DE2748603C2 - Härtbare Epoxidharzzusammensetzungen, deren Herstellung und Verwendung - Google Patents
Härtbare Epoxidharzzusammensetzungen, deren Herstellung und VerwendungInfo
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Description
—Z
in der R Wasserstoff oder NHi; X Wasserstoff, Methyl oder Äthyl; Z Alkylen mit 2 bis 5 C-Atomen,
und π eine solche Zahl bedeuten, daß die Verbindung der Formel I ein Molekulargewicht von 2000 bis
3000 aufweist
2. Zusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyätherverbindung eine
Verbindung der allgemeinen Formel I ist, in der R Wasserstoff oder NH2, X Methyl, Z 1 ^-Propylen und
π durchschnittlich eine Zahl von 16 bis 19 bedeuten.
3. Zusammensetzungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Härter eine Verbindung der Formel
R — C-NH-/ CH-CHO
worin Ri eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
vorzugsweise Methyl-bicyclo-[2,2,1]-hepten-2,3-dicarbonsäureanhydrid
ist.
4. Zusammensetzungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Härtungsbeschleuniger eine Dialkylamin-substituierte aromatische Verbindung, insbesondere ein
Dimethylaminomethyl-phenol ist.
5. Zusammensetzungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen
Gehalt von
100 Gewichtsteilen des vicinalen Poiyepoxids,
80 bis 90 Gewichtsteilen des Härters,
5 bis 35 Gewichtsteilen der Polyätherverbindung und
80 bis 90 Gewichtsteilen des Härters,
5 bis 35 Gewichtsteilen der Polyätherverbindung und
1 bis 5 Gewichtsteilen des Härtungsbeschleunigers.
6. Verfahren zur Herstellung von härtbaren Epoxidharzzusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet,
daß man
ein vicinales Polyepoxid mit einem Epoxidäquivalent über 1,8,
eine zum Härten ausreichende Menge eines substituierten bicyclischen Anhydrids,
eine Polyätherverbindung der allgemeinen Formel I O
R-C-NH-
CH-CHO
in der R Wasserstoff oder NH2; X Wasserstoff,
Methyl oder Äthyl; Z Alkylen mit 2 bis 5 C-Atomen, und π eine solche Zahl bedeuten, daß die Verbindung
der Formel I ein Molekulargewicht von 2000 bis 3000 aufweist, und gegebenenfalls einem Härtungsbeschleuniger miteinander vermischt
7. Verfahren zur Herstellung eines Epoxidharzes, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein vicinales Polyepoxid mit einem Epoxidäquivalent über 1,8,
ein vicinales Polyepoxid mit einem Epoxidäquivalent über 1,8,
eine zum Härten ausreichenden Menge eines substituierten bicyclischen Anhydrids
eine Poiyätherverbiriuüng der allgemeinen Funnel I
eine Poiyätherverbiriuüng der allgemeinen Funnel I
R — C — NH- /CH-CHO \
—Z
J 2
in der R Wasserstoff oder NH2; X Wasserstoff,
Methyl oder Äthyl; Z Alkylen mit 2 bis 5 C-Atomen, und π eine solche Zahl bedeuten, daß die Verbindung
der Formel I ein Molekulargewicht von 2000 bis 3000 aufweist und gegebenenfalls einem Härtungsbeschleuniger miteinander vermischt und nach
üblichen Methoden aushärtet.
Die Erfindung betrifft härtbare Epoxidharzzusammensetzungen, die sich durch verbesserte Wärmeschockbeständigkeit
auszeichnen, sowie deren Herstellung und Verwendung zur Herstellung von gehärteten
Harzen. Epoxidharze stellen eine große Klasse von polymeren Materialien dar, die einen weiten Eigenschaftsbereich
umfassen. Die Harze enthalten Epoxidgruppen, die durch Reaktion mit bestimmten Härtern
gehärtete Epoxidharzzusammenset,-jngen mit bestimmten erwünschten Eigenschaften geben. Eine
selche Klasse von Härtern sind die Anhydride. Die als Härter am häufigsten eingesetzten Anhydride sind die
von Di- und Polycarbonsäuren, wie Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid und Pyromellitsäuredianhydrid.
Es ist auch bekannt, Polyamide als Epoxidharzhärter einzusetzen. Einfache Amide, wie Acetamid, Benzamid
oder Adipamid haben aber eine zu geringe Aktivität oder Löslichkeit, so daß basische Katalysatoren
erforderlich werden, Die Vor- und Nachteile von Polyamiden als Epoxidhärter werden im Handbook of
Epoxy Resins von Henry Lee and K. Neville, McGraw Hill Book Co., New York, 1967, diskutiert. Allgemein
kann man sagen, daß der Wasserstoff von primären und sekundären Amiden mit Epoxidgruppen schwach
reaktiv ist.
Als EDoxidhärter oder Co-Härter sind auch verschie-
Als EDoxidhärter oder Co-Härter sind auch verschie-
dene Harnstoffe und substituierte Harnstoffe, wie sie in den US-Patentschriften 32 94 749, 27 13 569, 33 86 956,
33 86 955, 28 55 372 und 36 39 338 beschrieben sind, bekannt Sie sind entweder aliein als Härter oder als
Härtungsbeschleuniger wirksam.
Aliphatische und aromatische Vemindungen mit
einer einzigen endständigen Ureid-Gruppe sind wohlbekannte Verbindungen. Aus der US-PS 21 45 242 ist zu
entnehmen, daß aliphatische Verbindungen mit zwei endständigen Ureid-Gruppen durch Umsetzung von
Harnstoff mit einem aliphatischen Diamin, dessen endständige Aminogruppen mindestens je ein labiles
Η-Atom haben, erhalten werden können. Andere substituierte Harnstoffe sind in der US-PS 39 65 072
offenbart.
Epoxidharze, die zum Gießen, Einbetten oder Einkapseln bestimmt sind, müssen dem wiederholten
Aussetzen hoher und tiefer Temperaturen ohne Rissebildung standhalten können. Die Herabsetzung der
Temperatur erhöht dadurch jedoch die Spannung durch Schrumpfung uncr setzt die Fähigkeit des Harzes zum
Fließen und damit zum Entspannen herab.
Mit Anhydriden gehärtete Harze sind dort geeignet, wo Harze erforderlich sind, die eine hohe Hitzedurchbiegungsbeständigkeit
aufweisen. Solche Materialien sind jedoch spröde und haben infolgedessen eine nur
geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärmeschock.
Verdünnungsmittel und Modifikatoren zur Verbesserung der Wärmeschockbeständigkeit beeinflussen
aber die Wärmedurchbiegungseigenschaften ungünstig, wie der Arbeit von May und Tanaka, Epoxy
Resins, New York,' &73, S. 229 zu entnehmen ist. Ebenso
haben Weichmacher keinen großen Anklang in der Epoxidharz-Technologie gefunden, in erster Linie, weil
die meisten mit Epoxidharzen nicht verträglich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, härtbare Epoxidharzzusammensetzungen zu schaffen, die sich zu
Epoxidharzen mit hoher Wärmeschockbeständigkeit härten lassen. Die Epoxidharzzusammensetzungen
sollen Härter enthalten, die die Nachteile der bekannten Härter nicht aufweisen.
Die Aufgabe wird gelöst durch härtbare Epoxidharzzusammensetzungen
nach Anspruch 1, bestehend aus einem vicinalen Polyepoxid eines Epoxidäquivalents
über 1,8, einer zum Härten ausreichenden Menge eines substituierten bicyclischen Anhydrids und gegebenenfalls
einem Härtungsbeschleuniger, welcher erfindungsgemäß durch einen Gehalt an einer Polyätherverbindung
der allgemeinen Formel I
R-C-NH-
'CH-CHO
— Z
J 2
gekennzeichnet ist, worin bedeuten:
R Wasserstoff oder NH2,
X , Wasserstoff, Methyl oder Äthyl,
Z Alkylen mit 2 bis 5 C-Atomen und
η eine Zahl, daß die Verbindung ein Molekulargewicht von 2000 bis 3000 aufweist.
X , Wasserstoff, Methyl oder Äthyl,
Z Alkylen mit 2 bis 5 C-Atomen und
η eine Zahl, daß die Verbindung ein Molekulargewicht von 2000 bis 3000 aufweist.
Die Polyätherverbindungen sind, wenn R in der allgemeinen Formel I Wasserstoff bedeutet, Polyäther-Diamide
mit endständigen Amidgruppen, und wenn R NHj bedeutet, Polyäther-Diureide mit endständigen
Ureid-Gruppen.
Diharnstoff und Glykoldiamine werden bereits als
Härter für Epoxidharze verwendet So ist aus DE-PS H 24 240 bekannt Diharnstoffe mit langen Alkylketten
als Härter für solche Epoxidharze einzusetzen, die für Oberzugslacke bestimmt sind. Auch die Glykoldiamine
der FR-PS 12 85 881 werden als Härter selbst eingesetzt Als Additive gemäß der vorliegenden
ίο Erfindung sind sie ebensowenig geeignet wie die
Diharnstoffe der DE-PS 11 24 240 und ebensowenig wie die Diamine, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Diamide dienen.
Es ist überraschend gefunden worden, daß durch Zugabe eines spezifischen Polyoxyalkylens mit zwei endständigen Ureid- bzw. Amid-Gruppen und einem Molekulargewicht von 2000 bis 3000 als Additiv zu härtbaren Epoxidharzzusammensetzungen gehärtete Epoxidharze erhalten werden, die hervorragende Wärmeschockbeständigkeit haben. Die nach dem erfindungsmäß hergestellten Verfahren Epoxidharze, denen diese Auditive eingearbeitet sind und die mit substituierten bicyclischen Anhydriden als Härter gehärtet worden sind, zeichenen sich durch hohe Hitzedurchbiegungs- und verbesserte Wärmeschockbeständigkeit aus.
Es ist überraschend gefunden worden, daß durch Zugabe eines spezifischen Polyoxyalkylens mit zwei endständigen Ureid- bzw. Amid-Gruppen und einem Molekulargewicht von 2000 bis 3000 als Additiv zu härtbaren Epoxidharzzusammensetzungen gehärtete Epoxidharze erhalten werden, die hervorragende Wärmeschockbeständigkeit haben. Die nach dem erfindungsmäß hergestellten Verfahren Epoxidharze, denen diese Auditive eingearbeitet sind und die mit substituierten bicyclischen Anhydriden als Härter gehärtet worden sind, zeichenen sich durch hohe Hitzedurchbiegungs- und verbesserte Wärmeschockbeständigkeit aus.
Daß die Einarbeitung dieser Additive nach der Erfindung sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren zu
solchen Ergebnissen rührt ist insbesonders im Hinblick auf die Tatsache, daß gleiche Verbindungen mit
endständigen Ureid-Gruppen aber niedrigerem Molekulargewicht nicht zu den gleichen Verbesserungen
führen, überraschend. Die erfindungsgemäßen Epoxidharzzusammensetzungen geben nach dem Härten
hervorragende Überzüge, Formteile und Abdichtungsmaterialien.
Die erfindungsgemäßen härtbaren Epoxidharzzusammensetzungen bestehen somit aus
a) einem vicinalen Polyepoxid einci Epoxidäquivalents
über 1,8, vorzugsweise bestehend zu wenigstens 80% aus einem Polyglycidyiäther eines
mehrwertigen Phenols,
b) einer zum Härten ausreichenden Menge eines substituierten bicyclischen vicinalen Anhydrids und
c) einer wirksamen Menge eines Polyäther-diureids bzw. -diamids mit endständigen Ureid- bzw.
Amid-Gruppen der allgemeinen Formel I mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 3000.
Das als Härter eingesetzte Anhydrid ist vorzugsweise ein Diels-Alder-Addukt eines substituierten Cyclopentadiene
und Maleinsäureanhydrids.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die härtbare Epoxidharzzusammensetzung
aus einem Diglycidyläther von 4,4'-Isopropylidenbisphenol, einer zum Härten ausreichenden Menge eines
Methylbicyclo-[2,2,l]-hepten-2,3-dicarbonsäureanhydrids, eines dimethylaminomethyl-substituierten Phenols
als Beschleuniger und einer wirksamen Menge eines Polyätherdiureids bzw, -diamids mit endständigen
Ureid- bzw. Amid-Gruppen und eines Molekulargewichts von etwa 2000.
Die Zusammensetzungen nach der Erfindung werden durch sorgfältiges Vermischen von einem Polyepoxid,
einem Anhydrid-Härter und einem Polyäther-diureid bzw. -diamid, und gegebenenfalls einem Beschleuniger
erhalten. Die Härtung erfolgt nach den üblichen
Methoden. Die gehärteten Epoxidharze haben unerwartet hohe Wärmeschockbeständigkeit, ohne daß die hohe
Hitzedurchbiegungsbeständigkeit beeinträchtigt wird. Im allgemeinen haben vicinale polyepoxid-haltige
Zusammensetzungen, die mit Aminen gehärtet werden, durchschnittlich mindestens t,8 reaktive 1,2-Epoxigruppen
im Molekül. Diese Polyepoxide können monomere oder polymere gesättigte oder ungesättigte, aliphatische
cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Verbindungen sein. Sie können, wenn gewünscht, außer
den Epoxidgruppen noch andere Substituenten tragen, wie Hydroxyl-Gruppen, Ätherreste oder aromatische
Halogen-Atome.
Die bevorzugten Polyepoxide sind solche von Glycidyläthem, hergestellt durch Epoxidierung der
entsprechenden Allyläther oder durch Umsetzung (nach bekannten Methoden) eines molaren Oberschusses von
Epichlorhydrin mit einer aromatischen Polyhydroxyverbindung, z. B. Isopropyliden-bisphenol, einem Novolak
oder Resorzin. Die Epoxidderivate von Methylen- und Isopropylydenbisphenol werden besonders bevorzugt.
Eine vielfach verwendete Klasse von Poiyepoxiden, die für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
geeignet sind, schließt ein: die harzartigen Epoxidpolyäther, erhalten durch Umsetzung von einem Epihalohydrin,
wie Epichlorhydrin, mit entweder einem mehrwertigen Phenol oder einem mehrwertigen Alkohol.
Beispiele für geeignete zweiwertige Phenole sind:
4,4'-Isopropyliden-bisphenol,
2,4'-Dihydroxydiphenyläthylmethan,
S.S'-Dihydroxydiphenyl-diäthylmethan,
S^'-Dihydroxydiphenylmethylpropylmethan,
2,3'-DihydroxydiphenyIäthylphenylmethan,
4,4'-Dihydroxydiphenylpropylphenylmethan,
4,4'-Dihydroxydiphenylbutylphenylmethan,
2,2'-Dihydroxydiphenylditoluylmethanund
4,4'-Dihydroxydiphenyltoluylmethylmethan.
Andere geeignete mehrwertige Phenole sind z. B. Resorzin, Hydrochinon, substituierte Hydrochinone wie Methylhydrochinon.
4,4'-Isopropyliden-bisphenol,
2,4'-Dihydroxydiphenyläthylmethan,
S.S'-Dihydroxydiphenyl-diäthylmethan,
S^'-Dihydroxydiphenylmethylpropylmethan,
2,3'-DihydroxydiphenyIäthylphenylmethan,
4,4'-Dihydroxydiphenylpropylphenylmethan,
4,4'-Dihydroxydiphenylbutylphenylmethan,
2,2'-Dihydroxydiphenylditoluylmethanund
4,4'-Dihydroxydiphenyltoluylmethylmethan.
Andere geeignete mehrwertige Phenole sind z. B. Resorzin, Hydrochinon, substituierte Hydrochinone wie Methylhydrochinon.
UnUr die mehrwertigen Alkohole, die mit einem Epihalogenhydrin zu harzartigen Epoxypolyäthern
umgesetzt werden können, fallen z. B. Äthylenglyko!, Propylenglykole, Butylenglykole, Pentandiole, Bis-(4-hydroxycyclohexyl)-dimethylmethan,
1,4-Dimethylolbenzol, Glyzerin, 1,2,6-Hexantriol, Trimethylolpropan,
Mannitol, Sorbitol, Erythrit, Pentaerythrit, ihre Dimeren,
Trimeren und höheren Polymeren, z. B. Polyäthylenglykole,
Polypropylenglykole, Triglyzerin, Dipentaerythrit, Polyallylalkohol, mehrwertige Thioäther, wie
2,2', 3,3'-TetrahydroxydipropylsuIfid, Merkapto-Alkohole,
wie Monothioglyzerin und Dithioglyzerin, Partialester mehrwertiger Alkohole, wie Monostearin- und
Pentaerythrit-monoacetat und halogenierte mehrwertige Alkohole wie die Monochlorhydrine von Glyzerin,
Sorbitol und Pentaerythrit.
Eine weitere Klasse von polymeren Poiyepoxiden, die mit Anhydriden gehärtet werden können und für die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignet sind, schließt die Epoxid-Novolakharze ein. Diese werden
durch Umsetzung, vorzugsweise in Gegenwart eines basischen Katalysators, z. B. Natrium- oder Kalium-hydroxyd,
eines Epihalogenhydrins, wie Epichlorhydrin, mit dem harzartigen Kondensationsprodukt eines
Aldehyds, z. B. Formaldehyd, und entweder eines einwertigen Phenols, wie Phenol selbst, oder eines
mehrwertigen Phenols erhalten. Weitere Einzelheiten über Epoxidnovolake sind dem Handbook of Epoxy
Resins von Lee und Neville zu entnehmen.
Die Säureanhydrid-Härter, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorliegen können, sind
alkylsubstituierte bicyclische vicinale Anhydride, z. B.
des Diels-Alder-Addukt von Maleinsäureanhydrid und
einem substituierten Cyclopentadien. Bevorzugt sind die Verbindungen der allgemeinen Formel II
in der Ri ein Alkyl, vorzugsweise mit 1 bis 4 C-Atomen
bedeutet. Besonders bevorzugt ist Methyl-bicydo-[2,2,1
']-hepten-2,3-dicarbonsäureanhydrid.
Die Polyätherverbindunge': gemäß der Erfindung
können allgemein als polyoxyalky'en-enthaltende Verbindungen
mit endständigen Ureid- bzw. Amid-Gruppen und einem Molekulargewichts von 2000 bis 3000
beschrieben werden. Die Verbindungen lassen sich di.Tch die allgemeine Formel I wiedergeben, in der R, X,
Z und R die angegebene Bedeutung besitzen. Bevorzugt werden Polyäther-diureide und -diamide, für welche X
methyl, Z ein 1,2-Propylenrest und η eine Zahl von 16 bis
jo 19 ist.
Die Polyäther-diureide können durch Umsetzung einer Ureid-bildenden Verbindung mit einem Polyoxyalkylendiamin
eines solchen Molekulargewichts hergestellt werden, daß das Ureid-Gruppen aufweisende
Produkt ein Molekulargewicht von 2000 bis 3000 hat, und zwar in einem Molverhältnis von etwa 2 Mol
Ureidgruppen bildender Verbindung pro Mol Diamin bei 120 bis 15O0C. In gleicher Weise können die
Polyätherdiamide durch Umsetzung einer Amidgruppen bildenden Verbindung mit einem Polyoxyalkylendiamin
im Molverhältnis von etv/a 2 Mol Amidgruppen bildender Verbindung pro Mol Diamin bei 25 bis 150° C
erhalten werden. Es gibt zahlreiche bekannte Verfahren zur Bildung solcher Verbindungen durch Acylierung des
Amin-reaktanten. - Die Diamine, die zur Herstellung der Additive geeignet sind, sind Polyoxyalkylendiamine
der allgemeinen Formel III
HjN-[CH-CH-O
X H
X H
— Z
in der X, H, Methvl oder Äthyl bedeutet, Z ein Alkylen
mit 2 bis 5 C-Atomen und η eine Zahl von 15 bis 25.
Bevorzugte Polyoxypropylendiamine sind solche, in denen X Methyl, η eine Zahl von IG bis 19 und Z ein
1,2-Propylenrest ist. Diese Polyoxyalkylenpolyamine können nach bekannten Methoden hergestellt werden,
wie sie z.B. in den US-PS 32 36 895 und 36 54 370 beschrieben sind. Es ist zu bemerken, daß π einen
Durchschnittswert darstellt.
Die ureid-bildenden Verbindungen sind im allgemeinen solche, die den Rest O = C-NH hefern. Harnstoff
wird bevorzugt. Wenn Harnstoff ein Reaktant ist, läuft
(,-, die Reaktion unter Abgabe von Ammoniak ab und die
endständigen primären Aminogruppen des Poiyoxyalkylenpolyamins
werden direkt in Ureid-Gruppen übergeführt.
Obwohl Harnstoff die bevorzugte IJreid-Gruppen
bildende Verbindung ist. können auch andere IJrcid-Gruppen
bildende Verbindungen verwendet werden. Da der Polvoxyalkvlenpolyamin-Reaktant schon endständige
primäre Aminogruppen aufweist, können Isocyanate der allgemeinen Formel M * NCO , in der
M · im allgemeinen ein Alkalimetall ist. eingesetzt werden. Bevorzugt werden Natrium- und Kaliumisocyanatc
wegen ihrer Wirtschaftlichkeit.
Die Amid-bildenden Verbindungen sind allgemein
solche, die den Formyl-Rest H-CO- liefern. Derartige
Verbindungen sind z. B Ameisensäure, die Säurechloride
und die f.ster. AeylierungsreaktKinen. die angewendet
werden können, sind bekannt und brauchen hier nicht besprochen werden.
Gemäß diesen bekannten Methoden werden die Reaktanten einfach im genauen Molverhältnis in einem
geeigneten Rcaktionsgefäß miteinander vermischt und
erhitzt, bis die Reaktion stattfindet.
Die I unktionalita' des Polyoxyalkylenpolyamtns
hangt von der Zahl der endständigen primären •\mino-Gruppen ab. die im vorliegenden lall 2 ist. Jedes
Mol der ureid- bzw. der amid-bildenden Verbindung
reamert nut einer einzigen endständigen primären
Λπυηη-Gruppe des l'olyoxyalkvlenpolyamiiis. F.s ist
Ai1 -itig. daß bei der Herstellung der Additive nach der
Erfindung ein bestimmtes .Molverhältnis der Reaktanten
eingehalten '.'· ird. Etwa 1 Mol ureid- bzw. amidbildcnder
Vorbindung ist fur iede Amino-Gruppe des Polvoxvalkylenpolyanuns
erforderlich. So sind für das Diamin etw.t 2 Mol ureid· bzw. amidbildendcr Verbindung
eiivuset/en. Vorzugsweise wird die Umsetzung in
G jgerrA an eines kleinen Überschusses an ureid- bzw.
dinid bildender Verbindung vorgenommen, um vollständige
I 'mset/ung der Ammo-Gruppen sicherzustellen.
Wenn gewünscht, können die Epoxidharzzusammen-'•ctzungen
nach der Erfindung einen tieschleuniger einschließen, welcher die Anhydrid-Härtung des Epoxidharzes
beschleunigt, insbesondere bei Raumtemperatur. Bei verschiedenen Anwendungszwecken ist solche
Beschleunigung zweckmäßig, besonders wenn die F.poxidharzzusammenset/ungen als Kleber in einer
brennbaren Umgebung, bei der Härten bei erhöhter Temperatur unzweckmäßig, wenn nicht gar gefährlich
ware, eingesetzt werden. Im Handbook of Epoxy Resins
von Lee i^d Neville. Seite 7 bis 14. ist die Verwendung
bestimmte aminhaltiger Verbindungen als Beschleuniger fur die Epoxidharzhärtung beschrieben.
Beschleuniger, die <n die erfindungsgemäßen Epoxidharzzusammenset/ungen
eingearbeitet v/erden können. sind bekannt. Es sind z. B. tertiäre Amine, wie sie in der
L-S-PS 28 39 480 offenbar; sind. Bevorzugte Beschleuniger
sind dialkylamin-substituierte aromatische Verbindungen,
insbesondere die dimethylaminomethyl-substituierten Phenole.
Erfindungsgemä3 wird die Wärmeschockbeständigkeit
mit Anhydrid gehärteten Epoxidharzen durch Zusatz einer wirksamen Menge eines Polyäther-Diureids
oder -diamids mit endständigen Ureid- bzw. Amid-Gruppen und einem Molekulargewicht von 2000
bis 3000 erhöht- Die Menge Additiv, die erforderlich ist.
urn die verbesserten Kiebereigenschaften zu erzielen. hängt vom Harz ab und von der Verwendung eines
Beschleunigers. Im allgemeinen kann das Additiv in Mengen von 5 bis 35 Gewichtsteilen, vorzugsweise !0
bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Oewichtstsüe
Harz, eingesetzt werden.
Die gena-je Menge Additiv, durch die die Wärmeschockbeständigkeit
verbcsserl wird, kann auf einfache Weise ohne besondere Versuche festgestellt werden, da
eine härtbare Harzzusammensetziing. die eine wirksame
Menge des Additivs enthält. Änderungen erfährt, die -■ während des Härtens leicht erkennbar sind. Das
härtende Harz nimmt ein opakes milchig-weißes Aussehen an. das während des Härtens noch deutlicher
wird und zu einem Produkt führt, welches ein glänzend weißes Aussehen hat. Diese optische Absorption
in verbessert das Aussehen der Gießteile und macht die
Verwendung von weißen Pigmenten und Füllstoffen überflüssig.
Vorzugsweise wird die Wiirmeschockheständigkeit
bekannter Harze durch Zusatz einer wirksamen Menge . des Polyoxy propylendiureids bzw. -dianmK hergestellt
durch Kondensation um 2 Mol Harnstoff bzw. Ameisensäure mit I Mol Polyoxypropylcndiamin eines
Molekulargewichts von elwa 2000. erhöht. Die bevorzugten Harze sind die Pol\j;lscidyläthcr mehrwertiger
Phenole, wobei als Härter Methy lbicyclo-[2.2.l Jhepten
-2.3-dicarhonsäureanhydnd und als Beschleuniger ein dime! hy laminomethyl-substituiertes Phenol eingesetzt
werden.
Die erfindungsgemäßen härtbaren Epoxidharzzusam-.
mensetzungen bestehen aus einem vicinalcn F'olyepoxid.
einer zur Härtung ausreichenden Menge des alkyl-stibstituienen
byeyclisehen wcinalen Anhydrids und einer
wirksamen Menge des Additivs nach der Erfindung. Wenn gewünscht, kann ein Beschleuniger zugesetzt
ι werden.
Die härtbaren Harzzusammcnsetziingen nach der
Erfindung werden in üblicher Weise hergestellt. Der Anhydrid Härter wird dem Polsepoxid in einer Menge,
die dem ( arboxyl-äquis alentgewicht des Härters
entspricht, eingemischt. Im allgemeinen ist das Carboxy
I-Äquivalent das 0.8 bis 1.2fache des Epoxid-Äquivalents
des härtbaren Epoxidharzes. Bevorzugt wird ein Carboxy !-Äquivalent von 0.9 bis zur stoichiometrischcn
Menge. Wenn ein Beschleuniger eingesetzt wird, so
■ genügen im allgemeinen 1 bis 5 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile Harz. Die genaue Menge, in der die
einzelnen Bestandteile innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche eingesetzt werden, hängt in erster
Linie von dem Einsatzzweck der härtbaren Epo\idharz-
-, zusammensetzung ab.
Das Additiv wird der Harzzusammensetzung durch Einmischen eingearbeitet. Vorzugsweise wird das
'\dditiv zuerst mit dem Härter und/oder Beschleuniger vermischt und dann dem Harz zugegeben. Die
.. Bestandteile, die die härtbare Harzzusammensetzung
bilden, werden dann nach den üblichen Methoden :inig
miteinander vermischt, in Gegenwart eines im Hände'
erhältlichen Entschäumers und einer kleinen Menge Siliconöl zur Vermeidung von Hohlräumen und Blasen
-, entgast.
Obwohl alle hierin offenbarten Epoxidharze für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignet sind,
w erden die auf aliphatischen Verbindungen basierenden vorzugsweise nicht ausschließlich verwendet. Die
c Anwesenieit von Harzen, die Polyglycidylether mehrwertiger
Phenole in Mengen über 50 Gew.--?. vorzugsweise über 80 Gew.-%. insbesondere 100
Gew.-% enthalten, verbessern die gewünschten Eigenschaften
des gehärteten Materials erheblich.
Gemäß einer bevorzugten .Ausführungsform der Erfindung: enthält eir.e härtbare Zusammensetzung
einen Diglycidyläther von -iA'-Isopropyliden-bisphenol.
eine zur Härtung ausreichenden Menge Methyi-bycy-
clo-[2.2,l]-hcptcn-2.J-d!carb()nsiiiirCciiihydrid, climethyI-aminomclhyl-substituicrtes
Phenol als Beschleuniger und eine wirksame Menge eines Polyätlier-diureids b/w.
-diamids mit endständigen Ureid- b/w. Amid-Gruppen
und einem Molekulargewicht von etwa 2000. Besonders bevorzugt wird eine Zusammensetzung aus 80 bis 90
Gewiehtsieilen Härter pro lOOGewichtsteile Harz.
F:in bevorzugtes Verhältnis der Bestandteile der
Zusammensetzung ist: I bis 5 Gewichtsteile Beschleuniger.
80 bis 90 Gewichtsteile Anhydrid-Härter und 5 bis 35 Gewichtsteile Additiv, bezogen auf 100 Gewichtsteile
Harz. Im allgemeinen läßt man die Zusammensetzung hei Temperaturen bis zu 200'C vorzugsweise 100 bis
140 C. insbesondere I J") bis 170 C harten.
Harze vom Typ Polyglyi'idyläiher mehrwertigei
Phenole werden vorzugsweise durch Ieinarbeiten von 80
bis 90 Gcwichtsteilen Methyl-bicvclo-[2.2.l ]-hepten-2.3
dicarbonsiuireanhydrid. 5 bis 40 Gewiehtstcilcn dcv
Po'viiiherverbindung nach der Erfindung und I bis 3
Cieu ichtsteilen eines Dimcthvlaminomethvl-substituieri.en
Phenols als Beschleuniger gehärtet, und zwar bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 190" C. um zu
Produkten mit erhöhter Wlirmeschoekbestandigkeit zu
gehingen.
Selbstverständlich können verschiedene üblicherweise
in Epoxidharzzusammensetzungen verwendete Additive vor dem Härten der Zusammensetzung eingearbei-Ut
werden. So kann es in bestimmten Fällen erwünscht sein, kleine Mengen anderer Anhydrid-Co-Katalvsatoren
zuzufügen. Ferner können verträgliche übliche Pigmente. Farbstoffe. Füller. Flammschutzmittel und
na"irliche und synthetische Harze zugegeben werden.
Auch Lösungsmittel können, wenn auch nicht be\ orzugt. für das Polyepoxid-Material benutzt .'.erden.
Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Toluol. Benzol. Xylol. Dioxan und Äthylenglykolmonomethyläther. Die
die erfindungsgemäßen Additive enthaltenden Polyeppxidharze können für alle Zwecke eingesetzt werden,
für die auch sonst Epoxidharze dienen.
Fin hervorragendes Merkmal der erfindungsgemäßen hartbaren Zusammensetzungen ist. daß sie beim Flärten
opak werden und eine glatte \a eißglän/ende Oberfläche
geben, was für viele Anwendungszwecke von besonderem
Vorteil sein kann. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eignen sich unter anderem zum Imprägnieren,
(herziehen. Einkapseln und Laminieren.
Die Erfindung wird nun an Beispielen noch näher erläutert. Die Beispiele I bis 42 /eigen die Herstellung
und Verwendung der Polvätherx erbindungen nach der Erfindung mit endständigen L reid-Gruppen. die Beispiele
4} bis 58 die Herstellung und Verwendung der erfindungsgemäßen Polvätherverbindungen mit endständigen
Amid-Gruppen.
1980 g (1 Mol) eines Polyoxipropylenpolyamins vom Molekulargewicht ca. 2000 und 1.01 Milliäquivalent
(meq) primär Amin/g. (in den übrigen Beispielen mit POPPA D-2000 bezeichnet) und 180 g (3 Mol) Harnstoff
wurden in ein geeignetes Reaktionsgefäß, welches mit einer Rührvorrichtung versehen war. gegeben. Das
Gemisch wurde mit Stickstoff durchgespült und unter einer Stickstoffdecke 2 Stunden bei 130 bis 134= C
gerührt. Eine zweite Portion von 990 g(0.5 Mol) POPPA D-2CW0 wurden innerhalb von 3 Stunden bei etwa i32=C
zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde weitere 70 Minuten auf 134 C gehalten. Während dieser Zeil
wurde kräftig gerührt, um das Sublimat von der Oberfläche des Gefäßes wegzuspülen. Das rohe
Reaktionsprodukt wurde dann bei 130"C und 1.4 Torr gestrippt und ein viskoser Rückstand erhalten. Die
Analyse dieses Rückstandes ergab 2,54Vn N, 0.01 meq
Gesamt-Amin/g.
Es wurde nach dem im Beispiel I gezeigten Verfahren eine Polyätherverbindung mit 2 cndständ.gen Ureid-Gruppen
hergestellt. 891 g POPPA D-2000 wurden in das Reaktionsgefäß eingefüllt. In einer Stickstoffalmosphäre
wurden innerhalb von 45 Minuten 109 g
Phenylisocyanat /ii dem gerührten Polyoxipropylendiamin
bei etwa 55 C gegeben. Die Temperatur wurde auf 60 C erhöht und das Gemisch weitere 2 Stunden
gerührt. Es wurde die entsprechende Verbindung mit endständigen Bis-(N-phenylureid)-Giupncn erhalten.
Die Analyse ergab 2.2% N und 0.009 meq Gcvimt-Amin/g.
— Um die Vorteile der erfindungsgemäßen Polyäthcrureide zu zeigen, wurden verschiedene Epoxidharzzusarnmenset/ungen
unter Verwendung des Diglycidyläthers von 4.4-Isopropyliden-bisphenol mit verschiedenen
bekannten Aminhärtcrn gehärtet. Wie in der folgenden Tabelle angezeigt, wurde ein im Hände!
erhältlicher Beschleuniger eingesetzt. Drei Tropfen flüssiges Silikonöl wurden jeder Formulierung zugegeben,
um Blasenbildung zu vermeiden. Nach dem Entgasen unter Vakuum wurden die Formulierungen
unter den angegebenen Bedingungen gehärtet. Die gehärteten Produkte wurden folgenden Standardte.->;en
unterworfen: dem ASTM-Test D-256 zur Bestimmung der Schlagzähigkeit nach Izod: dem ASTM-Test
D-790-66 zur Bestimmung der Biegefestigkeit und des Ε-Moduls. ASTM-Test D-638-64T zur Bestimmung der
Zugfestigkeit und der Bruchdehnung, dem ASTM-Test D-2240-64T zur Bestimmung der Härte und/oder Shore
D.
Beispiele 3 bis 5
In diesen Beispielen wurden Epoxidharze hergestellt aus Diglycidyläther von 4.4-lsopropyliden-bisphenol.
Methylbicyclo-[2.2. l]-hepten-2.3-dicarbonsäureanhydrid
als Härter und einem dimethylaminomethyl-substituierten Phenol als Beschleuniger. Der Mischung
wurden die in der folgenden Tabelle angegebenen Mengen de^ in Beispiel 1 erhaltenen Diureids
zugegeben. Die erhaltenen Harze wurden zu 3.175 mm
dicken Platten vergossen, welche den ASTM-Tests jnterworfen wurden. Die Daten, die nur zu Vergleichszwecken dienen, sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.
Beispiele | 4 | 100 | |
Formulierung | 85 | ||
in Gewichtsteilen | ■> ς | ||
Epoxid (Äq. G. 190) | 100 | IPO | 20 |
Härter1) | 85 | 85 | |
R<■>£/■■■ Viii»!iniitpr ι | 2 > | -> ς | |
Bisureid) | 0 | 10 | |
ϊ 'til
Il
I ι Tl SC
1 igenNchiil'tcii der gcliiirlcleii Platten')
Schlagzähigkeit nach Izod.
cm kg/cm
Zugfestigkeit, hai
/.ugmodul. bar
Hriichtlchnunu. "
Biegefestigkeit, bar
liiegemodiil. bar
I litzeverl'ormungstemperatur.
( bei
IS.-tS bar/4.62 bar
IS.-tS bar/4.62 bar
Shore-Ilärte D 0 Hl
ι MiMlnl-hineln-|.\.M
ι MiMlnl-hineln-|.\.M
I l'rnilukl ik->
He^pieK 1
II (iehiirlel 2 Ii h.ei IHlI '.lh bei I-=0
1.197
455
29330
1.6
120-1
3-1125
3-1125
2.611
679
27510
3.(1
12 V)
3Ο-1511
120/130 112/121
X(>
Hi XX
3.046
679
25690
1 120
2 "IH'
l «_■ η-."1. Λ -■ I n. .ι ι !■»<
:ii «..i ii ι ι.·.ι η I
li^i Phenol
■Mil
B e i s ρ ι e I e β bis i 5
Die folgenden Beispiele /eigen, daß die Harze, «eiche
die erfindungsgemäßer. Additive enthalten, eine iiherra-
labelle III
/aiii der Muster, tli.· während der /\klen ri>
sehend gute Wannesch.ickbcständigkeil besilz.cn.
Die llar/e für diese l:eispiele wurden, wie in Tabelle 2
angegeben, hergestellt. Muster von etwa 50 g wurden verwendet, um Dichtungen (2'>-mm äul.ierer Durcliniesser.
9.525 mm innerer Durchmesser und 1.587 mm Dicke), getragen von einem 6J5 mm King aus
Filterpapier (aus I9x!9 Whatham-Zellulosc-Extraktionskapseln
geschnitten), einzukapseln. Die Einkapselline wurde in Aluminium-Abdampfschalcn von 5 cm
Durchmesser und I cm Tiefe vorgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
IaIvIIe
I iirniiiiiei υημ
... ί ;CVi ι κ,
... ί ;CVi ι κ,
I piixid I 100
I \i|. Ci. I1IOi
I Killer ι '*ς
Beschleuniger ) 2,
Diureid ι
ι. ι '.mil ι ~!.h. I .lh Ί.·
iu wlinien
iu wlinien
lon
IO
H) Hill
Il
I ormuli | erung'i | (> | 1 | 1 | ) | I | Il | (i | I | Il | I | I) |
Λ | -> | I | ■■ | ; | Il | (I | (! | 0 | (I | 0 | ||
B | (I | 1 I | I | Il | Il | i| | Il | (I | 1 | I | ||
C | Il | U | (I | Il | 1 | Il | I) | (I | I) | Il | ||
I) | Il | Il | H.1.1 S : :l Ml |
τ.'! Ill I Il U > .■η emL'--t |
III I I i i.iiirl |
.·= Mm ! | . R.iunil | i-.-mp | ι I- M | :ni. .in1 | ||
I | i-e: IMl ( !:1V. -MIl(Ii ■n :i.Kh Γ |
ι Mm ι. kl.-η Ki |
||||||||||
Ί Wiirni'. \ Ml: K |
;z> Uiiv Ölen I .'Cr-riit!; A-1HM ι MiiM.T zeig!·. |
|||||||||||
ι ^t .Tt. /\ |
||||||||||||
Beispiele 16 bis 18
In diesen Beispielen wurden Epoxidharze, wie in den
Beispielen 4 und 5. hergestellt, aber das Diurcid-Additi\
durch POPPA D-2000 ersetzt. Diese Beispiele zeigen. daß die Hitzedurchbiegungstemperatur deutlich niedriger
ist. wenn man anstelle des erfindungsgemäßen Additivs des POPPA D-2000 einsetzt. Die Tabelle IV
zeigt die Formulierungen der Harze der Beispiele 16 bis
18 und ihre Wärmeverformungstemperaturen.
16 I" U-
Formulierung
Gewichtsteile
Gewichtsteile
η :<j/V,, /" inri. ι r*n ι λγ. ι rwi
LpuAiu i.-vq. VJ. ι 7U; H-"J iv/v iuu
Härter1) 85 85 &5
il·.·!
EnrnHiIier.ini:
(iev. 1c.htste.1le
(iev. 1c.htste.1le
Beschleuniger 1 2.5 2.; 2.5
Additiv ) U 10 20
Eigenschaften der gehärteten Gieß!ingeJi
Hiizeverfomungstemp.. 122/130 90.5/100 88/98
C. 18.48 har/4.62 bar
.: siehe Tabelle I.
■1 POPP Λ D-21'X.in.
"iGehJnet wie in Beispiel 3 bi^ 5.
Um die überraschenden Eigenschaften der erfindu"gsgemäßen
Harze zu zeigen, wurden andere im Handel erhältliche Anhydrid-Härter als die Alkyl-bicyclo-[2.2.1]-hepten-dicarbonsäureanhydride
eingesetzt
13 14
Beispiele 19 bis 21
In diesen Heispielen wurde Hcxahydrophtha!:iäurean- groß. daß andere physikalische Eigenschaften erheblich
hyclrid als Härter mit einem Hen/yldimcihylamin ;)K beeinträchtigt werden. "Tabelle V zeigt die Formulierun-
Beschleuniger eingcset/t. Die Menge PnKä'.herdtiireid. - gen und [Eigenschaften der gehärteten Harze, die mit
hergestellt nach Beispiel 1. die verwendet werden muH dem Härter erhalten wurden,
um Wärmeschockbeständigkeit zu gewährleisten, ist s<
um Wärmeschockbeständigkeit zu gewährleisten, ist s<
Heispicle
I ormulieruiiii | (,. I'llli | H Ii ι | Ii)II |
(icv. iehtsteilc | als.mre- | "S | |
Epoxiharz ( \i|. | ,imin | I | I |
I leviln droplnh | 0 | 2(! | |
lion/> lilimetln I | |||
Diareid ι | |||
hallen der schalteten imgclüllteii (iicHlingc ι
lag/ähigkeit n. !.03 1.% 2.23
lag/ähigkeit n. !.03 1.% 2.23
Zuglestiukeil. bar | S54 | (ο Ν | 37S |
Zugmodul, bar | 275H) | 233SO | I42SO |
Mruehdehnung. | N.Ο | 4.') | ς ■> |
liieuelestiekeit. bar | 1302 | 1057 | (i')3 |
liiegL'modul. bat | 3073(1 | 2443c | 17S5I1 |
I lil/e\erroniHingstemp.. | 120/120 | lOO/lll'l | "5Λ>3 |
( bei iS.48 bar/4.(>2 bar | |||
Sliore-Ilärte I). (I- IO s | 1I(I S> | 1H] Sd | Ss SI |
11 Hergestellt nach Ueispiel 1.
Ί ll:irtcv>klu·-; 2 Ii bei 125 ' . 3 h l· l^'n ι
Beispiele 22 bis JI
Die folgenden Beispiele, bei denen die in den Zirka 50 g Muster wurden zum Einkapseln von
Beispielen 19 bis 21 gehärteten Harze eingesetzt Dichtungen, wie in den Beispielen 6 bis 15. benutzt. Die
wurden, zeigen die schlechte Wärmeschockbeständig- Ergebnisse der Tests, bei denen 10 -Ulster jeder
keil dieser alternativ hergestellten Harze im Vergleich - Formulierung eingesetzt wurden, sind ;n Tabelle Vl
zu den erfindungsgemäßen Harzen. zusammengestellt.
Zahl der Muster, die während der Zyklen rissig wurden )
Bei | spiele | 24 | 25 | 2d | 0 | 0 | 2'' | 30 | 31 | |
22 | -> ^ | 0 | 1 | |||||||
Formulierung | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
Beiipiel 19 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 2 | ||
Beispiel 20 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | ||
Beispiel 21 | 0 | 0 | ||||||||
') Wärmezyklus: Ofen bei 160 C (30 Min.). Bad bei minus 40 C (15 Min.). Raumtemperatur (15 Vvn.).
auf Risse geprüft und wenn unverändert, wieder in den Ofen eingeführt.
auf Risse geprüft und wenn unverändert, wieder in den Ofen eingeführt.
Beispiele 32bis41
Ir. den folgenden Beispielen wurden Epoxidharze Die Formulierungen dieser Harze sind in Tabelle VII
unter Verwendung von Phthalsäureanhydrid als Härter wiedergegeben. Die gehärteten Harze wurden dann,
und Benzyldimethylamin als Beschleuniger hergestellt. wie in den Beispielen 22 und 31 beschrieben, auf
Wärmeschockbestandigkeii getestet. Die Ergebnisse
dieser Tests, bei denen auch jeweils wieder IO Muster jeder Formulierung verwendet wurden, zeigt die
Tabelle VIII. Die Beispiele zeigen, daß die Epoxidharze, die gemäß der Erfindung gehartet sind, bessere
Wärmeschockbestandigkeii besitzen, als Harze, die mit Phthalsäureanhydrid gehärtet u urden.
Tabelle VII | Λ | U | C | D |
Formulierung') Gewichisteile |
100 | 100 | 100 | 100 |
Epoxidharz (Äq. G. 190) |
75 | 75 | 75 | 75 |
Phthalsäureanhydrid | 1 | 1 | 1 | I |
Benzyldimethylamin | 0 | 10 | 20 | 40 |
Diureid:) | ||||
7^hi der Muster, die während der Zyklen rissig wurden')
Beispiele | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | |
32 | ||||||||||
Formulierung | 2 | 0 | 0 | 0 | 1 | C | 0 | 0 | 0 | |
Λ | 6 | 5 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | I | 0 | 0 |
B | 0 | 4 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 24) | - | - |
C | 1 | 9 | 0 | I4) | _ | _ | — | _ | _ | _ |
D | 0 |
[) llärte/yklus: 2 Ii bei 125 C . 3 h bei 150 C .
:) Hergestellt nach Beispiel 1.
') Wärmezyklus: Ofen bei IbO C (30 Min.). Bad bei minus 40 C (15 Min.). Raumtemperatur (15 Min.).
Auf Risse geprüft und wenn unverändert, dann erneut in den Zyklus eingesetzt.
4) Alle 10 Musler /eigen Risse.
Dieses Beispiel zeigt die unerwartete Selektivität der erfindungsgemäßen Additive. Unter Verwendung der in
Beispiel 2 hergestellten bis-(Phenylhamstoff)-Verbindung als Additiv wurde eine mit Anhydrid gehärtete
Formulierung (siehe Tabelle IX) hergestellt.
40
Tabelle IX | Beispiel 42 |
Formulierung | |
Gewichtsteile | 100 |
Epoxidharz (Äq. G. 190) | 85 |
Härter1) | 20 |
Additiv2) | 2.5 |
Beschleuniger1) | klar |
Aussehen des Gießlings nach dem | |
Härten4) | |
') und !) siehe Tabelle 1. | |
') Produkt nach Beispiel 18. | |
') Gehärtet 3 h bei 125 C. | |
M)
Das klare Aussehen des Gießlings nach dem Härten ist ein Zeichen für die verbesserten Eigenschaften, die
bei Verwendung des bis-(Phenylharnstoff)-Additivs nach der Erfindung erzielt werden.
In diesem Beispiel wurde ein Polyäther mit 2 endständigen Amid-Gruppen nach der Erfindung
hergestellt. 971 g (0.5 Mol) POPPA D-2000, 76,5 g (U
Mol) 90 Gew.-°/oige wäßrige Ameisensäure und 200 ml Toluol wurden in ein geeignetes Reaktionsgefäß
gegeben, das mit Rührvorrichtung, Thermometer Rückflußkühler und Dean Stark-Falle versehen war. Es
wurde Stickstoff durchgespült und unter einer Stickstoff-Decke 2 Stunden unter Rückfluß gerührt. In det
Dean-Stark-Falle wurde eine wäßrige Phase abgetrennt. Der Rückstand wurde in einem Rotary-Verdämpfer
bei 97°C und 0,4 Torr gestrippt und ein viskoser Rückstand erhalten. Analysenergebnisse
1,64% N, 0,07 meq Gesamt-Amin/g.
Um die Vorteile, zu denen die erfindungsgemäßer Polyäther-Diamid-Additive führen, zu zeigen, wurden
verschiedene Epoxidharz-Formulierungen unter Verwendung von dem Diglycidyläther des 4,4'-Isopropylidenbisphenols
mit verschiedenen bekannten Polyaminhärtern gehärtet und den in den Beispielen 3 bis 5
beschriebenen Tests unterworfen.
Beispiele 44 bis 46
In diesen Beispielen wurden Epoxidharze hergestellt und zwar aus dem Diglycidyläther des 4,4'-lsopropylidenbisphenols,
dem Methyl-bycyclo-[2,2,l]-hepten-2,3-dicarbonsäureanhydrid als Härter und einem dimethylaminomethyl-substituierten
Phenol als Beschleuniger
230 227/271
Dazu wurden die angegebenen Mengen des in Beispiel 43 hergestellten Amids zugesetzt. Die resultierenden
Harze wurden zu Platten einer Dicke von 3,175 mm
gegossen, die den ASTM-Tests unterworfen wurden.
Die erhaltenen Werte, die nur zum Vergleich dienen sollen, sind in Tabelle X zusammengestellt.
Beispiele | 45 | Eigenschaften der gehärteten Platten"1) | 1,20 | 1,52 | 46 | |
44 | Kerbschlagzähigkeit n. | |||||
Formulierung | Izod, cmkg/cm | 455 | 847 | |||
Gewichtstelle | 100 | Zugfestigkeit, bar | 29330 | 31780 | 100 | |
Epoxid (Äq. G. 190) | 100 | 85 | Zugmodul, bar | 1,6 | 4,0 | 85 |
Härter1) | 85 | 2,5 | Bruchdehnung, % | 1204 | 1260 | 2,5 |
Beschleuniger) | 2,5 | 10 | Biegefestigkeit, bar | 34125 | 30730 | 20 |
Bisamid3) | 0 | Biegemodul, bar | 122/130 | 114/123 | ||
Hitzeverformungstemp. | 1,63 | |||||
C, 18,48 bar/4,62 bar | 89-87 | 87-85 | ||||
Shore-Härte D, 0-10 s | 707 | |||||
J siehe Tabelle 1. | 25060 | |||||
4,5 | ||||||
1050 | ||||||
26250 | ||||||
111/120 | ||||||
87-85 | ||||||
3) Produkt des Beispiels 43.
4) Gehärtet 2 h bei 100 C, I h bei 130 C, 3 h bei 150 C.
Beispiele 47 bis
Die folgenden Beispiele zeigen, daß die erfindungsge- Wänneschockbeständigkeit hin geprüft. Zirka 50 g
mäßen Harzzusammensetzungen überraschende War- 40 Muster wurden zum Einkapseln von Dichtungen, wie in
meschockbeständigkeit haben. Die Harze, die in den den Beispielen 6 bis 15, eingesetzt. Die Ergebnisse sind
Beispielen 44 bis 46 hergestellt wurden, wurden auf in Tabelle XI zusammengestellt.
Zahl der Muster, die während der Zyklen rissig werden1)
Beispiel | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | |
47 | ||||||||||
Formulierungen | 1 | 3:) | - | - | - | - | - | - | - | |
Beispiele 44 | 6 | 3 | 0 | O | O | O | O | O | O | O |
Beispiele 45 | 4 | 0 | 0 | O | O | O | η | O | O | O |
Beispiele 46 | 3 |
') Wärmezyklus: Ofen bei 160 ("(30 Min.), Bad bei minus 40 C (15 Min.), Raumtemperatur (15 Min.).
auf Risse geprüft und wenn unverändert, dann in Ofen zurückgerühn.
2) Alle 10 Muster waren nach 3 Zyklen rissig.
Be ispi
In diesem Beispiel wurde ein Polyäther=bis=(benz=
amid)-Additiv hergestellt Es wurde wie in Beispiel 43 gearbeitet und die dort beschriebene Vorrichtung
benutzt. 1330 g (0,696 Mol) POPPA D-2000 170 g Benzoesäure (1,393 Mol) u. 50 ml Benzol wurden in das 6>
Reaktionsgefäß eingefüllt. Das resultierende Gemisch wurde mit Stickstoff durchgespült und unter einer
Stickstoffdecke bei Rückflußtemperatur(156 bis 240°C)
el
unter kontinuierlicher Wasserentfernung (85% d. Th.)
gerührt. Dann wurde langsam ein Vakuum für etwa eine Stunde angelegt, um das restliche Wasser zu entfernen.
Das Gemisch wurde anschließend unter Vakuum (185° C und 30 Torr) eine weitere Stunde gerührt. Nach dem
Abkühlen wurde ein hellbraunes viskoses flüssiges Reaktionsprodukt erhalten, das im wesentlichen aus
dem bis-(Benzamid)-Additiv bestand.
In diesem Beisiel wurde die überraschende Selektivität
der erfindungsgemäßen Additive demonstriert Es wurde eine mit Anhydrid gehärtete Formulierung unter
Verwendung des in Beispiel 57 hergestellten Additivs,
wie in Tabelle XII gezeigt, hergestellt.
Tabelle XII | Beispiel 57 |
Formulierung Gewichtsteile |
100 |
Epoxidharz (Äq. G. 190) | 85 |
Härter') | 20 |
Additiv2) | 2,5 |
Beschleunige') | klar |
Aussehen der Gießlinge nach dem Harten4) |
|
I1 -, siehe Tabelle ! T |
|
4 Gehärtet 3 h bei 125 C | |
Das klare Aussehen des Gießlings nach dem Härten ist ein Zeichen fürdie verbesserten Eigenschaften, die durch
Verwendung des bis-iFormamidJ-Additivs nach der Erfindung erhalten werden.
Claims (1)
1. Härtbare Epoxidharzzusammensetzungen bestehend aus
einem vicinalen Polyepoxid mit einem Epoxidäquivalent
über 1,8,
einer zum Härten ausreichenden Menge eines substituierten Acyclischen Anhydrids und
gegebenenfalls einem Härtur.gsbeschleuniger,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Polyätherverbindung der allgemeinen Formel I
gegebenenfalls einem Härtur.gsbeschleuniger,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Polyätherverbindung der allgemeinen Formel I
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/743,877 US4116938A (en) | 1976-11-22 | 1976-11-22 | Polyether diureide epoxy additives |
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---|---|
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AR (1) | AR223640A1 (de) |
AU (1) | AU505613B2 (de) |
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CA (1) | CA1114095A (de) |
CH (1) | CH630656A5 (de) |
DE (1) | DE2748603C2 (de) |
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GB (1) | GB1556798A (de) |
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