Trimethylolpropan-tri8°(S~rcereapkQ=> propionat) und 0,5 g Acetophenon in einen Glasbehälter gegeben. Die Komponenten wurden kurz miteinander verrührt und dann auf ein Stück von 1? pt· mit Ton beschichtetem Papier mittels einer Stange Nr. 10 aufgeschichtet. Man ließ das Papier dann im Freien unter Sonne. Nach 10 Minuten wurde ein klarer« fester Oberzug auf dem Papier erhalten. Nach dem gleichen Verfahren konnte man Cellophan, Aluminiumfolie* Stahlblech, Polyesterfilm ("fty-lar" ), Sperrholz und Baton» blöcke, wie sie im Baugewerbe verwendet werden, beschichten«
Beispiel 84
20 g des polyenen Vorpolymerisates geasäi? Beispiel 9 wurden mit 2,2 g Pentaerythrltol~tetrakls«(fi-»ise?capto·» propionat) und 0,5 g Acetophenon in einer Alurainlumschale vermischt, kurz gerührt und durch Bestrahlung Ecit UV-Licht gehärtet. Innerhalb von 4 Minuten erhielt man ein festes, geruchloses, elastomeres Produkt»
Beispiel 85
20 g des polyenen Vorpolymerisates gemäß Beispiel 10
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-so- 1720§56
wurden mit 2,2 g Pentaerythritol-tetrakia«»(ß-mereaptopropionat) und 0,5 g Acetophenon In einer Aluminium cha le vermischt und 3 Minuten durch UV-Licht bestrahlt« Die Probe härtete zu einer klebfreien festen Masse, welche eine Farbe von weniger als 1 nach Gardner zeigte. Nach Belichtung In einem "Fadeometer" erhielt man im Verlauf von 47,2 Stunden eine Farberhöhung nach Gardner von 4.
Ein ähnliches Polymerisat, welches aus dem Polypropylenglycol gem&Ö Beispiel 10, Tolylen-2,4-diiaooyanat und Allylalkohol bereitet war und mit Pentaerythritol-tetrakis-(a»mercaptopropionat) und Acetophenon durch Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet wurde, hatte ebenfalls eine Gardner·» Zahl von weniger ale 1. Jedoch nach 47,2 Stunden im Fadeometer stieg die Farbe auf einen Wert von 13 Gardner an.
Beispiel 86
10, 25 g des polyenen Vorpolymerisats gemäß Beispiel IjJ und 6,^5 g Pentaerythritol-tetrakis-(e«mercaptoproplonat} wurden mit 0,4 g Acetophenon in einem Becher gemischt. SIn etwa 0,89 mm dicker Film wurde in einer Breite von 11,4 cm auf eine Glasplatte aufgesprüht und durch 5-Minuten· Bestrahlung mit UV-Licht aus einer Sonnenlampe in einer Entfernung von 20 bis 25 cm oberhalb des Films gehärtet.
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Das erhaltene gehärtete Produkt hatte eine Reißfestigkeit von 25*8 kg/cm und eine Bruchdehnung von 27$· Me Härte betrug 80 bis 85«
Beispiel 87 .^r
10 g eines polyesen Vorpolymerisats gemäß Beispiel 18 wurden geschmolzen und 10 gLösungsmittel (volumengleiche Teile von Toluol und S-Äthoxyethylacetat) wurden zur Verringerung der Viskosität der Schmelze zugesetzt. Zu dieser Lösung wurden 0,35 g Pentaerythritol-tetrakis-(ß-meroaptoproplonst) gegeben. Die Lösung wurde gemischt und es wurde ein 0,89 ram dicker Bogen gegossen und 30 Hinuten mit UV-Licht bestrahlt. Das erhaltene klare* gehärtete Produkt kristallisierte langsam zu einem weißen opaken Material, welches eine Reißfestigkeit von 444 kg/cm und eine Bruchdehnung von 720$; besaß· Die Shoro-A-Härte betrug über 100.
Beispiel
6 g Olycerintrioleat und 2,4 g Pentaerythritol-tetrakis· (e~meroaptopropionat) wurden in einer Äthanol/Benzol» lösung aufgelöst und in eine Aluminiumschale gegeben. 1*0 g Acetophenon wurde zugesetzt und das Gemisch wurde 3 Tage der Sonne ausgesetzt. Man erhielt innerhalb von
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J Tagen einen gehärteten, festen Film, Beispiel 89
10,6 g Decaglyoerindioleat und 2,0 g Pentaerythritoltetrakis-Cß-mercaptopropionat) wurden in Äthanol gelöst, mit 1,0 g Acetophenon vermischt und der Sonne ausgesetzt. Nach 3 Tagen bildete sich ein gehärteter Film*
Beispiel 90
5*6 g Decagiycerlndeeaoleat und 2,0 g Pentaerythritol·» tetrakis-(ß-Eiercaptipropionat) wurden in einer Äthanol/ Benzollösung in einer Aluminiumsohale vermischt, mit 1,0 g Acetophenon versetzt und dann der Sonne ausgesetzt· Nach 3 Tagen erhielt nan einen gehärteten Film»
Beispiel 91
5 S Decaglycerindeeaoleat und 2,0 g Äthylenglycol-.bis-(S-mercaptoproplonat) wurden in 1 Äthanol/Benzol gelöst, mit 1,0g Acetophenon versetzt und dem Sonnenlicht ausgesetzt« Nach Ji Tagen wurde ein halbfester, gehärteter Filia erhalten·
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Beispiel 92
9*1,5 g einer dinseren Slure "Empol 1010" der Emery Industrie Inc. und 103,5 6 Allylalkohol wurden in Benzol in einem 2-Hals-Kolben vermischt. Das Reaktionsgemisch wurde 19 Stunden mäßig bei 80°C erwärmt, wonach durch Titrieren festgestellt wurde, daß weniger als 6 ί der Carboxylgruppen sich nochnicht ungeeetat hatten. Die Reaktion wurde ä
unterbrochen und die Reaktionsteilnehmer wurden mit Wasser gewaschen. Die gebildete Emulsion wurde gründlichst ausgesalsen, die Benisolschicht wurde aber abgetrennt und getrocknet. Anschließend wurde das Benzol unter Vakuum abdestilliert» wobei der Dially!ester der dinieren Säure surflekbüeb.
Der Dially !ester der dissaren Säure wurde mit Pentaerythritol·*
tetrakis-Cß-nereaptopropionat) in einen HolverLvltnie von
1:1 und 1,0 g Acetophenon in einer Aluuiniumsehale ver- "
mischt und der Sonne ausgesetst. Nach 2 Stunden erhielt
man ein gehärtetes, festes Produkt.
Diese eben beschriebene Härtung wurde wiederholt, wobei jedoch das KolverhäXtnis von Diallylester der dimeren Säure BU den Polythiol 2:1 betrug. Das gehärtete Produkt war härter als das Produkt ait einem Molverhältnis von 1:1.
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Ik g de« dineren Esters, 6 g Pentaerythritol-tetrakis-(ß-eercaptopropionat) und 1,0 g Acetophenon wurden in einer Aluftiniumschale vermischt und der Sonne ausgesetzt Nach 22 Stunden hatte sich das Produkt noch nicht zu einen vernettten Produkt gehärtet.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Einkomponenten- oder Mehrkomponentenmiachung zur Verwendung bei der Herstellung von Polythloäthern, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Polyen mit einem Hole** kulargewicht von 97 bis 20.000 der folgenden allgemeinen Formel ist:
    W——— »>■
    R2 r'
    1 I J h in welcher X ein Rest R-CeC- oder R -CiC- bedeutet und R1, R2, R3 und R gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoff, Halogen, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl, substituiertes Aralkyl, Cycloalkyl, substituiertes Cycloalkyl, Alkyl oder substituiertes Alkyl nit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeuten und m mindestens den Wert von 2 hat, während A ein mehrwertiger organischer Rest ohne eine aliphatische Kohlenstoff/ Kohlenstoff-Doppelbindung in X ist, und ein Polythiol mit dem Molekulargewicht von 50 -20.000 der allgemeinen Formel R** ^SH^n entnftl*en« in welcher R^ ein
    mehrwertiger organischer Rest ohne eine aliphatische Kohlenstoff/Kohlenstoff-Mehrfachbindung ist und η den Wert von mindestens 2 besitst, wobei die aesamtsahl der ungesättigten Kohlenstoff/Kohlenstoff-Bindungen
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    in Polyen und die Anzahl der Thiolreste im Polythiol auereichen, ein vernetsbares Polyen/Polythiol-Systern su ergeben, und wobei das Polyen und das Polythiol bei einer Mehrkomponentenmiscbung in getrennten Packungen und bei einer Einkomponenteniiisehung miteinander gemischt vorliegen.
    2« Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    sie eine Polyenverbindung der Formel [a] (X)0
    enthält, in welcher der Rest A des Polyens eine Endgruppe enthält, nit welcher sie an dem Rest X der Formel - Q - oder R
    gebunden ist, in welcher R wasserstoff, Halogen, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl, substituiertes Aralkyl, Cycloalkyl oder Alkyl oder substituiertes Alkyl nit I bis 16 Kohlenstoffatomen 1st.
    3. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
    ein Polyen einer Verbindung der Formel (Ti) — (X)n
    enthält, in welcher der Rest A aus 1. Resten der folgenden Formel: -Si(Rj)2-, Arylen, substituiertes Arylen, Aralkylen, substituiertes Aralkylen, Cyoloalkylen oder substituiertes Cycloalkylen, Alkylen oder substituiertes Alkylen Mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen, wobei Mindestens
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    zwei derartige Beste in A miteinander durch ein Oxyd (-0-), Sulfid (-S-), Amino (-NH-), Carboxy (-COO-), Carbonat W<Z), Harnstoff (-HH-CO-NH-), Amid (-CO-NH-), Urethan (-NH-CO-) oder Hydrocarbyl (-CHg-, -CH- oder -C-)-Rest verbunden sind und 2. einer Endgruppe besteht, Über welche A mit X verbunden ist, wobei diese Endgruppen die folgenden Formeln besitzen:
    R10 0 Q
    ϊ ι
    -0-, -0(-C-L1, -0 - C - N -
    „ ,n, - „ - R*e- i -0 - C - K I10 R11
    RU 0 0
    i I 1
    -0 - C - N■- K12 - N , - 0 -C - N - R12 - N - C
    I 1
    , - 0 -C - N - R12 - N - C - N - R12
    α11 γ*°-.-. r"
    R10 0 0
    C- , - C - O - R1Z , - C - N - R" -, |lO
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    in welcher R Wasserstoff, Halogen, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl, substituiertes Aralkyl, Cycloalkyl, substituiertes Cycloalkyl, Alkyl oder substituiertes Alkyl nit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und R11 Wasseretoff, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl, Cycloalkyl oder Alkyl mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und R Arylen, substituiertes Arylen, Alkarylen, substituiertes Alkarylen, Cycloalkylen, substituiertes Cyeloalkylen bis (Aryl- und Alley !.carbonate), bis (Aryl- und Alkylamldo), oder Alkylene mit 1 bis 36 Kohlenstoff atoaen und R * Wasserstoff, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl, Cycloalkyl oder Alkyl mit 1 bis 16 KohlenstoffatOMen oder
    R10
    -(C)n C.C-R10
    R10 R10I10
    bedeuten und wobei η mindestens 1 ist, und jeweils R , R11 und R12 gleich oder verschieden sein können.
    Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
    al· Polyene eine Verbindung der Formel [aJ (X)m
    enthält« in welcher A ein polynerer Kohlenwasserstoffrest
    der folgenden Formel 1st:
    B H
    iJ| -C)4 (CH2-C)b R14
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    in welcher a und b ganze Zahlen nit einem Wert von mehr als 1 sind und R Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R15 Wasserstoff, Aryl oder gesättigtes Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und R Arylen, substituiertes Arylen, Alkarylen; substituiertes Alkarylen, Cycloalkylen, substituiertes Cycloalkylen, Alkylen oder substituiertes Alkylen mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen bedeuten.
    5» Jfisohung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polythiol eine Verbindung der Formel 7 i0}. _ R6 __ gjj^ entntit, in welcher R6 und R' organische Reste sind, welch· keine aliphatischen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Mehrfachbindungen besitzen und «eich· gleich oder verschieden sein können, wobei η mindestens einen Wert von 2 hat.
    6. Mischung nach Anspruch 5, daduroh gekennzeichnet, daß sie als Polythiol ein Ester enthält, dessen Saurekouponente sich von Thioglycolsäure, ol-aercapt©propionsäure oder fi-mercaptopropionaaure ableitet und deren Alkoholkomponente sich von einem mehrwertigen Alkohol ableitet.
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    7. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polythlol Xthylenglyool-bisCthioglyoolat), Jlthylenglycol-bisCs-meroaptoproplonat), Trlmethylolpropantrls(thioglycolat), Trlraethylolpropar-bis(ß-mercaptopropionat), Pentaerythritol-tetrakisfthioglycolat) oder Pentaerythrltol-tetraklsCe-mercaptoproplonat) enthält.
    8. Mischung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet« dafi Folythiol und Polyen in solchen Mengen vorhanden sind, daß das Molverhältnis der Thiolreste in dem Polythiol zu den aliphatischen Kohlenstoff/Kohlenetoff-Mehrfaohbindungen im Polyen 0,2 bis 5 beträgt.
    9· Mischung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dad sie in einem gegenüber Ultraviolettstrahlung undurchsichtigen Material gelagert werden und einen Ultraviolett-Potoanreger enthalten.
    lO.Elnkomponenteigmischung naoh Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung sich entweder unter inerter Atmosphäre befindet oder zusätzlich zu dem Polyen und Polythlol eine Verbindung enthält, welche eine durch Sauerstoff ausgelöste Härtung unterbindet.
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    1720856 -gill. Verfahren zur Herateilung von festen Polythioethern, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Folyen mit einem Molekulargewicht von 300*200.000 der folgenden allgemeinen Formel
    1 * i k
    in welcher X ein Rest R-C =0 - oder R-CvC-
    1 2 *5 k und R , R , Br und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Halogen, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl, substituiertes Aralkyl, Cycloalkyl, substituiertes Cycloalkyl, Alkyl oder substituiertes Alkyl mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten und m minde~ stens den Wert von 2 hat und A ein mehrwertiges organisches Radikal ist, welches keine aliphatisch« Kohlenstoff/Kohlenstoff^Mehrfachblndiing und andere ungesättigte Reste in endständiger Konjugation zu der Kohlenstoff /Kohlenstoff-Mehrfachblndung in X enthält, mit einem inerten Lösungsmittel oder Dispergiermittel oder in Mischung mit einem Weichmaoher mit einem Polythiol vermischt, welches ein Molekulargewicht von 50-20.000 hat und die allgemeine Formel
    r5 .—«-„ (SH)n besitzt, in welcher K-* ein mehrwertiger organischer Rest ist, welcher keine aliphatisch« Kohlenstoff/Kohlenstoff-Hehrfachbindung besitzt und η minde-
    209812/1297 - t
    BAD ORIGINAL
    stene den Wert von 2 hat, worauf man das (Semisch durch einen Erzeuger freier Radikale härtet.
    12« Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dae man als Erzeuger für freie Radikale molekularen Sauerstoff verwendet.
    ν 1*3 · Verfahren nach Anspruch 12« daduroh gekennzeichnet, daß man ein Peroxyd enthaltendes Oemisch härtet.
    14· Verfahren nach Anspruch 11, daduroh gekennzeichnet, da β zur Erzeugung freier Radikale Ultraviolettstrahlung verwendet wird·
    15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
    dafi man ein Gemisch härtet, welches einen auf Ultra-Bk Violettstrahlung ansprechenden Fotoanreger enthält.
    16. Verfahren nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dafl man ein Polythiol der allgemeinen Formel ~
    (o - C '- R° - SH)n
    6 7 in weleher R und R organische Reste sind, welche
    keine aliphatischen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Mehrfachblndungen besitzen und gleich oder verschieden sein können und η den Wert von mindestens 2 hat, mit dem Polyen härtet. -
    209812/1297
    17« Verfahren nach Anspruch 3.6, dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Polyen ein Polythiol härtet, welcher ein Ester ist, dessen Esterkomponente sich von Thioglykolsäure, cC~mercaptopropionaäure oder ß-mercaptopropionsäure ableitet und dessen Alkohol«
    N I
    komponente sich von einem mehrwertigen Alkohol ableitet.
    18· Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Polyen ein &thylenglyool~ble(thioglyoolat), Xthylenglyool-bis (ßvinercaptopropionat), Trimethylolpropanbls(ß-mercaptopropionat), Pentaerythritol-tetrakis» (thioglycolat) oder Pentaerythritol=» tetrakis(ß-mer<captopropionat) härtet·
    19· Varfahren nach Anspruch 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis der Thlolreete in dem Polythiol zu den aliphatischen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Mehrfachbindungen in dem Polyen 0,2 bis 5 beträgt.
    20· Als neue Verbindung ein Polyen mit einem Molekular«
    gewicht von 300-20.000 der allgemeinen Formel <
    209812/1297
    - 9* - 1720056
    H2 Β' in welcher X ein Rest R - C—*C- oder R - C«C -
    und R1, R2, R-5 und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Halogen, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl, substituiertes Aralkyl, Cycloalkyl, substituiertes Cycloalkyl, Alkyl oder substituiertes Alkyl mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und η mindestens 2 bedeuten, während A ein mehrwertiger organischer Rest ist, der keine aliphatische Kohlenetoff/Kohlenstoff-Mehrfaohbindung und andere ungesättigte Gruppen in endständiger Konjugation tu der Kohlenstoff/Kohlenstoff-Doppelbindung in X besitzt.
    21· Verbindungen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Formel gemäß Anspruch 1 besitzen, in welcher der Rest A des Polyens enthält 1. Reste der Formel: -Si(Rj)2-, Arylen, substituiertes Arylen, Aralkylen, substituiertes Aralkylen, Cycloalkylen oder substituiertes Cycloalkylen, Alkylenreste oder substituierte Alkylenreste Mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen, Mindestens swei solche Gruppen innerhalb A, welche mit« nander durch ein Oxyd (-O-), Sulfid (-S-), Amino (-NH-), Carboxy (-COO-), Carbonat (OC=C), Harnstoff (-NH-CO-NH), Amid (-CO-NH-), urethan (-NH-CO-) oder Hydrooarbyl (-CH2-, -CH- oder -C-)-Reste verbunden
    20981271297
    ist und 2. Bndgruppen« durch welch· A verbunden ist mit X der folgenden Porael:
    ,10
    rn LiO
    - O - Ο - N - R12-, - O - I - R12 -, 1'
    11
    -0 -C-
    - R12 11
    »11
    '12
    .10
    10
    -O - C - H - R12 - N - C -π
    I« J
    J" I"
    - R12
    -Μ - R
    in welcher R10 Waseeretoff, Halogen» Aryl» eubetiuiertee Aryl» Aralkyl, substituiertes Aralkyl, Cycloalkyl, substi* tuiertes Cycloalkyl» Alkyl oder substituiertes Alkyl
    209812/1297
    mit 1 bit 16 Kohlenetoffatoeen, R11 Wasserstoff, Aryl, substituiertes Aryl, Arelkyl, Cycloalkyl oder Alkyl mit 1 bis 1$ Kohlenstoffatomen, R12
    Arylen, substituiertes Arylen, AOLkarylen, aubstl«· tuiertes Alkaryien, Cyoloalkylen, substituiertes Cyoloalkylen, bis (Aryl· und Aikylcarbonate), bis (Aryl und Alkylaeldo), oder Alkylen ait 1 bis 36 Kohlenstoffatomen und R-* Wasserstoff, Aryl, substituiertes Aryl, Aralkyl» Cycloalkyl oder Alkyl nit 1 bis 16 Kohlenstoffatoaen oder eine Verbindung der folgenden allgemeinen Torael
    B10
    - C - R10
    bedeuten und η nlndestens 1 ist, wobei R10, R11 und
    12 R in den obigen Resten gleich oder verschieden sein
    IcQnnen.
    ue:sch:wy
    209812/1297
DE19671720856 1966-07-26 1967-07-22 23.02.67 USA 617801 Mischung zur Herstellung von Polythtoäthern Expired DE1720856C3 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1264203B (de) * 1963-10-01 1968-03-21 Hans Deissenberger Drahlagerung fuer Spulenkoerper
US4525570A (en) * 1982-07-31 1985-06-25 Basf Aktiengesellschaft Heat-setting mixtures which have a long shelf life and comprise a polyisocyanate and compounds which are reactive toward isocyanate groups, and their preparation

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US4525570A (en) * 1982-07-31 1985-06-25 Basf Aktiengesellschaft Heat-setting mixtures which have a long shelf life and comprise a polyisocyanate and compounds which are reactive toward isocyanate groups, and their preparation

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CA946089A (en) 1974-04-23
NL156162B (nl) 1978-03-15
DE1720856B2 (de) 1976-03-18
NL6710349A (de) 1968-01-29
GB1215591A (en) 1970-12-09
FR1567036A (de) 1969-05-16

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