DE2363012C3 - Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffes durch chemische Reaktion - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffes durch chemische ReaktionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffes durch chemische Reaktion, wobei
dem Ausgangsstoff eine chemisch wirksame Substanz in Form eines Stabilisators, Inhibitors, Katalysators oder >o
Härters und ein Zuschlagstoff in Form eines Füllstoffes oder Lösungsmittels beigemischt werden, von denen
mindestens einer ein anderes spezifisches Gewicht besitzt als der Ausgangsstoff, wobei als Ausgangsstoff
ein Epoxydharz oder ein Polyester und als Härter für v,
das Epoxydharz Dizyandiamid oder Dimethylaminopropylamin verwendet wird.
Derartige Verfahren sind an sich bekannt. Sie finden überall dort Anwendung, wo ein Ausgangsstoff in leicht
zu handhabender Form vorliegt und durch eine wi chemische Reaktion in eine stabile und dauerhafte Form
gebracht werden soll. Sie treten vor allem bei der Vernetzung von Duromeren auf, also beim Aushärten
von Gießharzen, Klebstoffen und Lacken.
Bei den bekannten Verfahren werden in einen n>
monomeren oder niedermolekularen Ausgangsstoff, beispielsweise in ein Epoxydharz oder in einen
Polyester, eine chemisch wirksame Substanz in Form eines Stabilisators, Inhibitors, Katalysators, Härters
od. dgl. und gleichzeitig oder aufeinanderfolgend ein
Zuschlagstoff beispielsweise ein Füllstoff oder ein Lösungsmittel, eingebracht
Eine homogene Verteilung dieser Zusätze im Ausgangsstoff ist jedoch entscheidend für gleichmäßige
Eigenschaften (Festigkeit, Lebensdauer, Aussehen usw.) im späteren Endprodukt Wegen der unterschiedlichen
spezifischen Gewichte der vermischten Stoffe treten jedoch zeitabhängige Entmischungsvorgänge auf, welche
die Homogenität der Mischung erheblich beeinträchtigen können.
In dem Aufsatz »Reaktionsverlauf während der Härtung eines Epoxydharzes mit Dizyandiamid« in der
Zeitschrift J.Appl. Polymer Sei. 15 (1971) 12, S. 3067-3088, wurde bereits ein Verfahren der
eingangs genannten Art mit einem Epoxydharz als Ausgangsstoff (Binder), Dizyandiamid als chemisch
wirksame Substanz (Härter) und Quarzmehl als Zuschlagstoff (Füller) beschrieben, bei welchem durch
die Zugabe des Quarzmehls ein Absinken des Härters im Binder weitgehend verhindert wird. Das Quarzmehl
ist jedoch nur dann in dieser Weise wirksam, wenn es in verhältnismäßig großen Mengen zugegeben wird und
dadurch die Viskosität der Mischung auf einem relativ hohen Wert hält. Dieser hohe Füllungsgrad beeinflußt
jedoch die Eigenschaften des Endproduktes schon ganz beträchtlich. Überdies ist auch dieses bekannte Verfahren
nur bei Schichtdicken bis zu wenigen Millimetern anwendbar, weil sonst auch hier bei entsprechender
Erwärmung der Mischung eine Sedimentierung auftritt.
Der Erfindung lieg: nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Eingangs genannten Art dahingehend zu
verbessern, daß eine Entmischung des Ausgangsstoffes und seiner Zusatzstoffe auch bei geringeren Füllungsgraden sowie bei stärkeren thermischen Viskositätsverringerungen
mit Sicherheit vermieden wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Zuschlagstoff als Träger für die chemisch wirksame
Substanz dient und im Verbund mil dieser dem Ausgangsstoff beigemischt wird und wobei das spezifische
Gewicht dieses Verbundes ungefähr gleich dem spezifischen Gewicht des Ausgangsstoffes gewählt wird.
Hierdurch wird erreicht, daß sowohl die chemisch wirksame Substanz als auch der Zuschlagstoff unabhängig
von physikalischen Veränderungen der Mischung stets dort schweben bleiben, wo die in den Ausgangsstoff
eingemischt worden sind, so daß grundsätzlich beliebig große Schichtdicken erzielt werden können.
Diese Maßnahmen haben den weiteren Vorteil, daß nur noch eine Beimischung von Zusatzstoffen vorgenommen
werden muß, während bisher chemisch wirksame Substanz (Härter) und Zuschlagstoff (Füller) getrennt
untergemischt werden mußten.
Überraschenderweise ergibt sich durch die erfinderischen Maßnahmen noch der weitere Vorteil, daß das
Verhältnis von Oberfläche zu Teilchengröße der chemisch wirksamen Substanz beträchtlich günstiger
ausfällt. Die Vernetzung des Duromers wird intensiver und die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht sich, wodurch
sich kürzere und damit wirtschaftlichere Reaktionszeiten bei erheblich verbesserten Produkteigenschaften
ergeben.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden feste Teilchen des Zuschlagstoffes mit der chemisch
wirksamen Substanz umhüllt. Dies kann dadurch geschehen, daß die festen Teilchen des Zuschlagstoffes
oberhalb der Schmelztemperatur der chemisch wirksa-
men Substanz mit dieser umhüllt und sodann unter die Erstarrungstsmperatur der chemisch wirksamen Substanz
abgekühlt werden oder dadurch, daß die festen Teilchen des Zuschlagstoffes durch Adsorption von
flüssiger chemisch wirksamer Substanz an ihren Oberflächen mit dieser umhüllt werden. Im letzteren
Falle ist es günstig, wenn als Zuschlagstoff ein poröses Material gewählt wird.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird flüssiger Zuschlagstoff derart innig mit der
chemisch wirksamen Substanz versetzt, daß sich eine stabile Suspension oder Emulsion bildet. Dies kann
ersichtlich bei dem Zuschlagstoff intensiver und länger durchgeführt werden als bei dem Ausgangsstoff.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, denen weitere
Merkmale, Voi teile und Ausgestaltungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Vergleichsversuch 1
Epoxidharze werden u. a. mit Dizyandiamid als Härter vermischt und ausgehärtet Dizyandiamid ist ein
fester Stoff, der kristallisiert; sein spez. Gewicht beträgt 1,41 p/cm3; bei etwa 207 bis 212° C schmilzt es.
Epoxidharze, die mit Dizyandiamid reagieren, ergeben Stoffe mit sehr guten mechanischen und elektrischen
Eigenschaften. Wegen des deutlich höheren spez. Gewichtes von Dizyandiamid gegenüber dem Epoxidharz-Bindemittel
(γ—1,15 p/cm3) sinkt das Dizyandiamid
vor bzw. während der Vernetzungsreaktion (etwa zwischen 130° C und 200° C) ab, so daß sich meßbare
Eigenschansänderungen über der Polymerdicke ergeben. Aus diesem Grunde ist die Anwendung von
Dizyandiamid auf dünne Schichten (Klebe- und Lacktechnik) beschränkt
Für Dizyandiamid muß man ein Trägermaterial mit einem spez. Gewicht kleiner als 1,1 p/cm3 wählen, z. B.
Bimsmehl (etwa 1,0 p/cm3). Die einzelnen Bimssteinteilchen können durch ein entsprechendes Verfahren z. B.
oberhalb 210° C (hier ist Dizyandiamid flüssig) von Dizyandiamid eingehüllt werden. Nach der Abkühlung
liegt der gewünschte Verbundwerkstoff — Bimssteinteilchen umhüllt mit Dizyandiamid — vor. Die
Parameter Bimssteinteilchen, notwendige spezifische Dizyandiamid-Oberfläche, notwendige Dizyandiamiid-M
enge können von Fall zu Fall rechnerisch ermittelt werden.
Zum Beispiel die folgende Rechnung soll einen Überblick über die Verhältnisse geben und an einem
Beispiel eine Vorstellung der Größenordnung geben.
A .. | . Auftrieb |
G .. | . Gewicht |
V .. | . Volumen |
Y ■ ■ | . spez. Gewicht |
Zum Beispiel
1. G01-.,. + Gßlms = Äff
2. G = γ V
3. V=y.-rrJ
4. J1Oi;,. V01-.,. + yBims VBims = yEP Vt:l,
doizy — r9<·? "" rBim\
5- ;'Dir>· [(rMms + " Dizy) ~ rßims] + Y Bims r Bims ~ YUP (rBims+ "Dizyl
5- ;'Dir>· [(rMms + " Dizy) ~ rßims] + Y Bims r Bims ~ YUP (rBims+ "Dizyl
Aus Gleichung 5 läßt sich rBllm errechnen, wenn man dDizy annimmt.
6. Auf 100 g Epoxidharz sollen z. B. 10 g Dizyandiamid kommen (ergibt optimale Härtung):
η ... Zahl der Bims-Dizyandiamid-Teilchen für 100 g Epoxidharz.
n/100 g EP = -. --—j Γ--ΓΊΓ ΓΊ
4 .-7 yl)i!y (3 rBims dmzy + 3 dDizy rBims + </
z. B. wählt man </„,·.,, = 0,001 mm, so ergibt sich näherungsweise
r„ims = 0,005 mm
h/1 00 g EP = 10'".
h/1 00 g EP = 10'".
Bei einer Dizyandiamidschicht von 0,001 mm müßte der Durchmesser der Bimssteinteilchen 0,010 mm sein,
damit die Verbundteilchen in Epoxidharz schweben. Um die zur chemischen Reaktion notwendigen optimalen
Dizyandiamidmengen von 1OGew.-°/o auf den Bimssteinteilchen
unterzubringen, müssen in 100 g Epoxidharz etwa 10'° Bimssteinteilchen mit dem Durchmesser
von 0,010 mm und einer Dizyandiamidschicht von 0,001 mm Dicke eingemischt werden.
Dieses spezielle Beispiel für Epoxidharz und Dizyandiamid gilt sinngemäß auch für andere Fälle. Für das im
bo Beispiel 2 beschriebene leichtere Dimethylaminoprophylamin
(DMAPA) muß entsprechend ein' Trägermaterial gewählt werden, das schwerer ist, als das
Epoxidharz-Bindemittel. Die Umhüllung mit flüssigem Härter wird hier zweckmäßig durch Adsorption der
M Flüssigkeit an der Trägermaterialoberfläche erfolgen. Ein noröses Trägermaterial (große spez. Oberfläche)
wiiv liier sehr nützlich sein. Die obigen theoretischen Überlegungen gelten für diesen Fall ebenso.
Vergleichsversuch 2
Epoxidharze werden u.a. mit DMAPA als Härter ermischt und ausgehärtet. DMAPA ist eine Flüssigkeit
lit einem spez. Gewicht von 0,818 p/cm3. Bei Reaktion lit einem Epoxidharz-Bindemittel (γ= 1,15 p/cm3) erjlgt
wiederum eine Entmischung, während der 'ernetzung. Der Härter (DMAPA) steigt nach oben. Es
ergeben sich ähnliche nachteilige Auswirkungen wie bei Vergleichsversuch 1.
Vergleichsversuch 3
Zur Copolymerisation von ungesättigten Polyester Cy=I1BpZCm3) ist Styroi (γ=0,906 p/m3) als Lösungsmittel
und Benzoylperoxyd (γ= 1,3 p/cm3) als Katalysator
notwendig. Auch hier sind ungewollte bleibende Eigenschaftsänderungen zu beachten.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffes durch chemische Reaktion, wobei dem Ausgangsstoff
eine chemisch wirksame Substanz in Form eines Stabilisators, Inhibitors, Katalysators oder
Härters und ein Zuschlagstoff in Form eines Füllstoffes oder Lösungsmittels beigemischt werden,
von denen mindestens einer ein anderes spezifisches Gewicht besitzt als der Ausgangsstoff, wobei als
Ausgangsstoff ein Epoxydharz oder ein Polyester und als Härter für das Epoxydharz Dizyandiamid
oder Dimethylaminopropylamin verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff
als Träger für die chemisch wirksame Substanz dient und im Verbund mit dieser dem
Ausgangsstoff beigemischt wird und wobei das spezifische Gewicht dieses Verbundes ungefähr
gleich dem spezifischen Gewicht des Ausgangsstoffes gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß feste Teilchen des Zuschlagstoffes mit der chemisch wirksamen Substanz umhüllt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen des Zuschlagstoffes
oberhalb der Schmelztemperatur der chemisch wirksamen Substanz mit diesem umhüllt und sodann
unter die Erstarrungstemperatur der chemisch wirksamen Substanz abgekühlt werden. so
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen des Zuschlagstoffes
durch Adsorption von flüssiger chemisch wirksamer Substanz an ihren Oberflächen mit der chemisch
wirksamen Substanz umhüllt werden. i·>
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff ein poröses Material
gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiger Zuschlagstoff derart vnnig mit 4»
der chemisch wirksamen Substanz versetzt wird, daß sich eine stabile Suspension oder Emulsion bildet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732363012 DE2363012C3 (de) | 1973-12-19 | 1973-12-19 | Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffes durch chemische Reaktion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732363012 DE2363012C3 (de) | 1973-12-19 | 1973-12-19 | Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffes durch chemische Reaktion |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2363012A1 DE2363012A1 (de) | 1975-07-03 |
DE2363012B2 DE2363012B2 (de) | 1979-03-29 |
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Family
ID=5901153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19732363012 Expired DE2363012C3 (de) | 1973-12-19 | 1973-12-19 | Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffes durch chemische Reaktion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
US5258071A (en) * | 1987-05-14 | 1993-11-02 | Glaverbel | Vitreous filler material for a polymeric matrix |
LU86880A1 (fr) * | 1987-05-14 | 1989-01-19 | Glaverbel | Microbilles de verre destinees a etre mises en contact avec des matieres polymerisables;procede de traitement de microbilles de verre pour les rendre aptes a un tel usage et procede de polymerisation faisant appel a de telles microbilles |
US5370818A (en) * | 1993-05-28 | 1994-12-06 | Potters Industries, Inc. | Free-flowing catalyst coated beads for curing polyester resin |
-
1973
- 1973-12-19 DE DE19732363012 patent/DE2363012C3/de not_active Expired
Also Published As
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