DE4129448A1 - Phosphorhaltiger haftvermittler fuer ueberzuege auf silikatischen oberflaechen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oberzügen auf silikatischen Oberflächen bzw. von Verbundstoffen unter Anwendung eines phosphorhaltigen Haftvermittlers. Die mit wäßrigen Polymerdispersionen sich bildenden Polymerüberzüge sind geeignet, das Unterwandern des organischen Polymeren durch aggressive, insbesondere alkalische wäßrige Medien und dadurch bedingte Korrosion des silikatischen Substrats zu unterbinden. Prinzipiell lassen sich Glasoberflächen durch Überzüge aus organischen Polymeren vor mechanischen und chemischen Schädigungen schützen. Dies gilt insbesondere für Glasfasern, die zur Verstärkung zementgebundener Baustoffe eingesetzt werden und die zur Sicherung der Verarbeitbarkeit sowie zum Schutz der Fasern vor Korrosion im alkalischen Zementmilieu mit verschiedenen organischen Polymeren beschichtet werden. Für die Wirksamkeit dieser Überzüge ist deren Haftung auf der Glasoberfläche von entscheidender Bedeutung.

Zur Verbesserung der Haftung von Überzügen aus organischen Polymeren auf silikatischen Oberflächen sind insbesondere Organosilane als Haftpromotoren entwickelt und beschrieben worden. Die Anwendung von Silanderivaten als Haftvermittler ist in den Erfindungsbeschreibungen, DE 24 32 017, DE 25 28 995, DE 31 20 750 und DD 2 47 575 vorgeschlagen. Diese Silanderivate, die funktionelle Gruppen, wie z. B. Vinyl-, Amino-, Epoxy- oder Alkoxygruppen enthalten, sind in organischen Lösungsmitteln gut löslich und in sauren wäßrigen Medien als Dispersionen zeitweilig stabil. Daher spielen solche Silandispersionen in Verbindung mit Filmbildnern und weiteren Zusätzen als Schlichtemittel bei der Herstellung von Glasseide eine Rolle. In wäßrigen alkalischen Medien sind Organosilanverbindungen instabil und daher für adäquate Anwendungen nicht geeignet.

Es wurden aber auch organische phosphorhaltige Verbindungen als Haftvermittler zur Erhöhung der Verbundfestigkeit in methacrylat- oder polyvinylchlorid-verklebten bzw. in methacrylat- oder polyvinylchlorid-beschichteten verbunden gemäß der DD 2 73 846 vorgeschlagen. Die Materialien solcher Verbunde sind insbesondere als Füllstoffe in der Stomatologie von Bedeutung. Phosphorhaltige Haftvermittler zwischen Verbundharz und Zahnmaterial wurden in verschiedenen Patentschriften, z. B. EP 00 58 483, EP 00 74 708, EP 00 88 572, US 42 59 075, US 43 68 043 und in der US 45 25 493 beschrieben.

Ziel der Erfindung ist der Einsatz von organischen phosphorhaltigen Haftvermittlern in wäßrigen Systemen zur Beschichtung von silikatischen Oberflächen, die insbesondere in Verbindung mit wäßrigen Polymerdispersionen oder Polymerlösungen in neutralen und alkalischen Medien chemisch stabil sind und zur festen Haftung einer organischen Polymerschicht auf einer silikatischen Oberfläche führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf Basis von Derivaten der Organo-monophosphonsäuren der allgemeinen Formel R-PO₃H₂ bzw. substituierten Amino-bis-phosphonsäuren dem Erfindungsziel entsprechende Haftvermittler für silikatische Oberflächen zu entwickeln.

Die erfindungsgemäß benutzten Organophosphorverbindungen lassen sich bei Beschichtung von silikatischen Oberflächen mit oder ohne Polymerdispersionen hervorragend im neutralen oder basischen Milieu aus wäßrigen Systemen verarbeiten.

Im Ergebnis des sich dem Beschichtungsvorgang anschließenden Trocknungsprozesses entstehen auf der Oberfläche der silikatischen Materialien fest haftende und einen geschlossenen Schutzfilm bildende Oberzüge. Die so geschützten silikatischen Materialien werden dann zu Kombinationswerkstoffen mit eingelagerten, erfindungsgemäß beschichteten Fasern und/oder erfindungsgemäß beschichteten Füllstoffen weiterverarbeitet.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die zur Schutzfilmbildung hervorragend geeigneten erfindungsgemäßen Haftvermittler auf Basis von Organophosphor- Verbindungen nicht nur im neutralen und insbesondere alkalischen Herstellungsmilieu chemisch stabil sind, sondern daß die nach dem Trocknungsprozeß daraus entstandenen Überzüge auf den silikatischen Oberflächen gleichfalls eine hohe Schutzfunktion gegenüber aggressiven basischen Medien ausüben.

Die erfindungsgemäßen Haftvermittler auf Basis von Organophosphor-Verbindungen sind in der wäßrigen Beschichtungsmischung im Konzentrationsbereich von 0,01 bis 5 Masseanteile in %, vorzugsweise im Konzentrationsbereich von 0.1 bis 1 Masseanteile in %, enthalten.

Beispiel 1

Auf Spinnfäden aus E-Glas wird bei deren Herstellungsprozeß mit Hilfe einer Graphitwalze eine wäßrige Dispersion des Alkydharzes Hydroduxalkyd L130v (Hersteller: Lackharz Zwickau) aufgetragen, die durch Mischung des in Butylglykol gelösten Harzes (100 g) mit wäßriger Ammoniaklösung (4 ml konz. Ammoniak) und Wasser (520 ml) hergestellt wurde und die außerdem 6-Amino-1-hydroxylhexan-1,1- bisphosphonsäure in der Konzentration 0,8 g/l im Endansatz enthielt.

Die derart beschichteten und anschließend zwei Stunden bei 110°C getrockneten Glasfäden wurden zur Prüfung der Wirksamkeit der Schutzschicht der Einwirkung von 60°C warmer synthetischer Zementporenflüssigkeit ausgesetzt, die im Liter Wasser 8 g NaOH, 42 g KOH und gesättigt an Ca(OH)₂ enthielt.

Je 2 g beschichteter Glasfäden wurden mit 200 ml synthetischer Zementporenflüssigkeit behandelt. Innerhalb von 10 Wochen verlieren die erfindungsgemäß beschichteten E-Glasfäden weniger als 1% des in ihnen enthaltenen SiO₂, während dieser Verlust bei Verwendung des Alkydharzes ohne Phosphonsäurezusatz 5% und bei unbeschichteten E-Glasfäden 20% beträgt.

Beispiel 2

Auf Spinnfäden aus C-Glas wird bei deren Herstellungsprozeß mit Hilfe einer Graphitwalze eine wäßrige Lösung des Phenolaldehyd- Harzes vom Resoltyp T7 aufgetragen. Die Harzlösung enthielt außerdem 0,1 g/l 1-Aminoethan-1,1-bisphosphonsäure. Die derart beschichteten und anschließend bei 130°C getrockneten Glasfäden wurden zur Prüfung der Wirksamkeit der Schutzschicht der Einwirkung von 60°C warmer synthetischer Zementporenflüssigkeit ausgesetzt, die im Liter Wasser 8 g NaOH, 42 g KOH und gesättigt an Ca(OH)₂ enthielt. Je 2 g beschichteter Glasfäden wurden mit 200 ml synthetischer Zementporenflüssigkeit behandelt. Innerhalb von 10 Wochen verlieren die erfindungsgemäß beschichteten C- Glasfäden weniger als 1% des in ihnen enthaltenen SiO₂, während dieser Verlust bei unbeschichteten C-Glasfäden schon nach 28 Tagen mehr als 50% beträgt.

Claims (5)

1. Verbundwerkstoff, bestehend aus einem silikatischen Material, insbesondere Glas, und mindestens einem organischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Haftung zwischen den Komponenten Haftvermittler auf Basis von Organophosphonsäuren und/oder Organophosphonaten verwendet werden.

2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Haftvermittler Organo-monophosphonsäuren der allgemeinen Formel R-PO₃H₂ bzw. substituierten Amino-bis-phosphonsäuren in neutralen oder alkalischen wäßrigen Medien verwendet werden.

3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler in der Beschichtungsmischung im Konzentrationsbereich von 0,01 bis 5 Masseanteile in %, vorzugsweise im Konzentrationsbereich von 0,1 bis 1 Masseanteile in %, angewendet wird.

4. Verfahren zur Erhöhung der Verbundfestigkeit in Verbundwerkstoffen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Beschichtung von Glasfasern entstandenen Überzüge auf den silikatischen Oberflächen eine hohe Schutzfunktion gegenüber aggressiven alkalischen Medien ausüben.

5. Verfahren zur Erhöhung der Verbundfestigkeit (Modifizierung von Gebrauchswerteigenschaften) in Kombinationswerkstoffen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasern und/oder andere silikatische Oberflächen, die mit Überzügen von hoher alkalischer Schutzfunktion gegenüber alkalische Medien ausgerüstet sind, in hydraulische Bindemittel eingearbeitet werden.