DE2754553C2 - Härtbare Epoxidharzgemische - Google Patents
Härtbare EpoxidharzgemischeInfo
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- DE2754553C2 DE2754553C2 DE2754553A DE2754553A DE2754553C2 DE 2754553 C2 DE2754553 C2 DE 2754553C2 DE 2754553 A DE2754553 A DE 2754553A DE 2754553 A DE2754553 A DE 2754553A DE 2754553 C2 DE2754553 C2 DE 2754553C2
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von bestimmten substituierten 1,3-Diaminopropanen als Härter in
Epor.idharzmischungen, welche beispielsweise auf den Gebieten Oberflächenschutz, Klebstofftechnik, Preßmassen
und Sinterpulver zu sehr guten Ergebnissen fuhrt.
Gegenstand der Erfindung sind härtbare Gemische, enthaltend
a) eine Polyepoxidverbindung (X) mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe im Molekül und
b) ein 1,3-Diaminopropan der allgemeinen Formel I
R<
H2N-C-CH-CH-NH2 (I)
H2N-C-CH-CH-NH2 (I)
I I I
R2 R3 R4
in der R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sind und Alkylreste mit 1 bis 12 C-Atomen, Phenylreste
oder heterocyclische, 5- oder 6-gliedrige Reste bedeuten oder aber die Reste R' und R2 zusammen mit
dem ff-ständigen C-Atom des zugrundeliegenden Propylendiamins der Formel I einen gegebenenfalls substituierten
aliphatischen 5- oder 6-Ring mit insgesamt maximal 12 C-Atomen bilden, oder die Reste R1 und
R4 zusammen mit den beiden a- und jS-stlndigen C-Atomen des zugrundeliegenden Propylendiamins
einen gegebenenfalls substituierten aliphatischen oder N-heterocyclischen 5- oder 6-Ring mit insgesamt
maximal 12 C-Atomen bilden, wobei aber nur R1 auch Wasserstoff bedeuten kann, mit der Maßgabe, daß in
den Gemischen auf 1 Äquivalent Epoxidgruppen der Epoxidverbindung (X) 0,5 bis 1,5 Äquivalente an
Stickstoff gebundene, aktive Wasserstoffatome des jeweiligen 1,3-Diaminopropans der Formel I kommen.
Bevorzugt enthalten die härtbaren Gemische ein solches substituiertes 1,3-Diaminopropan bei dem in
Formel I
R1H, R2-^Q)>, R3H und R4H
R1H,
R1H. R2
R1H, R2-
R3H und R4—CH3
und F^-
R3H und R4-
R1H, R2
R1H, R2
R1H-, R2
und R4
R3H und R4
R3 —CH3 und R4-
R1H, R2—CHb und R3 und R4 zusammen —(CH2)4—
R1H, R3-
> und R3 und R4 zusammen —(CHj)4—
R1 und R2 zusammen —(CH2)5— und R3 und R4 zusammen —(CH2J4—
R1H, R2—/ \ und R3 und R4 zusammen —(CH2)4—
R1 —CH3, R2-
>, R3H und R4-
bedeuten.
Als weitere Beispiele für die substituierten 1,3-Diaminopropan der Formel I, welche für die erfindungsgemäßen
Mischungen geeignet sind, sind die folgender Struktur anzuführen.
CH3
H3N-C-CH-CH-NH2
R3 R4
15
>5
H3C /
CH3
35
Eine Vorzugsform der erfindungsgemäßen härtbaren Gemische stellen solche dar, welche das 1,3-Diamino-
nrnnan rfi»r Ρλγτπ*»1 I in Pnrm pinpc AHHnt-thärt/src tP\ mit pinpr Amin7ahl unn X K hie 7 Π alle Hpm 1 1_riiuminn-
I 1 ·-- · ν—/ -i- ' ι -ι- "
propan der Formel I und einer flüssigen Epoxidverbindung (Z) mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe
im Molekül und gegebenenfalls Phenylglycid enthalten. Dabei kommen in solchen Gemischen auf
1 Äquivalent Epoxidgruppen der Epoxidverbindung (X) 0,8 bis 1,2 Äquivalente an die Stickstoffatome des
Addukthärters (E) gebundene, aktive Wasserstofiatome. Bevorzugt werden für die Herstellung der Addukthärter
(E) als flüssige Epoxidverbindungen (Z) Bisphenol-A- oder Bisphenol-F-Epoxidharze eingesetzt. Die
Herstellung der Addukthärter (E) erfolgt vorzugsweise durch Erwärmen einer Mischung von 1,3-Diaminopropan
der Formel I, Epoxidverbindung (Z) und gegebenenfalls Phenylglycid (Molverhältnis: 1,2 : 0,16 : 0,11)
auf Temperaturen von 120 bis 2000C.
Eine weitere Vorzugsform der erfindungsgemäßen härtbaren Gemische stellen solche dar, welche das 1,3-Diaminopropan
der Formel I in Form eines Addukthärters (G) mit einer Aminzahl von 3,5 bis 7,0 aus dem 1,3-Diaminopropan
der Formel I und einem Alkylphenol oder einem mehrwertigen Phenol und gegebenenfalls
zusätzlich einer flüssigen Epoxidverbindung (Z) mit durchschnittliche mehr als einer Epoxidgruppe im Molekül
enthalten, wobei in den Gemischen auf 1 Äquivalent Epoxidgruppen der Epoxidverbindung (X) 0,8 bis
1,2 Äquivalente an die Stickstoffatome des Addukthärters (G) gebundene, aktive Wasserstoffatome kommen.
Die Herstellung dieser Addukthärter (G) erfolgt vorzugsweise durch Erwärmen einer Mischung des 1,3-Diaminopropans
der Formel I mit dem Alkylphenol oder dem mehrwertigen Phenol auf eine Temperatur von 50
bis 1500C. Gegebenenfalls schließt sich daran eine 2. Reaktionsstufe an, in der das so in 1. Stufe erhaltene Produkt
mit der flüssigen Epoxidverbindung (Z) bei einer Temperatur von 50 bis 2000C umgesetzt wird. Das 1,3-Diaminopropan
der Formel I, das Alkylphenol oder das mehrwertige Phenol und gegebenenfalls die Epoxidverbindung
(Z) liegen dabei im Molverhältnis von etwa 6:1:3 vor.
Der Addukthärter (G) in den erfindungsgemäßen Mischungen enthält als Alkylphenol vorzugsweise Nonylphenol
und als mehrwertiges Phenol bevorzugt Resorcin.
Sowohl die Addukthärter (E) als auch die Addukthärter (G) können zusätzlich auch noch 5 bis 10 Gew.-%.
bezogen auf den reinen Addukthärter, Salicylsäure als Reaktionsbeschleuniger enthalten.
Die in den erfindungsgemäßen Gemischen enthaltenen substituierten 1,3-Diaminopropane der Formel I sind
an sich bekannte Substanzen. Ihre Synthese erfolgt generell in der Weise, daß man geeignete Vinylketone
zunächst mit Hydrazin unter Ringschluß zu 2-Pyrazolinen umsetzt und danach dieselben einer katalytischen
Hydrierung unterwirft Dabei erhält man, vermutlich über die entsprechenden Pyrazolidine als Zwischenstufe
und unter Spaltung der Ν,Ν-Bindung des Ringsystems, letztlich die substituierten 1,3-Diaminopropane. Beispiele
solcher Diamine und die Herstellung derselben sind in einer Publikation von A. N. Kost et al. in Proceed.
Of The Academy Of Science USSR (1959) 1139 beschrieben.
Die Synthese verläuft nach dem folgenden allgemeinen Formelschema:
R1 | \ | R' | R3 | C C\ | H | Tl* | R3 | R4 | V S |
I | NNH R' N | /—*. | |||||||
/ | N \ / |
||||||||
> | N | ||||||||
R2 | H | ||||||||
R1
— > H2N-C-CH-CH-NH2
— > H2N-C-CH-CH-NH2
!5 III
R2 R3 R4
δ j« Pniv#»nny jHuprHinHiinopn iw kommen fur dis £ri!r!£iürioso£rnäߣri härtbaren Gemische vor »!!em solche
mit durchschnittlich mehr als einer an ein Heteroatom (ζ. Β. Schwefel, vorzugsweise Sauerstoff oder Stickstoff)
gebundenen Glycidylgruppe, ^-Methylglycidylgruppe oder 2,3-Epoxycyclopentylgruppe in Frage; genannt
seien insbesondere Bis-(2,3-epoxycyclopentyl)äther; Di- bzw. Polyglycidylether von mehrwertigen aliphatischen
Alkholen, wie 1,4-Butandiol, oder Polyalkylenglykolen, wie Polypropylenglykole; Di- oder Polyglycidylether
von cycloaliphatischen Polyolen, wie 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)-propan; Di- bzw. Polyglycidyläther von |
mehrwertigen Phenolen, wie Resorcin, Bis-(p-hydroxyphenyl)methan, 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)-propan '"
(= Diomethan), 2,2-Bis-(4'-hydroxy-3',5'-dibromphenyl)-propan, l,l,2,2-Tetrakis-(p-hydroxylphenyl)-äthan,
oder von unter sauren Bedingungen erhaltenen Kondensationsprodukten von Phenolen mit Formaldehyd, wie
Phenol-Novolake und Kresol-Novolake; Di- bzw. Poly-(/?-methylglycidyl)-äther der oben angeführten mehrwertigen
Alkohle oder mehrwertigen Phenole; Polyglycidylester von mehrwertigen Carbonsäuren, wie Phthalsäure,
JO Terephthalsäure, ^4-Tetrahydrophthalsäure und Hexahydrophthalsäure; N-GIycidylderivate von Aminen, Amid
η und heterocyclischen Stickstoffbasen, wie N,N-Diglycidylaniiin, N,N-Diglycidyltoluidin, Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetraglycidyl-bis-(p-aminophenyl)-methan;
Triglycidyl-isocyanurat; Ν,Ν'-Diglycidyläthylenharnstoff; N,N'-Diglycidyl-5,5-dimethylhydantoin,
N,N'-Diglycidyl-5-isopropyl-hydantoin; N.N'-Diglycidyl-S.S-dimethyl-o-isopropyl-5,6-dihydro-uracil.
Gewünschtenfalls kann man den Polyepoxiden zur Herabsetzung der Viskosität aktive Verdünner, wie z. B.
Styroloxid, Butylglycidyläther, Isooctylglycidyläther, Phenylglycidyläther, Kresylglycidyläther, Glycidylester
von synthetischen, hochverzweigten, in der Hauptsache tertiären aliphatischen Monocarbonsäuren
(»CAR.DURA E«) zusetzen.
Die Härtung der erfindungsgemäßen härtbaren Mischungen zu Formkörpern und dergleichen erfolgt im Falle
der Verwendung der freien 1,3-Diaminopropane der Formel I im Temperaturintervall von 20 bis 1600C. Enthalten
die Gemische jedoch die beschriebenen Addukthärter der 1,3-Diaminopropane der Formel I, so wird vorzugsweise
bei Temperaturen von 5 bis 2500C gehärtet.
Um die Gelier- bzw. Härtungszeiten zu verkürzen, können bekannte Beschleuniger für die Amin-Härtung,
z. B. Mono- oder Polyphenole, wie Phenol oder Diomethan, Salicylsäure, tertiäre Amine oder Salze der Rhodanwasserstoffsäure,
wie NH4SCN, zugesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen härtbaren Mischungen aus Polyepoxidverbindungen (X) und 1,3-Diaminopropanen
der Forme! I oder entsprechenden Addukthärtern können ferner vor der Härtung in irgendeiner Phase mit üblichen
Modifizierungsmitteln, wie Streck-, Füll- und Verstärkungsmitteln, Pigmenten, Farbstoffen, organischen
Lösungsmitteln, Weichmachern, Verlaufmitteln Thixotropiermitteln, flammhemmenden Stoffen, Formtrennmitteln
versetzt werden.
Als Streckmittel, Verstärkungsmittel, Füllmittel und Pigmente, die in den erfindungsgemäßen härtbaren
Mischungen eingesetzt werden können, seien z. B. genannt: Steinkohlenteer, Bitumen, flüssige Cumaron-Inden-Harze,
Textilfasern, Glasfasern, Asbestfasern, Borfasern, Kohlenstoffasern, Cellulose, Polyäthylenpulver,
Polypropylenpulver; Quarzmehl; mineralische Silikate, wie Glimmer, Asbestmehl, Schiefermehl; Kaolin, AIuminiumoxidtrihydrat,
Kreidemehl, Gips, Antimontrioxid, Bentone, Kieselsäureaerogel, (»AEROSIL«), Lithopone,
Schwerspat, Titandioxid, Ruß, Graphit, Oxidfarben, wie Eisenoxid, oder Metallpulver, wie Aluminiumpulver
oder Eisenpulver.
Als organische Lösungsmittel eignen sich für die Modifizierung der härtbaren Mischungen z. B. Toluol, Xylol,
n-Propanol, Butylacetat, Aceton, Methylethylketon, Diacetonalkchol, Äthylenglykolmonomethy'äther,
-monoäthyläther und -monobutyläther.
Als Weichmacher können für die Modifizierung der härtbaren Mischungen z. B. Dibutyl-, Dioctyl- und
Dinonylphthalat, Trikresylphosphat, Trixylenylphosphat, Diphenoxyäthylformal und Polypropylenglykole eingesetzt
werden. Diese Weichmacher können auch bereits Bestandteile des Härters, insbesondere des Addukthärters
(E) oder des Addukthärters (G) sein. In solchen Fällen liegen die Weichmacher in einer Konzentration
von 25 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den reinen Härter, vor.
Als Verlaufmittel (»flow control agents«) beim Einsatz der härtbaren Mischungen speziell im Oberflächenschutz,
kann man z. B. Silicone, flüssige Acrylharze, Celluloseacetobutyrat, Polyvinylbutyral, Wachse, Stearate
usw. (welche z. T. auch als Formtrennmittel Anwendung finden) zusetzen.
Speziell für die Anwendung auf dem Lackgebiet können ferner die Polyeooxidverbindungen in bekannter
Weise mit Carbonsäuren, wie insbesondere höheren ungesättigten Fettsäuren, partiell verestert sein. Es ist
ferner möglich, solchen Lackharzformulierungen andere härtbare Kunstharze, z. Bi. Phenoplaste oder Aminoplaste,
zuzusetzen.
Die erfindungsgemäßen Epoxidharzmischungen sind auch für die Realisierung von Vorreaktionsprodukten
mit Epoxidharzen, d. h. für die Herstellung sogenannter B-Stufen, wie sie z. B. für den Einsatz als Preßmassen
oder Tür die Prepregs für Laminate gebraucht werden, besonders gut geeignet. Bei der Herstellung solcher
B-Stufen wird bekanntlich das entsprechende Epoxidharz mit dem Härter gemischt und bei Raumtemperatur
mehrere Tage (z. B. 1 bis 14 Tage) gelagert oder kurze Zeit erwärmt (z. B. 1 h auf 600C). Die B-Stufen die sich
dabei bilden, finden bekanntlich unter anderem Verwendung als Preßmassen, Sinteirpulver und Klebstoffe. Die
B-Stufen auf der Basis der erfindungsgemäßen härtbaren Gemische sind überraschend den konventionellen
B-Stufen auf der Basis aromatischer Amine überlegen. Aliphatisch^ und cycloaliphatische Amine enthaltende
Epoxidharzmischungen sind bekanntlich aufgrund zu großer Reaktivität praktisch überhaupt nicht für die Herstellung
von B-Stufen geeignet.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen härtbaren Mischungen kann in üblicher Weise mit Hilfe bekannter
Mischaggregate (Rührer, Kneter, Walzen oder im Falle fester Substanzen bzw. Pulver Mühlen oder Trockenmischer)
erfolgen. In manchen Fällen ist ein kurzes Erwärmen des Gemisches erforderlich, um eine genügende
Homogenität zu errreichen.
Die crfindürcgsgcmäßcn härtbaren EpüxiuuäfZmlsciiürigcn finden ihren Einsatz vor aiiem auf den Gebieten
des Oberflächenschutzes, der Elektrotechnik, der Laminierverfahren, der Klebstofl'technik und im Bauwesen.
Sie können in jeweils dem speziellen Anwendungszweck angepaßter Formulierung, im ungefüllten oder gefüllten
Zustand, gegebenenfalls in Form von Lösungen oder Emulsionen, als Anstrichmittel, lösungsmittelfreie
Beschichtungen, Lacke, als Sinterpulver, Preßmassen, Spritzgußformulierungen, Tauchharze, Gießharze,
Imprägnierharze, Bindemittel und Klebstoffe, als Werkzeugharze, Laminierharze, Dichtungs- und Spachtelmassen,
Bodenbelagsmassen und Bindemittel für mineralische Aggregate verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Gemische führen insbesondere auf dem Lackgebiet zu einem besonderen technischen
Fortschritt. Die Lacke weisen eine lange Gebrauchsdauer (z. B. 70 bis 90 Minuten) und gute lacktechnische
Eigenschaften auf. Die Farbstabilität der erhältlichen Beschichtungen ist hervorragend. Allgemein
führen die erfindungsgemäßen härtbaren Gemische zu Körpern, welche gegen aggressive Medien, wie organische
Säuren und Alkohole, bsonders stabil und Körpern konventioneller Epoxidhnrzsysteme überlegen sind.
Das gilt besonders für Mischungen, welche die Addukthärter (E) oder (G) enthalten.
A) Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Härter
Beispiel 1
(l,3-Diphenl-l,3-propandiamin)
(l,3-Diphenl-l,3-propandiamin)
36,4 g Benzylidenacetop'uenon (0,175 Mol) werden bei 45°C in 100 ml Isopropanol gelöst und mit einer
Lösung von 9,6 g Hydrazinhydrat (10% Überschuß) in 25 ml Isopropanol versetzt. Die Temperatur steigt von
selbst auf 700C. Das Gemisch wird nach 12stündigem Stehen (wobei das Zwischenprodukt auskristallisiert) in
insgesamt 250 ml Isopropanol in Gegenwart von 4 g Raney-Nickel im Autoklav bei 1 ;i0° C und einem Druck von
maximal 20 atü 9 Stunden lang hydriert. Nach dem Entfernen des Katalysators und des Lösungsmittels erhält
man 38,3 g Rohamin (96,8 % d. Th.).
Zur Reinigung werden 4,50 g im Kugelrohrofen bei 0,08 Torr destilliert. Ausbeute 4,11 g; die Hauptmenge
destilliert bei 123°C Ofentemperatur und 0,08 Torr.
Aufgrund NMR-spektroskoptischer Untersuchungen handelt es sich um ein Gemisch von etwa Vj der Meso-
und V3 der d,l-Form.
(l,3-Diphenyl-l,3-propandiamin)
a) 3,5-Diphenyl-2-pyrazolin (Zwischenprodukt)
Zur Darstellung der Verbindung wurde die Vorschrift von S. G. Beech u. a. (siehe J. Chem. Soc. (1952),
4686-90) etwas abgewandelt.
312 g (1,5 Mol) Benzylidenacetophenon werden mit 500 ml Äthanol versetzt und 10 Minuten mit Reinstickstoff
begast. Dann werden 150 g (3 Mol) 80%iges Hydrazinhydrat in einer Portion zugegeben. Beim Umschütteln
erstarrt das Ganze zu einer festen Masse. Anschließend wird 1 Stunde unter Rückfluß gekocht. Es entsteht
eine gelbe Lösung, welche langsam farblos wird. Das Lösungsmittel und das überschüssige Hydrazin werden
abdestilliert zuletzt im Wasserstrahlvakuum. Es verbleiben 3 j8 g einer gelblichen Flüssigkeit, welche destilliert
wird. Neben einem geringen Vorlauf erhält man 320 g = 96% d.Th. gelbliche« Öl vom Kp. 0,005 mm
160-1650C (Lit. Kp. 0,02 mm 174-178°C), welches in der Vorlage erstarrt. Die Verbindung wird an deriuft I
sofort gelb, und zersetzt sich unter Gasentwicklung.
b) l,3-Diphenyl-l,3-propandiamin
111 g (0,5 Mol) 3,5Diphenyl-2-pyrazolin werden mit 10 g frisch hergestelltem Raney-Nickel in 400 ml mit
NH3 gesättigtem Methanol 14 Stunden bei 80°C/100 at hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das
Lösungsmittel abrotiisrt. Die Destillation im Hochvakuum ergibt 102 g = 90% d. Th. farbloses Öl.
Beispiel 3
(l-Phenyl-3-(3-pyridyl)-l,3-diaminopropan)
(l-Phenyl-3-(3-pyridyl)-l,3-diaminopropan)
HN-N
H2
H2N-NH2
CQ,
41,8 g (0.2 Mol) 3-Pyridalacetophenon (beschrieben von C. S. Marvel et al. in J. Org. Chem. 20 (1955) 1785)
werden arf 1200C erhitzt und so schnell mit 20 g (0,4 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat versetzt, daß die exotherme
Reaktion unter Kontrolle bleibt. Anschließend wird noch 1 Stunde bei 1500C gerührt und das überschüssige
Hydrazin im Wasserstrahlvakuum abdestilliert. Das rohe Pyrazolin wird in 400 ml mit NH3 gesättigtem
Methanol mit 20 g frisch hergestelltem Raney-Nickel 12 Stunden bei 80°C/100 at hydriert. Der Katalysator
wird abgetrennt, das Lösungsmittel abrotiert und das Produkt im Hochvakuum destilliert. Die Fraktionierung
über eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt 27,5 g = 61 %d. Th. eines gelben Öles vom Kp. 0,001 mm 175-1800C,
welches bei Raumtemperatur auskristallisiert. Nach mehrfacher Umkristallisation aus Tetrachlorkohlenstoff
schmilzt die Verbindung bei 79°C.
Beispiel 4
(l-Phenyl-3-(2-tetrahydrofuryl)-l,3-propandiamin)
(l-Phenyl-3-(2-tetrahydrofuryl)-l,3-propandiamin)
99 g (0,5 Mol) frisch destilliertes Furfurylidenacetophenon (beschrieben von N. L. Drave et al. in J. Amer.
Chem. Soc. 52 (1930) 4965) werden auf 1200C erhitzt und so schnell mit 50g(l Mol) 100%igem Hydrazinhydrat
versetzt, daß die exotherme Reaktion unter Kontrolle bleibt. Anschließend wird noch 1 Stunde bei 1500C
gerührt und das überschüssige Hydrazin im Wasserstrahlvakuu.m abdestilliert. Das rohe Pyrazin wird in 400 ml
mit NH3 gesättigtem Methanol mit 20 g frisch hergestelltem Raney-Nickel 12 Stunden bei 80°C/100 at hydriert.
Der Katalysator wird abgetrennt, das Lösungsmittel abrotiert und das Produkt im Hochvakuum destilliert. Die
Fraktionierung dieses Produktes über eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt 99 g = 90 % d. Th. eines farblosen Öles
vom Kp. 0,0'Ol mm 125°C.
(l,2-Tetramethylen-3-phenyl-l,3-propandiamin) 3,4-Tetramethylen-5-phenyi-2-pyrazolin (Ausgangsprodukt)
Zur Darsti: llung des Produkts wurde die Vorschrift von R. Jacquier et al. angewandt (siehe Bull. Soc. Chim. Fr.
(1967)306-315).
HN-N
93 g(0,5 Mol) Benzalcyclohexanon(siehe H. M. Walton, J. Org. Chem.22 (1957) 1161-1165) werdenmit50 g
(1 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat in 350 ml Äthanol 4 Stunden gekocht. Die Destillation über eine 25 cm
Vigreux-Kolonne ergibt 89 g = 89% (Lit. 60%) farbloses Öl vom Kp. 0,001 mm 122-123°C (Lit. Kp. 0,5 mm,
137-142°C), welches nach einigen Tagen auskristallisiert.
1 ^-Tetramethylen-3-phenyl-l ,3-propandiamin
HN-N H2N-NH2
H2
101 g(0,5 MoI) S^Tetrameihylen-S-phenyl^-pyrazolin werden mit 1Og frisch hergestelltem Raney-Nickel in
400 ml NH5 gesättigtem Methanol 8 Stunden bei 80°C/100 at hydriert. Der Katalysator wird abgetrennt, das
Lösungsmittel abrotiert und das Produkt im Hochvakuum destilliert. Die Fraktionierung des Destillates über
eine 1 m Füllkörperkolonne (Stahlspiralen) ergibt 65 g = 63% d.Th. farbloses Öl vom Kp. 0,001 mm 115° C.
Beispiel 6
(l-Methyl-3-phenyl-l,3-propandiamin)
(l-Methyl-3-phenyl-l,3-propandiamin)
160 g (1 Mol) 3-Methyl-5-phenyl-2-pyrazolin (nach S. G. Beech et al., J. Chem. Soc. (1952) 4686-4690)
werden mit 20 g frisch hergestelltem Raney-Nickel in 400 ml mit NH2 gesättigtem Methanol ό Stunden bei
80° C/1OU at hydriert. Der Katalysator wird abgetrennt, das Lösungsmittel abrotiert und das P.odukt im Hochvakuum
destilliert Die Fraktionierung des Destillat« über eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt 151 g = 92 % d. Th.
eines farblosen Öles vom Kp. 0,03 mm 90-910C.
C1nH16N2 · (164,24)
berechnet C 73,12, H 9,82, N 17,06,
gefunden C 73,30, H 10,04, N 17,32.
berechnet C 73,12, H 9,82, N 17,06,
gefunden C 73,30, H 10,04, N 17,32.
B e i s ρ i e 1 7
(l,3-Diphenyl-2-methyl-l^-propandiamin)
44,4 g (0,2 Mol) Benzalpropiophenon (siehe E. P. Kohler, Am. Chem. J. 31 (1904) 642 -661) werden auf 120° C
erhitzt und so schnell mit 20 g (0,4 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat versetzt, daß die exotherme Reaktion unter
Kontrolle bleibt Anschließend wird noch 1 Stunde auf 1500C erhitzt und das überschüssige Hydrazin im
Wasserstrahlvakuum abdestilliert. Das rohe Pyrazolin wird in 400 ml mit NH3 gesättigtem Methanol mit 10 g
frisch hergestelltem Raney-Nickel bei 80°C/100 at 12 Stunden hydriert. Der Katalysator wird abgetrennt, das
Lösungsmittel abrotiert und das Produkt im Hochvakuum destilliert. Die anschließende Fraktionierung über
eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt 40,5 g = 84% d.Th. eines farblosen Öles vom Kp. 0,0001 mm 153°C.
H2N NH2
(OJ Ύ Y^
CH3
(l-Methyl^.S-tetramethylen-l^-propandiamin)
3-MethyI-4,5-tetramethylen-2-pyrazolin (Ausgangsprodukt)
Die Darstellung erfolgt nach R. Jacquier (siehe Beispiel 5).
93 g (0,75 Mol) 1-Acetyl-cyciohexen werden mit 75 g (1,5 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat in 400 ml Äthanol
24 Stunden gekocht. Die Destillation über eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt neben viel hochsiedendem Rückstand
74 g = 71 % d. Th. (Lit. 66%) farblose Flüssigkeit vom Kp. 0,001 mm 56°C (Lit. Kp. 13 mm 112-113°C).
1
l-Methyl-2,3-tetramethy!en-l,3-propandiamin
H2N NH2
CH3
69 g (0,5 Mol) 3-MethyI-4,5-tetramethylen-2-pyrazoiin werden mit 10 g frisch hergestelltem Raney-Nickel in
350 ml mit NH3 gesättigtem Methanol 6 Stunden bei 80° C/100 at hydriert Der Katalysator wird abgetrennt, das
Lösungsmittel abrotiert und das Produkt im Wasserstrahlvakuum abdestilliert Die Fraktionierung des Destillates
über eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt 54 g = 76% d Th. farbloses Öl vom Kp. 8 mm 95° C.
Beispiel 9
(l,2-Tetramethylen-3,3-pentamethylen-l,3-propandiamin)
(l,2-Tetramethylen-3,3-pentamethylen-l,3-propandiamin)
HN-N H2N NH2
^ ^ ? _nä /N-rX H2
Zu 60 g (1,2 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat läßt man bei 100°C 178 g (1 Mol) geschmolzenes Cyclohexylidencyclohexanon
(J. Reese, Chem. Ben 75 (1942), 384-394) durch einen Tropftrichter zulaufen. Anschließend
wird noch 1 Stunde bei 150°C gerührt und das Wasser und Überschüssiges Hydrazin im Wasserstrahlvakuum
abdestiliiert. Das rohe Pyrazolin wird in inn m\ Methanol mit 10 g frisch hergestelltem Raney-Nicke! bei 100° C/
100 at 4 Stunden hydriert. Der Katalysator wird abgetrennt, das Lösungsmittel abrotiert und das Rohprodukt im
Hochvakuum destilliert. Die Fraktionierung über eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt 63 g = 32 % eines farb-
losen Öles vom Kp. 0,0001 mm 81° C.
(l-tert.-Butyl-3-phenyl-l,3-propandiamin)
H2N NH2
H2N NH2
Zu 30 g (0,6 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat läßt man bei 100° C 94 g (0,5 Mol) geschmolzenes Benzalpinakolon (Organic Syntheses Coll. Vol. I (1967), 81-82) durch einen Tropftrichter zulaufen. Anschließend wird noch
1 Stunde bei 1500C gerührt und das Wasser und überschüssiges Hydrazin im Wasserstrahlvakuum abdestilliert.
Das rohe Pyrazolin wird in 300 ml Methanol mit 10 g frisch hergestelltem Raney-Nickel 3 Stunden bei 150°C/
100 at hydriert. Der Katalysator wird abgetrennt, das Lösungsmittel abrotiert und das Rohprodukt destilliert.
Man erhält 92 g eines farblosen Öles. Es ist ein Gemisch von Pyrazolidin und Diamin im Verhältnis von ca. 1 : 3.
Die aus dem Gaschromatogramm berechnete Ausbeute an Diamin beträgt ca. 70% d. Th. Durch Destillation
über eine 1 m Füllkörperkolonne erhält man das Diamin als farbloses Öl vom Kp. 0,0001 mm 83°C.
(l-Phenyl-l,3-propandiamin)
50
50
5-Phenyl-2-pyrazolin (Ausgangsprodukt)
Lit.: J. Elguero u. R. Jacquier: Bull. Soc. Chim. Fr. (1965), 769-778.
112 g (1 Mol) frisch destillierter Zimtaldehyd wird unter Kühlung mit 100 g (2 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat
versetzt. Die feste Masse des entstandenen Hydrazons wird mit dem Spatel etwas zerkleinert und
12 Stunden unter leichtem Rückfluß gekocht. Das Hydrazon geht in Lösung und es bilden sich zwei Phasen. Das
überschüssige Hydrazinhydrat wird im Wasserstrahlvakuum abdestilliert. Der Rückstand wird unter StickstofT
zuerst in einer einfachen Destillationsapparatur und anschließend über eine 25 cm Vigreux-Kolonne destilliert.
Man erhält 120 g = 82% d. Th. farbloses Öl vom Kp. 0,005 mm 84°C, welches sich an der Luft nach wenigen
Minuten unter Gelbfärbung zersetzt.
1 -Phenyl-1,3-propandiamin
H2N NH2
H2N NH2
73 g (0,5 Mol) 5-Phenyl-2-pyrazolin werden in 400 ml Ammoniak gesättigtem Methanol mit 10 g frisch hergestelltem
Raney-Nickel 5 Stunden bei 80°C/100 at hydriert Man saugt vom RaneyrNickel durch eine mit
Kieselgur belegte Nutsche ab. Das Lösungsmittel wird abrotiert und der Rückstand in einer einfachen Destillationsapparatur
und anschließend über eine 25 cm Vigreux-Kolonne destilliert. Man erhält 66 g = 88% d. Th.
farbloses Öl vom Kp. 0,0004 mm 730C (Lit Kp. 21 mm 138-1410C).
(l,3-Diphenyl-l-methyl-l,3-propandiamin)
H2N NH2
CH3
111g (0,5 Mol) Dypnon werden auf 1200C erhitzt und so schnell mit 50 g (1 Mol) 100%igem Hydrazinhydrat
versetzt, daß die exotherme Reaktion unter Kontrolle bleibt Anschließend wird noch 1 Stunde bei 1500C
gerührt und aas überschüssige Hydrazin im Wasserstrahlvakuum abdestilliert. Das rohe Pyrazolin wird in
400 rni Methanol mit 20 g frisch hergestelltem Raney-Nickei 12 Stunden bei 80° C/100 at hydriert. Der Katalysator
wird abgetrennt, das Lösungsmittel ab'rotiert und das Produkt im Hochvakuum destilliert. Die anschließende
Fraktionierung über eine 25 cm Vigreux-Kolonne ergibt 85 g = 70 % d. Th. eines schwach gelblichen Öles
vom Kp. 0,001 mm 142°C. Als Nebenprodukt entstehen noch ca. 17% 2-Phenyläthylamin.
B) Anwendungsbeispiele
Beispiele I-XVI
Beispiele I-XVI
In Tabelle 1 rind Versuche über die Anwendung der erfindungsgemäßen härtbaren Mischungen zusammengestellt.
Die Mischung der erforderlichen Bestandteile erfolgt in der üblichen Weise in dem in der Tabelle 1
angegebenen Mengenverhältnis bei Raumtemperatur. Die Beispiele I bis IX beschreiben erfindungsgemäße
härtbare Mischungen und die Anwendung derselben. Dagegen stellen die Beispiele X bis XIII Vergleichsbeispiele
dar (Stand der Technik).
Ausführlicher ist dazu folgendes zu sagen. Als flüssige Epoxidve-rbindung (X) dient vorwiegend ein flüssiger,
unmodifizierter Bisphenol-A-diglycidyläther techn. Reinheit mit einem Epoxidgehalt von 5,3 Aeq/kg und einer
Viskosität von ca. 10 000 cP bei 25°C (Harzkomponente X)). Zur Ergänzung werden noch einige Versuche mit
einem festen Epoxidharz auf Bisphenol-A-Basis mit einem Epoxidghalt von 2,5 Aeq/kg unJ einem Erweichungsbereich
von ca. 40° C (Epoxidharz X2), einem Diglycidylester aus Hexahydrophthalsäureanhydrid mit
einem Epoxidgehalt von 6,3 Aeq/kg und einer Viskosität von 450 cP bei 25°C (Epoxidharz X3) sowie der
Ν,Ν'-Diglycidylverbindung aus 5,5-Dimethylhydantain mit einem Epoxidgehalt von 7,85 Aeq/kg und einer
Viskosität nach dem Aufschmelzen von 1240cP/25°C (Epoxidharz X4) durchgeführt (siehe Tabelle 2, Beispiele
XIV-XVI).
Als Mischungen gemäß dem Stand der Technik enthalten die in den Beispielen X-XIII beschriebenen Harze
1,3-Diaminopropan als aliphatisches Diamin, 4,4'-Diamino-3,3'-dimethyl-dicyclohexylmethan als typisches
cycloaliphatische Diamin und 4,4'-Diaminodiphenylmethan als typisch aromatisches Amin sowie 1,10-Dicyclohexyl-1,10-diaminodekan.
Zur Bestimmung der verschiedenen Eigenschaften werden folgende Methoden angewandt:
Bestimmung der Reaktivität
Zur Bestimmung der Reaktivität wird die Differential-Thermoanalyse herangezogen. Ca. 20 mg des zu prüfenden
Harz-Härtergemisches werden in einem kleinen Al-Tiegel in der Meßkammer eines Differential-Thermo-Analyzers
Typ TA 2000 der Firma Mettler mit einer Aufheizungsgeschwindigkeit von 4°C/Min. erwärmt und
die Temperaturdifferenz gegenüber einem miterwärmten leeren Tiegel laufend aufgezeichnet. Aus der so erhaltenen
Kurve werden als die Reaktivität charakterisierende Größen die Temperaturen für den Reaktionsbeginn,
für die maximale Reaktionsgeschwindigkeit und für das Ende der Reaktion abgelesen.
Bestimmung der Glasumwandlungstemperatur
4 g der Harz-Härtermischung werden jeweils in einen dünnwandigen Al-Tiegel mit etwa 5 cm Durchmesser
gegossen und darin ausgehärtet. Der so erhaltenen Scheibe wird eine Probe zur Bestimmung der Glasumwandlungstemperatur
des vernetzten Polymeren mit Hilfe der Differential-Thermoanalyse entnommen. Im Umwandlungspunkt ändert sich die spez. Wärme; diese Änderung wird als Wendepunkt in der vom DTA-Gerät
aufgezeichneten Kurve registriert. Die Glasumwandlungstemperatur erlaubt Rückschlüsse auf die Formbeständigkeit
des erhaltenen Polymeren in der Wärme.
Bestimmung der mechanischen und dielektrischen Eigenschaften von Formstofien
Die wie oben beschrieben hergestellte Harz-Härtermischung wird zunächst im Vakuum von der beim
Mischen mit eingerührten Luft befreit und dann in mit Trennmittel vorbehandelte Formen aus AIuminium
zur Herstellung von Platten mit den Abmessungen 135 x 135 x 4 mm bzw. 135 x 135 x 3 mm und
135 x 135 x 2 mm gegossen und unter den in den Tabelle 1 und 2 angegebenen Bedingungen ausgehärtet.
Aus den 3 mm starken Platten werden Prüfkörper mit den Abmessungen 15 x IO x 3 mm zur Bestimmung
von Biegefestigkeit, Schlagbiegefestigkeit und Biegewinkel auf dem Dynstat-Gerät (beschrieben in W. Holzmüller/K.
Altenberg »Physik der Kunststoffe« Akademie-Verlag Berlin, 1961, S. 597 604) herausgesägt. An
den gleichen Prüfkörpern wird auch die H2O-Aufnahme bestimmt.
Die 4 mm starken Platten dienen der Herstellung von Prüfkörpern mit den Abmessungen 60x 10x4mm zur
Bestimmung von Biegefestigkeit und Durchbiegung nach VSM-Norm 77103, der Schlagbiegefestigkeit nach
VSM-Norm 77105 und der Gewichtszunahme nach Wasserlagerung.
Die 2 mm starken Platten dienen der Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften.
Prüfung auf Eignung als Klebstoff
Eine kleine Menge der Harz-Härtermischung wird jeweils auf die Enden von Prüfstreifen aus Anticoroda! B
mit den Abmessungen 170 Χ 25 x 1,5 mm aufgebracht, die vorher durch Schleifen aufgerauht und durch
Waschen mit Lösungsmittel entfettet worden sind. Je zwei dieser Prüfstreifen werden mit Hilfe einer Lehre so
justiert, daß sich die mit Harz-Härtermischung bestrichenen Enden 12 mm überlappen. Nac'.; Fixieren mit einer
Klemme wird das Klebemittel gehärtet, nach dem Abkühlen die Klemme entfernt und anschließend im Zugversuch
die Zugscherfestigkeit der Klebeverbindung geprüft (DIN 53183).
Prüfung auf lacktechnische Eigenschaften
Das Harz-Härtergemisch wird ohne Lösungsmittelzugabe mit Hilfe eines Ziehdreiecks in 50 am starker
Schicht auf ein durch Waschen mit Trichloräthylen entfettetes Eisenblech mit den Abmessungen
350 x 70 x 0,8 mm aufgebracht. Nach der Aushärtung in einem Wärmeschrank wird der Aspekt des Filmes
visuell beurteilt sowie die Erichsentiefung gemäß DIN 53156 und die Schlagtiefung, auch Impact-Test genannt
(von der Rückseite geschlagen), bei 200C bestimmt.
Die an den verschiedenen Prüfkörpern nach den erwähnten Methoden bestimmten Eigenschaftswerte sind
ebenfalls in den Tabellen 1 und 2 zusammengestellt.
Die in den Tabellen 1 und 2 zusammengestellten Prüfergebnisse beweisen, daß sich die erfindungsgemäßen
Amine ausgezeichnet als Härter für Epoxidharze eignen. Es resultieren in allen Fällen Formstoffe bzw. Lackfilme
mit hervorragenden mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften.
Il
Diverse erfindungsgemäße 1,3-Diaminpropane der Formel I im Vergleich zu Härtern des Standes der Technik
Anwendungsbeispiel | II | III | IV | V | |
I | 6 | 1 +2 | 12 | 7 | |
Härter gemäß Beispiel | 11 | 21,7 | 30,0 | 31,6 | 31,8 |
Gewichtsteile Amin auf 100 Gewichtsteile Epoxidharz X1 |
19,8 | 42 104 248 |
43 113+ 156 247 |
60 126+ 179 237 |
36 118+ 187 278 |
Thermoanalyse aui TA 2000 4°C/Min. Aufheizgeschwindigkeit 1KCmat *- T1 °C |
37 93 227 |
Härtung
Schlagbiegefestigkeit
Dynstat (cmkg/cm2)
VSM (cmkg/cm2)
Dynstat (cmkg/cm2)
VSM (cmkg/cm2)
24h40°C 24 h 4O0C 24h4Ö°c 24 h 4ö°c 24h4ü°C
+6 h 1000C +6 h 1000C +6 h 1000C +6 h 1000C +6 h 1000C
+6 h 1400C +6 h 1400C +6 h 180°C +6 h 1800C
12,0
14,7
10,3
17,5
1,0
Zugscherfestigkeit
auf Anticorrodal B (kg/mm:)
Dielcktr. Verlustfaktor tan δ nach DIN 53483
tan<5> 1% oberhalb 0C
tan δ > 5% oberhalb 0C
Dielektr. Konstante ε bei 25°C
(DIN 53483)
Spez. Durchgangswiderstand bei 25° C (Li ■ cm) (DIN 53482)
Aussehen des Larkfilms 50 j.m dick
Tiefung nach Erichsen (mm bei 200Q Schlagtiefung (cm/kg Hammer)
**) heißt: nur bei I00°C nachgehärtet.
1,0
2,1
17,1
Biegefestigkeit Dynstat (kg/cm2) VSM ) (kg/mm2) |
1605 | 1550 | 1595 | 15,8 | 16,9 |
Biegewinkel (<?) Durchbiegung (mm) |
54 | 57 | 57 | 7,5 | 8,6 |
GUTaufTA2000(°C) Heat distortion ISO R 75 (0C) |
119 | 150 | 156 | 154 138 |
145 137 |
Wasseraufnahme nach Lagerung 4 Tage in H2O bei RT (%) 1 h Kochwasser i%) |
0,31 0.33 |
0,45 0.98 |
0,29 0.32 |
0,36 0.27 |
0,32 0.25 |
1.8
94 | 106**) | 99**) | 137 | 130 |
116 | 155**) | 164**) | 160 | 153 |
4,3 4,4**) 4,3**) 4,2 4,2
I1I-IO16 1,3 - IC15**) 8-1015**) 4,6 - 1016 6,5 · 10"
i. O. | i. 0.**) | ) | i. O | ** | ) | braun | O. | braun | 0. |
sonst i. | sonst i. | ||||||||
6,8 | 5,7«) | 4,6' | ■*) | 5 | >10 | ||||
10/1 | <10/l** | <1( | )/l | <10/l | 90/2 | ||||
13
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Il 34 33ό
Anwendungsbeispiel Vl VII
VIII
IX
Härter gemäß Beispiel
f?iwichtsteile Amin
au!' 100 Gewichtsteile Epoxidharz X|
Thermoanalyse auf TA 2000
4°C/Min. Aufheizgeschwindigkeit TB°C
TK< °C
Tt: "C
Härtung
Schlagbiegefestigkeit Dynstat (cmkg/cnr) VSM (cm/kg/cm2)
Biegefestigkeit Dynstat (kg/cm2) VSM (kg/mm2)
Biegewinkel (<t°) Durchbiegung (mm)
GUT auf TA 2000(0C) Heat distortion ISO R 75 (0C)
Wasseraufnahme nach Lagerung
4 Tage in H,0 bei RT (%) 1 h Kochwasser (%)
Zugscherfestigkeit uui niuibuiiuuai υ ^ng/UIlll /
Dielektr. Verlustfaktor tan δ nach DIN 53483 tand>
1% oberhalb 0C tan ö > 5% oberhalb °C
Dielektr. Konstante f bei 25° C (DIN 53483)
Spez. Durchgangswiderstand bei 25°C (U ■ cm) (DIN 53482)
Aussehen des Lackfilms 50 -im dick
Tiefung nach Erichsen (mm bei 20°C) Schlagtiefung (cm/kg Hammer)
4
28,9
28,9
10 27,8
5 27
9 26,5
37 118 - 280 |
\- 152 | 43 120 - 343 |
f- 305 | 37 102 255 |
40° C 1000C |
36 92 + 297 |
261 |
24 h +6 h |
400C 1000C |
24 h +6 h |
400C 1000C |
24 h +6 h |
I8ire | 24 h +6 h |
40° C 1000C |
+6 h | ieiPC | +6 h | iSCrC | +ο η | +6 h | 18CrC | |
13,7
1490
51
138
0,6 1,5
2,0
10,5
1405
170
0,34 0,60
1,5
16,1
1405
50
130
0,84 0,39
2,0
143 162 |
108 136 |
135 157 |
- |
4,3 | 4,0 | 4,1 | - |
1,5 · 10'6 | 3,9-1016 | 3,6 · 1016 | - |
braun sonst i. O. |
braun sonst i. O. |
i. O. braun |
braun sonst i. O. |
8 | 1,2 | 0,7 | 0,8 |
90/2 | 20/1 | 10,1 | <I0/l |
LI
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Härter gemäß Beispiel
Gewichtsteile Amin
auf 100 Gewichtsteile Epoxidharz X1
1,10-Dicyclohexyl-l,10-diaminodekan
1,3-Diaminopropan
9,8
4,4'-Diamino-3,3'-dimethyl- dicyclohexylmethan
31,5
Zugscherfestigkeit auf Anticorrodal B (kg/mm2)
Dielektr. Verlustfaktor tan δ nach DIN 53483
tan δ > 1 % oberhalb ^C tan δ
> 5% oberhalb0 C
Dielektr. Konstante ε bei 25° C (DIN 53483)
Spez. Durchgangswiderstand bei 25° C (ίί · cm) (DIN 53482)
Aussehen des Lackfilms 50 um dick Tiefung nach Erichsen (mm bei 20°C)
Schlagtiefung (cm/kg Hammer)
0,5
0,8
4,4'-Diaminodiphenylmethan
26,2
Thermoanalyse auf TA 2000 4°C/Min. Aufheizgeschwindigkeit TH°c o 7α(./>ι»λ 0C 7"/,-0C |
48 118+ 162 248 |
31 86 183 |
37 105 199 |
60 138 220 |
Härtung Schlagbiegefestigkeit Dynstat (cmkg/cm2) VSM (cmkg/cm2) |
24 h 40° C +6 h 100° C 21 |
24 h 40° C +6 h 100° C 20 28 |
4 h 80°C +8 h 140°C 17,2 21,3 |
4 h 80°C +8 h 1400C 13,2 36 |
Biegefestigkeit Dynstat (kg/cm2) VSM (kg/mm2) |
1225 | 1340 13,4 |
1625 13,2 |
1435 13,7 |
Bicgewinkel (<°) Durchbiegung (mm) |
53 | 53 11,4 |
54 10 |
52 13,9 |
GUT auf TA 2000(0C) Heat distortion ISO R 75 (°C) |
110 | 121 117 |
170 141 |
161 143 |
Wasseraufnahme nach Lagerung 4 Tage in H2O bei RT (%) I h Kochwasser (%) |
0,2 0,3 |
0,3 0,6 |
0,3 0,35 |
0,3 0,2 |
0,5
98 132 |
65 99 |
152 171 |
151 187 |
3,9 | 4,8 | 4,1 | 4,7 |
6,4 ■ 1016 | 2,7 · 1015 | 3,1016 | 1,5 · 1016 |
i.O. | trübe, Krater | i.O. | gelb, sonst i. O |
7,3 | 7,2 | 5,3 | 3,4 |
40/1 | 90/1 | 50/1 | 50/1 |
15
Anwendungsbeispiel
XIV XV
XVl
Epoxidharz
Härter gemäß Beispiel 1 und 2 Härtung
15 Schlapbiegefestigkeit VSM (cm/kgcnr) Biegefestigkeit VSM (N/mm2)
Durchbiegung (mm) Heat Distortion (0C) GUT auf TA 2000 gemessen (°C)
Zugscherfestigkeit (N/mm2) H2O Aufnahme nach 4 d RT (%)
HiO Aufnahme nach 1 h Kochwasser (%)
100 Gewichtsteile Epoxidharz X2 |
100 Gewichtsteile Epoxidharz X3 |
100 Gewichtsteile Epoxidharz X4 |
14,1 | 35,6 | 44,3 |
6 h 100° C +6 h 140° C |
24h40°C +6 h 100°C +6 h 140°C |
24 h 40° C +6 h 100°C +6 h 140°C |
35 | 8,5 | 8,5 |
98 | 76 | 130 |
5,3 | 3,0 | 4,5 |
99 | 111 | 162 |
103 | 122 | 178 |
16 | 17 | 7,5 |
0,34 | 0,47 | 1,83 |
0,35 | 0.82 | L02 |
Beispiele XVII-XXVII
(Lösungsrr.ittelfreie Beschichtungssysteme; Addukthärter (E) und (G))
Addukthärterstellung Addukthärter XVlI
In einem Dreihalskolben werden 61 g eines flüssigen Epoxidharzes (Z) auf Basis von Bisphenol-F mit einem
FnnYifiriniuyriientogunrhf ynn 158 und einer Viskosität von 7500 cP ^25°C^ mit 179 σ Dibutv!nhths!2t und 270 °
l,3-Diphenyl-l,3-propandiamin zusammengemischt und auf 120°C unter Rühren aufgeheizt. Anschließend
werden 17 g Phenylglycid zugetropft und 20-50 Minuten gerührt, wobei die Realtionstemperatur um ca. 7° C
von selber steigt. Darauf werden 33,5 g Salicylsäure bei ausgeschalteter Heizung zugegeben bis alles gelöst ist.
Nach der Abkühlug auf ca. 50° C wird der flüssige Epoxid-Amin-Addukt-Härter (E) ausgeladen. Die physikalischen
und chemischen Kennzahlen dieses Produktes und der nach den folgenden Beispielen hergestellten
Produkte sind in der Tabelle 3 zusammengestellt.
Addukthärter XVIIl
Es wird genau so wie bei der Herstellung von Härter XVII verfahren, nur mit dem Unterschied, daß ein flüssiges
Epoxidharz (Z) auf Basis von Bisphenol-A verwendet wird, welches ein Epoxidäquivalentgewicht von 188
und Viskosität 11 350 cP (25° C) aufweist. Die Kennzahlen dieses Addukthärters können der Tabelle 3 ebenfalls
entnommen werden.
Addukthärter XIX
Nach dem gleichen Herstellungsverfahren werden 52 g des flüssigen Epoxidharzes (Z) auf Basis von Bisphenol-F
vom Beispiel 1,152 g Benzylbutylphthalat, 229,5 g l,3-Diphenyl-l,3-propandiamin, 14,5 g Phenylglycid
zur Reaktion gebracht und zum Schluß mit 28,5 g Salicylsäure versetzt (Kennzahlen: siehe Tabelle 3).
Addukthärter XX
Bei den gleichen Reaktionsbedingungen und gleichen Mengen von Reaktionspartnem wie bei Härter XVII
beschrieben, wird ein analoger Addukthärter hergestellt, nur daß anstelle von Dibutylphthalat, Diphenoxyäthylformal
als flexibilisierende Komponente verwendet wird.
Addukthärter XXI
444 g 4-Nony!phenol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Rühren bei 70° C 300 g 1-Phenyl-1,3-propandiamin
zugegeben. Nach 20 Minuten Reaktionszeit bei 70-80° C wird abgebrochen und das Produkt
bei 50° C ausgeladen.
Addukthärter XXII
264 g 4-Nonylphenol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und bei 70° C 360 g l-Phenyl-l,3-propandiamin
während 25 Minuten zugetropfL Anschließend werden 152 g eines flüssigen Epoxidharzes (Z) auf Basis
von Bisphenol-A mit einem Epoxidäquivalentgewicht von 193 und einer Viskosität von 9850 cP (25° C) zugegeben.
Die Temperatur steigt während 15 Minuten auf 95° C. Nach der Abkühlung wird das Produkt bei 50° C
ausgeladen.
Addukthärter ΧΧΠΙ (Vergleich)
Aus 444 g 4-Nonylphenol und 272 g m-Xylylendiamin wurde nach den gleichen Reaktionsbedingungen wie
oben bei der Herstellung von Addukthärter XVHI beschrieben, ein Addukthärter hergestellt
Addukthärter XXTV (Vergleich)
Aus 264 g 4-Nonylphenol, 336 g m-Xylylendiamin und 152 g des für die Herstellung von Addukthärter XIX
verwendeten flüssigen Epoxidharzes (Z) wird nach dem gleichen Verfahren ein Addukthärter hergestellt
500 g des Härters XVII werden mit 150 g des Härters XXIII kombiniert Diese Modifikation verbessert den
Filmaspekt bei der Härtung unter extremen Bedingungen wie z. B. bei tiefen Temperaturen (5°C) und hoher
Luftfeuchtigkeit (20°C/100% RF).
Mischhärter XXVI
450 g des Härters XVII werden mit 170 g des Härters XXIII kombiniert. Diese Modifikation verbessert ebenfalls
den Filmaspekt bei der Härtung unter extremen Bedingungen sowie erhöht etwas die Beständigkeit, insbesondere
gegen 50%igen Äthylalkohol.
Addukthärter XXVII
(Vergleichshärter auf der Basis 4,4'-D!am!no-d!pheny!methan-EpQxidharz)
(Vergleichshärter auf der Basis 4,4'-D!am!no-d!pheny!methan-EpQxidharz)
Kennzahlen der Härter (Beispiele)
Härter | Viskosität Aminzahl | H-Äquivalent- | Geeignete |
Beispiel Nr. | bei 25° C in cP | gewicht | Mischungsverhältnisse |
(nach Hoeppler) | für härtbare Mischungen | ||
Gewichtsteile | |||
Epoxidharz (X) : Ge | |||
wichtsteile Addukthärter | |||
(E) oder (G) |
XVII XVIII XIX XX XXI XXIJ
XXIII (Vergleich)
XXIV (Vergleich) XXV XXVI XXVII (Vergleich)
31200 | 3,84-3,83 | 147 |
21900 | 3,85-3,86 | 157 |
173 000 | 3,83-3,85 | 147 |
65 400 | 3,82-3,83 | 147 |
545 | 5,39-5,41 | 93 |
5 680 | 6,70-6,73 | 89 |
300 | 5,6 | 90 |
3 300 | 6,55 | 84 |
7 400 | 2,35 | 125 |
5 900 | 2,37 | 119 |
6 700 | 4,5 | 115 |
100:76 100:81 100:76 100:76 100 :48,5 100:46 100:47 100:44
100:65 100:62 100 :60
17
Anwendung der Addukthärter
Beispiele XVU bis XXVII
Beispiele XVU bis XXVII
In der Tabelle 4 sind die Versuchsergebnisse über die Anwendung der erfindungsgemäßen, härtbaren
Mischungen, welche Addukthärter enthalten, zusammengestellt.
Die Erichsentiefung wurde nach DIN 53156 und die Schlagtiefung (Impact Test) nach bekannter Labormethode
ermittelt.
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Mischungen, welche die Addukthärter XXI,
ίο XXII und XXV bis XXVII enthalten, recht gute Eigenschaften aufweisen bzw. zu hervorragenden Lackbeschichtungen
führen. Besonders hervorzuheben sind die niedrige Viskosität, die gute Staubtrocknung, die gute Durchhärtungszeit,
die hohen Flexibilitäten der Filme (Erichsen-Werte), die verbesserte Haftfestigkeit auf sandgestrahltem
Stahlblech sowie die kurze Härtungszeit bei niedrigen Temperaturen (5° C).
Erste Versuche haben gezeigt, daß auch die Beständigkeit der Beschichtungen auf der Basis der erfindungsgemäßen
Gemische gegen verdünnte Essigsäure und Äthylalkohol, die zu den aggressiven Medien gehören,
besonders gut ist.
Hervorzuheben ist noch die verbesserte Farbstabilität der Beschichtungen im Vergleich zu konventionellen
Lackbeschichtungen. Das ermöglicht die Herstellung weißpigmentierter Tank-Innenauskleidungen.
Addukthärter in Epoxidharzmischungen auf dem Lackgebiet
(Mischverhältnisse Härter : fluss. Epoxidharz: siehe Tabelle 3), aufgetragen 200 μτα Naßfilm. Als Flüssiges
Epoxidharz (X) wurde ein Bisphenol-Α-Harz verwendet (Ep. Äqu.gewicht 194, Viskosität 11330 cP (25° C).
30 | Gslierzeit 100 ml (Tecamgerät) |
Anwendungsbeispiel
XXI XXII Härter XXI XXII |
33 Min. |
XXIII
(Vergleich) XXIII |
XXTV
(Vergleich) XXIV |
XXV
XXV |
XXVI
XXVI |
XXVII
(Vergleich) XXVII |
35 | τ !.»ΐινοιια» der Mischung (25°C) CP |
22 Min. |
1ΟΛΛ
low |
15 Min. | 20 Min. | 90 Min. | 75 Min. | 140 Min. |
Staubtrockenzeit/Std. | 2600 | 4 | J\J\J\J | 8000 | 7080 | 66i0 | 9000 | |
40 | Durchhärtungszeit/Std. | 6 | 5 | 3 | 4 | 12 | 8 | 12 |
Filmaspekt 20°C/65%RF |
8 | gut | 2 | 3 | 24 | 18 | 15 | |
45 | Filmaspekt 20° C/100% RF |
gut | gut | sehr gut | sehr gut | sehr gut | gut | gut |
Filmaspekt 5°C/45%RF |
gut | gut | mäßig | mäßig | gut | gut | gut | |
50 | Härte (Persoz) see./7 Tg. |
gut | 365 | gut | mäßig | gut | gut | gut |
55 | Erichsen m/m/7 Tg. | 310 | 0,6 | 340 | 370 | 215 | 225 | 345 |
Impact cm kg | 2,2 | 10 | 3-5 | 2-4 | 8,3 | 7,8 | <2 | |
Haftfestigkeit auf sandgestrahltem Stahlblech |
10 | gut | 20 | 30 | 20 | 20 | -40 | |
60 | Kochwasser beständigkeit (6 Std./96°C) |
mäßig | gut | mäßiggut | mäßiggut | gut | gut | mäßig |
65 | gut | gut | gut | gut | gut | gut | ||
Härtung bei 5°C/Std. <48
<24 <24 <24 >72 -72
Noch schmelzbare, reaktionsfähige, lagerstabile Vorreaktionsprodukte (B-Stufen)
Zur Herstellung von B-Stufen werden homogene Mischungen bereitet, weiche den in der Tabelle 1 veranschaulichten
Mischungen ähnlich sind. Soweit diese Mischungen feste Härter enthalten, wird auf Temperaturen
über dem Schmelzpunkt des Härters erhitzt und die Schmelze in flache Schalen gegossen. Handelt es sich
von vornherein um bei Raumtemperatur flüssige Mischungen, so werden diese ohne vorheriges Erhitzen direkt
in die Schalen gegeben. In beiden Fällen läßt man die Massen 24 Stunden lang bei Raumtemperatur und in einzelnen
Fällen auch noch einige Zeit bei 500C oder 600C stehen. Schließlich werden B-Stufen erhalten, die noch
schmelzbar sind und nach dem Aufschmelzen und Aushärten dieselben Eigenschaften ergeben, wie w^nn
direkt nach dem Mischen von Harz und Härter in Formen gegossen und sofort bei erhöhter Temperatur ausgehärtet
wird.
Die noch schmelzbaren Vorreaktionsprodukte werden in pulverisiertem Zustand in Blechbüchsen bei Raumtemperatur
gelagert und in gewissen Zeitabständen auf ihre Reaktivität und ihren Erweichungsbreich geprüft.
Dazu werden folgende Untersuchungsmethoden angewandt:
Die Bestimmung des Erweichungsbereiches mit einer Keizbank nach Koffler ergänzt durch eine Gelierzeitbestimmung
auf thermostatisierten Heizplatten, die auf 1200C und 1400C einreguliert werden. Sowie die
Prüfung der Zugscherfestigkeit.
Die an den verschiedenen Systemen nach den erwähnten Methoden bestimmten Werte sind in Tabe'le 5
zusammengestellt.
Beurteilung der B-Stufen der erfindungsgemäßen Mischungen
Die Tabelle 5 zeigt, daß die erfindungsgemäßen Mischungen Vorreaktionprodukte (B-Stufen) liefern, die
gegenüber B-Stufen aus dem gleichen Epoxidharz und cycloaliphatischen Diaminen oder sogar gegenüber
aromatische Diamine enthaltenden B-Stufen wesentlich bessere Lagerstabilitäten aufweisen. Auch gegenüber
Vorreaktionsprodukten mit l.lO-Diamino-UlO-dicydohexyl-dekan ist die Lagerstabilität erheblich verbessert.
Diese günstige Lagerstabilität der B-Stufen gemäß der Erfindung ist besonders deshalb überraschend, weil die
in den B-Stufen enthaltenen Härter chemisch als aliphatisch^ Diamine einzustufen sind.
Die Beständigkeit der B-Etufen t.findungsgemäßer härtbarer Gemische im Vergleich zu B-Stufen
konventioneller Systeme (Zeichenerklärung am Ende der Tabelle)
Mischung | Prüfung | Lagerung | Messung auf Koflerbank | bei 1200C | Gelierzeit | *) | 40" | Zugscher |
B-Stufe | bei RT | bzw. B-Zeit-PIatte | bei 1400C | *) | 30" | festigkeit | ||
erreicht | (Tage) | 2'50" | 4Ί5" | 25" | nach | |||
nach | 2Ό5" | 1'40" | *) | 6'30" | Härtung | |||
Erweichungs- Gelierzeit | 27" | Γ20" | *) | 5Ί5" | 8 h 1400C | |||
punkt | *) | 20" | 1'3C" | 4'25" | N/mrn2 | |||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X1 | 24 h RT | 1 | (0C) | *) | *) | Γ | 4Ί0" | 5 |
26,2 Gewichtsteile 4,4'-DADPM | +45' 600C | 5 | 72 | l'4O" | *) | 3'55" | - | |
(konventionell) | 30 | 75 | Γ20" | Γ04" | - | |||
60 | 90 | 20" | 55" | *) | ||||
90 | **) | *) | 15" | *) | ||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X, | 24 h RT | 1 | **) | *) | 7 | |||
31,5 Gewichtsteile 4,4'-DA-3,3'-DM | 5 | 72 | 6'45" | - | ||||
(konventionell) | 30 | 80 | *) | _ | ||||
60 | 90 | *) | *) | |||||
90 | **) | 2Ό5" | *) | |||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X, | 24 h RT | 0 | **) | l'50" | _ | |||
44,5 Gewichtsteile 1,10-DC-I1IO-DA | +2 h 600C | 5 | 60 | Γ02" | - | |||
(konventionell) | 90 | 80 | 58" | - | ||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X1 | 24 h RT | 3 | **) | 48" | ||||
21,7 Gewichtsteile Härter | 10 | 72 | 12'40" | _ | ||||
nach Beispiel 6; | 30 | 72 | 10'55" | - | ||||
l-Methyl-3-phenyl- | 60 | 72 | 7Ί5" | _ | ||||
1,3-propandiamin | 90 | 77 | T | - | ||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz Xt | 24 h RT | 3 | 78 | 6Ί5" | ||||
30 Gewichtsteile Härter | 10 | 70 | _ | |||||
nach Beispiel 1 und 2; | 30 | 70 | _ | |||||
1,3-Diphenyl- | 60 | 70 | _ | |||||
1,3-propandiamin | 90 | 76 | _ | |||||
76 |
27 | Prüfung | 54 | 553 | bzw. B-Zeit-Platte | bei 120° C | Gelierzeit | Zugscher- | |
Fortsetzung | B-Stufe | bei I40°C | lestigkeit | |||||
Mischung | erreicht | 45' | nach | |||||
nach | Erweichungs- Gelierzeit | 45' | 23' | Härtung | ||||
Lagerung Messung auf Koflerbank | punkt | 37' | 23' | 8 h 1400C | ||||
bei RT | (0C) | 37' | 23' | N/mm2 | ||||
24 h RT | (Tage) | <50 | 33' | 23' | 18 | |||
<50 | 3Γ | 22' | 19 | |||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X1 | 60 | 53' | 18,5' | 12 | ||||
31,8 Gewichtsteile Härter | 62 | 53' | 27' | 13 | ||||
nach Beispiel 12; | 0 | 66 | 45' | 27' | 17 | |||
1,3-DiphenyI-l-methyl- | 3 | 67 | 47' | 26' | 12 | |||
1,3-propandiamin | 24 h RT | 10 | 52 | 42' | 26' | 15 | ||
30 | 52 | 39' | 25' | 20 | ||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X, | 60 | 58 | 7'30" | 23' | 14 | |||
31,8 Gewichtsteile Härter | 90 | 62 | 7Ί5" | 4'30" | 13 | |||
nach Beispiel 7; | 0 | 64 | 5'30" | 3'30" | 1 Λ It |
|||
1,3-Diphenyl-2-methyl- | 3 | 66 | 5' | 2'45" | 13 | |||
1,3-propandiamin | 24 h RT | 10 | 50 | 4'45" | 2'30" | 13 | ||
30 | 56 | 3'45" | 2Ό5" | 15 | ||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz Xi | 60 | sr | >43' | 1'55" | 7 | |||
28,9 Gewichtsteile Härter | 90 | 68 | 41' | 30'30" | 8 | |||
nach Beispiel 4; | 0 | 70 | 37' | 27' | 12 | |||
1 · PhenyI-3-(2-tetrahydrofuryI)- | 3 | 76 | 30' | 26' | 10 | |||
1,3-propandiamin | 24 h RT | 10 | <40 | 29-45» | 18' | 19 | ||
+12 h | 30 | 58 | 28'45" | 17'30" | 20 | |||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X] | 50° C | 60 | 64 | 8Ί0" | 17'45" | 16 | ||
27,8 Gewichtsteile Härter | 90 | 68 | 6'25" | 4'40" | 21 | |||
nach Beispiel 10; | 0 | 70 | 6Ό5" | 4'20" | 16 | |||
l-tert.-Butyl-3-phenyl- | 3 | 70 | 5'20" | 4Ό5" | 14 | |||
1,3-Propandiamin | 24 h RT | 10 | 54 | 5' | 3'45" | 18 | ||
30 | 68 | 4'30" | 3'45" | 13 | ||||
100 Gewichtsteiie Epoxidharz Xi | 60 | 70 | >45' | 3'20" | 12 | |||
27,5 Gewichtsteile Härter | 90 | 72 | >45' | >45' | 11 | |||
nach Beispiel 5; | 0 | 74 | >45' | >45' | 8 | |||
l^-TetramethylenO-phenyl- | 5 | 80 | »5' | >45' | - | |||
1,3-propandiamin | 24 h RT | 10 | 45 | >45' | >45' | 21 | ||
30 | 60 | >45' | >45' | 20 | ||||
100 Gewichtsteile Epoxidharz X| | 60 | 64 | >45' | 21 | ||||
26,5 Gewichtsteile Härter | 90 | 66 | 19 | |||||
nach Beispiel 9; | 0 | 66 | 13 | |||||
l^-TetrümethyienO^-penta- | 3 | 66 | 14 | |||||
methylen-1,3-propandiamin | 10 | |||||||
30 | ||||||||
60 | ||||||||
90 |
4,4'-DADPM (» Vergleichshärter XIII) = 4,4'Diamino-diphenylmethan.
4,4'-DA-j,3'-DM (— Vergleichshärter XII) = 4,4'-Diamino-3,3'-dimethyl-dicyclohexylmetban.
1,10-DC-I1O-DA (- Vergleichshärter X) = l,10-Dicyclohexy]-l,l0-di*?n;nodekan.
*) Schmelzpunkt zu hoch; Gelierzeit und Zugscherfestigkeit nicht mehr bestimmbar.
**) Kein Erweichungspunkt feststellbar. RT = Raumtemperatur.
Beispiele XXVIII-XXXIII (Klebstoffe)
Je 100 g eines flüssigen Epoxidharzes aus Bisphenol A und Epichlorhydrin mit einem Epoxidäquivilcntgewicht
von 188 werden a) mit 10 g Propylendiamin (H-äquivalentgewicht 18,5), b) mit 20 g 1-Phenylpropylendiamin
(Härter nach Beispiel 11) (H-äquivalentgewicht 37,5) und c) mit 30 g l,3-Diphenyl-l,3-propylendiamin
(Härter nach Beispiel 1) (H-äquivalentgewicht 56,5) vermischt.
Mit diesen Klebstoffmischungen werden Nylon-Faservliese (15 g/m2) imprägniert und zwischen Deckfolien
aus Polyäthylen aufgerollt. Nach 24 Stunden sind die imprägnierten Vliese klebfrei und ergeben an Zugscherproben
aus Anticorrurtal 100 B gemäß DIN 53283 nach einer Härtung von 30 Minuten bei 12O0C folgende
Festigkeiten:
20
Prüftemperatur 0C |
27 54 553 |
Beispiel XXIX
N/mm2 b |
Beispiel XXX C |
|
23 | 16-18 | 10-12 | ||
23 | Beispiel XXVIII (Vergleich) Zugscherfestigkeit a |
16-18 | 10-12 | |
23 | 12-13 | 6-8 | 10-12 | |
23 | - | - | 12-13 | |
Tabelle 6 | 100 | - | 10-12 | |
Lagerzeil des Films 25° C |
- | |||
0 | _ | |||
I 1 | ||||
I 4 | ||||
I 90 | ||||
I 90 | ||||
Wie aus den Resultaten deutlich hervorgeht, ergibt Propylendiamin (a) keine, der Härter nach Beispie! !! eine
mäßige stabile und schließlich der Härter nach Beispiel 1 eine stabile B-Stufe.
Beispiel XXXl
100 Gewichtsteile eines Gemisches aus 90 g des in Beispiel XXVIII verwendeten Epoxidharzes, 10 g Butandioldiglycidyläther
mit einem Epoxiäquivalent von 108 und 20 g eines Adduktes aus gleichen Teilen Epoxidharz
gemäß Beispiel XXVIII und einem carboxiendständigen flüssigen Butadien-nitrilkautschuk (HYCAR CTBN,
der Firma Goodrich), welches bei 180°C während 60 Minuten hergestellt wird, werden mit 35 Gewichtsteilen
eines Härters, welcher durch Lösen von 6 g Resorcin in 30 g Härter,'-ich Beispiel 1 bei 1000C hergestellt wird,
bei 23°C gemischt.
Mit dieser Mischung wird ebenfalls ein Klebfilm gemäß Beispiel XXVIII hergestellt, welcher nach 16 Stunden
eine klebfreie B-Stufe bildet und folgende Eigenschaften zeigt:
Gelierzeit in dünner Schicht bei 1000C (Heizplatte): 6 Minuten
- Zugscherfestigkeit bei 23°C gemäß DIN 53283 nach einer Härtung von 20 Minuten: 14-16 N/mm2
- Zugscherfestigkeit bei 1000C: 12-14 N/mm2
- Rollenschälfestigkeit bei 23°C gemäß British Standard DTD 5577: 5-6 N/mm
Beispiel XXXII
100 g eines Epoxidharzgemisches gemäß Beispiel XXXI werden mit 27 g l-Phenyl^-tetramethylen-Propylendiamin
(Härter nach Beispiels) mit einem Η-Äquivalent von 51 vermischt und einerseits ein Klebfilm
gemäß Beispiel XXVIII hergestellt, welcher folgende Eigenschaften aufweist:
Gelierzeit bei 1200C in dünner Schicht (Heizplatte): 10 Minuten.
Zugscherfestigkeit bei 23°C nach einer Härtung von 20 Minuten bei 1200C: 14-16 N/mm2.
Zugscherfestigkeit mit einem während 2 Wochen bei 25°C gelagertem Klebfilm: 13-15 N/mm2.
Andererseits wird ein Teil der Mischung in einer Schichtdichte von 3-5 mm ausgegossen und liegen gelassen.
Es bildet sich eine B-Stufe, welche nach 24 Stunden gemahlen wird. Das gemahlene Pulver wird auf vorgewärmte
(1000C) Zugscherbleche aufgestreut, wobei sich ein schön verlaufender Film bildet. Die so beschichteten
Bleche werden verklebt und bei 1200C während 20 Minuten gehärtet, wobei folgende Zugscherfestigkeiten
gemessen werden:
Lagerzeit des Pulvers bei 23° C
Tage
Zugscherfestigkeit
auf Anticorrodal 100 B
auf Anticorrodal 100 B
N/mm2
1 20
12-14
11-13
11-13
Beispiel XXXIII
100 g Epoxidharz gemäß Beispiel XXVIIl werden mit 4 g Thixotropiermittel Silodex 24 der Firma Grace,
Baltimore USA (das ist ein fasertormiger Asbest) und mit 20 g 1-Phenyl-propylendiamin (Härter nach
Beispiel 11) mit einem Η-Äquivalent von 37,5 vermischt, wobei eine leicht thixotrope Tauchharzmasse entsteht,
welche während ca. 2!Λ Stunden verarbeitbar ist
Mit dieser Masse werden Kondensatoren und Aluminiumbleche beschichtet und bei 23°C gelagert. Nach
4-5 Stunden ist die Beschichtung staubtrocken.
Nach 16 Stunden Lagerung bei Raumtemperatur werden die Kondensatoren bei 1000C während 20 Minuten
ausgehärtet ohne daß ein Anlaufen der Beschichtungsmasse feststellbar ist. Es entsteht ein harter Überzug mit
guter Kantenbedeckung.
Die ebenfalls beschichteten Aluminiumbleche werden nach 24 Stunden Lagerung bei 23°C verklebt und bei
1200C während 20 Minuten gehärtet.
Die Zugscherfestigkeit bei 23°C beträgt 16-18 N/mm2.
22
Claims (13)
- Patentansprüche:a) eine Polyepoxidverbindung (X) mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgnippe im Molekül undb) ein 1,3-Diaminopropan der allgemeinen Formel IR1 H2N-C-CH-CH-NH2R2 R2 R4(Din der R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sind und Alkylreste mit 1 bis 12 C-Atomen, Phenylreste oder heterocyclische, 5- oder 6-gliedrige Reste bedeuten oder aber die Reste R1 und R2 zusammen mit dem a-ständigen C-Atom des zugrundeliegenden Propylendiamins der Formel I einen gegebenenfalls substituierten aliphatischen 5- oder 6-Ring mit insgesamt maximal 12 C-Atomen bilden, oder die Reste R3 und R' ?<isammen mit den beiden a- undjff-ständigen C-Atomen des zugrundeliegenden Propylendiamins einen gegebenenfalls substituierten aliphatischen oder N-heterocyclischen 5- oder 6-Ring mit insgesamt maximal 12 C-Atomen bilden, wobei aber nur R1 auch Wasserstoff bedeuten kann, mit der Maßgabe, daß in den Gemischen auf 1 Äquivalent Epoxidgruppen der Epoxidverbindung (X) 0,5 bis 1,5 Äquivalente an Stickstoff gebundene, aktive Wasserstoffatome des jeweiligen 1,3-Diaminopropans der Formel I kommen.
- 2. Gemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als substituiertes 1,3-Diaminopropan ein solches enthalten, bei dem in Formel IR1H, R2-oderR1H, R2-oderR1H, R2oderR1H, R2oderR1H, R245 oderR1H, R2-R3H und R4HR3H und R4—CH3R3H und R4—C(CH3),R3H und R4-R3H und R4R3H und R4oderR1H, RJ—<(Q)>, Κ3— CH3 und R4oderR1H, R2— CH, und R3 und R4 zusammen -(CH2)*-oderR1H, R31 und R3 und R4 zusammen —(CHj)4—oderR' und R- zusammen —(CHj^— und R3 und R4 zusammen —(CH2J4—65 oderR1H, R2—< )>und R1 und R4 zusammen —(CH2)4—
-O'R1 —CH3, R2—(\j)>, R3H und R4-bedeuten. - 3. Gemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das 1,3-Diaminopropan der Formel I in Form eines Addukthärters (E) mit einer Aminzahi von 3,5 bis 7,0 aus dem 1,3-Diaminopropan der Formel I und einer flüssigen Epoxidverbindung (Z) mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe im Molekül und gegebenenfalls Phenylglycid enthalten, wobei in den Gemischen auf 1 Äquivalent Epoxidgruppen der Epoxidverbindung (X) 0,8 bis 1,2 Äquivalente an die Stickstoffatome des Addukthärters (E) gebundene, aktive Wasserstoffatome kommen.
- 4. Gemische nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Addukthärter (E) als flüssige Epoxidverbindung (Z) ein Bisphenol-A- oder Bisphenol-F-Epoxidharz enthält.
- 5. Gemische nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Addukthärter (E) enthalten, welcher durch Reaktion des 1,3-Diaminopropans der Formel I mit der Epoxidverbindung (Z) und gegebenenfalls mit Phenylglycid bei einer Temperatur von 120 bis 2000C hergestellt worden ist, wobei in dem Reaktionsgemisch das 1,3-Diaminopropan, die Epoxidverbindung (Z) und das Phenylglycid im Molverhält.iis 1,2 :0,56 :0,11 vorgelegen haben.
- 6. Gemische nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Addulcthärter (E) enthalten, weleher zusätzlich 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf den reinen Addukthärier, eines Weichmachers und/oder 5 bis 10 Gew.-% Salicylsäure enthält.
- 7. Gemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das 1,3-Diaminopropan der Formel I in Form eines Addukthärters (G) mit einer Aminzahi von 3,5 bis 7,0 aus dem 1,3-Diaminopropan der Formel I und einem Alkylphenol oder einen mehrwertigen Phenol und gegebenenfalls zusätzlich einer flüssigen Epoxidverbindung (Z) mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe im Molekül enthalten, wobei in den Gemischen auf 1 Äquivalent Epoxidgruppen der Epoxidverbindung (X) G5Sl bis 1,2 Äquivalente an die Stickstoffatome des Addukthärters (G) gebundene, aktive Wasserstoffatome kommen.
- 8. Gemische nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Addukthärter (G; als Alkylphenol das Nonylphenol enthält.
- 9. Gemisch, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Addukthärter (G) als mehrwertiges Phenol Resorcin enthält.
- 10. Gemische nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Addukthärter (G) enthalten, welcher durch Reaktion des i,3-D^minopropans der Formel I mit dem Alkylphenol oder dem mehrwertigen Phenol bei einer Temperatur von SObis 1500C in erster Stufe und gegebenenfalls durch Weiterreaktion des so erhaltenen Produktes mit der flüssigen Epoxidverbindung (Z) bei einer Temperatur von 50 bis 2000C in einer 2. Stufe hergestellt worden ist, wobei das 1,3-Diaminopropan, das Alkylphenol oder das mehrwertige Phenol und die Epoxidverbindung (Z) im Molverhältnis von etwa 6:1:3 vorgelegen haben.
- 11. Gemische nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Addukthärter (G) enthalten, welcher zusätzlich 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf den reinen Addukthärter, eines Weichmachers und/oder 5 bis 10 Gew.-% Salicylsäure enthält.
- 12. Gemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben als lagerstabile B-Stufen vorliegen.
- 13. Gemische nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die B-Stufen durch mehrtägige, vorzugsweise 1- bis 14-tägige, Lagerung der Ausgangsgemische bei Raumtemperatur oder durch 1-bis mehrstündige Lagerung der Ausgangsgemische bei wenig erhöhter Temperatur, die 6O0C nicht überschreitet, hergestellt worden sind, wobei gegebenenfalls die Ausgangsgemische vor der Lagerung zwecks vollständigen Lösens des 1,3-Diaminopropans der Formell in Polyepoxidverbindung(X) kurze Zeit auf 80 bis 1200C erhitzt worden sind.50
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Representative=s name: ZUMSTEIN SEN., F., DR. ASSMANN, E., DIPL.-CHEM. DR |
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