DE2131705A1 - Thermosetting cyclized polydiene resins - Google Patents
Thermosetting cyclized polydiene resinsInfo
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Description
Beschreibung zum Patentgesuch derDescription of the patent application by
TEW Inc., Redondo Beach, California, U.S.A.TEW Inc., Redondo Beach, California, U.S.A.
Priorität: 17-8.1970 - U.S.A.Priority: 17-8.1970 - U.S.A.
"Heißhärtende zyklisierte Polydienharze""Thermosetting Cyclized Polydiene Resins"
Wegen ihrer vorzüglichen chemischen Stabilität und wegen ihren guten physikalischen Eigenschaften sind die heißgehärteten Polydienharze seit einigen Jahren sehr interessant. Aus der US-Patentschrift 2 586 594- ist bekannt, daß ein zäher chemisch stabiler Harzbelag auf einem Substrat durch Aufbringen von flüssigem Polybutadien und durch anschlieasende Peroxidhartung hergestellt werden kann. Zwar bot dieses System gute physikalische und chemische.Eigenschaften, jedoch erforderte das flüssige Polybutadien spezielle und kritische Verarbeitungstechniken· Durch weitere Entwicklung konnte dieses System verbessert werden, aber die VerarbeitungsSchwierigkeiten waren immer noch nicht vollständig beseitigt. Die US-Patentschrift 3 431 235 bietet nun eine Losung der Yerarbeitungsprobleoe, indeu zunächst e^Ti elastooeres Zwischenprodukt hergestellt wird,Because of their excellent chemical stability and because of their good physical properties, they are thermoset Polydiene resins have been very interesting for several years. From US Pat. No. 2,586,594 it is known that a tough, chemically stable resin coating on a substrate through the application of liquid polybutadiene and subsequent leashes Peroxide hardening can be produced. Although this system offered good physical and chemical properties, however, that required liquid polybutadiene special and critical processing techniques this system could be improved through further development, but the processing difficulties were still there not completely eliminated. U.S. Patent 3,431,235 now offers a solution to the processing problem, indeu initially e ^ Ti elastooeres intermediate product is produced,
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welches ohne spezielle Vorrichtung und Vorsichtsmaßnahmen gehandhabt und verarbeitet werden kann. Hierbei wird in einer Polymerkompundierungsanlage, mit der viskoses und klebriges Material verarbeitet werden kann, eine Harzausammensetzung hergestellt, die in eine elastomere Zwischenstufe gehärtet werdeif. kann. Das fertige Produkt wird dann ohne eine spezielle Vorrichtung für die Handhabung viskoser klebriger polymerer Materialien hergestellt♦ Zwar brachte die US-Patentschrift 3 4-31 235 die Lösung vieler Probleme, die mit heißgehärteten Polydienharzen verknüpft sind, aber die heißgehärteten Polydienharze wiesen noch Schrumpfungs-, Bearbeitungs- und Haftungsprobleme auf.which can be handled and processed without special equipment and precautionary measures. Here, in a polymer compounding machine capable of processing viscous and sticky material, a resin composition which are cured into an intermediate elastomeric stage. can. The finished product will then manufactured without a special device for handling viscous sticky polymeric materials ♦ Although brought US Pat. No. 3,431,235 solves many problems, associated with thermoset polydiene resins, but the hot-cured polydiene resins still showed shrinkage, Processing and liability problems.
Durch die vorliegende Erfindung werden nun die Sehrumpfungs-, Bearbeitungs- und Haftungsprobleme, die mit der Peroxidhärtung von Polydienharzen verknüpft sind, weitgehend beseitigt. Dies wird dadurch erreicht, daS ein funktionell abgeschlossenes Polydien, wie z.B. 1,2-Polybutadiendiol oder 3,4—Polyisoprendiol, mit einem organischen Säureanhydrid umgesetzt wird, um ein dicarbonsäureabgeschlossenes Polydien herzustellen. Das carbonsäureabgesehlossene Polydien wird mit einem organischen Kettenverlängerer und mit einem radikalischen Peroxidinitiator gemischt, wobei durch Reaktion ein elastomeres Material entsteht, welches das Peroxidhomogen in weitgehend unreagiertem Zustand in sich verteilt enthält. Wenn man die Temperatur des Elastomers anhebt, äann wird das Peroxid im Elastomer aktiviert, wobei ein hartes heißgehärtetes Harz entsteht. Weiterhin kann die Herstellung, des Elastomers und seine Überführung in einen harten Zustand gleichzeitig durch eine einzige Erhitzungsstufe erfolgen. Das bei der Herstellung des erfindungsgemäßen heißhärtenden Harzes verwendete Polydienpolyner sollte ein© überwiegende Menge der olefinischen ünsSttigung in fona der 1,2-Konfiguration (abhängende Vinylgruppen)With the present invention, the visualization, Machining and adhesion problems associated with peroxide curing linked by polydiene resins are largely eliminated. This is achieved by the fact that a functional closed polydiene, such as 1,2-polybutadiene diol or 3,4-polyisoprene diol, with an organic acid anhydride is reacted to produce a dicarboxylic acid capped polydiene. The carboxylic acid-capped polydiene comes with an organic chain extender and with a radical peroxide initiator mixed, whereby an elastomeric material is formed by reaction, which the peroxide homogeneously distributed in a largely unreacted state contains. When the temperature of the elastomer is raised, the peroxide in the elastomer is activated, with a hard, thermoset resin is produced. Furthermore, the production, the elastomer and its conversion into one hard state can be done at the same time by a single heating stage. That in the production of the invention thermosetting resin, polydiene polymer should be used a predominant amount of olefinic satisfaction in fona of the 1,2-configuration (pendent vinyl groups)
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aufweisen, und vorzugsweise sollte die olefinische Unsättigung zumindest zu 80 $ aus abhängenden Vinylgruppen oder aus der 1,2-Konfiguration von 1,2-Polybutadien oder ^»^Polyisopren bestehen. Biese Polydiene werden durch anionisch© Polymeisation von Butadien oder Isopren unter Verwendung einer Alkylmetallkatalysatördispersion in einem polaren Lösungsmittel, wie z.B. Tetrahydrofuran oder 1,2-Bimethoxyäthan, hergestellt. Das Polymer kann mit einem geeigneten organischen Oxid, wie z.B. Ithylenoadd, oder mit einem organischen Sulfid, wie z.B. Äthylensulfid, umgesetzt und an- i schließend angesäuert werden, um chemisch funkfcionelle endständige Hydroxyl- oder Mercaptogruppen am Polydienpolymer zu erzeugen. In den US-Patent schrift en 3 055 952, 3 135 7"*6 und 3 048 568 sind genaue Angaben über die Herstellung dieser funktionell abgeschlossenen Polymere enthalten* Alternativ können die Polydiene mit einem hohen Vinylgruppengehalt auch durch Aminogruppen abgeschlossen werden· In der US-Patentschrift 3 109 8?1 sind Einzelheiten über die Herstellung von aminabgeschlossenem Polybutadien angegeben. Zwar sind die Molekulargewichte dieser Materialien nicht kritisch, aber es wird bevorzugt, daß das Molekulargewicht des abgeschlossenen Polydiene zwischen ungefähr 500 und 5000 liegt. Jedoch können bei Verwendung der richtigen Verfahrensbedingungen auch höhere Molekulargewichte verwendet werden.have, and preferably, the olefinic unsaturation should at least be 80 $ depends from vinyl groups, or from the 1,2-configuration of 1,2-polybutadiene or ^ »^ polyisoprene. These polydienes are produced by the anionic polymerization of butadiene or isoprene using an alkyl metal catalyst dispersion in a polar solvent such as tetrahydrofuran or 1,2-bimethoxyethane. The polymer may be with a suitable inorganic oxide, such as Ithylenoadd, or with an organic sulfide, such as ethylene sulfide reacted, and subsequently i are acidified closing, to produce chemically funkfcionelle terminal hydroxyl or mercapto groups on the polydiene. US Patents 3,055,952, 3,135,7 "* 6 and 3,048,568 contain precise information on the production of these functionally closed polymers * Alternatively, the polydienes with a high vinyl group content can also be terminated by amino groups - Patent 3,109,8-1 gives details of the preparation of amine-capped polybutadiene. While the molecular weights of these materials are not critical, it is preferred that the molecular weight of the capped polydiene be between about 500 and 5,000 Process conditions also use higher molecular weights.
Zur Herstellung des carbonsäureabgeschlossenen Polydienaddukts wird das funktionell abgeschlossene Polydien bei mäßigen Temperaturen mit einem organischen Anhydrid umgesetzt. Zwar reagieren das Polydien und das Anhydrid bei Raumtemperatur, jedoch verringern Temperaturen von etwa 65 bis 107° C die Viskosität des Polydiene und erleichtern das Mischen und die Umsetzung des Polydiene mit dem Anhydrid.The functionally closed polydiene is used to produce the carboxylic acid-capped polydiene adduct moderate temperatures reacted with an organic anhydride. It is true that the polydiene and the anhydride react Room temperature, however, reduce temperatures by about 65 to 107 ° C increases the viscosity of the polydiene and makes it easier to mix and react the polydiene with the anhydride.
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Typische organische Anhydride f die mit dem difunktionellen Polydien umgesetzt werden können¥ sind:Typical organic anhydrides f which can be reacted with the difunctional polydiene ¥:
TABEIrLE ITABLE I
Trimellitsäureanhydrid Hexahydrophthalsäureanhydrid fTadin s äur e anhydr id Methylnadinsäureanhydrid Oxalsäureanhydrid Malonsäureanhydrid Azelainsäureanhydrid Adipinsäureanhpgligid Pimelinsäureanhydrid Tetrahydrophthalsäureanhydrid Chlorensäureanhydrid Maleinsäureanhydrid Bernsteinsäureanhydrid Korksäureanhydrid Sebacinsäureanhydrid Glutarsaureanhydrid PhthalsäureanhydridTrimellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride fTadin acid anhydride methylnadic acid anhydride Oxalic anhydride Malonic anhydride Azelaic anhydride Adipic acid anhydride Pimelic anhydride tetrahydrophthalic anhydride Chloric anhydride Maleic anhydride Succinic anhydride Succinic anhydride Sebacic anhydride glutaric anhydride phthalic anhydride
Bei einer anderen Verfahrensweise kann das difunktionell abgeschlossene Polydien mit einer bestimmten Menge eines
organischen Dianhydrids umgesetzt werden, um ein Polycarbonsäureaddukt herzustellen. Bei dieser Reaktion ist es
erwünscht, eine äquivalente Menge des Manhydrids für die Herstellung des Polycarbonsäureaddukts zu verwenden, je~
doch kann auch eine Menge Dianhydrid im Überschuß zur
äquivalenz verwendet werden, wenn Addukte mit verringerten
Viskositäten gewünscht werden. Typische Dianhydride, die hierfür verwendet werden können, sind:In another procedure, the bifunctionally terminated polydiene can be reacted with a certain amount of an organic dianhydride to produce a polycarboxylic acid adduct. With this reaction it is
It is desirable to use an equivalent amount of the manhydride for the preparation of the polycarboxylic acid adduct, but an amount of dianhydride can also be used in excess
equivalence can be used if adducts with reduced viscosities are desired. Typical dianhydrides that can be used for this are:
*Chlorensäure « 1,4,5* Chloric acid «1,4,5
5-en-2,3-d i car bons äur e 209809/U41 5-en-2,3-di car bons äur e 209809 / U41
1. 3,3' »4-»4-·-Benzophenon-tetracarbonsäuredianhydrid1. 3,3 '»4-» 4- · -Benzophenone-tetracarboxylic acid dianhydride
2. Polyazelainsäure-polyanhydrid2. Polyazelaic acid polyanhydride
3. Pyromellitsäuredianhydrid3. Pyromellitic dianhydride
Ψ . I^romellitsäure-dianhydrid/Glycol-Addukte 5· 1,2,3,^-Cyclopentantetracarbonsäure-dianhydridΨ. I ^ romellitic acid dianhydride / glycol adducts 5 x 1,2,3, ^ - cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride
Das kettenverlängerte elastomere Zwischenprodukt wird durch Umsetzung des Diearbonsäureaddukts mit einem organischen Kettenverlängerer hergestellt. Das Addukt und der Ketten'-verlängerer werden zusammengemischt und bei Temperaturen im Bereich von 51*7 bis 121,1° C umgesetzt. Wie in der vorhergehenden Stufe verringern höhere Temperaturen die Viskosität des Addukts und gestatten ein besseres Mischen· Nach beendetem Mischen wird die Temperatur 5 Minuten bis mehrere Stunden beibehalten, und zwar in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Katalysators, der Temperatur des Polymers, der Masse des umzusetzenden Materials und dem Grad der gewünschten Kettenverlängerung·The chain-extended elastomeric intermediate is made by Implementation of the diacid adduct with an organic chain extender. The adduct and the chain 'lengthener are mixed together and reacted at temperatures in the range from 51 * 7 to 121.1 ° C. As in the previous one 2nd stage, higher temperatures reduce the viscosity of the adduct and allow better mixing After mixing is complete, the temperature is maintained for 5 minutes to several hours, depending on the presence or absence of a catalyst, the temperature of the polymer, the mass of the material to be reacted and the degree of desired chain elongation
Eine Kettenverlängerung des Diearbonsäureaddukts (um ein f elastomeres Material herzustellen) wird durch Umsetzung des Addukts mit einer aliphatischen oder aromatischen substituierten Verbindung erreicht, wobei die Verbindung aus Diepoxiden, Diiminen, Diimiden, Diolen, Diaziridinen oder Dimercaptanen ausgewählt ist. Die Kettenverlängerung wird dadurch bewerkstelligt, daß die Reaktionsteilnehmer unter vergleichsweise mäßigen Bedingungen gemischt werden. Eine gewisse Kettenverlängerung kann bereits bei Raumtemperatur stattfinden, -jedoch wird die für diese Stufe erforderliche Zeit durch eine Erhöhung der Temperatur auf einen Bereich von 51»7 bis 121,1° G wesentlich verringert. Die Kettenverlöngerungsreaktion kann weiter durchChain extension of the diacid adduct (to produce an elastomeric material) is achieved by reacting the adduct with an aliphatic or aromatic substituted compound, the compound being selected from diepoxides, diimines, diimides, diols, diaziridines or dimercaptans. The chain extension is accomplished by mixing the reactants under comparatively moderate conditions. A certain chain lengthening can already take place at room temperature, but the time required for this stage is significantly reduced by increasing the temperature to a range from 51 »7 to 121.1 ° G. The chain extension reaction can continue through
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die Verwendung von Katalysatoren beschleunigt werden. Beispiele für Diepoxidkettenverlängerer sind die folgenden:the use of catalysts can be accelerated. Examples of diepoxide chain extenders are as follows:
1. Epoxynovolacke1. Epoxy novolacs
2. Bis-epoxydicyelopentyl-äther von Äthylenglycöl2. Bis-epoxydicyelopentyl ether of ethylene glycol
3. Epiehlorohydrin/Bi sphenol-A3. Epiehlorohydrin / Bi sphenol-A
4» i-Epoxyäthyl-3,4—epoxyeyelohexan4 »i-epoxyethyl-3,4-epoxyeyelohexane
5. Dieyclopentadien-dioxid5. Dieyclopentadiene Dioxide
6. Limonendioxid6. Lime Dioxide
7. BisCS^J-epoxypropoiEy)--^©^^©! 8· Vinylcyclohexandioxid7. BisCS ^ J-epoxypropoiEy) - ^ © ^^ ©! 8 vinyl cyclohexane dioxide
9« 3,4-Epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,4-~epoxy-6-methylcyclohexancarboxylat 9 «3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,4- ~ epoxy-6-methylcyclohexane carboxylate
10. Zeaxanthin-diepoxid10. Zeaxanthin diepoxide
11. ^lO-Epoxy-^-hydroxyoctadecansäure-triester von Glycerin.11. ^ lO-Epoxy - ^ - hydroxyoctadecanoic acid triester of Glycerin.
Geeignete Biimin-, Diimid- und 3?riimidkettenverlängerer sind die folgenden:Suitable biimine, diimide and triimide chain extenders are the following:
1. 1,6-Hexan, rr,ITr-Diäthylenimin1. 1,6-hexane, rr, IT r -diethylenimine
2. 1t6-Hexant Ν,Ν'-Dipropylenimin 3.» 1,7-Heptan, N,Nf-Diäthylenimin2. 1 t 6-hexane t Ν, Ν'-dipropylenimine 3. » 1,7-heptane, N, N f -diethylenimine
4. 1,7-Heptan, Ν,Ν'-Dipropylenimin4. 1,7-heptane, Ν, Ν'-dipropyleneimine
5. 1,8-Oetan, Ν,Ν'-Diäthylenimin5. 1,8-oetane, Ν, Ν'-diethylenimine
6. 1,8-Octan, Ν,Ν'-Dipropylenimin6. 1,8-octane, Ν, Ν'-dipropyleneimine
7. 1,3-Di(carboxy-N-propylenimid)-benzol7. 1,3-Di (carboxy-N-propyleneimide) benzene
8. 1,3»5~Tri(carboxy-N-propyleniinid)-benzol8. 1,3 »5 ~ tri (carboxy-N-propyleniinide) -benzene
9. 1,3-Di(äthylen-N-1,2-butylimin)-benzol9. 1,3-Di (ethylene-N-1,2-butylimine) benzene
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Der radikalische Peroxidinitiator kann in das kettenverlängerte Elastomer auf zwei verschiedenen Wegen eingearbeitet werden· Sei einem Weg wird das Peroxid in das Elastomer nach der Eettenverlängerungsstufe eingearbeitet, während bei dem anderen Verfahren das Peroxid in das flüssige Polydien vor der Kettenverlängerung einverleibt wird. Beide Verfahren ergeben das gleiche Endresultat, d.h. ein kettenverlängertes Elastomer , in welchem ein radikalischer Peroxidinitiator homogen und weitgehend unumgesetzt verteilt ist. Das angewendete Verfahren kann jedoch von der vorhandenen Verarbeitungs- iThe radical peroxide initiator can be used in the chain-extended Elastomer can be incorporated in two different ways · In one way, the peroxide gets into the elastomer after the Eettenverlängerungsstufe incorporated, while with the other Process the peroxide is incorporated into the liquid polydiene prior to chain extension. Both procedures result the same end result, i.e. an extended chain elastomer in which a free radical peroxide initiator is homogeneous and is largely distributed unimplemented. However, the method used may vary depending on the existing processing i
vorrichtung abhängen. Die verwendete Menge Peroxid liegt im allgemeinen im Bereich zwischen annähernd 0,5 und 10 Gew.-^, bezogen auf das Polymert jedoch sind diese Mengen nicht sehr kritisch, und zwar deshalb, weil auch Peroxidmengen über 10 % gut arbeiten.Jedoch sind solche große Peroxidmengen vom wirtschaftlichen Standpunkt aus unerwünscht. Peroxidmengen unterhalb 0,5 # ergeben ebenfalls eine Reaktion. Jedoch verläuft die Reaktion gewohnlich dann sehr langsam, und manchmal besitzt dann das Produkt auch nicht die optimalen Eigenschaften. Andere !Faktoren, die die Menge des Peroxids beeinflussen, sind z.B. die verwendete PeroXidverbindung, das verwendete Polydien, das verwendete Anhydrid und der verwendete Kettenverlängerer* Wenn das Peroxid auf \ eine temperatur im Bereich von annähernd 148,9 bis 218t3° C erhitzt wird, dann wird das Peroxid aktiviert, und das Elastomer wird in ein sehr hartes heißgehärtetes Harz mit einer Schrumpfung von weniger als 0,7 % und mit einer verbesserten Bearbeitbarkeit gehärtet. Radikalische Peroxidinitiatoren, die sich für die Verwendung in diese« Verfahren eigneny sind die folgenden:depend on the device. The amount of peroxide used is generally in the range between approximately 0.5 and 10% by weight, based on the polymer t, however, these amounts are not very critical, namely because amounts of peroxide above 10 % also work well. However, such amounts are large amounts of peroxide are undesirable from an economic point of view. Amounts of peroxide below 0.5 # also give a reaction. However, the reaction is usually very slow and sometimes the product does not have the optimal properties. Other! Factors that influence the amount of the peroxide, for example, are, when the peroxide on \ a temperature in the range of approximately 148.9 to 218 t heat the peroxide compound used, the polydiene used, the anhydride used and the chain extender used * 3 ° C then the peroxide is activated and the elastomer is cured into a very hard thermoset resin with less than 0.7 % shrinkage and improved machinability. Radical peroxide initiators for use in these "methods are y are the following:
2Q98Q9/U412Q98Q9 / U41
gABgLLE?GABgLLE?
Λ«, Di°-t~butyl-peroxid. Λ «, di ° -t ~ butyl peroxide.
2. 2,5-'33iineth3rl-2, 5-fois (tert-butylperoxy) -hexan2. 2,5-'33iineth3rl-2,5-fois (tert-butylperoxy) -hexane
3 . n-Butyl-4,4-bi s (tert-butylperoxy ) -valerat3. n-Butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate
^. 2,5~Diniethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) ~hexin-3^. 2,5 ~ Diniethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) ~ hexyne-3
5. tert-Butyl-perbenzoat;5. tert-butyl perbenzoate;
6. Dicumylperoxid6. Dicumyl peroxide
7» Metliyl-ätliyl-keton-peroxid7 »Methyl ethyl ketone peroxide
8. Öumol-rhydroperoxid8. Oil hydroperoxide
9 · Di-N-metliyl-t-butyl-percarbamai;9 · Di-N-methyl-t-butyl-percarbamai;
10. Lamroyl-peroxid10. Lamroyl peroxide
11. A cetyl-peroxid
12* Decanoyl-peroxid
'i3- t-Butyl^peracetat11. Acetyl peroxide
12 * decanoyl peroxide
'i3- t-Butyl ^ peracetate
14. t-Butyl~peroxyisobutryrat14. t-butyl peroxyisobutryrate
Die idealisierte G-esamtreaktion für die Herstellung der er~ findungsgemäßen Harxe unter Verwendung von 1,2*~Polybutadiendiol, Tetrahydrophthalsaureanhydrid und 4,4*—Isopropyliden— diphenol ist wie folgt:The idealized overall reaction for the production of the he ~ Harxe according to the invention using 1,2 * ~ polybutadiene diol, Tetrahydrophthalic anhydride and 4,4 * -isopropylidene- diphenol is as follows:
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«D CO O«D CO O
HO - OH2-* CHp - O -HO - OH 2 - * CHp - O -
H-CH-C
CH2 - OH + O'CH 2 - OH + O '
Dihydroxy-1,2-polybutadien Tetrahydrophthal· saureanhydridDihydroxy-1,2-polybutadiene Tetrahydrophthalic anhydride
H
O - CH2 - CH2 - C - CH2 ·H
O - CH 2 - CH 2 - C - CH 2
- OH- OH
s-s-
AdduktAdduct
CHCH
CHCH2 - 0 -CHCH 2 - 0 -
H ιH ι
σ - CH2 +σ - CH 2 +
ττ ä ττ ä
H OH,H OH,
σ ** CH0 «*
ι 2 σ ** CH 0 «*
ι 2
- CH2 - 0 - C- CH 2 - 0 - C
HO-CHO-C
* O - CH2CH.* O - CH 2 CH.
CH.CH.
2.2.
Kettenyerlängerung zur Herstellung eines ElastomersChain extension for the production of an elastomer
O ~ OHp -O ~ OHp -
H OHO
- O - OH- O - OH
R - •R - •
O - CHp - CH OH O - CHp - CH OH
CH,CH,
CH,CH,
p - CH5 - O - C 2 p - CH 5 - O - C 2
- 0 - CH0 - - 0 - CH 0 -
Härtung zur Herstellung des gehärteten HarzesHardening to produce the hardened resin
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In der-ersten Reaktion zwischen dem Polybutadiendiol und dem Anhydrid reagieren die funktionellen aktiven endständigen Hydroxylgruppen am Polybutadien mit dem Anhydrid^ wobei ein Diearbonsäureaddukt entsteht a Wenn das Epichlorohydrin/ Bisphenol-A mit dem Addukt umgesetzt wird, dann wird das Addukt kettenverlängert i wobei sieh ein Elastomer bildet» Bei der Anwendung von Wärme in der dritten Reaktion versetzt sich der Peroxidinitiator, wobei Freiradikale entstehen, die' die Zyklisierung der abhängenden Yinylgruppen des Polydiene und eine Vernetzung von benachbarten Ketten verursacht. In der obigen Gleichung bezeichnet η typiseherweise eine Ganzzahl, die ausreichend hoeh ist, daß ein durchschnittliches Molekulargewicht entsteht, welches dem verwendeten Polydien entspricht? und außerdem ist χ eine ausreichend hohe Ganszahl, so daß ein hartes, vernetztes Produkt entsteht. In-first reaction between the polybutadiene diol and the anhydride functional active terminal hydroxyl groups on the polybutadiene with the anhydride react ^ wherein a Diearbonsäureaddukt arises a When the epichlorohydrin / bisphenol-A is reacted with the adduct, then the adduct is chain-i wherein check a Elastomer forms »When heat is applied in the third reaction, the peroxide initiator is displaced, creating free radicals, which cause the cyclization of the pendent yinyl groups of the polydiene and cross-linking of neighboring chains. In the above equation, η typically denotes an integer which is sufficiently high that an average molecular weight results which corresponds to the polydiene used ? and moreover, χ is a sufficiently high integer number that a hard, crosslinked product is formed.
Die■folgenden Beispiele erläutern die Erfindung«The following examples explain the invention
Annähernd 89»1 g 1?2~Polybutadiendiol und annähernd 10,0 g Tetrahydrophthalsäureanhydrid wurden in einem 500 ml-Behälter zusammengebracht, der mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer, einem Heizmantel und einem Stickstoffeinleitrohr ausgerüstet war. Der Behälter wurde 11/2 Stunden unter Stickstoff auf 102° C erhitzt und rasch gerührt, wobei unter Stickstoff gearbeitet wurde. Das fertige Gemisch wurde entgast und abgekühlt. Dann wurden 4,0 g Dicumylperoxid bei 60° C in den Behälter eingebracht und 5 Minuten eingerührt, worauf annähernd 152 g Triethylendiamin zugegeben wurden und das Rühren weitere 5 Minuten fortgesetzt wurde * Abschließend wurden annähernd 5 g alizyklisches Diepoxycarboxylat (CT~179, CIBA Industries) dem Gemisch zugesetztApproximately 89 »1 g 1 ? 2-polybutadiene diol and approximately 10.0 g of tetrahydrophthalic anhydride were combined in a 500 ml container equipped with a mechanical stirrer, thermometer, heating mantle, and nitrogen inlet tube. The container was heated to 102 ° C for 11/2 hours under nitrogen and stirred rapidly, operating under nitrogen. The finished mixture was degassed and cooled. Then 4.0 g of dicumyl peroxide were placed in the container at 60 ° C and stirred in for 5 minutes, after which approximately 1 5 2 g of triethylenediamine were added and stirring was continued for a further 5 minutes * Finally, approximately 5 g of alicyclic diepoxycarboxylate (CT ~ 179, CIBA Industries) added to the mixture
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und 30 Minuten eingerührt. Der Behälterinhalt wurde entgast, in eine Kristallisierungsschale gegossen, die mit einem Entformungsmittel beschichtet war, und mit einer Aluminiumfolie bedeckt. Die Probe wurde dann in einen Ofen eingebracht, der wie folgt programmiert war:and stirred in for 30 minutes. The contents of the container have been degassed, Poured into a crystallization tray containing a mold release agent was coated and covered with an aluminum foil. The sample was then placed in an oven which was programmed as follows:
Das nach der Härtung erhaltene Gußstück besaß die folgenden
Eigenschaften:The casting obtained after hardening had the following
Characteristics:
Zugfestigkeit (kg/cm ) gemäß ASTM D638Tensile strength (kg / cm) according to ASTM D638
Dehnfähigkeit (#) gemäßExtensibility (#) according to
ASTM D638 4,1ASTM D638 4.1
ο Druckfestigkeit (kg/cm ) gemäßο Compressive strength (kg / cm) according to
Annähernd 100,0 g 1,2-Polybutadiendiol und annähernd 29,7g
Chlorensäureanhydrid (chlorendic anhydride) wurden in einen
1 1 fassenden Behälter eingebracht, der mit einem Heizmantel, einem mechanischen Rührer, einem Stickstoffeinleitrohr undApproximately 100.0 grams of 1,2-polybutadiene diol and approximately 29.7 grams
Chloric anhydride (chlorendic anhydride) were made into a
1 1-capacity container introduced, which is equipped with a heating jacket, a mechanical stirrer, a nitrogen inlet tube and
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einem Thermometer ausgerüstet war» Das Gemisch wurde unter Stickstoff und unter starkem Rühren auf 130° C erhitzt, bis alle Feststoffe in Losung gegangen waren. Die Opakelösung wurde entgast, wobei ein viskoses, bernsteinfarbenes Produkt erhalten wurde» Dieses Produkt wurde auf 60° G abgekühlt, dann wurden annähernd 16,3 g Diglycidyläther von Bisphenol-A (D.E.R. 332, Dow Chemical) (in einem verflüssigten Zustand) dem gerührten Gemisch zugegeben, und das Rühren wurde weitere 10 Minuten fortgesetzt.· Dann wurde Dicumyl— peroxid bei 60° C zugesetzt, und das Gemisch wurde weitere 10 Minuten gerührt. Der Inhalt des Behälters wurde in eine Kristallisationsschale eingebracht, mit einer Aluminiumfolie bedeckt und in einen Ofen gestellt, der wie im Beispiel I programmiert war..a thermometer was fitted »The mixture was under Nitrogen and heated to 130 ° C. with vigorous stirring until all the solids had gone into solution. The opaque solution was degassed, whereby a viscous, amber-colored product was obtained. »This product was cooled to 60 ° G, then approximately 16.3 g of diglycidyl ether were obtained from Bisphenol-A (D.E.R. 332, Dow Chemical) (in a liquefied state) was added to the stirred mixture and allowed to stir was continued for another 10 minutes. Then dicumyl- peroxide was added at 60 ° C and the mixture was stirred for an additional 10 minutes. The contents of the container were put into a Introduced crystallization dish, covered with an aluminum foil and placed in an oven, which as in Example I was programmed ..
Das gehärtete Produkt besaß die folgenden Eigenschaften:The cured product had the following properties:
Zugfestigkeit (kg/cm") gemäßTensile strength (kg / cm ") according to
ASTM D638 584,5ASTM D638 584.5
Dehnfähigkeit (#) gemäßExtensibility (#) according to
ASTM D638 3,5ASTM D638 3.5
ο
Druckfestigkeit (kg/cm ) gemäßο
Compressive strength (kg / cm) according to
ASTM D695 2170ASTM D695 2170
Druckmodul (kg/cm ) gemäßPressure module (kg / cm) according to
ASTM D695 22400ASTM D695 22400
Deflection (#) 20 Spezifisches Gewicht 1,18Deflection (#) 20 Specific gravity 1.18
Schrumpfung bei der Härtung (#) 2,1Shrinkage on curing (#) 2.1
Bareol-Härte 43Bareol hardness 43
Medrigschrumpfende Formmassen können aus den erfindungsgemäßen Harzen dadurch hergestellt werden, daß man ein Füllmaterial einarbeitet. Es wird zwar bevorzugt, das Füllmaterial in ein Gemisch aus dem flüssigen Addukt und dem Kettenverlängerer vor der Kettenverlängerung einzu-Medrig shrinking molding compositions can be made from the inventive Resins are made by incorporating a filler material. While it is preferred that Filler material to be added to a mixture of the liquid adduct and the chain extender before the chain is extended.
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arbeiten, aber die Füllstoffmaterialien können auch nach der lettenverlängerung in das erhaltene Elastomer eingemahlen werden, wenn eine entsprechende ?orrichtung zur Verfügung :teht. Füllstoffmaterialien, wie ζ·Β. Siliziumdioxidmehl, Aluminiurnoxidmehl, Holzmehl, Metallteilchen, Metallcarbide und Kohlenstoffteilchen können in Mengen bis zu 80 Gew.-#, Gezogen auf das Produkt, eingearbeitet werden, ohne daß die Eigenschaften des fertigen Harzproduktes wesentlich beeinträchtigt werden. Formmassen, die aus diesen hochgefüllten Harzen bestehen, können in ihrer Konsistenz von einem Ge- I misch mit einem niedrigen Spiralfluß (geeignet für Druck-» guß) bis zu einem trockenen, klebfreien, granulären Material reichen*work, but the filler materials can also be used after the grinded lette extension into the elastomer obtained if an appropriate device is available : do. Filler materials, such as ζ · Β. Silica flour, Aluminum oxide flour, wood flour, metal particles, metal carbides and carbon particles can be in amounts up to 80 wt .- #, Drawn on the product, can be incorporated without the Properties of the finished resin product are significantly impaired. Molding compounds made from these highly filled Resins consist of a gel in their consistency mixed with a low spiral flow (suitable for pressure » cast) to a dry, tack-free, granular material are sufficient*
Das folgende Beispiel erläutert die Herstellung und die Eigenschaften einer Formmasse:The following example explains the manufacture and properties a molding compound:
Annähernd 65,5 S 1,2-PolybutadIendiol und annähernd 34,5 g Chlorensäureanhydrid wurden in einem 1 1-Behälter, der mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer, einem Heiz-· mantel und einem Stickstoffexnlaßrohr ausgerüstet war, ein- j gebracht. Der Behälter wurde unter Stickstoff.auf 130° C erhitzt und rasch gerührt, bis alle Feststoffe in Lösung waren. Die Opakelösung wurde entgast, wobei ein viskoses, bernsteinfarbenes Produkt erhalten wurde. Der Inhalt des Behälters wurde auf 60° G abgekühlt, und die folgenden Bestandteile wurden in der angegebenen Reihenfolge zugesetzt, wobei ein jeder Bestandteil sorgfältig aufgelöst oder benetzt war, bevor dei- nächste Bestandteil zugegeben wurde.Approximately 65.5 S 1,2-polybutadiene diol and approximately 34.5 g Chloric anhydride were in a 1 1 container that came with a mechanical stirrer, a thermometer, a heating jacket and a nitrogen outlet tube, a j brought. The container was heated to 130 ° C under nitrogen heated and stirred rapidly until all solids were in solution. The opaque solution was degassed, leaving a viscous, amber product was obtained. The contents of the container were cooled to 60 ° G, and the following ingredients were added in the order listed, each ingredient carefully dissolved or wetted was before the next ingredient was added.
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(Epon 836, Shell Oil) 21,2(Epon 836, Shell Oil) 21.2
Das Gemisch wurde- 20 Minuten gerührt und dann in einen auf 93,3° C gehaltenen Ofen eine Stunde lang eingebracht* Das kettenverlangerte Elastomer wurde wieder entnommen und abkühlen gelassen. Die kettenverlängerte Formmasse wurde dann in !Formen eingebracht und 5 Minuten bei 176»7 C gehärtet.The mixture was stirred for 20 minutes and then in one up 93.3 ° C oven placed for one hour * The chain-extended elastomer was removed again and allowed to cool calmly. The chain-lengthened molding compound was then introduced into molds and cured at 176 ° C. for 5 minutes.
Während der Härtung besaß die Formmasse ein ASTM-Cup-Flow bei 176,7° C von 210 kg/cm2 und einen Hull-Spiral-Flow von 25,ή- mm bei 176,7° C und 210 kg/cm . Die Eigenschaften des gehärteten Produkts wurden wie folgt bestimmt:During curing, the molding compound had an ASTM cup flow at 176.7 ° C. of 210 kg / cm 2 and a Hull spiral flow of 25.0 mm at 176.7 ° C. and 210 kg / cm. The properties of the cured product were determined as follows:
Biegefestigkeit (23,9° C) 0,98 χ 105 kg/cm2 Biegefestigkeit (148,9° C) 0,266 χ 103 kg/cm2 Flexural strength (23.9 ° C) 0.98 10 5 kg / cm 2 Flexural strength (148.9 ° C) 0.266 χ 10 3 kg / cm 2
Beibehaltung bei erhöhterRetention at increased
Temperatur 27 &Temperature 27 &
Biegemodul (23,9° C) 0,182 χ 106 kg/cm2 Flexural modulus (23.9 ° C) 0.182 χ 10 6 kg / cm 2
Biegemodul (148,9° C) 0,0378 χ 106 kg/cm2 Flexural modulus (148.9 ° C) 0.0378 χ 10 6 kg / cm 2
Beibehaltung bei erhöhterRetention at increased
Temperatur 21 % Temperature 21 %
Barcol-HSrte (23,9° C) 81Barcol-HSrte (23.9 ° C) 81
Formschrumpfung 0,58 % Mold shrinkage 0.58 %
Das erfindungsgemäße Harz eignet sich auch für die Herstellung von Laminaten hoher Qualität. Mit Silan beschichtete Glastextilien, die mit dem Heaktionsprodukt aus 1,2-Polybutadiendiol/Pyroraellitsäuredianhjdrid-Addukt und einemThe resin according to the invention is also suitable for the production of high quality laminates. Coated with silane Glass textiles made with the reaction product of 1,2-polybutadiene diol / pyroraellitic dianhydride adduct and one
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Epoxykettenverlangerer beschichtet wurden, ergaben LaminateEpoxy chain extenders were coated to give laminates
Ti pTi p
mit einer Biegefestigkeit van ungefähr 5,4-6 χ 10 kg/cm · Die !Festigkeitsbeibehaltung betrug nach einer Wärmebehandlung bei 148,9° C 74 ^ und nach einer Behandlung in siedendem Wasser 87 %* Zum Vergleich ergaben Glastextilien, die mit dem Reaktionsprodukt aus 1,2-Polybutadiendiol/Trimellitsäureanhydrid-Addukt und einem Epoxykettenverlängerer beschichtet worden waren, Laminate mit einer Biegefestigkeit von 77 x 10·^ kg/cm und einem Biegemodul von 0,322 χ 10* dwith a flexural strength of about 5.4-6 × 10 kg / cm · The strength retention was 74% after a heat treatment at 148.9 ° C. and 87% after a treatment in boiling water of 1,2-polybutadiene diol / trimellitic anhydride adduct and an epoxy chain extender had been coated, laminates with a flexural strength of 77 x 10 · ^ kg / cm and a flexural modulus of 0.322 χ 10 * d
2
kg/cm . Die Festigkeitsbeibehaltung nach Behandlung in siedendem Wasser war 100 # und nach Behandlung bei
148,9° C war 40 #. Andere Verstärkungsmaterialien, die
sich als Laminate oder Füllstoffe eignen, können aus Kohlenstoff-Fasern, Siliziumdioxidfasern und Metallge—
spinsten ausgewählt werden.2
kg / cm. The strength retention after boiling water treatment was 100 # and after treatment at 148.9 ° C was 40 #. Other reinforcing materials suitable as laminates or fillers can be selected from carbon fibers, silica fibers, and metal spun.
Die neuen Harze sind bei Temperaturen von 400° C thermisch stabil· Sie sind zäh, schlagfest, bearbeitungsfähig und besitzen eine niedrige Schrumpfung nach einem Formverfahren. Der thermisch stabile "steife" Charakter der neuen Harsse hat seinen Grund in der kondensierten zyklischen Konfigu- | ration der Polydienpolymerketten zwischen chemischen Vernetzungen· Die Eigenschaften der neuen Harze gehen auf die Adduktbildung und die anschließende Kettenverlängerung des Polydiene zurück. Alle diese Vorteile ergeben sich bei Materialien, die einen verhältnismäßig hohen Kohlenwasserstoff gehalt aufweisen.The new resins are thermal at temperatures of 400 ° C stable · They are tough, impact-resistant, machinable and have low shrinkage after a molding process. The thermally stable "stiff" character of the new Harsse has its reason in the condensed cyclic configuration | ration of the polydiene polymer chains between chemical crosslinks · The properties of the new resins are based on the Adduct formation and the subsequent chain extension of the polydiene back. All of these advantages result from Materials that have a relatively high hydrocarbon content.
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