DE2527116B2 - Verfahren zur Herstellung von Epoxypolyaddukten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von EpoxypolyadduktenInfo
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Description
durchgeführt wird, wobei Ri, R2 und R3 Kohlenwasserstoff- oder durch inerte Substituenten substituierte Kohlenwasserstoffreste sind, die unabhängig
voneinander jeweils 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, R4 Wasserstoff, ein Benzylrest oder ein
Ci _6-Alkylrest ist und Αθ ein verträgliches neutralisierendes Anion ist, wobei die Umsetzung bei einer
Temperatur im Bereich von 50 bis 225° C durchgeführt wird und der Katalysator in einer Menge von
0,001 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangsstoffe, verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ri, R2 und R3 jeweils ein C2_io-Alkylrest ist
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ri, R2 und R3 jeweils ein n-Butylrest ist
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ri, R2 und R3 jeweils ein Phenylrest ist
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Αθ ClCH2COO0 ist
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ae Bromid, Iodid oder
ein nichtnukleophiles Anion ist
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxyharz der
Diglycidyläther von Bisphenol A ist
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstoff (b)
Bisphenol A ist
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstoff (b)
Hexahydrophthalsäureanhydridist.
10. Verwendung der Epoxypolyaddukte nach den Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als
Überzugsmassen oder Klebstoffe.
Die Herstellung von Epoxypolyaddukten durch Umsetzung zwischen vicinalen Epoxiden und Phenolen
und/oder Carbonsäuren (oder Anhydriden solcher Säuren) ist bekannt Derartige Umsetzungen sind von
erheblicher kommerzieller Bedeutung, da man mit ihrer Hilfe funktioneile Monomere (z. B. Hydroxyäthylacry
lat), hydraulische Flüssigkeiten (z. B. 2-Phenoxyäthanol)
und hochmolekulare lineare oder vernetzte Epoxyharze herstellen kann.
Die Umsetzung zwischen Epoxiden und Phenolen und/oder Carbonsäuren oder ihren Anhydriden ist
deshalb eingehend bearbeitet und in zahlreichen Patentschriften und wissenschaftlichen Veröffentlichungen beschrieben worden. Beispielhaft sei auf die US-PS
2216 099, 2633458, 26 58 885, 33 77 406, 34 77 990,
35 47 881, 3547 885, 36 94407 und 37 38 862, CAPS
8 93 191 und die DE-PS 22 06 218 sowie auf das Buch
»Handbook of Epoxy Resins« von H. Lee und K. Neville, McGraw-Hill, N. Y, USA (1967), hingewiesen.
In diesen Druckschriften sind nicht nur die Klassen
der Ausgangsstoffe beschrieben, sondern es wird dort auch darauf hingewiesen, daß ein Katalysator erforderlich ist um eine befriedigende Reaktionsgeschwindigkeit zu erreichen. Außerdem ist es in der Fachwelt
wegen der Unterschiede in den Reaktionsprodukten
anerkannt, daß die Reaktion zwischen Epoxiden und
Phenolen einerseits und den Epoxiden und Carbonsäuren oder ihren Anhydriden andererseits nicht gleichzusetzen ist Der Unterschied zwischen den beiden
Reaktionstypen wird dadurch verdeutlicht daß durch
jo Umsetzung von Epoxyharzen mit polyfunktionellen
Phenolen in Gegenwart eines Katalysators im wesentlichen lineare Polymere entstehen (vgl. US-PS 34 77 990),
wogegen durch Umsetzung der gleichen Epoxyharze mit einer Polycarbonsäure oder einem Anhydrid einer
Polycarbonsäure in Gegenwart des gleichen Katalysators vernetzte Polymere gebildet werden (vgl. US-PS
35 47 885). Es wird deshalb angenommen, daß die reaktionsfähige Verbindung, die die Umsetzung katalysiert, in beiden Fällen verschieden ist. Es wurden also
Verbindungen, die die eine Reaktion katalysieren, nicht notwendigerweise die andere Umsetzung auch fördern.
Die Verwendung der bekannten Katalysatoren ist auf diesem Gebiet mit verschiedenen Problemen verbunden. In manchen Fällen reagieren die Katalysatoren mit
den Epoxidausgangsstoffen und verhindern deshalb den Verkauf eines Verschnittes, der ein Epoxyharz und
einen Katalysator enthält. Ein derartiger Verschnitt wird in der Regel als »vorkatalysiertes Epoxyharz«
bezeichnet In anderen Fällen treten Probleme durch die
ungenügende Selektivität der bekannten Katalysatoren
auf, da diese Katalysatoren gleichzeitig die Umsetzung zwischen dem Epoxidausgangsstoff und der phenolischen Hydroxylgruppe (oder der Säuregruppe) des
Ausgangsstoffs und der bzw. den aliphatischen Hydro
xylgruppe(n) des Reaktionsprodukts fördern. Dadurch
entstehen verzweigte oder vernetzte Polymere an Stelle der gewünschten linearen Polymeren. In anderen
bekannten Fällen ist die Reaktionsgeschwindigkeit nicht befriedigend und/oder das Reaktionsprodukt ist stark
bo gefärbt und kommt infolgedessen für viele Anwendungen nicht in Betracht. Ein anderer Nachteil kann darin
bestehen, daß das Reaktionsprodukt mit korrodierenden Anionen, z. B. Chlorid, kontaminiert ist und für
bestimmte Anwendungsgebiete, wie z. B. elektrische
es Einbettungsmassen, deshalb nicht in Betracht kommt.
Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Phosphoniumsalze neue latente Katalysatoren für die Förderung
der Umsetzung zwischen vicinalen Epoxiden und
Phenolen und/oder Carbonsäuren oder ihren Anhydriden sind.
Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Herstellung von Epoxypolyaddukten durch Umsetzung a) einer Verbindung mit einer oder mehreren
vicinalen Epoxygnippe(n) mit b) einem Phenol, einer Carbonsäure, einem Carbonsäureanhydrid oder einer
Mischung davon in Gegenwart eines Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umsetzung in
Gegenwart eines Phosphoniumsalz-Katalysators entsprechend der Formel
R4O
(oT\R>
OH
R3
eines inneren Salzes entsprechend der Formel
O°
10
15
20
OH
mit einer Brönsted-Säure (Η®ΑΘ) oder mit einem Alkyl-
oder Benzylchlorid oder -bromid erhalten werden. Das
Anion des speziellen Salzes kann durch ein anderes Anion durch übliche Methoden des Anionenaustausches
ersetzt werden. Die als Zwischenprodukte dienenden inneren Salze kann man durch Umsetzung von
1,4-Benzochinon mit einem tertiären Phosphin
R1
durchgeführt wird, wobei R1, R2 und R3 Kohlenwasserstoff oder durch inerte Substituenten substituierte
Kohlenwasserstoffreste sind, die unabhängig voneinander jeweils 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, R4
Wasserstoff, ein Benzylrest oder ein Ci _6-Alkylrest ist
und Αθ ein verträgliches neutralisierendes Anion ist,
wobei die Umsetzung bei einer Temperatur im Bereich jo von 50 bis 225° C durchgeführt wird und der Katalysator
in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangsstoffe, verwendet
v/ird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Formel des Phosphoniumsalzes R1, R2
und R3 jeweils ein C2—Cio-AlkylresL Eine noch
bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß Ri, R2 und
R3 jeweils ein Butylrest ist Bei einer anderen Ausführungsform ist Ri, R2 und R3 jeweils ein
Phenylrest R4 ist bevorzugt Wasserstoff. Als Beispiele
für das verträgliche Anion Αθ seien Chlorid, Bromid,
Iodid, Bisulfat, Chlorsulfat, Acetat, Diacetat, Trifluormethylsulfonat, Trifluoracetat, Toluolsulfonat, Nitrat,
Adipat, Acrylat, Chloracetat und Trichloracetat genannt. Ein bevorzugtes Anion ist Chloracetat
(CICH2COO-). Für die Herstellung von vorkatalysierten Harzen sind die nichtnukleophilen Anionen, wie
Bisulfat, Acetat, Chloracetat, Diacetat oder Adipat, bevorzugt Die bevorzugten nukleophilen Anionen sind
Bromid und Iodid.
Die bei diesem Verfahren verwendeten Katalysatoren sind überraschend wirksam in der selektiven
Katalysierung der gewünschten Umsetzung zwischen den Ausgangsstoffen bei einer befriedigenden Reaktionsgeschwindigkeit. Man erhält die Reaktionsprodukte in hohen Ausbeuten und im allgemeinen mit einer
ausgezeichneten Farbe.
Außerdem sind die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren überraschenderweise reaktionsträge mit t>o
Epoxyharzen bei üblichen Lagerungstemperaturen. Infolgedessen können jetzt vorkatalysierte Epoxyharze
einfach durch Verschneiden der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren mit den Epoxyharzen
hergestellt werden. Derartige vorkatalysierte Epoxyharze stellen neuartige Zusammensetzungen dar.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren als Katalysator verwendeten Phosphiumsalze können durch Umsetzen
in einem inerten Lösungsmittel, z. B. Benzol, und Abfiltrieren des Produkts erhalten.
Typische Beispiele der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren sind solche, bei denen die Reste Ri-3
Ci-M Alkylreste sind, wie Methyl-, Äthyl-, n-Butyl-,
Hexyl-, Octyl-, Decyl-, Dodecyl- oder Octadecylreste;
Phenylreste; Alkyl(Ci-8)phenylreste, wie ToIyI-, 4-Octylphenyl- oder 3,5-Dimethylphenylreste; Phenylniedrige Alkylreste, wie Benzyl-, Phenäthyl-, Phenylbutyl-
oder 3,5-Dimethylbenzylreste; Cycloalkylreste, wie Cyclohexyl, niedrige Alkenylreste, wie Allyl; hydroxysubstituierve niedrige Alkylreste, wie Hydroxymethyl;
cyansubstituierte Alkylreste, wie Cyanäthyl oder 2-Cyanpropyl, wobei die niedrigen Alkylgruppen 1 bis 6
Kohlenstoffatome enthalten. Andere typische Beispiele sind solche Verbindungen, bei denen Ri _3 verschieden
sind. Beispiele dafür sind Verbindungen, bei denen Ri ein n-Butylrest, R2 ein Phenylrest und R3 ein Phenylrest ist;
ferner Verbindungen, bei denen Ri ein Hexylrest, R2 ein
Tolylrest und R3 ein Benzylrest ist. Es sind selbstverständlich zahlreiche Variationen möglich.
Die Menge der bei der Erfindung verwendeten Phosphiumsalze beträgt 0,001 bis etwa 10 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangsstoffe. Bevorzugt wird der Katalysator in Mengen von 0,05 bis
5 Gew.-% zugegeben.
Wie bereits festgestellt wurde, handelt es sich bei den Ausgangsstoffen für die Umsetzung, die durch die
erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren gefördert wird, um gut bekannte Verbindungen.
So sind z. B. die vicinalen Epoxide organische Verbindungen, die eine oder mehrere
— C-
- C-Gruppen
tragen. Wahrscheinlich sind die Alkylenoxide mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, die Epihalogenhydrine und die
5 6
Epoxyharze die bekanntesten Verbindungen dieser Art Bei den Epoxyharzen gibt es zwei bevorzugte
Die bevorzugten Monoepoxide sind Äthylenoxid, Untergnippea Die erste Untergruppe entspricht der
1,2-Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid und Epichlorhydrin. allgemeinen Formel
Q-CH2-CH CH;
O- CH2-CH CH2
Q-CH2-CH CH2
inderR Wasserstoffodcr ein Alkylrest ist und/i eine Zahl von 0,1 bis etwa 10, bevorzugt 1 bis 2 ist. Die Herstellung
dieser Polyepoxide ist in den US-PS 22 16099 und 2658 885 offenbart.
Die zweite Untergruppe entricht ocr allgemeinen Formel
Die zweite Untergruppe entricht ocr allgemeinen Formel
Cd2 — CH-CH2-O
/' \
Q-CH2-CH CH2
Q-CH2-CH CH2
in der R, Ri, R2 und R3 unabhängig voneinander
Wasserstoff, Brom und Chlor sind und A ein Alkylenrest, z. B. ein Methylenrest, oder ein Alkylidenrest,
z. B. ein Isopropylidenrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
—S—, —S—S—, —SO-, -SO2-, —CO—
oder — O— ist.
Unter den Epoxyharzen ist der Diglycidyläther von Bisphenol A besonders bevorzugt.
Als Ausgangsstoffe (b) kommen bei der Erfindung Phenole, Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride oder
Mischungen davon in Betracht Die Phenole sind wohl bekannte organische Verbindungen, die eine oder
mehrere Hydroxylgruppen an einem aromatischen Kern enthalten. Zu dieser Verbindungsgruppe gehören
beispielsweise Phenol, alpha- und beta-Naphthol, o-, m-
oder p-Chlorphenol, alkylierte Derivate von Phenol, z. B. o-Methyi-, 3,5-Dimethyl-, p-t-Butyl- und p-Nonylphenol
und andere einwertige Phenole sowie mehrwertige Phenole, wie z. B. Resorcin und Hydrochinon. Die
mehrwertigen Phenole mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen und 6 bis 30 Kohlenstoffatomen sind für die Umsetzung mit
Epoxyharzen von besonderem Interesse, um hochmolekulare, lineare oder vernetzte Harze zu erht'ten, die sich
als Überzugsmassen eignen. Besonders bevorzugte mehrwertige Phenole sind diejenigen, die der Formel
Chlor oder Brom) oder ein Kohlenwasserstoffrest ist und X Sauerstoff, Schwefel, —SO—, -SO2-, ein
zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen oder ein sauerstoff-, schwefel- und
stickstoffhaltiger Kohlenwasserstoffrest, wie
—OR'O— —ORORO —S—R—S—
40
45
50
55
b5 —S—R'—S—R'—S— —OSiO-O
O
Il Il
—OSiOSiO- — O--C—R'—C—O—
entsprechen, in der R Wasserstoff, Halogen (Fluor, —C— O—R'—O—C— — S— R'—S —
oder ein — SO2-R'—SO2—Rest ist, wobei R' ein
zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest ist. 4,4'-lsopropylidenphenol, d. h. Bisphenol A, ist das am meisten
bevorzugte Phenol.
Die organischen Carbonsäuren und ihre Anhydride gehören auch zu den gut bekannten Verbindungen.
Diese Säuren tragen eine oder mehrere Carboxylgruppen an einem organischen Rest Die Anhydride erhält
man aus derartigen Säuren durch Entfernung von Wasser in einer intra- oder intermolekularen Kondensationsreaktion.
Von dieser Klasse von Verbindungen sind beispielsweise von Interesse Essigsäure, Propionsäure,
Octansäure, Stearinsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ölsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, Isophthalsäure,
Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Itaconsäure, Polyacrylsäure und Polymethacrylsäure sowie Anhydride
von solchen Säuren, wie Essigsäureanhydrid,
Phthalsäureanhydrid und Hexahydrophthalsäureanhydrid.
Für die Umsetzung mit Epoxyharzen sind zwei Untergruppen der Carbonsäuren und ihrer Anhydride
von besonderer Bedeutung.
Durch die Umsetzung von äthylenisch-ungesättigten Monocarbonsäuren mit Epoxyharzen entstehen hydroxysubstituierte
Ester oder Polyester, die für die Herstellung von Überzugsmassen, Klebstoffen und
dergleichen besonders geeignet sind (vgl. z. B. US-PS 33 77 406). Auf diesem Gebiet sind Acrylsäure und
Methacrylsäure besonders geeignet, so daß die äthylenisch-ungesättigten Monocarbonsäuren eine bevorzugte
Untergruppe asr Säuren darstellen.
Die zweite bevorzugte Untergruppe der Säuren schließt solche Säuren ein, die als Vernetzungsmittel für
Epoxyharze geeignet sind. Die Mitglieder dieser Untergruppe sind normalerweise zwei- oder dreibasische
Säuren oder deren Anhydride, wobei es sich bevorzugt um flüssige Verbindungen oder niedrig
schmelzende Feststoffe handelt. Beispiele dafür sind Bernsteinsäure, Maleinsäure oder Hexahydrophthalsäure
und ihre Anhydride. Andere derartige Säuren und Anhydride sind z. B. in den US-PS 29 70 983 und
35 47 885 beschrieben. Ganz besonders bevorzugt ist von diesen Säuren Hexahydrophthalsäureanhydrid.
Bei der Umsetzung kann das Verhältnis von vicinalern Epoxid zu Phenol und/oder zur Carbonsäure innerhalb
eines weiten Bereichs in Abhängigkeit von dem gewünschten Produkt schwanken. Wenn z. B. ein
Reaktionsprodukt erwünscht ist, das eine endständige Phenoläthergruppe enthält, wird offensichtlich mit
einem Überschuß an Phenol bei diesem Verfahren gearbeitet
Die Ausgangsstoffe sind in zahlreichen Fällen flüssig, so daß kein Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel
benötigt wird. Es gibt jedoch Fälle, bei denen ein oder beide Ausgangsstoffe fest oder viskose Flüssigkeiten
sind, so daß ein inertes Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel
mit Vorteil mitverwendet werden kann. Geeignete derartige Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel
sind dem Fachmann bekannt, so daß nur einige Verbindungsgruppen und Verbindungen als Beispiele
angeführt werden, wie Ketone (Aceton oder Methyläthylketon) und Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol,
Xylol, Cyclohexan und Ligroin).
Für die Umsetzung wird die Reaktionsmischung auf Temperaturen im Bereich von 50 bis 225°C, bevorzugt
100 bis 175°C, erwärmt, bis eine exotherme Reaktion
auftritt. Nachdem die exotherme Umsetzung abgeklungen ist, wird die Reaktionsmischung im wesentlichen auf
eine Temperatur in dem bereits angegebenen Bereich zusätzlich erwärmt, um sicherzugehen, daß die Umsetzung
vollständig ist Üblicherweise wird bei atmosphärischem oder erhöhtem Druck, z. B. bei Drücken bis zu
14 kg/cm2 abs. gearbeitet
Man erhält durch die Umsetzung Produkte, die grundsätzlich in der Technik bekannt sind. Das speziell
hergestellte Produkt schwankt in seinen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Auswahl und dem Verhältnis
der Ausgangsstoffe. In der nachfolgenden Diskussion werden die Typen der Produkte erläutert, die mit den
erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren erhalten werden können.
Die Produkte, die man durch Umsetzung eines Epoxyharzes mit einem Phenol in Gegenwart der
erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren erhält, sind Phenoläther, die eine oder mehrere aliphatische
sekundäre Hydroxylgruppen enthalten. Derartige aliphatische Hydroxylgruppen entstehen bei der Ringöffnung
durch die Umsetzung des Oxirans und einer phenolischen Hydroxylgruppe. Zusätzlich tragen diese
Produkte in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Ausgangsstoffe eine oder mehrere endständige Epoxygruppen
oder eine oder mehrere phenolische Hydroxylgruppen. Sie sind infolgedessen reaktionsfähige Zwischenprodukte,
die mit vielen polyfunktionellen Härtungsmitteln gehärtet bzw. vernetzt werden können,
wobei sie harte, unlösliche Feststoffe bilden, die als Überzüge geeignet sind. Eine Aufzählung von einigen
geeigneten Härtungsmitteln, die für eine derartige Härtung in Betracht kommen, ist in der US-PS 34 77 990
zu finden. Die gehärteten Produkte, insbesondere diejenigen von hohem Molekulargewicht, eignen sich
zur Oberflächenbeschichtung, als Klebstoffschichten in Laminaten, Überzüge von Faserwickeln oder als
Bindemittel im Bauwesen. Die aus halogenierten, insbesondere bromierten Phenolen hergestellten Produkte
eignen sich für flammfeste Anwendungen, da sie dazu neigen, selbstverlöschend zu sein. Deshalb sind sie
besonders für gehärtete Überzüge von Holztäfelungen und als Klebstoffschichten in Schichthölzern geeignet.
Die durch Umsetzung eines Epoxyharzes mit einer Monocarbonsäure oder deren Anhydrid hergestellten
Produkte haben eine endständige Estergruppe. Sie lassen sich als Überzugsmassen, Klebstoffe, verstärkte
Kunststoffe oder als Formmassen verwenden. Durch Umsetzung von Epoxyharzen mit Polycarbonsäuren
oder ihren Anhydriden erhält man vernetzte unlösliche Harze, die als Überzüge Verwendung finden. Die
Erfindung umfaßt infolgedessen auch die Verwendung der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
hergestellten Epoxypolyaddukte als Überzugsmassen oder Klebstoffe.
Funktionelle Monomere kann man dadurch herstellen, daß man ein C2- bis C4-Alkylenoxid mit Acrylsäure
oder Methacrylsäure umsetzt Hydraulische Flüssigkeiten bilden sich, wenn man ein niedriges Alkylenoxid mit
Phenol in etwa äquimolaren Mengen umsetzt Nichtionische oberflächenaktive Mittel entstehen, indem man
ein alkyliertes einwertiges Phenol mit einem C2- bis
Gt-Alkylenoxid oder einer Mischung solcher Alkylenoxide
umsetzt
In ähnlicher Weise kann man andere, vielseitig verwendbare Produkte durch Umsetzung von vicinalen
Epoxiden mit Phenolen und/oder Carbonsäuren oder Anhydriden in Gegenwart der erfindungsgemäß verwendeten
Katalysatoren erhalten.
Beispiele 1 bis 5
Bei dieser Versuchsserie wurde ein Reaktionsgefäß, das mit einem Thermometer und einem mechanischen
Rührer ausgerüstet und mit Stickstoff vorgespült war, mit einem Diglycidyläther von Bisphenol A mit einem
Epoxidäquivalenzgewicht von 187 (4,5 g) Bisphenol A (2,628 g) und 0,011g des in Methanol gelösten
Phosphoniumkatalysators beschickt Die Reaktionsmischung wurde bis auf etwa 1500C erwärmt, dann wurde
die Wärmezufuhr abgestellt Es trat in jedem Falle eine exotherme Reaktion ein. Nachdem die exotherme
Reaktion abgeklungen war, wurde die Reaktionsmischung für weitere drei Stunden auf 160° C erwärmt Die
Versuchsergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt AUe hergestellten Harze besaßen eine ausgezeichnete
Farbe.
9 10
Herstellung von linearen hochmolekularen Epoxyharzen mit verschiedenen
Phosphoniumkatalysatoren
HSOiJ
O -C-CH3
% theor.
Epoxidgch.
Epoxidgch.
f \ tö
o\-P-(Q,Hj)3 OQ3S- -CH3 2,00
% (als. Epoxidgch.
2,05
2,94
2,04
2,85
2,20
Beispiele 6 bis
Diese Versuchsserie wurde in ähnlicher Weise durchgeführt wie bei den Beispielen 1 bis 5, mit der Ausnahme,
daß 2,812 g Bisphenol A in jedem Fall verwendet wurden, und daß die Reaktionsmischung nachher für 5 Stunden
statt für 3 Stunden auf 160°C erwärmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt.
Herstellung von linearen hochmolekularen Epoxyharzen mit verschiedenen Katalysatoren
OC2H5
I®
% theor. ·
Epoxidgeh.
1,00
% lats. Epoxidgeh.
1,26
Forlsetzung
OH
12
% theor. % tals.
1,00
2,47
1,00
1,20
Ονρ—^Η5)3
OH
JO3S —<
O
1,00
1,00
2,37
1,36
Beispiele 11 bis 23
Diese Versuchsserie wurde in ähnlicher Weise durchgeführt wie die vorherigen Versuche, mit der Ausnahme,
daß 1,698 g Bisphenol A in jedem Fall verwendet wurde und daß die Reaktionsmischungen nur 1,5 Stunden
auf 1600C nacherwärmt wurden. Die Ergebnisse sind aus Tabelle HI zu ersehen.
Herstellung von linearen hochmolekularen Epoxyharzen mit verschiedenen Katalysatoren
OC2H5
o|-p-(QHA ,„
% theor.
Epoxidgeh.
8,20
% tals. Epoxidgeh.
8,28
8,20
8,31
13
Fortsetzung
Beispiel Katalysator
OH
14
O\-P—(nC4R,)3 CF3CO2
% theor.
Epoxidgch.
Epoxidgch.
8,00
OH OH
8,00
OH OH
O j P~(n"C4He)3 CH2=CH-CO2
8,00
OH OH
O J P—(n"C4H9)3 ' O2C-(CH2VCO2H 8,00
OH OH
)3 CF3CO2
8,00
OH OH
3 NO|,
8,00
OH OH
CH2=CH-COf 8,00
OH OH
ClCH2COf 8,00
% lats. Epoxidgch.
7,65
7,95
8,09
8,29
7,94
8,58
8,27
8,21
OH
Fortsetzung
Katalysator
% theor.
Epoxidgeh.
Epoxidgeh.
% lats.
Epoxidgeh.
Epoxidgeh.
OH
21
Q3CCO2
22
8,00
8,06
O—C-CF3 8,00
O
O
23
Aus den vorstehenden Beispielen geht hervor, daß die bei der Erfindung verwendeten Katalysatoren besonders
gute latente Katalysatoren für die Förderung der Umsetzung zwischen Epoxyharzen und Phenolen sind.
Beispiele 24 bis 27
J5
Bei- Katalysator
spiel
spiel
7,62
o_c_CFj
O
O
7,65
Bei dieser Versuchsserie wurde ein Diglycidyläther von Bisphenol A mit einem Epoxidäquivalenzgewicht
von 172 bis 178 (100,0 g) und Hexahydrophthalsäureanhydrid (80,0 g) und der Katalysator (0,15 g) sorgfältig
gemischt und im Vakuum für mindestens 15 Minuten gehalten, bis nur eine sehr geringe Blasenbildung im
Vakuum eintrat. Die Reaktionsmischung wurde dann auf 110° C für zwei Stunden erwärmt; die Wärmezufuhr
wurde abgestellt und die exotherme Reaktion ausklingen gelassen. Die Reaktionsmischung wurde dann für
zwei weitere Stunden auf 150°C erwärmt und anschließend abgekühlt. Das gehärtete Produkt war in
jedem Fall ein klares, farbloses und sehr hartes Harz. Die Katalysatoren sind in Tabelle IV angegeben.
Katalysatoren für die Vernetzung von Epoxydharzen mit Anhydriden.
Beispiel
Katalysator
(QH5J3
O
O-C-CH3
O-C-CH3
I3-C ο
>-so3
P-(QH5I3 HSOi
60
65
OH
In einer Reihe von Begleitversuchen wurden aliquote Teile dieser h/lischungen vor der Härtung zwei Wochen
bei Raumtemperatur gehalten. Es wurde keine nennenswerte Änderung der Viskosität der ungehärteten
Mischungen beobachtet.
Ähnlich gute Ergebnisse wurden bei einer anderen Versuchsreihe erhalten, bei der an Stelle von Hexahydrophthalsäureanhydrid
Dodecenylbernsteinsäureanhydrid und Endo-cis-bicyclo-[2.2.1]-5-hepten-2,3-dicarbonsäureanhydrid
verwendet wurden. Rei Benutzung dieser
909 514/297
17 18
Anhydride waren längere Härtungszeiten erforderlich. Maleinsäureanhydrid, ersetzen und ebenfalls vernetzte
Die gehärteten Produkte dieser Beispiele hafteten Produkte erhalten. Alternativ kann man Acrylsäure
fest an dem Reaktionsgefäß und eigneten sich als oder Methacrylsäure verwenden und Epoxyharze mit
Schutzüberzüge. Vinylgruppen herstellen, die durch freie Radikale
Es liegt auf der Hand, daß zahlreiche Abwandlungen 5 bildende Katalysatoren oder thermisch polymerisiert
dieser Versuche möglich sind. So kann man z. B. die werden können. Auch solche Verbindungen sind als
benutzten Anhydride durch andere Anhydride, wie Oberzugsmaterialien geeignet.
Claims (1)
- Patentansprüche:I. Verfahren zur Herstellung von Epoxypolyaddukten durch Umsetzunga) einer Verbindung mit einer oder mehreren vicinalen Epoxygruppe(n) mitb) einem Phenol, einer Carbonsäure, einem Carbonsäureanhydrid oder einer Mischung davon in Gegenwart eines Katalysators,dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Gegenwart eines Phosphoniumsalz-Katalysator;; entsprechend der Formel
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