DE2641955A1 - Waermehaertbare zusammensetzungen auf der basis von bis-maleinimid und n-vinylpyrrolidon-2 - Google Patents
Waermehaertbare zusammensetzungen auf der basis von bis-maleinimid und n-vinylpyrrolidon-2Info
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- C08F222/40—Imides, e.g. cyclic imides
Description
Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 2,
TELEFON: SAMMEL-NR. 225341 TELEGRAMME: ZUMPAT TFIRX 529979
Cas R-2297
RHONE-POULENC INDUSTRIES, Paris/Frankreich
Wärmehärtbare Zusammensetzungen auf der Basis von Bis-maleinimid
und F-Vinylpyrrolidon-2.
Die vorliegende Erfindung betrifft neue wärmehärtbare Zusammensetzungen
auf der Basis von Bis-maleinimid.
Es ist bekannt (französische Patentschrift 1 455 514), daß man
durch Erwärmen von Bis-imiden ungesättigter Carbonsäuren unlösliche
und unschmelzbare Polyimidharze erhalten kann, die sich bei hoher Temperatur nicht zersetzen. Es ist auch bekannt
(deutsche Patentschrift 1 770 867), daß Formgegenstände>
ausgehend von derartigen Harzen, zerbrechlich sind und, daß insbesondere
diese Gegenstände infolge thermischer Beanspruchungen von relativ kurzer Dauer rissig werden.
Es wurde nun gefunden, daß man Zusammensetzungen herstellen kann, die zu Überzügen oder Formgegenständen mit besonders
interessanten Eigenschaften führen - diese werden nachstehend erläutert - indem man ein Bis-maleinimid einem N-Vinylpyrrolidon
beifügt. Im Hinblick auf bestimmte Anwendungen, beispielsweise die Durchführung einer Formung durch Gießen und die Imprägnierung
von faserartigen Substraten,kann man diese Zusammensetzungen
modifizieren, indem man vor dem Härten einen ungesättigten
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Polyester einarbeitet.
Die Erfindung betrifft somit genauer gesagt neue wärmehärtbare Zusammensetzungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie
(auf das Gewicht bezogen) umfassen
60 bis 90 % eines Bis-maleinimids der Formel
60 bis 90 % eines Bis-maleinimids der Formel
CH - CO . CO-CE
CE - CO NC0 - CS
Il > -a-b/ I (ι)
worin das Symbol A einen divalenten Rest darstellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Phenylenresten und den
Resten der Formel
Q-10
worin T - CH2 - , - C(CH^)2- , - 0 - oder - SO2 - bedeutet
und 10 bis 40 % N-Vinylpyrrolidon-2.
Das Bis-maleinimid der Formel I kann sein:
N,N1 -Metaphenylen-bis-maleinimid,
N,N1,4,4 l -Diphenyläther-bis-maleinimid,
N,N1,4,4'-(2,2-Diphenyl-propan)-bis-maleinimid,
N,N',4,4f-Diphenylsulfon-bis-maleinimid und
Ν,Ν1,4,4'-Diphenylmethan-bis-maleinimid,
wobei diese letztere Verbindung bevorzugt verwendet wird.
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- r-
Man kann natürlich ein Gemisch dieser Bis-maleinimide verwenden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Zusammensetzung, wie sie
vorstehend definiert wurde, die durch Einbringen eines ungesättigten
Polyesters vor dem Härten modifiziert wurde.
Die vorliegend verwendbaren ungesättigten Polyester sind gut bekannte Produkte. Sie werden gewöhnlich durch Polykondensation
von Polycarbonsäurederivaten und Polyolen hergestellt. Unter Polycarbonsäurederivaten versteht man die Säuren, die Ester
niedriger Alkohole, die Säurechloride und gegebenenfalls die Anhydride. Unter den Monomeren, die der Polykondensation unterworfen
werden, besitzt zumindest eines eine Unsättigung vom olefinischen Typ. Bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
zieht man im wesentlichen die Polyester in Betracht, bei denen die ungesättigten Ausgangsmonomeren Disäuren oder Dianhydride
mit einer Doppelbindung vom olefinischen Typ in <x,ß-Stellung sind. Beispielsweise können die Dicarbonsäurederivate sein:
vom Typ der Maleinsäure, Chlormaleinsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Aconitsäure, Pyrocinchoninsäure, Fumarsäure, Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäure,
Endomethylentetrahydrophthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Ä'thylmaleinsäure, Bernsteinsäure,
Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Adipinsäure und Hexahydrophthaisäure. Unter den Polyolen sind die am häufigsten
verwendeten A'thylenglykol, Propylenglykol, Diäthylenglykol,
Triäthylenglykol, Neopentylglykol, Tetraäthylenglykol, Butylenglykol, Dipropylenglykol, Glycerin, Trimethylol-propan, Pentaerythrit,
Sorbit, 3,5-Bis-(hydromethyl)-cyclohexen und Tris-(ß-hydroxymethyl)-isocyanurat.
Die Herstellung der ungesättigten Polyester kann durch Anwendung bekannter Methoden erfolgen (z.B. Kirk Othmer Encyclopedia of
Chemical Technology, 2. Ausgabe, Band 20).
Der vorliegend verwendete Ausdruck " ungesättigter Polyester"
bezeichnet ebenso die vorstehend beschriebenen Polykondensate wie die Lösungen dieser Polykondensate in polymerisierbaren
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Monomeren. Es ist in der Tat bekannt, daß bestimmte ungesättigte
Polyester in Form von derartigen Lösungen verwendet werden. Die/polymerisierbaren flüssigen Monomeren können beispielsweise
Kohlenwasserstoffe (Styrol, Vinyltoluol, Divinylbenzol), Äther (Vinyl-2-chlor-äthyläther), Derivate der
Acryl- oder Methacrylsäuren und Allylderivate sein. Das
N-Vinylpyrrolidon ist ebenfalls als Monomeres bekannt, das
ungesättigte Polyester löst. Es versteht sich daher, daß bei der Verwendung eines ungesättigten Polyesters dieser natürlich
in Form einer Lösung in einem polymerisierbaren Monomeren vorliegen kann, wobei selbstverständlich die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen stets N-Vinylpyrrolidon enthalten müssen. Wird es verwendet, so kann das polymerisierbare Monomere
10 bis 6o Gew.-% der ungesättigten Polyesterlösung ausmachen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise 65 bis 85 Gew.-^ Bis-maleinimid und 15 bis 35 % N-Vinylpyrrolidon-2.
Verwendet man außerdem einen ungesättigten Polyester, so beträgt das Gewicht desselben oder der Lösung,wie sie vorstehend
definiert wurde, vorzugsweise 5 bis βθ Gew.-% des Gemisches
Bis-maleinimid + N-Vinylpyrrolidon-2.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen werden hergestellt, indem
man eine innige Mischung der Bestandteile vornimmt. Man kann eine Lösung oder Suspension des Bis-imids in N-Vinylpyrrolidon
herstellen, wobei man gegebenenfalls zur Erleichterung der Auflösung erwärmt und der Polyester, soweit man ihn verwendet,
darauf in die Lösung eingebracht werden kann. Man kann auch das Bis-mäLeinimid zum Schmelzen bringen und es dem N-Vinylpyrrolidon
und gegebenenfalls dem Polyester beimischen. Im allgemeinen ist es nicht erforderlich,auf mehr als IjX)0C zur
Erzielung einer homogenen flüssigen Zusammensetzung zu erwärmen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können in homogener flüssiger Form direkt,beispielsweise für die Imprägnierung von
Leitungen bzw. Leitern oder für das Formen durch einfaches Gießen, vorzugsweise in der Wärme, verwendet werden. Man kann
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diese Zusammensetzungen auch nach, einem vorangegangenen Härten
durch Erwärmen,gegebenenfalls nach Hinzufügung eines Katalysators,
beispielsweise eines Peroxyds,in Form von Pulvern, beispielsweise
für die Erzielung von Formgegenständen durch Druckverformung, gegebenenfalls gemeinsam mit faserartigen oder pulverförmigen
Füllstoffen verwenden. Die Zusammensetzungen können auch in Lösung für die Herstellung von Überzügen, von Verleimungen und
von Schichtmaterialien, deren Gerüst auf der Basis von mineralischen, pflanzlichen oder synthetischen Fasern sein kann, verwendet
werden. Man kann diese Zusammensetzungen auch nach Einbringen eines porenbildenden Mittels, wie z.B. Azodicarbonamid,
für die Herstellung von cellularen Materialien verwenden.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besitzen eine Kombination an besonders vorteilhaften Eigenschaften: vor dem Härten liegen
sie in Form einer Flüssigkeit vor, deren geringe Viskosität bei mäßiger Temperatur einen einfachen Einsatz, z.B. für Formungsverfahren
durch Gießen oder Imprägnierung, gestattet. Bei diesem letzteren Verfahrenstyp sind die Zusammensetzungen aufgrund
ihres ausgeprägten Agglomerierungsvermögens an Spulenfäden besonders interessant (gemäß der Norm NF C 26 937). Nach dem Formen
und Härten, gewöhnlich durch Erwärmen zwischen ca. I50 und 3OO C,
erhält man Gegenstände mit verbesserten mechanischen Eigenschaften (Schlagzähigkeit, Biegefestigkeit beim Bruch).
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Man beschickt einen Reaktor, der an seinem oberen Ende einen Rührer enthält und in ein thermostat is iert es Bad von 1300C
eingebracht ist, mit 85 g N,N',4,4'-Diphenylmethan-bis-maleinimid
und 15g dest. N-Vinylpyrrolidon-2. Diese Mischung wird während
30 Min. gerührt, wonach sie das Aussehen einer klaren, durchscheinenden
rötlichen Lösung mit einer Viskosität von weniger als 2 Poise hat. Man entgast diese Lösung, indem man den Reaktor
2 Min. unter Vakuum bringt und man gießt dann diese Lösung in eine rechtwinklige Form (127 χ 75 χ 4 mm), die zuvor auf 1500C
erwärmt worden war. Man bringt das Ganze während 4 Stdn. auf
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150°C, dann 16 Stdn. auf 2000C und 24 Stdn. auf 2500C.
r
Die Eigenschaften der hergestellten Formgegenstände sind in der Tabelle 1 angegeben.
Man wiederholt das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren, wobei man jedoch ein Gemisch von 75 g Bis-maleinimid, 12,5 g
N-Vinylpyrrolidon-2 und 12,5 g einer Polyesterharzlösung verwendet,
die zu 40 % aus Allylphthalat und zu 6o % aus
einem Polyester besteht, hergestellt ausgehend von Malein- und Transnadinsäure und Propylen- und Äthylenglykol.
Die Eigenschaften der unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen hergestellten Formgegenstände sind in der Tabelle 1
angegeben.
In der in Beispiel 1 verwendeten, auf 115°C gebrachten
Apparatur mischt man 50 g des gleichen Bis-maleinimids, 12,5 g
N-Vinylpyrrolidon-2 und 37*5 g der in Beispiel 2 beschriebenen Polyesterharzlösung. Das Gemisch wird während 20 Min. unter
Rühren homogenisiert und dann nach Entgasen im Vakuum in die in Beispiel 1 verwendete^auf 1500C vorgewärmte Form gegossen.
Das Ganze ward -während 4 Stdn. bei 1500C, dann 16 Stdn. bei
2000C und 24 Stdn. bei 2500C gehalten.
Die Eigenschaften der hergestellten Formgegenstände sind in der Tabelle 1 angegeben.
BefepLel 4
Man wiederholt Beispiel 3, wobei man Jedoch eine Zusammensetzung
verwendet, die 50 g Ν,Ν'-Diphenylmethan-bis-maleinimid,
25 g N-Vinylpyrrolidori-2 und 25 g der in Beispiel 2 beschriebenen
Polyesterharzlösung enthält.
Die Eigenschaften der hergestellten Formgegenstände sind in der Tabelle 1 angegeben. 709812/1092
-JT-
r | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | - | 10,2 |
Eigenschaften | 1,4 | |||||
anfängliche Biegefestigkeit in kg/mm2 |
16,5 | 11,5 | 13,3 | 13,3 | ||
bei 250C | 6,5 | 6,0 | 5,0 | 3,0 | 305 | |
bei 2000C | 90 | |||||
nach einer Verweilzeit von 1OOO Stdn. bei |
||||||
2000C | 15,7 | 17,4 | 14 | |||
bei 250C | 7 | 8,7 | 6,6 | 321 | ||
bei 2000C | 134 | |||||
anfänglicher Biegemodul in kg/mm2 |
250 | 286 | 306 | 0,6 | ||
bei 25°C | 176 | 222 | 150 | 65 90 |
||
bei 2000C | 6 Min. 30 Sek. 30 Sek. |
|||||
nach einer Ver weilzeit von 1000 Stdn. bei |
||||||
2000C | 250 | 296 | 294 | |||
bei 25°C | 200 | 255 | 193 | |||
bei 2000C | 1,2 | 0,9 | 0,7 | |||
Schlagzähigkeit in j/ecm (PT 51-017 Norm) |
C), osi- 100 130 |
90 115 |
80 93 |
|||
Temperatur (in bei der die Visk tat erreicht 10 Poise 2 Poise |
4 Min. 50 Sek. 45 Sek. |
7 Min. 30 Sek. |
15 Min. 30 Sek. |
|||
Gelzeit bei 1700C ohne Kata lysator mit 0,1 fb Di cumylpe roxyd |
||||||
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Die in Beispiel 1 nach Homogenisierung des Reaktantengemisches bei 1300C während 1/2 Std. erhaltene klare Lösung wird durch
Gießen auf eine Platte abgekühlt. Man bringt darauf dieses Harz während 20 Min. in einem Ofen auf 1500C und bringt das
Pulver, das man nach Zerkleinern erhält und das einen Erweichungspunkt von 85 C besitzt, erneut während 10 Min. in einen Ofen
von 15O0C, um einen Erweichungspunkt von 130 C zu erreichen. Nach
erneutem Zerkleinern wird das Pulver durch Druckverformen bei 2000C und 200 Bar geformt.
Die erhaltenen Pormgegenstände werden 24 Stdn. bei 2000C und
dann 24 Stdn. bei 2500C gehärtet. Die Schlagzähigkeit beträgt
0,9 j/ccm und die Biegefestigkeit beim Bruch 15 kg/mm (250C).
Die in Beispiel 1 nach Homogenisierung der Reaktanten bei 1500C
während 1/2 Std. erhaltene klare Lösung wird bei 1000C gehalten.
In dieser Lösung imprägniert man durch Tauchen Solenoide aus einem Aluminiumfaden mit einem Durchmesser von 1 mm, der
in einer Gesamtlänge von ca. 70 mm in aneindergrenzenden Windungen um einen Dorn von 6 mm gewickelt ist.
Man führt zwei aufeinanderfolgende Imprägnierungen durch, die voneinander durch eine 30-minütige Verweilzeit in einem Ofen
von 1800C getrennt sind.
Nach der zweiten Imprägnierung nimmt man eine 24-stündige Härtung bei 200°C vor.
Man bestimmt das Agglomerierungsvermögen des Imprägnierungsanstriches
(Norm NF C 26-937) durch Messen der Biegefestigkeit beim Bruch des imprägnierten Solenoids.
Der erhaltene Mittelwert beträgt 15,4 kg.
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Man mischt innig durch allmähliches Erwärmen auf 10O0C:
75 g N,N1,4,it-Diphenylmethan-bis-maleinimid,
12,5 g N-Vinylpyrrolidon-2,
12,5 S der in Beispiel 2 beschriebenen Polyesterharzlösung,
5 g Azodicarbonamid als porenbildendes Mittel und
1 g eines oberflächenaktiven Mittels vom Typ des Polyalkylenglykollaurats,
das unter der Bezeichnung "Copretrol J"
in den Handel gebracht wird.
Man bringt 75 g des nach Homogenisierung erhaltenen Produktes in einen Rezipienten ein, bestehend aus einem Stahlrahmen von
150 χ 150 χ 30 mm, der auf eine Aluminiumfolie aufgebracht ist,
die man entlang der Außenwände des Rahmens umbiegt. Das Ganze wird zwischen zwei Platten aus verchromtem Messing gebracht und
der auf diese Weise gebildete Rezipient wird seinerseits zwischen zwei Platten einer Presse gebracht, wobei diese Platten auf
200°C vorgewärmt sind.
200°C vorgewärmt sind.
Man bringt ohne Druckanwendung die Platten in Kontakt mit den Messingplatten und beläßt das Ganze während 20 Min., um eine
Expansion des Schaumes zu ermöglichen.
Das erhaltene cellulare Material mit einer Dichte von 0,08 wird 24 Stdn. bei 250°C gehärtet.
Die Festigkeit bei der Kompression beträgt bei 10 tigern Zusammendrücken
einer Probe von 5x5 cm, gemessen nach der ASTM D 1621-64
Norm (Geschwindigkeit des Zusammendrückens: 2,5 mm/Min.),
5*5 kg/cm
5*5 kg/cm
Der LOI-Index gemessen gemäß der ASTM D 2863-70 Norm beträgt
37,5.
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Man erhält ein cellulares Material mit einer Dichte von
0,0ο nach der gleichen Verfahrensweise, wie sie in Beispiel 7
beschrieben ist, wobei man jedoch ein Ausgangsgemisch verwendet, bestehend aus:
8o g N,N',^,^'-Diphenylmethan-bis-maleinimid,
20 g N-Vinylpyrrolidon-2, 5 g Azodicarbodiamid, 1 g Polyalkylenglykollaurat von Beispiel J.
Der LOI-Index des erhaltenen Materials beträgt 43,5 und die
2 Kompressionsfestigkeit 2,4 kg/cm
Man wiederholt das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren, wobei man jedoch eine Polyesterharzlösung verwendet, bestehend aus
40 % Allyphthalat und 60 % Propylenglykolmaleat.
Der Formgegenstand besitzt eine Biegefestigkeit beim Bruch von 14 kg/6m^ gemessen bei 25°C.
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Claims (5)
1.) Wärmehärtbare Zusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet,
daß sie enthalten (auf das Gewicht bezogen): 60 bis 90 % eines Bis-maleinimids der Formel
CH - CO CO-CH
I >-*-<
ii
CH - CO . \;d - CH
worin das Symbol A einen divalenten Rest darstellt, ausgewählt aus der Gruppe, dargestellt durch die Phenylenreste und
-die Reste der Formel
worin T - CH2 - , -C(CH^)2- , - 0 ■- oder - SO2 - darstellt und
10 bis 40 % N-Vinylpyrrolidon-2.
2.) Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bis-maleinimid N,N',^,^'-Diphenylmethan-bis-maleinimid ist.
3.) Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch die Zugabe eines ungesättigten
Polyesters modifiziert ist.
4.) Zusammensetzung gemäß Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet,
daß der ungesättigte Polyester in einer Menge entsprechend 5 bis 60 Gew.-^ des Gemisches Bis-maleinimid + N-Vinylpyrrolidon
verwendet wird.
5.) Verwendung der Zusammensetzungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 für die Herstellung von Formgegenstanden,von Erzeugnissen
mit cellularer Struktur oder für die Imprägnierung von elektrischen Spulen.
709812/1092
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