DE1916287A1 - Insoluble epoxy-based polyadducts - Google Patents
Insoluble epoxy-based polyadductsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von unlöslichen Kunststoffen durch Umsetzen von Epoxidverbindungen Die Erfindung betrifft die Herstellung unlöslicher Kunotstoffe auf der Basis neuer Epoxidverbindungen, die durch Umsetzen eines Reaktionsproduktes aus Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan und Maleinsäureanhydrid (Molverhältnis vorzugsweise 1: 2) mit Epoxyhalogenalkenen gotonnen wurden. Process for the production of insoluble plastics by reacting of epoxy compounds The invention relates to the production of insoluble plastics on the basis of new epoxy compounds that are produced by reacting a reaction product from bis (hydroxymethyl) tricyclodecane and maleic anhydride (molar ratio preferably 1: 2) were tinned with epoxyhalogen alkenes.
Ee iBt bekannt, Epoxidverbindungen der allgemeinen Formel herzustellen, in der die beiden Säurereste R1(CO-)2 von einer Dicarbonsäure z.B. Phthalsäure und die Glyoolreste oR2o- von Äthylenglycol oder Neopentylglycol abgeleitet sind (siehe britische Patentschrift 1 026 141).Ee iBt known, epoxy compounds of the general formula in which the two acid residues R1 (CO-) 2 are derived from a dicarboxylic acid, for example phthalic acid, and the glyool residues oR2o- are derived from ethylene glycol or neopentyl glycol (see British patent specification 1 026 141).
Die For@beständigkeit in der Wärme der Harze, die aus diesem Epoxidharzvorprodukt hergestellt werden können, ist gering.The for @ resistance in the heat of the resins made from this epoxy resin precursor can be produced is low.
Nach dem Beispiel der britischen Patentschrift wurde ein Epoxidharzvorprodukt aus einem Mol Glycol, zwei Molen Phthalsäureanhydrid und Epichlorhydrin hergestellt und dieses jit Maleinsäureanhydrid umgesetst. Di@@@@ Hars hat eine verhältnismäßig geringe @arten@wärme.Following the example of the British patent specification was an epoxy resin precursor made from one mole of glycol, two moles of phthalic anhydride and epichlorohydrin and this jit maleic anhydride converted. Di @@@@ Hars has a proportionate low @ species @ heat.
Die Erfindung besteht darin, Epoxidharzvorprodukte einsusetzen, die leicht und bei ni@drigen Temperaturen mit den zur Umsetzung bestimmten Stoffen gemischt und zu Kunststoffen mit guten thermnischen und mechanischen Eigenschaften mit breitem Anwendungebereich umgesetzt werden können.The invention consists in using epoxy resin precursors that easily mixed with the substances intended for conversion at low temperatures and to plastics with good thermal and mechanical properties with wide Application area can be implemented.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von unlöshohen Kunststoffen auf der Basis von Polyaddukten durch Umsetzen von Epoxidverbindungen, die wenigstens 2 Epoxidgruppen im Molekül aufweisen, mit Verbindungen, die zur Umsetzung mit Epoxidgruppen fähige funktionelle Gruppen besitsen, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Epoxidverbindung esterartige Verbindungen eingesetzt werden, die durch Umsetzen von Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan und Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid und w@iteres Umsetzen des hierbei erhaltenen Produktes mit Epoxyhalogenalkanen erhalten wurden.The inventive method for the production of insoluble plastics on the basis of polyadducts by reacting epoxy compounds that at least Have 2 epoxy groups in the molecule, with compounds that react with epoxy groups possess capable functional groups, is characterized in that as an epoxy compound ester-like compounds are used, which by reacting bis (hydroxymethyl) tricyclodecane and maleic acid or maleic anhydride and further reacting the resultant Product with epoxyhaloalkanes were obtained.
Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan und die Säurekomponente werden vorzugsweise im molaren Verhältnis 1 s 2 umgesetzt.Bis (hydroxymethyl) tricyclodecane and the acid component are preferred implemented in a molar ratio of 1 s 2.
Bei der Umsetzung des Diols mit der Säurekomponente, vorzugsweis Maleinsäureanhydrid, entsteht der Bie(hydroxymethyl)-tricyclodecan-di-malein@äure-monoester der Formel hat eine Säure@ahl von 286, das berechnets Molekulargeweicht beträgt 392, das IR-Spektrum weist keine Anhydridbanden aui, Die neuen Epoxidverbindungen stellt man zweckmäßig durch Umsetzen von Alkali@alsen des Bis(hydroxyzethyl)-tricyclodeoandi-malein@äure-monoesters mit @poxyhalogenalkanen oder durch direktes Umsetsen des @@ters mit @@@xyhalogenalkanen und an- schließende Dehydrohalogenierung mittels Alkali nach bekannten Verfahren her. G@eignete Epoxyhalogenalkane sind z.B.When the diol is reacted with the acid component, preferably maleic anhydride, the bis (hydroxymethyl) tricyclodecane-di-maleinic acid monoester of the formula is formed has an acidity of 286, the calculated molecular weight is 392, the IR spectrum shows no anhydride bands. poxyhalogenalkanes or by direct reaction of the @@ ters with @@@ xyhalogenalkanes and subsequent dehydrohalogenation by means of alkali according to known processes. G @ suitable epoxyhaloalkanes are, for example
Epihalogenhydrine, 1-Chlor-2,3-epoxybutan, 1-Chlor-3,4-epoxybutan, 2-Chlor-3,4-epoxybutan, 1-Chlor-2-methyl-2,3-epoxypropan, 1-Brom-2,3-epoxypentan, 2-Chlor-methyl-1,2-epoxybutan, 1-Brom-4-methyl-3,3-epoxypentan, 1-Brom-4-methyl-3,4-epoxypentan, 1-Brom-4-ethyl-2,3-epoxypentan, 4-Chlor-2-methyl-2,3-epoxypentan, 1-Chlor-2,3-epoxyoctan, 1-Chlor-2-methyl-2,3-epoxydecan, vorsugeweise benutzt man Epichlorhydrin. Die hierbei erhaltenen sogenannten Epoxidharzvorprodukte werden in bekannter Weise mit Verbindungen mit funktionel-Ion Gruppen bei erhöhter Temperatur unter Porigebung pu unlöslichen Kunststoffen umgesetzt.Epihalohydrins, 1-chloro-2,3-epoxybutane, 1-chloro-3,4-epoxybutane, 2-chloro-3,4-epoxybutane, 1-chloro-2-methyl-2,3-epoxypropane, 1-bromo-2,3-epoxypentane, 2-chloro-methyl-1,2-epoxybutane, 1-bromo-4-methyl-3,3-epoxypentane, 1-bromo-4-methyl-3,4-epoxypentane, 1-bromo-4-ethyl-2,3-epoxypentane, 4-chloro-2-methyl-2,3-epoxypentane, 1-chloro-2,3-epoxyoctane, 1-chloro-2-methyl-2,3-epoxydecane, epichlorohydrin is used as a precaution. The one here obtained so-called epoxy resin precursors are in a known manner with compounds with functional ion groups at elevated temperature with porosity pu insoluble Plastics implemented.
Min besonders vorteilhaftes Verfahren sur Herstellung des Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan-di-maleinsäure-monoesters bestcht darin, daß Man Maleinsäureanhydrid mit Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan ii Molverhältnis 2 t 1 in Gegenwart von 1 Gew.% Pbo als Katalysator im Lösungsmittel (z.B. Xylol) umsetst. Die Reaktionsmischung wird 1 - 2 h, vorzugsweise 1,5 h, in xylol an Rückfluß gekocht. Mach der Entfernung des Xylols wird das Additionsprodukt in Aceton gelöst und die Lösung durch Filtration vom Katalysator befreit. Die Alkalisalse des Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan-di-maleinsäuremonoesters werden direkt durch Neutralisieren der acetonischen Lösung mit entsprechender wäßriger Lauge, Abzichen des Acetons und anschließendes Abtreiben des Wassers als azeotrepes Gemisch mit hierfür bekannten Verbindungen, z.B.Min particularly advantageous process for the preparation of bis (hydroxymethyl) tricyclodecane-di-maleic acid monoester The fact that maleic anhydride is combined with bis (hydroxymethyl) tricyclodecane is impressive ii molar ratio 2 t 1 in the presence of 1% by weight of Pbo as a catalyst in the solvent (e.g. xylene). The reaction mixture is 1 - 2 h, preferably 1.5 h, in xylene boiled at reflux. Upon removal of the xylene, the addition product becomes dissolved in acetone and the solution freed from the catalyst by filtration. The alkaline salts of the bis (hydroxymethyl) tricyclodecane di-maleic acid monoester are directly through Neutralize the acetone solution with an appropriate aqueous lye, draw off of the acetone and then driving off the water as an azeotropic mixture with compounds known therefor, e.g.
Bansol, Toluol usw. bis zur Trockne erhalten. Dis Trocknung der Alkalisalze durch a@eotrope Abtreibung des Wassers erwies sich als schr vorteilhaft; man kann die Salse jedoch auch thermisch trocknen. Zur Darstellung der Vorprodukte werden zweckmäßig Kalium- oder Natriumsalze verwendet.Bansol, toluene, etc. obtained to dryness. The drying of the alkali salts a @ eotropic abortion of the water proved to be extremely beneficial; one can but also dry the Salse thermally. To represent the preliminary products are appropriately used potassium or sodium salts.
Man setzt die neuen Epoxidverbindungen vorzugsweise mit Di-oder Folycarbonsäuren oder deren Antydriden, ierner mit aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen und heterocyclischen Aminen, welche mindestens zwei primäre oder sekundäre Aminogruppen enthalten, mit Carbonsäure- oder Sulfonsäureamiden, Dicyandiamid und anderen für derartige Umsetzungen üblichen Verbindungen zu Polyaddukten um (siehe A.M.The new epoxy compounds are preferably used with di- or folycarboxylic acids or their antydrides, in addition with aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and heterocyclic amines which contain at least two primary or secondary amino groups contain, with carboxamides or sulfonic acid amides, dicyandiamide and others for such reactions to conventional compounds to polyadducts (see A.M.
Paquin "Epoxidverbindungen und Epoxidharze", Seite 473 ff).Paquin "Epoxy Compounds and Epoxy Resins", page 473 ff).
Besonders gute Endprodukte erhält man bei Verwendung von Anhydriden mehrbasischer Carbonsäuren wie z.B. Isooctenylbernsteinsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid usw. Man setzt hierbei zweckmäßig etwa 70 bis 120 % der stöchiometrischen Menge der zur Umsetzung mit Epoxidgruppen befähigten, allgemein als Härtungsmittel bezeichneten Verbindungen, berechnet auf den Epoxidgchalt der Epoxidverbindungen, ein.Particularly good end products are obtained when using anhydrides polybasic carboxylic acids such as isooctenylsuccinic anhydride, succinic anhydride, Phthalic anhydride, maleic anhydride, etc. It is expedient to use about 70 to 120% of the stoichiometric amount of those capable of reacting with epoxy groups, Compounds commonly referred to as curing agents, calculated on the epoxy content of the epoxy compounds.
Außerdem Können tertiäre Amine und Lewis-Säuren zur katalytischen Härtung verwendet werden.In addition, tertiary amines and Lewis acids can be used for catalytic Hardening can be used.
niese Umsetzung der neuen lWpoxidserbindungen nach der Erfindung mit üblichen Härtungamitteln, insbesondere Dicarbonsäureanhydrid, Aminen usw. kann auch in Gegenwart von ungesättigten polymerisationsfähigen Monomeren erfolgen, z.B. zusammen mit Styrol, α-Methylstyrol, Divinylbenzol, Vinylcarb azol, Acrylsäure, Acrylnitril, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Methacrylnitril, α-Chloracrylsäure, α-Chloracrylester, Vinylmethylketon, Vinylessigsäure, Vinylessigsäurenitril, Vinylacetat, Vinylphenyläther, 2-Chlorbutadien(1,3). Die Verwendung eines Polymerisationskatalysators (wis z.B. Benzoylperoxid) ist vorteilhaft.This implementation of the new lWpoxidserbindungen according to the invention with customary hardening agents, especially dicarboxylic anhydride, amines, etc. can also take place in the presence of unsaturated polymerizable monomers, e.g. together with styrene, α-methylstyrene, divinylbenzene, vinylcarbazole, acrylic acid, acrylonitrile, Methacrylic acid, methacrylic acid ester, methacrylonitrile, α-chloroacrylic acid, α-chloroacrylic ester, Vinyl methyl ketone, vinyl acetic acid, vinyl acetic acid nitrile, vinyl acetate, vinyl phenyl ether, 2-chlorobutadiene (1,3). The use of a polymerization catalyst (wis e.g. Benzoyl peroxide) is beneficial.
Formkörper aus den Harzmassen nach der Erfindung zeichnen eich durch eine Uberlegene Kombination guter mechanischer und thermischer Eigenschaften aus. Trotz der hohen Härte aind sie nicht spröde. Da auch ihr thermisches Verhalten, gekennzeichnet durch die Formbeständigkeit in der Wärme nach Martens, über dem Durchschnitt liegt, bedeuten die neuen Produkte einen erheblichen technischen Bortxchritt.Moldings made from the resin compositions according to the invention are characterized by calibration a superior combination of good mechanical and thermal properties. Despite the high hardness aind they are not brittle. Since also your thermal Behavior, characterized by the dimensional stability under heat according to Martens, is above average, the new products mean a considerable technical Bortx step.
Bin Vergleich der erfindungsgemäßen mit entsprechenden Produkten aus harzbildenden Verbindungen nach der britischen Patentschrift 1 026 141 zeigt die Überlegenheit der neuen Kunststoffe. Wird z.B. ein Epoxidharzvorprodukt, das aus 1 Mol Glykol, zwei Molen Phthalsäureanhydrid und Epichlorhydrin nach dem Beispiel der britischen Patentschrift hergestellt worden ist, mit Maleinsäureanhydrid ausgehärtet, so erhält man ein Harz mit einer Martenewärme von d52°C, während ein entsprechendes Harz nach der Erfindung eine Martenswärme von 1460 aufweist. wird in einem entsprechenden Vergleichsversuch Berneteineäureenhydrid als Härtungsmittel benutzt, so hat das erfindungsgemäße Harz eine Martenstemperatur von 6200, während die des Harzes aus dem Epoxidharzvorprodukt nach der britischen Patentschrift unterhalb Raumtemperatur liegt Die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Harze sind denen der vorstehend erwähnten überlegen. Letztere sind so spröde, daß entsprechende messungen nicht möglich waren.I am comparing the products according to the invention with corresponding products resin-forming compounds according to British patent specification 1,026,141 shows the Superiority of the new plastics. For example, if an epoxy resin precursor is made from 1 mole of glycol, two moles of phthalic anhydride and epichlorohydrin according to the example the British patent has been cured with maleic anhydride, a resin with a Martenewarmme of d52 ° C is obtained, while a corresponding Resin according to the invention has a Martens heat of 1460. will be in a corresponding Comparative experiment used succinic acid hydride as a hardening agent, so it has resin according to the invention has a Marten temperature of 6200, while that of the resin the epoxy resin precursor according to the British patent below room temperature The mechanical properties of the resins of the invention are those of the above mentioned superior. The latter are so brittle that appropriate measurements were not possible.
Die harzmassen nach der Erfindung sind geeignet als Gieß-, Imprägnier- und Laminierharze, besonders i technik; Bestandteile von Bindemitteln, vor allem von Kl@bstoffen und Kunstharzmörteln, Komponenten von Beschichtungsmassen, besonders im Bauwesen, Lackrohstoff zur Herstellung besonders chemikalienfester Lacke sowie als Komponenten lösungemittelfreier Lacksyateme, Abgußmassen, u.a. im Form-und Werkzeugbau, Schaumstoffe. Sie können bekannte Zusätze wie z.B. Füllstoffe, Färbemittel, Weichmacher, in den hierfür üblichen Mengen @nthalten.The resin compositions according to the invention are suitable as casting, impregnation and laminating resins, especially technology; Components of binders, especially of adhesive and synthetic resin mortars, components of coating compounds, especially in construction, paint raw material for the production of particularly chemical-resistant paints and as components of solvent-free paint systems, casting compounds, e.g. in mold and tool construction, Foams. You can use known additives such as fillers, coloring agents, plasticizers, @contained in the usual quantities.
Beispiel 1 98 g Bis-(hydroxymetyl)-tricyclodecan (0,5 Mol), 98 g Maleinsäureanhydrid (1,0 Mol), 1,96 g Pbo als Katalysator (1,0 Gew.%) und 250 ml Xylol werden in einem 500 ml- Zweihalskolben mit Rührer und aufgesetstem Rüokflußkühler 1,5 h am Rüokfluß erhitzt. Nach dem Absi@hen des Xylols wird das Produkt in Aceton gelöst und die Lösung durch Filtrieren vom Katalysator befreit. Die Lösung wird sur Trockne eingsengt.Example 1 98 g bis (hydroxymethyl) tricyclodecane (0.5 mol), 98 g maleic anhydride (1.0 mol), 1.96 g of Pbo as a catalyst (1.0% by weight) and 250 ml of xylene are in one 500 ml two-necked flask with stirrer and attached reflux condenser 1.5 h on reflux heated. After Absi @ hen the xylene, the product is dissolved in acetone and the The solution was freed from the catalyst by filtration. The solution is evaporated to dryness.
Ausbeute: 185 g weißes Produkt aus Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan-di-malsinsäure-monoester .Yield: 185 g of white product from bis (hydroxymethyl) tricyclodecane di-malic acid monoester .
Beispiel 2 180 g Bis-(hydroxymethyl)-tricyclodecan-di-malinsäure-monoester werden in 1 1 Acsten gelöst und die Lösung mit 5 % KOH gegen Phenolphthalein neutralisiert. Zur Lösung wird genügend Bensol zugesetst, um aus der Lösung das vorhandens Wasser asectrop abzutreiben. Nach dem Absiehen des gesamtn Lösungsmittls erhält man das Kaliumsals.Example 2 180 g of bis (hydroxymethyl) tricyclodecane di-malic acid monoester are dissolved in 1 1 Acsten and the solution neutralized with 5% KOH against phenolphthalein. Sufficient Bensol is added to the solution to remove the water that is present to abort asectrop. After removing all of the solvent you get that Potassium as.
Ausbeute: 205 g Beispiel 3 Zur Darstellung des Eporidharzvorproduktes werden 49,1 g Kaliumsals aus Beispiel 2, das 16 h bei 100°C/15 Torr sorgfältig getrocknet worden ist, mit 123 al Epichlorphdrin 48 h bei 140°C Badtemperatur unter kräftigem Rühren am Rüokfluß gekocht. Nach dem Abkühlen werden zu der Suspension 250 ml Äthylenchlorid sugesetst und dei Lösung des Epoxidharzvorproduktes vom Balz abzntrifugiert. Nach Abdestillieren des überschüssigen Epichlorhydrins und Äthylenchloride hinterbleib das hellglbe harser@ige Ege@@@@@@@@@verprodukt mit einer Auebeute von 50,4 g @@ @@@@@@harmverprodukt kann eihem Epoxidvort von 3,2 - 2,5 @@@@@ @/g baben.Yield: 205 g. Example 3 For the preparation of the eporid resin precursor 49.1 g of potassium as from Example 2, which is carefully dried for 16 h at 100 ° C / 15 Torr has been, with 123 al Epichlorphdrin 48 h at 140 ° C bath temperature under vigorous Stirring cooked on the Rüokfluss. After cooling, 250 ml of ethylene chloride are added to the suspension sugesetst and dei solution of the epoxy resin precursor from the courtship centrifuged. To Distilling off the excess epichlorohydrin and ethylene chloride remain the brightly colored harser @ ige Ege @@@@@@@@@ product with a yield of 50.4 g @@ @@@@@@ harmverprodukt can have an epoxy range of 3.2 - 2.5 @@@@@ @ / g.
Teispiel 4 Zur Berstellung der Formkörper wird das Epoxidharsvorprodukt auf 70°C erhitst und mit einem Härter vermischt. Die Mischung ist nach de@ Homogenisieren vergußfertig. In Tabelle 1 sind Mischungen aus dem Epoxidharsvorprodukt und verschiedenen Härtungamitteln zusammengestellt und die Här termengen in g/@ Epoxidharzvorprodukt sowie die Verarbeitungsbediqungen für diese Mischungen angegeben worden.Partial Example 4 The epoxy resin precursor is used to produce the moldings heated to 70 ° C and mixed with a hardener. The mixture is after de @ homogenization ready to cast. In Table 1 are mixtures of the epoxy resin precursor and various Hardening agents and the hardening quantities in g / @ epoxy resin precursor as well as the processing conditions for these mixtures have been given.
Tabele 1 Verarbeitungebadingungen für Polyaddukte auf Baeis des Bis-(hydroxymethyl)-tricyclod@oan-di-malein@äure-mono@@ters. Table 1 Processing conditions for polyadducts based on bis (hydroxymethyl) tricyclod @ oan-di-malein @ aure-mono @@ ter.
Härtungsmittel: Bernsteinsäureanhydrid (BSA), Phthalsäureanhydrid-(PSA) Maleinsäureanhydrid (MSA) und Maleinsäureanhydrid + 20 Gew.% des Epoxidharzvorproduktes an Styrol (MSA/Sty.) Vorbärtung: s h bot 12000 Härtergehalt Härtung@temperatur Härtung@zeit Härter g/@ (°C) (h) MSA 0,281 120 24 PSA 0,418 210 24 181 0,275 210 48 MSA/Sty. 0,217 180 24 Tabelle 2 Thermische und mechanische Rigenschaften erfindungsgemäßer Polyaddukte * Eigenschaft Prüfvor- Polyaddukte nach der Anmeld.Hardeners: succinic anhydride (BSA), phthalic anhydride (PSA) Maleic anhydride (MSA) and maleic anhydride + 20% by weight of the epoxy resin precursor on styrene (MSA / Sty.) pre-hardening: s h offered 12000 hardener content hardening @ temperature hardening @ time Hardener g / @ (° C) (h) MSA 0.281 120 24 PSA 0.418 210 24 181 0.275 210 48 MSA / Sty. 0.217 180 24 Table 2 Thermal and mechanical properties polyadducts according to the invention * property test pre-polyadducts according to the registration.
Dimension @chrift BSA PSA MSA MSA/Sty. Dimension @chrift BSA PSA MSA MSA / Sty.
Martens-Wirme DU 53 462 64 89 146 105 (°C) Kugeldruokbärte DIN 53 456 1530 1585 1510 1600 Sohlagzähigkeit DIN 53 453 10,4 9,2 4,1 7,6 Biegefemtigkeit DiN 53 452 590 960 695 850 (FKp/cm2)Martens-Wirme DU 53 462 64 89 146 105 (° C) Ball druok beards DIN 53 456 1530 1585 1510 1600 Bottom toughness DIN 53 453 10.4 9.2 4.1 7.6 Flexural strength DIN 53 452 590 960 695 850 (FKp / cm2)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2320220A1 (en) * | 1972-04-20 | 1973-10-25 | Ainsley Neville Ede | SOIL DRAINAGE SYSTEMS AND PROCEDURES AND DEVICE FOR IT |
FR2392953A1 (en) * | 1977-04-01 | 1978-12-29 | Henkel Kgaa | ACIDIC ESTERS OF TRICYCLIC DECANOLS |
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1969
- 1969-03-29 DE DE19691916287 patent/DE1916287A1/en active Pending
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