DE2411349A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF HEAT-CURABLE, WATER-DILUTABLE SYNTHETIC RESINS SUITABLE FOR THE ELECTRO-DIPPING PROCESS - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF HEAT-CURABLE, WATER-DILUTABLE SYNTHETIC RESINS SUITABLE FOR THE ELECTRO-DIPPING PROCESSInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung wärmehärtbarer., für das Elektrotauchverfahren geeigneter, wasserverdünnbarer Kunstharze. Process for the production of thermosetting , water-thinnable synthetic resins suitable for the electro-immersion process.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wärmehärtbarer, für das Elektrotauchverfahren geeigneter, wasserverdünnbarer Kunstharze auf der Basis von Umsetzungsprodukten von Maleinsäureanhydrid mit Gemischen aus Polybutadien, ungesättigten Kohlenwasserstoffharzen und ungesättigten Pettsäureglyceridestern dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch bestehend aus:The present invention relates to a process for the preparation of thermosetting materials for the electrodeposition process suitable, water-thinnable synthetic resins based on of reaction products of maleic anhydride with mixtures of polybutadiene, unsaturated hydrocarbon resins and unsaturated fatty acid glyceride esters, characterized in that a mixture consisting of:
a) 35 - 60 Gew.-% eines Polybutadiens mit einem mittleren Molekulargewicht von 750 - 2000 und einer Jodzahl zwischen 300 - 450,a) 35 - 60 wt -.% of a polybutadiene having an average molecular weight of 750 - 2000 and an iodine number of between 300 - 450
b) 10-30 Gew.-% eines reaktiven, überwiegend aliphatisch bzw. cycloaliphatisch aufgebauten Kohlenwasserstoffharzes mit einer Viskosität zwischen 30 - 800 cP (in 70#iger Lösung in Toluol bei 200C gemessen), eine Jodzahl zwischen I60 - 220 (nach ASTM D 555), einem mittleren Molgewicht von ca. 400 - 700, bestehend ausb) 10-30 wt -.% of a reactive, predominantly aliphatic or cycloaliphatic constructed hydrocarbon resin with a viscosity between 30 -) measured 800 cP (at 70 # strength solution in toluene at 20 0 C, an iodine value of I60 - 220 (after ASTM D 555), an average molecular weight of approx. 400 - 700, consisting of
b^) 5-30 Gew.-% Polyisopren,b ^) 5-30 wt. % polyisoprene,
b~) 30 - 80 Gew.-% Cyclopentadien und/oder Dicyclopentadien und/oder Alkyl- bzw. Alkylenderivaten des Cyclopentadiens,b ~) 30 - 80 wt -.% cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene and / or alkyl or alkylene derivatives of cyclopentadiene,
b,) 5-15 Gew.-% weiterer ein- oder mehrfach ungesättigter Kohlenwasserstoffe mit 5 - 12 Kohlenstoffatomen s die überwiegend aliphatisch oder cycloaliphatisch aufgebaut sindb) 5-15 weight -% of other mono- or polyunsaturated hydrocarbons having 5 - s which are composed predominantly aliphatic or cycloaliphatic 12 carbon atoms.
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c) 5 ~ 25 Gew.-^ eines Fettsäureglyceridesters, wobei der Fettsäurerest 16-18 C-Atome enthält und der Fettsäureglyceridester eine Jodzahl zwischen 1*10-220 aufweist, durch Erhitzen auf 2OO-27O°C solange vorpolymerisiert wird, bis das Reaktionsgemisch aus den Komponenten a, b und c, welches eine .Ausgangsviskosität von etwa 100-350 see (gemessen nach DIN 53211) besitzt, Viskositäten zwischen 500-2000 see (gemessen nach DIN 53211) aufweist, dann das erhaltene Gemisch mitc) 5 ~ 25 wt .- ^ of a fatty acid glyceride ester, the Fatty acid residue contains 16-18 C atoms and the fatty acid glyceride ester has an iodine number between 1 * 10-220, prepolymerized by heating to 200-270 ° C is until the reaction mixture of components a, b and c, which has an initial viscosity of about 100-350 see (measured according to DIN 53211), has viscosities between 500-2000 see (measured according to DIN 53211), then the mixture obtained with
d) 15 - 20 Gew.-% Maleinsäureanhydrid bei 18O-19O°C solange umgesetzt wird, bis kein freies Maleinsäureanhydrid mehr vorliegt undd) 15 - 20 wt -.% maleic anhydride at 18O-19O ° C is reacted until no free maleic anhydride is present more and
e) in dem erhaltenen Addukt die enthaltenen Anhydridgruppen durch Hydrolyse mit Wasser oder durch Alkoholyse mit der zur Halbesterbildung erforderlichen Menge an einwertigen Alkoholen mit 1-4 C-Atomen geöffnet werden.e) the anhydride groups present in the adduct obtained by hydrolysis with water or by alcoholysis with the amount required for the formation of half-esters monohydric alcohols with 1-4 carbon atoms are opened.
In der deutschen Offenlegungsschrift 2 016 223 wird die Herstellung wasserverdünnbarer polymerer Produkte beschrieben, die aus 10-70 Gew.-$ eines ungesättigten Fettsäureesters, 85-10 Gew.-% Polybutadien und 5-20 Gew.-% Maleinsäureanhydrid bestehen.In German Offenlegungsschrift No. 2,016,223 the preparation of water-dilutable polymeric products is described that an unsaturated Fettsäureesters, 85-10 wt .- $ of 10-70 wt -.% Polybutadiene and 5-20 weight -% of maleic anhydride exist..
Auf Seite H, letzter Abschnitt dieser Offenlegungsschrift wird ausgeführt, daß die Herstellung in der Weise erfolgt, daß zunächst der ungesättigte Fettsäureester und das Polybutadien bei 18O-27O°C miteinander umgesetzt werden und dann die Adduzierung des Maleinsäureanhydrids erfolgt. Die so erhaltenen Bindemittel sollen elektrophoretisch abgeschiedene Filme liefern, die nach dem Einbrennen besseren Korrosionsschutz, bessere Dauerelastizität und gute Härte aufweisen. Die Badlösungen sollen hervorragendeOn page H, last section of this laid-open specification, it is stated that the production takes place in such a way that first the unsaturated fatty acid ester and the polybutadiene are reacted with one another at 180-270 ° C. and then the adduction of the maleic anhydride takes place. The binders obtained in this way are intended to provide electrophoretically deposited films which, after stoving, have better corrosion protection, better permanent elasticity and good hardness. The bathroom solutions should be excellent
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Lagerstabilität besitzen und das Bindemittel soll auch noch bei hohen Spannungen störungsfrei abscheidbar' sein. Die nach diesen Angaben erhaltenen Bindemittel v/eisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So besitzen die mit diesen Bindemitteln hergestellten Elektrophoresebäder nur ungenügende Umgriffswerte, die Filme härten beim Einbrennen, insbesondere bei dickeren Schichten (über 24 y), nur ungenügend durch, und die elektrophoretisch abgeschiedenen Filme zeigen nach dem Absprühen mit Wasser und darauffolgendem Einbrennen Wassertropfenmarkierungen.Have storage stability and the binder should be able to be deposited without problems even at high voltages. However, the binders obtained according to this information have a number of disadvantages. So they own with Electrophoresis baths made with these binders only have insufficient throw-around values, the films harden on stoving, especially with thicker layers (over 24 y), only insufficiently through, and the electrodeposited films show after spraying with water and thereafter Branding water drop marks.
Diese Nachteile werden durch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kunstharze überwunden. Die nach diesem Verfahren erhaltenen Kunstharze besitzen bei der Verwendung als Bindemittel in Elektrotauchbädern gute bis hervorragende Umgriffswerte. Die elektrophoretisch abgeschiedenen Filme härten beim Einbrennen bei etwa l80 C während 30 Minuten auch in dicken Schichten (23 - 28 μ) gut durch. Die elektrophoretisch abgeschiedenen Filme können mit Wasser abgesprüht werden, und die Filme zeigen nach dem Einbrennen keine Wassertropf eninarkierungen.These disadvantages are overcome by the synthetic resins produced by the process according to the invention. the Synthetic resins obtained by this process have good properties when used as binders in electrodeposition baths to excellent throwing power. The electrodeposited films harden on baking at about 180 ° C for 30 minutes also in thick layers (23 - 28 μ) well done. The electrodeposited films can be sprayed with water, and the films show no water droplet markings after baking.
In der britischen Patentschrift 1,102,652 wird die Herstellung wasserlöslicher, für'das Eiektrot Eichverfahren geeigneter Bindemittel beschrieben, wobei Polybutadien mit Maleinsäureanhydrid umgesetzt wird. Diese mit diesen Bindemitteln hergestellten Elektrophoresebäder weisen jedoch unzureichende Umgriffswerte auf. Die Filme zeigen nach dem Einbrennen unzureichende Härte.In British Patent 1,102,652 the manufacture more water-soluble, for the electric red calibration process suitable binder described, wherein polybutadiene is reacted with maleic anhydride. This with these However, electrophoresis baths made with binders have inadequate throwing power. The films show Insufficient hardness after baking.
In der britischen Patentschrift 1,154,171I wird die Herstellung wasserverdünnbarer, für das Elektrotauchverfahren geeigneter Bindemittel beschrieben, die aus 40 - 80 Gew.-?- Polybutadien, 15 - 55 Gew.-S ungesättigter Fettsäure und 5-15 Gew.-% Fumarsäure bestehen. Auf Seite 2, Zeilen 38 - 43 dieser Patentschrift wird erwähnt,In British Patent Specification 1,154,17 1 I is the preparation of water-dilutable, described for the electrodeposition method suitable binder, which consists of 40 - 80 wt .- - polybutadiene, 15 - 55 parts by weight unsaturated fatty acid and S 5-15 wt -.% Consist of fumaric acid. On page 2, lines 38 - 43 of this patent specification it is mentioned
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daß auch Kohlenwasserstoffharze auf Basis von Cyclopentadien bzw. Piperylen zugesetzt werden können. Auch diese Bindemittel zeigen in Elektrophoresebädern schlechte Umgriff swerte. Die erhaltenen Filme zeigen nach dem Absprühen mit Wasser und dem Einbrennen Wassertropfenmarkierungen und die Filme besitzen ungenügende Durchhärtung. that hydrocarbon resins based on cyclopentadiene or piperylene can also be added. These too Binders show poor throwing power in electrophoresis baths. The films obtained show after spraying with water and stoving water drop markings and the films have insufficient curing.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können als Komponente a Polybutadiene als Homopolymerisate des Butadiens mit einem mittleren Molekulargewicht von 750-2000 und Jodzahlen zwischen 300-450 verwendet werden.In the process of the present invention, polybutadienes as homopolymers of butadiene can be used as component a with an average molecular weight of 750-2000 and iodine numbers between 300-450 can be used.
Unter Polybutadienen sind alle handelsüblichen Isomeren zu verstehen, sowohl die mit mittelständigen eis- und trans-Doppelbindungen, als auch die mit Viny!doppelbindungen. Besonders bevorzugt ist:Polybutadienes are to be understood as meaning all commercially available isomers, both those with central ice and trans double bonds, as well as those with vinyl double bonds. Particularly preferred is:
1.) ein Polybutadien mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 1400, einer Jodzahl von 450, wobei die Doppelbindungen zu 65-75% 1,4-cis-, 25-35$ 1,4-trans- und unter 1% 1,2-Vinyl-Konfiguration aufweisen.1.) a polybutadiene with an average molecular weight of approx. 1400, an iodine number of 450, the double bonds being 65-75% 1,4-cis-, 25-35% 1,4-trans- and less than 1% 1, Have 2-vinyl configuration.
2.) Ein Polybutadien mit einem mittleren Molekulargewicht von IOOO-I5OO, einer Jodzahl von 420, wobei die Doppelbindungen zu 10$ 1,4-cis-, zu 45 % 1,4-trans- und zu 45$ 1,2-Vinyl-Konfiguration aufweisen.2.) A polybutadiene with an average molecular weight of 10000-1500, an iodine number of 420, the double bonds being 10 $ 1,4-cis, 45 % 1,4-trans and 45% 1,2-vinyl -Configuration.
3.) Ein Polybutadien mit einem mittleren Molekulargewicht von 900, einer Jodzahl von 360, wobei die Doppelbindungen zu 10$ 1,4-cis-, zu 45$ 1,4-trans- und zu 45% 1,2-Vinyl-Konfiguration aufweisen.3.) A polybutadiene with an average molecular weight of 900, an iodine number of 360, with the double bonds to 10 $ 1,4-cis-, to 45 $ 1,4-trans- and zu 45% have 1,2-vinyl configuration.
Ebenfalls sollen hierunter Butadienpolymere mit endständigen Carboxyl- oder Hydroxylgruppen verstanden werden, jedoch gehören diese nicht zur bevorzugten Ausführungs-Likewise, butadiene polymers with terminal carboxyl or hydroxyl groups are to be understood here, however, these do not belong to the preferred execution
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form. Die Herstellung dieser Butadienpolymeren mit endständigen Carboxyl- oder Hydroxylgruppen ist in "Rubber and Plastics Age" 1961I, Band 45, Nr. 11, S. 131U, beschrieben.form. The preparation of these butadiene polymers with terminal carboxyl or hydroxyl groups is described in "Rubber and Plastics Age" 196 1 I, Volume 45, No. 11, page 13 1 U.
Als Komponente b sind ungesättigte Kohlenwasserstoffharze mit überwiegend aliphatischer bzw. cycloaliphatic eher Struktur geeignet, die durch Polymerisation von ungesättigten Cj--Schnitten, die bei der Petroleumdestillation anfallen, erhalten werden. Diese Kohlem\rasserstoffharze sollen Jodzahlen zwischen ΙβΟ - 220 und Viskositäten zwischen 30 - 800 cP (in 70#iger Lösung in Toluol bei 200C gemessen) aufweisen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Kohlenwasserstoffharz'e sollen auf der Basis von 5 - 30 Gew.-% Polyisopren, j50 - 80 Gew..~% Cyclopentadien bzw. Dicyclopentadien und/oder Alkyl- bzw. Alkylenderivaten des Cyclopentadiene und 5-15 Gew.-^ weiteren ein- oder mehrfach ungesättigten Kohlenwasserstoffen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen . auf gebaut, sein.As component b, unsaturated hydrocarbon resins with a predominantly aliphatic or cycloaliphatic structure are more suitable, which are obtained by polymerizing unsaturated Cj cuts obtained during petroleum distillation. These carbon-hydrogen resins should have iodine numbers between βΟ - 220 and viscosities between 30 - 800 cP ( measured in 70 # solution in toluene at 20 ° C.). The suitable for the inventive method Kohlenwasserstoffharz'e are based on 5-30 wt -.% Polyisoprene, J50 - 80 wt ..% ~ cyclopentadiene or dicyclopentadiene and / or alkyl or alkylene derivatives of cyclopentadienes and 5-15 wt .- ^ other mono- or polyunsaturated hydrocarbons with 5 to 12 carbon atoms. be constructed.
Als ungesättigte Pettsaureglyceridester sind die Triglyceride ungesättigter Fettsäuren, wie Tallölfettsäure, Sojaölfettsäure, Leinölfettsäure, Ricinenfettsäure, Holzölfettsäure, Erdnußfettsäure, Rübölfettsäure und dergl.Triglycerides are the unsaturated fatty acid glyceride esters unsaturated fatty acids, such as tall oil fatty acid, soybean oil fatty acid, linseed oil fatty acid, ricinic fatty acid, wood oil fatty acid, Peanut fatty acid, rapeseed oil fatty acid and the like.
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einzeln oder im Gemisch geeignet, bevorzugt wird Holzöl und Ricinenöl. In der bevorzugten Ausführungsform wird Leinöl als ungesättigter Fettsaureglyceridester eingesetzt.Suitable individually or as a mixture, wood oil and ricin oil are preferred. In the preferred embodiment, Linseed oil is used as an unsaturated fatty acid glyceride ester.
Das Polybutadien (a), das Kohlenwasserstoffharz (b) und der Fettsaureglyceridester (c) v/erden zunächst auf 200 bis 27O°C unter Schutzgas erhitzt. Als Schutzgas ist Stickstoff oder Kohlendioxid geeignet. Das Erhitzen wird so lange fortgesetzt, bis in gezogenen Musterproben die Viskosität von 100 - 3OO see. auf 430 - 2000 sec. (DIN 53211) angestiegen ist. Höhere Viskositätswerte als angegeben sollen vermieden werden, da dann oft die Anlagerung von Maleinsäureanhydrid nicht mehr ohne Gelierungsgefahr möglich ist oder die mit solchen Produkten elektrophoretisch aufgetragenen Filme keinen ausreichenden Verlauf besitzen. Bei zu geringen Viskositätswerten des Zwischenproduktes sind die Umgriffswerte des Endproduktes im allgemeinen nicht ausreichend, und die Filme sind sehr stark wassertropf enempfindlich. Die Ausgangsviskositäten des Gemisches der Komponenten (a) - (c) liegen zwischen 100 - 300 see. (DIN 532II). Nach Erreichen der gewünschten Endviskosität wird das polymerisierte Gemisch mit Maleinsäureanhydrid umgesetzt. Diese Reaktion erfolgt bei I80 - 190°C, wobei sorgfältig darauf zu achten ist, daß cleser Temperaturbereich nicht verlassen wird.The polybutadiene (a), the hydrocarbon resin (b) and the fatty acid glyceride ester (c) is first heated to 200 to 270 ° C. under protective gas. As a protective gas is Suitable for nitrogen or carbon dioxide. The heating is continued until the Viscosity from 100 - 3OO seconds. to 430 - 2000 sec. (DIN 53211) has increased. Viscosity values higher than those specified should be avoided, since then the accumulation of Maleic anhydride is no longer possible without the risk of gelation or the films electrophoretically applied with such products do not have sufficient flow. If the viscosity values of the intermediate product are too low, the throwing power values of the end product are in general insufficient, and the films are very sensitive to water droplets. The starting viscosities of the mixture of components (a) - (c) are between 100 and 300 seconds. (DIN 532II). After reaching the desired final viscosity the polymerized mixture is reacted with maleic anhydride. This reaction takes place at 180-190 ° C, whereby care must be taken to ensure that the temperature range will not leave.
Bei tieferen Temperaturen verläuft die Addition nicht rasch genug ab, bei höheren Temperaturen besteht die Gefahr des Gelierens der Ansätze.At lower temperatures the addition does not proceed quickly enough, at higher temperatures there is a risk the gelling of the approaches.
Bevorzugt werden Polymerisationsinhibitoren dem Reaktionsansatz zugesetzt, z.B. Hydrochinon, tert.-Amy!hydrochinon, Diphenylarnin, Diphenylendianin, Kupfer oder Kupfersalze, z.B. Kupfernaphthenat. Die Reaktion wird so lange fortgesetzt bis der Gehalt an freiem Maleinsäureanhydrid aufPolymerization inhibitors are preferably added to the reaction mixture, e.g. hydroquinone, tert-amy! Hydroquinone, Diphenylamine, diphenylenedianine, copper or copper salts, e.g. copper naphthenate. The reaction continues for so long up to the level of free maleic anhydride
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Ö% gefallen ist. Im allgemeinen werden hierzu 3-8 Stunden benötigt. Anschließend wird die Anhydridgruppe im Reaktionsprodukt (Addukt) entweder durch Behandlung mit Wasser (Hydrolyse), gegebenenfalls unter überdruck oder durch Behandlung mit einwertigen gesättigten aliphatischen Alkoholen (Alkoholyse) mit 1-4 C-Atomen unter Halbesterbildung geöffnet. Ö% has fallen. This generally takes 3-8 hours. The anhydride group in the reaction product (adduct) is then opened either by treatment with water (hydrolysis), optionally under excess pressure, or by treatment with monohydric saturated aliphatic alcohols (alcoholysis) with 1-4 carbon atoms to form half-esters.
Diese beiden Reaktionen werden bevorzugt, durch Zugabe von katalytischen Mengen tertiärer Amine wie Triäthylamin, Tributylamin und dergl. beschleunigt und werden bei 80-1200C durchgeführt. Im allgemeinen wird hierzu eine Zeit von 1-2 oder mehr Stunden benötigt.These two reactions are preferred, tertiary amines by the addition of catalytic amounts such as triethylamine, tributylamine and the like accelerated. And be carried out at 80-120 0 C. In general, this takes 1-2 hours or more.
Die Viskositäten der Endprodukte liegen zwischen 40-152 sec ((DIN 53211) gemessen 50 gew.-^ig in Äthylenglykolmonobutylather) und die Säurezahlen sollen zwischen 60-140 liegen.The viscosities of the end products are between 40-152 sec ((DIN 53211) measured 50 wt .- ^ ig in ethylene glycol monobutyl ether) and the acid numbers should be between 60-140.
Nach der öffnung der Anhydridgruppe werden die erhaltenen Kunstharze mit wasserlöslichen und/oder nur beschränkt wasserlöslichen Lösungsmitteln anverdünnt. Als solche sind z.B. geeignet Äthanol, Propanol, Isopropanol, Äthylenglykolmonomethyl-, -äthyl-, -isopropyl- und-butyläther, Methylglykol-tert.-butyläther, sowie Butanol, Diäthylenglykol, Mono- und Diäther des Diäthylenglykols, Methyläthylketon, Methoxyhexanon, Diacetonalkohol und Dimethylsulfoxid.After the anhydride group has been opened, the Synthetic resins diluted with water-soluble and / or only limited water-soluble solvents. as such are e.g. suitable ethanol, propanol, isopropanol, ethylene glycol monomethyl, ethyl, isopropyl and butyl ether, Methyl glycol tert-butyl ether, as well as butanol, diethylene glycol, Mono- and diether of diethylene glycol, methyl ethyl ketone, methoxyhexanone, diacetone alcohol and Dimethyl sulfoxide.
Dabei können geringere Anteile an wasserunlöslichen Lösungsmitteln wie Xylol, Benzin, Cyclohexanol, Cyclohexanon, Nonanol und Dekanol mitverwendet werden. Der Gesamtanteil an Lösungsmitteln soll 30 Gew.-T (bezogen auf 100 Gew.-T Bindemittellösung) nicht überschreiten, wobei der Anteil an wasserunlöslichen Lösungsmitteln max. 20 Gew.-T der eingesetzten Lösungsmittelmenge betragen soll.Smaller proportions of water-insoluble solvents can be used such as xylene, gasoline, cyclohexanol, cyclohexanone, nonanol and decanol can also be used. The total share of solvents should not exceed 30 parts by weight (based on 100 parts by weight of binder solution), the The proportion of water-insoluble solvents should not exceed 20 parts by weight of the amount of solvent used.
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Um die erhaltene Kunstharzlösung in den wasserverdünnbaren Zustand zu überführen s wird sie fast vollständig oder partiell neutralisiert. Hierzu wird vorzugsweise Ammoniak verwendet. Geeignet sind auch starke organische Stickstoffbasen, deren 10 gew.-%ige wässerige Lösungen mindestens einen pH von 8 besitzen. Z.B. sind als starke organische Stickstoffbasen Amine wie z.B. Dimethyl- und Trimethylamin, Triäthylamin, Diäthylamin, Propylamin, Butylamin, Diäthanolamin, Triäthanolamin, N--Methyläthanolamina Ν,Ν-Dimethyläthanolamin und Diisopropanolamin brauchbar. Geeignet sind auch Alkalien wie Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd.To the obtained resin solution in the water-dilutable state to convert s it is neutralized almost completely or partially. Ammonia is preferably used for this purpose. Strong organic nitrogen bases whose 10% strength by weight aqueous solutions have a pH of at least 8 are also suitable. For example, amines such as dimethylamine and trimethylamine, triethylamine, diethylamine, propylamine, butylamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methylethanolamine a Ν, Ν-dimethylethanolamine and diisopropanolamine can be used as strong organic nitrogen bases. Alkalis such as sodium hydroxide or potassium hydroxide are also suitable.
Zur Pigmentierung der Bindemittel können alle üblichen Pigmente, Füllstoffe und Lackhilfsmittel verwendet werden. Lediglich die Verwendung basischer Pigmente wie z.B. Zinkoxid ist im Einzelfall sorgfältig zu prüfen.All customary pigments, fillers and paint auxiliaries can be used to pigment the binders. Only the use of basic pigments such as zinc oxide needs to be carefully checked in each individual case.
Die erfindungsgemäß hergestellten Kunstharze eignen sich besonders als Bindemittel für das elektrophoretische Lackierverfahren; wobei die Elektrophoresebäder einen Gesamtfestkörpergehalt zwischen 7-20 Gew.-% aufweisen sollen.The synthetic resins produced according to the invention are particularly suitable as binders for the electrophoretic Painting process; the electrophoresis baths having a total solids content between 7-20% by weight should.
Die erfindungsgemäß hergestellten Kunstharze können bei ihrer Verwendung als Bindemittel für Lacke Verwendung finden.The synthetic resins produced according to the invention can be used when they are used as binders for paints Find.
Diese Lacke können jedoch auch durch Sprühen, Tauchen oder Fluten auf die zu lackierenden Gegenstände aufgetragen werden. Die Einbrenntemperatur liegt nach dem Auftragen bei 30 Min. 17O-l8O°C.However, these paints can also be applied to the objects to be painted by spraying, dipping or flooding will. The stoving temperature after application is between 170-180 ° C for 30 minutes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll das nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene KunstharzIn a preferred embodiment of the invention the synthetic resin obtained by the process of the invention
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die verwendeten Komponenten in folgenden Prozentsätzenthe components used in the following percentages
enthalten:contain:
a,) 30 - 40 Gew.-% Polybutadien,a,) 30 - 40 wt -.% of polybutadiene,
b.) 10 - 30 Gew.-% Kohlenwasserstoffharz, davon 6-3O Gew.-#b) 10 -. 30 wt -.% hydrocarbon resin, of which 6-3O wt .- #
c,) 10 - 25 Gew.-% ungesättigtes Öl und ™ -J^KWII0 c,) from 10 - 25 wt -.% unsaturated oil and -J ^ ™ KWII 0
d.) 15 - 20 Gew.-% Maleinsäureanhydrid.d) 15 -. 20 wt -.% maleic anhydride.
Die verwendeten Anteile hängen von den gewünschten Eigenschaften des Bindemittels ab. So führen Anteile der Komponente b J>25 Gew.-% ζιιάτ zu Bindemitteln mit sehr guten Umgriffswerten, aber die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Filme sind nach dem Einbrennen unbefriedigend. Anteile der Komponente cj>25 Gew.-% verschlechtern im allgemeinen die Korrosionsbeständigkeit der durch Einbrennen hergestellten Filme. Anteile der Komponente d ^20 Gew.-% führen zu Bindemitteln, deren Elektrophoresebäder sehr hohe Leitfähigkeiten aufweisen 3 die sich häufig nur mit Filmstörungen elektrophoretisch abscheiden lassen.The proportions used depend on the desired properties of the binder. For example, proportions of component b J> 25% by weight ζιιάτ lead to binders with very good throwing power, but the mechanical properties of the films produced are unsatisfactory after stoving. Of component cj> 25 wt -.% Deteriorate generally the corrosion resistance of the films produced by baking. Of component d ^ 20 wt -.% Lead to binders, which have very high conductivities Elektrophoresebäder 3 which often can be deposited electrophoretically with film defects.
Handelsübliches Kohlenwasserstoffharz auf der Basis von Äthyl- bzw. A'thylenderivaten des Cyclopentadiens, wobei das Kunstharz einen Fp. 100° besitzt und ein mittleres Molekulargewicht von 600 und eine Jodzahl von 16O hat. (Escorez ACR-4-100 der Fa. Esso).Commercially available hydrocarbon resin based on Ethyl or ethylene derivatives of cyclopentadiene, where the synthetic resin has a melting point of 100 ° and has an average molecular weight of 600 and an iodine number of 160. (Escorez ACR-4-100 from Esso).
Handelsübliches Kohlenwasserstoffharz aus 36 Gew.-% Cyclopentadien, 15 Gew.-% Methylcyclopentadien und 30 Gew.-iS Isopren (Escopol der Fa. Esso), mittleres Molekulargewicht 600 und eine Jodzahl 190.Commercially available hydrocarbon resin of 36 wt -.% Cyclopentadiene, 15 wt -.% Methyl cyclopentadiene, and 30 parts by weight iS isoprene (Escopol the company Esso.), Average molecular weight 600 and an iodine number 190th
400 g eines Polybutadiens mit einer Jodzahl von 450 und einem mittleren Molekulargewicht von 1400 werden mit 190g des400 g of a polybutadiene with an iodine number of 450 and one average molecular weight of 1400 with 190g des
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ungesättigten, festen Kohlenwasserstoffharzes I3 60 g des ungesättigten KohlenwasserstGffharzes II, 50 g Leinöl und 100 g Holzöl vermischt. Die Viskosität des Geraisches beträgt 300 see. Der Ansatz wird unter Inertgas auf 22IO0C erhitzt, bis die Viskosität nach 4 DIN 53211 630 sec. beträgt. Dann werden bei 1600C auf einmal 200 g Maleinsäureanhydrid zugesetzt und die Temperatur zwischen l80 1900C gehalten, bis der Gehalt an freiem Maleinsäureanhydrid praktisch Null ist. Dann werden bei 80 C 64 g Methanol und 0,5 g Triäthylamin zugesetzt und die Temperatur eine Stunde auf 100 C erhöht. Danach liegen die Anhydridgruppen im Addukt geöffnet vor. Dann wird das Kunstharz Kit Athylenglykolmonoäthylather auf einen Festkörpergehalt von 70 Gew.-% verdünnt.Unsaturated, solid hydrocarbon resin I 3 60 g of the unsaturated hydrocarbon resin II, 50 g of linseed oil and 100 g of wood oil are mixed. The viscosity of the device is 300 seconds. The mixture is heated under inert gas to IO 2 2 0 C, sec until the viscosity after 4 DIN 53211 630th weight. Then at 160 0 C g maleic anhydride are added at once 200 and maintaining the temperature between l80 190 0 C, until the content of free maleic anhydride virtually zero. Then 64 g of methanol and 0.5 g of triethylamine are added at 80 ° C. and the temperature is increased to 100 ° C. for one hour. Thereafter, the anhydride groups in the adduct are open. Then, the resin Kit Athylenglykolmonoäthylather to a solids content of 70 percent is -. Diluted%.
Das Kunstharz ergibt nach Neutralisation elektrophoretisch aufgetragen in Schichtdicken von 25 u nach dem Einbrennen (30 Min. bei l80°C) einen Lackfilm mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit beim Salzsprühtest und guter Elastizität. Das Elektrophoresebad besitzt einen sehr guten Umgriff. After neutralization, the synthetic resin is applied electrophoretically in a layer thickness of 25 µ after baking (30 min. At 180 ° C) a paint film with very good corrosion resistance in the salt spray test and good elasticity. The electrophoresis bath has a very good wraparound.
310 g des in Beispiel 1 beschriebenen Polybutadiens, 26 g des in Beispiel 1 beschriebenen Kohlenwasserstoffharzes I, 230 g des in Beispiel 1 beschriebenen Kohlenwasserstoffharzes II werden mit 154 g Leinöl und 80 g Holzöl vermischt, wobei die Viskosität des Ansatzes I80 see. beträgt. Der Ansatz wird unter Inertgas (COp) auf 2400C erhitzt bis die Viskosität nach DIN 53211 95O sec. beträgt. Dann wird auf 16O°C abgekühlt. Danach werden 200 g Maleinsäureanhydrid bei 16O°C zugesetzt, und die Reaktion wird bei I80 - 190°C so lange durchgeführt } bis der Gehalt an freiem Maleinsäureanhydrid praktisch auf Null (in etwa 4 Stunden) gefallen ist. Das Harz wird dann bei 1000C mit 64 g Methanol und310 g of the polybutadiene described in Example 1, 26 g of the hydrocarbon resin I described in Example 1, 230 g of the hydrocarbon resin II described in Example 1 are mixed with 154 g of linseed oil and 80 g of wood oil, the viscosity of the batch I80 being. amounts to. The mixture is heated under inert gas (COP) at 240 0 C until the viscosity according to DIN 53211 95O sec. Is. It is then cooled to 160.degree. Thereafter, 200 g of maleic anhydride at 16O ° C are added and the reaction is conducted at I80 - 190 ° C as long} performed until the content of free maleic anhydride practically to zero (in about 4 hours) has fallen. The resin is then at 100 0 C with 64 g of methanol and
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I9O g Triäthylamin versetzt und 2 Stunden bei 1000C erhitzt, bis alle Anhydridgruppen geöffnet sind. Anschließend wird mit Äthylenglykolmonornethyläther auf einen Festkörpergehalt von 70 Gew.-% verdünnt. Das Kunstharz ergibt nach Neutralisation als Klarlack nach elektrophoretischem Auftrag auf Stahlbleche und Einbrennen (30 Min. bei 1700C) einen harten3 im Salzsprühtest (ASTM B 117-64) korrosionsfesten Film. Das daraus hergestellte Elektrophoresebad zeigt hervorragende Umgriffswerte. Die weiteren Beispiele können der folgenden Tabelle entnommen werden.Es wurde gemäß den Angaben im Beispiel 1 oder 2 gearbeitet, jedoch wurden die in der Tabelle angegebenen Rohstoffe in dort angegebener Menge eingesetzt.I 9 O g of triethylamine are added and the mixture is heated at 100 ° C. for 2 hours until all anhydride groups are open. Is then reacted with Äthylenglykolmonornethyläther to a solids content of 70 wt -.% Diluted. The resin obtained after neutralization as a clear lacquer according to electrophoretic application to steel sheets and baking (30 min. At 170 0 C) a hard 3 in the salt spray test (ASTM B 117-64) corrosion-resistant film. The electrophoresis bath produced from it shows excellent throwing power. The other examples can be found in the following table. The procedure was as in Example 1 or 2, but the raw materials indicated in the table were used in the amounts indicated there.
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KWI = Escorez; KWII = EscopolKWI = Escorez; KWII = Escopol
Gew. -% PoIy- % By weight of poly
Eeispiel butadien (viie Gew.-% KW-Harz Gew.-% Gew.-% Vorpolynierisiert Gew.-% AnhydridgruppeEeispiel butadiene (viie wt .-% HC resin wt -.% Wt -.% Vorpolynierisiert wt -.% Anhydride
im Beispiel 1) Leinöl Holzöl auf see. Maleinsäure- geöffnet mit ·:in example 1) linseed oil wood oil at sea. Maleic acid opened with:
(DIN 53211) anhydrid·(DIN 53211) anhydride
12,5 KWII12.5 KWI
12.5 KWII
20,0 KWII6.5 KWI
20.0 KWII
23,0 KWII2.6 KWI
23.0 KWII
19,2 KWII6.3 KWI
19.2 KWII
12,5 KWII12.5 KWI
12.5 KWII
6,3 KWII18.7 KWI
6.3 KWII
Gew.-% PolyBeispiel butadien (wie Gew.-% im Beispiel 1) KW-HarzWt -.% PolyBeispiel butadiene (as wt -.% In Example 1) HC resin
OI
O
CD
OO
CO
NJ
"■^
O
OO
CO OI O CD OO CO NJ
"■ ^
O OO CO
Gew.-55 ölWeight 55 oil
12 1312 13
1414th
15 1615 16
1717th
1818th
19 2019 20
21 22 2321 22 23
Vorpolymerisiert auf see. (DIN 53211)Pre-polymerized at sea. (DIN 53211)
Gew. -% AnhydridgruppeWt -.% Anhydride
Maleinsäure- geöffnet mit : anhydridMaleic acid opened with: anhydride
40 4040 40
40 40 4040 40 40
25' KWI 15 Sojaöl25 'KWI 15 soybean oil
25 KWI 15 Tallölfettsäuretriglyceridester 25 KWI 15 tall oil fatty acid triglyceride ester
19 KWI 15 Rüböl 6 KWII19 KWI 15 Rüböl 6 KWII
19 KV/I 6 KWII19 KV / I 6 KWII
7,5 Sojaöl 7,5 Leinöl7.5 soybean oil 7.5 linseed oil
19 KWI 15 Erdnußfettsäure-6 KVJII triglyceridester19 KWI 15 peanut fatty acid-6 KVJII triglyceride ester
19 KWI 6 KWII19 KWI 6 KWII
7,5 Leinöl 7,5 Sojaöl7.5 linseed oil 7.5 soybean oil
12,5 KWI 15 Sojaöl 12,5 KWII12.5 KWI 15 soybean oil 12.5 KWII
4040
Jodzahl 105S 1,4-cis-45£ 1,4-trans-45$ 1,2-vinyl-MG 1000-1500Iodine number 105S 1,4-cis-45 lbs 1,4-trans-45 $ 1,2-vinyl MW 1000-1500
4040
Jodzahl 10% 1,4-cis-45% l}4-trans-45$ 1,2-vinyl-KG Iodine number 10% 1,4-cis-45% l } 4-trans-45 $ 1,2-vinyl-KG
Es wird gemäß Beispiel 11 gearbeitet Es wird gemäß Beispiel 11 gearbeitet Es wird gemäß Beispiel 11 gearbeitet Es wird gemäß Beispiel 11 gearbeitet Es wird gemäß Beispiel 11 gearbeitet The procedure according to Example 11 The procedure according to Example 11 The procedure according to Example 11 The procedure according to Example 11 The procedure according to Example 11
600 600600 600
800 664 890 890800 664 890 890
.800.800
20 2020th 20th
20 20 20 2020th 20th 20th 20th
2020th
Methanol MethanolMethanol methanol
Methanol Methanol Methanol MethanolMethanol methanol methanol methanol
MethanolMethanol
Äthanol n-Butanol sek-Butanol Isobutanol Ethanol n-butanol sec-butanol isobutanol
n-Propanoln-propanol
Die vorstehenden Beispiele 3 ~ l8 wurden gemäß den Angaben im Beispiel 1 hergestellt, jedoch unter Verwendung der vorstehend genannten Rohstoffe mit den darin,angegebenen..Mengen.Examples 3-18 above were prepared as described in Example 1, however using the aforementioned raw materials with the amounts specified therein.
CD ,CD,
nachqereicht]subsequently submitted]
Vergleichsuntersuchungen zum Nachweis des erzielten technischen Fortschrittes: Comparative tests to prove the technical progress achieved:
Gemäß den Angaben in der deutschen Offenlegungsschrift 2 016 223 wurden 400 T eines Polybutadiens mit einer Jodzahl von 450 und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 1400, wobei die Doppelbindungen zu 65-76$ 1,4-cis-, 25-35$ trans- und unter 1% 1,2-Vinyl-Konfiguration aufweisen und I83 T Sojaöl auf 26O0C erhitzt, bis die Viskosität (gemessen 70 gew.-$ig in Xylol) auf 25 see nach DIN 53211 (entsprechend 1600 see nach DIN 532II direkt gemessen) angestiegen war. 10 g Kupfernaphthenatlösung (Cu-Gehalt 8 Gew.-$) wurden zugesetzt und 75 g Maleinsäureanhydrid zugefügt. Nach 40 Min. bei 1900C gelierte der Ansatz.According to the information in the German Offenlegungsschrift 2 016 223, 400 parts of a polybutadiene with an iodine number of 450 and an average molecular weight of approx. 1400, the double bonds being 65-76 $ 1,4-cis-, 25-35 $ trans- and less than 1% have 1,2-vinyl configuration and I83 T soybean oil to 26O 0 C heated until the viscosity (measured 70 wt .- $ in xylene) at 25 to see DIN 53211 (corresponding to 1600 see DIN directly 532II measured) had increased. 10 g of copper naphthenate solution (Cu content 8% by weight) were added and 75 g of maleic anhydride were added. After 40 minutes at 190 ° C., the batch gelled.
Es wurde wie bei der Vergleichsuntersuchung A angegeben, gearbeitet, jedoch wurde das Sojaöl durch die gleiche Menge Leinöl ersetzt. Mach 30 Min. bei 1900C gelierte der Ansatz.The procedure was as stated in comparative test A, but the soybean oil was replaced by the same amount of linseed oil. After 30 minutes at 190 ° C., the batch gelled.
Es wurde gemäß den Angaben bei der Vergleichsuntersuchung B gearbeitet, jedoch wurde ein Polybutadien mit einem mittleren Molekulargewicht von 1000-150O3 einer Jodzahl von 357 und einem Gehalt an 45 Gew.-$ Vinylgruppen, 45 Gew.-% trans-Gehalt und 10 Gew.-$ cis-Gehalt verwendet. Nach einer Reaktionszeit von 4 Stunden bei 1900C war der Gehalt an nicht gebundenem Maleinsäureanhydrid auf Null gefallen. Die Anhydridgruppen wurden durch Behandlung mit Wasser und Halten auf 100 C geöffnet. Das erhaltene Kunstharz wurde mit Äthylenglykolmonoäthylather auf einen Festkörpergehalt von 75 Gew.-$ verdünnt. Das Kunstharz wurde mit einem Gemisch aus gleichenThe procedure was as described in Comparative Test B except that a polybutadiene having an average molecular weight of 1000-150O 3 an iodine value of 357 and a content of 45 wt .- $ vinyl groups, 45 wt -.% Trans content, and 10 wt .- $ cis content used. After a reaction time of 4 hours at 190 ° C., the content of unbound maleic anhydride had fallen to zero. The anhydride groups were opened by treating with water and holding at 100 ° C. The synthetic resin obtained was diluted with ethylene glycol monoethyl ether to a solids content of 75% by weight. The resin was mixed with a mixture of the same
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Teilen Titandioxid und Aluminiumsilicat und etwas Ruß im Pigment/Bindemittelverhältnis 0,3:1 pigmentiert und nach Neutralisation mit Ammoniak auf einen Festkörpergehalt von 13 Gew.-% verdünnt* Dieses Elektrophoresebad wird gegen ein in gleicher Weise hergestelltes Bad, dem als Bindemittel das in Beispiel 1 beschriebene Kunstharz zugesetzt wurde, verglichen.Pigmented 1 and after neutralization with ammonia to a solids content of 13 wt -% diluted * This electrophoresis is against a product made in the same manner bath, the binder in Example: parts of titanium dioxide and aluminum silicate and some soot in the pigment / binder ratio of 0.3. 1 described synthetic resin was added, compared.
Umgriff +mark
Wrap around +
In ein Kunststoffrohr mit 6 cm Durchmesser, das am Boden eine scheibenförmige Kupferkathode trägt, wird ein 50 cm langer, 5 cm breiter Stahlstreifen eingeführt, so daß der Abstand zur Kathode 2 cm beträgt.A 50 cm long, 5 cm wide steel strip inserted so that the distance to the cathode is 2 cm.
Es wird bei einer solchen elektrischen Spannung (Volt) abgeschieden, bei der 2 cm vom unteren Rand auf dem Stahlstreifen eine Schichtdicke von 20 μ erreicht wurden. Gemessen wird die Schichtdicke bei 15» 30 und 45 cm Abstand.It is deposited at such an electrical voltage (volts) that 2 cm from the lower edge on the Steel strips a layer thickness of 20 μ were achieved. The layer thickness is measured at 15 »30 and 45 cm Distance.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten wasserverdunnbaren Kunstharze zur Herstellung unpigmentierters pigmentierter und/oder mit Füllstoffen versehener wärmehärtbarer überzugsmittel als Alleinbindemittel oder im Gemisch mit anderen Bindemitteln.The invention also relates to the use of the produced according to the present method, water-dilutable synthetic resins for producing unpigmented s pigmented and / or provided with fillers thermosetting coating compositions as the sole binder or in admixture with other binders.
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Bei einer speziellen Verwendung der erfindungsgemäß
hergestellten Kunstharze v/erden als andere Bindemittel
relativ niedermolekulare, zumindest hydrophiles xrärmehärtbare
Kondensationsprodukte 3 wie aminoplastbildende
Reaktionsprodukte und/oder Phenolresole und/oder verätherte Phenolresole für einbrennbare überzugsmittel
mitverwendet.With a special use of the invention
Resins produced v / ground than other binders relatively low molecular weight, at least s hydrophilic xrärmehärtbare condensation products 3 as aminoplastbildende reaction products and / or phenolic resoles and / or etherified phenolic resoles for baking type coating compositions
used.
Diese anderen Bindemittel sind in der schweizerischen Patentschrift 523 929, Spalte 8, Zeile 47 bis Spalte 10, Zeile 19, ausführlich erläutert.These other binders are in Swiss patent specification 523 929, column 8, line 47 to column 10, Line 19, explained in detail.
In einer weiteren speziellen Anwendungsform werden solche Kunstharze für das elektrophoretische Auftragsverfahren verwendet, wobei man als andere Bindemittel Phenolplaste und/oder Aminoplaste mitverwendet und diese mit den nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Kunstharzen vor der Neutralisation in der Wärme bei Temperaturen von 100 - 1500C unter Präkondensation vereinigt hat.In another particular embodiment, such resins are used for the electrophoretic deposition method in which one co-used as other binder phenolic plastic and / or amino resins and these with the results obtained by the method of the present invention, synthetic resins prior to neutralization in the heat at temperatures of 100-150 0 C has combined with precondensation.
Bezüglich der Durchführung der Präkondensation wird auf die Ausführungen in der schweizerischen Patentschrift Nr. 523 929, Spalte 10, Zeile 20 bis Zeile 57, verwiesen.Regarding the implementation of the precondensation, refer to the statements in Swiss patent specification No. 523 929, column 10, line 20 to line 57, referenced.
509832/0883509832/0883
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