DE1745334B1 - Verfahren zum beschleunigen der polyadduktbildung beim um setzen von epoxidverbindungen mit sehr basischen organischen saeuren oder deren anhydriden - Google Patents

Verfahren zum beschleunigen der polyadduktbildung beim um setzen von epoxidverbindungen mit sehr basischen organischen saeuren oder deren anhydriden

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DE1745334B1 DE19671745334 DE1745334A DE1745334B1 DE 1745334 B1 DE1745334 B1 DE 1745334B1 DE 19671745334 DE19671745334 DE 19671745334 DE 1745334 A DE1745334 A DE 1745334A DE 1745334 B1 DE1745334 B1 DE 1745334B1
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Description

Die Herstellung großer Formteile durch Umsetzen von Epoxidverbindungen mit bekannten Polyadduktbildnern, z. B. die Herstellung glasfaserverstärkter Formteile oder das Imprägnieren oder Einbetten großer Teile, verlangt von den verwendeten Bindemitteln sehr lange Topfzeiten. Daher werden als PoIyadduktbildner für diese Zwecke zumeist mehrbasisch^ organische Säuren oder deren Anhydride verwendet, wobei die Umsetzung jedoch bei entsprechend hohen Temperaturen erfolgen muß.
Die Polyadduktbildung erfolgt bei Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül in der Wärme mit organischen mehrbasischen Säuren, wie z. B. Maleinsäure, Adipinsäure, Weinsäure, Citronensäure u. a. sowie mit Säureanhydriden, wie Maleinsäure-, Phthalsäure-, Tetrahydrophthalsäure-, Hexahydrophthalsäure-. Methylendomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid.
Diese Umsetzung mit den Epoxidverbindungen verläuft jedoch sehr langsam. Auch die Anwendung höherer Reaktionstemperaturen ergibt für viele Anwendungszwecke noch keine genügend schnelle Aushärtung; außerdem ist in vielen Fällen die anzuwendende Temperatur nach oben hin begrenzt. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, reaktionsbeschleunigende Substanzen den Umsetzungsgemischen in geringen Mengen beizufügen, und zwar zur Hauptsache Polyamine. Diese Verbindungen besitzen allerdings den Nachteil, daß sie schon bei geringen Zusätzen auch ohne Zugabe von Polyadduktbildnern bereits eine Polyadduktbildung mit den Epoxidverbindungen auslösen und so einen sehr schnellen Anstieg der Viskosität hervorrufen, wodurch nur kurze Topfzeiten zur Verfügung stehen. Andere Polyamine, die zwar einen langsamen Anstieg der Viskosität des Bindemittelgemisches bewirken, besitzen den Nachteil einer zu geringen Löslichkeit in den Epoxidverbindungen.
Aus der britischen Patentschrift 777 621 ist zwar bekannt, daß N-Alkyl- und N-Aryl-morpholine als Beschleuniger für die Polyadduktbildung aus Epoxidverbindungen und Anhydriden mehrbasischer organischer Säuren wirksam sind. Es zeigte sich jedoch, daß beim Zusatz dieser Morpholin-Abkömmlinge zum Bindemittelgemisch schon bald eine starke Viskositätserhöhung des Bindemittelgemisches einsetzt.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, Substanzen zu finden, die die Polyadduktbildung beim Umsetzen von Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül mit mehrbasischen, organischen Säuren oder deren Anhydriden in der Wärme beschleunigen, die sich gut in den verwendeten Epoxidverbindungen oder Polyadduktbildnern lösen und die eine latente Wirksamkeit zeigen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beschleunigen der Polyadduktbildung beim Umsetzen von Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül mit mehrbasischen organischen Säuren oder deren Anhydriden in der Wärme und in Gegenwart latenter Morpholin-Beschleunigungsmjttel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Beschleunigungsmittel Morpholinderivate der allgemeinen Formel
H2 H2
C-C
H H2
in der X entweder ein Wasserstoff- oder ein Phosphoratom oder die P = O-Gruppe, η gleich 1, wenn X gleich ein Wasserstoffatom ist, oder η gleich 3, wenn X entweder ein Phosphoratom oder die P = O-Gruppe ist, und R entweder ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe bedeutet, in Mengen von 0,25 bis 5 Gewichtsprozent, berechnet auf die Menge des Gemisches aus Epoxidverbindung und Polyadduktbildner, verwendet werden.
Morpholin und die bestimmten gekennzeichneten Morpholinderivate erfüllen als Beschleuniger die Forderungen einerseits nach genügender Beschleunigung der Polyadduktbildung bei erhöhter Temperatur und andererseits nach genügender Stabilität des Bindemittelgemisches bei Raumtemperatur und damit nach einer möglichst langen Topfzeit.
Im Gegensatz zu dem aus der genannten britischen Patentschrift 777 621 bekannten Zusatz von N-Alkyl- oder N-Arylmorpholinen zu den Epoxid-Härter-Mischungen, bei dem eine starke Viskositätssteigerung eintritt, tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren bei den Ausgangsmischungen diese Viskositätssteigerung nicht ein (vgl. dazu die Angaben am Schluß der Tabelle 2 unten für N-Methylmorpholin im Gegensatz zu den Angaben für die erfindungsgemäßen
Morpholinderivate). Die Tatsache, daß Morpholin selbst und die im beanspruchten Verfahren verwendeten Morpholinderivate dieses Verhalten nicht zeigen, sondern eine genügend lange Topfzeit des Bindemittelgemisches bei Raumtemperatur gewährleisten und doch eine beträchtliche Beschleunigung der Adduktbildung bei erhöhter Temperatur bewirken, war überraschend und konnte aus dem beschriebenen Verhalten von z. B. N-Methylmorpholin nicht vorhergesehen werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten Beschleunigungsmittel werden in Mengen von 0,25 bis 5 Gewichtsprozent, in der Regel von 1 bis 2 Gewichtsprozent, dem Bindemittelgemisch zugesetzt. Die Menge richtet sich nach der gewünschten Beschleunigung. Die erfindungsgemäßen Morpholinderivate sind in den meisten FäHen bei Raumtemperatur in den Epoxidverbindungen bzw. in den Gemischen aus Epoxidverbindung und Dicarbonsäure bzw. Dicarbonsäureanhydrid löslich.
Aus dem nachstehenden Beispiel geht die beschleunigende Wirkung der im beanspruchten Verfahren verwendeten Verbindungen bei höheren Temperaturen eindeutig hervor, ebenso wie die Tatsache, daß die Reaktion zwischen der Epoxidverbindung
und dem Polyadduktbildner in Gegenwart dieser Beschleuniger bei niedrigen Temperaturen, selbst bei einer Lagerung bei 40° C, nur geringfügig weitergeht.
Beispiel
Eine Mischung aus einer Epoxidverbindung mit einem Epoxidäquivalent von 142 (50 Gewichtsteile) und Hexahydrophthalsäureanhydrid (50 Gewichtsteile) wurde jeweils mit 0,25 bis 1 Gewichtsprozent eines der nachstehend aufgeführten Beschleuniger versetzt und die Härtungsgeschwindigkeit mit Hilfe der »B-Zeit« verfolgt. Die Gemische wurden mehrere Tage bei einer Temperatur von 4O0C gelagert und daran die Veränderung der »B-Zeit« (Tabelle 1) sowie die der Viskosität (Tabelle 2) verfolgt im Vergleich zu einer gleich behandelten Mischung ohne Beschleunigerzusatz.
Tabelle 1
Beschleuniger Menge
%
»B-Zeit« 160cC
nach 0 Tagen
»B-Zeit« 160°C
nach 6 Tagen
Ohne >120' >120'
2-Methyl-
morpholin ... 0,5 22'30" 14'30"
Morpholin 1,0 20'40" 12'42"
Phosphorig-
säuretri-
morpholid ... 1,0 17' 12Ί0"
Phosphorsäure-
trimorpholid 1,0 47' 40'
Tabelle 2
Beschleuniger
Ohne
2-Methylmorpholin
Menge
0,25
Viskosität nach M a 11 i s ο η bei
20° C nach Lagerung bei 400C nach
0 Tagen 1 Tag 2 Tagen 6 Tagen
7,5"
7,5"
12,4"
12,2"
27,7"
24"
10'
7Ί5"
Beschleuniger
Morpholin N-Methylmorpholin
Menge
0,5
0,25
Viskosität nach M a 11 i s ο η bei
2O0C nach Lagerung bei 400C nach
0 Tagen 1 Tag 2 Tagen 6 Tagen
7,4"
9"
16,3"
81"
23,5"
etwa 70'
5'47'

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Beschleunigen der Polyadduktbildung beim Umsetzen von Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül mit mehrbasischen organischen Säuren oder deren Anhydriden in der Wärme und in Gegenwart latenter Morpholin-Beschleunigungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschleunigungsmittel Morpholinderivate der allgemeinen Formel
    H2 H2
    C-C
    N —
    c — c
    H H2
    in der X entweder ein Wasserstoff- oder ein Phosphoratom oder die P = O-Gruppe, η gleich 1, wenn X gleich ein Wasserstoffatom ist, oder η gleich 3, wenn X entweder ein Phosphoratom oder die P = O-Gruppe ist, und R entweder ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe bedeutet, in Mengen von 0,25 bis 5 Gewichtsprozent, berechnet auf die Menge des Gemisches aus Epoxidverbindung und Polyadduktbildner, verwendet werden.
DE19671745334 1967-05-17 1967-05-17 Verfahren zum beschleunigen der polyadduktbildung beim um setzen von epoxidverbindungen mit sehr basischen organischen saeuren oder deren anhydriden Withdrawn DE1745334B1 (de)

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DE3447251A1 (de) * 1984-12-22 1986-06-26 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Waermehaertbare epoxidharzmischungen

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