EP2091954A2 - Metallverbindungen als initiatoren - Google Patents

Metallverbindungen als initiatoren

Info

Publication number
EP2091954A2
EP2091954A2 EP07821523A EP07821523A EP2091954A2 EP 2091954 A2 EP2091954 A2 EP 2091954A2 EP 07821523 A EP07821523 A EP 07821523A EP 07821523 A EP07821523 A EP 07821523A EP 2091954 A2 EP2091954 A2 EP 2091954A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sbf
epoxy resin
resin system
trans
ether
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07821523A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred DÖRING
Ulrich Arnold
Marcel Roth
Emilie Barriau
Ulrike Schmidt-Freytag
Volker ALTSTÄDT
Felipe Wolff Fabris
Jan Sandler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Priority to EP12185359A priority Critical patent/EP2537873A1/de
Publication of EP2091954A2 publication Critical patent/EP2091954A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F1/00—Compounds containing elements of Groups 1 or 11 of the Periodic Table
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used

Definitions

  • the present invention relates to initiators of the general formula ⁇ [M (L) a ] X b ⁇ n , these preferably having (SbF 6 ) as counterion and being preferably obtainable by complexing reaction of a corresponding metal-SbF 6 salt with a corresponding ligand (L). Furthermore, the present invention relates to preparations and epoxy resin systems which contain such initiators and in particular are non-thermally and / or thermally curable.
  • initiators that initiate the curing reactions are of particular importance.
  • initiators should be usable at room temperature and cause rapid curing and yet not adversely affect the mechanical properties of the products.
  • the initiators should still meet certain requirements, such as good solubility in the monomer and storage stability.
  • the initiators should also have no side effects like yellowing of the
  • curable resins have been hardened by radiant energy for some years.
  • a polymerization (hardening) can therefore not only thermally but also by
  • the radiation is attenuated upon penetration of the resin, or the radiation energy is largely attenuated or absorbed, for example, in the presence of a substance capable of absorbing a wavelength corresponding to that of the radiant energy.
  • No. 5,726,216 claims a process for the preparation of non-thermally cured epoxy resins in which diaryliodonium salts are used as cationic initiators and curing is carried out by means of high-energy ionizing radiation at a dose of greater than 0.75 kilogray / sec.
  • EP0843685 B1 claims a process for the preparation of a toughened, non-thermally curing epoxy resin system which also contains a cationic initiator consisting of a diaryl iodonium salt and in which the curing is carried out at a dose rate of more than 1 kilogray / sec.
  • a further object of the present invention was to provide initiators which sufficiently cure a system, preferably a resin system, non-thermally and / or thermally (initiated), and which has a high degree of crosslinking after curing. Curing with the initiators according to the invention should not adversely affect in particular the thermomechanical and mechanical properties of the cured product.
  • Another object of the present invention was to provide preparations as well
  • Resin systems in particular epoxy resin systems containing the initiators of the invention to provide.
  • a good storage stability of the formulations and preparations containing such initiators is a particularly important factor.
  • the initiators according to the invention have a comparable and in part also improved crosslinking density in resins in comparison with the initiator systems of the prior art.
  • the present invention therefore provides initiators of the general formula (I)
  • the counterion (X) is preferably selected from hexafluoroantimonate (SbF 6 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), boron tetrafluoride (BF 4 ), hexafluoroaluminate (AIF 6 3 ), trifluoromethanesulfonate (CF 3 SO 3 " ), nitrate (NO 3 " ) Hexafluoroarsenate (AsF 6 " ), tetrakis (pentafluorophenylborate) (B [C 6 F 5 ] 4 - ), tetrakis [3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl] borate (B [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 ] 4 - ), Tetraphenylborate (B [C 6 H 5 ] 4 - ), hexafluorotitanate (TiF 6 2 " ), hexafluorogermanate (GeF
  • Another object of the present invention are initiators comprising at least one metal cation (M), at least one ligand (L) and at least one molecule Hexafluoroantimonat (SbF 6 " ) as a counterion, obtainable by the complex formation reaction of a corresponding metal SbF 6 salt with a corresponding ligands (L).
  • the corresponding metal-SbF 6 salt is first formed before the complex formation reaction with the corresponding ligand (L).
  • At least one reaction product of the complex formation reaction comprises a complex of the general formula (II)
  • M metal cation
  • L ligand
  • a 1 to 10, preferably 1 to 6, particularly preferably 1 to 4
  • b 1 to 10, preferably 1 to 6, particularly preferably 1 to 3
  • n 1 to ⁇ , wherein a, b, and n are both integers can represent as well as number ranges and a in addition also can not represent whole numbers.
  • the metal cation (M) of the initiators (I) and / or (II) according to the invention may be selected from the group of the transition metals of the fourth or fifth period or the second or third main group of the periodic table.
  • the metal cation (M) is selected from the group comprising Ag, Fe, Mg, Co, Cu, Al or Ti.
  • the ligand (L) is a compound having at least one (C)
  • the ligand (L) is an ether, in particular a cyclic ether, preferably a crown ether.
  • the ligand (L) is a compound from the group of nitriles. Such a compound comprises at least one C ⁇ N group.
  • Suitable preferred ligands (L) are for example selected from propene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, isoprene, norbornene, cyclohexene, cyclooctene, cyclodecene, 1, 4-cyclohexadiene, 4- Vinylcyclohexene, trans-2-octene, styrene, 5-norbornene-2-carboxylic acid, butadiene, 1, 5-hexadiene, 1, 6-heptadiene, 1, 7-octadiene, 1, 9-decadiene, sorbic acid ethyl ester, 1, 3 Cyclohexadiene, 1,3-cyclooctadiene, 1,5-cyclooctadiene, norbornadiene, dicyclopentadiene, cycloheptatriene, trans, trans, trans-1, 5,9-cyclododecatrien
  • a, b, and n can represent both integers and number ranges, and a can not additionally represent integers.
  • n is preferably either 1 (monomeric metal complex) or is preferably in the range of 1 to ⁇ (monomeric, dimer, trimeric, oligomeric and polymeric coordination compounds or mixtures of these), for example preferably 1 to 20,000, more preferably 1 to 1000, most particularly preferably 1 to 500 or 1 to 300. Particularly preferred for n, however, is a number range between 1 to ⁇ (infinite).
  • the initiators according to the invention can represent coordination polymers in the case of polyfunctional ligands L (dienes, trienes, oligoalkenes, dune, oligoalkynes), ⁇ in the present invention means that n can go to infinity.
  • n 1, it means according to the invention that monomeric coordination compounds are present. If n is a numerical range from 1 to ⁇ , this means that monomeric as well as dimeric, trimeric, oligomeric and polymeric coordination compounds, so-called coordination polymers, and mixtures of these with different chain lengths are present.
  • a mixture of initiators of the general formula (I) is present, particularly preferably a mixture of initiators of the general formula (II) is present.
  • cyclic di-, tri- or tetraenes eg, 1, 5-cyclooctadiene, cycloheptatriene or cyclooctatetraene
  • mononuclear metal complexes eg, 1, 5-cyclooctadiene, cycloheptatriene or cyclooctatetraene
  • polynuclear ligand-bridged structures e.g. 1, 5-cyclooctadiene, cycloheptatriene or cyclooctatetraene
  • open-chain dienes are used as ligands L, depending on the metal cation and anion, the formation of coordination polymers may also be favored.
  • the ligands 1, 5-hexadiene and 1, 9-decadiene preferably give similar structures. As the number of double bonds in the ligand increases, more and more branching possibilities arise, the resulting structures preferably become more complex, and mixtures of different crosslinked oligomeric and polymeric coordination compounds are preferably obtained, such as the squalene ligand, an open-chain hexaalkene. Preferably, in addition to mononuclear compounds and polynuclear compounds are formed.
  • Inventive initiators are [Ag (cyclohexene) 2 ] SbF 6 ,
  • the initiators of the invention preferably initiate the polymerization by formation of
  • the initiators of the invention are also
  • Another object of the present invention are preparations containing at least one initiator of the invention.
  • preparation in the context of the present invention for mixtures containing at least one initiator of the invention and at least one further additive, as it is either due to the nature of the preparation of the initiators of the invention (for example, solvents, catalysts) or added later (for example, plasticizer , Reactive diluents, fillers and the like).
  • the preparation according to the invention preferably comprises one or more additional constituents (additives) which are selected from the group of fillers, stabilizers, hardening accelerators, antioxidants, adhesion promoters, rheological agents, thickeners, binders, solvents, free-radical scavengers, catalysts, reactive diluents, plasticizers, additive resins, flame retardant additives, impact additives such as elastomers, thermoplastics, core-shell particles, nanoparticles, block copolymers, nanotubes.
  • further customary additives such as dispersants, anti-scratch agents, pigments, dyes, emulsifiers (surfactants), corrosion inhibitors may be added to the preparations according to the invention.
  • the concentration of the initiators according to the invention in the preparations is preferably 0.01 to 10% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, and more preferably 1 to 2% by weight, based on the total composition.
  • Suitable plasticizers are, for example, preferably esters such as abietic acid esters, adipic acid esters, azelaic acid esters, benzoic acid esters, butyric acid esters, acetic acid esters, phosphoric esters, phthalic acid esters; Esters of higher fatty acids having from about 8 to about 44 carbon atoms, such as dioctyl adipate, diisodecylsuccinate, dibutyl sebacate or butyl oleate, esters containing OH groups or epoxidized fatty acids, fatty acid esters and fats, glycolic esters, phosphoric esters, phthalic acid esters, linear containing from 1 to 12 carbon atoms or branched alcohols such as dioctyl phthalate, dibutyl phthalate or butyl benzyl phthalate, propionic acid esters, sebacic acid esters, sulfonic acid esters, thiobutyric
  • asymmetric esters of difunctional, aliphatic dicarboxylic acids for example the esterification product of adipic acid monooctyl ester with 2-ethylhexanol (Edenol DOA, Fa. Henkel, Dusseldorf).
  • plasticizers are preferably the pure or mixed ethers of monofunctional, linear or branched C 4-16 -alcohols or mixtures of two or more different ethers of such alcohols, for example dioctyl ether (obtainable as Cetiol OE, from Henkel, Dusseldorf).
  • end-compounded polyethylene glycols are used as plasticizers.
  • plasticizers polyethylene or polypropylene glycol di-C1-4 alkyl ethers, in particular the dimethyl or diethyl ether of diethylene glycol or dipropylene glycol, and mixtures of two or more of these.
  • the preparation of the invention may contain up to about 80% by weight of fillers.
  • suitable fillers are inorganic fillers, such as naturally occurring or synthetic materials such as quartz, nitrides (eg, silicon nitride), eg glasses derived from Ce, Sb, Sn, Zr, Sr, Ba and Al, colloidal silica, feldspar, borosilicate glasses, kaolin, talc, titanium dioxide and zinc glasses, as well as submicron sized silica particles ( For example, pyrogenic silicas, such as the "Aerosil” series “OX 50", "130", “150” and “200” silicas sold by Degussa, and "Cab-O-Sil M5" available from Cabot Corp.
  • fillers can be used which impart thixotropy to the formulation, for example swellable plastics such as PVC.
  • Suitable additive resins are all natural and synthetic resins, such as rosin derivatives (for example, by disproportionation, hydrogenation or esterification derived derivatives), coumarone-indene and polyterpene resins, aliphatic or aromatic hydrocarbon resins (C-5-, C -9-, (C-5) 2-resins), mixed C-5 / C-9 resins, hydrogenated and partially hydrogenated derivatives of the types mentioned, resins of styrene or ⁇ -methylstyrene and terpene-phenolic resins and others as listed in Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (4th ed.), Volume 12, pp. 525-555, Weinheim.
  • rosin derivatives for example, by disproportionation, hydrogenation or esterification derived derivatives
  • coumarone-indene and polyterpene resins aliphatic or aromatic hydrocarbon resins (C-5-, C -9-, (C-5) 2-resins), mixed C-5 / C-9 resins
  • Suitable solvents are water, ketones, lower alcohols, lower carboxylic acids, ethers and esters such as (meth) acrylic acid (ester), acetone, acetylacetone, acetoacetic ester, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, N-methylpyrrolidone, dioxane, tetrahydrofuran, 2-methoxyethanol , 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1, 2-dimethoxyethane, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, methanol, ethanol, iso-propanol, n-propanol, n-butanol, iso-butanol , sec-butanol, tert-butanol, diacetone alcohol, 2-ethylhexyl
  • adhesion promoters and / or reactive diluents ⁇ -silanes are advantageously selected from the group consisting of -, ⁇ -methacrylic, ⁇ -carbamatosilanes and ⁇ -alkoxysilanes. Suitable examples are (methacryloxymethyl) methyldiethoxysilane and methacryloxymethyltriethoxysilane, N- (triethoxysilylmethyl) -O-methyl-carbannate and N- (methyldiethoxysilylmethyl) -O-methyl-carbannate.
  • Morpholine, N-methylmorpholine, 1, 3-diazabicyclo [5.4.6] undecene-7 (DBU) are particularly suitable catalysts for promoting crosslinking.
  • Suitable catalysts are those based on organic or inorganic heavy metal compounds, such as, for example, cobalt naphthenate, dibutyltin dilaurate, tin mercaptides, tin dichloride, zirconium tetraoctoate, tin naphthenate, tin stearate, antimony octoate, lead octoate, metal acetoacetate, especially iron acetylacetonate.
  • organic or inorganic heavy metal compounds such as, for example, cobalt naphthenate, dibutyltin dilaurate, tin mercaptides, tin dichloride, zirconium tetraoctoate, tin naphthenate, tin stearate, antimony octoate, lead octoate, metal acetoacetate, especially iron acetylacetonate.
  • Examples of such compounds are dibutyltin dilaurate, dibutyltin dimaleate, tin octoate, isopropyltriisostearoyl titanate, isopropyltris (dioctylpyrophosphate) titanate,
  • Dibutyltin alkyl esters such as dibutyltin alkyl maleates or dibutyltin laurates are particularly suitable, especially dibutyltin bisethyl maleate, dibutyltin bisbutyl maleate, dibutyltin bisoctyl maleate, dibutyltin bisoleyl maleate, dibutyltin bisacetylacetate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dioctoate, dibutyltin oxide, dibutyltin bis-triethoxysilicate and their catalytically active derivatives.
  • the catalysts mentioned can be used alone or as a mixture of two or more of the catalysts mentioned.
  • the preparations according to the invention may contain up to 5% by weight of such catalysts in the overall composition.
  • the preparations according to the invention may further contain up to about 7% by weight, in particular about 3 to about 5% by weight, of antioxidants in the overall composition.
  • the stabilizers or antioxidants which can be used as additives in the invention include hindered phenols of high molecular weight (M w ), polyfunctional phenols and sulfur and phosphorus-containing phenols.
  • phenols are, for example, 1, 3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene; Pentaerythritol tetrakis-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate; n-octa-decyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate; 4,4-methylenebis (2,6-di-tert-butyl-phenol); 4,4-thiobis (6-tert-butyl-o-cresol); 2,6-di-tert-butylphenol; 2,4-dimethyl-6-tert-buty
  • Suitable photostabilizers are, for example, those sold under the name Thinuvin®
  • Suitable stabilizers may also be included, preferably selected from the groups of the oxanilides, triazines and benzotriazole (the latter available as Tinuvin ® grades from Ciba-Spezialitatenchemie) and benzophenones or combinations thereof. It may be advantageous to add light stabilizers that do not absorb UV light.
  • a selection of suitable preferred UV absorbers and light stabilizers which may be included in the preparations according to the invention are:
  • 2-hydroxybenzophenones for example the 4-hydroxy, 4-methoxy, 4-octyloxy, 4-decyloxy, A-
  • Esters of substituted and unsubstituted benzoic acids such as 4-tert-butylphenyl salicylate, phenyl salicylate, octylphenyl salicylate, dibenzoylresorcinol, bis (4-tert-butylbenzoyl) resorcinol, benzoylresorcinol, 2,4-di-tert-butylphenyl-3,5-di- tert-butyl-4-hydroxybenzoate, hexadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoate, octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoate, 2-methyl-4,6-di-benzoate, tert-butylphenyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoate.
  • the formulations according to the invention may contain up to about 2% by weight, preferably about 1% by weight, of such UV stabilizers in the overall composition.
  • the preparations according to the invention can furthermore contain impact-resistant additives (impact modifiers).
  • Suitable impact modifiers are, for example, end-functionalized or non-end-functionalized thermoplastics such as polysulfones, polyphenylsulfones, polyethersulfones (for example Radel and Udel from Solvay, or Ultrason from BASF), polyetheretherketones, polyetherketones,
  • Polybutylene terephthalates polycarbonates, polyetherimides, polyethylene, nylon, polyamide-imides,
  • Suitable elastomers which also act as impact modifiers are, for example, EPDM or EPM rubber, polyisobutylene, butyl rubber, ethylene-vinyl acetate, hydrogenated
  • Block copolymers of dienes for example by hydrogenation of SBR, cSBR, SBS, SIS or IR, such polymers are known, for example, as SEPS and SEBS), copolymers of styrene,
  • butadiene and ethylene, or styrene, butylenes, ethylene, butadiene, butyl rubber, neoprene
  • Rubber and poly (siloxanes).
  • Suitable nanoparticles which can also be used as impact modifiers are, in particular, those based on silica (for example nanopox of nanoresins), aluminum oxide, zirconium oxide and barium sulfate. They preferably have a particle size of less than 50 nm.
  • suitable nanoparticles based on silica are pyrogenic silicas which are sold under the trade name Aerosil® VP8200, VP721 or R972 by Degussa or the trade names Cab 0 Sil® TS 610, CT 1110F or CT 1 110G by CABOT. "Multiwall" and "single-wall” nanotubes with a modified or unmodified surface can also be used.
  • nanoparticles which are in the form of dispersions for example the dispersion which is sold under the trade name High Link® OG 103-31 by the company Clariant Hoechst.
  • Suitable core-shell particles e.g. have a crosslinked silica core and a functionalized shell (e.g., Genioperl from Wacker, Albidur from Nanoresins) or the e.g. having a rubber core (e.g., Zeon, Kaneka) as well as suitable highly functionalized polymers e.g. Polyols, dendritic polymers (e.g., Perstorp's Boltorn) and polyester can also be used.
  • a functionalized shell e.g., Genioperl from Wacker, Albidur from Nanoresins
  • a rubber core e.g., Zeon, Kaneka
  • suitable highly functionalized polymers e.g. Polyols, dendritic polymers (e.g., Perstorp's Boltorn) and polyester can also be used.
  • the preparations according to the invention may contain up to 90% by weight, preferably up to 80% by weight, particularly preferably up to 50% by weight, of impact-strength additives in the overall composition.
  • preparations of the invention may contain thermal inhibitors, which are intended to prevent premature polymerization.
  • Suitable inhibitors are, for example, hydroquinone, hydroquinone derivatives, p-methoxyphenol, ⁇ -naphthol or sterically hindered phenols such as 2,6-di (tert-butyl) -p-cresol.
  • Suitable dispersants are water-soluble high molecular weight organic compounds bearing polar groups, for example polyvinyl alcohols, polyethers, polyvinylpyrrolidone or cellulose ethers.
  • Suitable emulsifiers may be nonionic emulsifiers and, in some cases, ionic emulsifiers may also be used.
  • thermally activatable initiators may be added selected from organic azo compounds, organic peroxides, C-C cleaving initiators such as benzpinacol silyl ethers, hydroxy imides such as e.g. N-hydroxyphthalimide or N-hydroxysuccinimide.
  • Suitable thermally activatable peroxo compounds which are suitable as initiators include representatives of the various peroxidic compounds, such as disuccinoyl peroxide, potassium peroxodisulfate, cyclohexylsulfonyl acetyl peroxide, dibenzoyl peroxide, cyclohexanone peroxide, di-tert-butyl peroxide, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxydicarbonates, perketals, peroxycarboxylic acids and their esters, Ketone peroxides and / or hydroperoxides.
  • peroxidic compounds such as disuccinoyl peroxide, potassium peroxodisulfate, cyclohexylsulfonyl acetyl peroxide, dibenzoyl peroxide, cyclohexanone peroxide, di-tert-butyl peroxide, dialkyl peroxides, diacyl peroxide
  • di (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide didecanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, dibenzoyl peroxide, di (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, dicyclohexyl peroxydicarbonate, di (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, dimyristyl peroxydicarbonate, diacetyl peroxydicarbonate, di-tert-butyl peroxy oxalate and peroxycarboxylic acid esters from the reaction products between pivalic acid, neodecanoic acid or 2-ethylhexanoic acid and tert-butyl hydroperoxide, tert-amyl hydroperoxide, cumyl hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-dihydroperoxy-hexane, 1,3-di (2-hydroxyperoxy
  • the initiators according to the invention can be used in the preparation with other initiators. These may be, for example, photoinitiators known to the person skilled in the art.
  • Suitable preferred photoinitiators are, for example, benzophenone, acetophenone, acetonaphthoquinone, methyl ethyl ketone, valerophenone, hexanophenone, ⁇ -phenylbutyrophenone, p-morpholinopropiophenone, dibenzosuberone, 4-morpholinobenzophenone, A-morpholinodeoxybenzoin, p-diacetylbenzene, 4-aminobenzophenone, 4'-methoxyacetophenone, Methylanthraquinone, tert-butylanthraquinone, anthraquinonecarboxylic acid esters, benzaldehyde, ⁇ -tetralone, 9-acetylphenanthrene, 2-acetylphenanthrene, 10-thioxanthenone, 3-acetylphenanthrene, 3-acetylindole, 9-fluoren
  • thermal post-curing accelerator it is preferable to use e.g. Zinnoctoat, zinc octoate, dibutyltin laureate or Diaza [2.2.2] bicyclooctane be used in the inventive preparations.
  • the preparation according to the invention is preferably a resin system selected from the group of epoxy resin systems, benzoxazine systems, polyurethane systems, acrylate resin systems, epoxyacrylate resin systems, cyanoacrylate resin systems, triazine resin systems, polyimide resin systems, ester acrylate resin systems or thermoplastic resin systems.
  • the preparation is preferably an epoxy resin system.
  • a mixture of said resin systems may also be a mixture of said resin systems.
  • a mixture of an epoxy resin system and a benzoxazine system and / or polyurethane system and / or acrylate resin system and / or an epoxy acrylate resin system is preferably present.
  • Particularly preferred is the combination of an epoxy resin system and an acrylate resin system.
  • an "epoxy resin system” is understood as meaning a resin composition which is formed on the basis of epoxide compounds or epoxide-containing compounds.
  • Such epoxide compounds or epoxide-containing compounds can comprise both oligomeric and monomeric epoxide compounds, as well as epoxides of the polymeric type and can be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or heterocyclic compounds.
  • the epoxy compounds or epoxide-containing compounds of the epoxy resin system generally have on average at least one polymerizable epoxide group per molecule, preferably at least about 1.5 polymerizable epoxide groups per molecule.
  • the polymeric epoxies include linear polymers having terminal epoxide groups (eg, a diglycidyl ether of a polyoxyalkylene glycol), polymers having oxirane units in the molecular skeleton (eg, polybutadiene polyepoxide), and polymers having pendant epoxy groups (eg, a glycidyl methacrylate polymer or copolymer).
  • These epoxies may be pure compounds or mixtures containing one, two or more epoxide groups per molecule.
  • the "average" number of epoxide groups per molecule is determined by dividing the total number of epoxide groups in the epoxide-containing material by the total number of epoxide molecules present.
  • the molecular weight of the epoxy compounds or epoxide-containing compounds of the epoxy resin system varies from 100 g / mol up to a maximum of 10,000 g / mol for polymeric epoxy resins.
  • the epoxide compounds or epoxide-containing compounds are likewise no limits.
  • the backbone may be of any type and the substituent groups thereon may represent all groups that do not substantially interfere with cure.
  • the substituent groups include halogens, ester groups, ethers, sulfonate groups, siloxane groups, nitro groups, phosphate groups, and the like.
  • Suitable epoxy resin systems in the context of the present invention are, for example, preferably selected from bisphenol A type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, phenol novolak type epoxy resins, cresol novolak epoxy resins.
  • Type, epoxidized products of numerous dicyclopentadiene-modified phenolic resins obtainable by reaction of dicyclopentadiene with numerous phenols, epoxidized products of 2,2 ', 6,6'-tetramethylbiphenol, aromatic epoxy resins such as naphthalene-based epoxy resins and fluorene-based epoxy resins, aliphatic Epoxy resins such as neopentyl glycol diglycidyl ether and 1,6-hexanediol diglycidyl ether, alicyclic epoxy resins such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate and bis (3,4-epoxycyclohexyl) adipate, and epoxy resins having a hetero ring such as triglycidyl isocyanurate.
  • aromatic epoxy resins such as naphthalene-based epoxy resins and fluorene-based epoxy resin
  • the epoxy resins include, for example, the reaction product of bisphenol A and epichlorohydrin, the reaction product of phenol and formaldehyde (novolak resins) and epichlorohydrin, glycidyl esters, and the reaction product of epichlorohydrin and p-aminophenol.
  • epoxy resins that are commercially available include, in particular, octadecylene oxide, epichlorohydrin, styrene oxide, vinylcyclohexene oxide, glycidol, glycidyl methacrylate, diglycidyl ethers of bisphenol A (eg, those sold under the trade designations "Epon 828”, “Epon 825”, “Epon 1004" and “Epon 1010" from Hexion Specialty Chemicals Inc., "DER-331”, “DER-332”, “DER-334”, “DER-732", and “DER736” from the Dow
  • reactive resins and terpene phenolic resins such as. B. NIREZ TM 2019 of
  • reactive resins and phenolic resins such as YP 50 from Toto Kasei, PKHC from Dow Chemical Co. and BKR 2620 from Showa Union Gosei Corp. deploy.
  • reactive resins and polyisocyanates such as. For example, use Coronate TM L from Nippon Polyurethane Ind., Desmodur TM N3300, or Mondur TM 489 from Bayer.
  • epoxy resins may preferably include copolymers of acrylic acid esters with glycidol, e.g.
  • epoxy resins are well known and include epoxides such as e.g.
  • epichlorohydrin Alkylene oxides, e.g. Propylene oxide, styrene oxide; Alkenyloxides, e.g. butadiene oxide;
  • Glycidyl esters e.g. Ethylglycidat.
  • Cyclohexylepoxid groups especially those with a silicone backbone. Examples are UV
  • the preparations according to the invention comprise a mixture of a plurality of said epoxy resin systems.
  • Examples of such mixtures may be two or more molecular weight distributions of epoxide containing compounds, such as e.g. a low molecular weight (below 200), an average molecular weight (about 200 to 10,000), and a higher molecular weight (above about 10,000).
  • the epoxy resin may contain a mixture of epoxy-containing materials of different chemical nature (e.g., aliphatic or aromatic) or functionality (e.g., polar or nonpolar).
  • a "polyurethane resin system” is understood as meaning a resin composition which is formed on the basis of polyurethanes.
  • a "benzoxazine resin system” is understood to mean a resin composition which is formed on the basis of benzoxazines.
  • an "acrylate resin system, cyanoacrylate resin system, triazine resin system, polyimide resin system, ester acrylate resin system” is understood to mean a resin composition which is formed on the basis of acrylates, cyanoacrylates, triazines, polyimides and / or ester acrylates.
  • Another object of the present invention are preparations containing
  • thermoplastic 0% to 50% by weight
  • compositions according to the invention which comprise at least one initiator according to the invention are curable thermally and / or non-thermally.
  • the preparation according to the invention is an epoxy resin system which is non-thermally curable.
  • thermo is to be understood as meaning a hardening initiated by external heat supply, wherein non-thermal initiation brought about by targeted and actively supplied non-thermal energy is not included.
  • This heat supply can be carried out for example by means of a convection oven or equipped with infrared radiators as a heat source or microwave radiators oven.
  • the curing using thermal heat is preferably carried out at 20 to 35O 0 C, preferably at 50 to 25O 0 C for 10 seconds to 24 hours, preferably 30 minutes to 12 hours.
  • non-thermal is understood as radiation-initiated curing, wherein thermal initiation brought about by targeted and actively supplied thermal energy is not included (Polymerization) lead or contribute (so-called post-curing).
  • the curing of the formulations or resin systems or mixtures of the resin systems according to the invention preferably takes place by blasting with at least one wavelength of 1 mm, preferably at least 780 nm, preferably at least 1 nm, very particularly preferably at least 10 ⁇ m.
  • the preparations according to the invention are preferably curable by radiation selected from x-ray, gamma, electron, UV and / or microwave radiation.
  • a source of UV rays a mercury lamp, a halogen lamp, but also monochromatic radiation in the form of lasers can be used.
  • UV crosslinking preferably takes place by means of short-term ultraviolet irradiation in a wavelength range of 200 to 450 nm, in particular using mercury high pressure or medium pressure lamps at a power of 80 to 240 W / cm.
  • thermoelectrons produced by commercially available tungsten filament, a cold cathode method, which electron beams by passing a high Voltage pulse generated by a metal, and a secondary electron method, the secondary electrons, which are generated by the collision of ionized gas molecules, and a metal electrode uses are used.
  • a source of ⁇ -rays ⁇ -rays and V-rays
  • fissile substances such as Co 60 can be used.
  • ⁇ -rays a vacuum tube that causes the collision of an accelerated electron with an anode can be used.
  • the radiation can be used either singly or in combination of two or more types of radiation. In the latter case, two or more types of radiation may be used either simultaneously or at certain time intervals.
  • the curing using radiation is preferably at 20 to 25O 0 C, preferably at 80 to 100 0 C in a period of 5 seconds to 12 hours, preferably 8 seconds to 4 hours, most preferably 10 seconds to 1 Hour, performed.
  • the radiation used for curing the preparations according to the invention or one of the abovementioned resin systems is an ionizing radiation, preferably X-ray and / or electron radiation.
  • Preparations or resin systems by cationic polymerization wherein the polymerization is preferably initiated by the action of electron beams.
  • the curing or polymerization by means of electron beams has the advantage that the rays, in
  • the material to be cured penetrate almost completely and so a homogeneous and complete curing can be better achieved.
  • Another object of the present invention relates to epoxy resin systems containing at least one initiator of the invention.
  • Such an epoxy resin system is preferably curable thermally and / or non-thermally, wherein the radiation used for curing the epoxy resin system is preferably selected from X-rays, gamma rays, electron beams, UV rays and / or
  • a curable preparation preferably selected from an epoxy resin system containing at least one initiator of the invention at 3 eV to 25 MeV, in particular at
  • the epoxy resin system is provided with a freely selectable
  • the system is curable in 4 steps of about 33 kGy.
  • a combination of thermal and / or non-thermal curing can also be carried out.
  • a thermal hardening step can be carried out and thereafter a non-thermal or conversely first a non-thermal, then a thermal hardening step.
  • the hardening can also take place under protective gas.
  • any gas which is inert with respect to the chemicals used is suitable as protective gas.
  • gases such as N 2 , CO 2 or Ar come into question.
  • inexpensive gases such as CO 2 and N 2 .
  • CO 2 has the advantage that it collects at the bottom of vessels and thus is easy to handle.
  • Suitable shielding gases are, in particular, non-toxic and nonflammable.
  • Another object of the present invention relates to the use of the initiators of the invention in said preparations or epoxy resin systems as adhesives, composite materials, sealants, materials and for the coating of surfaces.
  • such a preparation according to the invention can be applied as a coating composition to a surface and then cured.
  • Particularly preferred substrates are wood, paper, textile, leather, fleece, plastics (polycarbonate, polymethacrylate, polystyrene, polyester, polyolefin, epoxy resins, melamine resins, triacetylcellulose resins, ABS resins, AS resins, norbornene resins, etc.), glass, ceramics, Paper, mineral building materials, such as cement blocks and fiber cement boards, metals or coated metals suitable.
  • the substrate may also be a plate, a film or a three-dimensionally shaped body.
  • composition in this case as a coating composition
  • various application methods can be used, such as spraying, flow coating, knife coating, brushing, pouring, dipping, soaking, trickling, rolling, shatter coating or dip coating.
  • the substrate to be coated can rest as such, wherein the application device or -anläge is moved.
  • the initiators according to the invention are used for the curing of materials, in particular shaped bodies.
  • materials moldings which are produced using the initiators according to the invention preferably have a high mechanical stability and resistance.
  • Another object of the present invention is the use of the initiators according to the invention in curable systems for a thermal (initiated) and / or non-thermal (initiated) curing, wherein a non-thermal (initiated) curing is preferred.
  • Such curable systems are preferably resin systems, for example epoxy resin systems, benzoxazine systems, polyurethane systems, acrylate resin systems, epoxyacrylate resin systems, cyanoacrylate resin systems, triazine resin systems, polyimide resin systems, ester acrylate resin systems or thermoplastic resin systems or other resin systems known to those skilled in the art.
  • resin systems for example epoxy resin systems, benzoxazine systems, polyurethane systems, acrylate resin systems, epoxyacrylate resin systems, cyanoacrylate resin systems, triazine resin systems, polyimide resin systems, ester acrylate resin systems or thermoplastic resin systems or other resin systems known to those skilled in the art.
  • epoxy resin systems for example epoxy resin systems, benzoxazine systems, polyurethane systems, acrylate resin systems, epoxyacrylate resin systems, cyanoacrylate resin systems, triazine resin systems, polyimide resin systems, ester acrylate resin systems or thermoplastic resin systems or other resin systems known to those skilled in the art.
  • the use of the initiators of the invention in curable systems that are non-thermally curable are preferably curable with high-energy radiation, such as electron radiation.
  • the initiators according to the invention are generally readily soluble in the epoxy resin system. After curing, it also shows a high degree of crosslinking.
  • Another object of the present invention relates to a
  • a method of curing a composition comprising the steps of:
  • the heat supply can be effected for example thermally or non-thermally, preferably the heat supply is non-thermal.
  • Another object of the present invention relates to a
  • a method of curing a composition comprising the steps of:
  • the epoxy resin of said epoxy resin system is particularly preferably selected from the group consisting of: glycidyl ether of bisphenol A, epoxy novolaks, epoxy cresol novolaks, epoxy compounds with bisphenol F, tetraglycidyl ether of tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, diglycidyl ether of 9, 9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, glycidyl ether of the condensation product of dicyclopentadiene and phenol, triglycidyl ether of tris (hydroxyphenyl) methane, 3 ', 4'-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, diglycidyl ester of hexahydrophthalic acid, bis (3,4- epoxycyclohexylmethyl) adipate, high molecular weight Diglycidyl ether of bisphenol A or bisphenol F condensed with bisphenol
  • the present invention also relates to the cured product prepared by curing the composition of the invention or the epoxy resin system of the present invention.
  • the cured product may preferably be non-thermally and / or thermally cured, and is preferably obtainable by any of the curing methods described above.
  • the curing was carried out according to one of the aforementioned curing methods, in which a preparation of the invention or an epoxy resin system according to the invention is provided and then curing of said preparation or said epoxy resin system by heat, in particular by irradiation, which is sufficient to the said preparation or the said Cure epoxy resin system.
  • the cured product is preferably a coating, a film, a material, a composite material, an adhesive or a sealant.
  • the starting material for the silver-alkene complexes was the commercially available AgSbF 6 (Aldrich, 98% or Chempur, 95 +%).
  • the complexes were synthesized by methods known from the literature (HW Qinn, RL Van Gilder, Can J. Chem., 1970, 48, 2435, A. Albinati, SV MeNIE, G. Carturan, J. Organomet. Chem., 1979, 182 , 269, H. Masuda, M. Munakata, S. Kitagawa, J. Organomet Chem 1990, 391, 131, AJ Canty, R. Colton, Inorg, Chim Ada 1994, 220, 99).
  • the respective metal chloride was first reacted with AgSbF 6 in a suitable solvent such as methanol, the precipitated AgCl was separated by filtration and the resulting solution of the metal hexafluoroantimonate was reacted with the respective ligand. Thereafter, the solvent was removed and the compound was dried under high vacuum.
  • a suitable solvent such as methanol
  • the degree of crosslinking of the (epoxy) resin was determined by FT-IR from the decrease in the area below the epoxide band (915 cm -1 ) .
  • the decrease in the epoxide band correlates with the degree of crosslinking Epoxide groups in the material and thus also the area under the epoxide band determined by means of FT-IR
  • the reference band used was the benzene ring band (1505 cm -1 ).
  • A1 area under the epoxy band (915 cm “1 ) - hardened
  • A2 Area under the reference band, benzene ring band (1505 cm -1 ) -hardened
  • A4 area under the reference band, benzene ring band (1505 cm “1 ) -ughened
  • the static fracture toughness of the pure resin systems was determined under Mode I load according to ISO 13586.
  • To carry out the fracture mechanical tests was a universal testing machine (UPM) from Zwick (type Z020).
  • the specimens used were CT specimens with a sample width W of 33 mm.
  • the test speed was 10 mm / min. All measurements were carried out at 23 0 C and 50% humidity.
  • Example 4 Thermal Curing and Electron Beam Curing (EB) of a Resin Composition Containing an Initiator of the Invention
  • the resin formulation is first at max. Degassed 8O 0 C in a vacuum drying oven, poured into molds (about 20cm x 20cm x 4mm) and the surface smoothed by means of a wooden stick. It is important to ensure complete freedom from bubbles.
  • the specimens are then driven through the electron beam system (10 MeV), the cure being carried out in four steps, each introducing a dose of 33 kGy (a total of 132 kGy).
  • the 8O 0 C hot resin mixture is poured into likewise heated to 8O 0 C aluminum molds, then the surface by means of
  • Table 1 shows that the silver salt according to the invention in the resin initiates a cationic polymerization both by electron radiation and by thermal energy and a high degree of crosslinking is achieved.
  • the resins after curing have high moduli of elasticity and fracture toughness.
  • Example 5 UV curing of a resin composition containing an initiator according to the invention
  • a DGEBA resin (DER 331 P from DOW Chemicals Co.) was mixed with 1 wt% ⁇ [Ag (1, 7-octadiene) - ⁇ 5] SbF 6 ⁇ "and with max. Homogenize 8O 0 C with stirring.
  • the resulting composition was at about 3O 0 C in about 1 mm layer thickness on aluminum plates (AI2024 sheets), which were previously cleaned with acetone, geräkelt and then by means of UV radiation (H emitters of the Fusion system / 100% power / Distance 30 cm) hardened.
  • the silver salt according to the invention is likewise UV-active and initiates a cationic polymerization of epoxy resins.
  • the silver salts also lead to high degrees of crosslinking on the surface of the resin formulations by means of UV irradiation.
  • the degree of crosslinking of the surface increases with the irradiation time.
  • the glass transition temperatures (Tg) of the formulations also increase with irradiation time.
  • the degrees of crosslinking at the bottom of the samples are lower compared to the surface data, which were determined at the side facing the radiation source, which can be explained by the low penetration depth of the radiation (caused by low irradiation energy) generally during UV curing.
  • Resin type 1 P novolac DEN431 from Dow (EEW: 176 ⁇ 3, viscosity 1400 ⁇ 300 mPa ⁇ s, 52 0 C)
  • Resin type 2 novolac DEN438 from Dow (EEW: 179 ⁇ 3, viscosity 35500 ⁇ 3100 mPa-s, 52 0 C)
  • Example 7 Storage stability
  • the storage stability was determined by measuring the relative viscosity by means of a pot-timer at 80 0 C.
  • Rhodorsil 2074 [Ag (1 7-octadiene) - ⁇ 5 ] SbF ⁇

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Initiatoren, der allgemeinen Formel {[M(L)<SUB>a</SUB>]X<SUB>b</SUB>}<SUB>n</SUB>, wobei diese bevorzugt (SbF<SUB>6</SUB> <SUP>-</SUP>)

Description

Metallverbindungen als Initiatoren
Die vorliegende Erfindung betrifft Initiatoren, der allgemeinen Formel {[M(L)a]Xb}n, wobei diese bevorzugt (SbF6 ) als Gegenion aufweisen und vorzugsweise erhältlich sind durch Komplexbildungsreaktion eines entsprechenden Metall-SbF6-Salzes mit einem entsprechenden Liganden (L). Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Zubereitungen sowie Epoxidharzsysteme, die solche Initiatoren enthalten und insbesondere nicht-thermisch und / oder thermisch härtbar sind.
Die Aushärtegeschwindigkeit bei der Herstellung von Werkstoffen und Beschichtungsstoffen wird in vielen Prozessen immer wichtiger.
Bei der Entwicklung von Materialien und Beschichtungsstoffen ist es oftmals wünschenswert, dass das System möglichst schnell polymerisiert, so dass eine hohe Produktionsgeschwindigkeit bzw. kurze Taktzeiten ermöglicht werden.
Bei der Polymerisation kommt den Initiatoren, die die Aushärtungsreaktionen initiieren daher eine besondere Bedeutung zu. So sollen Initiatoren bei Raumtemperatur einsetzbar sein sowie eine schnelle Aushärtung bewirken und dennoch die mechanischen Eigenschaften der Produkte nicht negativ beeinflussen.
Zudem sollten die Initiatoren dabei noch gewisse Anforderungen, wie gute Löslichkeit im Monomer und Lagerstabilität erfüllen. Die Initiatoren sollten auch keine Nebenwirkungen wie Vergilbung des
Produktes aufweisen.
Seit einigen Jahren werden insbesondere härtbare Harze durch Strahlungsenergie gehärtet.
Eine Polymerisation (Härtung) kann also nicht nur thermisch sondern auch durch
Strahlungsenergie gestartet werden. Insbesondere bei der UV-Härtung kommt es häufig vor, dass das Harz nur in den Bereichen aushärtet, die einer bestimmten Menge an Strahlungsenergie ausgesetzt sind. Eine vollständige Durchhärtung des Harzes ist abhängig von der Schichtdicke:
Die Strahlung wird beim Durchdringen des Harzes abgeschwächt oder die Strahlungsenergie wird zum Beispiel in der Gegenwart einer Substanz, die in der Lage ist, eine Wellenlänge zu absorbieren, die derjenigen der Strahlungsenergie entspricht, weitgehend abgeschwächt oder absorbiert.
Im Ergebnis ist es daher bei einer Härtung schwierig, den tiefer liegenden Teil des Harzes zu erreichen.
Daher ist es wichtig bei einer Härtung durch Strahlung, insbesondere bei Harzsystemen, Initiatoren einzusetzen, die schnell aktiviert werden und insbesondere schnell genügend viele Radikale,
Kationen und / oder Anionen für den spontanen Ablauf der Polymerisation erzeugen.
Die Härtung durch Elektronenstrahlen wird daher im Gegensatz zur UV-Härtung oder thermischen
Härtung immer mehr bevorzugt, da sie viele Nachteile der UV-Härtung bzw. thermischen Härtung nicht aufweist. US5726216 beansprucht ein Verfahren zur Herstellung von nicht-thermisch gehärteten Epoxidharzen, in dem Diaryl-iodonium Salze als kationische Initiatoren eingesetzt werden und die Härtung mittels hochenergetischer ionisierender Strahlung bei einer Dosis von größer als 0.75 kilogray/sek vorgenommen wird.
In EP0843685 B1 wird ein Verfahren beansprucht zur Herstellung eines zäh-modifizierten, nicht thermisch härtenden Epoxidharzsystems, das ebenfalls einen kationischen Initiator bestehend aus einem Diaryl-iodoniumsalz enthält und in dem das Härten bei einer Dosisrate von mehr als 1 kilogray/sek durchgeführt wird.
Die Härtung von Epoxidharzen erfolgt im Stand der Technik üblicherweise in Gegenwart von Katalysatoren, die zumeist aus lodonium- oder Sulfoniumsalzen mit den Anionen SbF6 ", AsF6 ", PF6 " oder BF4 " bestehen.
Es war daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung alternative Initiatoren zu den bereits aus dem Stand der Technik bekannten zu finden und bereitzustellen.
Insbesondere war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Initiatoren zur Verfügung zu stellen, die auf einfachem Wege herstellbar sind.
Weiterhin war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Initiatoren bereitzustellen, die ein System, bevorzugt ein Harzsystem, nicht-thermisch und / oder thermisch (initiiert) ausreichend aushärten, und das nach der Härtung einen hohen Vernetzungsgrad aufweist. Die Aushärtung mit den erfindungsgemäßen Initiatoren soll dabei insbesondere die thermomechanischen und mechanischen Eigenschaften des gehärteten Produkts nicht negativ beeinflussen.
So bestand eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Zubereitungen sowie
Harzsysteme, insbesondere Epoxidharzsysteme, die die erfindungsgemäßen Initiatoren enthalten, bereitzustellen.
Dabei ist eine gute Lagerstabilität der Formulierungen und Zubereitungen, die solche Initiatoren enthalten, ein besonders wichtiger Faktor.
Überraschenderweise zeigte sich, dass Initiatoren der allgemeinen Formel (I)
{[M(L)a]Xb}n (I),
mit M = Metallkation, L = Ligand, X = Gegenion, a = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 4, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 3, n = 1 bis ∞, wobei a, b, und n sowohl ganze Zahlen als auch Zahlenbereiche darstellen können und a zusätzlich auch nicht ganze Zahlen darstellen kann, die Anforderungen der gestellten Aufgaben erfüllen.
So konnte gezeigt werden, dass die erfindungsgemäßen Initiatoren zu Materialien mit sehr guten Elastizitätsmodulwerten (E-Modulwerte) führen.
Zudem konnte gezeigt werden, dass die erfindungsgemäßen Initiatoren in Harzen eine vergleichbare und teilweise auch verbesserte Vernetzungsdichte im Vergleich zu den Initiatorsystemen aus dem Stand der Technik aufweisen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Initiatoren der allgemeinen Formel (I)
{[M(L)a]Xb}n (I),
mit M = Metallkation, L = Ligand, X = Gegenion, a = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 4, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 3, n = 1 bis ∞, wobei a, b, und n sowohl ganze Zahlen als auch Zahlenbereiche darstellen können und a zusätzlich auch nicht ganze Zahlen darstellen kann.
Bevorzugt ist das Gegenion (X) hierbei ausgewählt aus Hexafluoroantimonat (SbF6 ), Hexafluorophosphat (PF6 ), Bortetrafluorid (BF4 ), Hexafluoroaluminat (AIF6 3 ), Trifluormethansulfonat (CF3SO3 "), Nitrat (NO3 "), Hexafluoroarsenat (AsF6 "), Tetrakis(pentafluorphenylborat) (B[C6F5]4 ~), Tetrakis[3.5-bis(trifluormethyl)phenyl]borat (B[C6H3(CF3)2]4 ~), Tetraphenylborat (B[C6H5]4 ~), Hexafluorotitanat (TiF6 2"), Hexafluorogermanat (GeF6 2"), Hexafluorosilicat (SiF6 2"), Hexafluoronickelat (NiF6 2") oder Hexafluorozirkonat (ZrF6 2"). Insbesondere bevorzugt ist als Gegenion (X) Hexafluoroantimonat (SbF6 ").
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Initiatoren, umfassend mindestens ein Metallkation (M), mindestens einen Liganden (L) und mindestens ein Molekül Hexafluoroantimonat (SbF6 ") als Gegenion, erhältlich durch die Komplexbildungsreaktion eines entsprechenden Metall- SbF6-Salzes mit einem entsprechenden Liganden (L).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das entsprechende Metall-SbF6-Salz vor der Komplexbildungsreaktion mit dem entsprechenden Liganden (L) erst noch gebildet.
Vorzugsweise umfasst mindestens ein Reaktionsprodukt der Komplexbildungsreaktion einen Komplex der allgemeinen Formel (II)
([M(L)J (SbF6) b}n (II),
mit M = Metallkation, L = Ligand, a = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 4, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 3, n = 1 bis ∞, wobei a, b, und n sowohl ganze Zahlen als auch Zahlenbereiche darstellen können und a zusätzlich auch nicht ganze Zahlen darstellen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Metallkation (M) der erfindungsgemäßen Initiatoren (I) und / oder (II) ausgewählt sein aus der Gruppe der Übergangsmetalle der vierten oder fünften Periode oder der zweiten oder dritten Hauptgruppe des Periodensystems. Insbesondere bevorzugt ist das Metallkation (M) ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ag, Fe, Mg, Co, Cu, AI oder Ti.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ligand (L) eine Verbindung mit mindestens einer (C-
C)-Doppel- und / oder Dreifachbindung, bevorzugt ein substituiertes oder unsubstituiertes, verzweigtes oder nicht verzeigtes, cyclisches oder nicht-cyclisches Alken oder Alkin mit 1 bis 30 C-
Atomen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ligand (L) ein Ether, insbesondere ein cyclischer Ether, vorzugsweise ein Kronenether.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ligand (L) eine Verbindung aus der Gruppe der Nitrile. Eine solche Verbindung umfasst mindestens eine C≡N-Gruppe.
Geeignete bevorzugte Liganden (L) sind beispielsweise ausgewählt aus Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 1-Decen, Isopren, Norbornen, Cyclohexen, Cycloocten, Cyclodecen, 1 ,4-Cyclohexadien, 4-Vinylcyclohexen, trans-2-Octen, Styrol, 5- Norbornen-2-carbonsäure, Butadien, 1 ,5-Hexadien, 1 ,6-Heptadien, 1 ,7-Octadien, 1 ,9-Decadien, Sorbinsäureethylester, 1 ,3-Cyclohexadien, 1 ,3-Cyclooctadien, 1 ,5-Cyclooctadien, Norbornadien, Dicyclopentadien, Cycloheptatrien, trans,trans,trans-1 ,5,9-Cyclododecatrien, trans,trans,cis-1 ,5,9- Cyclododecatrien, Cyclooctatetraen, Squalen, Diallylcarbonat, Diallylether, Diallyldimethylsilan, Nopol, Cyclopentadien, Ethylvinylether, Limonen, 1 ,2-Dihydronaphthalin, Zimtsäureethylester, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Stilben, Ölsäuremethylester, Linolsäuremethylester, Linolensäure- methylester, Diphenylacetylen, Dimethylacetylen, 3-Hexin, 1 ,8-Cyclotetradecadiin, Propargylalkohol, Vinylacetylen, 15-Krone-5, 18-Krone-6, 1-Phenylpropin, 1 ,8-Nonadiin, 18-Krone- 6-tetracarbonsäure.
a, b, und n können erfindungsgemäß sowohl ganze Zahlen als auch Zahlenbereiche darstellen und a kann zusätzlich auch nicht ganze Zahlen darstellen.
Insbesondere bevorzugt ist a ein Zahlenbereich von 1 bis 6, besonders bevorzugt von 1 bis 4. Weiterhin bevorzugt ist a = 1 , 1.5, 2, 3 oder 4, ganz besonders bevorzugt 1 , 1.5 oder 2. Insbesondere bevorzugt ist b ein Zahlenbereich von 1 bis 6, besonders bevorzugt von 1 bis 3. Weiterhin bevorzugt ist b = 1 , 2, 3 oder 4, ganz besonders bevorzugt 1 , 2 oder 3.
n ist bevorzugt entweder 1 (monomerer Metallkomplex) oder liegt bevorzugt in einem Bereich von 1 bis ∞ (monomere, dimere, trimere, oligomere und polymere Koordinationsverbindungen oder Gemische aus diesen), beispielsweise bevorzugt 1 bis 20000, besonders bevorzugt 1 bis 1000, ganz besonders bevorzugt 1 bis 500 oder 1 bis 300. Insbesondere bevorzugt ist für n jedoch ein Zahlenbereich zwischen 1 bis ∞ (unendlich).
Da die erfindungsgemäßen Initiatoren im Fall mehrfunktioneller Liganden L (Diene, Triene, Oligoalkene, Düne, Oligoalkine) Koordinationspolymere darstellen können, bedeutet ∞ in der vorliegenden Erfindung, dass n ins unendliche gehen kann.
Ist n = 1 bedeutet es erfindungsgemäß, dass monomere Koordinationsverbindungen vorliegen. Ist n ein Zahlenbereich von 1 bis ∞, bedeutet dies, dass neben monomeren auch dimere, trimere, oligomere und polymere Koordinationsverbindungen, sog. Koordinationspolymere, und Gemische aus diesen mit unterschiedlicher Kettenlänge vorliegen.
Daher liegt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mischung aus Initiatoren der allgemeinen Formel (I) vor, besonders bevorzugt liegt eine Mischung aus Initiatoren der allgemeinen Formel (II) vor.
Voraussetzung zur Bildung von dimeren, trimeren, und oligomeren Koordinationsverbindungen sowie Koordinationspolymeren sind mehrfunktionelle Liganden L, welche in der Lage sind mehrere Metallzentren zu verknüpfen und so den Aufbau dimerer, trimerer, oligomerer und polymerer Strukturen ermöglichen. Mit Monoalkenen und -alkinen sowie Kronenethern ist dies nicht möglich und es werden bevorzugt ausschließlich einkernige Koordinationsverbindungen d.h. monomere Komplexe mit nur einem Metallzentrum erhalten (die Parameter a und b sind variabel, n = 1 ). Im Fall cyclischer Di-, Tri- oder Tetraene (z.B. 1 ,5-Cyclooctadien, Cycloheptatrien oder Cyclooctatetraen) werden, bevorzugt überwiegend einkernige Metallkomplexe erhalten, die Bildung mehrkerniger ligandverbrückter Strukturen ist jedoch auch möglich. Werden offenkettige Diene als Liganden L eingesetzt so kann, je nach Metallkation und Anion, auch die Bildung von Koordinationspolymeren favorisiert sein. Wird beispielsweise AgSbF6 mit 1 ,7-Octadien umgesetzt, so wird vorzugsweise {[Ag(1 ,7-Octadien)-ι 5]SbF6}„, ein Koordinationspolymer mit beispielsweise eindimensionaler Kettenstruktur (a = 1.5, b = 1 , n = ∞), in dem die Silberzentren bevorzugt abwechselnd durch 1 und 2 Moleküle 1 ,7-Octadien verbrückt sind, erhalten:
Mit den Liganden 1 ,5-Hexadien und 1 ,9-Decadien ergeben sich vorzugsweise ähnliche Strukturen. Mit zunehmender Zahl an Doppelbindungen im Liganden ergeben sich immer mehr Verzweigungsmöglichkeiten, die resultierenden Strukturen werden vorzugsweise komplexer und es werden vorzugsweise Gemische unterschiedlich vernetzter oligomerer und polymerer Koordinationsverbindungen erhalten, wie beispielsweise beim Liganden Squalen, einem offenkettigen Hexaalken. Vorzugsweise werden neben einkernigen Verbindungen auch mehrkernige Verbindungen gebildet.
Erfindungsgemäße Initiatoren sind [Ag(Cyclohexen)2]SbF6,
[Ag(Cycloocten)i_4]SbF6, [Ag(Cyclododecen)i_4]SbF6, [Ag(trans-2-Octen)i_4]SbF6, [Ag(Styrol)i_
4]SbF6, [Ag(5-Norbornen-2-carbonsäure)-ι_4]SbF6,
{[Ag(1 ,5-Hexadien)1.4]SbF6}1.„, {[Ag(1 ,7-Octadien)i 5]SbF6}„,
{[Ag(1 ,7-Octadien)1 5]SbF6}1Ooo, {[Ag(1 ,7-Octadien)1 5]SbF6}5oo,
{[Ag(1 ,9-Decadien)-|.4]SbF6}-|.„, {[Ag(Sorbinsäureethylester)-|.4]SbF6}-|.„,
{[Ag(1 ,3-Cyclohexadien)1.4]SbF6}1.„, {[Ag(1 ,3-Cyclooctadien)1.4]SbF6}1.„,
[Ag(1 ,5-Cyclooctadien)2]SbF6, {[Ag(Norbornadien)-|.4]SbF6}-|.„, {[Ag(Dicyclopentadien)-|.4]SbF6}-|.„,
{[Ag(Cycloheptatrien)1.4]SbF6}1.„,
{[Cu(1 ,7-Octadien)1.4]SbF6}1.„, [Cu(1 ,5-Cyclooctadien)2]SbF6,
[Cu(15-Krone-5)]SbF6, [Fe(15-Krone-5)](SbF6)3, [Fe(18-Krone-6)](SbF6)3, [Mg(15-Krone-5)](SbF6)2,
[Co(15-Krone-5)](SbF6)2, [Ag(1
{[Ag(trans,trans,cis-1 ,5,9-Cyclododecatrien)1.4]SbF6}1.„,
{[Ag(trans,trans,trans-1 ,5,9-Cyclododecatrien)1.4]SbF6}1.„, {[Ag(Cyclooctatetraen)-|.4]SbF6}-|.„,
{[Ag(Squalen)1_4]SbF6}1_„.
Die erfindungsgemäßen Initiatoren initiieren vorzugsweise die Polymerisation durch Bildung von
Kationen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erfindungsgemäßen Initiatoren auch
Photoinitiatoren.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Zubereitungen, die mindestens einen erfindungsgemäßen Initiator enthalten.
Der Begriff „Zubereitung" steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für Gemische, enthaltend mindestens einen erfindungsgemäßen Initiator und mindestens einen weiteren Zusatzstoff, wie er entweder aufgrund der Art der Herstellung der erfindungsgemäßen Initiatoren vorliegt (beispielsweise Lösemittel, Katalysatoren) oder nachträglich zugemischt wird (beispielsweise Weichmacher, Reaktivverdünner, Füllstoffe und dergleichen). Demgemäß weist die erfindungsgemäße Zubereitung vorzugsweise ein oder mehrere zusätzliche Bestandteile (Zusatzstoffe) auf, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Füllstoffe, Stabilisatoren, Härterbeschleuniger, Antioxidantien, Haftvermittler, Rheologische Agenzien, Verdicker, Bindemittel, Lösungsmittel, Radikalfänger, Katalysatoren, Reaktivverdünner, Weichmacher, additive Harze, Flammschutz-Additive, Schlagzäh-Additive, wie beispielsweise Elastomere, Thermoplaste, Core-Shell Partikel, Nanopartikel, Block-Copolymere, Nanoröhrchen. In Abhängigkeit des beabsichtigten Endverbrauchs können weitere übliche Zusatzstoffe wie Dispergiermittel, Anti-Kratzmittel, Pigmente, Farbstoffe, Emulgatoren (Tenside), Korrosionsinhibitoren in die erfindungsgemäßen Zubereitungen zugegeben werden.
Vorzugsweise beträgt die Konzentration der erfindungsgemäßen Initiatoren in den Zubereitungen 0.01 bis 10 Gew%, bevorzugt 0.5 bis 3 Gew%, und besonders bevorzugt 1 bis 2 Gew% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Als Weichmacher geeignet sind beispielsweise vorzugsweise Ester wie Abietinsäureester, Adipinsäureester, Azelainsäureester, Benzoesäureester, Buttersäureester, Essigsäureester, Phosphorsäureester, Phthalsäureester; Ester höherer Fettsäuren mit etwa 8 bis etwa 44 C- Atomen, wie Dioctyladipat, Diisodecylsuccinat, Dibutylsebacat oder Butyloleat, Ester OH-Gruppen tragender oder epoxidierter Fettsäuren, Fettsäureester und Fette, Glykolsäureester, Phosphorsäureester, Phthalsäureester, von 1 bis 12 C-Atomen enthaltenden linearen oder verzweigten Alkoholen, wie beispielsweise Dioctylphthalat, Dibutylphthalat oder Butylbenzylphthalat, Propionsäure-ester, Sebacinsäureester, Sulfonsäureester, Thiobuttersäureester, Trimellithsäureester, Zitronensäureester sowie Ester auf Nitrocellulose- und Polyvinylacetat-Basis, sowie Gemische aus zwei oder mehr davon. Besonders geeignet sind die asymmetrischen Ester der difunktionellen, aliphatischen Dicarbonsäuren, beispielsweise das Veresterungsprodukt von Adipinsäuremonooctylester mit 2-Ethylhexanol (Edenol DOA, Fa. Henkel, Düsseldorf).
Ebenfalls als Weichmacher geeignet sind bevorzugt die reinen oder gemischten Ether monofunktioneller, linearer oder verzweigter C4-16-Alkohole oder Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen Ethern solcher Alkohole, beispielsweise Dioctylether (erhältlich als Cetiol OE, Fa. Henkel, Düsseldorf).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden als Weichmacher endgruppenverschlosse- ne Polyethylenglykole eingesetzt. Beispielsweise Polyethylen- oder Polypropylenglykoldi-C1-4- alkylether, insbesondere die Dimethyl- oder Diethylether von Diethylenglykol oder Dipropylenglykol, sowie Gemische aus zweien oder mehreren dieser.
Die erfindungsgemäße Zubereitung kann bis zu etwa 80 Gew% an Füllstoffen enthalten. Als Füllstoffe geeignet sind anorganische Füllstoffe, beispielsweise natürlich vorkommende oder synthetische Materialien wie z.B. Quarz, Nitride (z.B. Siliciumnitrid), z.B. von Ce, Sb, Sn, Zr, Sr, Ba und AI abgeleitete Gläser, kolloidales Siliciumdioxid, Feldspat, Borsilikatgläser, Kaolin, Talk, Titandioxid und Zinkgläser, sowie Siliciumdioxidteilchen von Submikrongröße (z.B. pyrogene Siliciumdioxide wie z.B. die Siliciumdioxide der Serien "Aerosil" "OX 50", "130", "150" und "200", welche von Degussa verkauft werden, sowie "Cab-O-Sil M5", welches von Cabot Corp. verkauft wird), Aluminiumsilikate, Magnesiumsilikate, Zeolithe, Bentonite, gemahlene Mineralstoffe, Calciumcarbonate, Quarzstaub, Kieselsäureanhydrid, Siliciumhydrat oder Ruß, Magnesiumcarbonat, gebrannter Ton, Ton, Eisenoxid, Zinkoxid, Titanium Dioxid, Zellstoff, Holzmehl, Glimmer, Spreu, Graphit, feines Aluminiumpulver oder Feuersteinpulver, Glaskugeln, Glasmehl, Glasfasern und Glasfaserkurzschnitte sowie weitere, dem Fachmann bekannte anorganische Füllstoffe, sowie organische Füllstoffe, insbesondere Faserkurzschnitte oder Kunststoffhohlkugeln, sowie funktionelle Füllstoffe, die die rheologischen Eigenschaften positiv beeinflussen, beispielsweise hochdisperse Kieselsäure, insbesondere mit niedriger BET- Oberfläche von 20-150, bevorzugt 30-100, insbesondere bevorzugt etwa 50 m2/g . Gegebenenfalls können Füllstoffe eingesetzt werden, die der Zubereitung Thixotropie verleihen, beispielsweise quellbare Kunststoffe wie PVC.
Geeignete additive Harze sind alle natürlichen und synthetischen Harze, wie etwa Kolophonium- Derivate (zum Beispiel durch Disproportionierung, Hydrierung oder Veresterung entstandene Derivate), Cumaron-Inden- und Polyterpen-Harze, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoff-Harze (C-5-, C-9-, (C-5)2-Harze), gemischte C-5/C-9-Harze, hydrierte und teilhydrierte Derivate der genannten Typen, Harze aus Styrol oder α-Methylstyrol sowie Terpen- Phenolharze und weitere wie aufgeführt in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie (4. Aufl.), Band 12, S. 525 - 555, Weinheim.
Geeignete Lösungsmittel sind Wasser, Ketone, niedere Alkohole, niedere Carbonsäuren, Ether und Ester wie (Meth)acrylsaeure(ester), Aceton, Acetylaceton, Acetoessigester, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, N-Methylpyrrolidon, Dioxan, Tetrahydrofuran, 2-Methoxyethanol, 2-Ethoxyethanol, 1-Methoxy-2-propanol, 1 ,2-Dimethoxyethan, Ethylacetat, n- Butylacetat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, iso- Butanol, sek-Butanol, tert-Butanol, Diacetonalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Ethylenglycoldimethylether, Ethylenglycoldiethylether, Ethylenglycoldi-n-butylether, Diethylenglycol, Diethylenglycoldimethylether, Diethylenglycoldiethylether, Diethylenglycoldi-n- butylether, Polyethylenglykole, Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure, THF, Dioxan, Acetonitril, Propionitril, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Di-n-butylcarbonat, 1 ,2-Ethylencarbonat, 1 ,2-Propylencarbonat oder 1 ,3- Propylencarbonat sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und XyIoI.
Die als Haftvermittler und/oder Reaktivverdünner bevorzugten α-Silane sind vorteilhaft aus der Gruppe bestehend aus -, α-Methacryl-, α-Carbamatosilanen und α-Alkoxysilanen auswählbar. Geeignete Beispiele sind (Methacryloxymethyl)methyldiethoxysilan und Methacryloxymethyltriethoxysilan, N-(Triethoxysilylmethyl)-O-methyl-carbannat und N- (Methyldiethoxysilylmethyl)-O-nnethyl-carbannat.
Als Verdicker kommen neben radikalisch (co)polymerisierten (Co)Polymerisaten, übliche organische und anorganische Verdicker wie Hydroxymethylcellulose oder Bentonit in Betracht. Als geeignete Katalysatoren zur Förderung der Vernetzung kommen insbesondere Morpholin, N- Methylmorpholin, 1 ,3-Diazabicyclo[5.4.6]undecene-7 (DBU). Weitere geeignete Katalysatoren sind solche auf Basis von organischen oder anorganischen Schwermetallverbindungen, wie beispielsweise Kobaltnaphthenat, Dibutylzinndilaurat, Zinnmercaptide, Zinndichlorid, Zirkontetraoctoat, Zinnnaphthenat, Zinnstearat, Antimondioctoat, Bleidioctoat, Metall-, insbesondere Eisenacetylacetonat. Insbesondere kommen alle für die Beschleunigung der Silanol- Kondensation bekannten Katalysatoren in Frage. Beispielsweise sind dies Organozinn- Organotitan-, Organozirkon- oder Organoaluminiumverbindungen. Beispiele für derartige Verbindungen sind Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndimaleat, Zinnoctoat, Isopropyltriisostearoyltitanat, lsopropyltris(dioctylpyrophosphat)titanat,
Bis(dioctylpyrophosphat)oxyacetattitanat, Tetrabutylzirconat, Tetrakis(acetylacetonato)zirkonium, Tetraisobutylzirkonat, Butoxytris(acetylacetonato)zirkonium, Tris(ethylacetoacetato)aluminium. Dibutylzinnalkylester wie Dibutylzinnalkylmaleate oder Dibutylzinnlaurate sind besonders geeignet, insbesondere Dibutylzinnbisethylmaleat, Dibutylzinnbisbutylmaleat, Dibutylzinnbisoctylmaleat, Dibutylzinnbisoleylmaleat, Dibutylzinnbisacetylacetat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndioctoat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinnbistriethoxysilikat und deren katalytisch wirksame Derivate. Die genannten Katalysatoren können alleine oder als Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Katalysatoren eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können bis zu 5 Gew% solcher Katalysatoren in der Gesamtzusammensetzung enthalten.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können weiterhin bis zu etwa 7 Gew%, insbesondere etwa 3 bis etwa 5 Gew% Antioxidantien in der Gesamtzusammensetzung enthalten.
Zu den im Rahmen der Erfindung als Zusatzstoffe einsetzbaren Stabilisatoren oder Antioxidantien, zählen gehinderte Phenole hohen Molekulargewichts (Mw), polyfunktionelle Phenole und schwefel- und phosphorhaltige Phenole. Im Rahmen der Erfindung als Zusatzstoffe einsetzbare Phenole sind beispielsweise 1 ,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol; Pentaery- thrittetrakis-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat; n-Octa-decyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydrox- yphenyl)propionat; 4,4-Methylenbis(2,6-di-tert-butyl-phenol); 4,4-Thiobis(6-tert-butyl-o-cresol); 2,6- Di-tert-butylphenol; 2,4-Dimethyl-6-tert-butylphenol, 2,2'-Methylen-bis- (4-methyl-6-tert-butylphenol; 4,4'-Butyliden-bis-(3-methyl-6-tert-butylphenol); 4,4'-Thiobis(3-methyl-6-tert-butylphenol); 2,6-Di- tert-butyl-p-cresol; 6-(4-Hydroxyphenoxy)-2,4-bis(n-octyl-thio)-1 ,3,5-triazin; Tetrakis[methylen-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methan; 1 ,1 ,3-Tris(2-methyl-4-hydroxy-4-tert- butylphenyl)butan; Di-n-Octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonate; 2-(n- Octylthio)ethyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoat; und Sorbithexa[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydrox- yphenyl)propionat].
Als Photostabilisatoren sind beispielsweise diejenigen geeignet, die unter dem Namen Thinuvin®
(Hersteller: Ciba Geigy) im Handel erhältlich sind.
Geeignete Stabilisatoren, die typische UV-Absorber sind und Lichtstabilisatoren darstellen, können ebenfalls enthalten sein, vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen der Oxanilide, Triazine und Benzotriazole (letztere erhaeltlich als Tinuvin®-Marken der Ciba-Spezialitätenchemie) und Benzophenone oder Kombinationen hiervon. Es kann vorteilhaft sein Lichtstabilisatoren zuzugeben, die UV-Licht nicht absorbieren.
Eine Auswahl geeigneter bevorzugter UV-Absorber und Lichtstabilisatoren, die in den erfindungsgemäßen Zubereitungen enthalten sein können, sind:
2-Hydroxybenzophenone, zum Beispiel die 4-Hydroxy-, 4-Methoxy-, 4-Octyloxy-, 4-Decyloxy-, A-
Dodecyloxy-, 4-Benzyloxy-, 4,2',4'-Trihydroxy- und
2'-Hydroxy-4,4'-dimethoxy-Derivate;
Ester von substituierten und unsubstituierten Benzoesäuren, wie zum Beispiel 4-Tertbutyl- phenylsalicylat, Phenylsalicylat, Octylphenylsalicylat, Dibenzoylresorcinol, Bis(4-tert- butylbenzoyl)resorcinol, Benzoylresorcinol, 2,4-Di-tert-butylphenyl-3,5-di-tert-butyl-4- hydroxybenzoat, Hexadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoat, Octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4- hydroxybenzoat, 2-Methyl-4,6-di-tert-butylphenyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoat.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können bis zu etwa 2 Gew%, vorzugsweise etwa 1 Gew% solcher UV-Stabilisatoren in der Gesamtzusammensetzung enthalten.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können weiterhin Schlagzäh-Additive (Schlagzähmodifier) enthalten.
Geeignete Schlagzäh-Additive sind beispielsweise end-funktionalisierte oder nicht end- funktionalisierte Thermoplaste wie Polysulfone, Polyphenylsulfone, Polyethersulfone (z.B. Radel und Udel von Solvay, oder Ultrason von BASF), Polyetheretherketone, Polyetherketone,
Polybutylenterephthalate, Polycarbonate, Polyetherimide, Polyethylen, Nylon, Polyamidimide,
Poly(arylether), Polyester, Polyarylate.
Geeignete Elastomere, die ebenfalls als Schlagzähmodifier fungieren sind zum Beispiel EPDM- oder EPM-Kautschuk, Polyisobutylen, Butylkautschuk, Ethylen-Vinylacetat, hydrierte
Blockcopolymere aus Dienen (zum Beispiel durch Hydrierung von SBR, cSBR, SBS, SIS oder IR; solche Polymere sind zum Beispiel als SEPS und SEBS bekannt), Copolymere von Styrol,
Butadien, und Ethylen, oder Styrol, Butylene, Ethylene, Butadien, Butylkautschuk, Neopren
Kautschuk, und Poly(siloxane).
Weiterhin können Polymere mit einem Molekulargewicht von etwa 5000 bis 2 000 000, vorzugsweise 10 000 bis 1 000 000, wie bevorzugt Homo- und Copolymere von Acrylaten und Methacrylaten, Copolymere von Methylmethacrylat/Ethylacrylat/Methacrylsaeure, Poly(alkylmethacrylaten), Poly(alkylacrylaten); CeIIu loseester und Ether wie Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Methylcellulose, Ethylcellulose; Polyvinylbutyral, Polyvinylformal, cyclisierter Kautschuk, Polyether wie Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polytetrahydrofuran; Polystyren, Polycarbonat, Polyurethan, chlorierte Polyolefine, Polyvinylchlorid, Copolymere von Vinylchlorid/Vinylidenchlorid, Copolymer von Vinylidenchlorid mit Acrynitril, Methylmethacrylat und Vinylacetat, Polyvinylacetat, Copoly(ethylen/vinylacetat), Polymere wie Polycaprolactam und Poly(hexamethylenadipamid), Polyester wie Poly(ethylenglycolterephthalat) und Poly(hexamethylenglycolsuccinat) als Schlagzäh-Additive verwendet werden.
Geeignete Nanopartikel, die ebenfalls als Schlagzähmodifier eingesetzt werden können sind insbesondere solche auf der Basis von Siliciumdioxid (z.B. Nanopox von Nanoresins), Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid und Barium Sulfat. Sie weisen vorzugsweise eine Teilchengröße von weniger als 50 nm auf. Beispiele geeigneter Nanopartikel auf der Basis von Siliciumdioxid sind pyrogene Siliciumdioxide, welche unter dem Handelsnamen Aerosil® VP8200, VP721 oder R972 von der Firma Degussa oder den Handelsnamen Cab 0 Sil® TS 610, CT 1110F oder CT 1 110G von der Firma CABOT vertrieben werden. „Multiwall" und „Single-Wall" Nanoröhrchen mit einer modifizierten oder nicht modifizierten Oberfläche sind ebenso einsetzbar. Ebenfalls denkbar sind Nanopartikel, die in Form von Dispersionen vorliegen, beispielsweise die Dispersion, welche unter dem Handelsnamen High Link® OG 103-31 von der Firma Clariant Hoechst vertrieben wird.
Geeignete Core-Shell Partikel, die z.B. einen vernetzten Silica-Kern und eine funktionalisierte Schale haben (z.B. Genioperl von Wacker, Albidur von Nanoresins) oder die z.B. einen Kautschuk- Kern haben (z.B. Zeon, Kaneka) sowie geeignete hoch funktionalisierte Polymere z.B. Polyole, dendritische Polymere (z.B. Boltorn von Perstorp) und Polyester, können ebenfalls verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können bis zu 90 Gew%, vorzugsweise bis zu 80 Gew%, besonders bevorzugt bis zu 50 Gew% Schlagzäh-Additive in der Gesamtzusammensetzung enthalten.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Zubereitungen thermische Inhibitoren enthalten, die dazu vorgesehen sind, eine vorzeitige Polymerisation zu verhindern.
Geeignete Inhibitoren sind beispielsweise Hydrochinon, Hydrochinonderivative, p-Methoxyphenol, ß-Naphthol oder sterisch gehinderte Phenole wie 2,6-Di(tert-butyl)-p-kresol.
Geeignete Dispergiermittel sind wasserlösliche organische Verbindungen mit hohem Molekulargewicht, die polare Gruppen tragen, beispielsweise Polyvinylalkohole, Polyether, Polyvinylpyrrolidon oder Celluloseether. Geeignete Emulgatoren können nichtionische Emulgatoren sein und in einigen Fällen können ebenso ionische Emulgatoren verwendet werden.
Weiterhin ist es möglich weitere aus dem Stand der Technik bekannte Initiatoren in den erfindungsgemäßen Zubereitungen einzusetzen, um die initiierte Polymerisation durch die erfindungsgemäßen Initiatoren zu unterstützen.
So können beispielsweise thermisch aktivierbare Initiatoren zugesetzt werden ausgewählt aus organischen Azoverbindungen, organischen Peroxiden, C-C-spaltenden Initiatoren wie Benzpinakolsilylether, Hydroxyimide wie z.B. N-Hydroxyphthalimid oder N-Hydroxysuccinimid. Zu den thermisch aktivierbaren Peroxoverbindungen, welche sich als Initiatoren eignen, zählen Vertreter der verschiedenen peroxidischen Verbindungen, wie Disuccinoylperoxid, Kaliumperoxodisulfat, Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, Dibenzoylperoxid, Cyclohexanonperoxid, Di-tert-Butylperoxid, Dialkylperoxide, Diacylperoxide, Peroxyd icarbonate, Perketale, Peroxycarbonsäuren und deren Ester, Ketonperoxide und/oder Hydroperoxide. Besonders bevorzugt sind Di(3,5,5-trimethylhexanoyl)peroxid, Didecanoylperoxid, Dilauroylperoxid, Dibenzoylperoxid, Di(2-ethylhexyl)peroxydicarbonat, Dicyclohexylperoxydicarbonat, Di(4-tert- butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Dimyristylperoxydicarbonat, Diacetylperoxydicarbonat, Di-tert- butylperoxyoxalat sowie Peroxycarbonsäureester aus den Reaktionsprodukten zwischen Pivalinsaeure, Neodecansäure oder 2-Ethylhexansäure und tert-Butylhydroperoxid, tert- Amylhydroperoxid, Cumylhydroperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-dihydroperoxy-hexan, 1 ,3-Di(2- hydroxyperoxyisopropyl)benzol.
Es kommt auch ein System aus zwei oder mehr der vorgenannten thermisch aktivierbaren Initiatoren in Frage.
In einer weiteren Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Initiatoren in der Zubereitung mit anderen Initiatoren eingesetzt werden. Dies können beispielsweise dem Fachmann bekannte Photoinitiatoren sein.
Geeignete bevorzugte Photoinitiatoren sind beispielsweise Benzophenon, Acetophenon, Acetonaphthochinon, Methylethylketon, Valerophenon, Hexanophenon, α-Phenylbutyrophenon, p- Morpholinopropiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, A- Morpholinodeoxybenzoin, p-Diacetylbenzol, 4-Aminobenzophenon, 4'-Methoxyacetophenon, ß- Methylanthrachinon, tert-Butylanthrachinon, Anthrachinoncarbonsaeureester, Benzaldehyd, α- Tetralon, 9-Acetylphenanthren, 2-Acetylphenanthren, 10-Thioxanthenon, 3-Acetylphenanthren, 3- Acetylindol, 9-Fluorenon, 1-lndanon, 1 ,3,4-Triacetylbenzol, Thioxanthen-9-on, Xanthen-9-on, 2,4- Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethylthioxanthon, 2,4-Di-iso-propylthioxanthon, 2,4-Dichlorthioxanthon, Benzoin, Benzoin-iso-butylether, Chloroxanthenon, Benzoin-tetrahydropyranylether, Benzoin- methylether, Benzoin-ethylether, Benzoin-butylether, Benzoiniso-propylether, 7-H-Benzoin- methylether, Benz[de]anthracen-7-on, 1-Naphthaldehyd, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, A- Phenylbenzophenon, 4-Chlorbenzophenon, Michlers Keton, 1-Acetonaphthon, 2-Acetonaphthon, 1-Benzoylcyclohexan-i-ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon, 2,2-Dimethoxy-2- phenylacetophenon, 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon, 1 ,1-Dichloracetophenon, 1- Hydroxyacetophenon, Acetophenondimethylketal, o-Methoxybenzophenon, Triphenylphosphin, Tri- o-tolylphosphin, Benz[a]anthracen-7,12-dion, 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzilketale, wie Benzildimethylketal, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-nnorpholinopropan-1-on, Anthrachinon wie 2-Methylanthrachinon, 2-Ethylanthrachinon, 2-tert-Butylanthrachinon, 1-Chloranthrachinon, 2- Amylanthrachinon und 2,3-Butandion, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Lucirin® TPO der BASF AG), Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat (Lucirin® TPO L der BASF AG), Bis- (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid (Irgacure® 819 der Firma Ciba Spezialiätenchemie), Benzophenone, Hydroxyacetophenone, Phenylglyoxylsäure und ihre Derivate oder Gemische dieser Photoinitiatoren.
Als Beschleuniger für die thermische Nachhärtung kann vorzugsweise z.B. Zinnoctoat, Zinkoctoat, Dibutylzinnlaureat oder Diaza[2.2.2]bicyclooctan in den erfindungsgemäßen Zubereitungen verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform setzt man, neben den erfindungsgemäßen Initiatoren, zusätzlich eine Kombination aus einem thermisch aktivierbaren Initiator und einem photochemischen Initiator in den erfindungsgemäßen Zubereitungen ein. Das hat den Vorteil, dass Initiatoren eingesetzt werden können, die auf ihren Anwendungsbereich hin optimiert sind.
Die erfindungsgemäße Zubereitung ist vorzugsweise ein Harzsystem ausgewählt aus der Gruppe der Epoxidharzsysteme, Benzoxazinsysteme, Polyurethan-Systeme, Acrylatharzsysteme, Epoxyacrylatharzsysteme, Cyanacrylatharzsysteme, Triazinharzsysteme, Polyimidharzsysteme, Esteracrylatharzsysteme oder thermoplastische Harzsysteme. Bevorzugt ist die Zubereitung ein Epoxid harzsystem .
Es kann auch eine Mischung aus den genannten Harzsystemen vorliegen. In diesem Fall liegt vorzugsweise ein Gemisch aus einem Epoxidharzsystem und einem Benzoxazinsystem und / oder Polyurethan-System und / oder Acrylatharzsystem und / oder einem Epoxyacrylatharzsystem vor. Besonders bevorzugt ist die Kombination von einem Epoxidharzsystem und einem Acrylatharzsystem .
Unter einem „Epoxidharzsystem" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Harz- Zusammensetzung verstanden, die auf der Basis von Epoxidverbindungen oder epoxidhaltigen Verbindungen gebildet wird.
Solche Epoxidverbindungen oder epoxidhaltigen Verbindungen können sowohl oligomere als auch monomere Epoxidverbindungen sowie Epoxide vom polymeren Typ umfassen und können aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Verbindungen darstellen. Die Epoxidverbindungen bzw. epoxidhaltigen Verbindungen des Epoxidharzsystems weisen im Allgemeinen durchschnittlich mindestens eine polymerisierbare Epoxidgruppe pro Molekül auf, vorzugsweise mindestens etwa 1.5 polymerisierbare Epoxidgruppen pro Molekül. Die polymeren Epoxide umfassen lineare Polymere mit endständigen Epoxidgruppen (z.B. einen Diglycidylether eines Polyoxyalkylenglycols), Polymere mit Oxiran-einheiten im Molekülgerüst (z.B. Polybutadien- polyepoxid) sowie Polymere mit am Gerüst anhängenden Epoxidgruppen (z.B. ein Glycidylmethacrylat-Polymer oder -Copolymer). Diese Epoxide können reine Verbindungen oder Mischungen sein, welche eine, zwei oder mehrere Epoxidgruppen pro Molekül enthalten. Die "durchschnittliche" Anzahl von Epoxidgruppen pro Molekül wird bestimmt, indem die Gesamtzahl der Epoxidgruppen im epoxidhaltigen Material durch die Gesamtzahl der anwesenden Epoxidmoleküle dividiert wird.
Das Molekulargewicht der Epoxidverbindungen bzw. epoxidhaltigen Verbindungen des Epoxidharzsystems variiert von 100 g/mol bis zu maximal 10000 g/mol für polymere Epoxidharze. Hinsichtlich der Natur ihres Grundgerüstes und ihrer Substituentengruppen sind den Epoxidverbindungen bzw. epoxidhaltigen Verbindungen ebenfalls keine Grenzen gesetzt. So kann beispielsweise das Grundgerüst jedem beliebigen Typ angehören und die daran befindlichen Substituentengruppen können alle Gruppen darstellen, welche eine Aushärtung im Wesentlichen nicht stören.
Beispielsweise umfassen die Substituentengruppen Halogene, Estergruppen, Ether, Sulfonatgruppen, Siloxangruppen, Nitrogruppen, Phosphatgruppen und dergleichen.
Geeignete Epoxidharzsysteme im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise vorzugsweise ausgewählt aus Epoxidharze vom Bisphenol-A-Typ, Epoxidharze vom Bisphenol-S- Typ, Epoxidharze vom Bisphenol-F-Typ, Epoxidharze vom Phenol-Novolak-Typ, Epoxidharze vom Cresol-Novolak-Typ, epoxidierte Produkte zahlreicher Dicyclopentadien-modifizierter Phenolharze, erhältlich durch Umsetzung von Dicyclopentadien mit zahlreichen Phenolen, epoxidierte Produkte von 2,2',6,6'-Tetramethylbiphenol, aromatische Epoxidharze wie Epoxidharze mit Naphthalin- Grundgerüst und Epoxidharze mit Fluoren-Grundgerüst, aliphatische Epoxidharze wie Neopentylglykoldiglycidylether und 1 ,6-Hexandioldiglycidylether, alicyclische Epoxidharze wie 3,4- Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat und Bis(3,4-epoxycyclohexyl)adipat, und Epoxidharze mit einem Heteroring wie Triglycidylisocyanurat ein.
Insbesondere umfassen die Epoxidharze zum Beispiel das Reaktionsprodukt aus Bisphenol A und Epichlorhydrin, das Reaktionsprodukt aus Phenol und Formaldehyd (Novolak-Harze) und Epichlorhydrin, Glycidyl Ester sowie das Reaktionsprodukt aus Epichlorhydrin und p-Aminophenol.
Weitere bevorzugte Epoxidharze, die kommerziell erhältlich sind, umfassen insbesondere Octadecylenoxid, Epichlorhydrin, Styroloxid, Vinylcyclohexenoxid, Glycidol, Glycidylmethacrylat, Diglycidylether von Bisphenol A (z.B. diejenigen, welche unter den Handelsbezeichnungen "Epon 828", "Epon 825", "Epon 1004" und "Epon 1010" der Hexion Specialty Chemicals Inc., "DER-331", "DER-332", "DER-334", "DER-732" und "DER736" der Dow
Chemical Co. erhältlich sind), Vinylcyclohexendioxid, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4- epoxycyclohexen-carboxylat, 3,4-Epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-6-methyl- cyclohexencarboxylat, Bis(3,4-epoxy-6-nnethylcyclohexylnnethyl)adipat, Bis(2,3-epoxy- cyclopentyl)ether, aliphatisches, mit Polypropylenglycol modifiziertes Epoxid, Dipentendioxid, epoxidiertes Polybutadien (z.B. Krasol Produkte von Sartomer), Epoxidfunktionalitaet enthaltendes Siliconharz, flammhemmende Epoxidharze (z.B. "DER-580", ein bromiertes Epoxidharz vom Bisphenol-Typ, welches von Dow Chemical Co. erhaeltlich ist), 1 ,4-Butandiol-diglycidylether eines Phenolformaldehyd-Novolaks (z.B. "DEN-431" und "DEN-438" der Dow Chemical Co.), sowie Resorcin-diglycidylether (z.B. "Kopoxite" der Koppers Company Inc.), Bis(3,4- epoxycyclohexyl)adipat, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexan-meta-dioxan, Vinylcyclohexenmonoxid, 1 ,2-Epoxyhexadecan, Alkylglycidilether wie z.B. C8-C10-Alkyl- glycidylether (z.B. "HELOXY Modifier 7" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), C12-C14-Alkyl- glycidylether (z.B. "HELOXY Modifier 8" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Butylglycidylether (z.B. "HELOXY Modifier 61" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Cresylglycidylether (z.B. "HELOXY Modifier 62" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), p-tert.-Butylphenyl-glycidylether (z.B. "HELOXY Modifier 65" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), polyfunktionelle Glycidylether wie z.B. Diglycidylether von 1 ,4-Butandiol (z.B. "HELOXY Modifier 67" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Diglycidylether von Neopentylglycol (z.B. "HELOXY Modifier 68" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Diglycidylether von Cyclohexandimethanol (z.B. "HELOXY Modifier 107" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Trimethylolethan-triglycidilether (z.B. "HELOXY Modifier 44" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Trimethylolpropan-triglycidylether (z.B. "HELOXY Modifier 48" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Polyglycidylether eines aliphatischen Polyols (z.B. "HELOXY Modifier 84" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Polyglycoldiepoxid (z.B. "HELOXY Modifier 32" der Hexion Specialty Chemicals Inc.), Bisphenol F-Epoxide (z.B. "EPN-1138" oder GY-281" der Huntsman Int. LLC), 9,9-Bis-4-(2,3-epoxypropoxy)-phenylfluorenon (z.B. "Epon 1079" der Hexion Specialty Chemicals Inc.).
Weitere bevorzugte kommerziell erhältliche Verbindungen sind z. B. ausgewählt aus Araldite™
6010, Araldit™ GY-281™, Araldit™ ECN- 1273, Araldit™ ECN- 1280, Araldit™ MY-720, RD-2 existiert von der Huntsman Int. LLC; DEN™ 432, DEN™ 438, DEN™ 485 von Dow Chemical Co.,
Epon™ 812, 826, 830, 834, 836, 871 , 872,1001 , 1031 etc. von Hexion Specialty Chemicals Inc. und HPT™ 1071 , HPT™ 1079 ebenfalls von Hexion Specialty Chemicals Inc., als Novolak-Harze weiterhin beispielsweise Epi-Rez™ 5132 von Hexion Specialty Chemicals Inc., ESCN-001 von
Sumitomo Chemical, Quatrex 5010 von Dow Chemical Co., RE 305S von Nippon Kayaku,
Epiclon™ N673 von DaiNipon Ink Chemistry oder Epicote™ 152 von Hexion Specialty Chemicals
Inc..
Weiterhin lassen sich als Reaktivharze auch Melamin-Harze einsetzen, wie z. B. Cymel TM-327 und -323 von Cytec.
Weiterhin lassen sich als Reaktivharze auch Terpenphenolharze, wie z. B. NIREZTM 2019 von
Arizona Chemical einsetzen.
Weiterhin lassen sich als Reaktivharze auch Phenolharze, wie z. B. YP 50 von Toto Kasei, PKHC von Dow Chemical Co. und BKR 2620 von Showa Union Gosei Corp. einsetzen. Weiterhin lassen sich als Reaktivharze auch Polyisocyanate, wie z. B. CoronateTM L von Nippon Polyurethan Ind., DesmodurTM N3300 oder MondurTM 489 von Bayer einsetzen.
Weitere Epoxidharze können vorzugsweise Copolymere von Acrylsäureestern mit Glycidol wie z.B.
Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat mit einer oder mehreren copolymerisierbaren
Vinylverbindungen sein. Beispiele solcher Copolymeren sind 1 :1 Styrol-Glycidylmethacrylat, 1 :1
Methylmethacrylat-Glycidylacrylat und 62.5:24:13.5 Methylmethacrylat-Ethylacrylat-
Glycidylmethacrylat enthalten.
Weitere verwendbare Epoxidharze sind wohlbekannt und enthalten Epoxide wie z.B.
Epichlorhydrin; Alkylenoxide, z.B. Propylenoxid, Styroloxid; Alkenyloxide, z.B. Butadienoxid;
Glycidylester, z.B. Ethylglycidat.
Weitere verwendbare Epoxidharze sind Silicone mit Epoxidfunktionalität, insbesondere
Cyclohexylepoxid-Gruppen, insbesondere solche mit einem Silicon-Grundgerüst. Beispiele sind UV
9300, UV 9315, UV 9400 und UV 9425, welche alle von GE Bayer Silicones geliefert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Zubereitungen eine Mischung aus mehreren der genannten Epoxidharzsystemen.
Beispiele solcher Mischungen können zwei oder mehrere Molekulargewichtsverteilungen von epoxid haltigen Verbindungen, wie z.B. ein niedriges Molekulargewicht (unter 200), ein mittleres Molekulargewicht (ca. 200 bis 10000) und ein höheres Molekulargewicht (über ca. 10000) umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Epoxidharz eine Mischung von epoxidhaltigen Materialien unterschiedlicher chemischer Natur (z.B. aliphatisch oder aromatisch) oder Funktionalität (z.B. polar oder unpolar) enthalten.
Unter einem „Polyurethan-Harzsystem" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Harz- Zusammensetzung verstanden, die auf der Basis von Polyurethanen gebildet wird.
Unter einem „Benzoxazinharzsystem" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Harz- Zusammensetzung verstanden, die auf der Basis von Benzoxazinen gebildet wird.
Unter einem „Acrylatharzsystem, Cyanacrylatharzsystem, Triazinharzsystem, Polyimidharzsystem, Esteracrylatharzsystem" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Harz-Zusammensetzung verstanden, die auf der Basis von Acrylaten, Cyanacrylaten, Triazinen, Polyimiden und / oder Esteracrylaten gebildet wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Zubereitungen, enthaltend
• 0.5 Gew% bis 80 Gew% Initiator gemäß Formel (I) oder (II),
• 0 Gew% bis 99.5 Gew% additive Harze,
• 0 Gew% bis 50 Gew% Thermoplast,
• 0 Gew% bis 50 Gew% weitere Zusatzstoffe. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen, die mindestens einen erfindungsgemäßen Initiator enthalten, sind thermisch und / oder nicht-thermisch härtbar.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Zubereitung ein Epoxidharzsystem, das nicht-thermisch härtbar ist.
Unter „thermisch" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine durch externe Wärmezufuhr initiierte Härtung zu verstehen, wobei eine durch gezielt und aktiv zugeführte nicht-thermische Energie herbeigeführte nicht-thermische Initiierung nicht umfasst ist.
Diese Wärmezufuhr kann beispielsweise mittels Umluftofen oder einem mit Infrarotstrahlern als Wärmequelle oder Mikrowellenstrahlern ausgestatteten Ofen durchgeführt werden.
Das Härten unter Verwendung von thermischer Wärme wird vorzugsweise bei 20 bis 35O0C, bevorzugt bei 50 bis 25O0C für 10 Sekunden bis 24 Stunden, vorzugsweise 30 Minuten bis 12 Stunden, durchgeführt.
Unter „nicht-thermisch" wird in der vorliegenden Erfindung eine durch Strahlung initiierte Härtung verstanden, wobei eine durch gezielt und aktiv zugeführte thermische Energie herbeigeführte thermische Initiierung nicht umfasst ist. Hierbei kann durch die Strahlungs-initiierte Härtung thermische Energie entstehen, die zur vollständigen Härtung (Polymerisation) führen bzw. beitragen kann (so genannte Nachhärtung).
Vorzugsweise erfolgt die Härtung der erfindungsgemäßen Zubereitungen bzw. Harzsysteme bzw. Harzsystem-Mischungen, durch Strahlen mit mindestens einer Wellenlänge von 1 mm, vorzugsweise mindestens 780 nm, bevorzugt mindestens 1 nm, ganz besonders bevorzugt von mindestens 10 pm.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen sind bevorzugt durch Strahlung ausgewählt aus Röntgen-, Gamma-, Elektronen-, UV- und / oder Mikrowellen-Strahlen härtbar.
Dabei gibt es keine speziellen Einschränkungen für die Strahlungsquelle.
Vorzugsweise kann als Quelle für UV-Strahlen eine Quecksilberlampe, eine Halogenlampe, aber auch monochromatische Strahlung in Form von Lasern verwendet werden.
Erfolgt das Härten unter Verwendung von UV-Strahlen, so findet die UV-Vernetzung bevorzugt mittels kurzzeitiger ultravioletter Bestrahlung in einem Wellenlängenbereich von 200 bis 450 nm statt, insbesondere unter Verwendung von Quecksilber-Hochdruck- oder -Mitteldruck-Lampen bei einer Leistung von 80 bis 240 W/cm.
Als Beispiele der Quelle von Elektronenstrahlen kann ein System zur Nutzung von Thermoelektronen, erzeugt durch kommerziell erhältlichen Wolframfaden, ein Kaltkathodenverfahren, welches Elektronenstrahlen mittels Durchleiten eines hohen Spannungsimpulses durch ein Metall erzeugt, und ein sekundäres Elektronenverfahren, das sekundäre Elektronen, die durch die Kollision von ionisierten Gasmolekülen erzeugt werden, und eine Metallelektrode nutzt, eingesetzt werden. Als Quelle von α-Strahlen, ß-Strahlen und v- Strahlen können spaltbare Substanzen, wie Co60, genutzt werden. Für γ-Strahlen kann eine Vakuumröhre, die die Kollision eines beschleunigten Elektrons mit einer Anode herbeiführt, verwendet werden. Die Strahlung kann entweder einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehr Strahlungstypen verwendet werden. Im letzteren Fall können zwei oder mehr Strahlungstypen entweder gleichzeitig oder mit bestimmten Zeitintervallen verwendet werden.
Das Härten unter Verwendung von Strahlung, insbesondere Elektronenstrahlen, wird vorzugsweise bei 20 bis 25O0C, bevorzugt bei 80 bis 1000C in einem Zeitraum von 5 Sekunden bis 12 Stunden, bevorzugt 8 Sekunden bis 4 Stunden, ganz besonders bevorzugt 10 Sekunden bis 1 Stunde, durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die eingesetzte Strahlung zur Härtung der erfindungsgemäßen Zubereitungen oder eines der oben genannten Harzsystemen, eine ionisierende Strahlung, bevorzugt Röntgen- und / oder Elektronenstrahlung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Härtung der erfindungsgemäßen
Zubereitungen bzw. Harzsysteme durch kationische Polymerisation, wobei die Polymerisation vorzugsweise durch die Einwirkung von Elektronenstrahlen initiiert wird.
Die Härtung bzw. Polymerisation mittels Elektronenstrahlen hat den Vorteil, dass die Strahlen, in
Abhängigkeit von der gewählten Bestrahlungsenergie, das zu härtende Material nahezu vollständig durchdringen und so eine homogene und vollständige Härtung besser erreicht werden kann.
Zudem wird durch die energiereiche Strahlung in Gegenwart von kationischen Initiatoren eine
Vielzahl von Kationen für die Polymerisation freigesetzt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft Epoxidharzsysteme, enthaltend mindestens einen erfindungsgemäßen Initiator.
Ein solches Epoxidharzsystem ist vorzugsweise thermisch und / oder nicht-thermisch härtbar, wobei die eingesetzte Strahlung zur Härtung des Epoxidharzsystems vorzugsweise ausgewählt ist aus Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Elektronenstrahlen, UV-Strahlen und / oder
Mikrowellenstrahlen.
Vorzugsweise ist eine härtbare Zubereitung, bevorzugt ausgewählt aus einem Epoxidharzsystem, das mindestens einen erfindungsgemäßen Initiator enthält bei 3 eV bis 25 MeV, insbesondere bei
6 eV bis 20 MeV, bevorzugt bei 1 keV bis 15 MeV, ganz besonders bevorzugt bei 1 keV bis 10
MeV, härtbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Epoxidharzsystem mit einer frei wählbaren
Bestrahlungseinheit von 1 bis 1000 kGy, vorzugsweise von 1 bis 300 kGy, besonders bevorzugt von 10 bis 200 kGy, gehärtet.
Insbesondere ist das System bei 132 kGy in 4 Schritten ä 33 kGy härtbar. In einer bevorzugten Ausführungsform kann auch eine Kombination aus thermischer und / oder nicht-thermischer Härtung vorgenommen werden.
So kann zuerst ein thermischer Härtungsschritt durchgeführt werden und danach ein nichtthermischer oder umgekehrt erst ein nicht-thermischer, dann ein thermischer Härtungsschritt vorgenommen werden.
Sollte die thermische und nicht-thermische Härtung unter Ausschluss von Sauerstoff bzw. Luft stattfinden, kann die Härtung auch unter Schutzgas erfolgen.
Als Schutzgas ist prinzipiell jedes Gas geeignet, das sich bezüglich der eingesetzten Chemikalien inert verhält (Inertgas). Dabei kommen vorzugsweise Gase wie N2, CO2 oder Ar in Frage. Bevorzugt sind dabei jedoch preisgünstige Gase wie CO2 und N2. CO2 hat den Vorteil, dass es sich am Boden von Gefäßen sammelt und somit leicht zu handhaben ist. Geeignete Schutzgase sind insbesondere nicht giftig und nicht brennbar.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Initiatoren in den genannten Zubereitungen oder Epoxidharzsystemen als Klebstoffe, Komposit-Materialien, Dichtungsmassen, Werkstoffe und zur Beschichtung von Oberflächen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine solche erfindungsgemäße Zubereitung als Beschichtungsmasse auf eine Oberfläche aufgetragen und anschließend gehärtet werden. Als Substrate sind insbesondere bevorzugt Holz, Papier, Textil, Leder, Vlies, Kunststoffe (Polycarbonat, Polymethacrylat, Polystyrol, Polyester, Polyolefin, Epoxidharze, Melaminharze, Triacetylcelluloseharze, ABS-Harze, AS-Harze, Norbornenharze usw.), Glas, Keramik, Papier, mineralische Baustoffe, wie Zement-Formsteine und Faserzementplatten, Metalle oder beschichtete Metalle geeignet. Das Substrat kann auch eine Platte, ein Film oder ein dreidimensional geformter Körper sein.
Als ein Verfahren zum Auftragen der Zubereitung (in diesem Fall als Beschichtungsmasse) auf das Substrat können unterschiedliche Applikationsmethoden angewendet werden, wie beispielsweise Spritzen, Flow-Coating, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Tränken, Träufeln, Walzen, Schauerbeschichten oder Tauchbeschichten.
Dabei kann das zu beschichtende Substrat als solches ruhen, wobei die Applikationseinrichtung oder -anläge bewegt wird. Indes kann auch das zu beschichtende Substrat, bewegt werden, wobei die Applikationsanlage relativ zum Substrat ruht oder in geeigneter Weise bewegt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Initiatoren zur Härtung von Werkstoffen, insbesondere Formkörpern, verwendet. Solche Werkstoffe (Formkörper), die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Initiatoren hergestellt werden, weisen vorzugsweise eine hohe mechanische Stabilität und Beständigkeit auf. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Initiatoren in härtbaren Systemen für eine thermische (initiierte) und / oder nicht- thermische (initiierte) Härtung, wobei eine nicht-thermische (initierte) Härtung bevorzugt ist. Solche härtbare Systeme sind bevorzugt Harzsysteme, beispielsweise Epoxidharzsysteme, Benzoxazinsysteme, Polyurethan-Systeme, Acrylatharzsysteme, Epoxyacrylatharzsysteme, Cyanacrylatharzsysteme, Triazinharzsysteme, Polyimidharzsysteme, Esteracrylatharzsysteme oder thermoplastische Harzsysteme oder weitere dem Fachmann bekannte Harzsysteme. Bevorzugt sind jedoch Epoxidharzsysteme.
Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Initiatoren in härtbaren Systemen, die nicht-thermisch härtbar sind. Diese Systeme, bevorzugt Epoxidharzsysteme, sind bevorzugt mit hochenergetischer Strahlung, wie beispielsweise Elektronenstrahlung, härtbar. Die erfindungsgemäßen Initiatoren sind in der Regel im Epoxidharzsystem gut löslich. Nach der Härtung zeigt sich zudem ein hoher Vernetzungsgrad.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Aushärtung einer Zusammensetzung, umfassend die Schritte:
(i) Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Zubereitung oder eines erfindungsgemäßen
Epoxidharzsystems,
(ii) Härten der besagten Zubereitung oder des Epoxidharzsystems (i) durch Wärmezufuhr, welche ausreicht, um die besagte Zubereitung oder das besagte Epoxidharzsystem (i) auszuhärten.
Die Wärmezufuhr kann beispielsweise thermisch oder nicht-thermisch erfolgen, vorzugsweise ist die Wärmezufuhr nicht-thermisch.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Aushärtung einer Zusammensetzung, umfassend die Schritte:
(i) Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Zubereitung oder eines erfindungsgemäßen
Epoxidharzsystems,
(ii) Bestrahlung der besagten Zubereitung oder des Epoxidharzsystems (i) mit Strahlung, welche ausreicht, um die besagte Zubereitung oder das besagte Epoxidharzsystem (i) auszuhärten.
Dabei ist das Epoxidharz des besagten Epoxidharzsystems insbesondere bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus: Glycidylether des Bisphenol A, Epoxyphenol-Novolake, Epoxycresol-Novolake, Epoxyverbindungen mit Bisphenol F, Tetraglycidylether von Tetrakis(4- hydroxyphenyl)ethan, Diglycidylether von 9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluoren, Glycidylether des Kondensationsproduktes von Dicyclopentadien und Phenol, Triglycidylether von Tris(hydroxyphenyl)methan, 3',4'-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, Diglycidylester von Hexahydrophthalsäure, Bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipat, hoch molekulare Diglycidyl Ether von Bisphenol A oder Bisphenol F aufkondensiert mit Bisphenol A oder Bisphenol F, Allylglycidylether oder Mischungen daraus.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls das gehärtete Produkt, das durch Härten der erfindungsgemäßen Zubereitung oder des erfindungsgemäßen Epoxidharzsystems hergestellt wird.
Das gehärtete Produkt kann vorzugsweise nicht-thermisch und / oder thermisch gehärtet sein und ist bevorzugt erhältlich nach einem der oben beschriebenen Aushärtungsverfahren. Vorzugsweise erfolgte die Härtung nach einem der vorgenannten Aushärtungsverfahren, in dem eine erfindungsgemäße Zubereitung oder ein erfindungsgemäßes Epoxidharzsystem bereitgestellt wird und anschließend ein Härten der besagten Zubereitung oder des besagten Epoxidharzsystems durch Wärmezufuhr, insbesondere durch Bestrahlen erfolgt, welche ausreicht, um die besagte Zubereitung oder das besagte Epoxidharzsystem auszuhärten.
Das gehärtete Produkt ist vorzugsweise eine Beschichtung, ein Film, ein Werkstoff, ein Komposit- Material, ein Klebstoff oder eine Dichtungsmasse.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
Beispiele
Beispiel 1 : Synthese von Silberalkenkomplexen und weiterer Komplexe mit SbF6 "
Als Ausgangssubstanz für die Silberalkenkomplexe wurde das kommerziell verfügbare AgSbF6 (Aldrich, 98% oder Chempur, 95+%) gewählt. Die Synthese der Komplexe erfolgte in Anlehnung an literaturbekannte Methoden (H.W. Qinn, R. L. Van Gilder, Can. J. Chem. 1970, 48, 2435; A. Albinati, S.V. MeNIe, G. Carturan, J. Organomet. Chem. 1979, 182, 269; H. Masuda, M. Munakata, S. Kitagawa, J. Organomet. Chem. 1990, 391, 131 ; AJ. Canty, R. Colton, Inorg. Chim. Ada 1994, 220, 99). Dabei wurde AgSbF6 in Toluol oder THF gelöst und mit einem Überschuss an Alken, vorzugsweise vier Äquivalenten umgesetzt. Die Alkenkomplexe {[Ag(Alken)a]SbF6}n sind schwer löslich und fallen aus dem Reaktionsgemisch aus und können dann durch Filtration isoliert werden. Danach werden die Substanzen im Hochvakuum getrocknet.
Im Fall weiterer Metalle und Liganden wurde zunächst das jeweilige Metallchlorid mit AgSbF6 in einem geeigneten Lösungsmittel wie z.B. Methanol umgesetzt, das ausgefallene AgCI durch Filtration abgetrennt und die resultierende Lösung des Metallhexafluoroantimonats mit dem jeweiligen Liganden umgesetzt. Danach wurde das Lösungsmittel entfernt und die Verbindung wurde im Hochvakuum getrocknet.
Beispiel 2: Bestimmung des Vernetzungsgrades
Der Vernetzungsgrad des (Epoxid-)Harzes wurde mittels FT-IR aus der Abnahme der Fläche unterhalb der Epoxidbande (915 cm"1) ermittelt. Die Abnahme der Epoxidbande korreliert mit dem Grad der Vernetzung. Während der Vernetzung des Harzes verringern sich die Anzahl der Epoxidgruppen im Material und somit auch die mittels FT-IR ermittelte Fläche unter der Epoxidbande. Als Referenzbande wurde die Benzolringbande (1505 cm"1) herangezogen. Der Vernetzungsgrad wurde dann mittels folgender Gleichung berechnet Vernetzungsrad (%) =
(A1ZA2)
1- 100
(A3/A4)
A1 : Fläche unter der Epoxidbande (915 cm"1) - gehärtet
A2: Fläche unter der Referenzbande, Benzolringbande (1505 cm"1) -gehärtet
A3 : Fläche unter der Epoxidbande (915 cm"1) - ungehärtet
A4: Fläche unter der Referenzbande, Benzolringbande (1505 cm"1) -ungehärtet
Beispiel 3: Bruchmechanische Untersuchungen
Die statische Bruchzähigkeit der Reinharzsysteme wurde unter Mode I Belastung nach ISO 13586 bestimmt. Zur Durchführung der bruchmechanischen Versuche wurde eine Universalprüfmaschine (UPM) der Fa. Zwick (Typ Z020) eingesetzt. Als Prüfkörper dienten CT-Prüfkörper mit einer Probenweite W von 33 mm. Die Prüfgeschwind ikeit betrug 10 mm/min. Alle Messungen wurden bei 230C und 50% Luftfeuchtigkeit durchgeführt.
Beispiel 4: Thermische Härtung und Elektronenstrahlhärtung (EB) einer Harzzusammensetzung, enthaltend einen erfindungsgemäßen Initiator
Die bei Raumtemperatur flüssigen, viskosen oder festen Harze bzw. Harzformulierungen (69,3Gew% DEN431 + 29,7Gew% DEN438) werden bei Raumtemperatur mit dem entsprechenden Initiator (1Gew% {[Ag(1 ,7-Octadien)-ι 5]SbF6}„) vermengt, auf maximal 8O0C erwärmt und so lange gerührt, bis der Initiator vollständig gelöst im Harz vorliegt. Anschließend wird auf Raumtemperatur abgekühlt.
a) Elektronenstrahl-initiierte Härtung
Zur Härtung der oben hergestellten Harzproben durch Elektronenstrahlen wird die Harzformulierung zunächst bei max. 8O0C im Vakuumtrockenschrank entgast, in Formen (ca. 20cm x 20cm x 4 mm) gegossen und die Oberfläche mittels eines Holzstabes glatt gezogen. Hierbei ist auf vollständige Blasenfreiheit zu achten. Die Probenkörper werden anschließend durch die Elektronenstrahlanlage (10 MeV) gefahren, wobei die Härtung in vier Schritten, bei denen jeweils eine Dosis von 33 kGy eingebracht wird (insgesamt 132 kGy), erfolgt.
b) Thermisch-initiierte Härtung
Zur thermischen Härtung der hergestellten Harzproben wird die 8O0C heiße Harzmischung in ebenfalls auf 8O0C erwärmte Aluminiumformen gegossen, dann die Oberfläche mittels
Holzstab glattgezogen und anschließend 45 - 60 min im Vakuumtrockenschrank entgast (bei
8O0C). Anschließend werden die Proben in einem Heizofen gemäß dem Temperaturprogramm
1.) Von 250C bis 200°C bei 1 °C/min
2.) Bei 200°C für 2 Stunden
3.) Von 200°C bis 250C bei 2°C/min gehärtet.
Zur besseren Ablösung der gehärteten Harzproben aus der Form werden diese zuvor mit einer dünnen Schicht Frekote-700NC (Henkel Loctite) Trennmittel beschichtet.
Tabelle 1 : Ergebnisse Elektronenstrahlhärtung (EB) und thermische Härtung
Tabelle 1 zeigt, dass das erfindungsgemäße Silbersalz im Harz sowohl durch Elektronenstrahlung als auch durch thermische Energie eine kationische Polymerisation initiiert und ein hoher Vernetzungsgrad erreicht wird. Zudem zeichnet sich ab, dass die Harze nach der Härtung hohe E- Module und Bruchzähigkeiten aufweisen.
Beispiel 5: UV-Härtung einer Harzzusammensetzung, enthaltend einen erfindungsgemäßen Initiator
Zur Durchführung der UV-initiierten Härtung wurde ein DGEBA Harz (DER 331 P von DOW Chemicals Co.) mit 1Gew% {[Ag(1 ,7-Octadien)-ι 5]SbF6}„ versetzt und bei max. 8O0C unter Rühren homogenisiert. Die erhaltene Zusammensetzung wurde bei ca. 3O0C in ca. 1 mm Schichtdicke auf Aluminiumplatten (AI2024-Blechen), die vorher mit Aceton gereinigt wurden, geräkelt und anschließend mittels UV-Strahlung (H-Strahler der Fusion Anlage / 100% Leistung / Abstand 30 cm) gehärtet.
Tabelle 2: Ergebnisse UV-Härtung
Die Ergebnisse zeigen, dass das erfindungsgemäße Silbersalz ebenfalls UV-aktiv ist und eine kationische Polymerisation von Epoxidharzen initiiert.
Die Silbersalze führen demnach auch mittels UV-Bestrahlung zu hohen Vernetzungsgraden an der Oberfläche der Harzformulierungen. Der Vernetzungsgrad der Oberfläche steigt mit der Bestrahlungszeit. Die Glasübergangstemperaturen (Tg) der Formulierungen steigen ebenso mit der Bestrahlungszeit an. Die Vernetzungsgrade an der Unterseite der Proben sind im Vergleich zu den Oberflächendaten, welche an der der Strahlungsquelle zugewandten Seite ermittelt wurden, niedriger, was sich durch die allgemein bei der UV-Härtung geringe Eindringtiefe der Strahlung (bedingt durch geringe Bestrahlungsenergie) erklären lässt.
Beispiel 6: Elektronenstrahlhärtung mit unterschiedlichen Initiatoren Tabelle 3: Ergebnisse Elektronenstrahlhärtung
*von Dow
**von Deuteron
***von Rhodia
Harz-Typ 1 = DEN431 P Novolac von Dow (EEW: 176±3, Viskosität 1400±300 mPa-s, 520C)
Harz-Typ 2 = DEN438 Novolac von Dow (EEW: 179±3, Viskosität 35500±3100 mPa-s, 520C) Beispiel 7: Lagerstabilität
Die Lagerstabilität wurde durch Messung der relativen Viskosität mittels eines Topfzeitmessgeräts bei 80 0C vorgenommen.
Tabelle 4: Relative Viskosität des Harzes DEN438 mit 1 Gew% Initiator
Zeit (min) Viskosität [η]
Rhodorsil 2074 {[Ag(1 7-Octadien)-ι 5]SbF<
650 0 0.6
700 14.7 1.9
750 62.9 4.6
Beispiel 8: Löslichkeit der Initiatoren im Harz
Die Bestimmung der Löslichkeiten der erfindungsgemäßen Initiatoren und der Initiatoren des Stands der Technik im Harz DEN 431 erfolgte bei 7O0C innerhalb von 2 Stunden.
Tabelle 5: Löslichkeit von 1 Gew.% Initiator im Harz
Bedeutung:
= schlecht löslich + = gut löslich
++ = sehr gut löslich

Claims

Patentansprüche
1. Initiator der allgemeinen Formel (I)
{[M(L)a]Xb}n (I), mit M = Metallkation, L = Ligand, X = Gegenion, a = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 4, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 3, n = 1 bis ∞, bevorzugt 1 bis 20000, besonders bevorzugt 1 bis1000, ganz besonders bevorzugt 1 bis 500, insbesondere 1 bis 300, wobei a, b, und n ganze Zahlen und Zahlenbereiche darstellen können und a zusätzlich auch nicht ganze Zahlen darstellen kann.
2. Initiator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenion (X) ausgewählt ist aus Hexafluoroantimonat (SbF6 "), Hexafluorophosphat (PF6 "), Bortetrafluorid (BF4 "), Hexafluoroaluminat (AIF6 3"), Trifluormethansulfonat (CF3SO3 "), Nitrat (NO3 "), Hexafluoroarsenat (AsF6 "), Tetrakis(pentafluorphenylborat) (B[C6F5J4 "), Tetrakis[3.5- bis(trifluormethyl)phenyl]borat (B[C6H3(CF3)2]4 ), Tetraphenylborat (B[C6H5J4 "), Hexafluoro- titanat (TiF6 2"), Hexafluorogermanat (GeF6 2"), Hexafluorosilicat (SiF6 2"), Hexafluoronickelat (NiF6 2") oder Hexafluorozirkonat (ZrF6 2"). Insbesondere bevorzugt ist als Gegenion (X) Hexafluoroantimonat (SbF6 ").
3. Initiator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenion (X) Hexafluoroantimonat (SbF6 ") entspricht.
4. Initiator, umfassend mindestens ein Metallkation (M), mindestens einen Liganden (L) und mindestens Hexafluoroantimonat (SbF6 ") als Gegenion, erhältlich durch Komplexbildungsreaktion eines entsprechenden Metall-SbF6-Salzes mit einem entsprechenden Liganden (L).
5. Initiator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Reaktionsprodukt der Komplexbildungsreaktion einen Komplex der allgemeinen Formel (II) umfasst
{[M(L)a](SbF6)b}n (II), mit M = Metallkation, L = Ligand, a = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 4, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 3, n = 1 bis ∞, bevorzugt 1 bis 20000, besonders bevorzugt 1 bis1000, ganz besonders bevorzugt 1 bis 500, insbesondere 1 bis 300, wobei a, b, und n ganze Zahlen und Zahlenbereiche darstellen können und a zusätzlich auch nicht ganze Zahlen darstellen kann.
6. Initiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallkation (M) ausgewählt ist aus der Gruppe der Übergangsmetalle der vierten oder fünften Periode oder der zweiten oder dritten Hauptgruppe des Periodensystems.
7. Initiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallkation (M) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Ag, Fe, Mg, Co, Cu, AI oder Ti.
8. Initiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ligand (L) eine Verbindung mit mindestens einer (C-C)-Doppel- und / oder Dreifachbindung ist.
9. Initiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ligand (L) ein substituiertes oder unsubstituiertes, verzweigtes oder nicht verzeigtes Alken oder Alkin mit 1 bis 30 C-Atomen ist.
10. Initiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ligand (L) ein Ether, vorzugsweise ein cyclischer Ether, ganz besonders bevorzugt ein Kronenether ist.
11. Initiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ligand (L) ausgewählt ist aus Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 1- Decen, Isopren, Norbornen, Cyclohexen, Cycloocten, Cyclodecen, 1 ,4-Cyclohexadien, A- Vinylcyclohexen, trans-2-Octen, Styrol, 5-Norbornen-2-carbonsäure, Butadien, 1 ,5- Hexadien, 1 ,6-Heptadien, 1 ,7-Octadien, 1 ,9-Decadien, Sorbinsäureethylester, 1 ,3- Cyclohexadien, 1 ,3-Cyclooctadien, 1 ,5-Cyclooctadien, Norbornadien, Dicyclopentadien, Cycloheptatrien, trans,trans,trans-1 ,5,9-Cyclododecatrien, trans,trans,cis-1 ,5,9- Cyclododecatrien, Cyclooctatetraen, Squalen, Diallylcarbonat, Diallylether, Diallyldimethyl- silan, Nopol, Cyclopentadien, Ethylvinylether, Limonen, 1 ,2-Dihydronaphthalin, Zimtsäure- ethylester, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Stilben, Ölsäuremethylester, Linolsäuremethyl- ester, Linolensäuremethylester, Diphenylacetylen, Dimethylacetylen, 3-Hexin, 1 ,8- Cyclotetradecadiin, Propargylalkohol, Vinylacetylen, 15-Krone-5, 18-Krone-6, 1- Phenylpropin, 1 ,8-Nonadiin, 18-Krone-6-tetracarbonsäure.
12. Initiator ausgewählt aus [Ag(Cyclohexen)-|.4]SbF6, [Ag(Cycloocten)-|.4]SbF6, [Ag(Cyclododecen)-|.4]SbF6, [Ag(trans-2-Octen)-|.4]SbF6, [Ag(Styrol)-ι_4]SbF6, [Ag(5-Norbornen-2-carbonsäure)-ι_4]SbF6, {[Ag(1 ,5-Hexadien)1.4]SbF6}1.„, {[Ag(1 ,7-Octadien)i 5]SbF6}„,
([Ag(I J-OcIaCHeIi)1 5]SbF6}1Ooo, ([Ag(I J-OcIaCUeIi)1 5]SbF6}5oo,
([Ag(1 , 9-Decadien)1.4]SbF6}1.„, {[Ag^orbinsäureethylester^lSbFe}-,.«,
[Ag(1 ,3-Cyclohexadien)1.4]SbF6}1.„, ([Ag(1 ,3-Cyclooctadien)1.4]SbF6}1.„,
Ag(1 ,5-Cyclooctadien)2]SbF6, {[Ag(Norbornadien)1.4]SbF6}1.„, {[Ag(Dicyclopentadien)-ι_
4]SbF6}-|.„, {[Ag(Cycloheptatrien)1.4]SbF6}1.„,
([Cu(I J-Octadien)1.4]SbF6}1.„, [Cu(1 ,5-Cyclooctadien)2]SbF6,
[Cu(15-Krone-5)]SbF6, [Fe(15-Krone-5)](SbF6)3, [Fe(18-Krone-6)](SbF6)3,
[Mg(15-Krone-5)](SbF6)2, [Co(15-Krone-5)](SbF6)2,
[Ag(1 R-(-)-Nopol)-,.4]SbF6, [Ag(Allylglycidylether)-|.4]SbF6, {[Ag(trans,trans,cis-1 ,5,9-
Cyclododecatrien)1.4]SbF6}1.„, {[Ag(trans,trans,trans-1 ,5,9-Cyclododecatrien)-i_4] SbF6J1.*,
{[Ag(Cyclooctatetraen)1.4]SbF6}1.„, {[Ag(Squalen)1.4]SbF6}1.„.
13. Zubereitung, enthaltend mindestens einen Initiator nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung ein oder mehrere zusätzliche Bestandteile enthält vorzugsweise ausgewählt aus Füllstoffen, Stabilisatoren, Härterbeschleunigern, Antioxidantien, Verdickern, Katalysatoren, Reaktivverdünnern, Weichmachern, Flammschutz-Additiven, Schlagzäh-Additiven, wie beispielsweise Elastomere, Thermoplaste, Core-Shell Partikel, Nanopartikel, Block- Copolymere, Nanoröhrchen.
15. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Initiatoren 0.01 bis 10 Gew%, bevorzugt 0.5 bis 3 Gew%, und besonders bevorzugt 1 bis 2 Gew% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung beträgt.
16. Zubereitung, enthaltend
• 0.5 Gew% bis 80 Gew% Initiator gemäß Formel (I) oder (II)
• 0 Gew% bis 99.5 Gew% additive Harze
• 0 Gew% bis 50 Gew% Thermoplast,
• 0 Gew% bis 50 Gew% weitere Zusatzstoffe.
17. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung ausgewählt ist aus der Gruppe der Epoxidharzsysteme, Benzoxazinsysteme, Polyurethan-Systeme, Acrylatharzsysteme, Epoxyacrylatharzsysteme, Cyanacrylatharzsysteme, Triazinharzsysteme, Polyimidharzsysteme, Esteracrylatharzsysteme oder ein thermoplastisches Harzsystem darstellt.
18. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung thermisch und / oder nicht thermisch härtbar ist.
19. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung durch Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Elektronenstrahlen, UV-Strahlen und / oder Mikrowellenstrahlen härtbar ist.
20. Epoxidharzsystem, enthaltend mindestens einen Initiator nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
21. Epoxidharzsystem, nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das System thermisch und / oder nicht-thermisch härtbar ist.
22. Epoxidharzsystem nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das System durch Strahlung ausgewählt aus Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Elektronenstrahlen, UV- Strahlen und / oder Mikrowellenstrahlen härtbar ist.
23. Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das System bei 3 eV bis 25 MeV, insbesondere bei 6 eV bis 20 MeV, bevorzugt bei 1 keV bis 15 MeV, ganz besonders bevorzugt bei 1 keV bis 10 MeV, härtbar ist.
24. Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer frei wählbaren Bestrahlungseinheit von 1 bis 1000 kGy, bevorzugt 1 bis 300 kGy, vorzugsweise von 10 bis 200 kGy gehärtet wird.
25. Verwendung von Initiatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in Zubereitungen nach einem der Ansprüche 13 bis 19 oder in einem Epoxidharzsystem nach einem der Ansprüche 20 bis 24 als Klebstoffe, Komposit-Materialien, Dichtungsmassen, Werkstoffe und zur Beschichtung von Oberflächen.
26. Verwendung von Initiatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in härtbaren Systemen für eine thermische und / oder nicht- thermisch (initiierte) Härtung.
27. Verwendung nach Anspruch 26 wobei das härtbare System nicht-thermische härtbar ist.
28. Verfahren zur Aushärtung einer Zusammensetzung, umfassend die Schritte:
(i) Bereitstellung einer Zubereitung nach einem der Ansprüche 13 bis 19 oder eines Epoxidharzsystems nach Anspruch 20, (ii) Härten der besagten Zubereitung oder des Epoxidharzsystems (i) durch
Wärmezufuhr, welche ausreicht, um die besagte Zubereitung oder das besagte Epoxidharzsystem (i) auszuhärten.
29. Verfahren zur Aushärtung einer Zusammensetzung, umfassend die Schritte:
(i) Bereitstellung einer Zubereitung nach einem der Ansprüche 13 bis 19 oder eines
Epoxidharzsystems nach Anspruch 20, (ii) Bestrahlung der besagten Zubereitung oder des Epoxidharzsystems (i) mit
Strahlung, welche ausreicht, um die besagte Zubereitung oder das besagte
Epoxidharzsystem (i) auszuhärten.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei das Epoxidharz des besagten Epoxidharzsystems aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: Glycidylether des Bisphenol A, Epoxyphenol-Novolake, Epoxycresol-Novolake, Epoxyverbindungen mit Bisphenol F, Tetraglycidylether von Tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethan, Diglycidylether von 9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluoren, Glycidylether des Kondensationsproduktes von Dicyclopentadien und Phenol, Triglycidylether von Tris(hydroxyphenyl)methan, 3', 4'- Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, Diglycidylester von Hexahydrophthalsäure, Bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipat, hoch molekulare Diglycidyl Ether von Bisphenol A oder Bisphenol F aufkondensiert mit Bisphenol A oder Bisphenol F, Allylglycidylether oder Mischungen daraus.
31. Gehärtetes Produkt, das durch Härten einer Zubereitung nach einem der Ansprüche 13 bis 19 oder einem Epoxidharzsystem nach Anspruch 20 hergestellt wird.
32. Gehärtetes Produkt nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das gehärtete Produkt nicht-thermisch und / oder thermisch gehärtet wurde.
33. Gehärtetes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30 erhältlich ist.
34. Gehärtetes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt eine Beschichtung, ein Film, ein Werkstoff, ein Komposit-Material, ein Klebstoff, eine Dichtungsmasse ist.
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