DE2425671A1 - Neue epoxyharzverbindungen - Google Patents
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Description
- NEUE EPOXYHÅRZVERBIND-uNGEN Diese Erfindung betrifft neue Epoxyharzverbindungen und wärmehärtbare Harzzusammensetzungen, die eine solche neue Epoxyharzverbindung enthalten.
- Die bekannten hochmolekularen Epoxyharze, die als pulverförmige Überzugsmassen verwendet werden, haben einen Erweichungspunkt nach Durran von 80 bis 120°C und werden in der Regel aus Glycidyläthern von Bisphenolen und Bisphenolen hergestellt. Diese Harze besitzen aber eine schlechte Wetterbeständigkeit.
- Gegenstand der Erfindung sind neue Epoxyharzverbindungen, die eine ausgezeichnete Wetterbeständigkeit haben,sich besonders als pulverförmige Überzugsmassen eignen und die durch die folgenden allgemeinen Formeln- charakterisiert sind: In der A ein zweiwertiger aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, -s-, -s-s-, oder -0- ist, Q der Rest einer zweibasischen aromatischen Carbonsäure ist, jedes R unabhängig Wasserstoff, ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Chlor oder Brom ist, n eine derartige ganze Zahl ist, daß das Epoxyäquivalenzgewicht des Harzes mindestens 700, bevorzugt 1 000 bis 1 550 beträgt und x einen Wert von 0 oder 1 hat, oder in der jedes R, Q und n die gleiche Bedeutung wie in Formel I hat und R' unabhängig Wasserstoff oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und jedes m einen Mittelwert von 0,01 bis 0,6, bevorzugt 0,01 bis 0,3 hat, wobei jede dieser Verbindungen einen Erweichungspunkt nach Durran oberhalb von 80°C hat.
- Die Epoxyharzverbindungen nach der vorliegenden Erfindung sind feste Produkte mit Erweichungspunkten oberhalb von 800C, bevorzugt von 80 bis 1200C. . Sie lassen sich zu freifließenden beständigen Pulvern zerkleinern.
- Man erhält sie durch Umsetzung von einem Diglycidyläther eines hydrierten Bisphenols oder hydrierten Novolaks und einer aromatischen oder cyclo-aliphatischen zweibasichen Säure, wobei die Mengen des Glycidyläthers und der zweibasischen Säure derartig ausgewählt sind, daß ein Epoxy COOH - Verhältnis von 1,1 : 1 bis 2,0 : 1, bevorzugt 1,1 1 bis 1,8 : 1 und besonders bevorzugt von 1,3 : 1 bis 1,5 : 1 vorhanden ist.
- Unter "freifliessendes beständiges Pulver" wird hier verstanden, daß das Epoxyharz, wenn es gemahlen oder in anderer Weise zu einem freifliessenden Pulver zerkleinert worden ist, freifliessend für mindestens 48 Stunden bleibt.
- Zur Herstellung der neuen Epoxyharzverbindungen kann man so vorgehen, daß man'einen Diglycidyläther eines hydrierten Bisphenols oder eines hydrierten Novolaks mit einer aromatischen oder cyclo-aliphatischen zweibasischen Säure bei einer Temperatur von 80 bis 210°C in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, wie eines tertiären Amins, einer quaternären Ammoniumverbindung, einer quaternären Phosphoniumverbindung oder dergleichen, für eine ausreichende Zeit, in der Regel 0,5 bis 30 Stunden umsetzt. Bei der Durchführung dieser Umsetzung ist es insbesondere im Laboratoriumsmaßstab wunschenswertX die Ausgangsstoffe vorzumischen und dann den Katalysator hinzuzugeben.
- Geeignete Katalysatoren sind z.B. derartige quaternare Ammoniumverbindungen, wie Benzyltrimethylammoniumchlorid, Amine, wie N-Methylmorpholin, zu in, und Phonsphoniumverbindungen, wie diejenigen, die in der US-PS 3 477 990 genannt sind.
- Geeignete Glycidyläther von hydrierten Bisphenolen sind z.B. Glycidyläther von derartigen hydrierten Bisphenolen, wie hydriertes p,p'-Isopropylidindiphenol, hydriertes p,p'-Methylendiphenol, hydriertes Dihydroxydiphenylsulfon, hydriertes 4,41 -Dihydroxybisphenyl, hydriertes 4,4'-Dihydroxydiphenyloxid, Mischungen solcher Verbindungen und dergleichen.
- Geeignete Glycidyläther von hydrierten Novolaken schließen solche ein, die eine mittlere Funktionalität von 2,01 bis 2,6, bevorzugt 2,01 bis 2,3 haben.
- Geeignete zweibasische aromatische Carbonsäuren sind z.B.
- Phthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure und Säuren, die der nachstehenden Formel III entsprechen, in der Z unabhängig aus der gleichen Gruppe ausgewählt sein kann, wie A in der Formel I. Beispiele derartiger Säuren sind 4,4 1-Diphenjlsulfiddicarbonsäure, 4,4 1-Diphenyldisulfiddicarbonsäure, 2, 5-Furandicarbonsäure und Mischungen davon.
- Geeignete zweibasische cyclo-aliphatische Säuren schließen z.B folgende Säuren ein: Tetrahydrophthalsäure, Methyltetrahydrophthalsäure, Hexyltetrahydrophthalsäure, Dimethylhexahydrophthalsäure, Methylhexahydrophthalsäure, Etexylhexwhydrophthalsäure, Bromtetrahydrophthalsäure, Chlortetrahydroisophthalsäure, Hexachlor-5-hepten-2,3-dicarbonsäure, Methyltetrahydroterephthalsäure, Mischungen solcher Säuren und dergleichen.
- Die Erfindung richtet sich auch auf wärmehärtbare Harzzusammensetzungen, die die neuen Epoxyharzverbindungen und ein Härtungsmittel. bzw. einen Ilärtungskatalysator enthalten. Bevorzugt liegt eine solche wärmehärtbare Harzzusammensetzung in Pulverform vor. Als Härtungsmittel können primäre, sekundäre oder tertiäre Amine, Amide, Säureanhydride und dergleichen dienen.
- Die Menge des Härtungsmittels hängt von dem speziell verwendeten ärtungskatalysator ab rund bei der Auswahl des speziellen Härtungsmittels richtet man sich nach dem gewünschten Härtungsverhalten und den gewünschten Eigenschaften der ausgehärteten tasse. Den Fachleuten auf dem Gebiet der Epoxyharze sind diese Zusammenhänge gut bekannt.
- Obwohl die neuen Epoxyharze in erster Linie für pulverförmige Überzugsmassen geeignet sind, lassen sie sich auch auf anderen Anwendungsgebieten benutzen, z.B. als Formmassen, Lösungen für Anstriche, ferner als Gießharze, Einbettmassen, Klebstoffe und dergleichen.
- Beispiel 1 In ein Reaktionsgefäss, das mit Mitteln zur Kontrolle der Temperatur, zum Rühren und zum Einleiten von Stickstoff ausgerüstet war, wurden 600 g des Diglycidyläthers von hydriertem Bisphenol A mit einem Epoxidäquivalenzgewicht von 212 und 170 g Isophthalsäure gegeben. Nach dem Erwärmen auf eine Temperatur von 1500C wurden 0,9 g des komplexen Katalysators Äthyltriphenylphosphoniumacetat.Essigsäure zugegeben und die Temperatur wurde durch Kühlen oder Erwärmen bei 150°C für etwa 5 Stunden gehalten. Das erhaltene Epoxyharz hatte ein mittleres Epoxidäquivalenzgewicht (EÄG) von 1 200 und einen Erweichüngspunkt von 95OC nach Durran.
- Das erhaltene Harz, das als Harz A bezeichnet wurde, wurde zu den Formulierungen A und B unter Verwendung der in der nachstehenden Tabelle angegebenen Komponenten (1), (7), (8) und (9) abgemischt. Zum Mischen wurden die Komponenten 10 Minuten auf einer Mischwalze zusammengebracht. Dann wurden die Komponenten (3) und (4) oder (5) und (6) mit den vorhin genannten Verschnitten auf der Mischsalze etwa 3 Minuten gemischt. Der erhaltene Verschnitt wurde dann zu einem feinen freifliessenden Pulver in einer Hammermühle zerkleinert. Das Pulver wurde dann durch ein 200 Maschensieb (US standard sieve series) gesiebt.
- Fiir Vergleichszwecke wurden pulverförmige Überzugsmassen aus einem handelsüblichen festen Epoxyharz auf Basis von Bisphenol A mit einem mittleren Epokidäquivalenzgewicht von 950 und einem Erweichungspunkt nach Durran von 100°C (D.E.R.R 664 der Anmelderin) hergestellt.
- Diese Formulierungen wurden mit C und D bezeichnet.
- Komponente Formulierung A B C D (1) Harz A 300 300 (2) Handelsprodukt g --- --- 300 300 (3) Trimellitsäure-Anhydrid g 30,7 --- 45,5 (4) Zinn-II-octoat (Beschleuniger, g) 3,0 --- 3,0 (5) Dicyandiamid, g --- 4,5 --- 6,4 (6) 82 % Dicyandiamid, 17 % 2-Methylimidazol u. 1 % SiO2-Pulver *, s g (7) TiO2-Pigment, g 225 225 225 225 (8) feinverteilte Kieselsäure **, g 9,0 9,0-(9) Fliessmittel *** 4,5 4,5 4,5 4,5 * Cab-O-Sil ** Aerosil feinverteilte submikroskopische pyrogene Kieselsaure *** "Modaflow" ein im Handel von Monsanto CO. erhältliches Flusskontrollmittel.
- Jede dieser Formulierungen wurde elektrostatisch auf Stahlbleche (Nr. 5412 Stahl QrBleche) aufgesprüht und bei 200°C gehärtet, wobei die Härtungsdauer für die Formulierungen A, B, C und D 7 Minuten und die Formulierung B 15 Minuten betrug. Dann wurde ein Teil der Bleche in ein "Fade-O-Meter" gegeben und die restlichen Bleche wurden in einen Bewitterungsapparat (Weather-O-Meter) eingebracht, um die Wetterfestigkeit der Überzüge zu untersuchen.
- Diese Untersuchungen wurden nach den AS24-Prüfungen D-822 und E-42 durchgeführt.
- Es wurden dabei die folgenden Ergebnisse erhalten: 'Fade-O-Meter" % Glanzbeibehaltung Formulierung 140 h 300 h 500 h 800 h A 100 90 90 92 B 100 100 100 100 C 32/y¹ 7/yc2 N.B.³ N.B.
- D 55/y 17/yc 13/yc N.B.
- "Weather-O-Meter" /0 Glanzbe ibehal tung A 90 64 58 N.B.
- B 92 76 76 69 C 81 15/y 13/y N.Bq D 69 3 2/r 14/y 14/yc y = Vergilbung der Oberfläche 2 yc = Vergilbung und Beschlagen der Oberfläche N.B. = Nicht bestimmt.
- Beispiel 2 Es wurde eine Anstrechlösung hergestellt, indem die folgenden Komponenten verschnitten wurden: 300 g Harz A gemäss Beispiel 1 213 g eines Harnstoff-onmaldehydharzes als Hartungsmittel (Beckamin P-138-60 von Reichhold Chem. Inc.) 343 g Titandioxid-Pigment 525 g einer Lösungsmittelmischung aus 3 Gewichtsteilen Xylol, 2 Gz^7ichtsteilen Methylisobutylketon und 2 Gewichtsteilen 2-Äthoxyäthanol, 8,6 g eines Mittels gegen die Verflüssigung (eine hochmolekulare ungesättigte Polycarbonsäure, die als Byk P 104 von Byk-Mallinkrodterhältlich ist).
- Die Überzugsmasse wurde auf ein Stahlblech (Q-panel) aufgetragen und bei 170 0C etwa 1/2 Stunde gehärtet. Das überzogene Blech wurde in ein "Weather-O-Meter" gegeben und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: Bewitterungszeit in Stunden % Glanzbeibehaltung 73 95 216 92 547 87 Beispiel 3 Es wurde eine Formmasse aus dem Harz A von Beispiel 1 hergestellt, in dem folgende Komponenten verschnitten wurden: 50 g Harz A 5,0 a Trimellitsäureanhydrid Das Harz A wurde zu einem groben Pulver zerkleinert und mit dem Härtungsmittel auf einer Walzenmühle gemischt. Die Mischung wurde dann in eine vorervärmte Form gegeben und bei 177°C bei einem Druck von 70 Atmosphären für 30 Sekunden gehärtet. Es schloss sich eine Nachhärtung bei atmosphärischem Druck und 177°C für etwa 30 Minuten an.
- Der erhaltene Gießkörper wurde in einen Bewitterungsapparat gegeben und nach verschiedenen Einwirkungszeiten wurde der Gießling nach dem Bogenwiderstandstest (Arc Resitant Test) gemäß ASTM D-495 geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend angegeben.
- Bewitterungszeit im Weather-O-Meter Bogenwiderstand ii Sek.
- anfangs 85 331 85 706 85
Claims (6)
- Patentansprüche 1. Epoxyharzverbindung, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die allgemeinen Formeln in der A ein zweiwertiger aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 YKohlenstoffatomen, -5-, -S-S-, oder -O- ist, Q der Rest einer zweibasischen aromatischen Säure ist, der bei Entfernung der Carboxylgruppen: entstehen würde, jedes R unabhängig Wasserstoff, ein aliphatischer KohlenxJasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Chlor oder Brom ist, n eine derartige ganze Zahl ist, daß das Epoxyäquivalenzgewicht des Harzes mindestens 700 beträgt und x einen Wert von 0 oder 1 hat, oder in der jedes R, Q und n die gleiche Bedeutung wie in Formel I hat und R' unabhängig Wasserstoff oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und jedes m einen Mittelwert von 0,01 bis 0,6 hat, wobei jede dieser Verbindungen einen Erweichungspunkt nach Durran oberhalb von 80°C hat.
- 2. Epoxyharzverbindung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Formel I Q der Rest der Isophthalsäure ist und x einen Wert von 1 hat.
- 3. Epoxyharzverbindung nach Anspruch 1, d a d u-r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Formel II R' Wasserstoff ist und m einen Mittelwert von0,0l bis 0,3 hat.
- 4. Wärmehärtbare Harzzusammensetzung, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß sie eine Epoxyharzverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und zusätzlich ein Härtungsmittel enthält.
- 5. Harzzusammensetzung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie pulverförmig ist.
- 6. Überzogener Gegenstand, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß er mit einer wärmehärtbaren Zub sammensetzung nach einem der Ansprüche 4 oder 5 überzogen ist.
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