DE1769168B2 - Durch uv-bestrahlen haertbare polyesterform- und ueberzugsmassen - Google Patents

Durch uv-bestrahlen haertbare polyesterform- und ueberzugsmassen

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DE1769168B2 DE19681769168 DE1769168A DE1769168B2 DE 1769168 B2 DE1769168 B2 DE 1769168B2 DE 19681769168 DE19681769168 DE 19681769168 DE 1769168 A DE1769168 A DE 1769168A DE 1769168 B2 DE1769168 B2 DE 1769168B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/01Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to unsaturated polyesters

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Description

So sind die unter (1) genannten Verbindungen schwer dadurch aus, daß sie weder bei der Polymerisation noch lugänglich und genügen, wie auch die unter (2) auf- 65 bei späterer Lagerung der Polymerisate unter Licht geführten Substanzen, hinsichtlich ihrer Reaktivität einfluß Anlaß zu Verfärbungen geben.
nicht den an sie gestellten Ansprüchen. Verbindungen, Ferner besitzen eim; Reihe der eriindungsgemäßei
die den Gruppen (1) und (2) angehören, ergeben jedoch Form- und Überzugsmassen bei Raumtemperatu
cine hervorragende Dunkel-Lagerstabilität. So ist z. B. eine 2 Gewichtsprozent 2-Phenylthio-i-butyrophenon, 2-p-MethyIphenylthio-i-butyrophenon, 2-Pentachlorphenylthiopropiophenon, 2-Pentachlorphenylthio-2-phenyl-acetophenon oder 2-Pentachlorphenylthio-2-naphthyl-acetonaphthon enthaltende styrolische Lösung eines ungesättigten Polyesters bei Raumtemperatur praktisch unbegrenzt haltbar und z. B. als stabiles Einkomponentensystem hervorragend geeignet.
Die Form- und Überzugsmassen enthalten die beschriebenen Photoinitiatoren zweckmäßig in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 2,5 Gewichtsprozent, und zwar entweder allein oder im Gemisch miteinander.
Als Strahlenquellen zur Durchführung der Photopolymerisation können natürliches Sonnenlicht oder künstliche Strahler, deren Emission im Bereich von 250 bis 500 nm, vorzugsweise 300 bis 400 nm, liegt, verwendet werden. Vorteilhaft sind Quecksilberdampf-, Xenon- und Wolfram-Lampen, insbesondere spezielle Leuchtstofflampen mit Emissionen oberhalb 300 nm.
In der nachstehenden Tabelle 1 sind die Paraffmausschwimmzeiten von Lösungen eines typischen photopolymerisierbaren ungesättigten Polyesters aus Maleinsäure, Phthalsäure und Propylenglykol-1,2 in Styrol gegenübergestellt, wie sie bei Verwendung einerseits von bekannten und andererseits von erfindungsgemäßen Photoinitiatoren erhalten werden. Die Sensibilisatoren sind jeweils in Mengen von 1 m-Mol der Mischung von 10 g einer 65 Gewichtsprozent Feststoff enthaltenden Lieferfonn, 2 g Styrol und 0,1 g einer lOgewichtsprozentigen Lösung von Paraffin (Fp. 52 bis 530C) in Toluol zugesetzt. Die 500 μπι dicken Schichten werden der Strahlung einer Leuchtstofflampe (Osram-Lampe für Pauszwecke, 4C Watt, Länge 97 cm) im Abstand von 5 cm ausgesetzt.
Tabelle 1
Paraffinausschwimmzeiten nach min eines typischen Polyesterharzes, das mit 1 mMol verschiedener Photoinitiatoren pro 10 g Lieferform, 2 g Styrol und 0,1 ml Paraffin-Lösung versetzt ist.
PhotosciToibilisator Einwaage Ausschwimm Ver- 1,3
(1 mMol) zeiten des gleichs- 1,5
in mg Paraffins ver-
nach min suche 0,8
4,4'-Dimethyl-diphenyl- 246 2,3 ■
disulfid 0,8
Bis-(isopropyloxy-thio- 270 3,0
formyl)-disulfid 0,9
Benzoin 212 3,2
Benzoinäthyläther 240 0,8
2-Phenylthio-acetophenon 228
2-n-Butylthio-2-phenyl- 284
acetophenon
2-Phenylthio-2-phenyl- 304
acetophenon
2-(4-Methylphenylthio) 360
2-phenyl-acetopheiion
2-(4-terl.-Butylphenylthio)- 318
2-phenyl-acetophenon
Nach 30 Minuten langem Bestrahlen werden farblose Beschichtungen erhalten, mit Ausnahme derjenigen, die Benzoin und Benzoinäthyläther enthalten, diese weisen geringe Gelbverfärbung auf.
Unter ungesättigten Polyestern sind die üblichen Polykondensationsprodukte *,/9-ungesättigter Dicarbonsäuren, gegebenenfalls in Mischung mit gesättigten Dicarbonsäuren, mit Polyolen zu verstehen.
Copolymerisierbare, monomere Verbindungen sind die ungesättigten Verbindungen, deren C — C-Doppelbindungen durch Halogenatome oder durch Carbonyl-, ίο Cyanid-, Carboxyl-, Ester-, Amid-, Äther-, Arylgruppen oder durch Kohlenstoffdoppel- und Kohlenstotfdreifachbindungen aktiviert sind, vorzugsweise Styrol, ferner z. B. a-Methylstarol Vinyltoluol, Acrylsäure- und Methacrylsäureester und entsprechende Amide.
Bei der Herstellung von Form- und Überzugsmassen können die in der Polyesterchemie üblichen Zusätze zugegen sein.
Die Form- und Überzugsmassen sind durch Zusatz üblicher Inhibitoren, z. B. p-Benzochinon, Hydrochinon, 3-Methylbrenzcatechin oder Kupferverbindungen, z. B. Kupfernaphthenat, in den bekannten Mengen stabilisiert.
Gegebenenfalls können Polymerisationskatalysatoren, z. B. Pe-oxide in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 4 Gewichtsprozent, mitverwendet werden. Geeignete Peroxide sind z. B. tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxid, Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, insbesondere Methyläthylketonperoxid und Cyclohexanonperoxid. Die Zugabe von Peroxiden bewirkt eine verbesserte Haftung der ausgehärteten Überzüge auf der Unterlage.
In Verbindung mit der Verwendung von Ketonperoxiden können zur beschleunigten Durchhärtung Metallverbindungen, wie Kobalt-, Zirkon- und Vanadinnaphthenat oder Metallchelate, z. B. Kobalt- und Zirkonacetylacetonat, zugesetzt werden. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Peroxiden und Metallbeschleunigern ist die Lagerstabilität der Massen allerdings herabgesetzt. Es empfiehlt sich deshalb, in einem solchen Fail nach der Aktivgrundmethode zu arbeiten, bei der die Überzugsmasse auf eine zuvor auf den Untergrund aufgetragene, peroxidhaltige Schicht aufgebracht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäß zu verwendenden Photoinitiatoren bei solchen Überzugsmassen anzuwenden, denen Paraffin oder Wachs oder wachsartige Stoffe zugesetzt sind, die bei Beginn der Polymerisation ausschwimmen und die inhibierende Wirkung des Luftsauerstoffs verhindern.
Zum Schutz von lichtempfindlichen Untergründen, z. B. hellen Hölzern, können den Form- und Überzugsmassen geringe Mengen von üblichen UV-Absorbern zugesetzt werden, ohne daß die Reaktivität wesentlich beeinträchtigt wird.
Ferner können geringe Mengen an üblichen Trägerund Füllstoffen sowie Thixotropiemitteln, z. B. Glasfasern, synthetische Fasern, Kieselsäure und Talkum, in den Form- und Überzugsmassen während der Photopolymerisation zugegen sein.
Beispiel 1
Ein ungesättigter Polyester, hergestellt durch Kondensation von 152 Gewichtsteilen Maleinsäureanhydrid, 141 Gewichtsteilen Phthalsäureanhydrid und 195 Gewichtsteilen Propandiol-1,2, wird mit 0,045 Gewichtsteilen Hydrochinon versetzt und 65gewichtspro-
zentig in Styrol gelöst. Jeweils 100 Gewichtsteiien der erhaltenen Harzlieferform werden 20 Gewichtsteile Styrol, 1 Gevvichtsteil einer lOgewichtsprozentigen Lösung von Paraffin (Fp 52 bis 53°C) in Toluol sowie verschiedene Photoinitiatoren xugemischt. Die so gewonnene Lösung bringt man mit einem Filmzieher (500 μπι) auf Glasplatten und belichtet mit der Strahlung einer Leuchtstofflampe (Osram L-Lampe für Pauszwecke, 40 Watt, Länge 95 cm) in einem Abstand von 5 cm. Die Paraffinausschwimmzeiten und die Zeiten zum Erreichen der Bleistifthärte >6H sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Zusatz, bezogen auf Harzlieferform
Gewichtsprozent
2 2-Phenylthio-acetophenon
2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-(4-Methy)pbenyJthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-(4-tert.-Butylphenylthio)-2-phenyl-acetophenon
2 2-(4-Chlorphenylthio)-2-phenyl-acetophenon
2 2-Pentachlorphenylthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-n-Butylthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-n-DodecyIthio-2-phenyl-acetophenon
2 2-Phenylthio-propiophenon (nf 1,6131)
2 2-Pentachlorphenylthio-propiophenon
2 2-p-Methylphenylthio-butyrophenon (nf 1,5969)
2 2-Phenylthio-2-p-methy]phenyl-p-methylacetophenon
2 2-Phenylthio-2-phenyl-p-chloracetophenon
2 2-Phenylthio-2-naphthyl-acetonaphthon
2 2-Pentachlorphenylthio-2-naphthyl-acetonaphthon
Ausschwimmzeiten des Paraffins nach min
54
bis 81
bis 81
bis 135
bis 118
bis 182
63
bis 60
bis 172
52
70
bis 118
bis 184
1,4 0,9 0,9 0,9
1,1 1,0 1,6 1,7 1,0 0,8 1,3 1,0 1,0 1,5 1,2
Bleistifthärte > 6OH nach min
14 13 14 12 12 14 17 17 11 8,5 14 13 11 17 14
Beispiel 2
100 Gewichtsteile der im Beispiel 1 beschriebenen Han:lieferform, 20 Gewichtsteile Styrol und 1 Gewichtsteil einer lOgewichtsprozentigen Lesung von Paraffin (Fp 52 bis 53°C) in Toluol werden mit verschiedenen Sensibilisatoren sowie zusätzlich mit verschiedenen Peroxiden, metallhaltigen Verbindungen und UV-Absorbern versetzt. 500 μητ dicke Schichten dieser Lösungen werden mit einem Filmzieher auf Glasplatten aufgetragen und im Abstand von 5 cm der Strahlung der beschriebenen Leuchtstofflampe ausgesetzt. Die Paraffinausschwimmzeiten und die Zeiten zum Erreichen der Bleistifthärte >6 H sind in Tabelle 3 enthalten.
Tabelle 3
Zusätze, bezogen auf Harzlieferform
Gewichtsprozent
Ausschwimm- Bleistifthärte zeiten des > 6 H
Paraffins in min nach min
1. 2 2-Phenylthio-acetophenon 4 Cyclohexanonperoxid
(50%ig in Weichmacher)
2. 2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon 4 Methyläthylketonperoxid
(40%ig in Weichmacher)
3. 2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon 2 Kobaltnaphthenatlösung
(20%ig in Toluol)
4. 2 2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon
2 Kobaltnaphthenatlösung
(20%ig in Toluol)
4 Methyläthylketonperoxid
(4O0^g in Weichmacher) 1,4
1,1
1,2
3,3
19
20
17
32
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Zusätze, bezogen auf Harzlieferform
Gewichtsprozent
Ausschwimm- Bleistiftmine zeiten des > 6 H
Paraffins in min nach min
5. 2 2-Phenylthio-2-phcnyl-acetophenon
4 Methyläthylketonperoxid
(40%ig in Weichmacher)
0,25 2-Hydroxy-4-methoxy-benzophenon
6. 2 2-n-Butylthio-2-phenyl-acetophenon
4 Methyläthylketonperoxid
(40%ig in Weichmacher)
7. 2 2-(2-Methylphenylthio)-2-phenyl-acetophenon
0,05 «-Cyano-/9-(4-methoxyphenyl)-methacrylsäurebutylester
8. 2 2-(4-Chlorphenylthio)-2-phenyl-acetophenon 2 Kobaltnaphthenatlösung
(20%ig in Toluol)
2 Methyläthylketonperoxid
(40 %\g in Weichmacher)
2 Cumolhydroperoxid (70 %ig)
2,3
2,1
3,0
4,0
31
32
29
31
Beispiel 3
Auf Holz wird ein Aktivgrund, bestehend aus 50 g Nitrocellulose - Lösung (20gewichtsprozentig in Äthylacetat), 18 g Butylacetat, 20 g Methyläthylketonperoxid (40gewichtsprozentig in Weichmacher) und Äthylacetat, mit dem auf 100 ml aufgefüllt wurde, in einer Schichtdicke von 100 μηι aufgetragen. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels wird in einer Schichtdicke von 500 μΐη eine Polyesterharzmischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Harzlieferform, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist, 20 Gewichfsteiler Styrol, 1 Gewichtsteil lOgewichtsprozentige Lösung von Paraffin (Fp 52 bis 53°C) in Toluol, 2 Gewichts teilen 2 - Pentachlorphenylthio - 2 - phenylacetophenoi sowie mit Kobaltnaphthenatlösung und einem L)V-Ab sorber als weiterem Zusatz aufgetragen und nacl 3 Minuten Entlüftungszeit mit der beschriebenei Leuchtstofflampe im Abstand von 5 cm bestrahlt Die Beschreibung der Zusätze und die Ergebnisse de Polymerisation sind in Tabelle 4 enthalten.
Tabelle 4
Zusätze, bezogen auf Harzlieferform Ausschwimm Bleistifthärte
zeiten des > 6H
Paraffins nach min
Gewichtsprozent nach min
ohne Zusatz 1,6 18
2 Kobaltnaphthenatlösung 2,0 22
(20%ig in Toluol)
2 Kobaltnaphthenatlösung
(20%ig in Toluol) 4 5 ->Q
0,1 — Cyano-/?-(4-methoxyphenyl-meth-
acrylsäurebutylester
Beispiel 4
Ein durch Kondensieren von 1765 Gewichtsteilen Maleinsäureanhydrid, 756 Gewichtsteilen Äthylenglykol, 405 Gewichtsteilen Butandiol-1,3 und 1540 Gewichtsteilen Trimethylolpropan-diallyläther in Gegenwart von 0,83 Gewichtsteilen gewonnener, ungesättigter Polyester wird 70gewichisprozentig in Styrol gelöst. 100 Gewichtsteile der erhaltenen Lieferform und 1 Gewichtsteil Kobaltnaphthenatlösung (20gewichtsprozentig in Toluol) werden mit verschiedenen Sensibilisatoren versetzt. Die Lösung wird als 500 μ dicke Schicht auf Glas im Abstand von 5 cm von d oben beschriebenen Leuchtstofflampe so lange b lichtet, bis der Film geliert ist. Daraufhin wird d Vorpolymerisat unter der Strahlung eines Quec silberhochdruckbrenners (Philips HPK 125 W/L) i Abstand von 10 cm belichtet, bis die Oberfläche d Beschichtung klebfrei ist. Die Bleistifthärte beträ dann >6 H.
Die benötigten Zeiten zur Gelierung unter c Leuchtstofflampe und zur Durchhärtung sind in I belle 5 enthalten.
Λ09 522/<
ίο
Tabelle 5 Gelierung unter Durchhartung
Zusatz, bezogen auf Harzlieferform Leuchtstoffröhre unter Hg-Hoch-
nach min druckbrenner
nach min Blei-
stifthärte > 6 H
Gewichtsprozent
2-(p-Methylphenylthio)-2,2-dimethyl- 1,3 acetophenon
l-n-Butylthio-l-phenyl-acetophenon 1,2
2-Phenylthio-2-phenyl-acetophenon 0,8
13
11 12

Claims (3)

farblose und zu keinen Verfärbungen neigende PolyPatentansprüche: merisate. Wegen mangelnder Reaktivität und wegen starker Verfärbungen der gehärteten Formteile haben
1. Durch UV-Bestrahlen härtbare Form- oder andererseits die unter (3) genannten Verbindungen Überzugsmassen aus auf übliche Weise stabili- 5 nicht befriedigen können. Auch die unter (4) aufgesierten Gemischen ungesättigter Polyester und führten Substanzen ergeben Polymerisate, die zu gewisanpolymerisierbarer, monomerer Verbindungen sen Vergilbungen neigen. Außerdem sind die entspremit einem Gehalt an Photoinitiatoren, dadurch chend modifizierten Formmassen bei dunkler Lagegekennzeichn e t, daß die Massen als Photo- rung nicht stabil, so daß die Herstellung stabiler Eininitiaioren Verbindungen der Formel io komponentenmassen nicht möglich ist.
Gegenstand der Erfindung sind, nun durch UV-Be-
R3 strahlen härtbare Form- oder Überzugsmassen aus auf
j übliche Weise stabilisierten Gemischen ungesättigter
R1 — C — C — S — R2 Polyester und anpolymensierbarer, monomerer Ver-
{ I is bindungen mit einem Gehalt an Photoinitiatoren, die
O R4 dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Photoinitiatoren Verbindungen der Formel
enthalten, wobei entweder R1 und R2 für jeweils
einen aromatischen Rest und R3 und R4 für ^3
aliphatische oder araliphatische Reste und/oder 20 I
Wasserstoffatome oder R1 und R3 für jeweils einen R1— C— C— S — R2
aromatischen Rest und R2 und R4 für aliphatische, j
araliphatische und/oder aromatische Reste, wobei O R4
R4 auch ein Wasserstoffatom sein kann, stehen.
2. Form- und/oder Überzugsmassen nach An- 25 enthalten, wobei entweder R1 und R2 für jeweils einen spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusatz- aromatischen Rest und R3 und R4 für aliphatische lieh Peroxidkatalysatoren, Metallbesch'euniger, oder araliphatische Reste und/oder Wasserstoffatome UV-Absorber, Träger- und Füllstoffe und/oder oder R1 und R3 für jeweils einen aromatischen Rest Thixotropiemittel enthalten. und R2 und R4 für aliphatische, araliphatische
3. Form-oder Überzugsmassen nach Anspruch 1, 30 und/oder aromatische Reste, wobei R4 auch ein dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Paraffin Wasserstoffatom sein kann, stehen.
oder Wachs oder wachsartige Stoffe enthalten. Beispiele für solche Photoinitiatoren sind: 2-Phenyl-
thio-, 2-p-Methylphenylthio-, 2-p-Äthy!phenylthio-, 2-p-tert.-Butylphenylthio-, 2-p-Chlorphenylthio-, 2-p-
35 Methoxyphenylthio-, 2-o-Methylphenylthio-, 2-o-
Chlorphenylthio-, 2-m-Methylphenylthio- sowie 2-Pentachlorphenylthioderivate von Acetophenon,
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf durch Propiophenon, Butyrophenon und i-Butyrophenon UV-Bestrahlen härtbare Form- und Überzugsmassen sowie 2-Äthylthio-, 2-Isopropylthio-, 2-n-Butylthio-, •us auf übliche Weise stabilisierten Gemischen unge- 40 2-n-Dodecylthio-, 2-Phenylthio-, 2-p-Methylphenyl-■ättigter Polyester und anpolymerisierbarer monomerer thio-, 2-p-Äthylphenylthio-, 2-p-tert.-Butylphenyl-Verbindungen mit einem Gehalt an Photoinitiatoren thio-, 2-p-Chlorphenylthio-, 2-p-Methoxyphenylthio-, (»Sensibilisatoren«). 2-o-Methylphenylthio-, 2-o-Chlorphenylthio-, 2-m-
DIe Wirkung von Photoinitiatoren ist bei ihrer Methylphenylthio- und 2-Pentachlorphenylthioderi-Anwendung auf polymerisationsfähige Stoffe überaus 45 vate von 2-Phenyl-acetophenon, 2,2-Diphenyl-acetolubstrat-spezifisch, wie aus vielen Veröffentlichungen phenon, 2-Phenyl-propiophenon, 2-Phenyl-butyrohervorgeht. phenon und 2-Naphthyl-acetonaphthon.
Als Initiatoren für die photochemische Polymerisa- Diese Verbindungen können durch Umsetzung
tion von Polyesterform- und Überzugsmassen wurden von «-Halogenketonen, wie 2-Chlor-acetophenon und bisher Stoffe bekannt, die folgenden Gruppen ange- 5° 2-Chlor-2-phenylacetophenon, mit den Natriumsalzen hören, nämlich (1) O-Alkyl-Xanthogensäureester, die der entsprechenden Merkaptane oder Thiophenole in in ^-Stellung zum Schwefelatom durch eine Doppel- an sich bekannter Weise hergestellt werden (s. dazu bindung aktiviert sind (US-PS 27 16 633), (2) aroma- z. B. Schönberg et al., J. Amer. Chem. Soc. 78, tische Disulfide (DT-AS 12 33 594), (3) bestimmte 1224 [1956]).
Halogenverbindungen (CM. M c Cl ο s key, J. 55 Diese Photoinitiatoren verleihen den Form- und Bond, Ind. Engng. Chem. 47, 2125 [1955]) und Überzugsmassen, in denen sie sich gelöst befinden, (4) Benzoin, sowie Derivate des Benzoins, nämlich außerordentlich hohe Reaktivität. Sie unterscheiden a-substituierte Benzoine (US-PS 27 22 512) und Ben- sich so von den bisher bekannten schwefelhaltigen loir.iäther primärer Alkohole (FR-PS 14 50 589). Photoinitiatorsubstanzen. Insbesondere ergeben sie
E'ie diesen Gruppen zugehörenden Verbindungen 60 auch unter der ultravioletten Strahlung von energiebesitzen teilweise erhebliche Mangel, die ihre Ver- armen Leuchtstofflampen mit einer Emission oberhalb Wendung in der Technik entweder unmöglich gemacht, 300 nm eine rasche Aushärtung,
lumindest aber behindert haben. Die neuen Photoinitiatoren zeichnen sich nur
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2904649A1 (de) * 1978-02-08 1979-08-30 Hitachi Ltd Harzzusammensetzung und verfahren zur befestigung von bauteilen auf leiterplatten

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