DE2131929C3 - Heißhärtbare, eingedickte Epoxidharzmassen - Google Patents
Heißhärtbare, eingedickte EpoxidharzmassenInfo
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Description
35
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von heißhärtbaren Epoxidharzmassen bekannt.
In einem Fall werden höhermolekulare und damit feste Epoxidharze pulverisiert und mit feinteiligen Härtungsmitteln,
gegebenenfalls unter Zusatz von Füllstoffen, Fasern u. dgl., vermählen. Da Epoxidharz und Härter
nebeneinander in fester Form vorliegen, sind derartige Massen lagerstabil und dennoch relativ schnell härtend.
Bei anderen Verfahren liegt die Epoxidharzmasse im sogenannten B-Zustand (B-stage) vor. Dazu werden
Epoxidharze und Aminhärtcr homogen ineinander gelöst und vorreagiert, die Härtung wird jedoch nur
bis zum thermoplastischen Zustand getrieben. In diesem Zustand ist die weitere Aushärtung weitgehend
eingefroren, wodurch eine begrenzte Lagerstabilität erzielt wird.
Diese Harzmassen haben jedoch den Nachteil, daß sie wegen des Vorhandenseins freier Aminogruppen
empfindlich gegen Luftfeuchtigkeit und Kohlendioxid sind.
Eine weitere, in der Praxis übliche Methode, besieht darin, daß man feste Epoxidharze und 1-Cyan-guanidin
(Dicyandiamid) gegebenenfalls unter Zusatz von tertiiren Aminen, z. B. bei der Herstellung von Pulverlacken,
zusammenschmilzt oder in Lösungsmitteln, z. B. Ketonen, löst, mit der Lösung Gewebe, z. H.
Glasgewebe, trfmkt und das Lösungsmittel anschließend
abtreibt, wobei man starre, vorimprägnierte Materialien, die sogenannten »Prepregs« erhält.
Alle derartigen Epoxidharzformulierungen haben den Nachteil, daß die Zwischenprodukte bzw. das
Halbzeug ausschließlich sprödhart sind und daß bei ihrer Herstellung teilweise der kostspielige Weg über
Lösungen von Harz und Härter benutzt werden muß.
Auf dem Sektor der ungesättigten Polyesterharze sind zwar die sogenannten »Harzmatten« bekannt, die
von der Rolle verarbeitet werden können und noch weitere Verarbeitungsvorteile aufweisen. Die »Harzmatte«
besteht aus einer Glasfasermatte, die mit einem gefüllten und katalysierten ungesättigten Polyesterharz
getränkt ist. Durch Mitverwendung von geringen Mengen Magnesiumoxid od. dgl. wird das Polyesterharz
innerhalb von Stunden bis Tagen zu einem Aeichen, nur schwach klebenden Zustand eingedickt. Um ein
mögliches Blocken zu verhindern, wird die Harzmatte mit Zwischenlagen aus Polyäthylenfolien aufgewickelt.
Die Ergebnisse mit »Harzmatten« auf Basis ungesättigter Polyesterharze sind aber nicht für alle Einsatzgebiete
befriedigend.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, weiche, möglichst klebfreie und lagerstabile
Harzmassen auf Basis von Epoxidharzen herzustellen, die in der Hitze schnell aus!,arten. Ein weiteres Ziel
der Erfindung war es, die oben beschriebenen Nachteile der spröd harten Epoxidharzmassen zu beseitigen,
d. h. es sollte der Umweg über Harzlösungen bzw. -schmelzen vermieden werden.
Gegenstand der Erfindung sind heißhärtbare eingedickte Epoxidharzmassen, bestehend aus Mischungen
von
a) Reaktionsprodukten aus Epoxidharzen auf Basis von aromatischen Polyglycidyläthern mit Aminen,
b) feinteiligem Dicyandiamid in Mengen von 0,1 bis J,6 Mol pro Äquivalent Epoxidverbindung, die
nach Abzug der gemäß a) verbrauchten Epoxidmenge verbleibt, und tertiären Aminen als Beschleuniger
in Mengen von 0,2 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des eingesetzten Epoxidharzes, und gegebenenfalls
c) Füllstoffen und/oder Verstärkungsmitteln, sowie gegebenenfalls Pigmenten und Hilfsstoffen,
wobei die in a) verwendeten Amine aliphatische und/ oder cycloaliphatische Monoamine und/oder Diamine
sind und die Massen bei Temperaturen von etwa 20 bis 120° C eingedickt worden sind, nach Patent
20 30 054, dadurch gekennzeichnet, daß aliphatische und oder cycloaliphatische primäre Monoamine und
diprimäre, disekundäre und/oder gemischt primär/ sekundäre Diamine in Mengen von 0,05 bis 0,8 Äquivalenten
Aminwasserstoff pro Äquivalent Epoxidverbindung eingesetzt wurden.
Als Basisharze für die erfindungsgemäßen Epoxidharzmassen
sind allgemein flüssige Epoxidharze auf Basis von aromatischen Polyglycidyläthern geeignet,
insbesondere die flüssigen Diglycidylalher von Biphenolen, z. B. Diphenylolpropan, Diphenylolmethan,
von Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukten (Novolaken). Geeignet sind ferner die Epoxidharze, die unter
Verwendung von Methylepichlorhydrin an Stelle von F.pichlorhydrin hergestellt werden. Die handelsüblichen
Epoxidharze weisen etwas unterschiedliche Molekulargewichte auf, sie sind aber alle grundsätzlich
geeignet, sowHt das Epoxidharz bzw. die Epoxidhii,
/formulicTuni; bei Raumtemperatur flüssig sind.
Um vor der Eindickung der Epoxidharzmassen niedrigere Viskositäten zu erzielen, können gegebenenfalls
reaktive Verdünner mitverwendet werden, Verdünner in diesem Sinne sind insbesondere Butyl-,
AIIyI-, Phenyl-, Kresylglycidylather, Diglycidyläther, s
Butandioldiglycidyläther, Hexahydropthalsäurediglycidylester
u. dgl. Es ist aber zu beachten, daß diese reaktiven Verdünner die Lagerstabilität sowie die
Wärmeformbeständigkeit nach der Härtung beeinträchtigen können.
Unter dem Begriff »feinteilig« ist zu verstehen, daß 90 Gewichtsprozent und mehr des verwendeten Dicyandiamids
eine Teilchengröße unter 50 μ, Vorzugsweise unter 30 μ, aufweisen. Im Hinblick auf eine gute
Wärmeformbeständigkeit der Massen sollte die Menge an Dicyandiamid zweckmäßig bei etwa 0,25 Mol je
VaI freier Epoxidgruppen liegen.
Aus der großen Zahl geeigneter tertiärer Amine seien nachfolgend einige besonders günstige und gut
zugängliche aufgeführt: Triäthylamin, Tributylamin, «
Ν,Ν'-Tetramethyläthylendiamin, Dimethyl- und Diäthyläthanolamin,
Benzyldimethylamin, (Dimethylaminomethyl)-phenol, Tris-(dimethylaminomethyl)-phenol
u. dgl. Es kommen auch tertiäre Amine in Betracht, die latent in Molekularsieben gebunden sind
und erst bei höherer Temperatur frei werden. Bei Verwendung von N-Aminoäthylpiperazin als Beschleuniger
kann die Menge der zur Eindickung verwendeten Amine entsprechend reduziert werden.
Zur Eindickung sinJ eine Vielzahl von aliphatischen bzw. cycloaliphatischen Monc- und/.-der Diaminen
verwendbar, doch sind in der Praxis Handhabbarkeit, Dampfdruck, Geruch, CO2-Empfindlich' eit, Toxizität
dieser Amine sowie deren Einfluß auf die Lagerstabilitat der erfindungsgemäßen Massen und auf die Wärmeformbeständigkeit
der ausgehärteten Massen zu berücksichtigen. Unter diesem Gesichtspunkt sind als
Monoamine primäre Monoamine, und zwar als cycloaliphatische
beispielsweise Hexyl- und Cyclohexylamin und als aliphatische beispielsweise Äthanolamin,
Propanolamin, Benzylamin u. dgl. besonders vorteilhaft. Als Diamine kommen diprimäre Diamine, disekundäre
Diamine und/oder gemischte primär/sekundäre Diamine in Frage, und zwar werden aus den
genannten Gründen und wegen der leichten Zugang- *5 lichkeit und Wirtschaftlichkeit z. B. Trimethylhexamethylendiamin,
3,3'-Dimethyl-4,4'-diamino-dicyclohexyl-methan
und insbesondere 3-(Aminomethyl)-3,5,5-trimethyl-l-cyclohexylamin
bevorzugt. Andere cycloaliphatische bzw. gemischt aliphatisch-cycloali- 5<>
phatische Diamine, wie z. B. N-Cyclohexylpropylendiamin,
sind ebenfalls verwendbar, doch wird mit den beiden Diaminen S^'-Dimethyl^^'-diamino-dicyclohexyl-metban
und 3-(Aminomeihyl)-3,5,5-trimethyl-lcyclohexyl-amin
(Kurzbezeichnung »Isophorondiamin«) eine bessere Wärmestandfestigkeit erreicht.
Bei der Herstellung von erfindungsgemäßen weichen und kittartigen Epoxidharzmassen auf Basis von Bisphenolglycidyläthern
kann es vorteilhaft sein, cycloäliphatische Diamine zusammen mit aliphatischen bzw.
cycloaliphatischen Monoaminen zu verwenden, weil man auf diese Weise weiche Massen erhält, die besonders
geringe Klebrigkeit aufweisen. Geringe Klebrigkeit kann man insbesondere durch Verwendung oder
Mitverwendung von Polyglycidylethern von Novo- 6S
Ir.ken erreichen.
Andererseits können insbesondere bei Einsatz von i'olyglycidyläthcrn von Novolaken auch nur alipha.-tische
oder cycloaliphatische Monoamine zur Eindickung verwendet werden, ohne daß die Wärmeformbeständigkeit
unerwünscht abfällt.
Bezüglich des Äquivalenzverhältnisses des zur Eindickung gewählten Amins bzw. Amingemisches zum
Epoxidharz auf Basis von Diglycidylverbindungen ist festzustellen, daß mit ungefähr0,1 bis 0,3 Äquivalenten
Aminwasserstoff pro Äquivalent Epoxidverbindung weiche Epoxidharzmassen erhalten werden, bei darüber
hinausgehenden Verhältnissen sind die Massen sprödhart. Bei Verwendung von Novolaken, die als
Polyepoxidverbindungen mehr als zwei Glycidylreste im Molekül enthalten, sind zur Herstellung weicher
Massen 0,05 bis 0,2 Äquivalente Aminwasserstoff pro Äquivalent Epoxidverbindung, abhängig von dem
gewählten Amin und der eventuell mitverwend<"ten Monoglycidylverbindung, zweckmäßig.
Ganz allgemein können bei Verwendung oder Mitverwendung von Monoaminen die Aminmengen eher
im oberen Äquivalenzbereich liegen als bei Verwendung von Diaminen. Von diprimären Diaminen können
Mengen von maximal ungefähr 0,4 Äquivalenten Aminwasserstoff pro Äquivalent Epoxidverbindung
verwendet oder mitverwendet werden, ohne daß der thermoplatische Zustand verloren geht.
Bei der Herstellung vor, Pulverlacken sollte im Hinblick
auf gute Mahlbarkeit und Blockfreiheit der Pulver die Menge der zur Eindickung verwendeten Amine im
oberen Äquivalenzbereich vorzugsweise zwischen 0,5 bis 0,8 Äquivalenten Aminwasserstoff pro Äquivalent
Epoxidverbindung, liegen, wobei der Anteil an diprimären Diaminen gering zu halten ist.
Die erfindungsgemäßen heißhärtbaren Epoxidharzmassen können entweder ohne weitere Zusätze, z. B.
als Klebstoffe, Beschichtungen, Formmassen usw., verarbeitet werden, oder sie können als Preß- oder Spritzmassen
in der Regel übliche Füllstoffe !md/oder Ver-Stärkungsmittel und gegebenenfalls Pigmente und andere
Hilfsstoffe, wie Gleitmittel usw.. enthalten. Die sprödharten Massen können gegebenenfalls unter Zusatz
von Pigmenten und Hilfsstoffen nach Vermählen als Pulverlacke eingesetzt werden. In den nachfolgenden
Beispielen wird auf Mitverwendung von Ver-Stärkungsmaterialien verzichtet, um die Grundeigenschäften
der Harzmassen besser erkennen zu lassen.
400 g Diphenylolpropandiglycidyläther (Epoxidäquivalentgewicht 190), 18 g feinteiliges Dicyandiamid
und 190 g Titandioxid-Pigment werden mit einer Mischung von 17,6 g Isophorondiamin, 41,3 g Cyclohexylamin,
1,6 g Benzyldimethylamin und 4,8 g Verlaufmittel auf Acrylharzbasis verrührt und anschließend
auf einem 3-Walzenstuhl homogenisiert. Die Masse wird in eine mit Polyäthylenfolie ausgelegte
flache, 4 cm hohe Schale gegossen, worin sie über Nacht unier leichter Warnietönung erstarrt. Nach drei
Tagen wird der harte Mock von der Folie befreit und zunächst grob zerkleinert und anschließend in einer
Prallstiftmühle unter Zusatz von 6,5 g amorphem, feinstverteilten SiO3 vermählen. Der so hergestellte
Pulverlack ist bei Raumtemperatur über Monate stabil und kann z. B. mit einer elektrostatischen Spritzpistole
aufgebracht werden. Nach 10 bis 20 min Einbrennen bei etwa 180 C wird ein harter, glänzender, gut vcrlaufender
Überzug erhalten.
98 g Diphenylolpropandiglycjdyläther (Epoxidäquivalentgewicht
190) und 4,55 g feinteiliges Dicyandiamid werden gemischt und auf einem 3-Walzenstuhl 5
homogenisiert. Dann wird eine Mischung von 2,2 g Isophorondiamin, 12,9 g Cyclohexylamin und 0,4 g
Benzyldimethylamin eingerührt und mit der flüssigen Masse ein dünnes Glasfaservlies getränkt und unter
schwachem Druck abgequetscht. Das getränkte Vlies " wird 6 min bei 110 bis 120 C der Eindickung unterworfen.
Nach dem Abkühlen wird auf diese Weise eine steife Klebefolie erhalten, die bei 20 C über mehrere
Monate lagerfähig ist.
Wenn man mit der Klebefolie in Anlehnung an DIN 53282 bzw. 53283 Stahlverklebungen herstellt,
wobei die Härtung z. B. 120 min bei 140'C oder 20 min bei 180 C durchgeführt werden kann, wird
eine Zugscherfestigkeit von 3,8 kp/mm und eine Schälfestigkeit von 12 kp/cm erhalten.
200 g Diphenylolpropandiglycidyläther (Epoxidäquivalentgewicht 190) werden mit 18 g Dicyandiamid *5
(95% unter 30 μιη) sowie 228 g feinteiliger Kreide
(Calcium-carbonat) verrührt. 6,6 g 3,3'-Dimethyl-4,4'-diamino-dicyclohexyl-methan,
5,6 g Benzylamin und 1 g Benzyldimethylamin als Beschleuniger werden eingerührt
und die Masse auf einem Dreiwalzenstuhl homogenisiert. Die Masse wird in flache Formen gegossen
und 2 Tage bei Raumtemperatur der Eindickung überlassen. Sie hat danach die Konsistenz eines nur
schwach klebrigen Kittes angenommen. In diesem kittartig eingedickten Zustand bleibt die erfindungsgemäße
Epoxidharzmasse über mehr als 4 Wochen bei Raumtemperatur praktisch unverändert.
Die gefüllte Masse wird 5 min bei 170 C zu 4 mm dicken Patten verpreßt. Diese zeigen eine Wärmebeständigkeit
nach Martens von 103 C, eine Biege- *° festigkeit von 1120 kp/cm2 und eine Schlagzähigkeit
von 9 cm · kp/cm2.
Wenn man mit der flüssigen Masse vor der Eindickung Glasfasermatten tränkt und diese in aufgerolltem
Zustand zwischen Polyäthylenfolien der Eindickung überläßt, kann diese Epoxidharzmatte nach
2 Tagen oder länger ohne weiteres abgerollt und die Polyäthylenfolie abgezogen werden, bevor die Her/:-
matte verpreßt wird.
200 g Diphenylolpropandiglycidyläther (Epoxidäquivalentgewicht
190) werden mit 11,4 g feinteiligem Dicyandiamid, 8,4 g des Isomerengemisches aus 2,2,4-
bzw. 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, 15,6 g Cyclohexylamin,
0,8 g Benzyldimethylamin und 492 g feinteiliger Kreide verrührt und auf dem Dreiwalzenstuhl
homogenisiert.
Anschließend wird die Masse 2 Tage bei Raumtemperaturgelagert.
Die sprödharte Masse wird 10 min
bei 170 C zu 4 mm dicken Pb'ten verpreßt. Diese
zeigen eine Wärmestandfestigkeii nach Martens von 94 C, eine Biegefestigkeit von 900 kp/cm2 und eine
Schlagzähigkeit von 5 cm ■ kp/cm2.
523 g Diphenylolpropandiglycidyläther (Epoxidäquivalentgewicht
190), 15 g feinteiliges Dicyandiamid und 267 g Titandioxid-Pigment werden mit IGI g
Cyclohexylamin, 2,1 g Benzyldimethylamin und 8,95 g Verlaufmittel auf Acrylharzbasis verrührt und anschließend
auf einem Drei walzenstuhl mit auf 25 C gekühlten Walzen homogenisiert. Die Masse wird in
eine mit Polyäthylenfolie ausgelegte flache, etwa 4 cm hohe Schale gegossen, worin sie über Nacht unter
leichter Wärmetönung erstarrt. Nach 3 Tagen wird der sprödharte Block von der Folie befreit und zunächst
grob zerkleinert und anschließend unter Zusatz von 4,5 g Aerosil in einer Prallstiftmühle vermählen.
Der so hergestellte Pulverlack ist bei 20 C über Monate stabil und kann z. B. mit einer elektrostatischen
Spritzpistole aufgebracht werden. Nach 20 min Einbrennen bei etwa 180 C wird ein harter, glänzender,
gut verlaufender Überzug erhalten.
Claims (2)
1. Heißhärtbare eingedickte Epoxidharzmassen, bestehend aus Mischungen von
a) Reaktionsprodukten aus Epoxidharzen auf Basis von aromatischen Polyglycidyläthern
mit Aminen,
b) feinteiligem Dicyandiamid in Mengen von 0,1 bis 0,6 Mol pro Äquivalent Epoxidverbindung,
die nach Abzug der gemäß a) verbrauchten Epoxidmenge verbleibt, und tertiären Aminen
als Beschleuniger in Mengen von 0,2 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des eingesetzten
Epoxidharzes, und gegebenenfalls 1S
c) Füllstoffen und/oder Verstärkungsmitteln sowie gegebenenfalls Pigmenten und Hilfsstoffen,
wobei die in a) verwendeten Amine aliphatische und/oder cycloaliphatische Monoamine und/oder
Diamine sind und die Massen bei Temperaturen von etwa 20 bis 120=C eingedickt worden sind,
nach Patent 2030054, dadurch gekennzeichnet, daß aliphatische und/oder cycloaliphatische
primäre Monoamine und diprimäre, disekundäre und/oder gemischt primär/sekundäre
Diamine in Mengen von 0,05 bis 0,8 Äquivalenten Aminwasserstoff pro Äquivalent Epoxidverbindung
eingesetzt wurden.
2. Verwendung der Massen gemäß Anspruch 1 im Rahmen von Beschichtungsverfahren für Vliese
und· Gewebe, wobei das Eindicken auf dem Träger durchgeführt wurde.
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DE2131929C3 true DE2131929C3 (de) | 1978-07-13 |
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ID=39126516
Family Applications (1)
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DE2131929A Expired DE2131929C3 (de) | 1970-06-12 | 1971-06-26 | Heißhärtbare, eingedickte Epoxidharzmassen |
Country Status (1)
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Also Published As
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