DE2449055A1 - Dicht-, haft-, spachtel- und klebemassen, sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Dicht-, haft-, spachtel- und klebemassen, sowie verfahren zu deren herstellung

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DE2449055A1 DE19742449055 DE2449055A DE2449055A1 DE 2449055 A1 DE2449055 A1 DE 2449055A1 DE 19742449055 DE19742449055 DE 19742449055 DE 2449055 A DE2449055 A DE 2449055A DE 2449055 A1 DE2449055 A1 DE 2449055A1
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Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF 244905 S
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45
Anwaltsakte 25 059 1 £ QKT. 197**
omniTECHNIC GmbH
Chemische Verbindungstechnik
8 München 50,
Triebstraße 9
"Dicht-, Haft-, Spachtel- und Klebemassen, sowie Verfahren zu deren Herstellung"
Die Erfindung betrifft flüssige Massen für Dicht-, Haft-, Spachtel- und Klebezwecke und Verfahren zur Herstellung solcher Massen. Der Einfachheit halber werden nachfolgend diese flüssigen Massen als Dichtmittel bezeichnet.
IV/sn - 2 -
609817/1255
r (089) 988272 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100
««ίο Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3892623
983310 TELEX: 0524560 BERGd Postscheck München 65343-808
Seit einiger Zeit haben Dichtmittel besondere Bedeutung erlangt, die ganz oder teilweise auf Acrylestern bzw. Derivaten hiervon wie Methacrylsäureestern ein- und mehrwertiger Alkohole, Phenole, Aminoalkohole etc. aufgebaut sind. Diese Ester werden insbesondere für anaerobe Dichtmittel eingesetzt. Darunter versteht man durch Sauerstoff inhibierte, polymerisierbare Verbindungen, die bei Sauerstoffausschluß aushärten. Die Herstellung der Ester erfolgt durch Veresterung von Acrylsäure bzw. Methacrylsäure mit den entsprechenden Hydroxy!verbindungen. Nach Zugabe geeigneter Katalysatoren tritt eine Härtung ein. Werden z.B. Hydroperoxyde zur Herstellung anaerober Dichtmittel zugesetzt, so polymerisieren die Massen bei Luftausschluß im allgemeinen innerhalb einiger Stunden.
Von der Technik werden jedochhäufig kürzere Aushärtezeiten gefordert, die durch Zusatz von Beschleunigern, wie z.B. quartäre Ammoniumverbindungen, organischen Phosphiten, Ascorbinsäure, Sulfimiden und aliphatischen oder aromatischen Aminen erzielt werden können. Derartige Beschleuniger haben jedoch einerseits den Nachteil, daß sie die Scherfestigkeit, Lösungsmittel-oder Temperaturstabilität erniedrigen und andererseits als niedermolekulare Substanzen störend in den ausgehärteten Klebern wirken. Es ist auch schon versucht worden, derartige Nachteile durch die Verwendung von Ge-
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mischen zu überwinden, die einerseits übliche Acrylsäureester und andererseits bestimmte Ester mehrwertiger Aminoalkohole mit tertiärem Stickstoff, wobei die Ester mehrere Acrylsäureester in Esterform aufweisen, enthalten. Die Verfahren zur Herstellung dieser tertiärert Stickstoff enthaltenden Ester sind jedoch für großtechnische Zwecke wenig geeignet. Darüberhinaus erwiesen sich diese bekannten Verbindungen in verschiedener Hinsicht, z.B. in der Steuerbarkeit ihrer Eigenschaften wenig befriedigend.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer neuen Klasse von Acrylsäureestern, die als solche als Dichtmittel als auch als deren Bestandteil, z.B. in Form von Zusätze verwendbar sind und die in monomerer Form in ein und demselben Molekül härtungsbeschleunigende, einschließlich der anaeroben Härtung, und adhäsionsverbessernde Funktionen vereinigen. Ein weiteres Ziel ist ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es erlaubt, die Dichtmittel bzw. die Acrylsäureester-Wirkkomponente, unabhängig davon, ob es sieh um neue oder bekannte Verbindungen handelt, in einfachster Weise, unter gleichzeitiger Steuerung ihrer Eigenschaften, in Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck herzustellen.
Gegenstand der Erfindung sind demzufolge zunächst flüssige Massen für Dicht-, Haft-, Spachtel- und Klebezwecke mit
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einem Gehalt an Estern der Acrylsäuren mit Aminoalkoholen, wobei erfindungsgemäß die Ester im Alkoholteil am ß- oder 2Γ -Kohlenstoffatom zum Esterbrückensauerstoff eine gegebenenfalls substituierte OH-Gruppe besitzen.
Die erfindungsgemäßen Dichtmittel können hinsichtlich ihrer Viskosität, in Abhängigkeit von der Zahl freier OH-Gruppen der Ester leicht und sicher eingestellt werden. Vorzugsweise sind nicht alle OH-Gruppen substituiert, sondern nur ein Teil, z.B. 50 - 80 MoI-Jf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist, insbesondere bei aliphatischen Aminoalkoholen, die Aminogruppe am ^-Kohlenstoffatom, bezogen auf den Esterbrückensauerstoff, angeordnet. Die Ester enthalten also in einem solchen Fall Derivate des 3-Aminpropanol-l, wobei dieser Alkohol, außer der bestimmungsgemäßen Sauerstoff-Punktion in ß- oder 2T-Stellung auch noch am Stickstoffatom substituiert sein kann, einschließlich der Möglichkeit der Teilnahme des Stickstoffs an einem 5- oder 6-gliedrigen, gegebenenfalls C^-C^-Alkyl- oder OH-substituierten Heterocyclus.
Vorzugsweise ist die Aminogruppe sekundär oder tertiär. Es können auch mehrere Aminogruppen enthalten sein. So kann als alkoholischer Esterteil der Rest eines Polyaminoalkohols enthalten sein, insbesondere der Rest eines Diamins,
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wie Äthylendiamin, das an wenigstens einem Stickstoff einen aliphatischen Rest, vorzugsweise C-,-Rest, trägt, der mindestens zwei alkoholische OH-Gruppen besitzt, wovon eine endständig sein sollte. An der Aminogruppe, z.B. auch an einer der zusätzlichen Aminogruppen können weitere Acrylsäureesterreste mit ihrem Esteralkoholteil angeordnet sein, wobei die an den Stickstoffen angeordneten Acrylsäureesterreste vorzugsweise identisch sind. Es handelt sich also bei den zusätzlich angeordneten Acrylsäureesterresten um Reste, deren Esteralkoholteil aus ß- oder ^-Kohlenstoffatom zum Esterbrückensauerstoff eine gegebenenfalls substituierte OH-Gruppe trägt.
Bei den erfindungsgemäßen Bindemitteln können die am ß- oder ^-Kohlenstoffatom zum Esterbrückensauerstoff angeordneten OH-Gruppen ganz oder teilweise verestert oder veräthert sein. Die Veresterung kann sowohl mit anorganischen als auch mit organischen Säuren erfolgt sein, insbesondere mit Mineralsäuren wie Salzsäure, Schwefelsäure ..und Schwefelsäurederivaten, niederen aliphatischen gesättigten und ungesättigten Karbonsäuren, einschließlich Acrylsäure und deren Derivaten. Die Stherreste sind insbesondere aliphatischer Natur, z.B. C. -Ch-Alkylreste. Vorzugsweise handelt es sich um Acrylsäureesterreste, die über ihren Esteralkoholteil mit dem Ätherbrückensauerstoff
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verbunden sind. Der Esteralkoholteil 1st Insbesondere aliphatischer Natur, vorzugsweise C,-Alkyl und besitzt am ß- oder ^-Kohlenstoffatom, bezogen auf den Esterbrükkensauerstoff, eine alkoholische Sauerstoffunktion.
Soweit hier von Acrylsäure oder Acrylsäureestern die Rede ist, beinhaltet dieser Ausdruck auch die oC-substituierten Säurederivate, insbesondere die oC-C..-Cjj-Alkylderivate, wie Methacrylsäurederivate, die °C-Halogenderivate wie oC-Fluor- und o(-Chlorderivate, die e(-Hydroxyderivate und dergleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Dichtmittel Verbindungen der allgemeinen Formel
1 /H
H0C = C-C-O-CH0-CH-CH-Ir
2L 2Il \pi
X Y Y' K
X = H, P, Cl, OH, Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen, einer der Reste Y oder Y'
= OH, oder -(0-CHY'-CHY-CH2-O-CO-CX=CH2) und der andere Rest Wasserstoff ist und
R, R1 = H, C.-Cg-Alkyl, einschließlich Cp-Cg-Alkenyl und -Alkinyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, Jeweils mit bis zu 8 C-Atomen in der Alkylgruppe, Cycloalkyl und/ oder -(-CHYf-CHY-CH2-O-CO-CX=CH2)
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bedeuten, oder R und R1 Methylengruppen sind und zusammen mit dem Stickstoff einen 5- oder 6-gliedrigen Heterocyclus bilden können oder einer der Reste R oder R1 ein zwei- oder dreiwertiger aliphatischer, aromatischer, araliphatischer oder alkaromatischer Rest, mit aliphatischen Resten bis zu 8 C-Atomen, bedeutet, dessen zweite bzw. dritte Valenz mit einem Rest der Formel
H2C=C-C-O-CH2-CH-CH-N-^
j. j j, S(R oder R'j
worin X," Y, Y1, R und R' die obige Bedeutung haben, substituiert ist.
Die Aushärtung der erfindungsgemäßen Dichtmittel kann thermisch und/oder durch radikalbildende Katalysatoren bewirkt und beschleunigt werden. Diese können in Mengen bis zu 10 Gew.-^, vorzugsweise in Mengen zwischen 0,1 und 3 Gew.-?, in den erfindungsgemäßen Produkten enthalten sein, da im allgemeinen bei Katalysatorkonzentrationen über 3 Gew.-% ein Pestigkeitsabfall zu beobachten ist. Als Katalysatoren hierfür können die bekannten Alky!hydroperoxide, Perester, Diacylperoxide, Ketonperoxide, Acylperoxide, wie z.B. Cumolhydroperoxid, Pinanhydroperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, Diisopropylbenzolhydroperoxid, 1-Hydroxy-l'-Hydro-
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peroxy-dicyclohexylperoxid, Benzoylperoxid, tert.-Butylperbenzoat, tert.-Butylperoctoat, Methyläthylketonhydroperoxid; radikalbildende Stickstoffverbindungen, wie z.B. Azo-iso-Buttersäurenitril oder radikalbildende Hydrazinderivate eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Dichtmittel können nebeneinander verschiedene radikalbildende Katalysatoren enthalten, wobei nach einer bevorzugten Ausführungsform derartige Katalysatorgemische so beschaffen sein sollen, daß die Härtung bei Normaltemperatur langsamer und bei höherer Temperatur schneller verläuft als bei Verwendung eines einzelnen Katalysators. Als Katalysatoren, die in Gegenwart eines bei Normaltemperatur aktiven Katalysators erst bei höherer Temperatur, z.B. die anaerobe Aushärtung beschleunigen, sind solche Verbindungen erforderlich, bei denen ein sehr ausgeprägtes temperaturabhängiges Gleichgewicht zwischen der radikalischen und der nicht radikalischen Form vorliegt, wie z.B. bei Systemen wie Hexaphenyläthan/Triphenylmethyl, Tetraphenylhydrazin/Diphenylstickstoff oder Tetraanisylhydrazin/Dianysilstickstoff.
Für diesen Zweck können auch verschiedene Alkyl- und Acylperoxide oder siliciumorganische Mono- und Diperoxide, wie z.B. Di-(tert.-butyl-peroxy)-diphenylsilan, Di-ftert.-butyl-peroxy)-dimethylsilan oder Di-(tert.-butyl-peroxy)-diäthylsilan verwendet werden.
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Die erfindungsgemäßen Dichtmittel bzw. die äthylenisch ungesättigten Monomeren härten bisweilen wegen der relativ hohen Konzentration an äthylenisch ungesättigten Gruppen im Laufe der Zeit auch ohne Zusatz radikalbildender Katalysatoren aus. Zur Vermeidung einer Vinylpolymerisation-· Nebenreaktion bei der Herstellung und zur Erzielung einer ausreichenden Lagerstabilität können daher sowohl während der Synthese als auch im Endprodukt Vinylpolymerisation-Inhibitoren bzw. Stabilisatoren enthalten sein. Als Inhibitoren bzw. Stabilisatoren können dabei die bekannten, die radikalische Vinylpolymerisation hemmenden Verbindungen verwendet werden, wie Hydrochinone und Chinone. Wegen der möglichen Wechselwirkung zwischen Hydrochinonen und den bei der Herstellung benutzten Reaktionspartnern (Amin, Epoxid), hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Hydrochinone in Verbindung mit Chinon oder nur Chinone zu verwenden, wie z.B. Hydrochinon/p-Benzochinon, Alkylhydrochinone, Toluchinon, Toluhydrochinon, 1,4-Naphthochinon, Anthrachinon, 2-Naphthochinon, 3-Naphthochinon, 2.5-Pimethoxy-l,4-benzochinon, 2-Methoxy-l,4-naphthochinon, 2-Hydroxy-1,4-naphthochinon, sowie Chloranil. nie Stabilisatoren sollen in einer Menge unter 1 Gew.-%% vorzugsweise in einer Menge zwischen 0,02 und 0,1 % betragen.
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Den erfindungsgemäßen Mitteln kann außerdem zur v/eiteren Modifizierung ihrer Eigenschaften und Anwendungsmöglichkelten eine Reihe anderer Stoffe in wahlweiser Menge zugesetzt werden,, wie z.B. Verdickungsmittel, Weichmacher, Farbstoffe, organische und anorganische Füllstoffe, sofern dadurch die anaerobe Härtung nicht beeinträchtigt wird.
Dabei ist es durchaus möglich, daß die erfindungsgemäßen Dichtmittel auch andere Dicht-, Haft-, Hebe- und Spachtel-Wirkkomponenten, sogar in überwiegendem Anteil und die
speziellen erfindungsgemäßen Ester nur in untergeordnetem Umfang, z.B. in einer Menge von 5-25 Gew.-%, enthalten.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtmittel besteht in ihrer leichten Zugänglichkeit. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittel
bzw. der darin erfindungsgemäß enthaltenen Ester so vorgegangen, daß man Acrylsäureester, die im Alkoholteil
zumindest am ß, TT-Kohlenstoffatom, bezogen auf den Esterbrückensauerstoff, eine Epoxigruppe aufweisen, mit Ammoniak, einem orimären und/oder sekundären Mono- oder Pol'yamin
umsetzt und gegebenenfalls die gebildeten OH-Gruppen ganz oder teilweise in an sich bekannter Weise verestert oder veräthert.
Epoxide im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Epoxiacrylate bzw. substituierte Epoxiacrylate vom Typ des
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-Id-
Glycidylaerylats, Glycidylmethacrylats und dergleichen. Diese Verbindungen können gegebenenfalls auch zusammen mit anderen ein- und mehrwertigen äthylenisch ungesättigten Epoxiden als Comonomeren für die Additionsreaktion, wie 3,*♦ -Epoxy-!-buten, 3,^-Epoxy-l-penten, 1,2-Epoxy-lJ-vinyl-cyclohexan, Allyl-2,3-epoxypropylather, Allyl^,^- epoxybutylather, l-Methallyl-3,i*-epoxyhexyläther, 3-Hexenyl-5,6-epoxyhexylather, 2,6-Octadienyl-2,3,7,8-diepoxyoctyläther, 5-Phenyl-3,z*-epoxy-l-penten, 3,i*-Pentadienyl-2,3-diäthyl-3,4-epoxybutyläther, 1-Methallyl6-pheny1-3,^-6POXyhexyläther und/oder Triglycidylisqcyanurat eingesetzt werden.
Als Comonomer'e für die Addition bzw. Polyaddition der Epoxide an die Amine können außerdem gesättigte ein- und mehrwertige Epoxide eingesetzt werden, sofern sie selbst keinen aktiven Wasserstoff im Molekül enthalten, wie Alkyläthylenoxide, Phenyläthylenoxid, 1,3-Butadiendlepoxid, 1-Epoxyäthyl-3,ii-epoxycyclohexan, Vinylcyclohexendiepoxid, Dicyclopentadiendiepoxid und Polyglycidäther, die sich durch basenkatalysierte Reaktion von mehrwertigen Alkoholen mit Epichlorhydrin oder Dichlorhydrin darstellen lassen.
Unter Aminen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind z.B. ein- oder mehrwertige, gesättigte und ungesättigte, aliphatische, alicyclische, aromatische, araliphatische und heterocyclische Amine zu verstehen, die außer dem am Stick-
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stoff angeordneten Wasserstoff keine anderen protonenaktiven Gruppen im Molekül besitzen sollten. Im Sinne der Erleichterung der Reaktion ist zweckmäßig darauf zu achten, daß bei der Reaktion keine sterische Hinderung auftritt und die Amine möglichst im flüssigen Zustand bzw. in den etwa verwendeten Lösungsmitteln gelöst eingesetzt werden. Unter Aminen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind einerseits Verbindungen, wie Alkylenpolyamine, z.B. Äthylendiamin, 1,3-Diaminopropan, 1,4-Diaminobutan, 1,6-Diaminohexan, Diäthylentriamin, Triäth'ylentetramin, Isophoron, usw., aromatische Amine, z.B. m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, Diphenylamin, etc., Amine, die sowohl eine primäre als auch eine tertiäre Aminogruppe im Molekül enthalten, z.3. N,N-Dimethylaminopropylamin, N-(3-Aminopropyl)-piperazin öder Imidazole, N-(Aminoalkyl)-lactame, Amidoamine und oligomere Polyimine und dergleichen als Epoxidhärter bekannte Verbindungen und andererseits einfache Amine, einschließlich Ammoniak, sowie gegebenenfalls Säureamide, wie z.B. Dimethylacetamid, zu verstehen.■Als besonders vorteilhaft im Sinne der vorliegenden Erfindung erwiesen sich ungesättigte primäre und sekundäre Amine, insbesondere Mono- und Dialkylamine mit bis zu Jj C-Atomen pro Alkylgruppe, vorzugsweise Allylamin, Diallylamin und Methacrylamid, da auf diese Weise zusätzlich radikalisch copolymerisierbare Gruppen eingeführt werden.
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Weiter können als Aminkomponente Schiffsche Basen, insbesondere Reaktionsprodukte aromatischer Aldehyde, wie gegebenenfalls ringsubstituierte Benzaldehyde, mit primären Diaminen, wie Äthylendiamln, verwendet werden. In o-Stellung zur Azomethingruppe OH-substituierte Schiff sehe Basen besitzen ausgeprägten Chelat-Charakter und besitzen wegen der komplexen Bindung beschleunigender Schwermetallionen erhöhte Lagerfähigkeit und wegen der Möglichkeit hauptvalenzmässiger Bindungen zum Substrat, erhöhte Haftfestigkeit.
Als Aminkomponente können auch die Umsetzungsprodukte von Diaminen, einschließlich Harnstoff mit Isocyanaten der Formel O=C=N-Z, worin Z eine niedrig.Alkyl- oder eine Arylgruppe ist, ferner auch Semicarbazide und Säurehydrazide verwendet werden. Der Einsatz der letzteren Verbindung in Form ihrer Säureadditionssalze starker Säuren, z.B. in Form der Hydrochloride hat den Vorteil der katalytischen Wirkung auf die Epoxidspaltung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform geht man so vor, daß man einen Acrylsäureester der allgemeinen Formel
CH0=C-C-O-CH0-CH-CH0
2 j 2 \ / 2
X 0/
worin X = H, F, Cl, OH, C1-C11-Alkyl bedeutet, mit einem Amin der Formel
609817/1255 ORIGINAL INSPECTED
X NZ
worin R und R1 = H, C1-Cg-AIlCyI, einschließlich C2-Cg-Alkenyl und -Alkinyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, jeweils mit bis zu 8 C-Atomen in der Alkylgruppe, Cycloalkyl und/oder -(-CHY'-CHY-CH2-O-CO-CX=CH2) bedeutet und
Z=H oder ein zwei- oder dreiwertiger aliphatischer, aromatischer, araliphatischer, alkaromatischer Rest, mit aliphatischen Resten bis zu 8 C-Atomen bedeutet, dessen zweite bzw. dritte Valenz mit NRR' substituiert ist und/oder ein 5- oder 6-gliedriger N- und/oder 0-heterocyclischer Rest ist und
die Aminkomponente mindestens eine direkte N-H-Bindung aufweist,
umsetzt.
Die Addition bzw. Polyaddition der ungesättigten Epoxide · und ihrer gesättigten Comonomeren an primäre und sekundäre Amine verläuft je nach Protonenaktivität des Aminwasserstoffs bereits in der Kälte exotherm, wie die Umsetzungen mit Alkylenpolyaminen, Imidazolen und N-(Aminoalkyl)-lactamen zeigen. In manchen Fällen ist es jedoch zweckmäßig
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ORIGINAL INSPECTED
oder erforderlich, die Reaktion durch Katalysatoren, die die basische Epoxidspaltung beschleunigen, zu katalysieren. Hierfür können alle die basische Epoxidspaltung katalysierenden Verbindungen eingesetzt werden, sofern sie im Reaktionsgemisch löslich sind, mit den im Reaktionsgemisch enthaltenen äthylenischen Doppelbindungen keine Reaktion eingehen oder eine solche katalysieren, oder solche Metallionen bzw. Metallkomplexe enthalten, die die radikalische Härtung der erfdbndungsgemäßen Verbindungen und Produkte katalysieren und damit ihre Lagerstabilität herabsetzen. Als Katalysatoren für die basische Epoxidspaltung eignen sich tertiäre Amine, z.B. Triäthylamin, Ν,Ν-Dimethylanilin, NjN-Dimethylcyclohexylamin etc.; Alkali- und Erdalkali-Alkoholate, -Phenolate und -Carbonate; Natriumamid, sowie verschiedene primäre Reaktionsprodukte von Friedel-Craftsr Katalysatoren mit einfachen Epoxiden. Hierbei muß generell darauf geachtet werden, daß der die Epoxidspaltung beschleunigende Katalysator die Wirksamkeit des Inhibitors für die Vinylpolymerisation nicht beeinträchtigt und damit die radikalisch katalysierte Vinylpolymerisation beschleunigt .
Die Addition bzw. Polyaddition von ungesättigten Epoxiden und ihren gesättigten Comonomeren an Amine kann sowohl in Substanz, als auch in reaktiven oder inerten Lösungsmitteln, oder in Gemischen beider erfolgen. Als reaktive Lösungsmittel für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbin-
609817/1285 OHlGiNAUNSPSOTED
düngen und Produkte sind alle Comonomeren für die Vinylpolymerisation zu verstehen, die unter den Bedingungen der unkatalysierten oder radikalisch katalysierten anaeroben Härtung eine Reaktion mit den beschriebenen Amin/ Epoxid-Umsetzungsprodukten eingehen, wie ein- und mehrwertige Acrylsäureester, z»B. Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, iso-Butylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, 2-Äthylhexylmethacrylat, Decylmethacrylat, Allylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropyl-acrylat, tert.-Butylaminoäthyl-methacrylat, Dimethylaminoäthyl-methacrylat, Cyanoäthylacrylat, Chloräthylmethacrylat, Di-, Tri- und Tetra-äthylenglykoldimethacrylat, 1,2-Propylen-glykoldimethacrylat, Polyäthylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butandiol-dimethacrylat, 1,4-Butandiol-dimethacrylat, Tetraäthylenglykol-diacrylat, Diglycerin-diacrylat, Neopentylglykol-dimethacrylat, Trimethylol-propan-trimethacrylat, etc.
Darüberhinaus kann es vorteilhaft sein, für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen und Produkte zu*· sätzlich andere äthylenisch ungesättigte Comonomere als reaktive Lösungsmittel einzusetzen, wie z.B. Styrol, Divinylbenzol, Vinyltoluol, Allylverbindungen, Cyclopentadien, Ester der Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure. Dies
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ORiGSNAL INSPECTED
gilt im besonderen dann, wenn die Reaktionsprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens, ohne Abtrennung von den Lösungsmitteln als anaerobe Dicht- und Sicherungsmittel eingesetzt und bei erhöhter Temperatur nachgehärtet werden sollen, Zum Einsatz als anaerobe Mittel können den erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen darin lösliche, radikalisch polymerisierbare Polymere bzw. Prepolymere, wie z.B. Acrylharze zugesetzt werden.
Als inaktive Lösungsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren dienen leicht flüchtige, mit den Reaktionspartnern und den Endprodukten keine Reaktion eingehende Substanzen, insbesondere niedrig siedende Kohlenwasserstoffe Und Äther.
Das Verfahren wird durchgeführt, indem das Amin in Substanz oder in einem reaktiven oder inerten, oder einem Gemisch reaktiver und inerter Lösungsmittel umgesetzt wird, wobei die Umsetzung zweckmäßigerweise so erfolgt, daß das Amin bzw. das reaktive Lösungsmittel in der Kälte mit dem Chinon/Hydrochinon-Stabilisator versetzt wird, gegebenenfalls mit anschließender Zugabe des die Epoxidspaltung katalysierenden Reagens. Dieses Reaktionsgemisch wird zweckmäßig bei Temperaturen unterhalb 6O0C, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 0 und +100C unter Rühren langsam mit dem ungesättigten Epoxid bzw. Epoxidgemisch
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umgesetzt. Das Molverhältnis von Amin-Wasserstoff zu Epoxidsauerstoff kann dabei z.B. zwischen 1/0,5 bis 1/7 variieren, vorzugsweise jedoch 1/1 betragen. Die Menge des reaktiven Lösungsmittels beträgt zweckmäßigerweise 5-70 Gew.-% bezogen auf das Endprodukt. Inhibitorkonzentrationen von 0,01-0,1 Gew.-/S und Katalysatorkonzentrationen von 0,1-3 Gew.-%, bezogen auf das Endprodukt, stellen bevorzugte Ausführungsformen dar.
Bei der Umsetzung im inerten Lösungsmittel bzw. inerten Lösungsmittelgemischen wird das inerte Lösungsmittel anschließend im allgemeinen unter stark vermindertem Druck aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Auf diese Weise lassen sich, wenn Amine als Reaktionspartner eingesetzt' sind, die in reaktiven Lösungsmitteln nicht löslich sind bzw. sich als Peststoffe nicht in Substanz umsetzen lassen, auch solche Verbindungen verarbeiten. Da im Verlauf der Umsetzung durch die entstehenden Hydroxylgruppen der hydrophobe Charakter des Reaktionsgemisches abnimmt, kommt es insbesondere bei höher viskosen Produkten zu einer Phasentrennung im Reaktionsgemisch, wodurch sich das inerte Lösungsmittel ohne Temperaturbelastung des Reaktionsproduktes auf einfache Weise abtrennen läßt.
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Die Veresterung bzw. Verätherung kann in situ oder aber auch in einer nachträglichen Reaktionsstufe in an sich bekannter Weise erfolgen. Vorzugsweise geht man jedoch so vor, daß die Verätherung zumindest eines Teils der gebildeten OH-Gruppen mit einem, im Alkoholteil mindestens eine Epoxigruppe enthaltenden Acrylsäureester, vorzugsweise mit dem bereits zur Aminumsetzung benutzten Acrylsäureester innerhalb der gleichen Verfahrensstufe erfolgt.
Zur Verwendung als Dicht- und Sicherungsmittel können die Reaktionsgemische nach ihrer Synthese einige Tage bei Temperaturen zwischen 0 und +100C, bis sich eine gewünschte Endvilskosität eingestellt hat, gelagert werden, und dann gegebenenfalls mit den anderen gewünschten Bestandteilen, z.B. mit anderen Acrylsäureestern verschnitten werden. Gleichzeitig oder anschließend wird die erforderliche Menge Polymerisationskatalysator zugesetzt und zur Viskositäts- und Festigkeitseinstellung entweder mit reaktiven Monomeren verdünnt, oder reaktive Polymere bzw. Prepolymere unter Rühren im Reaktionsprodukt gelöst.
Bei den erfindungsgemäßen anaeroben Dicht- und Sicherungsmitteln können Viskosität, Konsistenz, Aushärtegeschwindigkeit, Festigkeit und Temperaturbeständigkeit durch Variation der Reaktionspartner, reaktiven Lösungsmittel und reaktiven Harze in weiten Grenzen den Anforderungen
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244S055
entsprechend eingestellt werden. Die erfindungsgemäßen Produkte weisen im inhibierten vorbeschleunigten Zustand in Gegenwart von Sauerstoff eine Lagerstabilität von etwa einem Jahr auf und härten unter Sauerstoffausschluß sowohl in der Kälte als auch in der Wärme aus, wobei die Aushärtegeschwindigkeit durch Verwendung mehrerer radikalbildender Katalysatoren unterschiedlichen Fertigungsabläufen angepaßt werden kann.
Die Aushärtegeschwindigkeit kann außerdem in bekannter Weise durch Aktivierung der zu verbindenden Oberflächen mit Lösungen von Metallseifen, Aminen, Metallsalzen u.a. beschleunigt werden. Die erfindungsgemäßen Dichtmittel besitzen im ausgehärteten Zustand Festigkeiten von mehreren hundert cmkp und sind daher als Dicht- und Sicherungsmittel geeignet.
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ie!SOiel Ii
0,65 Mol Decylmethacrylat v/erden auf O0C abgekühlt und mit 0,01 Ge\i.-% eines äquimolaren Gemisches aus Hydrochinon und p-Benzochinon stabilisiert. Anschließend werden im Dunkeln unter Rühren 0,5 Mol 3-Amino-2,2-diinethylbutan zugegeben und dieses Gemisch langsam mit einem Mol Glycidylmethacrylat tropfenweise versetzt. Die Reaktion verläuft sehr langsam und benötigt mehrere Tage, bis das rotorange Reaktionsgemisch eine konstante Viskosität aufweist. Das Reaktionsgemische wird dann mit 1 Gew.~?ä Cumolhydroperoxid versetzt und üafert bei Verwendung als anaerobes Dicht- und Sicherungsmittel,auf Schrauben M 10 mit Losbrechmomenten M1 von 160-200 cmkp mittlere Festigkeitswerte.
Beispiel 2:
2 Mol Allylmethacrylat werden auf 0°C abgekühlt, mit 0,01 Qev.-% Toluchinon stabilisiert, 1 Mol 1,3-Diaminopropan gelöst und während 4 Stunden unter Rühren im Dunkeln bei ca, 00C 8 Mol Glycidylmethacrylat zugetropft. Der Reaktionsverlauf kann an einer zunehmenden Orangefärbung verfolgt werden. Das Reaktionsgemisch wird anschließend 2 Tage bei +10 C gelagert und besitzt dann eine kinematische Viskosität von ca. 150 cP. Dieses Reaktionsgemisch wird mit 0,25 Gew.-% Cyclohexanonperoxid versetzt und liefert nach 24 Stunden Festigkeiten von 200/340 cmkp.
Beispiel 3:
, 1 Mol Allylmethacrylat wird auf O0C abgekühlt, mit 0,05 Gew.-^o 1,4-Naphthochinon stabilisiert und mit 1 Mol 1,4-Diaminobutan versetzt. Anschließend werden 2 Mol Glycidylacrylat so zugege-* 'ben, daß die Temperatur +5 C nicht überschreitet. Das orange Reaktionsgemisch wird 2 Tage bei O0C gelagert und stellt sich nach einigen Tagen Lagerung bei Raumtemperatur auf eine Endviskosität von ca. 15.000 cP ein. Nach Zusatz von 1,0 Gew.~$ Curaolhydroperoxid härtet das erfindungsgemäße Produkt aus, wobei mit Losbrechmomenten von 410-510 cnkp maximale Festigkeiten erreicht werden.
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Beispiel 4;
0,5 Mol 4-Aminomethyl-piperidin v/erden mit 0,05 Ge\r.~% 2,5-Dimethoxy-l,4-benzochinon stabilisiert, die LSstmg auf O0C abgekühlt und unter Rühren im Dunkeln in Verlauf von 5 Stunden bei Temperaturen unter +5°C mit 3 Mol Glycidylacrylat umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wird anschließend 2 Tage bei +100C v/eitergerührt. Nach einer Lagerung von etwa einer Woche erreicht das orange Produkt mit Viskositäten von ca. 400 cP seine Endviskosität. Nach Zusatz von 0,03 Gew.-?6 eines äquimolaren Gemisches von tert.-Butylhydroperoxid und Hexaphenyläthan liefert das Produkt bei Aushärtung bei Raumtemperatur Losbrechmomente M~ auf Schrauben M 10 von 250-300 cmkp, bei einer Temperaturbelastung von 1000C jedoch Losbrechmomente von 430-460 cmkp.. Bei alleiniger Verwendung von tert.-Butylhydroperoxid verläuft die Reaktion bei 1000C-.um etwa 30 % langsamer.
Beispiel 5:
0,06 Gew.-% eines äquimolaren Gemisches aus Methylhydrochinon und p-Benzochinon werden in 2 Mol trockenem η-Hexan gelöst, das so stabilisierte inerte Lösungsmittel auf O0C abgekühlt und langsam mit 0,5 Mol Allylamin versetzt. Anschließend v/erden 4 Mol Glycidylmethacrylat unter Rühren im Dunkeln so zugetropft, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches +3°C nicht überschreitet. Nach Zugabe des Epoxids wird bei einer Temperatur von O0C ca. 8 Stunden weitergerührt und das Reaktionsgemisch anschließend 2 Tage bei +100C gelagert. Das inerte Lösungsmittel v/ird anschließend im Vakuum bei einem Druck von kleiner 1 mm Hg aus dem Re akti ons gemisch entfernt. Das verbleibende mittelviskose Reaktionsprodukt wird anschließend etwa eine Yfoche bei Raumtemperatur gelagert und liefert nach dieser , Zeit bei Vervendung von 0,25 Gew.-% radikalbildender Katalysatoren mit Losbrechmomenten M, von 310-360 cmkp 'zufriedenstellende Festigkeiten.
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Claims (11)

Patentansprüche :
1. Flüssige Massen für Dicht-, Haft-, Spachtel- und Klebezwecke mit einem Gehalt an Estern der Acrylsäuren mit Aminoalkoholen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ester im Alkoholteil am ß~ oder ^Kohlenstoffatom zum Esterbrückensauerstoff eine gegebenenfalls substituierte OH-Gruppe besitzen.
2. Massen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminogruppe am ^-Kohlenstoffatom bezogen auf den Esterbrückensauerstoff angeordnet ist.
3. Masse gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminogruppe sekundär oder tertiär ist.
4. Masse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Esteralkoholteil eine oder mehrere zusätzliche Aminogruppen enthält.
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5. Masse gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer der zusätzlichen Aminogruppen ein Acrylsäureester mit seinem Esteralkoholteil angeordnet ist und der Alkoholteil am ß- oder ^-Kohlenstoffatom zum Esterbrückensauerstoff eine gegebenenfalls substituierte OH-Gruppe trägt.
6. Masse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die OH-Gruppe verestert oder veräthert ist.
7. Masse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylsäure öC-substituiert ist.
8. Masse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen der allgemeinen Formel
0 R
H0C = C-C-O-CH0-CH-CH-N''
2 J 2 ι ι NR,
X YY1
enthalten sind, worin
X = H, P, Cl, OH, Alkyl mit 1 bis *» C-Atomen, einer der Reste
Y oder Y1 = OH, oder -(0-CHY-CHY-CH2-O-CO-CX=CH2) und der andere Rest Wasserstoff ist und
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ORIGiNAL INSPECTED
R, R1 = H, C1-Cg-Alkyl> einschließlich C^Cg-Alkenyl und -Alkinyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, jeweils mit bis zu 8 C-Atomen in der Alkylgruppe, Cycloalkyl und/oder
-r(-CHY '-CHY-CH0-O-CO-CX = CH0)
bedeuten, oder R und R1 Methylengruppen sind und zusammen mit dem Stickstoff einen 5- oder 6-gliedrigen Heterocyclus bilden können oder einer der Reste R oder R' ein zwei- oder dreiwertiger aliphatischer, aromatischer, araliphatischer oder alkaromatischer Rest, mit aliphatischen Resten bis zu 8 C-Atomen, bedeutet, dessen zweite bzw. dritte Valenz mit einem Rest der Formel
p CHpCHCHN
^ Y Y' ^R oder Rl)
worin X, Y, Y1, R und R' die obige Bedeutung haben, substituiert ist.
9. Verfahren zur Herstellung der Acrylsäureester gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Acrylsäureester, die im Alkoholteil zumindest am ß,^ -Kohlenstoffatom, bezogen auf den Esterbrückensauerstoff, eine Epoxigruppe aufweisen, mit Ammoniak, einem primären und/oder sekundären Mono- oder Polyamin umsetzt und gegebenenfalls die gebildeten OH-Gruppen ganz oder teilweise in an sich bekannter Weise verestert oder veräthert.
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10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verätherung zumindest eines Teils der gebildeten OH-Gruppen mit einem, im Alkoholteil mindestens eine Epoxigruppe enthaltenden Acrylsäureester, vorzugsweise mit dem bereits zur Aminumsetzung benutzten Acrylsäureester innerhalb der gleichen Verfahrensstufe erfolgt.
11. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Acrylsäureester der allgemeinen Formel
0
CH0=C-C-O-GH0-CH - CH0
2I 2 \ / 2
worin X = H, P, Cl, OH, C1-Cj4-Alkyl bedeutet, mit einem Amin der Formel
R^- NZ
y
R''
worin R und R1 = H, C^Cg-Alkyl, einschließlich C2-Cg-Alkenyl und -Alkinyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, jeweils mit bis zu 8 C-Atomen in der Alkylgruppe, Cycloalkyl und/oder -(-CHy-CHY-CH2-O-CO-CX = CH2) bedeutet
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und Z=H oder ein zwei- oder dreiwertiger aliphatischer, aromatischer, araliphatischer, alkaromatischer Rest, mit aliphatischen Resten bis zu 8 C-Atomen, bedeutet, dessen zweite bzw. dritte Valenz mit NRR' substituiert ist und/oder ein 5- oder 6-gliedriger N- und/oder O-heterocyclischer Rest ist und die Aminkomponente mindestens eine direkte N-H-Bindung aufweist, umsetzt.
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